[發(fā)明專利]一種碳化硅同軸紫外光電探測(cè)器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010400369.7
• 申請(qǐng)日: 2020-05-13
• 公開（公告）號(hào): CN111463308B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪榮墩;張銳軍;吳正云;張峰;蔡加法;付釗;林鼎渠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/105
• 分類號(hào): H01L31/105;H01L31/0312;H01L31/18
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

1.一種碳化硅同軸紫外光電探測(cè)器，其特征在于設(shè)有高摻雜濃度的碳化硅n+型襯底，在碳化硅n+型襯底的硅面上設(shè)有同質(zhì)的碳化硅n型緩沖層，在碳化硅n型緩沖層的中心向上設(shè)有圓柱狀碳化硅n型層，以圓柱狀碳化硅n型層的軸心為中心往外依次設(shè)有圓柱管狀碳化硅低摻i型吸收層和圓柱管狀的碳化硅p+型歐姆接觸層，碳化硅p+型歐姆接觸層全部設(shè)在圓柱管狀碳化硅低摻i型吸收層側(cè)上部分且不與碳化硅n+型襯底接觸，整個(gè)器件在水平方向上從外往內(nèi)形成p-i-n結(jié)構(gòu)，在碳化硅p+型歐姆接觸層、圓柱管狀碳化硅低摻i型吸收層和圓柱狀碳化硅n型層表面設(shè)有SiO₂鈍化層；在碳化硅n+型襯底的背面設(shè)有歐姆接觸n+型電極，在p+型歐姆接觸層側(cè)上表面設(shè)有歐姆接觸p+型電極；

所述圓柱狀碳化硅n型層的高為2～4μm，底面半徑為2～5μm，摻雜濃度為1×10¹⁸/cm³～5×10¹⁸/cm³；

所述圓柱管狀碳化硅低摻i型吸收層由上下兩個(gè)半徑不相同的圓柱管狀體組成，上圓柱管狀體內(nèi)圓半徑為2～5μm，外圓半徑為10～50μm，高為1～2μm，下圓柱管狀體內(nèi)圓半徑為2～5μm，外圓半徑為12～55μm，高為1～2μm，上下兩個(gè)圓柱管狀體的摻雜濃度相同，均為10¹³/cm³～10¹⁴/cm³數(shù)量級(jí)，圓柱管狀碳化硅低摻i型吸收層的總高度與圓柱狀碳化硅n型層的高度一致。

2.如權(quán)利要求1所述一種碳化硅同軸紫外光電探測(cè)器，其特征在于所述圓柱管狀的碳化硅p+型歐姆接觸層設(shè)在碳化硅低摻i型吸收層的外側(cè)上部分，高度與碳化硅低摻i型吸收層上圓柱管狀體的高度一致，高度為1～2μm，內(nèi)圓半徑為10～50μm，外圓半徑為12～55μm，摻雜濃度為10¹⁹/cm³數(shù)量級(jí)。

3.如權(quán)利要求1所述一種碳化硅同軸紫外光電探測(cè)器，其特征在于所述圓柱管狀的碳化硅p+型歐姆接觸層的高度小于碳化硅低摻i型吸收層的總高度。

4.如權(quán)利要求1所述一種碳化硅同軸紫外光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1）對(duì)碳化硅n+型襯底進(jìn)行RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗；

2）在RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗處理后的碳化硅n+型襯底的Si面同質(zhì)外延生長(zhǎng)碳化硅n型緩沖層和非刻意摻雜吸收層；所述碳化硅n型緩沖層的摻雜濃度為1×10¹⁸/cm³～5×10¹⁸/cm³，厚度為100～300nm；

3）刻蝕樣品形成圓柱形非刻意摻雜吸收層；

4）離子注入與退火在圓柱形非刻意摻雜吸收層中心制備圓柱狀n型層，并形成圓柱管狀碳化硅低摻i型吸收層；

5）離子注入與退火制備與圓柱狀碳化硅n型層同軸心的圓柱管狀碳化硅p+型歐姆接觸層；

6）制備SiO₂鈍化層：對(duì)樣品采用RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗，去除樣品表面雜質(zhì)，采用干氧、濕氧和干氧交替氧化，在樣品正表面生長(zhǎng)鋪滿一層氧化層作為犧牲層；將生長(zhǎng)好犧牲層的樣品放入緩沖氫氟酸中腐蝕，去除犧牲層；采用干氧、濕氧、干氧與氮?dú)饨惶嫜趸L(zhǎng)厚度為60nm的熱氧化二氧化硅層，通過化學(xué)氣相沉積方法生長(zhǎng)一層厚度數(shù)十至數(shù)百納米的二氧化硅層，兩層二氧化硅層組成了器件的SiO₂鈍化層；

7）制備p+型電極和n+型電極。

5.如權(quán)利要求4所述一種碳化硅同軸紫外光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于在步驟3）中，所述刻蝕采用耦合等離子刻蝕方法。

6.如權(quán)利要求4所述一種碳化硅同軸紫外光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于在步驟7）中，所述制備p+型電極和n+型電極，是采用光刻工藝，對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光顯影，使用緩沖氫氟酸腐蝕p⁺型歐姆接觸層上部分的氧化層，形成環(huán)狀電極窗口，采用磁控濺射工藝制備一層合金，形成p+型電極，在樣品正面制備一層光刻膠用于保護(hù)隔離，使用緩沖氫氟酸腐蝕襯底底面氧化層，采用磁控濺射制備合金層，形成n+型電極，對(duì)n+型電極和p+型電極進(jìn)行退火，使樣品的p+型電極和n+型電極分別與p⁺型歐姆接觸層和n+型襯底形成良好的歐姆接觸。