光檢測元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光檢測元件，該光檢測元件根據(jù)帶通濾波層的能帶隙的調(diào)節(jié)而容易調(diào)節(jié)所要檢測的特定波長區(qū)域的范圍，并且可通過響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層來調(diào)節(jié)截止（cut-off）波長的大小，本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種光檢測元件，包括：基板；帶通濾波層，形成于所述基板上；光吸收層，形成于所述帶通濾波層上；肖特基層，形成于所述光吸收層上的局部區(qū)域；第一電極層，形成于所述肖特基層上的局部區(qū)域；以及第二電極層，與所述肖特基層相隔而形成于所述光吸收層上。
【專利說明】光檢測元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光檢測元件，更具體地講，涉及一種根據(jù)帶通濾波層的能帶隙的調(diào)節(jié)而使所要檢測的特定波長區(qū)域的范圍容易調(diào)節(jié)，并且可通過響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層來調(diào)節(jié)截止(cut-off)波長的大小的光檢測元件。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的半導(dǎo)體光檢測元件，為了檢測特定波長，將半導(dǎo)體光檢測元件安裝在封裝件中，并且通過在用于保護(hù)半導(dǎo)體光檢測元件的外殼上涂覆僅能使特定波長透過的帶通濾波器(band-pass filter)來使用。
[0003]這里，作為外殼使用透過率好且沒有損壞的憂慮的藍(lán)寶石、水晶、鋼化玻璃有等，而對(duì)于濾波器，則以圓形或四角形形態(tài)將石英等光透過性好的材料用作覆蓋材料。
[0004]此時(shí)，例如，為了提高紫外線透過率，在濾波器的一面由MgF2、TiO2或SiO2等涂覆為多層，而在另一面由高折射或低折射紫外線涂覆材料構(gòu)成為多層。
[0005]此時(shí)，高折射紫外線涂覆材料可選擇使用HfO2、Sc2O3、YbF3,、Y203、Zr02、NaF3、Al203、Sb2O3中的任意一種，并且低折射紫外線涂覆材料可選擇使用Si02、ZnSe> Sc2O3> ZnS中的任意一種。
[0006]沉積有如上所述制造的濾波器的外殼僅使特定波段的光透過，但是如此地沉積有帶通濾波器的外殼由于伴隨著濾波器制造工序而通常為高價(jià)，并且正面和背面的涂覆有所不同，所以裝配時(shí)需要嚴(yán)格區(qū)分安裝面的方向，因而存在降低生產(chǎn)率的問題。
[0007]此外，當(dāng)發(fā)生表面刮傷現(xiàn)象時(shí)，存在在特定波長以外的波長區(qū)域也發(fā)生反應(yīng)的問題，因此難以確?？煽啃?。
[0008]據(jù)此，最近在研究在外殼上不做額外的涂覆也能夠檢測特定波長區(qū)域的光的封裝件。
[0009]作為一例，在封裝件內(nèi)填充僅使特定波長區(qū)域透過的樹脂的方案來代替在光檢測元件的上部設(shè)置外殼的方案。
[0010]這樣的樹脂例如可以是環(huán)氧樹脂，其通常由主劑和硬化劑兩種類型液體成分構(gòu)成，此時(shí)根據(jù)主劑的物質(zhì)和混合比能看出透過波長的特性差異。
[0011]對(duì)于這些產(chǎn)品而言，有商業(yè)上正在銷售的產(chǎn)品，例如，如果是Shin-etsu Chemical公司的Phenyl Si環(huán)氧樹脂系列，則截止波長約為300nm。
[0012]然而，如果是為了能夠起到如上所述的特定波長區(qū)域的帶通濾波器的作用而混合特定物質(zhì)來使用的環(huán)氧樹脂，則由強(qiáng)烈的紫外線引起黃變現(xiàn)象，因此在長時(shí)間暴露的情況下存在封裝件的紫外線響應(yīng)度降低的問題。
[0013]此外，形成有環(huán)氧樹脂的表面的平坦度與光檢測效率具有直接的關(guān)聯(lián)，當(dāng)向封裝件加入主劑和硬化劑來硬化時(shí)，在部分表面或封裝件界面等上發(fā)生降低整體平坦度的現(xiàn)象，因此存在光檢測特性細(xì)微變化的問題。這些問題對(duì)產(chǎn)品的可靠性產(chǎn)生不良影響。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]技術(shù)問題
[0015]本發(fā)明是為了解決如上所述的問題而提出的，本發(fā)明一實(shí)施例的目的在于，提供一種包括根據(jù)能帶隙的調(diào)節(jié)而容易調(diào)節(jié)特定波長的范圍的帶通濾波層，并且可通過響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層來調(diào)節(jié)截止波長的大小的光檢測元件。
[0016]技術(shù)方案
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一種光檢測元件，包括:基板；帶通濾波層，形成于所述基板上；光吸收層，形成于所述帶通濾波層上；肖特基層，形成于所述光吸收層上的局部區(qū)域；第一電極層，形成于所述肖特基層上的局部區(qū)域；以及第二電極層，與所述肖特基層相隔而形成于所述光吸收層上。
