光檢測元件的製作方法

2023-05-23 03:07:56

光檢測元件的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種通過應用能帶隙互不相同的多層帶隙變化層來改善由於緩衝層和光吸收層的急劇的能帶隙變化而引起的阻止電流流動的現象的光檢測元件。本發明的實施例提供一種光檢測元件，所述光檢測元件包括：基板；緩衝層，形成於所述基板上；第一帶隙變化層，形成於所述緩衝層上的部分區域；光吸收層，形成於所述第一帶隙變化層上；肖特基層，形成於所述光吸收層上的部分區域；以及第一電極層，形成於所述肖特基層上的部分區域。
【專利說明】光檢測元件
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光檢測元件，更詳細地講，涉及一種通過應用能帶隙互不相同的多層帶隙變化層來改善由於緩衝層和光吸收層的急劇的能帶隙變化引起的阻止電流流動的現象的光檢測元件。
【背景技術】
[0002]紫外線是將太陽光的光譜拍攝成照片時出現在可視光線的短波長的外側的不可見光，在1801年由德國的化學家J.W.裡特首次發現了該紫外線。
[0003]這裡，紫外線是由約397?IOnm波長形成的寬的範圍內的電磁波的總稱，波長極短的紫外線與X線幾乎沒有區別。此外，由於紫外線的化學作用強大，因此與紅外線稱為熱線對應地被稱為化學線。
[0004]波長為400nm以下的紫外線根據波長而劃分為幾個波段，UV-A波段為320nm?400nm，太陽光中到達地表面的98%以上屬於該波段，其對人體皮膚黑化現象或皮膚老化產生影響。UV-B波段為280nm?320nm，太陽光中只有約2%到達地表面，對人體產生皮膚癌或白內障、紅斑等非常嚴重的影響。雖然大部分UV-B被臭氧層所吸收，但是由於最近臭氧層的破壞而使到達地表面的UV-B量及區域增加，因此成為嚴重的環境問題。UV-C波段為200nm?280nm，來自太陽光的部分全部被吸收到大氣中而幾乎無法到達地表面。該波段廣泛利用於殺菌作用。在定量化這種紫外線對人體的影響中最具代表性的是由UV-B入射量來定義的紫外線指數(UV index)。
[0005]可感測紫外線的元件包括光電增倍管(PMT, PhotoMultiplier Tube)或半導體元件，但由於半導體元件與PMT相比價格便宜且尺寸小，從而最近在大部分情況下多使用半導體元件。在半導體元件中廣泛利用能帶隙適用於紫外線感測的GaN (氮化鎵)、SiC (碳化矽)等。
[0006]其中特別是對於基於GaN的元件的情況，主要使用肖特基(schottky)結形態和金屬-半導體-金屬(MSM, Metal-Semi conductor-Metal)形態以及PIN形態的元件,特別是由於肖特基結形態的元件的製造過程簡單從而成為是優選的。
[0007]這裡，肖特基結形態的元件在異質基板上依次層積緩衝層、光吸收層、肖特基結層，並且第一電極在緩衝層或光吸收層上形成，而第二電極在肖特基結層上形成。
[0008]此時，緩衝層可由GaN層形成，光吸收層可由AlGaN層形成，然而由於GaN層和AlGaN層之間的晶格失配和熱膨脹係數的差異，因此在AlGaN層的Al含量為15%以上且厚度為0.1 μ m以上的情況下，在AlGaN層產生裂縫而使收率降低。
[0009]為解決上述問題，可在GaN緩衝層和AlGaN光吸收層之間使用AlN緩衝層，但在這樣使用AlN緩衝層的情況下，由於AlN層的高能帶隙和絕緣特性而存在使光檢測反應度降低的問題。
[0010]此外，作為光吸收層來使用AlGaN層時，由於在Al含量為15%以上時的高阻抗，很難直接在AlGaN層形成歐姆接合，而且由於肖特基結勢壘大而存在無法獲得均勻的肖特基結特性的問題。
[0011]並且，為防止裂縫而將光吸收層的厚度設為0.1 μ m以下時，由於光吸收層的薄厚度而存在降低光吸收效率、降低其反應度的問題。

【發明內容】

[0012]技術問題
[0013]本發明是為了解決包括如上所述的問題而提出的，本發明實施例目的在於提供一種通過應用能帶隙互不相同的多層帶隙變化層來改善由於緩衝層和光吸收層的急劇的能帶隙變化引起的阻止電流流動的現象的光檢測元件。
