專利名稱：高耐壓、低導通電阻的光電導開關及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及大功率半導體開關器件制備技術領域，具體來說，本發(fā)明涉及一種高耐壓、低導通電阻的光電導開關及其制造方法。
背景技術：
開關是電力電子電路中必不可少的部件之一，而在大功率系統(tǒng)中開關的性質(zhì)體現(xiàn)得尤為重要。所謂大功率系統(tǒng)，即須同時承受大的電壓和電流。大的電壓帶給器件最直接的問題是強電場加速載流子引起的雪崩·擊穿，而大電流下容易由于熱效應產(chǎn)生熱擊穿。這兩種失效形式是大功率開關器件所面臨的難題。目前實際應用中的這種大功率開關為火花隙開關，即利用強場下氣體擊穿放電形成的放電通道來實現(xiàn)對大電壓和大電流的導通。由于氣體放電通道本身就是一種隨機過程，因此該開關在穩(wěn)定性方面存在著問題。此外，由于該開關由于涉及到密閉氣體腔、觸發(fā)裝置和散熱裝置等使得開關系統(tǒng)十分龐大和復雜，進一步削弱了其工作的穩(wěn)定性，不能很好的滿足國防高精尖科技領域?qū)Ω咝阅艽蠊β书_關的需求。
目前半導體開關由于具有較好的穩(wěn)定性，小的體積以及容易集成等優(yōu)勢，而為大功率開關的研究人員關注。雖然半導體MSFET、MOSFET、IGBT等大功率開關器件的出現(xiàn)滿足了部分領域的需求，但它們的耐壓和電流尚有待提高，目前還不能滿足如大功率脈沖功率電源，直流感應加速器，沖擊雷達等領域的需求。而半導體光電導開關是潛在的很好的大功率應用領域的開關。第一個光電導開關原型在1974年由貝爾實驗室的D. H. Auston制備，材料采用高阻Si JMSi禁帶寬度小，臨界擊穿場強低，而且存在致命的熱奔現(xiàn)象，不能得到高性能的開關；1976年,馬里蘭大學的Chi H. Lee制備了第一個GaAs光電導開關,隨后GaAs 光電導開關便成為此領域研究的焦點。雖然GaAs具有遷移率高的優(yōu)點，但其散熱性較差， 臨界擊穿場強不夠高，難以勝任大功率領域的應用。因此這些光電導開關都還處于實驗室研究階段。隨著寬禁帶半導體材料制備技術的日益成熟，人們把制備大功率光電導開關的目光放到了寬禁帶半導體材料上來。SiC作為寬禁帶半導體的代表具有較其他寬禁帶半導體材料更為突出的優(yōu)勢——高的臨界擊穿場強和熱導率，而這兩點正是之前Si和GaAs材料制備光電導開關所無法解決的瓶頸問題。
根據(jù)SiC材料的特性，在近幾年的研究中提出了一些SiC光電導開關的技術方案。 主要結構還是傳統(tǒng)的同面型和異面正對型開關，其主要特點是兩個電極間由半絕緣的SiC 材料隔離開，光激發(fā)兩電極間的SiC使其產(chǎn)生大量的光生載流子，從而形成導通狀態(tài)。開關的導通電阻主要由兩電極間激發(fā)的SiC材料的電阻構成。較GaAs而言，SiC的遷移率要小很多，因此在同等結構條件下SiC開關的導通電阻要比GaAs大一些。開關一定的間距是對耐高壓的保證，但開關的導通電阻又與間距成正比，因此維持開關的高耐壓和低導通電阻存在矛盾。因此要充分發(fā)揮SiC材料的優(yōu)勢，必須減小開關的導通電阻。
因此，迫切需要一種具有新型結構的半導體光電導開關，在具有高耐壓特性的同時，還具有較低的導通電阻。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種高耐壓、低導通電阻的光電導開關及其制造方法，使該光電導開關在具有高耐壓特性的同時，還具有較低的導通電阻。
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種高耐壓、低導通電阻的光電導開關的制造方法，包括步驟
