本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種含Bi化合物光電探測器及其制作方法，可覆蓋紫外到紅外波段的探測，并實現(xiàn)與Si材料的集成，可以更有效的應(yīng)用在各種光探測領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

光電探測器用途廣泛，從紫外的消毒、火災(zāi)探測到可見光或近紅外的射線測量、光度計量等，再到紅外波段的制導(dǎo)、熱成像及遙感等。是軍民應(yīng)用上的重要器件。尤其是近年來突飛猛進(jìn)的光纖通信產(chǎn)業(yè)，更需要高性能探測器的支持。(Ga、In、Al)N_xBi_1-x化合物材料的獨特性質(zhì)可以應(yīng)用到很多領(lǐng)域，尤其是光電器件。AlNBi在理論上帶寬可從6.2eV到0，這覆蓋了200nm以上的所有波長范圍。另外(Ga、In、Al)N_xBi_1-x的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)是立方相，這和現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的Si相匹配，可實現(xiàn)Si上器件的外延。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種含Bi化合物光電探測器及其制作方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明實施例公開的一種含Bi化合物光電探測器包括襯底、外延層和電極，所述電極與所述外延層連接，所述外延層包括依次形成于所述襯底上的緩沖層、N型接觸層、吸收層和P型接觸層，所述吸收層采用AN_xBi_1-x，其中，0≤x＜1，A＝Ga、In或Al，N型接觸層為AlN摻Si，P型接觸層為AlN摻Mg。

優(yōu)選的，在上述的含Bi化合物光電探測器中，所述N型接觸層的摻雜濃度大于5×10¹⁸cm^-3，其厚度在200nm至1000nm之間。

優(yōu)選的，在上述的含Bi化合物光電探測器中，所述P型接觸層的摻雜濃度大于5×10¹⁸cm^-3，其厚度在200nm至500nm之間。

優(yōu)選的，在上述的含Bi化合物光電探測器中，所述吸收層未摻雜，其厚度在200nm至1500nm之間。

優(yōu)選的，在上述的含Bi化合物光電探測器中，所述襯底為半絕緣Si或MgO襯底。

優(yōu)選的，在上述的含Bi化合物光電探測器中，所述緩沖層未摻雜的AlN緩沖層，所述緩沖層的厚度在300nm至1000nm之間。

優(yōu)選的，在上述的含Bi化合物光電探測器中，所述電極包括分別與所述P型接觸層和N型接觸層連接的P電極和N電極，所述P電極為Ti/Al/Ni/Au，所述N電極為Ti/Au。

相應(yīng)的，本發(fā)明還公開了一種含Bi化合物光電探測器的制作方法，在襯底上直接依次生長緩沖層、N型接觸層、吸收層和P型接觸層，從而形成外延層；以及，對所述外延層進(jìn)行臺面刻蝕，并制備N電極、P電極，形成所述光電探測器。

優(yōu)選的，在上述的含Bi化合物光電探測器的制作方法中，所述P電極通過磁控濺射或電子束蒸發(fā)而形成。

優(yōu)選的，在上述的含Bi化合物光電探測器的制作方法中，所述N電極通過磁控濺射或電子束蒸發(fā)而形成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明使用一種材料體系，即可實現(xiàn)紫外到紅外波段的光電探測功能，且器件結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低廉，具有廣泛應(yīng)用前景。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1所示為本發(fā)明具體實施例中含Bi化合物光電探測器的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2所示為本發(fā)明具體實施例中含Bi化合物光電探測器的制備工藝流程圖。

具體實施方式

本實施例的一個方面提供了一種含Bi化合物光電探測器，其可實現(xiàn)從紫外到紅外波段使用一種材料體系進(jìn)行探測。

進(jìn)一步的，在一些實施方案之中，探測器可以Si基材料為主，可以在保證高質(zhì)量材料的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)與其他成熟的Si器件集成。

更進(jìn)一步的，在一些更為具體的實施方案之中，本實施例提供了基于Si或MgO襯底的，(Ga、In、Al)N_xBi_1-x為吸收區(qū)的探測器，其基本結(jié)構(gòu)可以包括襯底、緩沖層、N型接觸層、吸收層、P型接觸層和金屬電極等。

更為具體的，在一些實施案例之中，采用Si或MgO做襯底，以(Ga、In、Al)N_xBi_1-x為吸收層，重?fù)诫sN型AlN作為底電極接觸層，重?fù)诫sP型AlN作為頂電極接觸層。

以下結(jié)合附圖及實施案例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。

請參閱圖1所示，在一實施例中，一種含Bi化合物光電探測器可以包括：襯底10、外延層和電極，電極與外延層連接，外延層包括依次形成于襯底10上的緩沖層20、N型接觸層30、吸收層40和P型接觸層50，吸收層采用AN_xBi_1-x，其中，0≤x＜1，A＝Ga、In或Al，N型接觸層30為AlN摻Si，P型接觸層50為AlN摻Mg。

襯底10材料為Si或MgO單晶。

緩沖層20生長在襯底10上，緩沖層材料為未摻雜AlN。緩沖層的厚度在300nm至1000nm之間。

N型接觸層30生長在緩沖層20上，N型接觸層30材料為重?fù)诫sN型AlN。N型接觸層的摻雜濃度大于5×10¹⁸cm^-3，其厚度在200nm至1000nm之間。

吸收層40生長在接觸層30上，吸收層40結(jié)構(gòu)為(Ga、In、Al)N_xBi_1-x材料。吸收層未摻雜，其厚度在200nm至1500nm之間。

P型接觸層50生長在吸收區(qū)40上，P型接觸層50材料為重?fù)诫sP型AlN。摻雜濃度大于5×10¹⁸cm^-3，其厚度在200nm至500nm之間。

在重?fù)诫sN型AlN接觸層上，制作Ti/Au金屬60。

頂金屬電極70制作在P型AlN接觸層上，材料為Ti/Al/Ni/Au。

請結(jié)合圖2所示，，該含Bi化合物光電探測器的制作方法可以包括如下具體步驟：

步驟1：在半絕緣MgO單晶襯底上依次生長Bi化合物光電探測器的外延層。其中AlN摻Si作為N型接觸層。吸收層采用(Ga、In、Al)N_xBi_1-x材料。采用AlN摻Mg作為P型接觸層；

步驟2：利用光刻、濕法刻蝕和干法刻蝕技術(shù)蝕刻到n型接觸層，形成獨立的含Bi化合物光電探測器的n型電極臺面；

步驟3：利用光刻技術(shù)和濕法刻蝕技術(shù)蝕刻蝕刻至半絕緣襯底，光刻膠保護(hù)探測器單元其它部分區(qū)域，利用臺階儀測試半絕緣襯底的厚度，形成獨立的含Bi化合物光電探測器獨立單元；

步驟4：利用光刻技術(shù)暴露出含Bi化合物光電探測器單元的電極圖形，并用光刻膠保護(hù)探測器單元的其它區(qū)域；然后在探測器單元上利用磁控濺射技術(shù)或電子束蒸發(fā)技術(shù)沉積電極材料，并用剝離技術(shù)剝離多余的電極形成p型電極和n型電極；

步驟5：在快速熱退火爐中對p型電極材料和n型電極材料進(jìn)行合金處理；

步驟6：利用光刻技術(shù)和干法刻蝕技術(shù)，蝕刻出含Bi化合物光電探測器的光敏面；

應(yīng)當(dāng)理解，上述實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。