[0014]此 外，本發明實施例的其他目的在於，提供一種特別是為提高欲要檢測的光的透過率而在肖特基層使用氧化銦錫(ΙΤ0)等的光檢測元件。
[0015]此外，本發明實施例的其他目的在於，提供一種為提高肖特基層的肖特基特性而在肖特基層底面插入由摻雜有Mg的P-1nzGahN (0〈ζ〈1)構成的頂層的光檢測元件。
[0016]並且，本發明實施例的其他目的在於，提供一種為了防止因引線鍵合時的應力而引發的肖特基層的剝落(peeling)，通過肖特基固定層使肖特基層的一部分和頂層的一部分同時接觸固定的光檢測元件。
[0017]技術方案
[0018]根據本發明的優選的實施例，提供了一種光檢測元件，所述光檢測元件包括:基板；緩衝層，形成於所述基板上；第一帶隙變化層，形成於所述緩衝層上的部分區域；光吸收層，形成於所述第一帶隙變化層上；肖特基層，形成於所述光吸收層上的部分區域；以及第一電極層，形成於所述肖特基層上的部分區域。
[0019]這裡，還包括形成於所述光吸收層上的頂層，並且所述肖特基層形成於所述頂層上的部分區域。
[0020]此外，還包括肖特基固定層，形成於所述肖特基層上，並沿著所述肖特基層的邊緣覆蓋所述肖特基層的一部分。
[0021]並且，還包括第二電極層，與所述第一帶隙變化層相隔而形成於所述緩衝層上，並與所述緩衝層歐姆接合。
[0022]此時，所述基板優選為藍寶石基板、SiC基板、GaN基板、AlN基板、Si基板中的任
意一種。
[0023]此外，所述緩衝層包括形成於基板上的低溫GaN層和形成於所述低溫GaN層上的聞溫GaN層。
[0024]此時，所述第一帶隙變化層可由Al含量互不相同的多個AlGaN層層積而構成。
[0025]並且，所述第一帶隙變化層也可以由Al含量互不相同的多個AlGaN層和GaN層交替層積而構成。
[0026]此時，所述光吸收層的能帶隙高於所述緩衝層的能帶隙，並且所述第一帶隙變化層的Al含量隨著接近上層而增加。
[0027]此時，所述光吸收層由AlxGa^N (0〈χ〈0.7)層構成。
[0028]此外，所述第一帶隙變化層可由In含量互不相同的多個InGaN層層積而構成。
[0029]此外，所述第一帶隙變化層也可以由In含量互不相同的多個InGaN層和GaN層交替層積而構成。
[0030]此時，所述光吸收層的能帶隙低於所述緩衝層的能帶隙，並且所述第一帶隙變化層的In含量隨著接近上層而增加。
[0031]此時，所述光吸收層由InyGa^yN (0<y<0.5)層構成。
[0032]並且，還可以包括第二帶隙變化層，形成於所述光吸收層和所述頂層之間。
[0033]此時，所述第二帶隙變化層可由Al含量互不相同的多個AlGaN層層積而構成。
[0034]並且，所述第二帶隙變化層也可以由Al含量互不相同的多個AlGaN層和GaN層交替層積而構成。
[0035]此時，所述頂層的能帶隙低於所述光吸收層的能帶隙，並且所述第二帶隙變化層的Al含量隨著接近上層而減少。
[0036]此時，所述頂層由摻雜Mg的P-1nzGa1=N (0〈ζ〈1)層構成，並且所述光吸收層由AlxGaJ (0〈x〈0.7)層構成。[0037]此外，所述第二帶隙變化層可由In含量互不相同的多個InGaN層層積而構成。
[0038]此外，所述第二帶隙變化層也可以由In含量互不相同的多個InGaN層和GaN層交替層積而構成。
[0039]此時，所述頂層的能帶隙高於所述光吸收層的能帶隙，並且所述第二帶隙變化層的In含量隨著接近上層而減少。
[0040]此時，所述頂層由摻雜有Mg的P-1nzGapzN (0〈ζ〈1)層構成，並且所述光吸收層由InyGa1^yN (0〈χ〈0.5)層構成。
[0041]此外，所述第一帶隙變化層優選為以大於Onm且50nm以下的厚度形成。
[0042]此外,所述光吸收層優選為以0.Ιμπι~0.5μηι厚度形成。
[0043]此外，所述第二帶隙變化層以大於Onm且20nm以下的厚度形成。
[0044]此外,所述頂層優選為以大於Onm且IOnm以下的厚度形成。
[0045]此外，所述肖特基層優選為由ΙΤΟ、ΑΤ0、Pt、W、T1、Pd、Ru、Cr、Au中的任何一種構成。
