专利名称：紫外光检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种紫外光检测器(UV detector)，特别是涉及一种藉由高电阻率的氮化镓基础中间层(high-resistivity GaN-based interlayer)来降低泄漏电流(leakage current)的紫外光检测器。
背景技术：
一般而言，现有最普遍的紫外光检测器的种类可略分为三种，分别是光电倍增管(PhotoMultiplier Tube，PMT)、硅基础紫外光检测器(silicon-based UV photodetector)以及三-五族化合物半导体紫外光检测器(III-V compound semiconductor UV photodetector)；例如，氮化镓紫外光检测器。目前仅有光电倍增管以及硅基础紫外光检测器已商业化大量生产与使用，氮化镓紫外光检测器则处于初步开发完成阶段，若要真正取代目前的应用，其在价格与技术上仍有待进一步的突破。
光电倍增管的造价高，需要高操作电压，且真空管易碎，但其可侦测到较精确的结果。硅基础紫外光检测器拥有制作容易、造价低廉、低操作电压，以及可侦测到可见光与红外光的光谱，但在紫外光范围的敏感度较差。而氮化镓紫外光检测器则可依需求制作以侦测不同波长的光谱，当波长限制在200nm～365nm之间时，将可达到更高的侦测灵敏度，这也是氮化镓紫外光检测器广为业界积极开发的主要原因。
请参阅图1所示，是现有习知的肖基位障二极管(Schottky BarrierDiode，SBD)型态的紫外光检测器的结构示意图。现有习知的肖基势垒二极管(SBD)型态的紫外光检测器，主要是由一基材100、一氮化镓基础半导体层102、一第一电极104以及一第二电极106所构成。其中，氮化镓基础半导体层102是配置于基材100上，且氮化镓基础半导体层102具有一第一岛状突起部分A。第一电极104配置于氮化镓基础半导体层102的第一岛状突起部分A上，而第二电极106则配置于第一岛状突起部分A以外的氮化镓基础半导体层102上。另外，上述的第一电极104与第二电极106上分别配置第一焊垫108以及第二焊垫110。
同样请参阅图1所示，氮化镓基础半导体层102通常是由一晶核层(nucleation layer)102a、一欧姆接触层(ohmic contact layer)102b以及一主动层(active layer)102c所构成。其中，晶核层102a是配置于基材100上，欧姆接触层102b配置于晶核层102上，且欧姆接触层102b具有一第二岛状突起部分B，而主动层102c则配置于第二岛状突起部分B上。由上述可知，欧姆接触层102b的第二岛状突起部分B以及主动层102c是构成整个氮化镓基础半导体层102的第一岛状突起部分A。
请参阅图2所示，是现有习知的金属-半导体-金属(MSM)型态的紫外光检测器的结构示意图。现有习知的金属-半导体-金属(MSM)型态紫外光检测器，主要是由一基材200、一氮化镓基础半导体层202以及一图案化电极层204所构成。其中，氮化镓基础半导体层202是配置于基材200上，而图案化电极层204则配置于氮化镓基础半导体层202上。此外，氮化镓基础半导体层202是由一晶核层202a以及一主动层202b所构成。其中，晶核层202a是配置于基材200上，而主动层202b则配置于晶核层202a上。
同样请参阅图2所示，上述的图案化电极层204是由一第一电极206以及第二电极208所构成，而在第一电极206与第二电极208上分别配置有第一焊垫210以及第二焊垫212。此外，上述第一电极206具有多个彼此平行排列的第一指状凸出206a，而第二电极208具有多个彼此平行排列的第二指状凸出208a，且这些第一指状凸出206a与第二指状凸出208a是相互交错配置。
现有技术中，不论是肖基位障二极管(SBD)型态或是金属-半导体-金属(MSM)型态的紫外光检测器都存在着漏电流过高的问题，而漏电流主要是源于热放射现象(thermal emission)及/或异常的穿遂现象(tunneling)。因此，若能有效提升电极与半导体层之间的肖基接触(Schottky contact)特性，对于元件漏电流的抑制将有很大的助益。
由此可见，上述现有的紫外光检测器仍存在有缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决紫外光检测器存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的紫外光检测器存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新型的紫外光检测器，能够改进一般现有的紫外光检测器，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的紫外光检测器存在的缺陷，而提供一种新型结构的紫外光检测器，所要解决的技术问题是使其可提供一种能够有效降低泄漏电流的肖基位障二极管(SBD)型态紫外光检测器，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本发明的另一目的在于，提供一种紫外光检测器，所要解决的技术问题是使其可提供一种能够有效降低泄漏电流的金属-半导体-金属(MSM)型态紫外光检测器，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种紫外光检测器，其包括一基材；一氮化镓基础半导体层，配置于该基材上，其中该氮化镓基础半导体层具有一第一岛状突起部分；一高电阻率氮化镓基础中间层，配置于该氮化镓基础半导体层的该第一岛状突起部分上，且该氮化镓基础中间层的材质为AlxInyGa1-x-yN，其中x≥0，y≥0，1≥x+y；一第一电极，配置于该氮化镓基础中间层上；以及一第二电极，配置于该第一岛状突起部分以外的该氮化镓基础半导体层上。