[实用新型]半导体紫外光光电检测器和紫外辐射检测系统

说明书

本公开涉及半导体紫外光光电检测器和紫外辐射检测系统。一种光电检测器形成在由N型的第一外延层和P型的第二外延层形成的碳化硅主体中。第一和第二外延层布置在彼此上，并且形成包括突出部分、倾斜侧部和边缘部分的主体表面。绝缘边缘区域在倾斜侧部和边缘部分之上延伸。阳极区域由第二外延层形成并且由突出部分和倾斜侧部界定。第一外延层在阳极区域下方形成阴极区域。具有高于第一外延层的掺杂水平的N型的掩埋区域在与倾斜侧部以及边缘区域相距一定距离处在突出部分下方在阳极和阴极区域之间延伸。

技术领域

本公开涉及一种碳化硅紫外光光电检测器。

背景技术

众所周知，在光子检测领域，人们感到需要具有能够在100至400 nm的光谱区域内对紫外(UV)光进行高灵敏度检测的装置。具体地，检测太阳光范围外的非常微弱且超快的信号是各种应用所需的，诸如，火焰检测、UV天文学、化学和生物分析的执行以及喷射发动机和导弹羽流的检测。这些应用需要非常灵敏且具有高信噪比的装置。

针对这种应用，通常使用光电倍增管(PMT)，但是它们的大尺寸、脆性和相关联的成本使得固态检测器更具吸引力。

其中，商用硅雪崩光电二极管在不可见波长下具有适中的量子效率，但是需要昂贵的光学滤波器来获得太阳光子的高抑制比，因为它们的响应在整个可见波长范围内延伸。

基于氮化镓的二极管光电检测器在不可见光的区域内展示了高灵敏度和良好的增益，但是由于这种类型的半导体具有较高的缺陷密度，所以存在暗电流较高的问题。

由于其较低的热生成，基于碳化硅的雪崩二极管具有较低的暗电流密度，因此代表了UV光光电检测器的有利选择，也考虑到了更成熟的工艺技术和对可见光的良好的本征不透明度。

美国专利申请US20170098730,对应于意大利专利申请 10201500058764，描述了一种用于检测具有全平面结构的紫外辐射的碳化硅雪崩光电二极管。该雪崩光电二极管具有通过在不同剂量和能量下注入铝而获得的有源区和边缘环。该结构可以使有源区周围的死区最小化，减小击穿电压，并且提高整个UV范围内的检测效率。因此获得在雪崩倍增条件下测量得到的可观增益(达到10²至10⁵的程度)。

然而，该解决方案可以在暗电流方面得到改进，特别是在某些频率下，这可能是由于在击穿之前从装置外围开始注入大量泄漏电流并且触发期望的雪崩过程而导致的表面注入过程和软击穿(即，不够迅速的击穿)。实际上，假设电场对光电检测器的有源区的限制并不总是很高，并且电场也横向延伸，从而导致大面积的击穿。

上述效应对器件在被照射时在单光子条件(所谓的单光子雪崩二极管(SPAD)或盖革模式雪崩二极管(GM-APD)操作条件)下操作产生了负面影响。类似的考虑适用于雪崩光电二极管(APD)的操作，因为后者以类似于SPAD的方式操作，除了在击穿电压下具有线性操作范围以及更有限的增益之外。

实用新型内容

本公开的一个或多个实施例提供了一种克服现有技术的缺点的碳化硅紫外光光电检测器。

根据一些实施例，提供了一种半导体紫外光光电检测器。该光电检测器包括：碳化硅的主体，包括具有第一导电类型的第一外延层以及具有第二导电类型并且被设置在所述第一外延层顶部的第二外延层；所述主体具有非平面主体表面，包括突出部分、倾斜侧部和边缘部分；介电材料的边缘区域，在所述主体表面的所述倾斜侧部和所述边缘部分之上延伸；阳极区域，具有所述第二导电类型并且由所述第二外延层形成，所述阳极区域由所述主体表面的所述突出部分和所述倾斜侧部界定并且被配置为接收紫外光；阴极区域，具有所述第一导电类型和第一掺杂水平，由在所述阳极区域下方的所述第一外延层形成；以及掩埋区域，具有所述第一导电类型和高于所述第一掺杂水平的所述第二掺杂水平，在所述阳极区域与所述阴极区域之间延伸，所述掩埋区域位于所述主体表面的所述突出部分下方并且与所述主体表面的所述倾斜侧部以及所述边缘区域隔开。