CN1507078A - 恶劣环境下使用的雪崩光电二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了利用SiC或GaN材料制造的一种APD器件。根据本发明的实施例，一种用于检测紫外光子的雪崩光电二极管包括：具有第一掺杂剂的衬底110；位于该衬底之上的具有第一掺杂剂的第一层111；位于第一层之上的具有第二掺杂剂的第二层112；位于第二层之上的具有第二掺杂剂的第三层114；用于在雪崩光电二极管表面上提供电钝化的钝化层(116，122)；位于第三层之上用于限制移动离子输运的磷硅酸盐玻璃层124；以及用于提供欧姆接触的一对金属电极(118，120)，其中第一电极位于衬底之下且第二电极位于第三层之上；其中雪崩光电二极管包括形成倾斜台面形状的第一侧壁和第二侧壁；并且其中雪崩光电二极管工作在温度大约等于150摄氏度的环境中。

Description

恶劣环境下使用的雪崩光电二极管
技术领域
本发明通常涉及雪崩光电二极管，更具体地，本发明涉及一种在恶劣环境例如油井钻探应用中使用的雪崩光电二极管(APD)，其中雪崩光电二极管包括碳化硅(SiC)材料或氮化镓(GaN)材料。
背景技术
在油井钻探工业中当前需要伽马射线的检测。从地下的含(bearing)氢(H)化合物反射的高能伽马(gamma)射线表示出可能含有石油的具体位置。强烈需要能够检测这种射线的小而坚硬的传感器且需要用于冲击水平为大约250重力加速度(G)且温度接近或超过150摄氏度(℃)的恶劣的井下(down-hole)环境中。
几种当前的技术采用光电倍增管(PMT)以便将低能级的紫外(UV)光信号转换为可读电平的电信号。然而，PMT具有负温度系数。因此，随着温度的升高PMT灵敏度变得越低。当震动级别高时，PMT还易脆并易于失效。对于某种应用(例如，在150℃下PMT有～50％的信号)，PMT的寿命会变得非常短，由此使它们的消耗成本就显著增加。PMT面临的另一个问题涉及高噪声电平，其使精确的信号检测越来越困难。
APD是使用通过施加反偏电压起作用的内增益机理的高速、高灵敏度的光电二极管。与PIN光电二极管相比，APD可以测量更低能级的光并广泛用于需要高灵敏度的应用中。由于硅的非常高的电离系数比，因此在APD中可以使用硅，其产生高增益带宽生成并具有非常低的过量噪声。然而，特别在光纤和1.3微米和1.5微米下的自由空间光通信波长下，硅具有非常低的吸收系数。使用硅用于ADP之中的倍增区的优点是由于高的电离系数比，其导致更高的灵敏度、更高的增益带宽生成、更低的噪声和更高的温度和电压稳定性。
其它常规的APD可以包含小电离系数比制约其性能的近红外砷化铟镓磷化铟(InGaAs/InP)APD，其导致低增益带宽生成和高的过噪声。在较短波长下，硅(Si)APDs广泛用于需要高灵敏度和高增益带宽产生的应用。
相反，在高温和强震动环境下，硅则不能很好地工作。硅具有固有的缺点，这些缺点防碍了它在许多应用中的易于使用和实施。更具体地，当基于硅的器件暴露于恶劣环境或高于150摄氏度的温度时，它就严重退化。需要复杂、昂贵的冷却系统和封装以帮助基于Si的APD的成功操作，这限制了它们在恶劣环境下的应用中广泛使用。
在当前的系统和技术中存在这些和其它缺点。
发明内容
根据本发明实施例的一个方面，一种用于检测紫外光子的雪崩光电二极管包括：具有第一掺杂剂的衬底；位于该衬底之上的具有第一掺杂剂的第一层；位于第一层之上的具有第二掺杂剂的第二层；位于第二层之上的具有第二掺杂剂的第三层；用于在雪崩光电二极管的表面上提供电钝化的钝化层；位于第三层之上的用于限制移动离子输运的磷硅酸盐玻璃层；以及用于提供欧姆接触的一对金属电极，其中第一电极位于衬底之下而第二电极位于第三层之上；其中雪崩光电二极管包括形成倾斜台面形状的第一侧壁和第二侧壁；并且其中雪崩光电二极管工作在包括温度大约等于150摄氏度的环境中。