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的紫外光检测器，其中所述的其更包括一第一焊垫，其中该第一焊垫是配置于该第一电极上。
前述的紫外光检测器，其中所述的其更包括一第二焊垫，其中该第二焊垫是配置于该第二电极上。
前述的紫外光检测器，其中所述的基材包括碳化硅(SiC)基材、氧化铝(sapphire)基材、氧化锌(ZnO)基材、硅(Si)基材、磷化镓(GaP)基材和砷化镓(GaAs)基材。
前述的紫外光检测器，其中所述的高电阻率氮化镓基础中间层包括由掺杂铁、镁、锌、铜、砷、磷、碳及铍等杂质或由低温(温度小于800℃)成长的氮化镓基础半导体层所构成。
前述的紫外光检测器，其中所述的氮化镓基础半导体层包括一晶核层，配置于该基材上；一欧姆接触层，配置于该晶核层上，其中该欧姆接触层具有一第二岛状突起部分；以及一主动层，配置于该第二岛状突起部分上，其中该欧姆接触层的该第二岛状突起部分与该主动层是构成该第一岛状突起部分。
前述的紫外光检测器，其中所述的晶核层的材质包括AlaInbGa1-a-bN，其中a，b≥0且0≤a+b≤1。
前述的紫外光检测器，其中所述的欧姆接触层的材质包括N型的AlcIndGa1-c-dN，其中c，d≥0且0≤c+d≤1。
前述的紫外光检测器，其中所述的主动层的材质包括未掺杂的AleInfGa1-e-fN，其中e，f≥0且0≤e+f≤1。
前述的紫外光检测器，其中所述的第一电极与该第二电极的材质包括Ni/Au、Cr/Au、Cr/Pt/Au、Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pd/Au、Ti/Al/Cr/Au、Ti/Al/Co/Au、Cr/Al/Cr/Au、Cr/Al/Pt/Au、Cr/Al/Pd/Au、Cr/Al/Ti/Au、Cr/Al/Co/Au、Cr/Al/Ni/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Al/Pt/Au、Pd/Al/Ni/Au、Pd/Al/Pd/Au、Pd/Al/Cr/Au、Pd/Al/Co/Au、Nd/Al/Pt/Au、Nd/Al/Ti/Au、Nd/Al/Ni/Au、Nd/Al/Cr/AuNd/Al/Co/A、Hf/Al/Ti/Au、Hf/Al/Pt/Au、Hf/Al/Ni/Au、Hf/Al/Pd/Au、Hf/Al/Cr/Au、Hf/Al/Co/Au、Zr/Al/Ti/Au、Zr/Al/Pt/Au Zr/Al/Ni/Au、Zr/Al/Pd/Au、Zr/Al/Cr/Au、Zr/Al/Co/Au、TiNx/Ti/Au、TiNx/Pt/Au、TiNx/Ni/Au、TiNx/Pd/Au、TiNx/Cr/Au、TiNx/Co/Au、TiWNx/Ti/Au、TiWNx/Pt/Au、TiWNx/Ni/Au、TiWNx/Pd/Au、TiWNx/Cr/Au、TiWNx/Co/Au、NiAl/Pt/Au、NiAl/Cr/Au、NiAl/Ni/Au、NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Pt/Au、Ti/NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Ni/Au、Ti/NiAl/Cr/Au、N-型导电的ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2O4、SnO2:Sb、Ga2O3:Sn、AgInO2:Sn、In2O3:Zn、P型导电的CuAlO2、LaCuOS、NiO、CuGaO2以及SrCu2O2。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种紫外光检测器，其包括一基材；一氮化镓基础半导体层，配置于该基材上；一高电阻率氮化镓基础中间层，配置于该氮化镓基础半导体层上，且该氮化镓基础中间层的材质为AlxInyGa1-x-yN，其中x≥0，y≥0，1≥x+y；以及一图案化电极层，配置于该氮化镓基础中间层上。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的紫外光检测器，其中所述的图案化电极层包括一第一电极以及第二电极。
前述的紫外光检测器，其中所述的第一电极具有一个以上的第一指状凸出，而该第一电极具有复数个第二指状凸出，且该些第一指状凸出与该些第二指状凸出是相互交错配置。
前述的紫外光检测器，其中所述的其更包括一第一焊垫，其中该第一焊垫是配置于该第一电极上。
前述的紫外光检测器，其中所述的其更包括一第二焊垫，其中该第二焊垫是配置于该第二电极上。
