[发明专利]一种III族氮化物半导体雪崩光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种III族氮化物半导体雪崩光电探测器及其制备方法，包括有源层，所述有源层按自下而上的生长顺序，依次包括重掺杂n型Al_xGa_1‑xN欧姆接触层，非故意掺杂Al_yGa_1‑yN以及p型层；所述的p型层自上而下包括较高掺杂浓度的p型Al_yGa_1‑yN层和较低掺杂浓度的p型Al_yGa_1‑yN层，所述较低掺杂浓度的p型Al_yGa_1‑yN层呈中央薄边缘厚的凹型结构，所述较高掺杂浓度的p型Al_yGa_1‑yN层呈与所述较低掺杂浓度的p型Al_yGa_1‑yN层相匹配的中央厚边缘薄的凸型结构。与现有技术相比，所述p型层能将高电场限制在台型器件中央，在台型结构的边缘，电场强度被降低，解决了因边缘电场过高而导致的提前击穿问题，同时具有降低表面复合电流、提高器件工作可靠性的效果。

技术领域

本发明涉及光电探测器技术领域，更具体地，涉及一种III族氮化物半导体雪崩光电探测器及其制备方法。

背景技术

基于三元三族氮化物半导体AlGaN的紫外光电探测器因其可实现本征可见光盲(280～400nm)和日盲紫外(220～280nm)探测而受到人们的广泛关注，在高压电晕放电检测、火焰探测、环境监测和天文物理等领域有着广阔的应用前景。在大多数的紫外探测应用中，由于紫外信号通常都非常微弱，因此要求紫外光电探测器具有低暗电流、高量子效率和高内部增益。雪崩光电二极管具有高光电流增益、高响应速度和低噪声等优点，是实现高灵敏度紫外探测的最具前景的器件类型之一。

雪崩光电探测器(APD)工作特点是利用倍增区的内部高电场触发雪崩效应。但是，对于通常采用的准垂直台型结构，器件的台型边缘的表面会因干法刻蚀导入的空位、杂质或本征缺陷等形成的表面态而使得边缘电场过高，因此采取措施抑制器件的边缘电场是非常重要的一个环节。近期来，比较有代表性的方案有(1)通过多次刻蚀形成多台阶边缘结构，(2)通过刻蚀形成边缘倾斜的台型结构，以及(3)在边台型边缘进行离子注入，形成保护环。其作用是将高电场局域在器件中央，降低边缘电场强度。但是，采用多台阶和斜台阶结构会减少有效光吸收面积，而采用离子注入形成保护环则需要昂贵的离子注入设备，并且离子注入的浓度与深度的工艺控制难度较大。因此，需要发展新型的边缘电场控制技术。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种III族氮化物半导体雪崩光电探测器，其边缘电场低，有效避免了器件边缘电场过高导致的提前击穿问题，同时，器件表面复合暗电流低，可靠性高。

本发明的另一个目的在于提供了一种III族氮化物半导体雪崩光电探测器的制备方法，通过二次外延生长调控p型掺杂分布而起到降低边缘电场效果。

本发明采取的技术方案是：

一种III族氮化物半导体雪崩光电探测器，包括有源层，所述有源层按自下而上的生长顺序，依次包括重掺杂n型Al_xGa_1-xN欧姆接触层，非故意掺杂Al_yGa_1-yN层以及p型层；所述的p型层自上而下包括较高掺杂浓度的p型Al_yGa_1-yN层和较低掺杂浓度的p型Al_yGa_1-yN层，所述较低掺杂浓度的p型Al_yGa_1-yN层呈中央薄边缘厚的凹型结构，所述较高掺杂浓度的p型Al_yGa_1-yN层呈与所述较低掺杂浓度的p型Al_yGa_1-yN层相匹配的中央厚边缘薄的凸型结构。