一种紫外雪崩光电二极管制造技术

本发明专利技术公布了一种紫外雪崩光电二极管，包括：n型SiC衬底、p

【技术实现步骤摘要】
一种紫外雪崩光电二极管
本专利技术涉及光电传感器领域，尤其涉及一种紫外雪崩光电二极管。
技术介绍
在紫外天文学、导弹雨焰检测、紫外通信等领域中，往往需要对紫外信号进行检测，尤其是针对微弱紫外信号的探测格外重要，而紫外光的波长为10～400nm，超出了可见光的波长范围，因此人的肉眼无法看到，一般的光探测器也无法进行准确的探测。为了满足各个领域对紫外探测的需求，各种紫外探测器件应运而生，其中紫外雪崩光电二极管尤其受到广大使用者的青睐。由于紫外雪崩光电二极管具备量子效率高、内部增益高、尺寸小、运行消耗低、稳定性高、探测结果精确等优点，使其综合性能明显由于其他紫外探测器件。目前，许多紫外雪崩光电二极管采用Ⅲ族氮化物的半导体为材料进行制作，由此制成的器件具备一定的优点，但其位错密度较大，会产生暗电流，导致其性能和稳定性下降。因此，一种更为优异的材料4H-SiC，作为制作紫外雪崩光电二极管的理想材料被发现，其具备缺陷密度低，且材料生长和用于制作的工艺比较成熟的优点。目前市场上已研制出许多能够进行单光子紫外探测的SiC紫外雪崩光电二极管，在一定程度上为各个领域的研究和使用提供了极大的便利，满足了许多使用者的需求，但现有的器件中仍旧存在着一些缺陷，需要进一步改进，以满足更高层次的需求。其缺点如下所示：(1)现有紫外雪崩光电二极管中的p型层由于其外延生长的影响，难以满足平面紫外雪崩光电二极管的制作要求；(2)受SiC紫外雪崩光电二极管的阵列雪崩增益一致性相对较差的不利影响，其阵列应用存在一定问题；(3)单光子探测会受到盖格模式下的高暗计数的影响，在该影响的作用下，其探测性能会有所下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决SiC紫外雪崩光电二极管存在的阵列雪崩增益一致性较差、有效填充因子量小的问题，提供一种量子效率高、紫外与可见光抑制比好、可提高有效填充因子、暗计数低的紫外雪崩光电二极管。本专利技术所采用的技术方案：一种紫外雪崩光电二极管，包括：n型SiC衬底、p+欧姆接触层、n-倍增层、n型电荷控制层、n-吸收层、n型过渡层、n+欧姆接触层、p触点电极、n触点电极，所述各层按照从下至上的顺序依次为n型SiC衬底、p+欧姆接触层、n-倍增层、n型电荷控制层、n-吸收层、n型过渡层、n+欧姆接触层，所述p触点电极位于p+欧姆接触层上；所述n触点电极位于n+欧姆接触层上。所述n型SiC衬底半径为150μm。所述p+欧姆接触层厚度为3.0μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度NA为6×1018cm-3。所述n-倍增层厚度为0.2μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度ND为2×1015cm-3。所述n型电荷控制层厚度为0.2μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度ND为1×1018cm-3。所述n-吸收层厚度为0.1μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度ND为2×1015cm-3。所述n型过渡层厚度为0.1μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度ND为1×1018cm-3。所述n+欧姆接触层厚度为0.1μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度ND为2×1019cm-3。所述p触点电极与n触点电极采用树枝状顶层电极结构。本专利技术有以下有益效果：(1)该二极管采用穿通型布置方式，使得发生雪崩击穿时，n-倍增层至n-吸收层都处在形成的电场范围内，促使n-吸收层产生光生载流子穿过n型电荷控制层并进入n-倍增层，在此形成光电流，相对于非穿通型，穿通型的吸收层会因处在电场而被基本消耗殆尽，但非穿通型的电场却并未覆盖到吸收层，这就使得在过载偏压变化时，穿通型紫外雪崩光电二极管倍增层的电场变化明显小于非穿通型倍增层的电场变化，所以穿通型紫外雪崩光电二极管受过载偏压的影响较小，那么其雪崩增益斜率也会更低，雪崩增益一致性也会更好；同时采用吸收层与倍增层相分离的separatedabsorptionchargeandmultiplication(SACM)结构来减小雪崩增益斜率，该结构通过空穴引发雪崩过程。