根据本发明实施例的另一个方面，一种用于检测伽马射线的检测系统包括用于接收至少一种伽马射线并产生至少一种紫外线的闪烁晶体；用于检测紫外线的雪崩光电二极管，其中该雪崩光电二极管包括：具有第一掺杂剂的衬底；位于该衬底之上的具有第一掺杂剂的第一层；位于第一层之上的具有第二掺杂剂的第二层；位于第二层之上的具有第二掺杂剂的第三层；用于在雪崩光电二极管的表面上提供电钝化的钝化层；位于第三层之上的用于限制移动离子输运的磷硅酸盐玻璃层；以及用于提供欧姆接触的一对金属电极，其中第一电极位于衬底之下且第二电极位于第三层之上；其中雪崩光电二极管包括形成倾斜台面形状的第一侧壁和第二侧壁；并且其中雪崩光电二极管工作在包括温度大约等于150摄氏度的环境中；以及用于从闪烁晶体将紫外线聚焦到雪崩光电二极管的透镜结构。
根据本发明实施例的另一个方面，一种阵列结构包括多个雪崩光电二极管，其中每个雪崩光电二极管包括：具有第一掺杂剂的衬底；位于该衬底之上的具有第一掺杂剂的第一层；位于第一层之上的具有第二掺杂剂的第二层；位于第二层之上的具有第二掺杂剂的第三层；用于在雪崩光电二极管的表面上提供电钝化的钝化层；位于第三层之上的用于限制移动离子输运的磷硅酸盐玻璃层；以及用于提供欧姆接触的一对金属电极，其中第一电极位于衬底之下且第二二电极位于第三层之上；其中雪崩光电二极管包括形成倾斜台面形状的第一侧壁和第二侧壁；以及其中雪崩光电二极管工作在包括温度大约等于150摄氏度的环境中。
现在，将参照附图中示出的本发明的示例性实施例更加详细地描述本发明的各个方面。虽然参照优选实施例在下面描述了本发明，但应当理解，本发明并不限于此。本领域普通技术人员通过其中的教导应当认识到其它的实施、修改和实施例、以及其它领域的使用将落入在此公开和要求保护的本发明的范围，并且相对于这些本发明具有显著的实用性。
附图说明
为了易于更全面地理解本发明，现在将参照附图。这些附图不应当构成对本发明的限制，而仅仅是示例性的。
图1是根据本发明的一个实施例的雪崩光电二极管的剖面图的一个实例。
图2是根据本发明的一个实施例形成有倾斜侧壁的APD中的模型电场分布的一个实例。
图3是根据本发明的一个实施例的雪崩光电二极管器件中的模型电场分布的剖面的一个实例。
图4是根据本发明的一个实施例的来源于PSG膜的测量透射率和4H SiC的计算透射率的光学数据的一个实例。
图5是根据本发明的一个实施例的倾斜台面分布的扫描电子显微图的一个实例。
图6是说明根据本发明的一个实施例的用于APD的制造方法的流程图。
图7是根据本发明的一个实施例的闪烁器和检测器的一个实例。
图8是根据本发明的一个实施例的单一APD的顶视图。
图9是根据本发明的一个实施例的阵列结构的实例。
具体实施方式
本发明的一个方面提出一种在震动水平接近250重力加速度(G)和/或温度接近或超过150℃的恶劣的井下的环境下、用于油井钻探应用的雪崩光电二极管(APD)器件。本发明的另一个方面提出一种利用SiC材料制造的APD器件。本发明的另一个方面提出一种利用GaN材料制造的APD器件。雪崩光电二极管是一种在引起通过电荷载流子的累积倍增进行放大的主光电流的反偏电压下工作的光电二极管。当反偏电压向击穿电压增加时，由吸收的光子产生空穴-电子对。当空穴-电子对获得足够能量以产生额外的空穴和电子对时，就产生雪崩效应，由此获得信号增益。
特定质量(例如，掺杂和厚度)的外延层决定了器件(例如，光电二极管)的工作特性(例如，雪崩电压)及对于成功操作至关重要的增益。为SiC的特定晶相4H的电离系数具有正温度效应，由于在雪崩过程中离子化的需要，正温度对于SiC光电二极管是非常重要的。4H SiC是一种具有宽带隙(～3.2eV)和稳定化学特性的材料。这种材料可以吸收UV光线。至少部分地由于宽带隙，因此，本发明的实施例的器件就可以在高温下工作。器件还采用通过n型外延层和p型衬底的p-n结。这样一旦高反偏电压提供到该器件时，其就可以是雪崩的位置。
