雪崩光电二极管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种雪崩光电二极管，包括SiC衬底及设置于SiC衬底上的外延结构，外延结构自上而下依次包括n+接触层、p+接触层、p型过渡层、i倍增层和n+型过渡层。n+接触层的正面设有正面欧姆接触电极，SiC衬底的背面设有背面欧姆接触电极。根据上述技术方案的雪崩光电二极管，通过在传统p+接触层的上面再设置一层n+接触层，从而将器件的上电极和下电极均变为n型欧姆接触，在不增加器件制备工艺难度的前提下，改善低导电率引起的耗尽区电场非均匀分布，优化器件的探测性能。优化器件的探测性能。优化器件的探测性能。

【技术实现步骤摘要】
雪崩光电二极管


[0001]本技术属于光电探测半导体器件领域，特别涉及一种雪崩光电二极管。

技术介绍

[0002]雪崩光电二极管(APD)作为一种常见的微弱光探测器件，具有内部增益大、体重小、功耗低、量子效率高和便于集成等优势，是单光子探测的主要发展方向。SiC作为一种典型的宽禁带半导体材料，禁带宽度为3.26eV，同时具有临界电场强、抗辐射性能好、缺陷密度小和器件制备工艺成熟等特点，是制备紫外APD的优选材料。
[0003]SiCAPD采用最多的外延结构为p+/p/i/n+结构，即器件存在一个p型欧姆接触电极和一个n型欧姆接触电极。目前p型SiC欧姆接触的质量相对n型SiC欧姆接触质量较差，低导电率的p型SiC欧姆接触会导致较大的横向电阻，使得电场无法在耗尽区内均匀扩展，非均匀的耗尽区电场分布将导致器件产生非均匀的雪崩倍增过程，严重限制了SiC p+/p/i/n+APD性能的进一步提升。

