[發(fā)明專利]基于氧化鋅透明電極的異面型光導開關及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710153393.3
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106910794B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設計）人: 郭輝;吳建魯;曹鵬輝;張玉明;張晨旭
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L31/08
• 分類號: H01L31/08;H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發(fā)明公開了一種基于氧化鋅透明電極的異面型光導開關。其包括摻釩碳化硅襯底(1)、上歐姆接觸電極(2)、下歐姆接觸電極(3)、上薄膜電極(4)和下薄膜電極(5)，該上歐姆接觸電極(2)及下歐姆接觸電極(3)分別淀積在摻釩碳化硅襯底(1)的正面和背面，該上薄膜電極(4)淀積在摻釩碳化硅襯底(1)正面及上歐姆接觸電極(2)的表面，該下薄膜電極(5)淀積在摻釩碳化硅襯底(1)背面及下歐姆接觸電極(3)的表面；上薄膜電極和下薄膜電極均采用透明氧化鋅材料，使得光導開關可在電極面光照下導通，增加了器件的受光面積，提高了導電通道的光子濃度和激光能量利用率，可用于高速脈沖系統(tǒng)。

技術領域

本發(fā)明屬于微電子領域，特別涉及一種透明電極異面型光導開關，可用于高速大功率脈沖系統(tǒng)中的開關。

技術背景

1974年由貝爾實驗室的D.H.Auston制備了世界上第一只硅基的光導開關，但是由于硅材料的局限性，并不能得到高性能的開關；1976年有馬里蘭大學的H.L.Chi制備了第一個GaAs光導開關，其性能遠優(yōu)于硅基的光導開關，因此在后來數(shù)十年內(nèi)，砷化鎵的光導開關得到了較為成熟的研究。但由于砷化鎵光導開關獨特的Lock-on效應，限制了其在更廣范圍內(nèi)的應用。隨著第三代半導體碳化硅材料的成熟，由于它的寬帶隙、高臨界電場、高電子飽和速度和高熱導率等特點使得它在高壓光導開關方面具有巨大的研究潛力。

文獻“Applied Physics Letters 104.172106(2014)《High power operation ofa nitrogen doped,vanadium compensated,6H-SiC extrinsic photoconductiveswitch》”報道了一種垂直型結構的光導開關器件，該器件采用532nm激光觸發(fā)，激光從兩個側面進行照射。由于其采用垂直型結構，所以器件的臨界擊穿場強較大，并且取得了最小導通電阻為1Ω的測試結果。但是又由于該器件采用的是金屬電極，因此在實際應用中主要會存在以下問題：

一方面，532nm激光需要從兩個側面照射，器件側面的激光入射面積極為有限，這種情況下，器件的使用就需要精密的光纖系統(tǒng)為開關搭建光路，增加了器件使用的難度。

另一方面，532nm激光從側面照射，到達電極下方時，激光的能量已經(jīng)大幅衰減，器件要到達飽和狀態(tài)就需要提高入射激光的能量密度，即從原理上不能實現(xiàn)低能量密度觸發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于避免上述已有技術存在的不足，提出一種基于氧化鋅透明電極的異面型光導開關及其制作方法，以改變光照方式，增加器件的受光面積，提高導電通道的光子濃度，實現(xiàn)低能量密度觸發(fā)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

1.一種基于氧化鋅透明電極的異面型光導開關，包括摻釩碳化硅襯底、上歐姆接觸電極、下歐姆接觸電極、上薄膜電極和下薄膜電極，上薄膜電極淀積在摻釩碳化硅襯底的正面及上歐姆接觸電極的表面，下薄膜電極淀積在摻釩碳化硅襯底的背面及下歐姆接觸電極的表面，其特征在于：

上薄膜電極和下薄膜電極均采用透明氧化鋅材料，以使器件可以在電極面光照下導通，增加器件的受光面積。

2.一種制作基于氧化鋅透明電極的異面型光導開關的方法，包括如下步驟：

(1)清洗襯底：將電阻率大于10¹⁰Ω·cm的釩補償?shù)奶蓟璋虢^緣襯底樣片進行標準清洗；

(2)淀積阻擋層：采用PECVD的方法在摻釩碳化硅襯底樣片的正面和背面分別淀積厚度為1～5μm的二氧化硅，作為襯底正面和背面離子注入的阻擋層；

(3)光刻：分別在襯底正面和背面的阻擋層上涂膠，用光刻板在涂膠后的阻擋層上刻蝕出離子注入窗口，并用濃度為5％的HF酸腐蝕掉窗口位置下的阻擋層，并去膠清洗；