根据本发明的另一个实施例，基于GaN的APD可以用于油井钻探应用。GaN是一种具有宽带隙(3.4eV)和稳定的化学特性的材料。这种材料可以吸收UV光线。本发明的GaN APD采用包括蓝宝石的衬底或在衬底顶上生长的不同外延层的体GaN的衬底。GaN APD利用在高外加电压下的p-n结以便在接近器件所需的工作点附近起始电雪崩或击穿。这种类型的器件所需的电场为大约几MeV/cm并且可通过器件的内部耗尽区和大的外部偏压实现。
根据本发明的一个实施例，器件可以包含用于提供表面钝化的二氧化硅(SiO2)钝化层。这种SiO2层还作为防反射涂层，由此提高APD器件的光收集效率和总检测效率。此外，可以在器件上淀积磷硅酸盐玻璃(PSG)层以控制电特性，如果不淀积将受移动离子的影响。例如，可以提供PSG层以便防止移动离子遍及器件的移动并防止降低器件性能。SiO2和PSG的保护层提供表面钝化和移动离子俘获，允许更快且更有效的器件工作同时延长器件的寿命。此外，可以使用金属化的方法来提供低阻接触。
本发明的一个实施例的APD的目的包括从闪烁器(或其它器件)中检测由伽马射线激发的低能级的紫外(UV)光子并将信号转换为电信号。本发明的一个实施例的APD可以特别用在恶劣(例如，强震动、高温等)环境下，需要坚固材料。本发明的一个方面提出一种n-p型APD而不是p-n型器件，其很难对材料缺陷实现给定它的高灵敏度。本发明的APD器件可以在SiC半导体材料的击穿区域内(例如，1-3MeV/cm)工作。
图1是根据本发明的一个实施例的雪崩光电二极管器件的剖面图的一个实例。图1示出了具有衬底110、第一外延层111、第二外延层112和第三外延层114的APD器件的剖面图。重掺杂衬底110通过器件的阳极用于提供电接触。可以在衬底上生长多个外延层，用于在材料中形成与深度成函数关系的所需的电场分布。第一外延层111可以用于终止在衬底/外延层界面处的缺陷并形成p-n结。第二外延层112可以用于允许UV光子的相对大的穿透深度，由此提高吸收和载流子产生事件的几率。第三外延层114可以提供对于阴极的低阻接触。这种结构还可以用于限制强电场远离器件的表面并靠近p-n结，进一步在以下讨论的图3和4中说明的方式下控制电场的分布。
根据本发明的一个实施例，衬底110可以包含p-掺杂的4H SiC衬底，第一外延层111可以包含p-掺杂的4H SiC层，第二外延层112可以包含n-掺杂的4H SiC层，并且第三外延层114可以包含n-掺杂的SiC层。更具体地，衬底110的掺杂剂浓度可以为大约5e18cm-3；第一外延层111的掺杂剂浓度可以为大约1e17cm-3，第二外延层112的掺杂剂浓度可以为大约5e16cm-3-6e16cm-3；并且第二外延层114的掺杂剂浓度可以为大约5e18cm-3。第一外延层111可以具有大约1.5微米的厚度，第二外延层112可以具有大约3微米的厚度且第三外延层114可以具有大约0.4微米的厚度。还可以使用其它测量。例如，第一外延层111可以是0.2-5微米的厚度，优选范围为1-2微米。第二外延层112可以具有促进吸收的厚度，可以是2-10微米范围的厚度，优选范围为3-5微米。第三外延层114可以是0.1-2微米的厚度，优选范围为0.3-0.8微米。
金属电极118和120可以包括各种金属的组合。具体地，金属电极118可以包含阴极端处的Ni/Ti/Mo/Au。金属电极120可以包含阳极端处的Al/Ti/Pt/Au。可以利用薄金属层来形成对于p和n接触的电极同时保持低阻并最小化或消除电场的下降。可以采用提供欧姆接触的其它材料。钝化层116和122可以包括SiO2，其可以是100埃至几微米(例如，大约5微米)的厚度，优选厚度为1000埃-2微米之间。此外，可以使用PSG层124以防止移动离子损坏靠近表面处的材料并减少UV表面反射。PSG层可以具有大约300埃-1微米的厚度。可以采用其它材料和厚度范围。
