[发明专利]光检测元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种光检测元件，更详细地讲，涉及一种通过应用能带隙互不相同的多层带隙变化层来改善由于缓冲层和光吸收层的急剧的能带隙变化引起的阻止电流流动的现象的光检测元件。

背景技术

紫外线是将太阳光的光谱拍摄成照片时出现在可视光线的短波长的外侧的不可见光，在1801年由德国的化学家J.W.里特首次发现了该紫外线。

这里，紫外线是由约397～10nm波长形成的宽的范围内的电磁波的总称，波长极短的紫外线与X线几乎没有区别。此外，由于紫外线的化学作用强大，因此与红外线称为热线对应地被称为化学线。

波长为400nm以下的紫外线根据波长而划分为几个波段，UV-A波段为320nm～400nm，太阳光中到达地表面的98%以上属于该波段，其对人体皮肤黑化现象或皮肤老化产生影响。UV-B波段为280nm～320nm，太阳光中只有约2%到达地表面，对人体产生皮肤癌或白内障、红斑等非常严重的影响。虽然大部分UV-B被臭氧层所吸收，但是由于最近臭氧层的破坏而使到达地表面的UV-B量及区域增加，因此成为严重的环境问题。UV-C波段为200nm～280nm，来自太阳光的部分全部被吸收到大气中而几乎无法到达地表面。该波段广泛利用于杀菌作用。在定量化这种紫外线对人体的影响中最具代表性的是由UV-B入射量来定义的紫外线指数（UV index）。

可感测紫外线的元件包括光电增倍管（PMT，PhotoMultiplier Tube）或半导体元件，但由于半导体元件与PMT相比价格便宜且尺寸小，从而最近在大部分情况下多使用半导体元件。在半导体元件中广泛利用能带隙适用于紫外线感测的GaN（氮化镓）、SiC（碳化硅）等。

其中特别是对于基于GaN的元件的情况，主要使用肖特基（schottky）结形态和金属-半导体-金属（MSM，Metal-Semi conductor-Metal）形态以及PIN形态的元件，特别是由于肖特基结形态的元件的制造过程简单从而成为是优选的。

这里，肖特基结形态的元件在异质基板上依次层积缓冲层、光吸收层、肖特基结层，并且第一电极在缓冲层或光吸收层上形成，而第二电极在肖特基结层上形成。

此时，缓冲层可由GaN层形成，光吸收层可由AlGaN层形成，然而由于GaN层和AlGaN层之间的晶格失配和热膨胀系数的差异，因此在AlGaN层的Al含量为15%以上且厚度为0.1μm以上的情况下，在AlGaN层产生裂缝而使收率降低。

为解决上述问题，可在GaN缓冲层和AlGaN光吸收层之间使用AlN缓冲层，但在这样使用AlN缓冲层的情况下，由于AlN层的高能带隙和绝缘特性而存在使光检测反应度降低的问题。

此外，作为光吸收层来使用AlGaN层时，由于在Al含量为15%以上时的高阻抗，很难直接在AlGaN层形成欧姆接合，而且由于肖特基结势垒大而存在无法获得均匀的肖特基结特性的问题。

并且，为防止裂缝而将光吸收层的厚度设为0.1μm以下时，由于光吸收层的薄厚度而存在降低光吸收效率、降低其反应度的问题。

发明内容

技术问题

本发明是为了解决包括如上所述的问题而提出的，本发明实施例目的在于提供一种通过应用能带隙互不相同的多层带隙变化层来改善由于缓冲层和光吸收层的急剧的能带隙变化引起的阻止电流流动的现象的光检测元件。

此外，本发明实施例的其他目的在于，提供一种特别是为提高欲要检测的光的透过率而在肖特基层使用氧化铟锡（ITO）等的光检测元件。

此外，本发明实施例的其他目的在于，提供一种为提高肖特基层的肖特基特性而在肖特基层底面插入由掺杂有Mg的p-In_zGa_1-zN（0<z<1）构成的顶层的光检测元件。

并且，本发明实施例的其他目的在于，提供一种为了防止因引线键合时的应力而引发的肖特基层的剥落（peeling），通过肖特基固定层使肖特基层的一部分和顶层的一部分同时接触固定的光检测元件。

技术方案

根据本发明的优选的实施例，提供了一种光检测元件，所述光检测元件包括：基板；缓冲层，形成于所述基板上；第一带隙变化层，形成于所述缓冲层上的部分区域；光吸收层，形成于所述第一带隙变化层上；肖特基层，形成于所述光吸收层上的部分区域；以及第一电极层，形成于所述肖特基层上的部分区域。

这里，还包括形成于所述光吸收层上的顶层，并且所述肖特基层形成于所述顶层上的部分区域。