[发明专利]一种功率器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种功率器件，包括至少一个真空封装的单元结构；其中，所述单元结构包括：硅衬底以及形成于所述硅衬底上的发射极、光调制极和集电极。一方面，由于整个器件采用统一的硅基工艺制备，解决传统冷阴极场发射的发射极在工艺制备过程中的不一致性的问题，提高器件内部精度和一致性，增强器件的可靠性；另一方面，基于硅基工艺引入了形成在所述硅衬底上的光调制极，增强了发射极的场发射效率，抵消发射极不均匀性造成的发射极尖端与集电极间距的不一致性，增加冷阴极发射电极的工艺冗余度，使得器件不需要完全依靠场发射原理来产生电子，降低场发射的负荷，进一步增强器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及真空微电子技术领域，尤其涉及一种功率器件及其制备方法。

背景技术

现有功率器件的耐压由半导体结(例如，PN结)的空间电场承担，限制了器件的导通电阻和工作效率。而现有的场致阴极发射的真空微电子功率器件虽然可以提高功率器件的耐压能力，但由于其电子发射完全靠电场致发射，其功率和可靠性都得不到保证，因而产品并不成熟。

发明内容

本申请实施例通过提供一种功率器件及其制备方法，解决了现有的功率器件可靠性低的技术问题。

一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种功率器件，包括至少一个真空封装的单元结构；其中，所述单元结构包括：

硅衬底；

利用硅基工艺形成在所述硅衬底上的发射极；

利用硅基工艺形成在所述硅衬底上的光调制极，所述光调制极用于产生光子以激发所述发射极发射电子；

利用硅基工艺形成在所述硅衬底上的集电极，所述集电极用于激发所述接收所述发射极发射的电子。

可选的，所述单元结构还包括：

利用硅基工艺形成在所述硅衬底上的栅极，所述栅极用于产生电场以激发所述发射极发射电子。

可选的，所述光调制极为横向出光的LED结构。

可选的，所述光调制极为紫外LED。

可选的，所述紫外LED包括N型的半导体材料、P型的半导体材料以及所述N型的半导体材料与所述P型的半导体材料形成的谐振腔。

可选的，所述N型的半导体材料和所述P型的半导体材料为氮化镓、铟镓氮或铝镓氮。

可选的，所述发射极包括硅基微尖结构以及覆盖在所述硅基微尖结构上的金属层。

可选的，所述真空封装的压力为10^-6Pa～10Pa。

可选的，所述功率器件包括至少两个所述单元结构，两个所述单元结构沿所述光调制极镜像集成。

可选的，沿所述光调制极镜像集成的两个所述单元结构上还形成有键合盖板。

另一方面，本申请通过本申请的另一实施例提供一种功率器件的制备方法，所述方法用于制备上述的单元结构；所述方法包括：

制备获得硅衬底；

在硅衬底上外延制备光调制极，所述光调制极的负极与所述硅衬底相连，所述光调制极的正极引出作为光调制控制极；

在所述光调制极旁的所述硅衬底上制备发射极；

将已制备的集电极通过硅片键合工艺与所述硅衬底组合，形成单元结构。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：