CN115295661A - 一种新型离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型离子注入弧形钝化介质终端的4H‑SiC雪崩光电探测器，抑制雪崩光电探测器件边缘电场强度的终端结构为弧形钝化介质终端。本发明终端通过区域离子注入和高温氧化工艺形成一种弧形钝化介质终端台面，解决了SiC APD现有技术中小角度倾斜台面制备工艺窗口小、可靠性差的缺点，有效抑制了SiC APD边缘电场聚集效应，制备简单，可靠性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，属于半导体光电子器件技术领域。
背景技术
紫外探测在国防、工业、通讯、科学研究、民用等领域具有重要应用，目前市面上常见的光子紫外探测器可分为两类：以PMT为代表的真空光电器件和以Si、GaN、SiC为代表的固态紫外探测器。其中，真空光电器件具有灵敏度高、技术成熟度高的优势，但其尺寸大、工作电压高、易碎等缺点制约了该类型器件的进一步应用，而固态紫外探测器具有体积小、量子效率高、可靠性高、易于集成等优点，在环境监控、紫外消毒、紫外固化等诸多应用领取取得了广泛应用。在这些应用场景中，紫外辐射强度较强，一般在mW/cm2以上，甚至达到几十W/cm2，紫外探测器多为无增益半导体紫外探测器。在许多核心和新兴应用领域，如电晕检测、生物检测、火灾报警，需实现微弱紫外光探测，甚至单光子探测，需要紫外探测器具有具有较高的增益，甚至单光子探测的能力，高性能的紫外雪崩光电二极管可具有纳秒量级的响应速度、105以上的增益，甚至可在单光子探测模式下(Geiger模式)工作，是实现微弱紫外信号测量的理想探测器。
目前，常用于制备紫外探测的半导体材料是第一代半导体材料Si和第三代半导体材料GaN和SiC。其中，Si的禁带宽度为1.12eV，波段响应范围覆盖近红外-可见-紫外范围，对可见光具有强烈的响应，在用于紫外探测时，需使用价格昂贵、面积大的紫外滤光片，而且，Si材料对紫外具有强烈的吸收效果，导致Si探测器在紫外波段的量子效率极低，在制备紫外探测器时，需进行特殊的紫外增强型结构设计以及特殊工艺流程设计和改进。作为第三代半导体代表材料的GaN和SiC材料具有大禁带宽度、高电子漂移速度、高临界击穿场强、高热导率、化学稳定性优、对可见光无响应等优点，是制备紫外探测器的理想材料。与Si基紫外探测器相比，GaN和SiC基紫外探测器具有：1、更高的灵敏度；2、无需加装紫外滤光片，直接实现可见光盲特性，对可见光无响应；3、可在高温、强辐射等恶劣环境下工作。
碳化硅(SiC)作为一种新型的第三代半导体材料，具有大禁带宽度、高电子漂移速度、高临界击穿场强、高热导率以及化学稳定性优良等特性。SiC材料在高温、大功率、光电子及抗辐射等方面具有极大的应用潜力。
4H-SiC半导体材料的禁带宽度为3.26eV，对应的光波长为380nm。根据半导体光电探测器的原理，只有光的能量大于半导体材料的禁带宽度时，半导体光电探测器才会对光产生响应，因此，只有光的能量大于3.26eV时，4H-SiC才会有响应，即4H-SiC只对波长小于380nm的光有响应，对可见光无响应，此外，4H-SiC材料具有大的禁带宽度以及高的临界位移能等特点，使得4H-SiC在具有更好的抗辐照能力，在高功率密度光强下拥有更好的长期稳定性，目前，4H-SiC材料生长技术成熟，晶体缺陷较少，是制备高性能雪崩紫外探测器的理想材料。
常见的4H-SiC APD结构主要为pn(pin)结构APD(雪崩光电探测器)，该类型器件需工作在高电场模式下，因此，可靠的终端结构是实现器件稳定工作的关键。由于外延、扩散、离子注入等SiC工艺的制约，无法在SiC APD器件结构中实现有效的保护环和结终端扩展(JTE)结构，现有的SiC APD都是采用一种称为“小角度倾斜台面”(small angle beveledmesa)的方法形成终端结构。这类器件结构使用光刻胶回流(reflow)工艺形成倾角很小的台面。制作小倾角台面的目的是抑制台面周围的峰值电场，防止器件在高偏压下发生提前击穿。小角度倾斜台面虽然可以有效抑制SiC APD器件台面边缘的峰值电场，但亦存在诸多问题：(1)制备工艺窗口小，器件尺寸无法自由变换，无法实现高性能超大或超小像素的高性能SiC APD；(2)器件制备工艺复杂，需经过刻蚀、损伤修复等工艺，且在倾斜台面的沉积钝化层/SiC界面处存在缺陷态多、可靠性差的缺点。