提供半絕緣襯底，在其上形成透明電極層；
在所述透明電極層上旋涂第一光刻膠層，經(jīng)過曝光、顯影和刻蝕，對所述透明電極層作圖形化，在所述半絕緣襯底的左右兩端分別形成透明電極；
去除所述第一光刻膠層；
在所述半絕緣襯底和所述透明電極上旋涂第二光刻膠層，經(jīng)過曝光和顯影，對所述第二光刻膠層作圖形化，露出需要形成金屬電極的區(qū)域；
在所述金屬電極的區(qū)域形成所述金屬電極，所述金屬電極與所述透明電極分別相接觸而與所述半絕緣襯底隔開；
去除所述第二光刻膠層，形成所述光電導開關。
可選地，在形成所述透明電極層之前還包括步驟
在所述半絕緣襯底上沉積絕緣介質(zhì)層,所述絕緣介質(zhì)層包圍所述半絕緣襯底的邊緣；
在所述絕緣介質(zhì)層上旋涂第三光刻膠層，經(jīng)過曝光、顯影和刻蝕，對所述絕緣介質(zhì)層作圖形化，露出所述半絕緣襯底的中心區(qū)域和需要形成所述透明電極的區(qū)域。
可選地，在去除所述第二光刻膠層之后還包括步驟
在所述金屬電極、所述透明電極和所述半絕緣襯底上沉積透明絕緣層；
采用光刻和刻蝕的方法對所述透明絕緣層作圖形化，露出其所覆蓋的所述金屬電極的兩側(cè)邊緣區(qū)域。
可選地，所述半絕緣襯底的電阻率范圍為IO5 IO12 Ω cm。
可選地，所述半絕緣襯底的材料為金剛石、SiC或者GaAs。
可選地，所述半絕緣襯底的材料為4H、6H或者3C晶型的單晶SiC。
可選地，所述單晶SiC是通過高純、非故意摻雜或者釩摻雜方式獲得的。
可選地，所述透明電極層是通過外延或者濺射工藝形成在所述半絕緣襯底上的。
可選地，所述透明電極層的厚度范圍為O.1 100 μ m。
可選地，所述透明電極的材料為ITO、IGZ0、Zn0、MgZn0、Sn0、AlZnO或者MgAlZnO。
可選地，所述金屬電極是通過濺射或者蒸鍍工藝形成的。
可選地，所述金屬電極的材料為Ta、T1、W、Cr、Co、Zn、Al、Cu、Au金屬單質(zhì)或者其任意組合的合金。
可選地,所述絕緣介質(zhì)層的材料為SiO2或者Si3N4。
可選地，所述透明絕緣層的材料包括紫外透明絕緣材料和可見光透明絕緣材料。
可選地，所述透明絕緣層的材料為Si02、Si3N4或者硅凝膠。
可選地,所述SiO2或者Si3N4絕緣介質(zhì)層或者透明絕緣層是通過PECVD工藝沉積的。
相應地，為解決上述技術問題，本發(fā)明還提供一種高耐壓、低導通電阻的光電導開關，包括
半絕緣襯底；
兩個透明電極，分別位于所述半絕緣襯底上的左右兩端；
兩個金屬電極，分別位于兩個所述透明電極的上方并與其相接觸，所述金屬電極與所述半絕緣襯底隔開。
可選地，所述光電導開關還包括
絕緣介質(zhì)層，位于所述半絕緣襯底的左右兩端的邊緣處并包圍所述邊緣,將包圍所述絕緣介質(zhì)層的所述金屬電極與所述半絕緣襯底之間隔開。
可選地，所述光電導開關還包括
透明絕緣層，位于所述金屬電極、所述透明電極和所述半絕緣襯底的中心區(qū)域上， 所述透明絕緣層露出所述金屬電極的兩側(cè)邊緣區(qū)域。
可選地，所述半絕緣襯底的電阻率范圍為IO5 1012Qcm。
可選地，所述半絕緣襯底的材料為金剛石、SiC或者GaAs。
可選地，所述半絕緣襯底的材料為4H、6H或者3C晶型的單晶SiC。
可選地，所述透明電極層的厚度范圍為O.1 100 μ m。
可選地，所述透明電極的材料為ITO、I GZ0、 Zn0、MgZn0、Sn0、AlZnO或者MgAlZnO。
可選地，所述金屬電極的材料為Ta、T1、W、Cr、Co、Zn、Al、Cu、Au金屬單質(zhì)或者其任意組合的合金。
