[发明专利]背面光入射的平面电极型碳化硅光导半导体器件的制备方法

说明书

本发明提供一种背面光入射的平面电极型碳化硅光导半导体器件的制备方法，包括清洗、镀膜、匀胶、光刻、刻蚀、镀金属层、剥离、划片和减薄等步骤，制备出的光导半导体器件能够采用紫外光(λ＝355nm)背面光入射方式进行触发，可以在光导半导体器件内部形成电流通道，从而降低了平面电极间的表面电流，有效地提升光电转化效率；并且使用嵌入式欧姆接触电极，能够避免载流子在电极处的堆积造成局部电场过大导致提前发生击穿，提高了器件耐压能力；同时由于采用了减薄工艺，进一步减小器件尺寸和导通电阻，可以确保器件厚度接近穿透厚度，从而有效提升背面光入射时光生载流子浓度，实现光导半导体器件在亚纳秒电磁脉冲产生系统中的实际应用。

技术领域

本发明涉及一种光导半导体器件，特别涉及一种背面光入射的平面电极型碳化硅光导半导体器件及其制备方法。

背景技术

光导半导体器件是电磁脉冲产生技术领域的重要组成部分，可以用来产生高功率超短脉冲。光导半导体器件具有许多突出的优点，如导通时间快、同步精度高、时间抖动低、导通电感低等。这些独特的优点使得光导半导体器件在固态紧凑型脉冲功率源、高功率超宽带微波辐射源、介质壁加速器、大型脉冲功率装置的触发系统、太赫兹辐射等脉冲功率研究领域中得到广泛应用。随着科学技术的进一步发展，人们对光导半导体器件的响应速度、体积重量、工作精度、功率容量、导通电阻等性能指标提出了越来越高的要求。

目前，采用宽禁带光导半导体产生参数可调的射频和电磁微波是一种全新技术，具有重要应用前景。在实际应用中，碳化硅材料制作的光导半导体器件具有宽禁带、高临界击穿电场、高载流子迁移率、高电子饱和漂移速度、高热导率等诸多优良特性，相关研究工作也日益增多。通常光导半导体器件由一对电极和光导晶圆衬底构成。电极上施加偏置电压，入射光辐照晶圆衬底，在两个电极间产生光导电流。根据电极位置，光导半导体器件可分为同面型和异面型两种。对于异面型电极结构，电极分别位于晶圆的两个平面上，耐压性能较好，但由于触发光入射方向与载流子运动方向平行，并且器件受杂散电参数影响，很难达到较高的响应速度。同面型电极结构，电极位于晶圆的同一个面上，制作简单，触发光入射方向与载流子运动方向垂直，响应速度快。但由于电极在晶圆的同一个面上，容易形成表面局部强电流，造成沿面击穿，绝缘强度较低，很难使器件达到较高的功率容量。

有相关研究介绍了基于背面光入射的平面电极结构，相关结果表明该结构可以有效提升平面电极型光导器件的耐压能力。同时，为了进一步提升光电转化效率，采用本征光(hν≥Eg)进行光触发，以355nm紫外激光为例(hν＝3.493eV，三次谐波振荡Nd-YAG激光)，穿透深度为47μm，这对于光导半导体器件器件的结构、厚度以及制备方法提出了新的要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术中缺少一种基于背面光入射的平面电极结构及制备方法的问题，以提高光电转化效率和器件耐压能力，进一步减小器件尺寸和导通电阻，实现光导半导体器件在亚纳秒电磁脉冲产生系统中的实际应用，提供一种背面光入射的平面电极型碳化硅光导半导体器件的制备方法。

本发明提供的一种背面光入射的平面电极型碳化硅光导半导体器件的制备方法，包括以下步骤：

(1)清洗：

取厚度为0.5-1.0mm的半绝缘碳化硅衬底晶圆进行清洗，并利用等离子去胶机，使用等离子体气体进一步清洁晶圆表面；

(2)镀膜：

采用磁控溅射法在清洗后的晶圆表面镀一层厚度为50-60nm的Al₂O₃膜，镀膜温度为250-350℃，镀膜时间为3-4h；

(3)匀胶：

在晶圆镀膜表面旋涂一层光刻胶层；

(4)光刻：