发明内容
本发明提供一种新型离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，目的是解决SiC APD现有技术中，小角度倾斜台面的填充因子低、制备工艺窗口小、可靠性差的缺点，同时有效抑制SiC APD边缘电场聚集效应，提升器件雪崩均匀性，并扩大了SiC APD芯片制备窗口。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种新型离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，为PN结(PIN)结构，抑制雪崩光电探测器件边缘电场强度的终端结构为弧形钝化介质终端。
弧形钝化介质终端设在SiC有源区的外围。
上述4H-SiC雪崩光电探测器，无需制作“小角度倾斜台面”，显著扩大了SiCAPD芯片制备窗口。
为了简化制备工艺，上述弧形钝化介质终端基于离子注入方法与高温氧化方法制得。
上述新型离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，采用选区离子注入SiC形成区域非晶SiC，利用高温下非晶SiC氧化速率大于单晶SiC的特性，在高温环境下，对SiC进行氧化，在离子注入SiC区域形成弧形钝化介质终端，该弧形钝化介质终端可有效扩展APD台面边缘雪崩层的耗尽层宽度，有效抑制SiC APD雪崩层边缘电场集聚，这样可有效克服现有小角度倾斜台面存在的各种问题。
上述离子注入SiC元素包括：H、Ar、Al、N和/或O元素。
为了进一步确保器件性能，离子注入SiC的深度为：0.2-5mm，优选为0.5-1.5μm；离子注入宽度为：0.05-500mm，优选为1-3mm。离子注入SiC的能量为：10-100keV；离子注入SiC的剂量为：1×1012/cm2～1×1014/cm2。
上述离子注入后，高温氧化离子注入SiC区域，形成的弧形钝化介质终端厚度为0.1-1mm，优选为0.3-0.9mm，前述厚度指弧形钝化介质终端的最大厚度(沿纵向，也即与离子注入的深度方向一致)。
为了提高器件可靠性，上述高温氧化离子注入SiC区域，形成的弧形钝化介质终端的温度为1000℃-1500℃，时间大于0.5h。
上述高温氧化离子注入SiC区域，形成的弧形钝化介质终端的气氛氛围为干氧、湿氧、或两种气氛氛围的交互使用。
上述离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，从上到下依次包括：上电极4H-SiC欧姆接触层(p型/n型重掺杂)、4H-SiC过渡层(p型/n型)、i型4H-SiC雪崩层、下电极4H-SiC欧姆接触层(n型/p型重掺杂)、4H-SiC衬底(n型/p型)和下金属接触电极(n型/p型)，上电极4H-SiC欧姆接触层上设有上金属接触电极(p型/n型)和弧形钝化介质终端，弧形钝化介质终端下面下方的离子注入SiC高阻区域，上电极4H-SiC欧姆接触层上除上金属接触电极(p型/n型)外的区域均沉积钝化层，也即弧形钝化介质终端表面也是设有钝化层的，弧形钝化介质终端由上电极4H-SiC欧姆接触层至少延伸至i型4H-SiC雪崩层。
制备时，在4H-SiC衬底(n型/p型)上依次沉积下电极4H-SiC欧姆接触层(n型/p型重掺杂)、i型4H-SiC雪崩层、4H-SiC过渡层(p型/n型)和上电极4H-SiC欧姆接触层(p型/n型重掺杂)后，依次经过离子注入与高温氧化形成弧形钝化介质终端，其中离子注入的深度至少至i型4H-SiC雪崩层，最深可到达下电极4H-SiC欧姆接触层(n型/p型重掺杂)，然后进行高温氧化，sic离子注入区域氧化速率更快，会自发形成类似椭球状的弧形钝化介质终端，然后再进行表面钝化形成钝化层，最后通过湿法腐蚀去除光学窗口区域的钝化层、并沉积电极层。
本申请未提及的制备技术，参照现有雪崩光电探测器的制备。