前述的紫外光检测器，其中所述的基材包括碳化硅(SiC)基材、氧化铝(sapphire)基材、氧化锌(ZnO)基材、硅(Si)基材、磷化镓(GaP)基材，以及砷化镓(GaAs)基材。
前述的紫外光检测器，其中所述的高电阻率氮化镓基础中间层包括由掺杂铁、镁、锌、铜、砷、磷、碳及铍等杂质或由低温(温度小于800℃)成长的氮化镓基础半导体层所构成。
前述的紫外光检测器，其中所述的氮化镓基础半导体层包括一晶核层，配置于该基材上；以及一主动层，配置于该晶核层上。
前述的紫外光检测器，其中所述的晶核层的材质包括AlaInbGa1-a-bN，其中a，b≥0且0≤a+b≤1。
前述的紫外光检测器，其中所述的主动层的材质包括未掺杂的AleInfGa1-e-fN，其中e，f≥0且0≤e+f≤1。
前述的紫外光检测器，其中所述的图案化电极层的材质包括迷Ni/Au、Cr/Au、Cr/Pt/Au、Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pd/Au、Ti/Al/Cr/Au、Ti/Al/Co/Au、Cr/Al/Cr/Au、Cr/Al/Pt/Au、Cr/Al/Pd/Au、Cr/Al/Ti/Au、Cr/Al/Co/Au、Cr/Al/Ni/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Al/Pt/Au、Pd/Al/Ni/Au、Pd/Al/Pd/Au、Pd/Al/Cr/Au、Pd/Al/Co/Au、Nd/Al/Pt/Au、Nd/Al/Ti/Au、Nd/Al/Ni/Au、Nd/Al/Cr/AuNd/Al/Co/A、Hf/Al/Ti/Au、Hf/Al/Pt/Au、Hf/Al/Ni/Au、Hf/Al/Pd/Au、Hf/Al/Cr/Au、Hf/Al/Co/Au、Zr/Al/Ti/Au、Zr/Al/Pt/Au、Zr/Al/Ni/Au、Zr/Al/Pd/Au、Zr/Al/Cr/Au、Zr/Al/Co/Au、TiNx/Ti/Au、TiNx/Pt/Au、TiNx/Ni/Au、TiNx/Pd/Au、TiNx/Cr/Au、TiNx/Co/Au、TiWNx/Ti/Au、TiWNx/Pt/Au、TiWNx/Ni/Au、TiWNx/Pd/Au、TiWNx/Cr/Au、TiWNx/Co/Au、NiAl/Pt/Au、NiAl/Cr/Au、NiAl/Ni/Au、NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Pt/Au、Ti/NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Ni/Au、Ti/NiAl/Cr/Au、N-型导电的ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2O4、SnO2:Sb、Ga2O3:Sn、AgInO2:Sn、In2O3:Zn、P型导电的CuAlO2、LaCuOS、NiO、CuGaO2以及SrCu2O2。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明的主要技术内容如下本发明提出一种肖基位障二极管(SBD)型态的紫外光检测器，其主要是由一基材、一氮化镓基础半导体层、一氮化镓基础中间层、一第一电极以及一第二电极所构成。其中，氮化镓基础半导体层配置于基材上，且氮化镓基础半导体层具有一第一岛状突起部分。氮化镓基础中间层配置于氮化镓基础半导体层的第一岛状突起部分上，且氮化镓基础中间层的材质例如为AlxInyGa1-x-yN，其中x≥0，y≥0，1≥x+y。第一电极配置于氮化镓基础中间层上，而第二电极则配置于第一岛状突起部分以外的氮化镓基础半导体层上。另外，本实施例可在上述的第一电极与第二电极上分别配置第一焊垫以及第二焊垫。
本实施例的肖基位障二极管(SBD)型态紫外光检测器中，基材例如为氧化铝(sapphire)基材、碳化硅(SiC)基材、氧化锌(ZnO)基材、磷化镓(GaP)基材、硅(Si)基材，以及砷化镓(GaAs)基材等。
本实施例的肖基位障二极管(SBD)型态紫外光检测器中，氮化镓基础半导体层例如是由一晶核层、一欧姆接触层以及一主动层所构成。其中，晶核层是配置于基材上，欧姆接触层是配置于晶核层上，且欧姆接触层具有一第二岛状突起部分，而主动层则配置于第二岛状突起部分上，上述欧姆接触层的第二岛状突起部分以及主动层是构成整个氮化镓基础半导体层的第一岛状突起部分。此外，晶核层的材质例如为AlaInbGa1-a-bN，其中a，b≥0且0≤a+b≤1；欧姆接触层的材质例如为N型的AlcIndGa1-c-dN，其中c，d≥0且0≤c+d≤1；而主动层的材质例如为未掺杂的AleInfGa1-c-fN，其中e，f≥0且0≤e+f≤1。