可選地，所述透明電極和/或金屬電極的邊緣為圓角結構。
可選地,所述絕緣介質(zhì)層的材料為SiO2或者Si3N4。
可選地，所述透明絕緣層的材料包括紫外透明絕緣材料和可見光透明絕緣材料。
可選地,所述透明絕緣層的材料為Si02、Si3N4或者娃凝膠。
可選地，使所述光電導開關導通的激發(fā)光源為紫外光源、綠色光源或者紅色光源。
可選地，所述紫外光源的波長范圍為200nm 380nm，所述綠色光源的波長范圍為 520nm 550nm,所述紅色光源的波長范圍為650nm llOOnm。
可選地，所述金屬電極的面積小于所述透明電極的面積。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
本發(fā)明的結構在暗態(tài)時外電壓加于光電導開關的兩個金屬電極上，此時電場方向平行于開關表面，半絕緣襯底內(nèi)部承受的電場強度交底，從而使其具有很好的耐壓特性；而在導通時電流由金屬電極流入透明電極，后由透明電極流入半絕緣襯底，在保證一定電極間距的情況下，大大增加了電流從金屬電極流入半絕緣襯底的電流截面，降低了流經(jīng)開關的電流密度，減小了開關中的場強集中，從而降低了光電導開關的導通電阻。
本發(fā)明還可以在半絕緣襯底的左右兩端的邊緣處有絕緣介質(zhì)層，優(yōu)化了光電導開關在斷開和導通時的電場分布。
本發(fā)明還可以在金屬電極、透明電極和半絕緣襯底的中心區(qū)域上設置透明絕緣層，進一步優(yōu)化器耐壓和導通特性。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中
圖1為本發(fā)明一個實施例的高耐壓、低導通電阻的光電導開關的制造方法的流程圖2為本發(fā)明一個實施例的高耐壓、低導通電阻的光電導開關的俯視結構和沿著 A-A’線的剖面結構示意圖3為本發(fā)明另一個實施例的高耐壓、低導通電阻的光電導開關的俯視結構和沿著B-B’線的剖面結構示意圖4為本發(fā)明再一個實施例的高耐壓、低導通電阻的光電導開關的俯視結構和沿著C-C’線的剖面結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述地其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實際應用情況作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護范圍。
圖1為本發(fā)明一個實施例的高耐壓、低導通電阻的光電導開關的制造方法的流程圖。如圖所示，該光電導開關的制造方法可以包括
執(zhí)行步驟S101，提供半絕緣襯底，在其上形成透明電極層；
執(zhí)行步驟S102，在透明電極層上旋涂第一光刻膠層，經(jīng)過曝光、顯影和刻蝕，對透明電極層作圖形化，在半絕緣襯底的左右兩端分別形成透明電極；
執(zhí)行步驟S103，去除第一光刻膠層；
執(zhí)行步驟S104，在半絕緣襯底和透明電極上旋涂第二光刻膠層，經(jīng)過曝光和顯影， 對第二光刻膠層作圖形化，露出需要形成金屬電極的區(qū)域；
執(zhí)行步驟S105，在金屬電極的區(qū)域形成金屬電極，金屬電極與透明電極分別相接觸而與半絕緣襯底隔 開；
執(zhí)行步驟S106，去除第二光刻膠層，形成光電導開關。
高耐壓、低導通電阻的光電導開關的制造方法的實施例
下面詳細描述本發(fā)明一個實施例的高耐壓、低導通電阻的光電導開關的制造過程。
