用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片及其制備方法。其目的是為了提供一種設(shè)計(jì)巧妙、監(jiān)測準(zhǔn)確的紫外探測器芯片及其制備方法。本發(fā)明包括采用光刻和ICP技術(shù)對(duì)探測器外延片進(jìn)行刻蝕，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體微加工工藝在外延片上制作第一PIN二極管和第二PIN二極管，第一PIN二極管為具有濾波結(jié)構(gòu)的PIN二極管，第二PIN二極管為普通PIN二極管，能分別探測不同波段的信號(hào)，通過一個(gè)紫外探測器芯片從而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)特定目標(biāo)波段的同時(shí)探測，特別是將該紫外探測器芯片應(yīng)用到燃?xì)馊紵O(shè)備的火焰溫度探測中，可以通過第一PIN二極管與第二PIN二極管輸出的光電流比獲得燃?xì)饣鹧娴臏囟刃畔?，從而?shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)燃?xì)馊紵齾?shù)的監(jiān)控。
【專利說明】
用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紫外探測技術(shù)是繼激光探測技術(shù)和紅外探測技術(shù)之后迅速發(fā)展起來的又一新型探測技術(shù)，在燃燒監(jiān)測、火災(zāi)報(bào)警、導(dǎo)彈預(yù)警、環(huán)境監(jiān)測、紫外通訊、生物化學(xué)分析以及天文學(xué)研究等軍民領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]紫外探測器是紫外探測系統(tǒng)中的核心部件，對(duì)系統(tǒng)及其性能起決定性作用。已商用化的紫外探測器有紫外光電倍增管、紫外像增強(qiáng)器、紫外攝像管和固態(tài)紫外探測器等，在這些器件中最常用的是紫外光電倍增管和硅基固態(tài)紫外光電二極管。紫外光電倍增管以及類似的真空器件具有高的靈敏度，但有易碎、工作電壓高、體積大和成本昂貴等嚴(yán)重缺點(diǎn)，綜合考慮材料成本、器件性能、制作工藝、體積等方面因素，用固態(tài)材料制作的探測器具有重要的應(yīng)用優(yōu)勢。以硅為材料的固態(tài)紫外光電二極管雖然克服了光電倍增管的許多弱點(diǎn)，但存在量子效率低和需使用昂貴的濾光片濾去可見和紅外光等缺點(diǎn)。
[0004]第三代半導(dǎo)體，包括了 AlN、GaN、MgO、ZnO和SIC等材料，具有禁帶寬度大、物理以及化學(xué)特性優(yōu)等特點(diǎn)，用于抗輻射、耐高溫的大功率器件以及工作于紫外波段的光探測器件，具有顯著的材料性能優(yōu)勢。特別是AlxGa1^xN材料，隨Al組分的變化其帶隙在3.4?6.2eV之間改變，對(duì)應(yīng)波長變化范圍為200?365nm，特別適合制造新一代高性能紫外光電探測器件。近年來以AlN、GaN為代表的新型固態(tài)紫外探測器的已經(jīng)開始商用化，基于AlN、GaN寬帶隙半導(dǎo)體的光電探測器與傳統(tǒng)的硅基紫外光電二級(jí)管相比具有明顯的優(yōu)勢。例如:和硅基紫外探測器相比，寬帶隙半導(dǎo)體紫外探測器具有:1.更高的量子效率;2.通過調(diào)整材料組分，即可直接實(shí)現(xiàn)探測波段選取和裁剪、無需加增濾波片;3.可在高溫、強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境下工作等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]燃?xì)馊紵龝r(shí)產(chǎn)生的中間產(chǎn)物(主要是OH分子)在衰變的過程中可輻射出波段為260nm-350nm的紫外光。在燃?xì)馊紵鹧姹O(jiān)測方面，現(xiàn)有的技術(shù)已將紫外探測器應(yīng)用于燃?xì)鉁u輪、燃?xì)鉄崴骰蛉細(xì)庠畹仍O(shè)備中的火焰輻射強(qiáng)度監(jiān)測，可實(shí)現(xiàn)火焰開關(guān)狀態(tài)探測、工作模式變換等功能。