本实施例的肖基势垒二极管(SBD)型态紫外光检测器中第一电极与第二电极的材质例如为Ni/Au、Cr/Au、Cr/Pt/Au、Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pd/Au、Ti/Al/Cr/Au、Ti/Al/Co/Au、Cr/Al/Cr/Au、Cr/Al/Pt/Au、Cr/Al/Pd/Au、Cr/Al/Ti/Au、Cr/Al/Co/Au、Cr/Al/Ni/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Al/Pt/Au、Pd/Al/Ni/Au、Pd/Al/Pd/Au、Pd/Al/Cr/Au、Pd/Al/Co/Au、Nd/Al/Pt/Au、Nd/Al/Ti/Au、Nd/Al/Ni/Au、Nd/Al/Cr/Au Nd/Al/Co/A、Hf/Al/Ti/Au、Hf/Al/Pt/Au、Hf/Al/Ni/Au、Hf/Al/Pd/Au、Hf/Al/Cr/Au、Hf/Al/Co/Au、Zr/Al/Ti/Au、Zr/Al/Pt/Au、Zr/Al/Ni/Au、Zr/Al/Pd/Au、Zr/Al/Cr/Au、Zr/Al/Co/Au、TiNx/Ti/Au、TiNx/Pt/Au、TiNx/Ni/Au、TiNx/Pd/Au、TiNx/Cr/Au、TiNx/Co/Au、TiWNx/Ti/Au、TiWNx/Pt/Au、TiWNx/Ni/Au、TiWNx/Pd/Au、TiWNx/Cr/Au、TiWNx/Co/Au、NiAl/Pt/Au、NiAl/Cr/Au、NiAl/Ni/Au、NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Pt/Au、Ti/NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Ni/Au、Ti/NiAl/Cr/Au、N-型导电的ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2O4、SnO2:Sb、Ga2O3:Sn、AgInO2:Sn、In2O3:Zn、P型导电的CuAlO2、LaCuOS、NiO、CuGaO2以及SrCu2O2。
为达到上述目的，本发明提出一种金属-半导体-金属(MSM)型态紫外光检测器，其主要是由一基材、一氮化镓基础半导体层、一氮化镓基础中间层以及一图案化电极层所构成。其中，氮化镓基础半导体层是配置于基材上。氮化镓基础中间层是配置于氮化镓基础半导体层上，且氮化镓基础中间层的材质为AlxInyGa1-x-yN，其中x≥0，y≥0，1≥x+y。图案化电极层则配置于氮化镓基础中间层上。另外，本实施例的图案化电极层例如是由一第一电极以及第二电极所构成，而在第一电极与第二电极上例如分别配置有第一焊垫以及第二焊垫。
本实施例的金属-半导体-金属(MSM)型态紫外光检测器中，第一电极例如具有多个彼此平行排列的第一指状凸出，而第二电极例如具有多个彼此平行排列的第二指状凸出，且这些第一指状凸出与第二指状凸出例如是相互交错配置。
本实施例的金属-半导体-金属(MSM)型态紫外光检测器中，基材例如为氧化铝(sapphire)基材、碳化硅(SiC)基材、氧化锌(ZnO)基材、硅(Si)基材、磷化镓(GaP)基材，以及砷化镓(GaAs)基材。
本实施例的金属-半导体-金属(MSM)型态紫外光检测器中，氮化镓基础半导体层例如是由一晶核层以及一主动层所构成。其中，晶核层是配置于基材上，而主动层则配置于晶核层上。此外，晶核层的材质例如为AlaInbGa1-a-bN，其中a，b≥0且0≤a+b≤1，而主动层的材质例如为未掺杂的AleInfGa1-e-fN，其中e，f≥0且0≤e+f≤1。
本实施例的金属-半导体-金属(MSM)型态紫外光检测器中，图案化电极层的材质例如为Ni/Au、Cr/Au、Cr/Pt/Au、Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pd/Au、Ti/Al/Cr/Au、Ti/Al/Co/Au、Cr/Al/Cr/Au、Cr/Al/Pt/Au、Cr/Al/Pd/Au、Cr/Al/Ti/Au、Cr/Al/Co/Au、Cr/Al/Ni/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Al/Pt/Au、Pd/Al/Ni/Au、Pd/Al/Pd/Au、Pd/Al/Cr/Au、Pd/Al/Co/Au、Nd/Al/Pt/Au、Nd/Al/Ti/Au、Nd/Al/Ni/Au、Nd/Al/Cr/Au Nd/Al/Co/A、Hf/Al/Ti/Au、Hf/Al/Pt/Au、Hf/Al/Ni/Au、Hf/Al/Pd/Au、Hf/Al/Cr/Au、Hf/Al/Co/Au、Zr/Al/Ti/Au、Zr/Al/Pt/Au、Zr/Al/Ni/Au、Zr/Al/Pd/Au、Zr/Al/Cr/Au、Zr/Al/Co/Au、TiNx/Ti/Au、TiNx/Pt/Au、TiNx/Ni/Au、TiNx/Pd/Au、TiNx/Cr/Au、TiNx/Co/Au、TiWNx/Ti/Au、TiWNx/Pt/Au、TiWNx/Ni/Au、TiWNx/Pd/Au、TiWNx/Cr/Au、TiWNx/Co/Au、NiAl/Pt/Au、NiAl/Cr/Au、NiAl/Ni/Au、NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Pt/Au、Ti/NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Ni/Au、Ti/NiAl/Cr/Au、N-型导电的ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2O4、SnO2:Sb、Ga2O3:Sn、AgInO2:Sn、In2O3:Zn、P型导电的CuAlO2、LaCuOS、NiO、CuGaO2以及SrCu2O2。