[0046]並且，所述肖特基固定層優選為由ΙΤΟ、ΑΤ0、Pt、W、T1、Pd、Ru、Cr、Au中的任何一
種構成。
[0047]有益效果
[0048]根據本發明的實施例的光檢測元件，通過在緩衝層和光吸收層之間形成能帶隙互不相同的多層帶隙變化層來改善由於緩衝層和光吸收層的急劇的能帶隙變化引起的阻止電流流動的現象，並提高光吸收層的結晶特性，從而具有提高光檢測元件的可靠性的效果。
[0049]此外，通過在光吸收層和頂層之間形成能帶隙互不相同的多層帶隙變化層來改善由於光吸收層和頂層的急劇的能帶隙變化引起的阻止電流流動的現象，並提高頂層的結晶特性，從而實現提高光檢測元件的可靠性的效果。
[0050]此外，通過將與現有的Ni相比光透過率優越的ITO等應用於肖特基層，具有提高光檢測元件的反應度的效果。
[0051]此外，通過在肖特基層的底面形成P-1nzGa1=N (0〈ζ〈1)頂層，使容易實現肖特基層與頂層的肖特基結的形成，並通過肖特基固定層使肖特基層和頂層的一部分同時接觸固定，從而可通過克服由引線鍵合而引起的應力來防止肖特基層的剝落(peeling)現象，並由此具有提高光檢測元件的生產收率的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0052]圖1是根據本發明第一實施例的光檢測元件的剖面圖；
[0053]圖2是根據本發明第一實施例的光檢測元件的俯視圖；
[0054]圖3是根據本發明第一實施例的光檢測元件的能帶示圖；
[0055]圖4是根據本發明第二實施例的光檢測元件的剖面圖；
[0056]圖5是根據本發明第二實施例的光檢測元件的能帶示圖；
[0057]圖6是根據本發明第三實施例的光檢測元件的剖面圖；
[0058]圖7是根據本發明第三實施例的光檢測元件的能帶示圖；
[0059]圖8是根據本發明第四實施例的光檢測元件的剖面圖；
[0060]圖9是根據本發明第四實施例的光檢測元件的能帶示圖；
[0061]圖10是根據本發明第五實施例的光檢測元件的剖面圖；
[0062]圖11是根據本發明第五實施例的光檢測元件的能帶示圖；
[0063]圖12是根據本發明第六實施例的光檢測元件的剖面圖；
[0064]圖13是根據本發明第六實施例的光檢測元件的能帶示圖。
[0065]符號說明:
[0066]1、2、3、4、5、6:光檢測兀件
[0067]11:基板
[0068]12:緩衝層
[0069]12a:低溫 GaN 層
[0070]12b:高溫 GaN 層
[0071]13、131、132、133:第一帶隙變化層
[0072]14、141:光吸收層
[0073]15、151、152、153:第二帶隙變化層
[0074]16:頂層
[0075]17:肖特基層
[0076]18:肖特基固定層
[0077]19:第一電極層
[0078]20:第二電極層
[0079]20a:主體部
[0080]20b:翼部
【具體實施方式】
[0081]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】根據本發明實施例的光檢測元件的優選實施例。為了清楚和方便說明，在此過程中圖中所示的線寬或構件的尺寸有可能被誇大示出。
[0082]此外，以下用語是考慮本發明中的功能而定義的用語，因此可根據用戶或運用者的意圖而變化。因此，這些用語應基於本說明書的整體內容來定義。
[0083]例如，當在本說明書中提到一個層在另一層或基板「上」時，指的是該層直接在另一層或基板上形成或在其之間夾有第三層。此外，在本說明書中上側、上(部)和上側表面等方向性的用詞可理解為下側、下(部)、下側面等含義。即，關於空間上的方向的用詞應理解為相對的方向，而不應限制性地理解為絕對的方向。
[0084]此外，以下實施例不應被視為限定本發明的權利範圍，其只是在本發明權利要求書中所提到的構成要素的示例性事項，而且包含於本發明整個說明書中的技術構思以及包含作為權利要求書的構成要素的等同物而可替換的構成要素的實施例可包括在本發明的權利範圍內。
[0085]並且，雖然以下實施例特別描述有關紫外線光的檢測，但除此之外也可利用於其他波長區域的光檢測。
[0086]第一實施例
