[发明专利]一种低增益三维插入式SiC探测器芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低增益三维插入式SiC探测器芯片及其制备方法，包括：SiC衬底层；SiC衬底层中按预设布局垂直插设有N型欧姆接触层和P型欧姆接触层，SiC衬底层、P型欧姆接触层和N型欧姆接触层的上表面平齐；P型欧姆接触层的侧面与SiC衬底层之间设有增益层，SiC衬底层的顶部设有钝化层，P型欧姆接触层的顶部设有第一电极，N型欧姆接触层的顶部设有第二电极，第二电极与第一电极的极性相反。相较于传统的SiC探测器，本发明的SiC探测器可以增加响应信号，有效解决由于SiC本身较高的电子空穴电离能而导致的信号较小问题；同时，本发明的SiC探测器放大信号的强度远高于噪声，可以有效提高探测器的信噪比。

技术领域

本发明涉及半导体探测器器件技术领域，具体涉及一种低增益三维插入式SiC探测器芯片及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展，辐照强度的不断增加，对器件的抗辐照性能提出了更高的要求。第三代宽带隙半导体材料SiC与Si相比，具有较高的热导率和位移阈能，这意味着SiC材料可以应用在高温和高辐照环境中；同时，SiC材料较高的击穿电场和饱和电子漂移速度，使其具有更快的响应速度；极大促进其在空间探测、核电站、粒子对撞机、核反应堆等极端环境中的应用。

目前，SiC材料主要应用在粒子能量和强度探测领域，SiC材料高的禁带宽度导致的低响应信号，制约着其在时间和位置探测芯片方面的发展。在提高响应信号的同时提高SiC探测器芯片的信噪比，有利于提高SiC探测器对穿过粒子的时间和位置分辨能力，从而极大拓宽其应用领域。虽然SiC材料本身拥有良好的抗辐照性能，但是并不足以满足粒子对撞机、空间探测等领域未来的辐照的需求，限制了其发展和应用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种低增益三维插入式SiC探测器芯片及其制备方法。

本发明公开了一种低增益三维插入式SiC探测器芯片，包括：SiC衬底层；

所述SiC衬底层中按预设布局垂直插设有N型欧姆接触层和P型欧姆接触层，所述SiC衬底层、P型欧姆接触层和N型欧姆接触层的上表面平齐；

所述P型欧姆接触层的侧面与所述SiC衬底层之间设有增益层，所述SiC衬底层的顶部设有钝化层，所述P型欧姆接触层的顶部设有第一电极，所述N型欧姆接触层的顶部设有第二电极，所述第二电极与所述第一电极的极性相反。

作为本发明的进一步改进，所述SiC衬底层为N型或者P型掺杂的SiC半导体衬底层。

作为本发明的进一步改进，所述N型欧姆接触层为三维柱状结构的N型欧姆接触层。

作为本发明的进一步改进，所述N型欧姆接触层为N型重掺杂SiC半导体材料，以实现N型欧姆接触和载流子传输。

作为本发明的进一步改进，所述P型欧姆接触层为三维柱状结构的P型欧姆接触层。

作为本发明的进一步改进，所述P型欧姆接触层为P型重掺杂SiC半导体材料，以实现P型欧姆接触和载流子传输。

作为本发明的进一步改进，所述增益层为三维结构的N型掺杂SiC半导体材料。

作为本发明的进一步改进，所述P型欧姆接触层或N型欧姆接触层贯穿或不贯穿所述SiC衬底层。

作为本发明的进一步改进，SiC激光器的探测面的欧姆接触层分布包括方形对称矩阵分布和六角形对称矩阵分布中的一种。

本发明还公开了一种低增益三维插入式SiC探测器芯片的制备方法，包括：

SiC外延片清洗干燥；

制作增益层；

制作P型欧姆接触层；

制作N型欧姆接触层；

制作第一电极；