根据本发明的一个实施例，衬底110可以包含蓝宝石、体GaN、体AlN或体AlGaN衬底。第一外延层111、第二外延层112和第三外延层114可以包含GaN、AlN、AlGaN或AlInGaN以形成将出现雪崩的p-n结。为了控制光的波长(或能量)，APD器件还可以包含各种不同Al和Ga浓度的AlGaN外延层。它还可以包含使用变化的Al、In和Ga浓度的AlInGaN层。第一外延层111可以具有大约2微米的厚度，第二外延层112可以具有大约3微米的厚度且第三外延层114可以具有大约0.4微米的厚度。还可以采用上述参照图1讨论的其它测量。在GaN APD中，金属电极118和120可以包括各种金属的组合。具体地，金属电极118可以包含阴极端处的Ti/Au、Ti/Al/Ti/Au或Ti/Al/Pt/Au。金属电极120可以包含阳极端处的Ni/Au或Ni/Pt/Au。可以利用薄金属层来形成用于p和n接触的电极同时保持低阻并最小化或消除电场的下降。可以采用提供欧姆接触的其它材料。钝化层116和122可以包括SiO2。此外，可以使用任选的PSG层124以防止移动离子损坏靠近表面处的材料并减少UV表面反射。PSG层可以具有大约500埃-1微米的厚度。可以采用其它材料和厚度范围。
图2是根据本发明的一个实施例的APD器件的有倾斜侧壁的APD中的模型电场分布的一个实例。图1示出了作为位置函数的电场，强调(highlighting)降低了在电荷最少的倾斜边缘处的高电场。由214说明边缘处更低的电场强度。与中等电场212相关的电场210说明远离边缘集中的强电场分布。在大约2MV/cm下，电场210足够高以能够产生雪崩，同时保持远离SiC表面的满意的距离(例如，＞1微米)，否则半导体将承受高表面泄漏。因此，SiO2层对于钝化邻近台面结构的倾斜侧壁的表面处的不令人满意的电结合很重要。此外，APD器件的倾斜台面侧壁使台面边缘附近存在的电荷数量最少，由此降低该中间区域处的电场。
可以采用基于干法离子的蚀刻技术来处理SiC和GaN材料，产生倾斜台面侧壁。例如，可以采用光刻胶、离子蚀刻工艺和/或基于氟的化学剂来形成APD器件的倾斜侧壁台面。倾斜台面形状使APD器件的高电场被限制在器件的中心，由此使雪崩机构随区域可缩放。换句话说，用于电场限制的倾斜台面侧壁的使用能够使器件对于更大或更小有源区域的不同大小按比例变化。这对于将最大电场集中在器件之内而不在器件边缘非常有优势。
特殊SiC衬底和外延结构可以提供在大约400-500V的击穿。具体地，图1中所示的实例结构和掺杂可以贯穿如图3中的320所示的整个半导体产生电场分布，图3说明在大约400V的击穿的一个实施例。例如，在接近大约1.0E6V/cm处产生用作击穿(以及雪崩)的峰值电场。这里，当耗尽区(例如，高电场存在的区域)延伸大约5微米，用于到达峰值电场的偏压可以为大约400V。
图3是根据本发明的一个实施例的雪崩光电二极管器件的模型电场分布的剖面图的一个实例。由310示出了垂直穿过模型中心的图例的电场强度图，由320示出器件内侧沿倾斜边缘的电场强度图，由330示出覆盖边缘的氧化区中沿倾斜边缘的电场强度图。最大电场沿峰值在大约3.0E6V/cm处的垂直图例310。SiC场320和氧化区场330都覆盖在大约1.0E6V/cm处的斜面峰值。可以认为保持氧化区中小于大约2-3E6V/cm的峰值电场对氧化物可靠性很有用。因为沿斜面的路径长度比垂直图例更长时，沿这些图例的电场点就具有更长的范围。