经由上述可知，本发明是关于一种紫外光检测器，主要是将一高电阻率的氮化镓基础中间层导入元件结构中，由于其具有良好的绝缘特性，且与电极之间能够形成良好的肖基接触(Schottky contact)，故可大幅降低漏电流。其中，氮化镓基础中间层的材质例如为AlxInyGa1-x-yN，其中x≥0，y≥0，1≥x+y。上述的氮化镓基础(GaN-based)中间层在制作上并不需经过磊晶后的高温热处理，故制程更形简单，且使得紫外光检测器能够具有绝佳的元件效能。
借由上述技术方案，本发明紫外光检测器至少具有以下优点1、因为采用本发明所揭露的高电阻率氮化镓基础中间层(high-resistivity GaN-based interlayer)来降低紫外光检测器的泄漏电流，故可使得紫外光检测器的元件效能有所提升。
2、此外，本发明所揭露的高电阻率氮化镓基础中间层在制作上不需经过磊晶后的高温热处理，故制程更形简单。
综上所述，本发明特殊结构的紫外光检测器，可提供一种能够有效降低泄漏电流的肖基位障二极管(SBD)型态紫外光检测器；另可提供一种能够有效降低泄漏电流的金属-半导体-金属(MSM)型态紫外光检测器，从而更加适于实用。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的紫外光检测器具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1是现有习知的肖基位障二极管(SBD)型态的紫外光检测器的结构示意图。
图2是现有习知的金属-半导体-金属(MSM)型态的紫外光检测器的结构示意图。
图3是依照本发明一较佳实施例肖基位障二极管(SBD)型态的紫外光检测器的结构示意图。
图4是现有习知的与本发明肖基位障二极管(SBD)型态的紫外光检测器，在未照光情况下所量测的电流-电压曲线比较图。
图5是依照本发明一较佳实施例金属-半导体-金属(MSM)型态的紫外光检测器的结构示意图。
图6是现有习知的与本发明金属-半导体-金属(MSM)型态的紫外光检测器，在未照光情况下所量测的电流-电压曲线比较图。
100、200基材300、400基材102、202氮化镓基础半导体层 302、402氮化镓基础半导体层102a、202a晶核层302a、402a晶核层102b、302b欧姆接触层102c、202b、302c、402b主动层104、206、304、406第一电极 106、208、306、408第二电极108、210、308、410第一焊垫 110、212、310、412第二焊垫204、404图案化电极层206a、406a第一指状电极208a、408a第二指状电极 A、C第一岛状突起部分B、D第二岛状突起部分具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的紫外光检测器其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图3所示，是依照本发明一较佳实施例肖基势垒二极管(SBD)型态的紫外光检测器的结构示意图。本发明较佳实施例的肖基位障二极管(SBD)型态的紫外光检测器，主要是由一基材300、一氮化镓基础半导体层302、一高电阻率的氮化镓基础中间层303、一第一电极304以及一第二电极306所构成。其中，氮化镓基础半导体层302配置于基材300上，且氮化镓基础半导体层302具有一第一岛状突起部分C。氮化镓基础中间层303配置于氮化镓基础半导体层302的第一岛状突起部分C上，且氮化镓基础中间层303的材质例如为AlxInyGa1-x-yN，其中x≥0，y≥0，1≥x+y。第一电极304配置于氮化镓基础中间层303上，而第二电极306则配置于第一岛状突起部分C以外的氮化镓基础半导体层302上。此外，基于元件本身封装便利性的考量，本实施例可选择性地在上述的第一电极304与第二电极306上分别配置第一焊垫308以及第二焊垫310，以利打线制程(wirebonding process)的进行。这些第一焊垫308与第二焊垫310的材质例如为Ti/Au(50耐米(纳米)/1微米)，Cr/Au或Cr/Pt/Au，或是其它可与第一电极304与第二电极306材质互相搭配的材质。
本实施例的基材300，例如为氧化铝(sapphire)基材、碳化硅(SiC)基材、氧化锌(ZnO)基材、硅(Si)基材、磷化镓(GaP)基材，以及砷化镓(GaAs)基材等。
本实施例的高电阻率中间层303，例如可以由掺杂铁、镁、锌、铜、砷、磷、碳及铍等杂质或由低温(温度小于800℃)成长的氮化镓基础半导体层所构成。且该高电阻率氮化镓基础中间层30 3的材质为AlxInyGa1-x-yN，其中x≥0，y≥0，1≥x+y。
本实施例的氮化镓基础半导体层302，例如是由一晶核层302a、一欧姆接触层302b以及一主动层302c所构成。其中，晶核层302a是配置于基材300上，欧姆接触层302b是配置于晶核层302a上，且欧姆接触层302b具有一第二岛状突起部分D，而主动层302c则配置于第二岛状突起部分D上。由图3可清楚得知，欧姆接触层302b的第二岛状突起部分D以及主动层302c是构成整个氮化镓基础半导体层302的第一岛状突起部分C。此外晶核层302a的材质例如为AlaInbGa1-a-bN，其中a，b≥0且0≤a+b≤1；欧姆接触层302b的材质例如为N型的AlcIndGa1-c-dN，其中c，d≥0且0≤c+d≤1；而主动层302c的材质例如为未掺杂的AleInfGa1-e-fN，其中e，f≥0且0≤e+f≤1。
