本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種雙面紅外/紫外雙波段探測器。

背景技術(shù)：

紫外光是指波長范圍為10nm-400nm的電磁輻射，其光譜在可見光中紫光的外側(cè)。紫外探測技術(shù)可廣泛的用于導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、紫外通信技術(shù)、生物醫(yī)藥分析、臭氧監(jiān)測、紫外樹脂固化、燃燒工程、太陽照度監(jiān)測、公安偵察等非常廣泛的領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展，紫外探測技術(shù)在軍事和民用方面均得到的廣泛的應(yīng)用。

紅外光是指波長范圍在700nm~1mm的電磁輻射，對應(yīng)的光子能量范圍1.24mev~1.7ev。任何溫度高于絕對零度的物體都在不停地發(fā)射紅外輻射，物體的溫度越高所發(fā)射的紅外輻射波長越短，反之溫度越低發(fā)射的紅外輻射波長越長。紅外探測技術(shù)在氣象預(yù)報(bào)、地貌學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、遙感資源調(diào)查、煤礦井下測溫和測氣中及隱蔽火源探測、消防和石化報(bào)警以及醫(yī)療和森林火災(zāi)預(yù)報(bào)中的都得到了廣泛的應(yīng)用。

紫外光在近地面空氣中衰減較快，有效的探測距離在500m左右，紅外光可對目標(biāo)實(shí)行遠(yuǎn)距離識別和追蹤，然而空氣中該波段背景輻射強(qiáng)度較大。如果能夠同時(shí)獲取紫外和紅外兩個(gè)波段的信息，就能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離和近距離的監(jiān)控，就能夠提高對目標(biāo)的識別追蹤效果，減小背景輻射的影響，降低虛警率，在火災(zāi)監(jiān)測、室內(nèi)外消防和安全監(jiān)控等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。更進(jìn)一步，通過單個(gè)器件實(shí)現(xiàn)這種雙色探測，兩者共用一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，可以減小設(shè)備的成本和體積，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。

現(xiàn)有技術(shù)中，紅外/紫外雙色探測器通過半導(dǎo)體微細(xì)加工工藝將紅外探測部分以及紫外探測部分集成在單個(gè)芯片上，形成紅外/紫外雙色探測器。但是，現(xiàn)有的紅外/紫外雙色探測器都都進(jìn)能夠用于單面入射光的檢測，而無法實(shí)現(xiàn)雙面入射光的檢測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種雙面紅外/紫外雙波段探測器的制作方法，其制備的雙面紅外/紫外雙波段探測器能夠?qū)崿F(xiàn)對于雙面入射光都進(jìn)行檢測。

作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種雙面紅外/紫外雙波段探測器制作方法，包括如下步驟：（1）通過mocvd法在襯底上表面生長n型gan層；（2）通過mocvd法在n型gan層上第一區(qū)域上依次生長i型gan層以及p型gan層；（3）通過溶膠－凝膠法在n型gan層上第二區(qū)域上依次生長sio2鈍化層，多孔sio2隔熱層，紅外熱吸收層以及pzt薄膜層；（5）通過mocvd法在襯底下表面對應(yīng)第二區(qū)域的位置生長gan緩沖層；（6）通過溶膠－凝膠法在gan緩沖層外依次生長sio2鈍化層，多孔sio2隔熱層，紅外熱吸收層以及pzt薄膜層；（7）通過ipc刻蝕得到n型gan層左側(cè)臺面，以及第一區(qū)域與第二區(qū)域之間的間隔；（8）通過電子束蒸發(fā)在n型gan層左側(cè)臺面上下沉積in/au合金，在p型gan層沉積ni/au合金；（9）通過ipc刻蝕得到上部以及下部紅外熱吸收層左側(cè)臺面；（10）通過電子束蒸發(fā)在上部以及下部紅外熱吸收層左側(cè)臺面沉積下電極；（11）通過電子束蒸發(fā)在上部以及下部pzt薄膜層沉積上電極。

