[發(fā)明專利]一種光導(dǎo)開關(guān)及其制備方法

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• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN108735849A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王華杰;王燕;保羅·邦凡蒂
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新昇半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號: H01L31/08
• 分類號: H01L31/08;H01L31/0312;H01L31/18
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 余昌昊

本發(fā)明提供了一種光導(dǎo)開關(guān)，包括：硅襯底；位于所述硅襯底上的碳化硅薄膜；位于所述碳化硅薄膜上的金屬電極。本發(fā)明提供的光導(dǎo)開關(guān)，使用廉價廣泛的單晶硅襯底，采用硅襯底上生長碳化硅薄膜的方式取代傳統(tǒng)的碳化硅襯底，降低碳化硅的制備難度，提高生產(chǎn)效率，降低了光導(dǎo)開關(guān)的成本，有利于光導(dǎo)開關(guān)的大規(guī)模應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光導(dǎo)開關(guān)及其制備方法。

背景技術(shù)

光導(dǎo)開關(guān)是一種通過激光控制電流導(dǎo)通的光電器件。光照前，襯底具有較高電阻值，電流無法導(dǎo)通，開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)。光照過程中，半導(dǎo)體材料電阻率發(fā)生改變，阻值變小，開關(guān)導(dǎo)通；熄滅光脈沖后，電阻率恢復(fù)，開關(guān)又處于阻斷狀態(tài)，從而形成電脈沖。光導(dǎo)開關(guān)在電脈沖產(chǎn)生及探測等領(lǐng)域存在著應(yīng)用價值。

光導(dǎo)開關(guān)原理主要基于半導(dǎo)體材料特性，光照下大量電子會從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶，提高材料導(dǎo)電性能。最初光導(dǎo)開關(guān)采用單晶硅制備，后來寬禁帶半導(dǎo)體由于具有更高的擊穿強(qiáng)度、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)以及優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，開始在光導(dǎo)開關(guān)中進(jìn)行應(yīng)用。目前常見的寬禁帶半導(dǎo)體有氮化鎵(GaN)，碳化硅(SiC)，氮化鋁(AlN)等材料，其中SiC單晶已成功制備出光導(dǎo)開關(guān)，如圖1所示，在SiC單晶襯底4上設(shè)置電極3，耐壓值在千伏以上，具有優(yōu)良的性能，但由于SiC在正常的工程條件下無液相存在，理論計算表明在壓力超過1010Pa、溫度超過2830℃的條件下，理想化學(xué)配比的SiC熔體才可能存在，所以SiC晶體的制備難度較大，從而導(dǎo)致其價格昂貴，這嚴(yán)重影響了光導(dǎo)開關(guān)的大規(guī)模應(yīng)用。

所以亟需一種新的光導(dǎo)開關(guān)來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種光導(dǎo)開關(guān)，以解決現(xiàn)有的光導(dǎo)開關(guān)制備困難、價格昂貴等問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種光導(dǎo)開關(guān)，包括：

硅襯底；

位于所述硅襯底上的碳化硅薄膜；

位于所述碳化硅薄膜上的金屬電極。

可選的，所述的碳化硅為3C碳化硅。

可選的，所述碳化硅薄膜的電阻率大于100000Ω·cm。

可選的，所述碳化硅薄膜的厚度大于20μm。

可選的，所述金屬電極為兩個，其中一個為正極，另一個為負(fù)極。

相應(yīng)的，本發(fā)明還一種光導(dǎo)開關(guān)的制備方法，包括以下步驟：

提供一硅襯底；

在所述硅襯底上形成碳化硅薄膜；

在所述碳化硅薄膜上形成金屬電極。

可選的，所述碳化硅薄膜采用化學(xué)氣相沉積法沉積而成。

可選的，在所述硅襯底上形成碳化硅薄膜包括：采用氫氣與氯化氫氣體對硅襯底表面進(jìn)行刻蝕處理，去除硅表面氧化層與損傷層；采用丙烷和硅烷作為反應(yīng)氣體，在氫氣氛圍下生成碳化硅薄膜。

可選的，在提供一硅襯底之后，在所述硅襯底上形成碳化硅薄膜之前，還包括：對所述硅襯底進(jìn)行清洗。

可選的，在所述碳化硅薄膜上形成金屬電極包括：

在碳化硅薄膜上形成光刻膠；

在所述光刻膠中形成開口，暴露出所述碳化硅薄膜；

在所述碳化硅薄膜上進(jìn)行金屬沉積，填充滿所述開口；

去除所述金屬位于所述光刻膠上的部分，僅保留位于所述開口中的部分，形成所述金屬電極；

去除所述光刻膠；

在氬氣氛下進(jìn)行快速熱退火處理。