图4是根据本发明的一个实施例的来自测量的PSG膜的透射率和计算的4H SiC的透射率的光学数据的一个实例。410说明空气中测量的PSG的透射率。如图4中所示，空气中测量的PSG的透射率大于由420所示的期望来自SiC的计算值。420可以从4H SiC的折射系数确定。图4示出表面覆盖PSG除了阻挡移动离子之外还提供更高能级的光吸收。
本发明的一个实施例的APD器件在该器件的收集区域上而非器件边缘处均匀地产生雪崩。本发明的正倾斜结在斜面边缘处而不沿p-n结的均匀平坦部分使电场向外伸展。结果，在器件的有源区域且不沿着它的四周产生最大电场并由此产生雪崩操作。结果，在雪崩工作期间耗散的功率就跨越最宽的可能区域扩散，由此避免形成热点和相关的可靠性问题。第三外延层114用于防止较高电场通过耗尽区的内部操纵到达表面。这种器件在高外加电压下实现p-n结以便在邻近器件的期望工作点处起始电雪崩(例如，击穿)。这种类型器件的电场可以为大约几MeV/cm，由器件内部的耗尽区承受并通过高的外部偏压产生。这种器件利用SiC和GaN材料和它的外延层的稳定的化学特性以便在高温(例如，150℃-200℃)和/或强震动(例如，250G)下工作。
根据本发明的另一个实施例，在单独吸收和倍增区(SAMR)器件中，可以在第一外延层111和第二外延层112之间插入附加层，其中附加层可以具有大约1.0微米的厚度和大约1e17cm-3的N掺杂剂浓度。本发明的这个实施例用于远离吸收区(例如，第二外延层112)将倍增区集中于p-n结(例如，最大电场处)。通过使倍增区中的随机吸收现象最小化，这就有利于降低器件中观察到的噪声。
本发明的一个实施例的雪崩方面形成一个附加的约束，特别是对台面侧壁的角度。当SiC和GaN击穿并由此雪崩中需要强电场(例如，典型的大约1-3MV/cm下)时，期望限制电场远离APD器件边缘以便使在表面处产生的漏电流最小。倾斜台面可以包含以大约20-45度之间的角度交叉衬底的侧壁。通常对于SiC有湿法和干法蚀刻技术，然而，干法蚀刻技术与湿法蚀刻技术相比通常更具有可重复性和可控制性。根据本发明的一个实施例，可以采用干法蚀刻技术。
在干法蚀刻技术中，可以采用反应离子蚀刻(RIE)来实现台面结构。可以通过感应耦合等离子体(ICP)来提高蚀刻效果，其将线圈添加到标准RIE室用于额外增强等离子体。原则上，这包括邻近材料表面产生的额外的离子，其产生富含离子的等离子体并且比RIE等离子体具有更好的空间均匀性。结果可包括蚀刻控制(例如，物理和化学)的改善和提高均匀性。
对于掩模材料不用特殊处理，根据选择的光刻胶(PR)和在蚀刻前处理的条件，最终的台面轮廓可以距衬底法线的改变大约为0-10度。
至少两种方法用于产生具有所需角度的台面。方法可以包含PR回流和灰度掩蔽。可以通过通过曝光后硬烤光刻胶、将溶剂从PR中烘烤出来并让表面变成“熔化”来进行PR回流，由此改变了PR的形状。例如，可以采用光刻胶以获得所需大约4微米的目标蚀刻深度。光刻胶可以提供大于大约10微米厚度的涂层，由此可以用SiC/PR的选择性达到例如低至0.5微米的目标蚀刻深度。图5中示出这种技术和最终的ICP蚀刻的一个实例，其中4H SiC已经形成有4微米台面的剖面。
图5是根据本发明的一个实施例的倾斜台面剖面的扫描电子显微图的一个实例。具体地，图5说明SiC雪崩光电二极管拐角的扫描电子显微图。这显示利用光刻胶的回流方法就能够实现倾斜台面侧壁。
灰度利用光刻胶掩模，其是已被显影以便实现几个量级的曝光，如通过透明度或灰度来决定的。通过掩模曝光之后，根据在每一区域中通过掩模的并由掩模的透明度确定的接收的光的剂量，可以显影除去光刻胶。因此，可以对光刻胶形成轮廓，而不需要将光刻胶加热到可控制地实现所需要的PR轮廓的熔化状态。当蚀刻这种轮廓时，它就可以转移进入半导体材料中。灰度掩模提供高度控制且可重复的蚀刻。
