紫外檢測在天文學
，通信和生化分析上都有廣泛的應用
；在熒光實驗和火焰中也會發射出UV線

；軍事警告和製導係統可以使用可見盲的紫外線感應來引導或跟蹤導彈羽流。

 

在現有的SiC UV APD中

，當其在較大的反向偏壓下存在大的暗電流和過早擊穿的問題。這使得目前典型的SiC UV APD直徑限製在250μm以下，降低了檢測靈敏度。研究人員將其研究出的這種大麵積SiC UV APD設備視為笨重，脆弱且昂貴的光電倍增管的潛在替代品。

 

如圖1，外延結構由3μm重摻雜p型（p＋），0．5μm輕摻雜n型倍增（n－）

，0．2μm n電荷，0．5μm n－吸附和0．3μm n＋接觸層組成。

 

圖1：（a）4H－SiC APD的示意性橫截麵結構；（b）光刻膠回流技術的溫度變化和800μm直徑4H－SiC APD的斜麵台麵和（插圖）頂視圖照片。

 

其製造開始於電感耦合等離子體（ICP）台麵蝕刻。 其間
，台麵傾斜以避免邊緣擊穿效應
；用於台麵蝕刻的厚光刻膠經回流工藝，其中晶片以5℃／分鍾的速率從90℃升溫至145℃。

 

可變化的溫度提供一個平滑的斜麵，這不同於145°C的固定溫度回流30秒(miao)，那(na)樣(yang)會(hui)導(dao)致(zhi)鋸(ju)齒(chi)形(xing)表(biao)麵(mian)。而(er)鋸(ju)齒(chi)表(biao)麵(mian)會(hui)增(zeng)加(jia)暗(an)電(dian)流(liu)，導(dao)致(zhi)過(guo)早(zao)擊(ji)穿(chuan)。其(qi)原(yuan)因(yin)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)提(ti)出(chu)，固(gu)定(ding)溫(wen)度(du)回(hui)流(liu)會(hui)產(chan)生(sheng)不(bu)均(jun)勻(yun)的(de)熱(re)場(chang)

，光(guang)致(zhi)抗(kang)蝕(shi)劑(ji)的(de)表(biao)麵(mian)張(zhang)力(li)和(he)回(hui)流(liu)速(su)度(du)會(hui)發(fa)生(sheng)空(kong)間(jian)變(bian)化(hua)，從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)觀(guan)察(cha)到(dao)的(de)表(biao)麵(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)。通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)，可(ke)變(bian)溫(wen)度(du)回(hui)流(liu)生(sheng)產(chan)的(de)APD可在156V附近保持一致的高擊穿值，但使用固定溫度回流產生的APD的測量值在100－150V範圍內變化很大。

 

進一步的生產環節包括應用200nm熱氧化物和100nm等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）氮化矽鈍化

，ICP和濕化學接觸蝕刻
，鎳／鈦／鋁／金金屬觸點的電子束蒸發，以及850° C中金屬接觸在氮氣中退火三分鍾。此時完成的裝置直徑為800μm，台麵斜角小於8°。

 

通過140V和150V反向偏壓的暗電流測量
，研究人員發現電流是二次取決於直徑，表明通過邊緣狀態的體泄漏而不是表麵泄漏。 對於800μm直徑器件
，對於低反向偏壓，暗電流為1pA（0．2nA／cm2）。

 

圖2所示，對於365nm紫外線
，成倍增益因子超過106，超過了10V反向偏壓下的“單位增益”值。在氙燈下
，在274nm波長下，具有140V反向偏壓（4．2增益）的響應峰值為0．18A／W，相應的外量子效率計算為81．5％。在274nm和400nm處的響應比，UV ／可見光抑製比大於103。

 

圖2：800μm直徑4H－SiC APD的紫外檢測性能：（a）電流 － 電壓測量和計算的成倍增益； （b）對應於140V反向電壓下的單位增益的光譜響應。

 

直徑為800μm的器件的增益，量子效率和暗電流性能與小於300μm的APD相當。

 

 

推薦閱讀：