[發明專利]一種SiC雪崩光電二極管及其制備方法

有效

• 申請號: 201611225631.9
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106653932B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 倪煒江
• 申請（專利權）人: 北京世紀金光半導體有限公司
• 主分類號: H01L31/107
• 分類號: H01L31/107;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟;張宇鋒

本發明公開了一種SiC雪崩光電二極管，所述SiC雪崩光電二極管的結終端結構為非線性傾斜的臺面；所述臺面的斜面與襯底平面之間的夾角由臺面的底部至頂部逐漸增大；所述斜面與襯底平面之間的夾角在臺面的底部為30?60°，在臺面的頂部為60?90°；本發明還公開了本發明的SiC雪崩光電二極管的制備方法。本發明的SiC雪崩光電二極管采用多次刻蝕形成非線性傾斜的臺面，并通過工藝的優化改善了斜面的表面質量和形貌，可有效避免臺面頂部和斜面處漏電導致的低雪崩耐量現象的發生。

技術領域

本發明涉及一種SiC雪崩光電二極管及其制備方法。

背景技術

SiC是一種寬禁帶材料，禁帶寬度大于3eV，對應于紫外光譜。SiC雪崩光電二極管因為低暗電流，高的雪崩效應，具有非常高的電流增益，可以被用于探測單光子。因此，SiC雪崩光電二極管是一種非常好的單光子紫外光探測器。同時，APD二極管加低壓偏置的情況下，是一種非常好的紫外光電二極管。SiC雪崩光電的探測波長范圍為280nm附近，處于日盲區，在民用、軍用等多方面具有非常重要的應用價值。

目前，SiC雪崩光電二極管一般都是臺面結構，如圖1所示；利用線性傾斜的臺面作為結終端結構，結構簡單；正斜面的結終端可以有效降低器件邊緣電場集中現象，得到很低的暗電流和非常高的雪崩電流。但是這種結構也存在一些問題，由于刻蝕引起臺面側壁的缺陷較多，以及臺面頂部、底部的電場容易集中，往往容易造成臺面側壁引起的漏電和頂部、底部引起的提前擊穿和雪崩耐量小現象，影響器件的電流增益和探測效率。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種SiC雪崩光電二極管，其采用了非線性傾斜的斜面，并通過工藝的優化改善了斜面的表面質量和形貌，最終避免了臺面頂部和斜面處漏電導致的低雪崩耐量現象的發生。本發明的另一目的在于提供一種制備本發明中SiC雪崩光電二極管的方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種SiC雪崩光電二極管，所述SiC雪崩光電二極管的結終端結構為非線性傾斜的臺面；所述臺面的斜面與襯底平面之間的夾角由臺面的底部至頂部逐漸增大；所述斜面與襯底平面之間的夾角在臺面的底部為30-60°，在臺面的頂部為60-90°。

進一步，所述SiC雪崩光電二極管采用外延結構的pn二極管，所述外延結構為n++/n-/p+/buffer/n+sub或p++/p-/n+/buffer/n+sub；n+sub是指材料最下層的SiC襯底。

進一步，所述臺面的深度為刻蝕掉全部的n-或p-漂移層，過刻蝕進入p+或n+層。

進一步，當所述外延結構為n++/n-/p+/buffer/n+sub時，n++層摻雜濃度為1E19cm^-3-1E20cm^-3，厚度為100-300nm；n-層摻雜濃度為3E15-3E16cm^-3，厚度為1000nm；p+層摻雜濃度為5E18-5E19cm^-3，厚度為300-500nm；buffer層摻雜濃度可為1E18cm^-3，厚度為1000nm。

一種制備SiC雪崩光電二極管的方法，所述方法包括如下步驟：

1)在SiC雪崩光電二極管的外延結構上淀積介質掩膜；然后對介質掩膜進行光刻、刻蝕，得到帶有一定傾角的掩膜層；

2)使用ICP方法進行刻蝕，先使用選擇比較低的條件進行刻蝕，得到臺面的斜面與襯底平面之間較小的夾角；然后逐漸改變工藝條件，增大選擇比，直至完成臺面的刻蝕；

3)對步驟2)中完成刻蝕的臺面進行高溫退火處理，高溫退火前用碳膜對材料表面進行保護；

4)用氧氣或氮氣等離子體去除步驟3)中的碳膜層，然后再進行犧牲氧化，氧化后用HF或BOE腐蝕去除臺面表面的損傷層；