首先，提供半絕緣襯底，在其上形成透明電極層。其中，該半絕緣襯底的電阻率范圍可以為IO5 IO12 Ω Cm。具體來說，該半絕緣襯底的材料可以為金剛石、SiC或者GaAs。 如果選用SiC材料作為半絕緣襯底的話，則其可以為4H、6H或者3C晶型的單晶SiC，可以通過高純、非故意摻雜或者釩(V)摻雜方式獲得。在本實施例中，選用釩摻雜的6H晶型的單晶SiC材料作為半絕緣襯底。
該半絕緣襯底先拋光至粗糙度小于lnm，之后經(jīng)標準RCA工藝清洗后在壓強為 Ibar氫氣中1200°C退火3小時，以消除表面損傷層。然后放在濃度為10%的HF酸中浸泡 12小時，使用前采用純水沖洗30分鐘待用。
隨后，可以采用外延設備或者磁控濺射設備在半絕緣襯底上均勻濺射一層厚度范圍為O.1 100 μ m的透明電極層。該透明電極層的材料可以為ITO、IGZO、ZnO、MgZnO、SnO、 AlZnO 或者 MgAlZnO。
然后，在透明電極層上旋涂第一光刻膠層，采用相應的透明電極的掩模版經(jīng)過曝光、顯影和刻蝕，對透明電極層作圖形化，使非透明電極的區(qū)域顯現(xiàn)出來。接著放入濃度為 10%的FeCl3溶液中刻蝕30s，取出去離子水溢流lOmin，在半絕緣襯底的左右兩端分別形成透明電極。然后去除殘余的第一光刻膠層，去離子水溢流lOmin，氮氣吹干，得到所需要的透明電極的圖形。
接著，在半絕緣襯底和透明電極上旋涂第二光刻膠層，采用相應的金屬電極的掩模版經(jīng)過曝光和顯影，對第二光刻膠層作圖形化，露出需要形成金屬電極的區(qū)域。
之后采用例如磁控濺射或者蒸鍍設備在金屬電極的區(qū)域形成金屬電極，金屬電極與透明電極分別相接觸而與半絕緣襯底隔開。其中，該金屬電極的材料可以為Ta、T1、W、Cr、 Co、Zn、Al、Cu、Au金屬單質(zhì)或者其任意組合的合金。
取出后去除第二光刻膠層，形成光電導開關。
當然，為了優(yōu)化開關在斷開和導通時的電場分布，對開關的金屬電極形狀進行改進，同時對透明電極的形狀進行調(diào)整，并引入絕緣介質(zhì)層。具體來說，在形成透明電極層之前可以還包括步驟
首先通過例如PECVD工藝在半絕緣襯底上沉積絕緣介質(zhì)層，絕緣介質(zhì)層包圍半絕緣襯底的邊緣。其中，該絕緣介質(zhì)層的材料可以為SiO2或者Si3N4。
然后在絕緣介質(zhì)層上旋涂第三光刻膠層，采用對應的掩模版經(jīng)過曝光、顯影和等離子體刻蝕，對絕緣介質(zhì)層作圖形化，露出半絕緣襯底的中心區(qū)域和需要形成透明電極的區(qū)域。
另外，為了進一步優(yōu)化光電導開關的耐壓和導通性質(zhì)，對光電導開關的結構還可以作進一步的改進。具體來說，在去除第二光刻膠層之后還包括步驟
首先通過例如PECVD工藝在金屬電極、透明電極和半絕緣襯底上沉積透明絕緣層。其中，該透明絕緣層的材料可以包括紫外透明絕緣材料和可見光透明絕緣材料，例如 SiO2、Si3N4或者硅凝膠。
然后采用光刻和等離子體刻蝕的方法對透明絕緣層作圖形化，露出其所覆蓋的金屬電極的兩側(cè)邊緣區(qū)域。
高耐壓、低導通電阻的光電導開關的實施例
下面結合圖2至圖4詳細描述本發(fā)明一個實施例的高耐壓、低導通電阻的光電導開關的具體結構。
圖2為本發(fā)明一個實施例的高耐壓、低導通電阻的光電導開關的俯視結構和沿著 A-A’線的剖面結構示意圖。如圖2所示，該高耐壓、低導通電阻的光電導開關可以包括半絕緣襯底101、兩個透明電極102以及兩個金屬電極103。其中，兩個透明電極102分別位于半絕緣襯底101上的左右兩端，兩個金屬電極103分別位于兩個透明電極102的上方并與其相接觸，金屬電極103與半絕緣襯底101隔開。