優(yōu)選的，所述步驟（7）中還包括對于p型gan層中間進(jìn)行減薄的步驟；所述步驟（8）中在p型gan層兩側(cè)沉積ni/au合金。

優(yōu)選的，還包括通過電子束蒸發(fā)在第一區(qū)域與第二區(qū)域之間的間隔沉積紅外阻擋層的步驟；以及通過電子束蒸發(fā)在紅外阻擋層的襯底鏡像背面設(shè)置紅外阻擋層的步驟。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的雙面紅外/紫外雙波段探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的雙面紅外/紫外雙波段探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例的雙面紅外/紫外雙波段探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的雙面紅外/紫外雙波段探測器制作步驟流程圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。而且，應(yīng)當(dāng)理解，在此描述的各種各樣的實(shí)施例的特征不互斥，并且能在各種各樣的組合和換變過程中存在。

本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙面紅外/紫外雙波段探測器，參見圖1，包括襯底10，n型gan層20，i型gan層30，p型gan層40，sio2鈍化層50，多孔sio2隔熱層60，紅外熱吸收層70，pzt薄膜層80，gan緩沖層90，sio2鈍化層150，多孔sio2隔熱層160，紅外熱吸收層170，pzt薄膜層180。

襯底10用于生長外延材料，其可以是藍(lán)寶石（al2o3）襯底，碳化硅（sic）襯底，氮化鋁（aln）襯底。襯底10上生長n型gan層20，可以通過hvpe、mocvd方法或者mbe方法在襯底10上生長50nm～600nm的n型gan層20。

n型gan層20上劃分第一區(qū)域21和第二區(qū)域22。第一區(qū)域21用于紫外光探測，第一區(qū)域21上制作i型gan層30，i型gan30的厚度為100nm～300nm。第一區(qū)域21的一側(cè)制作in/au電極211。i型gan層30上生長p型gan層40，p型gan層40的厚度為100nm～300nm，優(yōu)選設(shè)置為200nm。p型gan層40上制作ni/au電極401。

紫外探測區(qū)域在正面入射光探測時(shí)使用正面入光p－i－n結(jié)構(gòu)，在背面入射光探測時(shí)使用背面入光p－i－n結(jié)構(gòu)。正面入射的紫外光從p型gan層40入射，在i型gan層30中被吸收，產(chǎn)生的電子－空穴對被n區(qū)和p區(qū)的內(nèi)建電場分開，產(chǎn)生電信號輸出。背面入射的紫外光從襯底10入射，在i型gan層30中被吸收，產(chǎn)生的電子－空穴對被n區(qū)和p區(qū)的內(nèi)建電場分開，產(chǎn)生電信號輸出。

第二區(qū)域22用于紅外光探測，第二區(qū)域22上制作sio2鈍化層50，sio2鈍化層50上制作多孔sio2隔熱層60。sio2鈍化層50以及多孔sio2隔熱層60的厚度為100nm～200nm。多孔sio2隔熱層60上制作紅外熱吸收層70，紅外熱吸收層70可以設(shè)置為lanio3、srruo3，ruo2層，紅外熱吸收層70的厚度為100nm～200nm。

紅外熱吸收層70上制作pzt薄膜層80以及下電極71，pzt薄膜層80為紅外光探測層，其將熱信號轉(zhuǎn)化為電信號，pzt薄膜層80厚度為200nm～300nm。下電極71為au電極。pzt薄膜層80上制作上電極81，上電極81為pt電極。

襯底10下表面對應(yīng)于第二區(qū)域22的位置制作gan緩沖層90，gan緩沖層90的厚度為100nm～200nm，gan緩沖層90外制作sio2鈍化層150，sio2鈍化層150外制作多孔sio2隔熱層160。sio2鈍化層150以及多孔sio2隔熱層160的厚度為100nm～200nm。多孔sio2隔熱層160外制作紅外熱吸收層170，紅外熱吸收層170可以設(shè)置為lanio3、srruo3，ruo2層，紅外熱吸收層170的厚度為100nm～200nm。

紅外熱吸收層170上制作pzt薄膜層180以及下電極171，pzt薄膜層180為紅外光探測層，其將熱信號轉(zhuǎn)化為電信號，pzt薄膜層180厚度為200nm～300nm。下電極171為au電極。pzt薄膜層180上制作上電極181，上電極181為pt電極。