为了兼顾器件体积和性能要求，上电极4H-SiC欧姆接触层的厚度为0.1-0.3mm，4H-SiC过渡层的厚度为0.1-0.3mm，i型4H-SiC雪崩层的厚度为0.3-2mm，下电极4H-SiC欧姆接触层的厚度为1-10mm，4H-SiC衬底的厚度为200-400mm，上金属接触电极与下金属接触电极的厚度均为0.1-2mm，钝化层为厚度为0.5～1μm。上电极和下电极为单层或多层金属复合结构，上电极与下电极接触金属构成可相同，也可不同，可以为Ti、Al、Ni、Au、Pt金属中的一种或多种金属的复合结构，优选为复合结构，更优选为依次相接的Ni/Ti/Al/Au的多层结构。
为了确保器件性能，上电极4H-SiC欧姆接触层的平均掺杂浓度介于3×1018-2×1019cm-3之间，4H-SiC过渡层的平均掺杂浓度介于1×1017-5×1018cm-3之间，i型4H-SiC雪崩层的平均掺杂浓度介于1×1014-1×1017cm-3之间，下电极4H-SiC欧姆接触层的平均掺杂浓度介于5×1017-2×1019cm-3之间，4H-SiC衬底的平均掺杂浓度介于5×1017-2×1019cm-3之间，钝化保护层所采用的材质为二氧化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝或氧化铪中的至少一种。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明新型离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，打破了“传统4H-SiC APD技术中采用刻蚀形成倾斜台面终端结构，填充因子低，工艺窗口小”的缺点，通过离子注入4H-SiC形成非晶，利用非晶4H-SiC氧化速率大于单晶4H-SiC的特点，在4H-SiCAPD台面边缘形成弧形钝化介质终端，通过扩展台面边缘雪崩层的耗尽层宽度，有效抑制台面边缘的电场集聚；同时，结合离子注入技术的灵活性与宽工艺窗口，可有效提升4H-SiCAPD器件的填充因子。
附图说明
图1为对比例1中传统倾斜台面终端4H-SiC APD器件结构图；
图2为实施例1中新型离子注入弧形钝化介质终端的形成简图(上图为离子注入示意图，下图为成品结构示意图)；
图3为对比例1中传统倾斜台面终端4H-SiC APD器件内部场强分布图，其中，左图为场强变化的截面二维分布图；右图为沿p层和i层交界处水平方向的场强变化曲线；
图4为实施例1中新型离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC APD器件内部场强分布图，其中，左图为场强变化的截面二维分布图；右图为沿p层和i层交界处水平方向的场强变化曲线；
图5是实施例2中离子注入弧形钝化介质终端4H-SiC APD的结构简图，该器件是制备在p型SiC衬底材料上；
图中，101为下金属接触电极，102为n型4H-SiC导电衬底，103为n型4H-SiC欧姆接触层，104为i型4H-SiC雪崩层，105p型掺杂4H-SiC过渡层,106为p+型重掺杂4H-SiC金属接触层，107为钝化层，108为上金属接触电极，109为倾斜台面终端，202为p型4H-SiC导电衬底，203为p型SiC接触层，205为n型SiC过渡层,206为n+型SiC欧姆接触层，209为弧形钝化介质终端，210为离子注入SiC高阻区域。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本申请上下、顶底、竖直等方位词，均为基于附图所示的相对方位或位置关系，不应理解为对本申请的绝对限制。
实施例1：
如图2(下图)所示，新型离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC APD，该器件是制备在n型4H-SiC衬底材料上，从下到上依次包括：下金属接触电极(n型接触电极)101、n型4H-SiC导电衬底102、n型4H-SiC欧姆接触层103、i型4H-SiC雪崩层104、p型掺杂4H-SiC过渡层105和p+型重掺杂4H-SiC金属接触层106，p型上金属接触电极108和弧形钝化介质终端209均设在p+型重掺杂4H-SiC金属接触层106上，且弧形钝化介质终端209由p+型重掺杂4H-SiC金属接触层106延伸至i型4H-SiC雪崩层104内，深度共计为0.4μm，离子注入SiC高阻区域210延申至n型4H-SiC欧姆接触层，深度共计1μm，p+型重掺杂4H-SiC金属接触层106上除p型上金属接触电极108外的区域均设有钝化层107。
