[發(fā)明專(zhuān)利]碳化硅紫外光光電檢測(cè)器及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310305109.5
• 申請(qǐng)日: 2019-03-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116207180A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·桑坦格羅;M·C·馬茲羅;S·卡西諾;G·郎戈;A·休托
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L31/107
• 分類(lèi)號(hào): H01L31/107;H01L31/0312;H01L31/18;H01L31/0352
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 李興斌

本公開(kāi)涉及碳化硅紫外光光電檢測(cè)器及其制造方法。一種光電檢測(cè)器形成在由N型的第一外延層和P型的第二外延層形成的碳化硅主體中。第一和第二外延層布置在彼此上，并且形成包括突出部分、傾斜側(cè)部和邊緣部分的主體表面。絕緣邊緣區(qū)域在傾斜側(cè)部和邊緣部分之上延伸。陽(yáng)極區(qū)域由第二外延層形成并且由突出部分和傾斜側(cè)部界定。第一外延層在陽(yáng)極區(qū)域下方形成陰極區(qū)域。具有高于第一外延層的摻雜水平的N型的掩埋區(qū)域在與傾斜側(cè)部以及邊緣區(qū)域相距一定距離處在突出部分下方在陽(yáng)極和陰極區(qū)域之間延伸。

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2019年3月26日、申請(qǐng)?zhí)枮?01910233197.6、發(fā)明名稱(chēng)為“碳化硅紫外光光電檢測(cè)器及其制造方法”的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及一種碳化硅紫外光光電檢測(cè)器及其制造方法。

背景技術(shù)

眾所周知，在光子檢測(cè)領(lǐng)域，人們感到需要具有能夠在100至400nm的光譜區(qū)域內(nèi)對(duì)紫外(UV)光進(jìn)行高靈敏度檢測(cè)的裝置。具體地，檢測(cè)太陽(yáng)光范圍外的非常微弱且超快的信號(hào)是各種應(yīng)用所需的，諸如，火焰檢測(cè)、UV天文學(xué)、化學(xué)和生物分析的執(zhí)行以及噴射發(fā)動(dòng)機(jī)和導(dǎo)彈羽流的檢測(cè)。這些應(yīng)用需要非常靈敏且具有高信噪比的裝置。

針對(duì)這種應(yīng)用，通常使用光電倍增管(PMT)，但是它們的大尺寸、脆性和相關(guān)聯(lián)的成本使得固態(tài)檢測(cè)器更具吸引力。

其中，商用硅雪崩光電二極管在不可見(jiàn)波長(zhǎng)下具有適中的量子效率，但是需要昂貴的光學(xué)濾波器來(lái)獲得太陽(yáng)光子的高抑制比，因?yàn)樗鼈兊捻憫?yīng)在整個(gè)可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍內(nèi)延伸。

基于氮化鎵的二極管光電檢測(cè)器在不可見(jiàn)光的區(qū)域內(nèi)展示了高靈敏度和良好的增益，但是由于這種類(lèi)型的半導(dǎo)體具有較高的缺陷密度，所以存在暗電流較高的問(wèn)題。

由于其較低的熱生成，基于碳化硅的雪崩二極管具有較低的暗電流密度，因此代表了UV光光電檢測(cè)器的有利選擇，也考慮到了更成熟的工藝技術(shù)和對(duì)可見(jiàn)光的良好的本征不透明度。

美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US20170098730,對(duì)應(yīng)于意大利專(zhuān)利申請(qǐng)10201500058764，描述了一種用于檢測(cè)具有全平面結(jié)構(gòu)的紫外輻射的碳化硅雪崩光電二極管。該雪崩光電二極管具有通過(guò)在不同劑量和能量下注入鋁而獲得的有源區(qū)和邊緣環(huán)。該結(jié)構(gòu)可以使有源區(qū)周?chē)乃绤^(qū)最小化，減小擊穿電壓，并且提高整個(gè)UV范圍內(nèi)的檢測(cè)效率。因此獲得在雪崩倍增條件下測(cè)量得到的可觀增益(達(dá)到10²至10⁵的程度)。

然而，該解決方案可以在暗電流方面得到改進(jìn)，特別是在某些頻率下，這可能是由于在擊穿之前從裝置外圍開(kāi)始注入大量泄漏電流并且觸發(fā)期望的雪崩過(guò)程而導(dǎo)致的表面注入過(guò)程和軟擊穿(即，不夠迅速的擊穿)。實(shí)際上，假設(shè)電場(chǎng)對(duì)光電檢測(cè)器的有源區(qū)的限制并不總是很高，并且電場(chǎng)也橫向延伸，從而導(dǎo)致大面積的擊穿。

上述效應(yīng)對(duì)器件在被照射時(shí)在單光子條件(所謂的單光子雪崩二極管(SPAD)或蓋革模式雪崩二極管(GM-APD)操作條件)下操作產(chǎn)生了負(fù)面影響。類(lèi)似的考慮適用于雪崩光電二極管(APD)的操作，因?yàn)楹笳咭灶?lèi)似于SPAD的方式操作，除了在擊穿電壓下具有線性操作范圍以及更有限的增益之外。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供了一種克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)的碳化硅紫外光光電檢測(cè)器。

根據(jù)本公開(kāi)，提供了一種碳化硅紫外光光電檢測(cè)器及其制造過(guò)程。

附圖說(shuō)明

為了更好地理解，現(xiàn)在參照附圖僅將該光電檢測(cè)器的一些實(shí)施例描述為非限制性示例，其中：

圖1是該光電檢測(cè)器的實(shí)施例的橫截面；

圖1A示出了沿著平行于笛卡爾軸Z的中心軸A截取的圖1的光電檢測(cè)器的摻雜輪廓；

圖2至圖8是圖1的光電檢測(cè)器在連續(xù)制造步驟期間的示意性橫截面；