火焰溫度是燃燒系統(tǒng)的重要參數(shù)，同時(shí)火焰溫度信息也可用于相關(guān)燃燒參數(shù)的確定和控制，然而如CN 101251422公開的紫外電學(xué)定標(biāo)熱釋電探測器，并不能直接用來確定火焰溫度，因?yàn)榛鹧孑椛涞膯我徊ǘ蔚淖贤鈴?qiáng)度的變化并不能直接歸因于溫度變化引起，例如，在同一溫度下火焰的大小或數(shù)目改變紫外強(qiáng)度也將發(fā)生變化。已有研究表明，在OH分子輻射譜中，260nm-315nm波段內(nèi)的輻射強(qiáng)度在一定的溫度范圍內(nèi)基本保持不變，但315nm-350nm波段內(nèi)的輻射強(qiáng)度對(duì)溫度變化較敏感，315nm_350nm波段的總輻射強(qiáng)度和260nm-350nm波段內(nèi)的總輻射強(qiáng)度之比和火焰的溫度有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，通過測量燃?xì)饣鹧嬷胁ǘ蔚妮椛鋸?qiáng)度是一種獲取燃?xì)饣鹧鏈囟刃畔⒌姆椒?。獲得與該方法相匹配的高性能雙波段紫外探測器芯片，是實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種設(shè)計(jì)巧妙、監(jiān)測準(zhǔn)確的用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片及其制備方法。
[0007]本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其中，包括襯底、多個(gè)第一PIN二極管和多個(gè)第二 PIN二極管，襯底頂端并列設(shè)置多個(gè)第一 PIN二極管和第二 PIN二極管，所述第一 PIN 二極管又包括緩沖層、η型半導(dǎo)體材料層、i型光吸收層、P型半導(dǎo)體材料層和P型濾波層，緩沖層設(shè)置在襯底頂端，緩沖層頂端設(shè)置有η型半導(dǎo)體材料層，η型半導(dǎo)體材料層頂端的一側(cè)設(shè)置有i型光吸收層，η型半導(dǎo)體材料層頂端的另一側(cè)設(shè)置有η型歐姆接觸電極，i型光吸收層頂端設(shè)置有P型半導(dǎo)體材料層，P型半導(dǎo)體材料層頂端設(shè)置有P型濾波層，P型濾波層頂端設(shè)置有P型歐姆接觸電極;所述第二 PIN 二極管又包括緩沖層、η型半導(dǎo)體材料層、i型光吸收層和P型半導(dǎo)體材料層，緩沖層設(shè)置在襯底頂端，緩沖層頂端設(shè)置有η型半導(dǎo)體材料層，η型半導(dǎo)體材料層頂端的一側(cè)設(shè)置有i型光吸收層，η型半導(dǎo)體材料層頂端的另一側(cè)設(shè)置有η型歐姆接觸電極，i型光吸收層頂端設(shè)置有P型半導(dǎo)體材料層，P型半導(dǎo)體材料層頂端設(shè)置有P型歐姆接觸電極。
[0008]本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其中所述第一PIN二極管和第二 PIN 二極管之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)鈍化層，第一 PIN 二極管和第二 PIN 二極管表面都覆蓋有絕緣介質(zhì)鈍化層，第一 PIN 二極管頂端和第二 PIN 二極管頂端的絕緣介質(zhì)鈍化層上分別開設(shè)有通孔。
[0009]本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其中所述第一PIN二極管和第二PIN 二極管之間的絕緣介質(zhì)鈍化層、第一 PIN 二極管表面的絕緣介質(zhì)鈍化層和第二 PIN 二極管表面的絕緣介質(zhì)鈍化層一體連接。
[0010]本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其中所述第一PIN二極管和第二PIN 二極管的長度分別為2mm，第一 PIN 二極管和第二 PIN 二極管的寬度分別為0.1mm，相鄰第一 PIN 二極管和第二 PIN 二極管的間距為0.05mm。
[0011]本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其中所述襯底采用藍(lán)寶石材料制成。
[0012]本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其中所述第一PIN二極管的緩沖層、η型半導(dǎo)體材料層、i型光吸收層和P型半導(dǎo)體材料層采用GaN材料制成，第一 PIN二極管的P型濾波層為P型Al0.25Ga0.75N濾波層，緩沖層為非摻雜層，緩沖層的厚度為2.5μηι;η型半導(dǎo)體材料層中摻雜有Si，η型半導(dǎo)體材料層的厚度為1.5μηι; i型光吸收層為非摻雜層，i型光吸收層的厚度為400nm; P型半導(dǎo)體材料層中摻雜有Mg，p型半導(dǎo)體材料層的厚度為40nm; P型濾波層中摻雜有18，？型濾波層的厚度為30011111。