[0018]這里，所述基板優(yōu)選為從藍(lán)寶石基板、AlN基板、SiC基板、GaN基板中選擇的任意一種。
[0019]此外，所述基板的光入射面優(yōu)選為由具有透過性的鏡面構(gòu)成。
[0020]此時(shí)，還可以包括:形成于所述基板和所述帶通濾波層之間的緩沖層。
[0021]此時(shí)，所述緩沖層優(yōu)選為與所述帶通濾波層相比具有更大的能帶隙。 [0022]此外，優(yōu)選地，所述帶通濾波層吸收特定波長區(qū)域的光，并且所述光吸收層與所述帶通濾波層相比具有更小的能帶隙。
[0023]此時(shí)，所述帶通濾波層由AlxGa^N (y〈x〈l)層構(gòu)成，并且所述光吸收層由AlyGaJ(0〈y〈x)層或 InzGa1^N (0〈ζ〈1)層構(gòu)成。
[0024]此外，所述緩沖層由AlN層構(gòu)成。
[0025]此外，還可以包括:形成于所述帶通濾波層和光吸收層之間的響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層。
[0026]此時(shí)，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層構(gòu)成為能帶隙隨著從所述帶通濾波層到所述光吸收層而減小。
[0027]此時(shí)，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層的能帶隙以特定的斜率減少或以梯級(jí)的形態(tài)減少。
[0028]此時(shí)，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層由AlGaN層構(gòu)成，并且隨著從所述帶通濾波層到所述光吸收層，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層的Al含量減少。
[0029]此外，還可以包括:形成于所述光吸收層上的局部區(qū)域的封蓋層，并且所述肖特基層形成于所述封蓋層上的局部區(qū)域。
[0030]此時(shí)，所述封蓋層可由P-1ndGauN (0〈d〈l)層構(gòu)成。
[0031]此外，肖特基層可由ΙΤ0、Pt、W、T1、Pd、Ru、Cr、Au中的任意一種構(gòu)成。
[0032]此外，本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種光檢測元件，包括:帶通濾波層；光吸收層，形成于所述帶通濾波層的厚度方向的一面；肖特基層，形成于所述光吸收層的厚度方向的一面；第一電極層，形成于所述肖特基層的厚度方向的一面；以及第二電極層，形成于所述帶通濾波層的厚度方向的另一面的局部區(qū)域。
[0033]此時(shí)，還可以包括形成于所述帶通濾波層的厚度方向的另一面的透明電極層，此時(shí)所述第二電極層形成于所述透明電極層的厚度方向的另一面的局部區(qū)域。
[0034]此時(shí)，所述帶通濾波層形成于基板的厚度方向的一面，并且所述基板可被去除，并且所述帶通濾波層可通過蝕刻而被蝕刻成特定厚度。
[0035]此時(shí)，所述基板優(yōu)選為藍(lán)寶石基板、SiC基板、GaN基板、AlN基板、Si基板、GaAs基板中的任意一種。
[0036]此時(shí)，所述帶通濾波層優(yōu)選為通過蝕刻而以0.1~Iym厚度形成。
[0037]此外，優(yōu)選地，所述帶通濾波層吸收特定波長區(qū)域的光，并且所述光吸收層與所述帶通濾波層相比具有更小的能帶隙。
[0038]此時(shí)，所述帶通濾波層由AlxGa^N (y〈x〈l)層構(gòu)成，并且所述光吸收層由AlyGaLyN(0〈y〈x)層或 InzGa1^N (0〈ζ〈1)層構(gòu)成。
[0039]此外，還可以包括:形成于所述帶通濾波層和光吸收層之間的響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層。
[0040]此時(shí)，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層構(gòu)成為能帶隙隨著從所述帶通濾波層到所述光吸收層而減小。
[0041]此時(shí)，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層的能帶隙以特定的斜率減少或以梯級(jí)的形態(tài)減少。
[0042]此時(shí)，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層由AlGaN層構(gòu)成，并且隨著從所述帶通濾波層到所述光吸收層，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層的Al含量減少。
[0043]并且，還可以包括:形成于所述光吸收層和所述肖特基層之間的封蓋層。
[0044]此時(shí)，所述封 蓋層可由p-1ridGauN (0〈d〈l)層構(gòu)成。
[0045]此外，所述肖特基層可由ΙΤ0、Pt、W、T1、Pd、Ru、Cr、Au中的任意一種構(gòu)成。
[0046]有益效果
[0047]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的光檢測元件，由于不像現(xiàn)有技術(shù)需要在外殼上沉積形成額外的帶通濾波器，因此具有費(fèi)用降低及生產(chǎn)率提高的效果，并且可防止由外部施加的物理力所引起的濾波器表面的刮傷現(xiàn)象等可靠性低下的問題。
