[發明專利]一種碳化硅同軸紫外光電探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010400369.7
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111463308B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 洪榮墩;張銳軍;吳正云;張峰;蔡加法;付釗;林鼎渠
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01L31/105
• 分類號: H01L31/105;H01L31/0312;H01L31/18
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種碳化硅同軸紫外光電探測器及其制備方法，涉及紫外光電探測器。碳化硅同軸紫外光電探測器設有高摻雜濃度的碳化硅n+型襯底，在n+型襯底的硅面上設同質的n型緩沖層，在n型緩沖層的中心向上設圓柱狀碳化硅n型層，以n型層的軸心為中心往外依次設圓柱管狀碳化硅低摻i型吸收層和圓柱管狀碳化硅p+型歐姆接觸層，p+型歐姆接觸層全部設在i型吸收層側上部分且不與n+型襯底接觸，整個器件在水平方向上從外往內形成p?i?n結構，在p+型歐姆接觸層、i型吸收層和n型層表面設有SiO₂鈍化層；n+型襯底的背面設有n+型電極，p+型歐姆接觸層側上表面設有p+型電極。可獲得更好的器件響應度，提高收集光生載流子的效率。

技術領域

本發明涉及紫外光電探測器，尤其是涉及可明顯提高紫外日盲短波段信號吸收和響應度的一種碳化硅同軸紫外光電探測器及其制備方法。

背景技術

隨著紫外線在工業制造、醫療衛生消毒、環境監測等方面都得到了越來越廣泛的應用，紫外光波段信號，特別是紫外光日盲波段(波長為0.20～0.28μm)信號的探測技術逐漸得到重視，不同材料和結構的紫外光電探測器陸續被研制，其中半導體材料的紫外光電探測器具有低電壓、體積小、壽命長等優良特性成為研究熱點。

目前，硅基探測器工藝成熟，但硅禁帶寬度小，短波紫外信號探測會受到可見光的影響，所以需要加裝濾波片，而寬禁帶半導體光電探測器則可以準確檢測到紫外信號。碳化硅作為第三代寬禁帶半導體的重要材料之一，具有寬帶隙、擊穿電場高、高載流子飽、高速率，熱導率好等特性(Huili Zhu,Xiaping Chen,Jiafa Cai,Zhengyun Wu,4H–SiCultraviolet avalanche photodetectors with lowbreakdown voltage and high gain[J],Solid-State Electronics,2009,Vol.53:7-10)。碳化硅紫外光電探測器則具有可見光盲、較高的量子效率、抗輻射等優良性質。由于紫外信號的吸收系數較大，吸收長度(即傳播距離)較短，常用的pn結和p-i-n結構紫外光電探測器的高摻雜p+型歐姆接觸層對紫外入射光具有較強的吸收并轉化為光生載流子，p+型歐姆接觸層基本沒有空間耗盡層，光生載流子無法被電場分離收集反而通過載流子復合效應而消失，降低了器件響應度(XiapingChen,Huili Zhu,Jiafa Cai,Zhengyun Wu,High-performance 4H-SiC-basedultraviolet p-i-nphotodetector[J],J.Appl.Phys.,2007,102:024505)。

發明內容

本發明的目的在于針對常規垂直三明治p-i-n結構的碳化硅紫外光電探測器存在的p+層對紫外入射信號的吸收導致響應度和量子效率降低的缺點，提供可提高器件吸收層對入射光的吸收與載流子轉化，提高探測器的探測能力的一種碳化硅同軸紫外光電探測器及其制備方法。

所述碳化硅同軸紫外光電探測器設有高摻雜濃度的碳化硅n+型襯底，在碳化硅n+型襯底的硅面上設有同質的碳化硅n型緩沖層，在碳化硅n型緩沖層的中心向上設有圓柱狀碳化硅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在圓柱管狀碳化硅低摻i型吸收層側上部分且不與碳化硅n+型襯底接觸，整個器件在水平方向上從外往內形成p-i-n結構，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型層表面設有SiO₂鈍化層；在碳化硅n+型襯底的背面設有歐姆接觸n+型電極，在p+型歐姆接觸層側上表面設有歐姆接觸p+型電極。