[0013]本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其中所述第二PIN二極管的緩沖層、η型半導(dǎo)體材料層、i型光吸收層和P型半導(dǎo)體材料層采用GaN材料制成，緩沖層為非摻雜層，緩沖層的厚度為2.5μηι;η型半導(dǎo)體材料層中摻雜有Si，η型半導(dǎo)體材料層的厚度為1.5ym; i型光吸收層為非摻雜層，i型光吸收層的厚度為400nm;p型半導(dǎo)體材料層中摻雜有Mg，p型半導(dǎo)體材料層的厚度為40nm ο
[0014]本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其中所述絕緣介質(zhì)鈍化層采用S12制成，絕緣介質(zhì)鈍化層的厚度為200nm。
[0015]本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片的制備方法，其中所述
[0016]步驟一:在襯底上采用MOCVD技術(shù)生長制得外延片；
[0017]步驟二:在外延片頂端采用光刻和ICP技術(shù)分別刻蝕出第一PIN 二極管和第二 PIN二極管的整體臺(tái)面，刻蝕后采用KOH稀溶液進(jìn)行清洗處理，接著采用ICP技術(shù)同時(shí)將第一 PIN二極管和第二 PIN 二極管的臺(tái)面進(jìn)行部分刻蝕，刻蝕后采用KOH稀溶液進(jìn)行清洗處理；
[0018]步驟三:采用電子束蒸發(fā)和剝離技術(shù)分別在第一PIN 二極管和第二 PIN 二極管的η型半導(dǎo)體材料層頂端沉淀金屬層，并退火，形成η型歐姆接觸電極；
[0019]步驟四:采用電子束蒸發(fā)和剝離技術(shù)分別在第一PIN二極管的P型濾波層頂端和第二PIN二極管的P型半導(dǎo)體材料層頂端分別設(shè)置沉淀金屬層，并退火，形成P型歐姆接觸電極；
[0020]步驟五:采用PEV⑶技術(shù)在第一 PIN 二極管和第二 PIN 二極管表面以及第一 PIN 二極管與第二 PIN 二極管之間的位置淀積絕緣介質(zhì)鈍化層，采用濕法刻蝕第一 PIN 二極管和第二PIN 二極管頂端的絕緣介質(zhì)鈍化層，分別在第一 PIN 二極管和第二 PIN 二極管頂端的絕緣介質(zhì)鈍化層上形成通孔。
[0021]本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片及其制備方法與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于:本發(fā)明采用光刻和ICP技術(shù)對(duì)外延片進(jìn)行刻蝕，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體微加工工藝在外延片上制作第一 PIN 二極管和第二 PIN 二極管，第一 PIN 二極管為具有濾波結(jié)構(gòu)的PIN 二極管，第二 PIN 二極管為普通PIN 二極管，能分別探測不同波段的信號(hào)，通過一個(gè)紫外探測器芯片從而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)特定目標(biāo)波段的同時(shí)探測，特別是將該紫外探測器芯片應(yīng)用到燃?xì)馊紵O(shè)備的火焰溫度探測中，可以通過第一 PIN 二極管與第二 PIN 二極管輸出的光電流比獲得燃?xì)饣鹧娴臏囟刃畔ⅲ瑥亩鴮?shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)燃?xì)馊紵齾?shù)的監(jiān)控。
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片及其制備方法作進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片的主視剖視圖；
[0024]圖2為本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片的俯視剖視圖；
[0025]圖3為本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片的光譜相應(yīng)曲線圖；
