[发明专利]基于氧化锌透明电极的异面型光导开关及其制作方法

说明书

本发明公开了一种基于氧化锌透明电极的异面型光导开关。其包括掺钒碳化硅衬底(1)、上欧姆接触电极(2)、下欧姆接触电极(3)、上薄膜电极(4)和下薄膜电极(5)，该上欧姆接触电极(2)及下欧姆接触电极(3)分别淀积在掺钒碳化硅衬底(1)的正面和背面，该上薄膜电极(4)淀积在掺钒碳化硅衬底(1)正面及上欧姆接触电极(2)的表面，该下薄膜电极(5)淀积在掺钒碳化硅衬底(1)背面及下欧姆接触电极(3)的表面；上薄膜电极和下薄膜电极均采用透明氧化锌材料，使得光导开关可在电极面光照下导通，增加了器件的受光面积，提高了导电通道的光子浓度和激光能量利用率，可用于高速脉冲系统。

技术领域

本发明属于微电子领域，特别涉及一种透明电极异面型光导开关，可用于高速大功率脉冲系统中的开关。

技术背景

1974年由贝尔实验室的D.H.Auston制备了世界上第一只硅基的光导开关，但是由于硅材料的局限性，并不能得到高性能的开关；1976年有马里兰大学的H.L.Chi制备了第一个GaAs光导开关，其性能远优于硅基的光导开关，因此在后来数十年内，砷化镓的光导开关得到了较为成熟的研究。但由于砷化镓光导开关独特的Lock-on效应，限制了其在更广范围内的应用。随着第三代半导体碳化硅材料的成熟，由于它的宽带隙、高临界电场、高电子饱和速度和高热导率等特点使得它在高压光导开关方面具有巨大的研究潜力。

文献“Applied Physics Letters 104.172106(2014)《High power operation ofa nitrogen doped,vanadium compensated,6H-SiC extrinsic photoconductiveswitch》”报道了一种垂直型结构的光导开关器件，该器件采用532nm激光触发，激光从两个侧面进行照射。由于其采用垂直型结构，所以器件的临界击穿场强较大，并且取得了最小导通电阻为1Ω的测试结果。但是又由于该器件采用的是金属电极，因此在实际应用中主要会存在以下问题：

一方面，532nm激光需要从两个侧面照射，器件侧面的激光入射面积极为有限，这种情况下，器件的使用就需要精密的光纤系统为开关搭建光路，增加了器件使用的难度。

另一方面，532nm激光从侧面照射，到达电极下方时，激光的能量已经大幅衰减，器件要到达饱和状态就需要提高入射激光的能量密度，即从原理上不能实现低能量密度触发。

发明内容

本发明的目的在于避免上述已有技术存在的不足，提出一种基于氧化锌透明电极的异面型光导开关及其制作方法，以改变光照方式，增加器件的受光面积，提高导电通道的光子浓度，实现低能量密度触发。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

1.一种基于氧化锌透明电极的异面型光导开关，包括掺钒碳化硅衬底、上欧姆接触电极、下欧姆接触电极、上薄膜电极和下薄膜电极，上薄膜电极淀积在掺钒碳化硅衬底的正面及上欧姆接触电极的表面，下薄膜电极淀积在掺钒碳化硅衬底的背面及下欧姆接触电极的表面，其特征在于：

上薄膜电极和下薄膜电极均采用透明氧化锌材料，以使器件可以在电极面光照下导通，增加器件的受光面积。

2.一种制作基于氧化锌透明电极的异面型光导开关的方法，包括如下步骤：

(1)清洗衬底：将电阻率大于10¹⁰Ω·cm的钒补偿的碳化硅半绝缘衬底样片进行标准清洗；

(2)淀积阻挡层：采用PECVD的方法在掺钒碳化硅衬底样片的正面和背面分别淀积厚度为1～5μm的二氧化硅，作为衬底正面和背面离子注入的阻挡层；

(3)光刻：分别在衬底正面和背面的阻挡层上涂胶，用光刻板在涂胶后的阻挡层上刻蚀出离子注入窗口，并用浓度为5％的HF酸腐蚀掉窗口位置下的阻挡层，并去胶清洗；