[发明专利]一种III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器

权利要求书

1.一种III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器，其特征在于：所述III族氮化物半导体包括GaN、InGaN、AlGaN、AlInN和AlInGaN；所述III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器包括衬底(101)，利用外延生长法，如分子束外延或金属有机化学气相沉积外延法，依次生长在衬底(101)上的缓冲层(102)，过渡层(103)，重掺杂n型氮化物欧姆电极接触层(104)，非均匀掺杂p型氮化物有源层(105)，p型掺杂氮化物层(106)，重掺杂p型氮化物欧姆接触层(107)，有源层(105)边缘的电场限制台阶(108)，p型掺杂层106边缘的电场限制台阶(109)，用于制作在n型层上的n型欧姆接触电极(110)，用于制作于p型层上的p型欧姆接触电极(111)，其中，所述有源层(105)中p型非均匀掺杂为掺杂从生长开始由低浓度逐渐升至高浓度，呈线性变化或高斯函数变化。

2.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器，其特征在于，所述的重掺杂n型氮化物欧姆电极接触层(104)厚度为0.3-3μm，层中的电子浓度为1×10¹⁸cm^-3-1×10¹⁹cm^-3。

3.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器，其特征在于，所述的非均匀掺杂p型有源层(105)的厚度为0.1-0.3μm，层中空穴浓度变化范围为5×10¹⁵cm^-3-1×10¹⁷cm^-3。

4.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器，其特征在于，所述的p型掺杂氮化物层(106)的厚度为30-300nm，层中空穴浓度为3×10¹⁷cm^-3-5×10¹⁸cm^-3。

5.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器，其特征在于，所述的重掺杂p型欧姆电极接触层(107)的厚度为5-12nm，层中受主掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3-1×10²⁰cm^-3。

6.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器，其特征在于，需刻蚀至重掺杂n型欧姆接触层(104)，形成n型欧姆电极接触面，其深度至有源层(105)与n型欧姆接触层(104)的界面下方0.1-1.5μm处。

7.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器，其特征在于，在有源层(105)边缘刻蚀台阶(108)，台阶宽度为2～6μm，台阶深至有源层(105)与n型欧姆接触层104的界面上方2-6nm处。

8.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器，其特征在于，在p型掺杂氮化物层(106)边缘刻蚀台阶(109)，台阶宽度为2～6μm，台阶深至p型掺杂氮化物层(106)与有源层105的界面上方2-6nm处。

9.一种III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在衬底上利用外延生长技术依次沉积III族氮化物缓冲层(101)、过渡层(102)、重掺杂n型欧姆接触层(104)、非均匀p型掺杂有源层(105)，p型掺杂氮化物层(106)，重掺杂p型欧姆接触层结构(107)；其中，有源层(105)中的p型非均匀掺杂是指掺杂从生长开始由低浓度逐渐升至高浓度，呈线性变化或高斯函数变化；

(2)采用光刻技术制作掩膜层，利用干法或湿法刻蚀方法制作器件n型欧姆接触面；

(3)采用光刻技术制作掩膜层，利用干法或湿法刻蚀方法制作有源层(105)边缘的电场分布限制台阶(110)；

(4)采用光刻技术制作掩膜层，利用干法或湿法刻蚀方法制作p型氮化物掺杂层(106)边缘的电场分布限制台阶(111)；

(5)步骤(2)至(4)的刻蚀完成后，进行表面处理，修复刻蚀的晶格损伤；热退火，对p型氮化物掺杂层的受主进行活化，同时修复刻蚀引入的晶格损伤；

(6)采用光刻图形刻出n型欧姆接触区域，利用电子束蒸发或溅射方法蒸镀金属组合，在氮气环境中合金形成n型欧姆接触(110)；

(7)采用光刻图形刻出p型欧姆接触区域，利用电子蒸发方法或溅射方法蒸镀金属组合，通过退火合金形成p型欧姆接触(111)。