[0048]此外，由于不會(huì)發(fā)生表面不均均或發(fā)黃現(xiàn)象，因此在長時(shí)間使用時(shí)也可以確保產(chǎn)品的可靠性。
[0049]并且，通過調(diào)節(jié)帶通濾波層的能帶隙，可容易調(diào)節(jié)所要檢測的特定波長的范圍，并且可通過響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層來調(diào)節(jié)截止波長的大小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的生長構(gòu)造的剖面圖；
[0051]圖2A至圖2C是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的生長構(gòu)造的能帶隙的曲線圖；
[0052]圖3是示出在圖1所示的生長構(gòu)造中基于能帶隙進(jìn)行的光吸收的曲線圖；
[0053]圖4是示出在圖1所示的生長構(gòu)造中根據(jù)調(diào)節(jié)帶通濾波層的能帶隙來調(diào)節(jié)波長區(qū)域的示例的曲線圖；
[0054]圖5A和圖5B是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光檢測元件的剖面圖及俯視圖；
[0055]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光檢測元件的使用狀態(tài)圖；
[0056]圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光檢測元件的使用狀態(tài)圖；
[0057]圖8是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的光檢測元件的使用狀態(tài)圖；
[0058]圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的光檢測元件的使用狀態(tài)圖。
[0059]符號(hào)說明:
[0060]1、2、3、4:光檢測元件
[0061]10:基板
[0062]20:緩沖層[0063]30、30’、100:帶通濾波層
[0064]40、200:響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層
[0065]50,300:光吸收層
[0066]60、400:封蓋層
[0067]70、500:肖特基層
[0068]81>610:第一電極層
[0069]82、620:第二 電極層
[0070]90、900:封裝件墊(package pad)
[0071]91、910:第一電極板
[0072]92、920:第二 電極板
[0073]110:透明電極層
[0074]700:粘接金屬(bonding metal)層
[0075]800:粘接基板層
【具體實(shí)施方式】
[0076]以下，參照附圖來說明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的光檢測元件的優(yōu)選實(shí)施例。在此過程中，為了清楚和方便說明，有可能夸大示出圖中所示的線寬或構(gòu)件的尺寸等。
[0077]此外，以下術(shù)語是考慮本發(fā)明中的功能而定義的術(shù)語，因此可根據(jù)用戶或運(yùn)用者的意圖而變化。因此，這些術(shù)語應(yīng)基于本說明書的整體內(nèi)容來定義。
[0078]例如，當(dāng)在本說明書中提到一個(gè)層在另一層或基板“上”時(shí)，指的是該層直接在另一層或基板上形成，或者有第三層介于其之間。此外，在本說明書中上側(cè)、上(部)和上側(cè)表面等方向性的用詞可理解為下側(cè)、下(部)、下側(cè)表面等含義。即，關(guān)于空間上的方向的用詞應(yīng)理解為相對(duì)的方向，而不應(yīng)限制性地理解為絕對(duì)的方向。
[0079]此外，以下實(shí)施例不應(yīng)被視為限定本發(fā)明的權(quán)利范圍，而只是在本發(fā)明權(quán)利要求中所提到的構(gòu)件的示例性事項(xiàng)，并且包含在本發(fā)明整個(gè)說明書中的技術(shù)構(gòu)思且包含作為權(quán)利要求范圍內(nèi)的構(gòu)件的等同物來可替換的構(gòu)件的實(shí)施例可包括在本發(fā)明的權(quán)利范圍內(nèi)。
[0080]并且，雖然以下實(shí)施例特別描述有關(guān)紫外線光的檢測，但除此之外當(dāng)然也可利用于其他波長區(qū)域的光檢測。
[0081]第一實(shí)施例
[0082]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的生長構(gòu)造。
[0083]如圖1所示，為制造根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光檢測元件1(參照?qǐng)D5A和圖5B)，在基板10上依次生長緩沖層20、帶通濾波層30、響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層40和光吸收層50，并且為使后述的肖特基層70的肖特基特性提高而在光吸收層50上形成封蓋層60。
[0084]這里，作為基板10可使用光透過率高的藍(lán)寶石、AIN、SiC等。