技术实现思路

[0004]技术目的：本技术的目的是提出一种雪崩光电二极管，上下电极均为n型欧姆接触，改善低导电率引起的耗尽区电场非均匀分布，提升器件的探测性能。
[0005]技术方案：本技术所述的雪崩光电二极管，包括SiC衬底及设置于所述SiC衬底上的外延结构，所述外延结构自上而下依次包括p+接触层、p型过渡层、i倍增层和n+型过渡层，所述p+接触层上还设有n+接触层，所述n+接触层的正面设有正面欧姆接触电极，所述SiC衬底的背面设有背面欧姆接触电极。
[0006]进一步的，器件设有从所述n+接触层延伸至所述n+型过渡层的倾斜台面。
[0007]进一步的，所述倾斜台面的倾角小于等于10
°
。
[0008]进一步的，所述n+接触层的厚度范围为0.1
‑
0.3μm，所述p+接触层的厚度范围为0.1
‑
0.3μm，所述p型过渡层的厚度范围为0.1
‑
0.3μm，所述i倍增层的厚度范围为0.5
‑
2μm，所述n+型过渡层的厚度范围为1
‑
5μm。
[0009]进一步的，上表面设有钝化层。
[0010]进一步的，所述钝化层由SiO
x
、Si
x
N
y
、Al2O3和AlN之中的至少一种制成。
[0011]进一步的，所述正面欧姆接触电极为圆环结构，所述圆环结构的环宽范围为5
‑
10μm。
[0012]有益效果：与现有技术相比，本技术具有如下优点：通过在传统p+接触层的上面再设置一层n+接触层，从而将器件的上电极和下电极均变为n型欧姆接触，在不增加器件制备工艺难度的前提下，改善低导电率引起的耗尽区电场非均匀分布，优化器件的探测性能。
附图说明
[0013]图1为本技术实施例的雪崩光电二极管的剖面示意图；
[0014]图2为本技术实施例的雪崩光电二极管在不同尺寸条件下电容的测量值和理论值；
[0015]图3为传统雪崩光电二极管的剖面示意图；
[0016]图4为传统雪崩光电二极管在不同尺寸条件下的电容的测量值和理论值；
[0017]图5为本技术实施例的雪崩光电二极管的电流
‑
电压和增益曲线图；
[0018]图6为本技术实施例的雪崩光电二极管的光响应度曲线图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本技术的技术方案作进一步说明。
[0020]参照图1，根据本技术实施例的雪崩光电二极管，在如图3所示的传统p+/p/i/n+结构的SiC雪崩光电二极管基础上，在p+接触层103上添加了一层n+接触层102，即本技术实施例的雪崩光电二极管的外延结构自上而下依次包括n+接触层102、p+接触层103、p型过渡层104、i倍增层105和n+型过渡层106。
[0021]根据上述技术方案的雪崩光电二极管，通过在p+接触层103上增加一层n+接触层102，使器件的上电极由p型欧姆接触转化成n型欧姆接触，即器件的上、下电极均变为n型欧姆接触，规避了现阶段SiC p型欧姆接触电阻率高的问题，解决p型欧姆接触的低导电率引起的耗尽区电场非均匀分布的问题，在不改变工艺难度的情况下改善了p+/p/i/n+结构的雪崩光电二极管的探测性能。
[0022]参照图1，实际中，为避免雪崩光电二极管的边缘击穿，雪崩光电二极管制备有小倾角的倾斜台面，倾斜台面从n+接触层102延伸过n+型过渡层106的上表面，倾斜台面的倾角优选小于等于10
°
。同时为了提高器件的稳定性，雪崩光电二极管的正面表面还生长有钝化层108，钝化层108可以选择SiO
x
、Si
x
N
y
、Al2O3和AlN等材料中的一种或者几种以任意配比混合形成的混合材料。
[0023]设置于n+接触层102上的正面欧姆接触电极101宜采用环形结构，环宽优选在5
‑
10μm之间，SiC衬底107的背面设有背面欧姆接触电极109。n+接触层102的优选厚度为0.1
‑
0.3μm，p+接触层103的优选厚度为0.1
‑
0.3μm，p型过渡层104的优选厚度为0.1
‑
0.3μm，i倍增层105的优选厚度为0.5
‑
2μm，n+型过渡层106的优选厚度为1
‑
5μm；n+接触层102的掺杂浓度介于1
×
10
18
‑2×
10
19
cm
‑3之间，p+接触层103的掺杂浓度介于1
×
10
18
‑2×
10
19
cm
‑3之间，p型过渡层104的掺杂浓度介于1
×
10
18
‑3×
10
18
cm
‑3之间，i倍增层105的掺杂浓度介于1
×
10
15
‑5×
10
16
cm
‑3之间，n+型过渡层106的掺杂浓度介于1
×
10
18
‑2×
10
19
cm
‑3之间。
[0024]本技术实施例的雪崩光电二极管可以通过如下方法制成，包括如下步骤：
[0025]外延层生长：在SiC衬底107自下而上依次生长n+型过渡层106、i倍增层105、p型过渡层104、p+接触层103和n+接触层102；
[0026]倾斜台面制备：采用光刻胶回流技术和等离子体刻蚀技术制备倾斜台面，倾斜台面底部延伸过n+型过渡层106的上表面；
[0027]钝化层制备：在器件表面沉积钝化层108，并进行高温致密化；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雪崩光电二极管，包括SiC衬底及设置于所述SiC衬底上的外延结构，所述外延结构自上而下依次包括p+接触层、p型过渡层、i倍增层和n+型过渡层，其特征在于，所述p+接触层上还设有n+接触层，所述n+接触层的正面设有正面欧姆接触电极，所述SiC衬底的背面设有背面欧姆接触电极。2.根据权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于，器件设有从所述p+接触层延伸至所述n+型过渡层的倾斜台面。3.根据权利要求2所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述倾斜台面的倾角小于等于10
°
。4.根据权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述n+接触层的厚度范围为0.1
‑
0.3μm，所述p+接触层的厚度范围为0.1

【专利技术属性】
技术研发人员：苏琳琳，郁智豪，杨成东，
申请(专利权)人：无锡学院，
类型：新型
国别省市：