一种半导体紫外探测器芯片的外延结构及其制备方法、半导体紫外探测器芯片.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113964224A(43)申请公布日2022.01.21(21)申请号202111575135.7(22)申请日2021.12.22(71)申请人至芯半导体（杭州）有限公司地址310000浙江省杭州市钱塘新区河庄街道东围路599号博潮城4幢一层和二层(72)发明人黄小辉倪逸舟(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569代理人霍苗(51)Int.Cl.H01L31/0352(2006.01)H01L31/105(2006.01)H01L31/18(2006.01)B82Y30/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种半导体紫外探测器芯片的外延结构及其制备方法、半导体紫外探测器芯片(57)摘要本发明涉及紫外探测器技术领域，尤其涉及一种半导体紫外探测器芯片的外延结构及其制备方法、半导体紫外探测器芯片。本发明通过交替生长的超晶格层的设置实现了对半导体缓冲层的位错线的有效阻挡，极大的降低了整个缓冲层的位错密度，解决了由于位错密度偏大导致器件暗电流大的问题；在P型传输层和P型接触层之间引入应变超晶格层，此层的引入能够使结构产生应变，能带发生弯曲，电子空穴隧穿迁移效果明显提升，提高了量子效率，提高了紫外响应度；应变超晶格层的引入能够有效阻止底层材料位错线的延伸，如此能够极大的降低器件的暗电流，从而提升紫外日盲探测器的性能。CN113964224ACN113964224A权利要求书1/2页1.一种半导体紫外探测器芯片的外延结构，其特征在于，包括由下到上依次层叠设置的衬底、半导体缓冲层、交替生长的超晶格层、第一N型半导体层、第二N型半导体层、紫外光吸收层、应变超晶格层和第二P型接触层；所述应变超晶格层包括由下到上依次交替生长的P型传输层和第一P型接触层；所述P型传输层的材料为Alx7Iny7Ga1‑x7‑y7N；所述第一P型接触层的材料为Alx9Iny9Ga1‑x9‑y9N；x7‑x9≥0.2。2.如权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述P型传输层和第一P型接触层的厚度独立的为0.5~5nm。3.如权利要求2所述的外延结构，其特征在于，所述应变超晶格层的交替生长的周期数为2~50。4.如权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述半导体缓冲层的材料为Alx1Iny1Ga1‑x1‑y1N，其中，0.5≤x1≤1，0≤y1≤1；所述半导体缓冲层的厚度为200~5000nm。5.如权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述交替生长的超晶格层包括由下到上交替生长的第一超晶格层和第二超晶格层；所述第一超晶格层和第二超晶格层的材料不同；所述第一超晶格层的材料为Alx2Iny2Ga1‑x2‑y2N，其中，0.5≤x2≤1,0≤y2≤0.1；所述第二超晶格层的材料为Alx3Iny3Ga1‑x3‑y3N，其中，0.5≤x3≤1,0≤y3≤0.1；且x2≠x3。6.如权利要求5所述的外延结构，其特征在于，所述交替生长的超晶格层的交替生长的周期数为2~200；所述第一超晶格层的厚度为1~5nm；所述第二超晶格层的厚度为1~5nm。7.如权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第一N型半导体层的材料为Alx4Iny4Ga1‑x4‑y4N，其中，0.5≤x4≤1，0≤y4≤0.1；所述第一N型半导体层的厚度为100～2000nm；所述第一17‑319‑3N型半导体层的N型掺杂浓度为1×10cm~1×10cm。8.如权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第二N型半导体层的材料为Alx5Iny5Ga1‑x5‑y5N，其中，0≤x5≤1，0≤y5≤1；所述第二N型半导体层的厚度为100~1000nm；18‑320‑3所述第二N型半导体层的N型掺杂浓度为1×10cm~1×10cm。9.如权利要求8所述的外延结构，其特征在于，所述紫外吸收层的材料为Alx6Iny6Ga1‑x6‑y6N，其中，0.35≤x6≤0.45、0≤y6≤0.05；17‑3所述Alx6Iny6Ga1‑x6‑y6N中Mg的掺杂量<1×10cm；所述x5‑x6≥0.05。10.如权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第二P型接触层的材料为Alx8Iny8Ga1‑x8‑y8N，其中，0≤x8≤0.1，0≤y8≤0.1；所述第二P型接触层的厚度为5~1000nm；18‑320‑3所述第二P型接触层的P型掺杂浓度为1×10cm~1×10cm。2CN113964224A权利要求书2/2页11.权利要求1~10任一项所述的外延结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在衬底的上表面依次生长半导体缓冲层、交替生长的超晶格层、第一N型半导体层、第二N型半导体层、紫