[0026]圖4為本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片中第一PIN 二極管與第二PIN 二極管輸出的光電流比與燃?xì)饣鹧鏈囟鹊年P(guān)系曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1、圖2所示，為本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，包括襯底101、多個(gè)第一 PIN 二極管D1del和多個(gè)第二 PIN 二極管D1de2。襯底101頂端并列設(shè)置有多個(gè)長條形的第一 PIN 二極管D1del和第二 PIN 二極管D1de2，相鄰的第一 PIN 二極管D1del和第二 PIN 二極管D1de2之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)鈍化層109，通過絕緣介質(zhì)鈍化層109對(duì)相鄰的第一 PIN 二極管D1del和第二 PIN 二極管D1de2進(jìn)行絕緣，第一 PIN 二極管D1del和第二PIN 二極管D1de2的長度分別為2mm，第一 PIN 二極管D1del和第二 PIN 二極管D1de2的寬度分別為0.1mm，相鄰第一PIN二極管D1del和第二PIN二極管D1de2的間距為0.05mm。第一PIN 二極管D1del為具有濾波結(jié)構(gòu)的PIN 二極管，第一 PIN 二極管D1del又包括緩沖層102、n型半導(dǎo)體材料層103、i型光吸收層104、p型半導(dǎo)體材料層105和P型濾波層106，緩沖層102直接設(shè)置在襯底101頂端，緩沖層102頂端設(shè)置有η型半導(dǎo)體材料層103，n型半導(dǎo)體材料層103頂端的一側(cè)設(shè)置有i型光吸收層104，n型半導(dǎo)體材料103層頂端的另一側(cè)設(shè)置有η型歐姆接觸電極107，i型光吸收層104頂端設(shè)置有P型半導(dǎo)體材料層105，ρ型半導(dǎo)體材料層105頂端設(shè)置有P型濾波層106，在P型濾波層106頂端設(shè)置有半透明的P型歐姆接觸電極108。在第一 PIN二極管D1del表面覆蓋有絕緣介質(zhì)鈍化層109，在η型歐姆接觸電極107和P型歐姆接觸電極108頂端的絕緣介質(zhì)鈍化層109上分別開設(shè)有通孔，使η型歐姆接觸電極107和P型歐姆接觸電極108的頂端與外部連通。第二PIN二極管D1de2為普通PIN二極管，第二PIN二極管D1de2又包括緩沖層102、n型半導(dǎo)體材料層103、i型光吸收層104和P型半導(dǎo)體材料層105，緩沖層102直接設(shè)置在襯底101頂端，緩沖層102頂端設(shè)置有η型半導(dǎo)體材料層103，n型半導(dǎo)體材料層103頂端的一側(cè)設(shè)置有i型光吸收層104，n型半導(dǎo)體材料103層頂端的另一側(cè)設(shè)置有η型歐姆接觸電極107，i型光吸收層104頂端設(shè)置有P型半導(dǎo)體材料層105，在P型半導(dǎo)體材料層105頂端設(shè)置有半透明的P型歐姆接觸電極108。在第二 PIN 二極管D1de2表面覆蓋有絕緣介質(zhì)鈍化層109，在η型歐姆接觸電極107和P型歐姆接觸電極108頂端的絕緣介質(zhì)鈍化層109上分別開設(shè)有通孔，使η型歐姆接觸電極107和P型歐姆接觸電極108的頂端與外部連通。位于第一 PIN 二極管D1del和第二 PIN 二極管D1de2之間的絕緣介質(zhì)鈍化層109、位于第一PIN 二極管D1del表面的絕緣介質(zhì)鈍化層109和第二 PIN 二極管D1de2表面的絕緣介質(zhì)鈍化層109—體連接。
[0028]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中所采用的襯底101為藍(lán)寶石材料制成。第一PIN二極管D1de I的緩沖層102、n型半導(dǎo)體材料層103、i型光吸收層104和P型半導(dǎo)體材料層105都采用GaN材料制成，第一PIN 二極管D1del的P型濾波層106為P型AlQ.25Ga0.75N濾波層，緩沖層102為非摻雜層，緩沖層102的厚度為2.5μηι;η型半導(dǎo)體材料層103中摻雜有Si，η型半導(dǎo)體材料層103的厚度為1.5ym;i型光吸收層104為非摻雜層，i型光吸收層104的厚度為400nm;p型半導(dǎo)體材料層105中摻雜有Mg，P型半導(dǎo)體材料層105的厚度為40nm; P型濾波層106中摻雜有Mg，p型濾波層106的厚度為300nm。