本实施例的第一电极304与第二电极306的材质例如为Ni/Au、Cr/Au、Cr/Pt/Au、Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pd/Au、Ti/Al/Cr/Au、Ti/Al/Co/Au、Cr/Al/Cr/Au、Cr/Al/Pt/Au、Cr/Al/Pd/Au、Cr/Al/Ti/Au、Cr/Al/Co/Au、Cr/Al/Ni/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Al/Pt/Au、Pd/Al/Ni/Au、Pd/Al/Pd/Au、Pd/Al/Cr/Au、Pd/Al/Co/Au、Nd/Al/Pt/Au、Nd/Al/Ti/Au、Nd/Al/Ni/Au、Nd/Al/Cr/Au Nd/Al/Co/A、Hf/Al/Ti/Au、Hf/Al/Pt/Au、Hf/Al/Ni/Au、Hf/Al/Pd/Au、Hf/Al/Cr/Au、Hf/Al/Co/Au、Zr/Al/Ti/Au、Zr/Al/Pt/Au、Zr/Al/Ni/Au、Zr/Al/Pd/Au、Zr/Al/Cr/Au、Zr/Al/Co/Au、TiNx/Ti/Au、TiNx/Pt/Au、TiNx/Ni/Au、TiNx/Pd/Au、TiNx/Cr/Au、TiNx/Co/Au、TiWNx/Ti/Au、TiWNx/Pt/Au、TiWNx/Ni/Au、TiWNx/Pd/Au、TiWNx/Cr/Au、TiWNx/Co/Au、NiAl/Pt/Au、NiAl/Cr/Au、NiAl/Ni/Au、NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Pt/Au、Ti/NiAl/Ti/Au、Ti/Ni Al/Ni/Au、Ti/NiAl/Cr/Au、N-型导电的ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2O4、SnO2:Sb、Ga2O3:Sn、AgInO2:Sn、In2O3:Zn、P型导电的CuAlO2、LaCuOS、NiO、CuGaO2以及SrCu2O2。
图4是现有习知的与本发明肖基位障二极管(SBD)型态的紫外光检测器，在未照光情况下所量测的电流-电压曲线比较图。请参阅图4所示，图中的顺向电流与反向电流是在未照光(dark)情况下所量测，由图4可知，在同一偏压状态下(特别是在-3V以上)，现有习知元件的漏电流现象较为严重，而将本发明所提出的氮化镓基础中间层导入肖基位障二极管(SBD)型态的紫外光检测器中，由于其具有良好的绝缘特性，且与电极之间能够形成良好的肖基接触(Schottky contact)，故可大幅降低漏电流。
图5是依照本发明一较佳实施例金属-半导体-金属(MSM)型态的紫外光检测器的结构示意图。请参阅图5所示，本实施例的金属-半导体-金属(MSM)型态紫外光检测器，主要是由一基材400、一氮化镓基础半导体层402、一氮化镓基础中间层403以及一图案化电极层404所构成。其中，氮化镓基础半导体层402是配置于基材400上。氮化镓基础中间层403配置于氮化镓基础半导体层402上，且氮化镓基础中间层403的材质为AlxInyGa1-x-yN，其中x≥0，y≥0，1≥x+y。图案化电极层404则配置于氮化镓基础中间层403上。此外，基于元件本身封装便利性的考量，本实施例可以选择性地在上述的第一电极406与第二电极408上分别配置第一焊垫410以及第二焊垫412，以利打线制程(wire bonding process)的进行。这些第一焊垫410与第二焊垫412的材质例如为Cr/Au，或是其它可与第一电极406与第二电极408材质互相搭配的材质。
以下仅针对图案化电极层404中的电极型态以及氮化镓基础半导体层进行介绍，而有关于基材400和图案化电极层404的材质与前述相雷同，故在此不再赘述。
本实施例的第一电极406，如具有多个彼此平行排列的第一指状凸出406a，第二电极408，如具有多个彼此平行排列的第二指状凸出408a，且这些第一指状凸出406a与第二指状凸出408a例如是相互交错配置。
本实施例的高电阻率中间层403，例如是由掺杂铁、镁、锌、铜、砷、磷、碳及铍等杂质或由低温(温度小于800℃)成长的氮化镓基础半导体层所构成。且该高电阻率氮化镓基础中间层403的材质为AlxInyGa1-x-yN，其中x≥0，y≥0，1≥x+y。
本实施例的氮化镓基础半导体层402，例如是由一晶核层402a以及一主动层402b所构成。其中，晶核层402a是配置于基材400上，而主动层402b则配置于晶核层402a上。此外，晶核层402a的材质例如为AlaInbGa1-a-bN，其中a，b≥0且0≤a+b≤1，而主动层402b的材质例如为未掺杂的AleInfGa1-e-fN，其中e，f≥0且0≤e+f≤1。