[0085]首先，將基板10設(shè)置在金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)裝置反應(yīng)室的基座上，并通過將反應(yīng)室內(nèi)部的壓力降低至IOOtorr以下來去除反應(yīng)室內(nèi)部的雜質(zhì)氣體。
[0086]之后，使反應(yīng)室內(nèi)部的壓力維持在IOOtorr并將溫度升至1150°C,從而熱洗異質(zhì)基板10的表面，然后將溫度降至1050°C并在流通Al源(source)和氨氣(NH3)的狀態(tài)下使高溫AlN層生長，此時(shí)，反應(yīng)室的整體氣體流動(dòng)由氫氣(H2)氣體所確定。[0087]為使低溫AlN層生長成為緩沖層20，生長溫度設(shè)為600°C左右即可，為將高溫AlN層作為緩沖層20使用，且為提高AlN的結(jié)晶性，在其他生長條件相同的情況下，將生長溫度升至1200°C~1500°C而使其生長。
[0088]此時(shí)，通常在生長緩沖層20時(shí)，比起低溫在高溫下生長才能改善由缺陷引起的透過率低下的問題，并且如果緩沖層20的厚度變厚，則光透過率會(huì)下降，因此為提高光透過率，緩沖層20的厚度優(yōu)選為25nm以下。
[0089]在生長緩沖層20后，將基座的溫度降至1000°C~1100°C，并在IOOtorr以下的內(nèi)部壓力下使帶通濾波層30生長，此時(shí)，帶通濾波層30的能帶隙應(yīng)當(dāng)小于基板10或緩沖層20的能帶隙，并大于后述的光吸收層50的能帶隙。
[0090]可使AlGaN層生長成為帶通濾波層30,此時(shí),使AlxGa1J^ (y〈x〈l)層生長成為帶通濾波層30的情況下,優(yōu)選為后述的光吸收層50由AlyGa^N (0〈y〈x)層生長。
[0091]在生長帶通濾波層30后，在其上使與帶通濾波層30相比具有更小的能帶隙的光吸收層50生長，作為一例，光吸收層50與所述帶通濾波層30的生長條件相同，并且可生長為在鋁的組成上存在差異。
[0092]此外，在使InzGa1=N (0〈ζ〈1)層生長成為光吸收層50的情況下，生長溫度會(huì)降低至1000°C以下，而在注入In源的情況下，具有在相同的反應(yīng)室條件下能帶隙根據(jù)生長溫度差異而存在差異的特性，并且InzGa1=N (0<ζ<1)層通常在500°C~900°C的生長溫度下生長。
[0093]并且，帶通濾波層30和光吸收層50的厚度分別優(yōu)選為2 μ m以下。這是因?yàn)槿绻穸仍黾?，則光透過率會(huì)降低。即，在確保結(jié)晶性的前提下，帶通濾波層30和光吸收層50的厚度越薄越好。
[0094]此時(shí)，為調(diào)節(jié)光檢測元件I的截止波長的大小，優(yōu)選為使響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層40生長在帶通濾波層30和光吸收層50之間。
[0095]在生長帶通濾波層30之后，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層40在該帶通濾波層30之上生長，此時(shí)，使響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層40生長為使響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層40的能帶隙具有從帶通濾波層30的能帶隙到光吸收層50的能帶隙緩慢減小的傾向(參照?qǐng)D2B)響應(yīng)度。
[0096]此時(shí)，響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層40的生長條件與光吸收層50的生長條件幾乎相同，只是在Al的組成上有差異。
[0097]即，當(dāng)生長AlGaN層時(shí)，使Al的組成發(fā)生變化地生長響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層40，以在帶通濾波層30生長之后Al的組成緩慢減少，直至達(dá)到光吸收層50的能帶隙。
[0098]此時(shí)，可將響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層40生長為使能帶隙的變化以梯級(jí)(step)的方式減少(參照?qǐng)D2C)，并且為改善光透過效率低下的問題，響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層40的厚度優(yōu)選為500nm以下。
[0099]在光吸收層50的生長之后，優(yōu)選為在其上使封蓋層60由摻雜有Mg的P-1ndGawN(0〈d〈l)層生長，這是為了提聞后述的肖特基層70的肖特基特性。
[0100]此時(shí)，封蓋層60的厚度優(yōu)選為IOnm以下，這是因?yàn)槿绻馍w層60的厚度太厚，則P特性變得明顯，從而發(fā)生肖特基特性和PN特性同時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象。
[0101]在封蓋層60的P型電特性中，在霍爾(Hall)測量時(shí)，Mg摻雜濃度小于5X IO17/cm3的程度即可，并且為評(píng)估封蓋層60的電特性，需要額外地生長大于0.5μπι的P-1ndGa1^dN (0〈d〈l)層，才能使特性評(píng)估容易。