該光電導開關在激發(fā)光源104的激發(fā)下導通，激發(fā)光源104照射光電導開關表面， 使暴露的半絕緣襯底101區(qū)域得到激發(fā)，產(chǎn)生大量的光生載流子，金屬電極103/透明電極 102/激發(fā)的半絕緣襯底101/透明電極102/金屬電極103構成一個導通回路，實現(xiàn)光電導開關的導通。圖中曲線箭頭所示為電流的流向，在圖的右側(cè)，電流方向為金屬電極103到透明電極102再到激發(fā)的半絕緣襯底101 ;在圖的左側(cè)，電流方向為激發(fā)的半絕緣襯底101到透明電極102再到金屬電極103,構成一個導通回路。
其中，該半絕緣襯底101的電阻率范圍可以為IO5 IO12 Ω cm。具體來說，該半絕緣襯底101的材料可以為金剛石、SiC或者GaAs。如果選用SiC材料作為半絕緣襯底的話， 則其可以為4H、6H或者3C晶型的單晶SiC，可以通過高純、非故意摻雜或者釩(V)摻雜方式獲得。在本實施例中，選用釩摻雜的6H晶型的單晶SiC材料作為半絕緣襯底。
此外，該透明電極102的厚度范圍可以為O.1 100 μ m，該透明電極102的材料可以為IT0、IGZ0、Zn0、MgZn0、Sn0、AlZnO或者MgAlZnO。而該金屬電極103的材料可以為 Ta、T1、W、Cr、Co、Zn、Al、Cu、Au金屬單質(zhì)或者其任意組合的合金。為了降低光電導開關內(nèi)的場強集中，透明電極102和/或金屬電極103的邊緣可以做成圓角結構。金屬電極103 可以設計成有各種不同的形狀和分布，比如金屬電極103的面積小于透明電極102的面積等，以使光電導開關具有合適的電場分布。
當然，為了優(yōu)化開關在斷開和導通時的電場分布，該光電導開關的結構還可以作一些改進。圖3為本發(fā)明另一個實施例的高耐壓、低導通電阻的光電導開關的俯視結構和沿著B-B’線的剖面結構示意圖。如圖3所示，光電導開關還可以包括絕緣介質(zhì)層105。該絕緣介質(zhì)層105位于半絕緣襯底101的左右兩端的邊緣處并包圍邊緣,將包圍絕緣介質(zhì)層 105的金屬電極103與半絕緣襯底101之間隔開。
在本實施例中，該絕緣介質(zhì)層105的材料可以為SiO2或者Si3N4。
另外，為了進一步優(yōu)化光電導開關的耐壓和導通性質(zhì)，對光電導開關的結構還可以作進一步的改進。圖4為本發(fā)明再一個實施例的高耐壓、低導通電阻的光電導開關的俯視結構和沿著C-C’線的剖面結構示意圖。如圖4所示，該光電導開關還可以包括透明絕緣層106。該透明絕緣層106位于金屬電極103、透明電極102和半絕緣襯底101的中心區(qū)域上，透明絕緣層106露出金屬電極103的兩側(cè)邊緣區(qū)域。
在本實施例中，該透明絕緣層106的材料可以包括紫外透明絕緣材料和可見光透明絕緣材料，例如SiO2、Si3N4或者硅凝膠。
使本實施例的光電導開關導通的激發(fā)光源一般可以為紫外光源、綠色光源或者紅色光源。對此，不同的激發(fā)光源，其相應的波長范圍也不同。例如，紫外光源的波長范圍為 200nm 380nm,綠色光源的波長范圍為520nm 550nm,紅色光源的波長范圍為650nm llOOnm。而在開關的上表面采用了透明絕緣材料后，就能夠使得光能順利穿透到半絕緣襯底101的表面，同時其絕緣性質(zhì)能很好的起到電極間的絕緣保護作用。
綜上所述，本發(fā)明的光電導開關的基本結構為金屬電極/透明電極/半絕緣襯底。在半絕緣襯底上通過光刻制作出分開一定距離的電極圖形，沉積好透明導電材后，通過剝離工藝得到一定形狀的電極，采用相同的方法在透明電極層上制備出一定形狀的金屬電極。對于金屬氧化物透明電極也可采用先整片沉積，然后通過光刻和刻蝕的方法獲得所需的圖形。
