[發明專利]一種金剛石紫外探測器三維電極結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201810398932.4
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108493268B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 王宏興;劉璋成;趙丹;張明輝;王瑋;問峰;卜忍安;侯洵
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 陜西增瑞律師事務所 61219
• 代理人: 劉春

1.一種金剛石紫外探測器三維電極結構，其特征在于，包括層疊設置的單晶金剛石襯底(1)和本征單晶金剛石外延層(2)，所述的金剛石外延層(2)表面向外凸出設置有若干條相互平行的金剛石條(3)，所述的金剛石外延層(2)表面還設置有分別用于作為正極和負極的兩個金屬電極pad(4)；

垂直穿過所述的金剛石條(3)等距間隔設置有偶數個叉指電極(5)，按照叉指電極(5)的排列順序依次定義叉指電極5的編號為1、2、3、…、n，則編號為奇數的叉指電極(5)均連接至同一個金屬電極pad(4)上，編號為偶數的叉指電極(5)均連接至另一個金屬電極pad(4)上。

2.如權利要求1所述的一種金剛石紫外探測器三維電極結構，其特征在于，所述金剛石條(3)為四棱柱，所述叉指電極(5)為四棱柱。

3.如權利要求2所述的一種金剛石紫外探測器三維電極結構，其特征在于，所述金剛石條(3)凸出所述本征單晶金剛石外延層(2)的高度為100nm-500nm，且所述金剛石條(3)的高度不大于所述本征單晶金剛石外延層(2)的厚度。

4.如權利要求2或3所述的一種金剛石紫外探測器三維電極結構，其特征在于，所述金剛石條(3)沿所述本征單晶金剛石外延層(2)方向的寬度為100nm-10μm，兩兩所述金剛石條(3)的間距為100nm-5μm，且所述金剛石條(3)的間距小于所述金剛石條(3)的寬度。

5.如權利要求2所述的一種金剛石紫外探測器三維電極結構，其特征在于，所述叉指電極(5)沿所述本征單晶金剛石外延層(2)方向的寬度為100nm-10μm，兩兩所述叉指電極(5)的間距為100nm-50μm，且所述叉指電極(5)的間距不超過所述叉指電極(5)寬度的10倍。

6.如權利要求1、2、3、5中任意一項所述的一種金剛石紫外探測器三維電極結構，其特征在于，所述單晶金剛石襯底(1)為高溫高壓襯底或者CVD金剛石襯底，取向為(1 0 0)方向。

7.如權利要求1、2、3、5中任意一項所述的一種金剛石紫外探測器三維電極結構，其特征在于，所述金剛石外延層(2)的厚度為150nm-1μm，氮元素含量低于1ppm。

8.如權利要求1-7中任意一項所述的一種金剛石紫外探測器三維電極結構的制作方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1、采用微波等離子體化學氣相沉積方法在單晶金剛石襯底(1)上生長一層本征單晶金剛石外延層(2)；

步驟2、在本征單晶金剛石外延層(2)表面刻蝕出若干條相互平行的金剛石條(3)；

步驟3、采用MPCVD方法在步驟2刻蝕過后的樣品上再生長一層厚度為10-30nm的本征單晶金剛石外延層(2)；

步驟4、在本征單晶金剛石外延層(2)上制備分別作為正極和負極兩個金屬電極pad(4)，再在本征單晶金剛石外延層(2)上，垂直穿過所述的金剛石條(3)等距間隔制備偶數個叉指電極(5)，按照叉指電極(5)的排列順序依次定義叉指電極(5)的編號為1、2、3、…、n，則將編號為奇數的叉指電極(5)均連接至同一個金屬電極pad(4)上，將編號為偶數的叉指電極(5)均連接至另一個金屬電極pad(4)上。

9.如權利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述步驟2中采用金剛石刻蝕技術來刻蝕金剛石條(3)。

10.如權利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述步驟4中采用光刻和薄膜沉積技術制備兩個金屬電極pad(4)和叉指電極(5)。