[0087]圖1是根據本發明第一實施例的光檢測元件的剖面圖，圖2是根據本發明第一實施例的光檢測元件的俯視圖，圖3是根據本發明第一實施例的光檢測元件的能帶示圖。
[0088]如圖1所示，根據本發明第一實施例的光檢測元件I在基板11上形成緩衝層12，在緩衝層12上的部分區域形成第一帶隙變化層13，在第一帶隙變化層13上形成光吸收層14，並在光吸收層14上形成頂層16。
[0089]此外，在頂層16上的部分區域形成肖特基層17，並在肖特基層17上形成肖特基固定層18。此時，如圖1和圖2所示，肖特基固定層18以比肖特基層17的更寬的寬度形成，從而可沿著肖特基層17邊緣覆蓋向肖特基層17外圍暴露的頂層16的一部分。
[0090]此外，在肖特基固定層18上的部分區域形成第一電極層19，並且在緩衝層12上與第一帶隙變化層13相隔而形成第二電極層20。
[0091]這裡,作為基板11可使用藍寶石(sapphire)、AIN、SiC、GaN> Si等,緩衝層12包括形成在基板11上的低溫GaN層12a和形成在低溫GaN層12a上的高溫GaN層12b。
[0092]首先，將基板11定位在有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)裝置反應管的基座上，並將反應管內部的壓力降低到IOOtorr以下以清除不純氣體。
[0093]然後，將反應管內部的壓力維持在IOOtorr並將溫度增加到1100°C以熱清洗異質基板11的表面之後，將溫度降至550°C並流通Ga源(source)和氨(NH3)氣使低溫GaN層12a生長，此時反應管的整體氣流由氫(H2)氣而決定。
[0094]此外，為了確保在低溫GaN層12a上生長的高溫GaN層12b的結晶性和光學及電學特性，低溫GaN層12a優選為至少以25nm以上的厚度形成。
[0095]在低溫GaN層12a生長後，將基座的溫度增加到1000°C?1100°C (優選為增加到1050°C)而使高溫GaN層12b生長。此時，如果溫度未達到1000°C，則使光學、電學和結晶學特性下降，而如果溫度超過1000°C，則使表面粗糙度增加且使結晶性下降。
[0096]高溫GaN層12b的厚度優選為約2 μ m,雖然在不做參雜時高溫GaN層12b也顯示n-type特性,但是為了 n_type效果也可以摻雜Si。
[0097]光吸收層14生長在高溫GaN層12b上，為將光吸收層14用作紫外線B波段檢測吸收層，通常光吸收層14應具有15%以上的鋁(Al)含量和0.1ym以上的厚度。
[0098]然而，在上述條件下生長時，由於光吸收層14和高溫GaN層12b之間的晶格失配和熱膨脹係數的差異而產生裂縫，由此導致發生特性和收率降低的問題。
[0099]因此，使約1050°C的高溫AlN緩衝層形成在高溫GaN層12b和光吸收層14之間，但是在如此地使用高溫AlN緩衝層時，雖然可以抑制裂縫的生產，但由於AlN緩衝層的能帶隙變大為約6eV而使AlN緩衝層幾乎成為絕緣層，因此很難獲得高品質的結晶性，並且由於絕緣特性而幹擾微電流的流動。
[0100]為解決這種問題，在本發明的第一實施例中，在高溫GaN層12b和光吸收層14之間形成第一帶隙變化層13，此時，第一帶隙變化層13在與高溫GaN層12b的生長條件相同的生長條件下生長。
[0101]第一帶隙變化層13由每個層的Al含量互不相同的多層構成，並且也可由Al含量互不相同的多個AlGaN層層積而構成,也可由Al含量互不相同的多個AlGaN層和GaN層交替層積而構成。對於圖1至圖3所示的根據本發明第一實施例的光檢測元件1，示出了由Al含量互不相同的多個AlGaN層層積而形成第一帶隙變化層13的示例。
[0102]此時，為了最小化由光吸收層14吸收的光能而導致的電流流動的減少，第一帶隙變化層13的整體厚度優選為50nm以下，並且構成第一帶隙變化層13的多個層的厚度優選為均是相同的厚度，但也可以具有互不相同的厚度，並且各層的厚度和層數可根據需要適當地選擇。
[0103]在第一帶隙變化層13生長後，將使由AlxGa^N (0<x<0.7)層構成的光吸收層14生長。通過在高溫GaN層12b生長條件下供應Al源來形成AlGaN層並用作光吸收層14。