第二 PIN 二極管D1de2的緩沖層102、n型半導(dǎo)體材料層103、i型光吸收層104和P型半導(dǎo)體材料層105都采用GaN材料制成，緩沖層102為非摻雜層，緩沖層102的厚度為2.5μπι;η型半導(dǎo)體材料層103中摻雜有Si，n型半導(dǎo)體材料層103的厚度為1.5μηι; i型光吸收層104為非摻雜層，i型光吸收層104的厚度為400nm; P型半導(dǎo)體材料層105中摻雜有Mg，p型半導(dǎo)體材料層105的厚度為40nm。絕緣介質(zhì)鈍化層109的材質(zhì)為S12,絕緣介質(zhì)鈍化層109的厚度為200nmo
[0029]本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片的制備方法為:
[0030]步驟一:在襯底101上采用MOCVD技術(shù)生長制得外延片；
[0031]步驟二:在外延片上采用光刻和感應(yīng)耦合等離子體(ICP)技術(shù)分別刻蝕出第一PIN二極管D1del和第二 PIN 二極管D1de2的整體臺(tái)面，刻蝕后采用KOH稀溶液進(jìn)行清洗處理，接著采用ICP技術(shù)同時(shí)將第一 PIN 二極管D1del和第二 PIN 二極管D1de2的臺(tái)面進(jìn)行部分刻蝕，以露出η型半導(dǎo)體材料層103，刻蝕后采用KOH稀溶液進(jìn)行清洗處理；
[0032]步驟三:采用電子束蒸發(fā)和剝離技術(shù)在第一PIN 二極管D1del和第二 PIN 二極管D1de2的η型半導(dǎo)體材料層103頂端沉淀金屬層，并置于750°C的N2氛圍中退火I分鐘，從而分別形成第一 PIN 二極管D1del和第二 PIN 二極管D1de2的η型歐姆接觸電極107;
[0033]步驟四:采用電子束蒸發(fā)和剝離技術(shù)在第一PIN二極管D1del的P型濾波層106頂端和第二 PIN 二極管D1de2的P型半導(dǎo)體材料層105頂端設(shè)置沉淀半透明的金屬層，置于500°C的空氣氛圍中退火5分鐘，從而分別形成第一PIN二極管D1del和第二PIN二極管D1de2的P型歐姆接觸電極108;
[0034]步驟五:采用PEVCD技術(shù)在第一 PIN 二極管D1del和第二 PIN 二極管D1de2表面以及第一 PIN 二極管D1del與第二 PIN 二極管D1de2之間的位置淀積絕緣介質(zhì)鈍化層109，采用濕法刻蝕η型歐姆接觸電極107和P型歐姆接觸電極108頂端的絕緣介質(zhì)鈍化層109，從而使η型歐姆接觸電極107和P型歐姆接觸電極108的頂端與外部連通。
[0035]如圖3所示，為本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片的光譜相應(yīng)曲線圖，采用了 500W的氙燈作為光源，光源發(fā)出的光通過單色儀輸出單色光經(jīng)過光纖直接照射在本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片的正面，入射光功率由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Si基光電探測器進(jìn)行標(biāo)定，其中，第二PIN二極管D1de2的響應(yīng)曲線范圍覆蓋260nm-350nm波段，在260nm和350nm處的響應(yīng)度分別為42.1mA/W和147.9mA/W，第二 PIN 二極管D1de2響應(yīng)曲線范圍覆蓋315nm-350nm波段，在315nm附近有明顯的截止趨勢，在320nm和350nm處的響應(yīng)度分別為 55.9mA/W 和 131.2mA/ff0
[0036]如圖4所示，發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片中第一PIN 二極管與第二PIN 二極管輸出的光電流比與燃?xì)饣鹧鏈囟鹊年P(guān)系曲線圖，采用家用燃?xì)庠畹娜紵鹧孀鳛闇y量對(duì)象，火焰溫度由爐具專用測溫儀測得，在1100°C-1300°C溫度范圍內(nèi)，第一PIN二極管D1del與第二 PIN 二極管D1de2輸出的光電流比和火焰溫度近似滿足線性關(guān)系。