对比例1
如图1所示，传统倾斜台面终端SiC APD结构示意图，该结构制备在n型4H-SiC衬底材料上，从下到上依次包括：下金属接触电极(n型接触电极)101、n型4H-SiC导电衬底102、n型4H-SiC欧姆接触层103、i型4H-SiC雪崩层104、p型掺杂4H-SiC过渡层105和p+型重掺杂4H-SiC金属接触层106，自p+型重掺杂4H-SiC金属接触层106起，向下刻蚀倾斜台面、至i型4H-SiC雪崩层104内，刻蚀深度共计为0.4μm，也即i型4H-SiC雪崩层104的部分高度(顶部0.1mm的高度)、p型掺杂4H-SiC过渡层105(0.2μm)和p+型重掺杂4H-SiC金属接触层106(0.1μm)共同形成自下而上渐缩的下大上小的倾斜台面，倾斜台面的侧面设有钝化层形成倾斜台面终端109，p型上金属接触电极108设在p+型重掺杂4H-SiC金属接触层106顶部，p+型重掺杂4H-SiC金属接触层106顶部除p型上金属接触电极108之外的区域设有钝化层107。
图2所示为与图1器件结构相对应的本申请改进后的新型离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC APD，该器件的衬底材料、下电极4H-SiC欧姆接触层、i型4H-SiC雪崩层，掺杂浓度、掺杂类型以及金属接触电极与对实施例1的传统倾斜台面终端SiC APD均相同，所不同的是：图2所示器件的台面终端为弧形钝化介质终端，终端制备工艺与图1所示器件结构亦不相同。
在n型4H-SiC导电衬底102上依次生长：n型4H-SiC欧姆接触层103、i型4H-SiC雪崩层104、p型掺杂4H-SiC过渡层105和p+型重掺杂4H-SiC金属接触层106，然后制备弧形钝化介质终端，图2所示的SiC APD弧形钝化介质终端制备包括：区域离子注入和高温氧化，通过区域离子注入与高温氧化，形成弧形钝化介质终端，弧形钝化介质终端深度达到至i型4H-SiC雪崩层104内，具体过程与参数为：在SiC外延表面经过选区3步离子注入Ar，注入能量和剂量分别为：(1)50keV，5×1014cm-2；(2)130keV，2×1015cm-2；和(3)300keV，5×1015cm-2；离子注入方向为垂直向下，离子注入深度为1μm，到达n型4H-SiC欧姆接触层103内，注入区域宽度为2μm(直径为2μm的圆柱状)，将区域离子注入SiC外延片放置在湿氧环境中，在1150℃的温度下进行高温氧化6小时，形成如图2所示的最大厚度(最大高度)为400nm的(椭球状)弧形钝化介质终端。图1所示的SiC APD终端制备方法包括高温光刻胶回流和倾斜台面刻蚀工艺，通过刻蚀光刻胶图形转移技术，形成倾斜台面终端，其深度达到至i型4H-SiC雪崩层104内。
图1和2所示的SiC APD金属电极和钝化层制备方法包括：表面钝化、n型和p型欧姆接触电极制备，表面钝化通过PECVD的方式形成钝化层，上电极4H-SiC欧姆接触层上除上金属接触电极108外的区域均沉积钝化层，也即弧形钝化介质终端209表面也是设有钝化层的，然后通过湿法腐蚀去除光学窗口区域的钝化层、并沉积电极层，其中，下金属接触电极(背电极金属欧姆接触层)101和上金属接触电极(上电极金属欧姆接触层)108均为多层金属复合结构，通过蒸镀或溅射工艺分别在淀积在n型4H-SiC导电衬底102背面和p+型重掺杂4H-SiC金属接触层106表面，后经高温退火形成。
对比图1和图2器件结构，器件终端存在明显差别。由于离子注入工艺具有更高的精度，在器件终端制备中，加工精度更高，终端结构尺寸控制更具灵活性，同时，可制备超小尺寸雪崩区的4H-SiC APD；而倾斜台面终端受到光刻胶回流工艺以及刻蚀工艺窗口的制约，倾斜台面角度无法灵活控制，受光刻胶与SiC刻蚀速率差异大的影响(光刻胶与SiC刻蚀速率比>4:1)，无法制备出超小尺寸雪崩区的4H-SiC APD。
SiC APD制备终端的目的是有效削弱台面周围的电场尖峰。下面将通过Silvaco器件模拟数据进一步说明新型离子注入弧形钝化介质终端4H-SiC APD的优势。
