近日,由國家半導體照明工程研發及產業聯盟(CSA)與第三代半導體產業技術創新戰略聯盟(CASA)主辦,南方科技大學微電子學院與北京麥肯橋新材料生產力促進中心有限公司共同承辦的第十七屆中國國際半導體照明論壇(SSLCHINA 2020)暨2020國際第三代半導體論壇(IFWS 2020)在深圳會展中心召開。
期間,由山西中科潞安紫外光電科技有限公司、中微半導體設備(上海)股份有限公司共同協辦的“固態紫外器件技術分會”上,河北半導體研究所高級工程師周幸葉分享了紫外探測用高性能4H-SiC雪崩光電二極管及其陣列的研究進展。
基于碳化硅雪崩光電二極管(apd)的固態紫外探測器在火焰探測、天文研究、電暈探測甚至導彈羽流探測等領域有著廣闊的應用前景。雖然用于紫外探測的4H-SiC-apd已經得到了國內外研究人員的廣泛研究,但在過去的幾年中,大部分的研究工作都是針對分立器件的。4H-SiC-APD陣列很難獲得高的像素產率、低的漏電流和較小的擊穿電壓波動。先前報道的4H-SiC-APD陣列的規模通常很小,在一個小芯片中像素較少。
制備并研究了高性能4H-SiC紫外apd和1×128線陣。采用化學氣相沉積法(CVD)制備了4H-SiC外延層,并對4H-SiC-APD的外延層結構進行了詳細的設計。此外,對生長條件進行了優化,以獲得均勻、低缺陷密度的外延層。改進了器件制作工藝,包括臺面刻蝕和高質量鈍化。由于改進了4H-SiC外延層材料和器件制備工藝,制備的4H-SiC-apd和1×128線列陣列的總長度約為20mm,顯示出了較高的性能。在室溫下,陣列中的APD像素增益超過105,最大量子效率為53%@285nm。此外,1×1284h-sicapd線陣的像素產率為100%,95%擊穿電壓下的暗電流小于1na,擊穿電壓變化較小,為0.3v。
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