[0102]為使p-GAN層生長成為封蓋層60，在與光吸收層50相同的溫度下生長即可，但是為使封蓋層60生長成為P-1ndGawN (0〈d〈l)層，在800°C左右溫度下生長。這是因?yàn)?，即使供?yīng)相同的In源，也存在In的組成根據(jù)生長溫度而變化的傾向。此外，在封蓋層60的生長中，也可以使p-GaN/InGaN的超晶格層生長。
[0103]圖2A至圖2C是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的生長構(gòu)造的能帶隙的曲線圖，其示出了將藍(lán)寶石基板用作基板10、將Ala5Gaa5N層用作帶通濾波層30、將Ala2Gaa8N層用作光吸收層50的示例。
[0104]此時(shí)，(I )層為藍(lán)寶石基板10，并且(II)層為由Alci 5Gatl 5N層構(gòu)成的帶通濾波層30，且(III)層為由Ala2Gaa8N層構(gòu)成的光吸收層50，而在這種情況下，可構(gòu)成只能檢測約260~320nm波長的光檢測元件I。
[0105]此外，在將(I )層構(gòu)成為藍(lán)寶石基板10、將(II)層構(gòu)成為Ala5Gaa5NM、將(III)層構(gòu)成為Alci lGatl 9N層的情況下，可構(gòu)成只能檢測約320~400nm波長的光檢測元件I。
[0106]此時(shí)，圖2B和圖2C示出在帶通濾波層30和光吸收層50之間插入響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層40的示例，并且圖2B為在帶通濾波層30中能帶隙緩慢變小的構(gòu)造，其可調(diào)節(jié)特定截止波長的大小。此外，圖2C示出響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層40的能帶隙被調(diào)節(jié)為梯級(jí)(step)的形態(tài)響應(yīng)度的示例，可實(shí)現(xiàn)光吸收層50的結(jié)晶性得到提高的效果。此時(shí)，如上所述，為改善光透過效率低下的問題，響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層40的厚度優(yōu)選為500nm以下。
[0107]圖3是示出在圖 1所示的生長構(gòu)造中基于能帶隙進(jìn)行的光吸收的曲線圖。
[0108]如圖3所示，根據(jù)如圖1中所示的生長構(gòu)造的位置(α~β )，能帶隙大于帶通濾波層30的能帶隙的光在帶通濾波層30被吸收，并且能帶隙小于帶通濾波層30的能帶隙的光則透過帶通濾波層30在光吸收層50被吸收。
[0109]此時(shí)，透過帶通濾波層30在光吸收層50被吸收的波段的光使光檢測元件I中流動(dòng)有電流，并且可通過感知此電流，測量所要檢測的光的入射量。
[0110]圖4是在圖1所示的生長構(gòu)造中根據(jù)調(diào)節(jié)帶通濾波層的能帶隙來調(diào)節(jié)波長區(qū)域的示例的曲線。
[0111]如前所述，在本發(fā)明中，不被帶通濾波層30所吸收而透過它的波長區(qū)域的光被光吸收層50所吸收，據(jù)此形成電流，由此，只能檢測特定波長區(qū)域。
[0112]此時(shí)，如圖4所示，通過調(diào)節(jié)帶通濾波層30的能帶隙，可以將被帶通濾波層30所吸收的波長區(qū)域調(diào)節(jié)為(II ) ’或(II ) ’ ’，而在帶通濾波層30由AlGaN層構(gòu)成的情況下，可通過調(diào)節(jié)Al的組成來調(diào)節(jié)能帶隙,而由InGaN層構(gòu)成的情況下,可通過調(diào)節(jié)In的組成來調(diào)節(jié)。
[0113]圖5Α和圖5Β是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光檢測兀件的剖面圖及俯視圖。
[0114]如圖5Α所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光檢測元件1，在圖1所示的生長構(gòu)造之上形成第一電極層81和第二電極層82。
[0115]這里，第二電極層82蝕刻封蓋層60的一部分并與封蓋層60相隔而形成于光吸收層50上，或者蝕刻至光吸收層50的一部分而形成，并且第二電極層82構(gòu)成為具有歐姆特性。
[0116]此時(shí)，構(gòu)成第二電極層82的金屬主要使用Cr/Ni/Au，并且電特性根據(jù)構(gòu)成第二電極層82的金屬各自的厚度而表現(xiàn)為不同，但是優(yōu)選為第二電極層82的整體厚度為400nm以上。
[0117]此外，如圖5B所示，第二電極層82以翼的形態(tài)構(gòu)成，更詳細(xì)地講，包括從肖特基層70相隔而形成于光吸收層50上的角落部的主體部82a和從主體部82a沿著光吸收層50的邊緣分別延伸而形成的一對(duì)翼部82b來構(gòu)成。
[0118]形成第二電極層82之后，肖特基層70沉積形成于封蓋層60上，并且為了減少在附著后述的第一電極板91時(shí)由金屬的變形帶來的影響，肖特基層70的厚度優(yōu)選為以IOnm以上構(gòu)成。
[0119]此時(shí)，耗盡層51形成于肖特基層70的下方，并且在入射到耗盡層51的波長中，大于光吸收層50的吸收波長的能量的波段對(duì)電流的形成產(chǎn)生影響。
[0120]此外，肖特基層70可使用ΙΤ0、Pt、W、T1、Pd、Ru、Cr、Au中的任意一種。