紅外探測區(qū)域在正面光入射時(shí)，通過pzt薄膜層80產(chǎn)生熱釋電信號，熱釋電信號通過紅外熱吸收層70和上電極81輸出。紅外探測其余在背面光入射時(shí)，通過pzt薄膜層180產(chǎn)生熱釋電信號，熱釋電信號通過紅外熱吸收層170和上電極181輸出。

通過本發(fā)明上述實(shí)施例中紅外探測區(qū)以及紫外探測區(qū)的結(jié)構(gòu)和位置的設(shè)置，紫外探測區(qū)域在正面入射光探測時(shí)使用正面入光p－i－n結(jié)構(gòu)，在背面入射光探測時(shí)使用背面入光p－i－n結(jié)構(gòu)，紅外探測區(qū)域分別使用襯底正面和背面的探測結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測，使本發(fā)明的雙面紅外/紫外雙波段探測器，能夠?qū)τ谡?背面入射的紅外/紫外光都能夠進(jìn)行探測，并且紅外和紫外光探測區(qū)域互不干擾，從而實(shí)現(xiàn)了雙面探測的功能。

本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例參見圖2，與第一實(shí)施例不同之處在于，為了避免紫外探測區(qū)域在正面入射時(shí)p型gan結(jié)構(gòu)對于紫外光的損失，p型gan層40設(shè)置為“”型結(jié)構(gòu)，中間部位為入射窗口，進(jìn)行減薄，兩側(cè)制作ni/au電極401。

進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，參見圖3，由于紫外探測區(qū)對于紅外光并不能完全吸收，從紫外探測區(qū)域側(cè)向入射的紅外光，部分可能穿過紫外探測區(qū)，照射到紅外探測區(qū)域的紅外探測層pzt薄膜層80或者pzt薄膜層180上。為了避免該部分紅外光的影響，如圖3所示，在第一區(qū)域21和第二區(qū)域22之間設(shè)置間隔，在所述間隔設(shè)置紅外阻擋層23。紅外阻擋層23高度高于紅外熱吸收層70的高度，紅外阻擋層23可以是金屬膜，通過電子束蒸發(fā)生長在間隔中，將透射過紫外探測區(qū)的紅外光進(jìn)行阻擋。同時(shí)，在紅外阻擋層23的襯底10鏡像背面設(shè)置相同的紅外阻擋層123，其高度高于紅外熱吸收層170的高度。

本發(fā)明實(shí)施例的雙面紅外/紫外雙波段探測器的制作過程，參見圖4，包括如下步驟：（1）通過mocvd法在襯底10上表面生長n型gan層20；（2）通過mocvd法在n型gan層20上第一區(qū)域21上依次生長i型gan層30以及p型gan層40；（3）通過溶膠－凝膠法在n型gan層20上第二區(qū)域22上依次生長sio2鈍化層50，多孔sio2隔熱層60，紅外熱吸收層70以及pzt薄膜層80；（5）通過mocvd法在襯底10下表面對應(yīng)第二區(qū)域22的位置生長gan緩沖層90；（6）通過溶膠－凝膠法在gan緩沖層90外依次生長sio2鈍化層150，多孔sio2隔熱層160，紅外熱吸收層170以及pzt薄膜層180；（7）通過ipc刻蝕得到n型gan層20左側(cè)臺面，以及第一區(qū)域21與第二區(qū)域22之間的間隔；（8）通過電子束蒸發(fā)在n型gan層20左側(cè)臺面上下沉積in/au合金201，在p型gan層沉積ni/au合金401；（9）通過ipc刻蝕得到紅外熱吸收層70以及170左側(cè)臺面；（10）通過電子束蒸發(fā)在紅外熱吸收層70以及170左側(cè)臺面沉積下電極71，171；（11）通過電子束蒸發(fā)在pzt薄膜層80和180上沉積上電極81，181。

優(yōu)選的，所述步驟（7）中還包括對于p型gan層40中間進(jìn)行減薄的步驟；所述步驟（8）中在p型gan層40兩側(cè)沉積ni/au合金401。

優(yōu)選的，還包括通過電子束蒸發(fā)在第一區(qū)域21與第二區(qū)域22之間的間隔沉積紅外阻擋層23的步驟；以及通過電子束蒸發(fā)在紅外阻擋層23的襯底10鏡像背面設(shè)置紅外阻擋層123的步驟。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明中描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。