图6是现有习知与本发明金属-半导体-金属(MSM)型态的紫外光检测器，在未照光情况下所量测的电流-电压曲线比较图。请参阅图6所示，图6中的电流值是在未照光情况下所量测，由图6中可知，在同一偏压状态下(特别是在0V-14V之间)，现有习知元件的漏电流现象较为严重，本发明将氮化镓基础中间层导入金属-半导体-金属(MSM)型态的紫外光检测器中，由于其具有良好的绝缘特性，且与电极之间能够形成良好的肖基接触(Schottky contact)，故可大幅降低漏电流。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种紫外光检测器，其特征在于其包括一基材；一氮化镓基础半导体层，配置于该基材上，其中该氮化镓基础半导体层具有一第一岛状突起部分；一高电阻率氮化镓基础中间层，配置于该氮化镓基础半导体层的该第一岛状突起部分上，且该氮化镓基础中间层的材质为AlxInyGa1-x-yN，其中x≥0，y≥0，1≥x+y；一第一电极，配置于该氮化镓基础中间层上；以及一第二电极，配置于该第一岛状突起部分以外的该氮化镓基础半导体层上。
2.根据权利要求1所述的紫外光检测器，其特征在于其更包括一第一焊垫，其中该第一焊垫是配置于该第一电极上。
3.根据权利要求1所述的紫外光检测器，其特征在于其更包括一第二焊垫，其中该第二焊垫是配置于该第二电极上。
4.根据权利要求1所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的基材包括氧化铝(sapphire)基材、碳化硅(SiC)基材、氧化锌(ZnO)基材、硅(Si)基材、磷化镓(GaP)基材，以及砷化镓(GaAs)基材。
5.根据权利要求1所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的高电阻率氮化镓基础中间层包括由掺杂铁、镁、锌、铜、砷、磷、碳及铍等杂质或由低温(温度小于800℃，)成长的氮化镓基础半导体层所构成。
6.根据权利要求1所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的氮化镓基础半导体层包括一晶核层，配置于该基材上；一欧姆接触层，配置于该晶核层上，其中该欧姆接触层具有一第二岛状突起部分；以及一主动层，配置于该第二岛状突起部分上，其中该欧姆接触层的该第二岛状突起部分与该主动层是构成该第一岛状突起部分。
7.根据权利要求6所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的晶核层的材质包括AlaInbGa1-a-bN，其中a，b≥0且0≤a+b≤l。
8.根据权利要求6所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的欧姆接触层的材质包括N型的AlcIndGa1-c-dN，其中c，d≥0且0≤c+d≤1。
9.根据权利要求6所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的主动层的材质包括未掺杂的AleInfGa1-e-fN，其中e，f≥0且0≤e+f≤1。
10.根据权利要求1所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的第一电极与该第二电极的材质包括Ni/Au、Cr/Au、Cr/Pt/Au、Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pd/Au、Ti/Al/Cr/Au、Ti/Al/Co/Au、Cr/Al/Cr/Au、Cr/Al/Pt/Au、Cr/Al/Pd/Au、Cr/Al/Ti/Au、Cr/Al/Co/Au、Cr/Al/Ni/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Al/Pt/Au、Pd/Al/Ni/Au、Pd/Al/Pd/Au、Pd/Al/Cr/Au、Pd/Al/Co/Au、Nd/Al/Pt/Au、Nd/Al/Ti/Au、Nd/Al/Ni/Au、Nd/Al/Cr/Au Nd/Al/Co/A、Hf/Al/Ti/Au、Hf/Al/Pt/Au、Hf/Al/Ni/Au、Hf/Al/Pd/Au、Hf/Al/Cr/Au、Hf/Al/Co/Au、Zr/Al/Ti/Au、Zr/Al/Pt/Au、Zr/Al/Ni/Au、Zr/Al/Pd/Au、Zr/Al/Cr/Au、Zr/Al/Co/Au、TiNx/Ti/Au、TiNx/Pt/Au、TiNx/Ni/Au、TiNx/Pd/Au、TiNx/Cr/Au、TiNx/Co/Au、TiWNx/Ti/Au、TiWNx/Pt/Au、TiWNx/Ni/Au、TiWNx/Pd/Au、TiWNx/Cr/Au、TiWNx/Co/Au、NiAl/Pt/Au、NiAl/Cr/Au、NiAl/Ni/Au、NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Pt/Au、Ti/NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Ni/Au、Ti/NiAl/Cr/Au、N-型导电的ITO、CTO、ZnO∶Al、ZnGa2O4、SnO2∶Sb、Ga2O3∶Sn、AgInO2∶Sn、In2O3∶Zn、P型导电的CuAlO2、LaCuOS、NiO、CuGaO2以及SrCu2O2。