本發(fā)明的光電導開關的工作原理解釋如下恒定高壓加于光電導開關的兩個電極上。在無光照時，半絕緣襯底處于絕緣態(tài)，使電極兩端的電壓隔離。該結構電場的方向平行于半絕緣層，在垂直于半絕緣層方向上的場強分量非常少，因此只要對半絕緣層表層做好絕緣防護，該結構將具有良好的耐壓性質(zhì)。此時開關中只有納安甚至皮安級的漏電流通過， 開關處于斷開狀態(tài)。
當激發(fā)光源垂直半絕緣層面入射，僅需照射透明電極區(qū)時，透明電極下的半絕緣襯底中激發(fā)出大量的自由載流子，形成低阻值態(tài)，這時金屬電極/透明電極/激發(fā)的半絕緣襯底層/透明電極/金屬電極構成一個導通回路，實現(xiàn)開關的導通。電流從金屬電極到透明電極，以及從透明電極至激發(fā)的半絕緣襯底，在不同材料界面處電流的截面都較大；而傳統(tǒng)的同面型開關電流直接從金屬電極流入激發(fā)的半絕緣襯底，電流在不同材料界面處的截面僅為一條線，增加了電流密度。因此本發(fā)明的這種新型的光電導開關結構較傳統(tǒng)結構開關界面處電流密度降低，避免了界面處場強集中引起的擊穿；增加了開關能承受的最大電流密度，降低了開關的導通電阻。
透明電極材料是本發(fā)明的核心部分之一。在沒有透明電極的情況下，金屬電極與半絕緣層直接接觸，光照時電流僅從電極邊緣的線通道進入電極，使該處電流密度和場強都很集中，降低了耐壓值，增加了導通電阻。而采用透明電極就避免了上述問題，使半絕緣層與電極層之間有較大的面通道。
本發(fā)明的結構在暗態(tài)時外電壓加于光電導開關的兩個金屬電極上，此時電場方向平行于開關表面，半絕緣襯底內(nèi)部承受的電場強度較低，從而使其具有很好的耐壓特性；而在導通時電流由金屬電極流入透明電極，后由透明電極流入半絕緣襯底，在保證一定電極間距的情況下，大大增加了電流從金屬電極流入半絕緣襯底的電流截面，降低了流經(jīng)開關的電流密度，減小了開關中的場強集中，從而降低了光電導開關的導通電阻。
本發(fā)明還可以在半絕緣襯底的左右兩端的邊緣處有絕緣介質(zhì)層，優(yōu)化了光電導開關在斷開和導通時的電場分布。
本發(fā)明還可以在金屬電極、透明電極和半絕緣襯底的中心區(qū)域上設置透明絕緣層，進一步優(yōu)化器耐壓和導通特性。
本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾， 均落入本發(fā)明權利要求所界定的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種高耐壓、低導通電阻的光電導開關的制造方法，包括步驟 提供半絕緣襯底，在其上形成透明電極層； 在所述透明電極層上旋涂第一光刻膠層，經(jīng)過曝光、顯影和刻蝕，對所述透明電極層作圖形化，在所述半絕緣襯底的左右兩端分別形成透明電極； 去除所述第一光刻膠層； 在所述半絕緣襯底和所述透明電極上旋涂第二光刻膠層，經(jīng)過曝光和顯影，對所述第二光刻膠層作圖形化，露出需要形成金屬電極的區(qū)域； 在所述金屬電極的區(qū)域形成所述金屬電極，所述金屬電極與所述透明電極分別相接觸而與所述半絕緣襯底隔開； 去除所述第二光刻膠層，形成所述光電導開關。
2.根據(jù)權利要求1所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，在形成所述透明電極層之前還包括步驟 在所述半絕緣襯底上沉積絕緣介質(zhì)層，所述絕緣介質(zhì)層包圍所述半絕緣襯底的邊緣； 在所述絕緣介質(zhì)層上旋涂第三光刻膠層，經(jīng)過曝光、顯影和刻蝕，對所述絕緣介質(zhì)層作圖形化，露出所述半絕緣襯底的中心區(qū)域和需要形成所述透明電極的區(qū)域。