[0104]此時，光吸收層14生長為0.1 μ m~0.5 μ m厚度，但考慮到裂縫等影響，優選生長為0.2μπ?左右的厚度。
[0105]此外，光吸收層14的能帶隙根據所要吸收的光的波長區域而不同，並且可通過適當地調整Al含量而選擇性地生長出具有所期望的能帶隙的光吸收層14。
[0106]根據本發明的第一實施例，如圖3所示，由AlxGahN (0<χ<0.7)層構成的光吸收層14的能帶隙高於高溫GaN層12b的能帶隙，並且構成為第一帶隙變化層13中越是鄰近高溫GaN層12b的層的能帶隙就越低，越是鄰近光吸收層14的能帶隙就越高。
[0107]即，第一帶隙變化層13的各層的能帶隙構成為隨著從鄰近高溫GaN層12b的下層到鄰近光吸收層14的上層而變高，為此，將構成第一帶隙變化層13的多個AlGaN層構成為上層的Al含量高於下層的Al含量。
[0108]光吸收層14生長後，在光吸收層14上使由摻雜有Mg的P-1nzGa1=N (0〈ζ〈1)層構成的頂層16生長，這是為了容易實現肖特基層17的肖特基結。
[0109]此時，頂層16的厚度優選為IOnm以下，如果頂層16的厚度太厚，則可發生同時體現PN特點和肖特基特性的現象。此外，在霍爾(Hall)測量時頂層16的Mg摻雜濃度低於5 X 107/cm3的程度即可。
[0110]此外，作為P-1nzGa1=N (0〈ζ〈1)層的頂層16優選為在800°C左右下生長，這是由於即使供應同樣的In源也存在In成分根據生長溫度的不同而變得不同的傾向。並且，也可以將頂層16以p-GaN/InGaN的超晶格層生長。
[0111]頂層16生長後,通過幹法刻蝕(dry etching)來刻蝕頂層16、光吸收層14和第一帶隙變化層13，並在通過刻蝕暴露的高溫GaN層12b上層積例如Cr/Ni/Au而形成第二電極層20。此時，第二電極層20和高溫GaN層12b構成為具有歐姆特性，並且刻蝕時可以刻蝕至聞溫GaN層12b的一部分。
[0112]此外，第二電極層20由Cr/Ni/Au構成時，雖然電極特點根據各自的厚度而不同，但是第二電極層20的整體厚度優選為400nm以上。
[0113]並且，第二電極層20包括在高溫GaN層12b的角落部與第一帶隙變化層13相隔而形成的主體部20a和從主體部20a沿著第一帶隙變化層13的邊緣方向延伸而形成的一對翼部20b，如此地第二電極層20由主體部20a和一對翼部20b構成，因此可防止因引線鍵合時的應力而引發的第二電極層20的剝落(peeling)現象。
[0114]在形成第二電極20後，在頂層16上的部分區域形成肖特基層17，從而使肖特基層17下的頂層16沿著肖特基層17的邊緣部分地向其外圍暴露。
[0115]這裡，肖特基層17可由例如IT0、AT0、Pt、W、T1、Pd、Ru、Cr、Au中的任何一種構成，
特別是在肖特基層17由紫外線光透過率優越的ITO構成的情況下，具有提高光透過率和肖特基特性及光檢測元件的反應度的效果。
[0116]此外，考慮到紫外線光透過率及肖特基特性，肖特基層17的厚度優選為IOnm以下。
[0117]肖特基固定層18形成於肖特基層17上，且該肖特基固定層18覆蓋沿著肖特基層17的邊緣向其外圍暴露的頂層16的一部分。S卩，肖特基固定層18通過同時接觸肖特基層17和頂層16的一部分將肖特基層17固定在頂層16上，據此防止因引線鍵合時產生的應力而引發的的肖特基層17的剝落(peeling)現象，因此具有使光檢測元件I的可靠性及收率得到提高的效果。
[0118]此時，肖特基固定層18由例如ΙΤΟ、ΑΤ0、Pt、W、T1、Pd、Ru、Cr、Au中的任何一種構成。
[0119]在肖特基固定層18上的一部分區域上形成第一電極層19。此時，第一電極層19主要使用例如Ni/Au。
[0120]此外，由於在肖特基固定層18上形成第一電極層19的區域不透光，因此不能起肖特基層17的作用，因此第一電極層19優選為用於引線鍵合的最小面積形成，並且根據本發明的實施例的第一電極層19鄰接肖特基固定層18的角落部而形成，以使該第一電極層19與第二電極層20在對角線方向相對。
[0121]第二實施例