[0121]第一電極層81形成于肖特基層70上的局部區(qū)域。此時(shí)，構(gòu)成第一電極層81的金屬主要使用Ti/Al、Ni/Au，并且第一電極層81的厚度為200nm以上即可。
[0122]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光檢測元件I的使用狀態(tài)圖。
[0123]如圖6所示，形成有第一電極層81和第二電極層82的光檢測元件I通過附著于倒裝芯片(flip-chip)封裝件墊90上而以倒裝芯片形態(tài)構(gòu)成。
[0124]此時(shí)，第一電極板91和第二電極板92在包裝墊90上相隔而構(gòu)成，并且光檢測元件I的第一電極層81附著于封裝件墊90的第一電極板91,光檢測兀件I的第二電極層82附著于封裝件墊90的第二電極板92，從而以倒裝芯片形態(tài)構(gòu)成，此時(shí)，外部的光入射到基板10。
[0125]第二實(shí)施例
[0126]圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光檢測元件2的使用狀態(tài)圖。
[0127]根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光檢測元件2與上述的第一實(shí)施例的構(gòu)成基本相同，只是區(qū)別在于內(nèi)有形成第一實(shí)施例的緩沖層和響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層。
[0128]因此，對(duì)于與上述第一實(shí)施例相同的構(gòu)成將使用相同的附圖標(biāo)記并省略重復(fù)的說明。
[0129]根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，帶通濾波層30’形成于基板上，并且光吸收層50形成于帶通濾波層30’上。即，不構(gòu)成如前述的第一實(shí)施例那樣的緩沖層或響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層。
[0130]此時(shí)，帶通濾波層30’優(yōu)選為在與前述的第一實(shí)施例的帶通濾波層相同的生長條件下維持300?600torr壓力而生長,隨著在IOOtorr壓力下生長率從2 μ m/hr降至I μ m/hr的同時(shí)三維生長，或者可在表面沒有大量的凹陷(pits)的情況下二維生長。這也可以在任意降低生長率的情況下實(shí)現(xiàn)，并且雖然隨著生長裝備而不同但也可以在600torr以上的條件下二維生長。
[0131]如本發(fā)明的第二實(shí)施例，在沒有緩沖層的情況下，具有由光吸收層50吸收的光量增加的效果。
[0132]第三實(shí)施例
[0133]圖8是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的光檢測元件3的使用狀態(tài)圖。
[0134]以下，根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，先指出作為構(gòu)成帶通濾波層100、光吸收層300、封蓋層400、肖特基層500、第一電極層610、第二電極層620的材料,可應(yīng)用與上述的第一、第二實(shí)施例相同的材料。
[0135]根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，光檢測元件3的結(jié)構(gòu)這樣一種結(jié)構(gòu):肖特基層500和第一電極層610形成于400上,并且粘接金屬層700形成于第一電極層610上并附著于粘接基板層800上，且通過消除異質(zhì)基板而提高了光透過性。
[0136]此外，在封裝層400的形成有肖特基層500的面的相反面，依次形成光吸收層300和帶通濾波層100，并且透明電極層110形成于帶通濾波層100，第二電極層620形成于透明電極層110上的局部區(qū)域。此時(shí)，耗盡層310形成于光吸收層300內(nèi)。
[0137]粘接金屬層700在特定溫度和壓力下附著于另外的粘接基板層800，并且作為粘接基板層800可使用金屬層或?qū)щ娦曰濉?br> [0138]這樣，在構(gòu)成粘接金屬層700和粘接基板層800而附著于第一電極板910的情況下，可實(shí)現(xiàn)將入射光的熱容易排放到外部的效果。
[0139]此時(shí)，對(duì)于異質(zhì)基板的去除而言，在使用物理和化學(xué)上穩(wěn)定的藍(lán)寶石基板時(shí)，通過雷射剝離(Laser lift-off)工序去除,而在使用可蝕刻的S1、GaAs、SiC、ZnO等基板時(shí),可通過蝕刻來去除。
[0140]這樣去除異質(zhì)基板是為了調(diào)節(jié)帶通濾波層的厚度。
[0141]目前為止對(duì)于氮化鎵系列還沒有商業(yè)化缺陷密度為IOVcm2的基板，因此在氮化鎵系列生長層存在許多缺陷。這些缺陷成為在帶通濾波層進(jìn)行光吸收時(shí)降低透過光吸收層的光透過率的原因。
[0142]此外，如果在異質(zhì)基板上生長緩沖層，且使帶通濾波層Wlym以下的厚度生長，則帶通濾波層的缺陷密度為107cm2以上，存在的缺陷較多。這種缺陷，在光的能帶隙小于帶通濾波層的能帶隙的情況下也被帶通濾波層所吸收，因此成為到達(dá)光吸收層的光量被減少的原因。