3.根據(jù)權利要求2所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，在去除所述第二光刻膠層之后還包括步驟 在所述金屬電極、所述透明電極和所述半絕緣襯底上沉積透明絕緣層； 采用光刻和刻蝕的方法對所述透明絕緣層作圖形化，露出其所覆蓋的所述金屬電極的兩側(cè)邊緣區(qū)域。
4.根據(jù)權利要求1所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，所述半絕緣襯底的電阻率范圍為IO5 IO12Qcm0
5.根據(jù)權利要求4所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，所述半絕緣襯底的材料為金剛石、SiC或者GaAs。
6.根據(jù)權利要求5所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，所述半絕緣襯底的材料為4H、6H或者3C晶型的單晶SiC。
7.根據(jù)權利要求6所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，所述單晶SiC是通過高純、非故意摻雜或者釩摻雜方式獲得的。
8.根據(jù)權利要求1所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，所述透明電極層是通過外延或者派射工藝形成在所述半絕緣襯底上的。
9.根據(jù)權利要求8所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，所述透明電極層的厚度范圍為O.1 100 μ m。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，所述透明電極的材料為 ITO、IGZO、ZnO, MgZnO, SnO, AlZnO 或者 MgAlZnO。
11.根據(jù)權利要求1所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，所述金屬電極是通過派射或者蒸鍍工藝形成的。
12.根據(jù)權利要求11所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，所述金屬電極的材料為Ta、T1、W、Cr、Co、Zn、Al、Cu、Au金屬單質(zhì)或者其任意組合的合金。
13.根據(jù)權利要求2所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，所述絕緣介質(zhì)層的材料為SiO2或者Si3N4。
14.根據(jù)權利要求3所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，所述透明絕緣層的材料包括紫外透明絕緣材料和可見光透明絕緣材料。
15.根據(jù)權利要求14所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，所述透明絕緣層的材料為SiO2、Si3N4或者硅凝膠。
16.根據(jù)權利要求13至15中任一項所述的光電導開關的制造方法，其特征在于，所述SiO2或者Si3N4絕緣介質(zhì)層或者透明絕緣層是通過PECVD工藝沉積的。
17.一種高耐壓、低導通電阻的光電導開關，包括 半絕緣襯底； 兩個透明電極，分別位于所述半絕緣襯底上的左右兩端； 兩個金屬電極，分別位于兩個所述透明電極的上方并與其相接觸，所述金屬電極與所述半絕緣襯底隔開。