[0122]圖4是根據本發明第二實施例的光檢測元件的剖面圖，並且圖5是根據本發明第二實施例的光檢測元件的能帶示圖。
[0123]根據本發明第二實施例的光檢測元件2與上述的第一實施例在構成上基本相同，只是區別在於在光吸收層14和頂層16之間形成第二帶隙變化層15。
[0124]因此，對於與上述第一實施例相同的構成將使用相同的附圖標記並省略重複的說明，以下，將重點說明其差異。
[0125]根據本發明的第二實施例，在光吸收層14和頂層16之間形成第二帶隙變化層15。
[0126]此時，第二帶隙變化層15通過防止因頂層16和光吸收層14之間的突變的能帶隙而產生帶講(band well),從而使電流容易流動，並減少結晶缺陷來實現改善頂層16的結晶特性的效果。
[0127]第二帶隙變化層15在與高溫GaN層12b的生長條件相同的生長條件下生長，並且根據Al源的含量的變化生長為能帶隙互不相同的多個層。
[0128]S卩，第二帶隙變化層15由每層的Al含量互不相同的多層構成，並且可由Al含量互不相同的多個AlGaN層層積而構成,也可由Al含量互不相同的多個AlGaN層和GaN層交替層積而構成。
[0129]對於圖4和圖5所示的根據本發明第二實施例的光檢測元件2，示出了由Al含量互不相同的多個AlGaN層層積而形成第二帶隙變化層15的示例。
[0130]此時，如果第二帶隙變化層15的厚度過厚，則包括在由肖特基形成的耗盡層(depletion layer)內部而影響獨立的光吸收層，因此第二帶隙變化層15的厚度優選為是薄的。更優選為，使第二帶隙變化層15的整體厚度為20nm以下。
[0131]此外，雖然構成第二帶隙變化層15的多個層的厚度優選為均是相同的厚度，但也可以具有互不相同的厚度，並且各層的厚度和層數可根據需要適當地選擇。
[0132]根據本發明的第二實施例，如圖5所示，由P-1nzGa1=N (0〈ζ〈1)層構成的頂層16的能帶隙低於由AlxGahN (0<x<0.7)層構成的光吸收層14的能帶隙，並且構成為第二帶隙變化層15中越是鄰近光吸收層14的層的能帶隙就越高，越是鄰近頂層16的層的能帶隙就越低。
[0133]S卩，第二帶隙變化層15的各層的能帶隙構成為隨著從鄰近光吸收層14的下層到鄰近頂層16的上層而變低，為此，將構成第二帶隙變化層15的多個AlGaN層構成為上層的Al含量低於下層的Al含量。
[0134]第三實施例
[0135]圖6是根據本發明第三實施例的光檢測元件的剖面圖，並且圖7是根據本發明第三實施例的光檢測元件的能帶示圖。
[0136]根據本發明第三實施例的光檢測元件3與上述的第二實施例在構成上基本相同，只是區別在於第一帶隙變化層131和第二帶隙變化層151由AlGaN/GaN構成。
[0137]因此，對於與上述第二實施例相同的構成將使用相同的附圖標記並省略重複的說明，以下，將重點說明其差異。
[0138]根據本發明的第三實施例，Al含量互不相同的多個AlGaN層和GaN層交替層積而構成第一帶隙變化層131和第二帶隙變化層151。即，第一帶隙變化層131和第二帶隙變化層151是AlGaN層和GaN層交替層積的形態。
[0139]此時，連同GaN層構成第一帶隙變化層131的多個AlGaN層構成為Al含量隨著從鄰近高溫GaN層12b的下層到鄰近光吸收層14的上層而變高。
[0140]並且，連同GaN層構成第二帶隙變化層151的多個AlGaN層構成為Al含量隨著從鄰近光吸收層14的下層到鄰近頂層16的上層而變低。
[0141]第四實施例
[0142]圖8是根據本發明第四實施例的光檢測元件的剖面圖，並且圖9是根據本發明第四實施例的光檢測元件的能帶示圖。
[0143]根據本發明第四實施例的光檢測元件4與上述的第一實施例在構成上基本相同，只是區別在於光吸收層141由InyGai_yN (0<x<0.5)層構成並且光吸收層141的能帶隙低於高溫GaN層12b和頂層16的能帶隙。
[0144]此外，區別還在於，第一帶隙變化層132由InGaN層構成，並且構成為第一帶隙變化層132中越是鄰近高溫GaN層12b的層的能帶隙就越高，越是鄰近光吸收層141的能帶隙就越低。[0145]以下，對於與上述第一實施例相同的構成將使用相同的附圖標記並省略重複的說明，以下，將重點說明第一實施例與第四實施例之間的差異。