图2、图3器件的具体结构参数设置如下：导电的n型4H-SiC衬底102的掺杂浓度5×1018cm-3，厚度300μm；下电极n型4H-SiC欧姆接触层103的掺杂浓度1×1019cm-3，厚度2μm、i型4H-SiC雪崩层104的掺杂浓度1×1015cm-3，厚度0.6μm；p型4H-SiC过渡层105的掺杂浓度5×1017cm-3，厚度0.2μm；p+型SiC欧姆接触层106的掺杂浓度1×1019cm-3，厚度0.1μm，器件的表面钝化层107为厚度为0.8μm的二氧化硅；探测器的下金属接触电极(n型接触电极)101和上金属接触电极(p型接触电极)108均为基于金属Ni/Ti/Al/Au(35/50/150/100nm)的多层结构，也即包括依次相接的厚度为35nm的Ni层、厚度为50nm的Ti层、厚度为150nm的Al层和厚度为100nm的Au层，其中，下金属接触电极101的Au层位于最底层，上金属接触电极108的Au层位于最顶层。
图3是使用Silvaco器件模拟软件计算得到的在高反向偏压下倾角台面SiCAPD(图1)的内部场强分布图，其中左图为场强变化的截面二维分布图，右图为沿p层和i层交界处水平方向的场强变化曲线。台面刻蚀深度为0.4μm，已经深入到i型SiC雪崩层104。
从器件仿真计算得到的结果看：在反向偏压190V情况下，倾斜台面SiC APD器件内的场强最大处位于i型SiC雪崩层104和p型SiC过渡层105的交界并接近台面边缘处(左图)。从电场强度沿i型SiC雪崩层104和p型SiC过渡层105的交界线的具体分布(右图)可以看出：在使用倾角台面结构的情况下，SiCAPD台面边缘的电场峰值仅高于内部场强0.22MV/cm，说明小倾角(倾斜角度为8°)台面可以有效抑制SiC APD台面边缘的电场尖峰。
图4是使用Silvaco器件模拟软件计算得到的在高反向偏压下弧形钝化介质台面SiC APD(图2)的内部场强分布图，其中左图为场强变化的截面二维分布图，右图为沿p层和i层交界处水平方向的场强变化曲线。弧形钝化介质深度为0.4μm，深入到i型SiC雪崩层104。
从器件仿真计算得到的结果看：在反向偏压190V情况下，弧形钝化介质台面SiCAPD器件内的场强最大处位于i型SiC雪崩层104和p型SiC过渡层105的交界并接近台面边缘处(左图)。从电场强度沿i型SiC雪崩层104和p型SiC过渡层105的交界线的具体分布(右图)可以看出：在使用弧形钝化介质台面结构的情况下，SiC APD台面边缘的电场峰值仅高于内部场强0.2MV/cm，说明弧形钝化介质终端亦可以有效抑制SiC APD台面边缘的电场尖峰，与倾斜台面终端对SiC APD台面边缘的电场尖峰抑制效果相近。
表1为倾斜台面SiC APD(图1)和弧形钝化介质台面SiC APD(图2下图)的台面边缘场强变化、可承受的最大过载偏压、雪崩最大电流的比较。
| 倾斜台面SiC APD | 弧形钝化介质台面SiC APD | |
| 台面边缘电场强度增量 | +0.22MV/cm | +0.2MV/cm |
| 可承受的最大过载偏压 | +2V | +5V |
| 雪崩最大电流 | 1×10<sup>-5</sup>A | 1×10<sup>-3</sup>A |
说明：由于器件结构是对称的，图1只画出了器件的右半部分，图3、图4只画出了器件的右半部分截面作为示意图。
实施例2
图5为本发明所提出的另一种弧形钝化介质终端SiC APD器件的结构简图，该器件是被制备在p型4H-SiC导电衬底材料上。器件的基本构成部分包括：p型4H-SiC导电衬底202。在p型4H-SiC导电衬底202上依次生长：p型SiC接触层203、i型SiC雪崩层104、n型SiC过渡层205、和n+型SiC欧姆接触层206；各层的厚度和掺杂浓度的取值，与实施例1对应层的厚度和掺杂浓度的取值一致。表面钝化层107、上接触电极108和下接触电极101与图2中结构一致。图5中器件的台面结构与图2中结构也完全一致，即台面为弧形钝化介质终端，其深度至少达到i型SiC雪崩层104内。
图5所示弧形钝化介质终端SiC APD器件与图2中弧形钝化介质终端SiCAPD器件在物理作用机制上完全相同，只不过一个从上到下是n-i-p结构，另一个从上到下是p-i-n结构。由于结构和各层导电极性及掺杂浓度分布的对称性，图5所示器件结构同样具有抑制APD台面边缘电场尖峰的作用，相应结论也得到了器件仿真计算结果的支持，这里不再累述。
Claims (10)