11.一种紫外光检测器，其特征在于其包括一基材；一氮化镓基础半导体层，配置于该基材上；一高电阻率氮化镓基础中间层，配置于该氮化镓基础半导体层上，且该氮化镓基础中间层的材质为AlxInyGa1-x-yN，其中x≥0，y≥0，1≥x+y；以及一图案化电极层，配置于该氮化镓基础中间层上。
12.根据权利要求11所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的图案化电极层包括一第一电极以及第二电极。
13.根据权利要求11所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的第一电极具有复数个第一指状凸出，而该第一电极具有一个以上的个第二指状凸出，且该些第一指状凸出与该些第二指状凸出是相互交错配置。
14.根据权利要求12所述的紫外光检测器，其特征在于其更包括一第一焊垫，其中该第一焊垫是配置于该第一电极上。
15.根据权利要求12所述的紫外光检测器，其特征在于其更包括一第二焊垫，其中该第二焊垫是配置于该第二电极上。
16.根据权利要求11所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的基材包括氧化铝(sapphire)基材、碳化硅(SiC)基材、氧化锌(ZnO)基材、硅(Si)基材、磷化镓(GaP)基材，以及砷化镓(GaAs)基材。
17.根据权利要求11所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的高电阻率氮化镓基础中间层包括由掺杂铁、镁、锌、铜、砷、磷、碳及铍等杂质或由低温(温度小于800℃，)成长的氮化镓基础半导体层所构成。
18.根据权利要求11所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的氮化镓基础半导体层包括一晶核层，配置于该基材上；以及一主动层，配置于该晶核层上。
19.根据权利要求18所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的晶核层的材质包括AlaInbGa1-a-bN，其中a，b≥0且0≤a+b≤1。
20.根据权利要求18所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的主动层的材质包括未掺杂的AleInfGa1-e-fN，其中e，f≥0且0≤e+f≤1。
21.根据权利要求11所述的紫外光检测器，其特征在于其中所述的图案化电极层的材质包括Ni/Au、Cr/Au、Cr/Pt/Au、Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pd/Au、Ti/Al/Cr/Au、Ti/Al/Co/Au、Cr/Al/Cr/Au、Cr/Al/Pt/Au、Cr/Al/Pd/Au、Cr/Al/Ti/Au、Cr/Al/Co/Au、Cr/Al/Ni/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Al/Pt/Au、Pd/Al/Ni/Au、Pd/Al/Pd/Au、Pd/Al/Cr/Au、Pd/Al/Co/Au、Nd/Al/Pt/Au、Nd/Al/Ti/Au、Nd/Al/Ni/Au、Nd/Al/Cr/Au Nd/Al/Co/A、Hf/Al/Ti/Au、Hf/Al/Pt/Au、Hf/Al/Ni/Au、Hf/Al/Pd/Au、Hf/Al/Cr/Au、Hf/Al/Co/Au、Zr/Al/Ti/Au、Zr/Al/Pt/Au、Zr/Al/Ni/Au、Zr/Al/Pd/Au、Zr/Al/Cr/Au、Zr/Al/Co/Au、TiNx/Ti/Au、TiNx/Pt/Au、TiNx/Ni/Au、TiNx/Pd/Au、TiNx/Cr/Au、TiNx/Co/Au、TiWNx/Ti/Au、TiWNx/Pt/Au、TiWNx/Ni/Au、TiWNx/Pd/Au、TiWNx/Cr/Au、TiWNx/Co/Au、NiAl/Pt/Au、NiAl/Cr/Au、NiAl/Ni/Au、NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Pt/Au、Ti/NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Ni/Au、Ti/NiAl/Cr/Au、N-型导电的ITO、CTO、ZnO∶Al、ZnGa2O4、SnO2∶Sb、Ga2O3∶Sn、AgInO2∶Sn、In2O3∶Zn、P型导电的CuAlO2、LaCuOS、NiO、CuGaO2以及SrCu2O2。
全文摘要
本发明是关于一种紫外光检测器，其主要是将一高电阻率的氮化镓基础中间层导入元件结构中，由于其具有良好的绝缘特性，且与电极之间能够形成良好的肖基接触(Schottky contact)，因此可以大幅降低漏电流。其中，氮化镓基础中间层的材质例如为Al
文档编号G01J3/28GK1641327SQ200410000150
公开日2005年7月20日 申请日期2004年1月6日 优先权日2004年1月6日
发明者许进恭, 赖韦志 申请人:元砷光电科技股份有限公司