[0146]對於根據本發明第四實施例的光檢測元件4，光吸收層141由Ιη#&1ιΝ(0〈Χ〈0.5)層構成，並且第一帶隙變化層132由In含量互不相同的多個InGaN層層積而構成。
[0147]此時，光吸收層141的能帶隙低於高溫GaN層12b的能帶隙，並且構成第一帶隙變化層132的多個InGaN層構成為相鄰光吸收層141的上層的In含量高於相鄰高溫GaN層12b的下層的In含量。
[0148]第五實施例
[0149]圖10是根據本發明第五實施例的光檢測元件的剖面圖，並且圖11是根據本發明第五實施例的光檢測元件的能帶示圖。
[0150]根據本發明第五實施例的光檢測元件5與上述的第四實施例在構成上基本相同，只是區別在於在光吸收層141和頂層16之間形成第二帶隙變化層152。
[0151]因此，對於與上述第四實施例相同的構成將使用相同的附圖標記並省略重複的說明，以下，將重點說明其差異。
[0152]根據本發明的第五實施例，在光吸收層141和頂層16之間形成包括多個InGaN層的第二帶隙變化層152。
[0153]此時，第二帶隙變化層152通過防止因頂層16和光吸收層141之間的突變的能帶隙而產生帶井，從而使電流容易流動，並減少結晶缺陷來實現改善頂層16的結晶特性的效果O
[0154]第二帶隙變化層152在與高溫GaN層12b的生長條件相同的生長條件下生長，並且根據Al源的含量變化生長為能帶隙互不相同的多個層，對於圖10和圖11中所示的根據第五實施例的光檢測元件5，示出了層積In含量互不相同的多個InGaN層而形成第二帶隙變化層152的示例。
[0155]此時，根據本發明的第五實施例，如圖11所示，由p-1nzGai_zN (0〈ζ〈1)層構成的頂層16的能帶隙高於由InyGahyN(0〈x〈0.5)層構成的光吸收層141的能帶隙。
[0156]因此，第二帶隙變化層152的每個層的能帶隙構成為從鄰近光吸收層141的下層到鄰近頂層16的上層而變高，為此，使構成第二帶隙變化層152的多個InGaN層構成為下層的In含量低於上層的In含量。
[0157]第六實施例
[0158]圖12是根據本發明第六實施例的光檢測元件的剖面圖，並且圖13是根據本發明第六實施例的光檢測元件的能帶示圖。
[0159]根據本發明第三實施例的光檢測元件6與上述的第五實施例在構成上基本相同，只是區別在於第一帶隙變化層133和第二帶隙變化層153由InGaN/GaN構成。
[0160]因此，對於與上述第五實施例相同的構成將使用相同的附圖標記並省略重複的說明，以下，將重點說明其差異。
[0161]根據本發明的第六實施例，In含量互不相同的多個InGaN層和GaN層交替層積而構成第一帶隙變化層133和第二帶隙變化層153。即，第一帶隙變化層131和第二帶隙變化層153是AlGaN層和GaN層交替層積的形態。
[0162]此時，連同GaN層構成第一帶隙變化層133的多個InGaN層構成為In含量隨著從鄰近高溫GaN層12b的下層到鄰近光吸收層141的上層而變高。
[0163] 此外，連同GaN層構成第二帶隙變化層153的多個InGaN層構成為In含量隨著從鄰近光吸收層141的下層到鄰近頂層16的上層而變低。
【權利要求】
1.一種光檢測元件，所述光檢測元件包括: 基板； 緩衝層，形成於所述基板上； 第一帶隙變化層，形成於所述緩衝層上的部分區域； 光吸收層，形成於所述第一帶隙變化層上； 肖特基層，形成於所述光吸收層上的部分區域；以及 第一電極層，形成於所述肖特基層上的部分區域。
2.根據權利要求1所述的光檢測元件，其特徵在於，所述光檢測元件還包括形成於所述光吸收層上的頂層，並且所述肖特基層形成於所述頂層上的部分區域。
3.根據權利要求2所述的光檢測元件，其特徵在於，所述光檢測元件還包括肖特基固定層，形成於所述肖特基層上，並沿著所述肖特基層的邊緣覆蓋所述肖特基層的一部分。
4.根據權利要求1所述的光檢測元件，其特徵在於，所述光檢測元件還包括第二電極層，與所述第一帶隙變化層相隔而形成於所述緩衝層上，並與所述緩衝層歐姆接合。
