[發明專利]一種垂直異質p-n結結構器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202010133859.5
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111415979A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 方志來;蔣卓汛;閆春輝;吳征遠;張國旗
• 申請（專利權）人: 深圳第三代半導體研究院
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/737;H01L29/78;H01L21/336;H01L21/331;H01L21/02;H01L21/67
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 閻冬

1.一種垂直異質p-n結結構器件，其特征在于，包括：襯底，襯底上的第一n型材料層，位于部分所述第一n型材料層上方的p型材料層，位于部分所述p型材料層上方的第二n型材料層，分別位于所述第一n型材料層、p型材料層、第二n型材料層上的金屬電極；其中，所述p型材料層的載流子濃度為1×10¹¹～1×10²⁰/cm³。

2.如權利要求1所述的垂直異質p-n結結構器件，其特征在于，所述襯底為藍寶石襯底、硅襯底、碳化硅襯底、金剛石襯底、氮化鋁襯底、氮化鎵同質襯底、氮化硼襯底、石墨烯襯底或銅鎳襯底。

3.如權利要求1所述的垂直異質p-n結結構器件，其特征在于，所述第一、第二n型材料層為n型氮化鎵層、n型氮化銦、n型氮化鋁、n型氮化鎵鋁、或n型氮化鎵銦。

4.如權利要求1所述的垂直異質p-n結結構器件，其特征在于，所述p型材料層為p型氧化鎵、p型氧化銦、p型氧化鋁、p型氧化鎵鋁或p型氧化鎵銦。

5.如權利要求1所述的垂直異質p-n結結構器件，其特征在于，所述金屬電極厚度為10～200nm；電極材料為金、銀、鋁、鈦、鉻、鎳、鉑及其合金任一種。

6.如權利要求1所述的器件，其特征在于，所述n型材料層厚度為100nm～8000nm。

7.如權利要求1-6任一項所述的垂直異質p-n結結構器件，其特征在于，所述第一n型材料層與所述p型材料之間、所述p型材料層與所述第二n型材料層之間、所述第一n型材料層與所述p型材料層與所述第二n型材料層之間都形成異質結。

8.如權利要求1-6任一所述的垂直異質p-n結結構器件，其特征在于，所述垂直異質p-n結結構器件用于制作自供電探測器、晶體二極管、晶體三極管、光電探測器、或異質場效應晶體管。

9.一種如權利要求1-6任一所述的垂直異質p-n結結構器件的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一，在襯底上生長一層n型材料層；該第一n型氮化鎵層厚度為8μm；

步驟二，熱氧化所述第一n型材料層，由上表面往下表面方向擴散生長載流子濃度為1×10¹¹～1×10²⁰/cm³的p型材料層；

步驟三，在所述p型材料層的基礎上，熱氮化所述p型材料層，由上表面往下表面方向擴散生長第二n型材料層；

步驟四，刻蝕去除部分表面的第二n型材料層和p型材料層，使所述第一n型材料層的部分上表面露出，以及使所述p型材料層的部分上表面露出；

步驟五，在露出的所述第一n型材料層、所述p型材料層與所述第二n型材料層的上表面分別沉積金屬電極。

10.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述襯底包括藍寶石襯底、硅襯底、碳化硅襯底、金剛石襯底、氮化鋁襯底、氮化鎵襯底、氮化硼襯底、石墨烯襯底、或銅鎳襯底。

11.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述n型材料層為n型氮化鎵、n型氮化銦、n型氮化鋁、n型氮化鎵鋁、或n型氮化鎵銦。

12.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述p型材料層為p型氧化鎵、p型氧化銦、p型氧化鋁、p型氧化鎵鋁或p型氧化鎵銦。

13.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述p型材料層的厚度通過調節熱氧化生長的生長溫度、生長時間進行調控；所述n型材料層的厚度通過調節熱氮化生長的生長溫度、生長時間進行調控。

14.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述電極采用熱蒸發、電子束蒸鍍或測控濺射沉積。