[0143]此外，帶通濾波層的結(jié)晶性與光吸收層的結(jié)晶性有密切關(guān)系，然而通過如下現(xiàn)象，缺陷數(shù)將減少:即，在與基板上生長的緩沖層之間的界面原本存在約IOuVcm2以上的缺陷，但隨著厚度增加，缺陷將消失。
[0144]如果帶通濾波層的結(jié)晶性降低，則光吸收層的結(jié)晶性也降低，因此導(dǎo)致光吸收層的光響應(yīng)度下降，并增加泄漏電流，從而使元件的特性下降。
[0145]因此，帶通濾波層的厚度應(yīng)為Iym以下并具有優(yōu)秀的結(jié)晶性，并且應(yīng)使部分光透過而吸收部分光。
[0146]據(jù)此，根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，在基板上使帶通濾波層100以2?5μπι厚度生長后分離基板，并通過干法蝕刻(dry etching)從帶通濾波層100去除有諸多缺陷的與基板的界面，使得帶通濾波層100的厚度為0.1?I μ m，從而可制造缺陷數(shù)少并且光吸收率和光透光率優(yōu)異的光檢測元件3。
[0147]此時(shí)，在蝕刻帶通濾波層100時(shí)，使被蝕刻的表面具有預(yù)定的粗糙度，以增加帶通濾波層100的表面積，從而增加從外部入射的光量。
[0148]在蝕刻帶通濾波層100之后，使透明電極層110形成于帶通濾波層100上，此時(shí)考慮到光透過率，優(yōu)選為使Ni/Au形成為IOnm以下的厚度而作為透明電極層110。
[0149]此時(shí)，第二電極層620形成于透明電極層110的局部區(qū)域上，并且粘接基板層800附著于封裝件墊900的第一電極板910而構(gòu)成芯片形態(tài)，并且外部的光通過帶通濾波層100入射。
[0150]第四實(shí)施例
[0151]圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的光檢測元件4的使用狀態(tài)圖，與上述的第三實(shí)施例的構(gòu)成基本相同，只是區(qū)別在于響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層200形成于帶通濾波層100和光吸收層300之間。
[0152]因此，對(duì)于與上述第三實(shí)施例相同的構(gòu)成將使用相同的附圖標(biāo)記并省略重復(fù)的說明，并且此時(shí)響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層200的構(gòu)成可與第一實(shí)施例的構(gòu)成相同。
【權(quán)利要求】
1.一種光檢測元件，所述光檢測元件包括: 基板； 帶通濾波層，形成于所述基板上； 光吸收層，形成于所述帶通濾波層上； 肖特基層，形成于所述光吸收層上的局部區(qū)域； 第一電極層，形成于所述肖特基層上的局部區(qū)域；以及 第二電極層，與所述肖特基層相隔而形成于所述光吸收層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光檢測元件，其特征在于，所述基板為從藍(lán)寶石基板、AlN基板、SiC基板、GaN基板中選擇的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光檢測元件，其特征在于，所述基板的光入射面由具有透過性的鏡面構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的光檢測元件，其特征在于，還包括:形成于所述基板和所述帶通濾波層之間的緩沖層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光檢測元件，其特征在于，所述緩沖層與所述帶通濾波層相比具有更大的能帶隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光檢測元件，其特征在于，所述帶通濾波層吸收特定波長區(qū)域的光，并且所述光吸收層與所述帶通濾波層相比具有更小的能帶隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光檢測元件，其特征在于，所述帶通濾波層由AlxGahN層構(gòu)成，其中y〈x〈l，并且所述光吸收層由AlyGa^yN層或InzGa1=N層構(gòu)成,其中0〈y〈x,0〈z〈l。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光檢測元件，其特征在于，所述緩沖層由AlN層構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光檢測元件，其特征在于，還包括:形成于所述帶通濾波層和光吸收層之間的響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光檢測元件，其特征在于，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層構(gòu)成為能帶隙隨著從所述帶通濾波層到所述光吸收層而減小。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光檢測元件，其特征在于，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層的能帶隙以特定的斜率減少或以梯級(jí)的形態(tài)減少。