图6是说明根据本发明的一个实施例的制造APD的方法的流程图。步骤610中，制备衬底，其可以包含例如制备的体衬底和多种外延材料。步骤612中，可清洗晶片结构，此晶片结构包含步骤610的衬底和外延材料。步骤614中，可以进行台面构图。可以通过步骤616中的光刻胶回流或步骤618的灰度掩蔽来形成台面构图。步骤620中，可以进行ICP蚀刻以形成台面结构。步骤622中，可以进行构图。具体地，构图可以是这样一种光刻处理，其中在晶片上以控制的速度旋涂光刻胶、用掩模对准光刻胶、在高能量的光下曝光并显影光刻胶。最终的光刻胶特征可以包含具有几乎垂直的光刻胶特征的直侧壁。步骤624中，可以进行ICP蚀刻以便将台面减薄为所需的厚度。步骤626中，可以在台面表面上淀积SiO2层。步骤628中，可以将SiO2层构图并蚀刻为所需的形状和/或厚度。步骤630中，可以形成阴极和阳极。阴极和阳极的形成可以进一步包含构图、淀积、剥离、退火的附加步骤和/或其它附加步骤。步骤632中，可以在台面表面上淀积PSG层。步骤634中，可以在此结构上淀积至少一个接触(例如，金接触)。
图7是根据本发明的一个实施例的闪烁器和检测器的一个实例。可以将SiC和GaN APD器件的上述特征用于闪烁器，闪烁器将伽马射线辐射转换为直接通过SiC和GaN APD可观测的UV。可以使用将伽马射线转换为UV的闪烁器来用于实时检测井下的伽马射线。例如，本发明的SiC和GaN APD就可以检测大约250-400nm的UV光。
可以结合闪烁晶体710使用APD 732来直接检测伽马射线的辐射。闪烁器700可包含用于接收伽马射线730的闪烁晶体710、透镜(或透镜结构)712、如以上详细描述的APD 714(例如，SiC APD或GaN APD)和放大器电子设备716。对于附加应用和其它实施例可以包含其它元件。闪烁器700还可以包含压缩板718、用于提供保护的屏蔽720和电缆连接器722。可以为附加应用和其它实施例提供其它外围结构。
闪烁晶体710可以接收伽马射线730并将例如来自地下含H化合物的伽马射线730转换为UV射线732。可以通过透镜712(或其它透镜结构)聚焦UV射线732并通过以上详细描述的例如SiC APD或GaN APD的APD 714来接收UV射线732。可以采用附加的电子设备例如放大器电子设备716来增强、放大或处理接收的UV信号。可以将这些元件结合到在不同应用中利用的井下例如油井钻探的管中。图7的闪烁器利用SiC雪崩光电二极管的稳定特性，如732所示，可在高温(例如，150℃-200℃)和/或强震动(例如，250G)下工作。
图8是根据本发明的一个实施例的单一APD的顶视图。虚线表示倾斜区域的底部。如图8所示，钝化层116和122示出为覆盖外部方形表面。阴极金属118示出为中心区域。示出了在阴极金属118以及钝化层116和122之间的PSG层124的顶视图。图9是根据本发明的一个实施例的阵列结构的一个实例。可以在阵列的形成中集成SiC和GaN APD的上述特征以便提高光收集和信号输出。虽然示出了方形结构，可以通过根据本发明的实施例的APD阵列来形成其它形状和结构。
本发明并不由在此描述的具体实施例的范围限制。事实上，本领域普通技术人员通过以上的描述和附图，除了在此描述的具体实施例之外，本发明的各种修改将是显而易见的。因此，希望这种修改落入以下所附的权利要求书的范围内。此外，尽管在此以用于特殊目的的特殊环境中实现的具体实施例描述了本发明，但本领域普通技术人员应当清楚，本发明的用途并不限于此，并且本发明可以在用于任意多种目的的任意多种环境中有利地实现。因此，以下提出的权利要求书构成在此公开的本发明的全部实质和精神。
              部件表
   参考数字     元件
   110     衬底
   111     第一外延层
   112     第二外延层
