一種紅斑響應探測器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明專利涉及半導體光電子器件技術領域，具體是指用于太陽紫外線指數監測 的紅斑響應探測器。
【背景技術】
[0002] 太陽紫外輻射是尋常輻射的主要來源，適量強度及譜段的輻射對人類是有利的， 地球的臭氧(03)層是抵制過量有害紫外輻射的天然屏障。然而地球大氣層的臭氧量正在減 少，過量紫外線輻射特別是UV-B波段的輻射對人類構成極大的威脅，皮膚曬傷及皮膚癌的 發病率增加。研究表明：太陽的紫外輻射對農作物、森林、草原以及江河湖海中的植物都有 很大的影響，這些影響對于全球生態環境、人類生存可能會帶來嚴重后果。因此對太陽紫外 輻射的監測十分重要，最常見的就是大氣環境的紫外線指數的監測。
[0003] 紫外線指數（Ultraviolet Index,簡寫為UV Index或UVI)是由世界衛生組織 (WHO)根據紫外線對人類皮膚的損害所確定的標準，顯示地球表面太陽紫外線輻射傷害人 類皮膚的程度。紫外線指數越高，表示紫外線強度越強，對皮膚造成的傷害越高。傳統用于 紫外線指數監測的紅斑響應探測器使用濾波片來匹配紅斑響應曲線會帶來一系列問題，如 匹配的準確性難以控制，使用復雜濾光片體積增大、價格昂貴，一些干擾光譜段難以濾除， 響應靈敏度降低，導致測量的準確性降低。而采用高鋁組分的AlGaN材料作為吸收層的紅斑 響應探測器，由于生長高質量外延材料的困難，以及材料本身在UVB波段的吸收限制，導致 光譜響應與紅斑曲線在UVB段匹配性不好，同時帶來漏電流過高等問題。
【發明內容】
[0004] 針對上述現有技術中存在的缺陷和不足，本發明解決的技術問題是提供一種體積 小、量子效率高、無需外加濾波裝置、高精度的能夠監測太陽紫外線指數的紅斑響應探測 器。
[0005] 本發明是通過以下技術方案來實現上述技術目的：
[0006] -種紅斑響應探測器，包括襯底;在所述襯底上橫向集成有第一探測單元和第二 探測單元;所述第一探測單元和第二探測單元自所述襯底向上分別依次包括下列外延層：
[0007] -緩沖層;所述緩沖層外延在所述襯底上；
[0008] - N型層;所述N型層制作在所述緩沖層上；
[0009] - I型吸收層;所述吸收層制作在所述N型層之上；
[0010] - P型層;所述P型層制作在所述I型吸收層上；
[0011] 在所述第一探測單元的P型層上還制作有一勢皇層;在所述勢皇層上還制作有一 短波濾波層。
[0012] 優選的，所述第一探測單元還包括上歐姆接觸電極和下歐姆接觸電極;所述上歐 姆接觸電極制作在所述第探測單元的P型層上;所述下歐姆接觸電極制作在所述第一探測 單元的N型層上。
[0013] 優選的，所述第二探測單元還包括上歐姆接觸電極和下歐姆接觸電極;所述上歐 姆接觸電極制作在所述第二探測單元的P型層上;所述下歐姆接觸電極制作在所述第二探 測單元的N型層上。
[0014] 優選的，所述上歐姆接觸電極和上歐姆接觸電極的尺寸與形狀相同；所述下歐姆 接觸電極和下歐姆接觸電極的尺寸與形狀相同。
[0015] 優選的，所述襯底為藍寶石、碳化硅、氮化鎵、砷化鎵的任一材料制成。
[0016] 優選的，所述緩沖層的厚度為100納米~300納米，所述N型層的厚度為1~2微米， 所述I型吸收層的厚度為300納米~500納米，所述P型層的厚度為100納米，所述勢皇層的厚 度為100納米~200納米，所述短波濾波層厚度為300納米~500納米。
[0017]優選的，所述緩沖層為低溫外延的AlN材料制成；
[0018] 所述N型層為N型GaN材料制成;所述N型GaN材料的摻雜濃度大于I X IO18Cnf3;