1.一种新型离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，为PN结结构，其特征在于：抑制雪崩光电探测器件边缘电场强度的终端结构为弧形钝化介质终端。
2.如权利要求1所述的离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，其特征在于：弧形钝化介质终端为基于离子注入方法和高温氧化方法制得。
3.如权利要求1或2所述的离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，其特征在于：离子注入的元素包括：H、Ar、Al、N和/或O元素。
4.如权利要求1或2所述的离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，其特征在于：离子注入的深度为：0.2-5μm；离子注入的宽度为：0.05-500m；离子注入SiC的能量为：10-100keV；离子注入SiC的剂量为：1×1012/cm2～1×1014/cm2。
5.如权利要求1或2所述的离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，其特征在于：离子注入后，高温氧化离子注入区域，形成厚度为0.1-1μm的弧形钝化介质终端。
6.如权利要求1或2所述的离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，其特征在于：高温氧化的温度为1000℃-1500℃，时间大于0.5h；高温氧化时的气氛氛围为干氧、湿氧、或两种气氛氛围的交互使用。
7.如权利要求1或2所述的离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，其特征在于：从上到下依次包括：上电极4H-SiC欧姆接触层、4H-SiC过渡层、i型4H-SiC雪崩层、下电极4H-SiC欧姆接触层、4H-SiC衬底和下金属接触电极，上电极4H-SiC欧姆接触层上设有上金属接触电极和弧形钝化介质终端，上电极4H-SiC欧姆接触层上除上金属接触电极的区域均设有钝化层，弧形钝化介质终端由上电极4H-SiC欧姆接触层至少延伸至i型4H-SiC雪崩层。
8.如权利要求7所述的离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，其特征在于：其制备为：在4H-SiC衬底上依次沉积下电极4H-SiC欧姆接触层、i型4H-SiC雪崩层、4H-SiC过渡层和上电极4H-SiC欧姆接触层后，再依次经过离子注入与高温氧化形成弧形钝化介质终端，其中离子注入的深度至少至i型4H-SiC雪崩层，最深可到达下电极4H-SiC欧姆接触层，离子注入完成后高温氧化，自发形成椭球状的弧形钝化介质终端，然后再进行表面钝化形成钝化层，最后制备上金属接触电极和下金属接触电极。
9.如权利要求7所述的离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，其特征在于：上电极4H-SiC欧姆接触层的厚度为0.1-0.3μm，4H-SiC过渡层的厚度为0.1-0.3μm，i型4H-SiC雪崩层的厚度为0.3-2μm，下电极4H-SiC欧姆接触层的厚度为1-10μm，4H-SiC衬底的厚度为200-400μm，上金属接触电极与下金属接触电极的厚度均为0.1-2μm，钝化层为厚度为0.5～1μm。
10.如权利要求7所述的离子注入弧形钝化介质终端的4H-SiC雪崩光电探测器，其特征在于：上电极4H-SiC欧姆接触层的平均掺杂浓度介于3×1018-2×1019cm-3之间，4H-SiC过渡层的平均掺杂浓度介于1×1017-5×1018cm-3之间，i型4H-SiC雪崩层的平均掺杂浓度介于1×1014-1×1017cm-3之间，下电极4H-SiC欧姆接触层的平均掺杂浓度介于5×1017-2×1019cm-3之间，4H-SiC衬底的平均掺杂浓度介于5×1017-2×1019cm-3之间，钝化层所采用的材质为二氧化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝或氧化铪中的至少一种。
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