[0037]本發(fā)明用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片及其制備方法，采用光刻和ICP技術(shù)對(duì)外延片進(jìn)行刻蝕，并結(jié)合半導(dǎo)體微加工工藝在外延片上制作第一 PIN 二極管D1del和第二 PIN 二極管D1de2，第二 PIN 二極管D1de2為普通PIN 二極管，第一 PIN 二極管D1del為具有濾波結(jié)構(gòu)的PIN二極管，能分別探測不同波段的信號(hào)，通過一個(gè)紫外探測器芯片從而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)特定目標(biāo)波段的同時(shí)探測，特別是將該紫外探測器芯片應(yīng)用到燃?xì)馊紵O(shè)備的火焰溫度探測中，可以通過第一 PIN 二極管D1del與第二 PIN 二極管D1de2輸出的光電流比獲得燃?xì)饣鹧娴臏囟刃畔?，從而?shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)燃?xì)馊紵齾?shù)的監(jiān)控。本發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙、監(jiān)測準(zhǔn)確、應(yīng)用范圍廣，與現(xiàn)有技術(shù)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。
[0038]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其特征在于:包括襯底(101)、多個(gè)第一 PIN 二極管(D1del)和多個(gè)第二 PIN 二極管(D1de2)，襯底(101)頂端并列設(shè)置多個(gè)第一PIN 二極管(D1del)和第二 PIN 二極管(D1de2)， 所述第一PIN二極管(D1del)又包括緩沖層(102)、n型半導(dǎo)體材料層(103)、i型光吸收層(104)、p型半導(dǎo)體材料層(105)和P型濾波層(106)，緩沖層(102)設(shè)置在襯底(101)頂端，緩沖層(102)頂端設(shè)置有η型半導(dǎo)體材料層(103)，n型半導(dǎo)體材料層(103)頂端的一側(cè)設(shè)置有i型光吸收層(104)，n型半導(dǎo)體材料層(103)頂端的另一側(cè)設(shè)置有η型歐姆接觸電極(107)，i型光吸收層(104)頂端設(shè)置有P型半導(dǎo)體材料層(105)，ρ型半導(dǎo)體材料層(105)頂端設(shè)置有P型濾波層(106)，ρ型濾波層(106)頂端設(shè)置有P型歐姆接觸電極(108); 所述第二PIN二極管(D1de2)又包括緩沖層(102)、η型半導(dǎo)體材料層(103)、i型光吸收層(104)和P型半導(dǎo)體材料層(105)，緩沖層(102)設(shè)置在襯底(101)頂端，緩沖層(102)頂端設(shè)置有η型半導(dǎo)體材料層(103)，n型半導(dǎo)體材料層(103)頂端的一側(cè)設(shè)置有i型光吸收層(104)，n型半導(dǎo)體材料層(103)頂端的另一側(cè)設(shè)置有η型歐姆接觸電極(107)，i型光吸收層(104)頂端設(shè)置有P型半導(dǎo)體材料層(105)，p型半導(dǎo)體材料層(105)頂端設(shè)置有P型歐姆接觸電極(108)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其特征在于:所述第一 PIN 二極管(D1del)和第二 PIN 二極管(D1de2)之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)鈍化層(109)，第一PIN 二極管(D1del)和第二 PIN 二極管(D1de2)表面都覆蓋有絕緣介質(zhì)鈍化層(109)，第一PIN 二極管(D1del)頂端和第二 PIN 二極管(D1de2)頂端的絕緣介質(zhì)鈍化層(109)上分別開設(shè)有通孔。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其特征在于:所述第一 PIN 二極管(D1del)和第二 PIN 二極管(D1de2)之間的絕緣介質(zhì)鈍化層(109)、第一 PIN二極管(D1del)表面的絕緣介質(zhì)鈍化層(109)和第二 PIN 二極管(D1de2)表面的絕緣介質(zhì)鈍化層(I 09)—體連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其特征在于:所述第一 PIN 二極管(D1del)和第二 PIN 二極管(D1de2)的長度分別為2mm，第一 PIN 二極管(D1del)和第二 PIN 二極管(D1de2)的寬度分別為0.1mm，相鄰第一 PIN 二極管(D1del)和第二？