(2)优化电极，采用树枝状顶层电极，由于SiC紫外雪崩光电二极管顶层的n+欧姆接触层存在一定电阻，采用树枝状的顶层电极，该电极与n+欧姆接触层有更大的接触面积，可使得正向电压减少，电流分布均匀，确保电场分布的均匀性和雪崩过程的正常发生，获得大的光电流；树枝状电极使得电压脉冲高度和暗、光计数都有所增大，进而调控填充因子与雪崩区域使二者增大。附图说明图1是本专利技术结构示意图。图中：1—n型SiC衬底，2—p+欧姆接触层，3—n-倍增层，4—n型电荷控制层，5—n-吸收层，6—n型过渡层，7—n+欧姆接触层，8—p触点电极，9—n触点电极。具体实施方式下面结合附图与具体实例对本专利技术进行详细说明。如图1所示：本专利技术包括：n型SiC衬底(1)、p+欧姆接触层(2)、n-倍增层(3)、n型电荷控制层(4)、n-吸收层(5)、n型过渡层(6)、n+欧姆接触层(7)、p触点电极(8)、n触点电极(9)，所述各组成层按照下至上的顺序依次为n型SiC衬底(1)、p+欧姆接触层(2)、n-倍增层(3)、n型电荷控制层(4)、n-吸收层(5)、n型过渡层(6)、n+欧姆接触层(7)；所述n型SiC衬底(1)半径为150μm；所述p+欧姆接触层(2)厚度为3.0μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度NA为6×1018cm-3；所述n-倍增层(3)厚度为0.2μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度ND为2×1015cm-3；所述n型电荷控制层(4)厚度为0.2μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度ND为1×1018cm-3；所述n-吸收层(5)厚度为0.1μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度ND为2×1015cm-3；所述n型过渡层(6)厚度为0.1μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度ND为1×1018cm-3；所述n+欧姆接触层(7)厚度为0.1μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度ND为2×1019cm-3；所述p触点电极(8)位于p+欧姆接触层(2)上；所述n触点电极(9)位于n+欧姆接触层(7)上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外雪崩光电二极管，其特征在于：包括：n型SiC衬底(1)、p+欧姆接触层(2)、n‑倍增层(3)、n型电荷控制层(4)、n‑吸收层(5)、n型过渡层(6)、n+欧姆接触层(7)、p触点电极(8)、n触点电极(9)，所述各层按照从下至上的顺序依次为n型SiC衬底(1)、p+欧姆接触层(2)、n‑倍增层(3)、n型电荷控制层(4)、n‑吸收层(5)、n型过渡层(6)、n+欧姆接触层(7)；所述p触点电极(8)位于p+欧姆接触层(2)上；所述n触点电极(9)位于n+欧姆接触层(7)上。

【技术特征摘要】
1.一种紫外雪崩光电二极管，其特征在于：包括：n型SiC衬底(1)、p+欧姆接触层(2)、n-倍增层(3)、n型电荷控制层(4)、n-吸收层(5)、n型过渡层(6)、n+欧姆接触层(7)、p触点电极(8)、n触点电极(9)，所述各层按照从下至上的顺序依次为n型SiC衬底(1)、p+欧姆接触层(2)、n-倍增层(3)、n型电荷控制层(4)、n-吸收层(5)、n型过渡层(6)、n+欧姆接触层(7)；所述p触点电极(8)位于p+欧姆接触层(2)上；所述n触点电极(9)位于n+欧姆接触层(7)上。2.如权利要求1所述的一种紫外雪崩光电二极管，其特征在于：所述n型SiC衬底(1)半径为150μm。3.如权利要求1所述的一种紫外雪崩光电二极管，其特征在于：所述p+欧姆接触层(2)厚度为3.0μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度NA为6×1018cm-3。4.如权利要求1所述的一种紫外雪崩光电二极管，其特征在于：所述n-...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆海，周东，渠凯军，
申请(专利权)人：镇江镓芯光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32