   114     第三外延层
   116     钝化层
   118     金属电极
   120     金属电极
   122     钝化层
   124     PSG层
   210     电场
   212     中等电场
   214     边缘处的电场
   310     穿过中心的图例
   320     沿倾斜边缘的图例
   330     氧化区中的图例
   410     空气中的PSG的透射率
   420     计算值
   610     制备衬底步骤
   612     清洗晶片步骤
   614     进行台面构图步骤
   616     光刻胶回流步骤
   618     灰度掩蔽步骤
   620     ICP蚀刻步骤
   622     进行构图步骤
   624     ICP蚀刻步骤
   626     淀积步骤
   628     构图以及蚀刻步骤
   630     形成阴极和阳极步骤
   632     淀积PSG步骤
   634     淀积金接触步骤
   700     闪烁器
   710     闪烁晶体
   712     透镜
   714     APD
   716     放大器电子设备
   718     压缩板
   720     屏蔽
   722     电缆连接器
   730     伽马射线
   732     UV射线

Claims (16)

1、一种用于检测紫外光子的雪崩光电二极管，该雪崩光电二极管包括：
衬底(110)，具有第一掺杂剂；
位于该衬底之上的第一层(111)，其具有第一掺杂剂；
位于第一层之上的第二层(112)，其具有第二掺杂剂；
位于第二层之上的第三层(114)，其具有第二掺杂剂；
钝化层(116，122)，用于在该雪崩光电二极管的表面上提供电钝化；
位于第三层之上的磷硅酸盐玻璃层(124)，用于限制移动离子的输运；以及
一对金属电极(118，120)，用于提供欧姆接触，其中第一电极位于该衬底之下且第二电极位于第三层之上；
其中该雪崩光电二极管包括形成倾斜台面形状的第一侧壁和第二侧壁；以及
其中该雪崩光电二极管工作在包括温度大约等于150摄氏度的环境中。
2、权利要求1的光电二极管，其中第一掺杂剂是p型且第二掺杂剂是n型。
3、权利要求1的光电二极管，其中衬底包括4H碳化硅且掺杂为大约5×1018cm-3。
4、权利要求3的光电二极管，其中第一层包括碳化硅且掺杂为大约1×1017cm-3。
5、权利要求4的光电二极管，其中第二层包括碳化硅且掺杂为大约5×1016cm-3。
6、权利要求5的光电二极管，其中第三层包括碳化硅且掺杂为大约5×1018cm-3。
7、权利要求1的光电二极管，其中形成倾斜台面形状的角度在20-60度之间。
8、权利要求1的光电二极管，其中形成倾斜台面形状的角度是大约20度。
9、权利要求6的光电二极管，其中衬底、第一层、第二层和第三层是4H多型体。
10、权利要求1的光电二极管，其中钝化层包括二氧化硅并形成在第一侧壁和第二侧壁之上。
11、权利要求1的光电二极管，其中磷硅酸盐玻璃层形成在第三碳化硅层的暴露部分上。
12、权利要求1的光电二极管，其中雪崩光电二极管在大约等于至少200℃的温度下工作。
13、权利要求1的光电二极管，其中衬底、第一层、第二层和第三层包括氮化镓。
14、权利要求1的光电二极管，其中雪崩光电二极管用于油井钻探的应用。
15、权利要求1的光电二极管，其中通过光刻胶回流工艺形成倾斜台面形状。
16、权利要求1的光电二极管，其中通过灰度掩蔽工艺形成倾斜台面形状。
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