18.根據(jù)權利要求17所述的光電導開關，其特征在于，還包括 絕緣介質(zhì)層，位于所述半絕緣襯底的左右兩端的邊緣處并包圍所述邊緣，將包圍所述絕緣介質(zhì)層的所述金屬電極與所述半絕緣襯底之間隔開。
19.根據(jù)權利要求17或18所述的光電導開關，其特征在于，還包括 透明絕緣層，位于所述金屬電極、所述透明電極和所述半絕緣襯底的中心區(qū)域上，所述透明絕緣層露出所述金屬電極的兩側(cè)邊緣區(qū)域。
20.根據(jù)權利要求17所述的光電導開關，其特征在于，所述半絕緣襯底的電阻率范圍為 IO5 IO12 Ω cm。
21.根據(jù)權利要求20所述的光電導開關，其特征在于，所述半絕緣襯底的材料為金剛石、SiC或者GaAs。
22.根據(jù)權利要求21所述的光電導開關，其特征在于，所述半絕緣襯底的材料為4H、6H或者3C晶型的單晶SiC。
23.根據(jù)權利要求17所述的光電導開關，其特征在于，所述透明電極層的厚度范圍為O.1 100 μ mD
24.根據(jù)權利要求23所述的光電導開關，其特征在于，所述透明電極的材料為ΙΤ0、IGZO、ZnO, MgZnO, SnO, AlZnO 或者 MgAlZnO。
25.根據(jù)權利要求17所述的光電導開關，其特征在于，所述金屬電極的材料為Ta、T1、W、Cr、Co、Zn、Al、Cu、Au金屬單質(zhì)或者其任意組合的合金。
26.根據(jù)權利要求17或25所述的光電導開關，其特征在于，所述透明電極和/或金屬電極的邊緣為圓角結構。
27.根據(jù)權利要求18所述的光電導開關，其特征在于，所述絕緣介質(zhì)層的材料為SiO2或者Si3N4。
28.根據(jù)權利要求19所述的光電導開關，其特征在于，所述透明絕緣層的材料包括紫外透明絕緣材料和可見光透明絕緣材料。
29.根據(jù)權利要求28所述的光電導開關，其特征在于，所述透明絕緣層的材料為Si02、Si3N4或者娃凝膠。
30.根據(jù)權利要求17所述的光電導開關，其特征在于，使所述光電導開關導通的激發(fā)光源為紫外光源、綠色光源或者紅色光源。
31.根據(jù)權利要求30所述的光電導開關，其特征在于，所述紫外光源的波長范圍為200nm 380nm，所述綠色光源的波長范圍為520nm 550nm，所述紅色光源的波長范圍為650nm llOOnm。
32.根據(jù)權利要求17所述的光電導開關，其特征在于，所述金屬電極的面積小于所述透明電極的面積。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高耐壓、低導通電阻的光電導開關的制造方法，包括步驟提供半絕緣襯底，在其上形成透明電極層；在透明電極層上旋涂光刻膠層，對透明電極層作圖形化，在半絕緣襯底的左右兩端分別形成透明電極；在半絕緣襯底和透明電極上旋涂第二光刻膠層，對第二光刻膠層作圖形化，露出需要形成金屬電極的區(qū)域；形成金屬電極，其與透明電極分別相接觸而與半絕緣襯底隔開；去除第二光刻膠層。相應地，本發(fā)明還提供一種高耐壓、低導通電阻的光電導開關。本發(fā)明在保證一定電極間距的情況下，增加了開關的電流密度容量，減小了場強集中，從而使光電導開關在具有高耐壓特性的同時，還具有較低的導通電阻。
文檔編號H01L31/0216GK103022220SQ20111028111
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權日2011年9月21日
發(fā)明者黃維, 常少輝, 劉學超, 王樂星, 莊擊勇, 陳輝, 施爾畏 申請人:中國科學院上海硅酸鹽研究所, 上海硅酸鹽研究所中試基地