[0019] 所述I型吸收層為弱N型GaN材料制成；所述弱N型GaN材料的摻雜濃度約為I X 1016cm-3;
[0020] 所述P型層為P型GaN材料制成;所述P型GaN材料的摻雜濃度大于I X IO17Cnf3;
[0021] 所述勢皇層為P型AlxGa1-XN材料制成，其中0.35 < 1;所述P型AlxGapxN的摻雜濃 度大于 IX l〇17cm-3;
[0022] 所述短波濾波層為P型Alth33Gao. 67N材料制；所述P型Alth33Gao. 67N材料的摻雜濃度 大于 IX 1017cm-3。
[0023]優選的，所述第一探測單元和第二探測單元的感光面積相同。
[0024] 優選的，光線從所述第一探測單元和第二探測單元的前端入射。
[0025] 本發明與現有技術相比，具有以下有益效果：
[0026] 巧妙地采用雙二極管集成芯片獲得精確的紅斑響應探測器，可以避免采用昂貴復 雜的濾波裝置以及濾波裝置對器件響應率的影響，避免采用高鋁組分作為吸收層所面臨的 材料生長困難和高暗電流問題。同時可以通過調節短波濾波層的厚度和組分調節第一探測 單元的短波響應邊線型，間接獲得精確匹配紅斑響應曲線的探測器；
[0027]采用雙探測單元集成芯片模式，優勢表現在（I)能獲得與世界衛生組織所確定的 紅斑光譜曲線十分接近的光譜響應；（II)通過雙探測器單元匹配，吸收層全部采用容易外 延的GaN材料，避免高鋁組分作為吸收層所面臨的材料生長困難和高暗電流問題。（III)短 波濾波層采用高鋁組分材料，僅僅用于對短波紫外線的吸收，信號電流不通過該層材料，所 以對該層材料的晶體質量要求不高；（IV)不需要采用復雜的濾波片。
【附圖說明】
[0028] 圖1是本發明一種紅斑響應探測器的整體結構示意圖；
[0029] 圖2是本發明一種紅斑響應探測器中第一探測單元和第二探測單元的光譜響應曲 線圖；
[0030] 圖3是本發明一種紅斑響應探測器的合成光譜響應同紅斑曲線的比較曲線圖。
【具體實施方式】
[0031] 為使對本發明的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的 實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下：
[0032]如圖1所示，在本具體實施例中，本發明一種紅斑響應探測器外延結構包括一襯底 1。在襯底1上橫向集成有第一探測單元100和第二探測單元200。
[0033]第一探測單元100和第二探測單元200自襯底1向上分別依次包括下列外延層： [0034] 一緩沖層2、一N型層3, 一I型吸收層4, 一P型層5。緩沖層2外延在襯底1上，N型層3 制作在緩沖層2上，I型吸收層4制作在N型層3之上，P型層5制作在I型吸收層4上。
[0035]其中第一探測單元100還包括一勢皇層6和一短波濾波層7。勢皇層6制作在P型層5 之上;短波濾波層7制作在勢皇層6之上。
[0036] 第一探測單元100還包括上歐姆接觸電極8和下歐姆接觸電極9;上歐姆接觸電極8 制作在第一探測單元100的P型層5上；下歐姆接觸電極9制作在第一探測單元100的N型層3 上。
[0037] 第二探測單元(200)還包括上歐姆接觸電極10和下歐姆接觸電極11;上歐姆接觸 電極10制作在第二探測單元（200)的P型層5上；下歐姆接觸電極11制作在第二探測單元 (200)的N型層3上。
[0038] 上述的第一探測單元100和第二探測單元200上的電極均完全覆蓋刻蝕區域且足 夠厚，能夠完全阻擋照射在刻蝕區域的紫外線。且上歐姆接觸電極10和上歐姆接觸電極8的 尺寸與形狀相同，下歐姆接觸電極11和上歐姆接觸電極9的尺寸與形狀相同