5.根據權利要求1所述的光檢測元件，其特徵在於，所述基板為藍寶石基板、SiC基板、GaN基板、AlN基板、Si基板中的任意一種。
6.根據權利要求1所述的光檢測元件，其特徵在於，所述緩衝層包括:形成於基板上的低溫GaN層和形成於所述低溫GaN層上的高溫GaN層。
7.根據權利要求1所述的光檢測元件，其特徵在於，所述第一帶隙變化層由Al含量互不相同的多個AlGaN層層積而構成。
8.根據權利要求1所述的光檢測元件，其特徵在於，所述第一帶隙變化層由Al含量互不相同的多個AlGaN層和GaN層交替層積而構成。
9.根據權利要求7或8所述的光檢測元件，其特徵在於，所述光吸收層的能帶隙高於所述緩衝層的能帶隙，並且所述第一帶隙變化層的Al含量隨著接近上層而增加。
10.根據權利要求9所述的光檢測元件，其特徵在於，所述光吸收層由AlxGahN(0〈χ〈0.7)層構成。
11.根據權利要求1所述的光檢測元件，其特徵在於，所述第一帶隙變化層由In含量互不相同的多個InGaN層層積而構成。
12.根據權利要求1所述的光檢測元件，其特徵在於，所述第一帶隙變化層由In含量互不相同的多個InGaN層和GaN層交替層積而構成。
13.根據權利要求11或12所述的光檢測元件，其特徵在於，所述光吸收層的能帶隙低於所述緩衝層的能帶隙，並且所述第一帶隙變化層的In含量隨著接近上層而增加。
14.根據權利要求13所述的光檢測元件，其特徵在於，所述光吸收層由InyGai_yN(0〈y〈0.5)層構成。
15.根據權利要求2所述的光檢測元件，其特徵在於，所述光檢測元件還包括第二帶隙變化層，形成於所述光吸收層和所述頂層之間。
16.根據權利要求15所述的光檢測元件，其特徵在於，所述第二帶隙變化層由Al含量互不相同的多個AlGaN層層積而構成。
17.根據權利要求15所述的光檢測元件，其特徵在於，所述第二帶隙變化層由Al含量互不相同的多個AlGaN層和GaN層交替層積而構成。
18.根據權利要求16或17所述的光檢測元件，其特徵在於，所述頂層的能帶隙低於所述光吸收層的能帶隙，並且所述第二帶隙變化層的Al含量隨著接近上層而減少。
19.根據權利要求18所述的光檢測元件，其特徵在於，所述頂層由摻雜有Mg的P-1nzGa1^zN (0〈z〈1)層構成，並且所述光吸收層由AlxGa^N (0〈x〈0.7)層構成。
20.根據權利要求15所述的光檢測元件，其特徵在於，所述第二帶隙變化層由In含量互不相同的多個InGaN層層積而構成。
21.根據權利要求15所述的光檢測元件，其特徵在於，所述第二帶隙變化層由In含量互不相同的多個InGaN層和GaN層交替層積而構成。
22.根據權利要求20或21所述的光檢測元件，其特徵在於，所述頂層的能帶隙高於所述光吸收層的能帶隙，並且所述第二帶隙變化層的In含量隨著接近上層而減少。
23.根據權利要求22所述的光檢測元件，其特徵在於，所述頂層由摻雜有Mg的P-1nzGa1^zN (0〈z〈1)層構成,並且所述光吸收層由InyGahyN (0〈χ〈0.5)層構成。
24.根據權利要求1所述的光檢測元件，其特徵在於，所述第一帶隙變化層以大於Onm且50nm以下的厚度形成。
25.根據權利要求1所述的光檢測元件，其特徵在於，所述光吸收層以0.1 μπι~0.5 μ m厚度形成。
26.根據權利要求15所述的光檢測元件，其特徵在於，所述第二帶隙變化層以大於Onm且20nm以下的厚度形成。
27.根據權利要求2所述的光檢測元件，其特徵在於，所述頂層以大於Onm且IOnm以下的厚度形成。
28.根據權利要求1所述的光檢測元件，其特徵在於，所述肖特基層由ITO、ATO、Pt、W、T1、Pd、Ru、Cr、Au中的任何一種構成。
29.根據權利要求3所述的光檢測元件，其特徵在於，所述肖特基固定層由ITO、ATO、Pt、W、T1、Pd、Ru、Cr、Au中的任何一種構成。
【文檔編號】H01L31/0352GK103915517SQ201310733975
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2012年12月28日
【發明者】樸起延, 金華睦, 孫暎丸, 徐大雄 申請人:首爾偉傲世有限公司