爪二極管(0丨0(^2)的間距為0.05111111。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其特征在于:所述襯底(101)采用藍(lán)寶石材料制成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其特征在于:所述第一PIN二極管(D1del)的緩沖層(102)、n型半導(dǎo)體材料層(103)、i型光吸收層(104)和P型半導(dǎo)體材料層(105)采用GaN材料制成，第一 PIN 二極管(D1del)的P型濾波層(106)為P型Al0.25GaQ.75N濾波層，緩沖層(102)為非摻雜層，緩沖層(102)的厚度為2.5μπι;η型半導(dǎo)體材料層(103)中摻雜有Si，11型半導(dǎo)體材料層(103)的厚度為1.5ym;i型光吸收層(104)為非摻雜層，i型光吸收層(104)的厚度為400nm; P型半導(dǎo)體材料層(105)中摻雜有Mg，P型半導(dǎo)體材料層(105)的厚度為40nm;p型濾波層(106)中摻雜有Mg，p型濾波層(106)的厚度為300nmo7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其特征在于:所述第二PIN二極管(D1de2)的緩沖層(102)、n型半導(dǎo)體材料層(103)、i型光吸收層(104)和P型半導(dǎo)體材料層(105)采用GaN材料制成，緩沖層(102)為非摻雜層，緩沖層(102)的厚度為2.5μπι;η型半導(dǎo)體材料層(103)中摻雜有Si，11型半導(dǎo)體材料層(103)的厚度為1.5μηι; i型光吸收層(104)為非摻雜層，i型光吸收層(104)的厚度為400nm; P型半導(dǎo)體材料層(105)中摻雜有皿區(qū)4型半導(dǎo)體材料層(105)的厚度為40]111108.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片，其特征在于:所述絕緣介質(zhì)鈍化層(109)采用S12制成，絕緣介質(zhì)鈍化層(109)的厚度為200nm。9.用于制備權(quán)利要求1中監(jiān)測燃?xì)饣鹧鏈囟鹊淖贤馓綔y器芯片的方法，其特征在于: 步驟一:在襯底(101)上采用MOCVD技術(shù)生長制得外延片； 步驟二:在外延片頂端采用光刻和ICP技術(shù)分別刻蝕出第一 PIN 二極管(D1del)和第二PIN 二極管(D1de2)的整體臺(tái)面，刻蝕后采用KOH稀溶液進(jìn)行清洗處理，接著采用ICP技術(shù)同時(shí)將第一 PIN 二極管(D1del)和第二 PIN 二極管(D1de2)的臺(tái)面進(jìn)行部分刻蝕，刻蝕后采用KOH稀溶液進(jìn)行清洗處理； 步驟三:采用電子束蒸發(fā)和剝離技術(shù)分別在第一 PIN 二極管(D1de I)和第二 PIN 二極管(D1de2)的η型半導(dǎo)體材料層頂端沉淀金屬層，并退火，形成η型歐姆接觸電極(107); 步驟四:采用電子束蒸發(fā)和剝離技術(shù)分別在第一PIN二極管(D1del)的P型濾波層(106)頂端和第二 PIN 二極管(D1de2)的P型半導(dǎo)體材料層(105)頂端分別設(shè)置沉淀金屬層，并退火，形成P型歐姆接觸電極(108); 步驟五:采用PEVCD技術(shù)在第一 PIN 二極管(D1del)和第二 PIN 二極管(D1de2)表面以及第一 PIN 二極管(D1del)與第二 PIN 二極管(D1de2)之間的位置淀積絕緣介質(zhì)鈍化層(109)，采用濕法刻蝕第一 PIN 二極管(D1del)和第二 PIN 二極管(D1de2)頂端的絕緣介質(zhì)鈍化層(109)，分別在第一 PIN 二極管(D1del)和第二 PIN 二極管(D1de2)頂端的絕緣介質(zhì)鈍化層(109)上形成通孔。
【文檔編號(hào)】H01L31/105GK105845696SQ201610209302
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】王國勝, 謝峰, 王俊, 郭進(jìn), 吳浩然, 宋曼, 易媛媛
【申請(qǐng)人】中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所