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光檢測元件，其特征在于，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層由AlGaN層構(gòu)成，并且隨著從所述帶通濾波層到所述光吸收層，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層的Al含量減少。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光檢測元件，其特征在于，所述光檢測元件還包括:形成于所述光吸收層上的局部區(qū)域的封蓋層，并且所述肖特基層形成于所述封蓋層上的局部區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光檢測元件，其特征在于，所述封蓋層由p-1ndGayWCKcKl)層構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光檢測元件，其特征在于，所述肖特基層從ITO、Pt、W、T1、Pd、Ru、Cr、Au中的任意一種選擇構(gòu)成。
16.—種光檢測元件,所述光檢測元件包括: 帶通濾波層； 光吸收層，形成于所述帶通濾波層的厚度方向的一面；肖特基層，形成于所述光吸收層的厚度方向的一面； 第一電極層，形成于所述肖特基層的厚度方向的一面；以及 第二電極層，形成于所述帶通濾波層的厚度方向的另一面的局部區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光檢測元件，其特征在于，所述光檢測元件還包括:形成于所述帶通濾波層的厚度方向的另一面的透明電極層，并且所述第二電極層形成于所述透明電極層的厚度方向的另一面的區(qū)域。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光檢測元件，其特征在于，所述帶通濾波層形成于基板的厚度方向的一面，并且所述基板被去除，并且所述帶通濾波層通過蝕刻而被蝕刻成特定厚度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光檢測元件，其特征在于，所述基板從藍(lán)寶石基板、SiC基板、GaN基板、AlN基板、Si基板、GaAs基板中的任意一種選擇構(gòu)成。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光檢測元件，其特征在于，所述帶通濾波層通過蝕刻而以0.1~1 μ m厚度形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光檢測元件，其特征在于，所述帶通濾波層吸收特定波長區(qū)域的光，并且所述光吸收層與所述帶通濾波層相比具有更小的能帶隙。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的光檢測元件，其特征在于，所述帶通濾波層由AlxGahN層構(gòu)成，其中y〈x〈l，并且所述光吸收層由AlyGa^N層或InzGa1=N層構(gòu)成,其中0〈y〈x,0〈z〈l。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的光檢測元件，其特征在于，所述光檢測元件還包括:形成于所述帶通濾波層和光吸收層之間的響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光檢測元件，其特征在于，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層構(gòu)成為能帶隙隨著從所述帶通濾波層到所述光吸收層而減小。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的光檢測元件，其特征在于，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層的能帶隙以特定的斜率減少或以梯級(jí)的形態(tài)減少。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光檢測元件，其特征在于，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層由AlGaN層構(gòu)成，并且隨著從所述帶通濾波層到所述光吸收層，所述響應(yīng)度大小調(diào)節(jié)層的Al含量減少。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光檢測元件，其特征在于，所述光檢測元件還包括:形成于所述光吸收層和所述肖特基層之間的封蓋層。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的光檢測元件，其特征在于，所述封蓋層由P-1ndGawN層構(gòu)成，其中0〈d〈l。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的光檢測元件，其特征在于，所述肖特基層從ITO、Pt、W、T1、Pd、Ru、Cr、Au中的任意一種選擇構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】H01L31/0352GK103928540SQ201410017913
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月16日
【發(fā)明者】樸起延, 韓昌錫, 金華睦, 崔孝植, 徐大雄 申請(qǐng)人:首爾偉傲世有限公司