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  • 基于Ir2O3/Ga2O3的深紫外APD探测二极管及其制作方法
基于Ir2O3/Ga2O3的深紫外APD探测二极管及其制作方法 授权有效中;
  • 专利(申请)号: CN201611124463.4
  • 专利类型: 发明;
  • 主分类: H电学;
  • 产业领域: 半导体
  • 专利来源: 高校;
  • 申请日: 2016-12-08
  • 原始申请人: 西安电子科技大学
  • 当前专利权人: 西安电子科技大学
  • 交易方式: 转让;
  • 其他交易方式:
  • 参考价格(元): ¥51000
  • 联系方式: 远诺龚雪-18329540641

摘要

【 中文摘要 】本发明涉及一种基于Ir2O3/Ga2O3的深紫外APD探测二极管及其制作方法。该方法包括:选取β‑Ga2O3衬底;在β‑Ga2O3衬底表面生长β‑Ga2O3材料形成同质外延层;在同质外延层表面生长上生长Ir2O3材料形成异质外延层;刻蚀异质外延层和同质外延层形成梯形结构;在异质外延层表面形成顶电极;在β‑Ga2O3衬底下表面形成底电极, 最终形成APD探测器二极管。本发明采用β‑Ga2O3材料, 发挥该材料在深紫外光区域和可见光区域的极高光透率和透明度, 并确保了APD探测器的耐压极高、击穿电场较高, 适合高频、高辐射、高温高压等极端环境, 在极端环境下不仅器件可靠性大幅提高, 探测性能也将优于目前的APD探测器。

【 英文摘要 】The invention relates to a deep ultraviolet APD detection diode based on Ir2O3/Ga2O3 and a manufacturing method thereof. The method comprises the following steps of selecting a beta-Ga2O3 substrate; growing a beta-Ga2O3 material on a beta-Ga2O3 substrate surface to form a homogeneous epitaxial layer; growing an Ir2O3 material on a homogeneous epitaxial layer surface so as to form a heterogeneous epitaxial layer; etching the heterogeneous epitaxial layer and the homogeneous epitaxial layer to form a trapezoidal structure; forming a top electrode on a heterogeneous epitaxial layer surface; and forming a bottom electrode on a lower surface of the beta-Ga2O3 substrate and finally forming an APD detector diode. In the invention, the beta-Ga2O3 material is used, a super high light penetration rate and transparency of the material in a deep ultraviolet area and a visible light area are performed, super high voltage withstanding performance of an APD detector and a high breakdown electric field are ensured; the diode is suitable for extreme environments of a high frequency, high radiation, high temperature and high voltage and the like; under the extreme environments, device reliability can be greatly increased and detection performance is better than that of an existing APD detector.

技术摘要(来自于incoPat)

【 用途 】

方法过程制造方法制造方法
测量实验探测器氧化铱/氧化镓(iii)基紫外雪崩光电二极管探测器

【 技术功效 】

技术功效句选择合适的M使得该发明的信噪比良好; 在极端环境下不仅器件可靠性大幅提高; 具有较低的超额噪声; 充分发挥该材料在深紫外光区域和可见光区域的极高光透率和透明度
技术功效短语合适的M; 可靠性提高; 噪声低; 发挥在紫外光区域
技术功效1级适应性; 可靠性; 噪音; 区域
技术功效2级适应性提高; 可靠性提高; 噪音降低; 区域
技术功效3级适应性提高; 可靠性提高; 噪音降低; 发挥紫外光区域
技术功效TRIZ参数35-适应性、通用性;27-可靠性;31-物质产生的有害因素;

分类号

【技术分类】

主分类号

H01L31/18;

  • H 电

  • H01

    电气元件

  • H01L

    不包含在H10类中的半导体器件(用于测量G01的半导体器件的用途;一般电阻器入H01C;磁铁、电感器或变压器入H01F;一般电容器入H01G;电解装置入H01G9/00;电池或蓄电池入H01M;H01P型波导、谐振器或波导线;线路连接器或集电器入H01R;受激发射装置入H01S;机电谐振器入H03H;扬声器、麦克风、留声机拾音器或类似的声机电换能器入H04R;一般电光源入H05B;电气设备的印刷电路,混合电路,外壳或结构零件,电气元件组件的制造入H05K;半导体器件在具有特定应用的电路中的使用,参见本申请的小类) [19740701]

  • H01L31/00

    对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射或微粒辐射敏感并专门适用于将这种辐射的能量转换成电能或通过这种辐射控制电能的半导体器件;专门适用于其或其部件的制造或处理的方法或设备;其详情(H10K30/00优先;除了辐射敏感元件与一个或多个电光源的组合之外,由在公共衬底中或上形成的多个固态元件组成的器件,入H01L27/00) [20060101]

  • *H01L31/18

    专门适用于制造或处理这些器件或其部件的方法或设备 [20060101]

IPC分类号
CPC分类号H10F71/00; H10F77/12; H10F30/2255;
清洁能源产业分类2.1.2; 3.1.0; 3.2.0; 5.1.0; 6.2.0
数字经济核心产业分类010306; 010501; 010502; 010504; 010511; 010513; 030401

【行业分类】

国民经济行业分类

制造业

国民经济行业(主)

制造业

新兴产业分类

太阳能产业

新兴产业(主)

太阳能产业

知识密集型分类

信息通信技术制造业新装备制造业新材料制造业

学科分类

工程物理科学

专利历程

  • 2016-12-08

    申请日

    CN201611124463.4(当前专利)

    申请号

  • 2017-02-15

    首次公开日

    CN106409987A

    首次公开号

  • 2017-09-26

    授权公告日

    CN106409987B(当前专利)

    授权公告号

  • 2036-12-08

    预估到期日

    计算因素

其他著录项

代理机构西安智萃知识产权代理有限公司 61221
代理人刘长春
申请语言汉语
审查员郭学军

首项权利要求

1.一种基于Ir2O3/Ga2O3的深紫外APD探测二极管的制作方法,特征在于,包括:
步骤1、选取β-Ga2O3衬底;
步骤2、在所述β-Ga2O3衬底表面生长β-Ga2O3材料形成同质外延层;
步骤3、利用CVD工艺,在所述同质外延层表面生长掺杂浓度为1×1019~1×1020cm-3的P型Ir2O3材料以形成异质外延层;
步骤4、刻蚀所述异质外延层和所述同质外延层形成梯形结构;
步骤5、在所述异质外延层表面形成顶电极;
步骤6、在所述β-Ga2O3衬底下表面形成底电极,最终形成所述APD探测器二极管。

2.根据权利要求1所述的方法,特征在于,在所述β-Ga2O3衬底表面生长β-Ga2O3材料形成同质外延层,包括:
利用分子束外延工艺,在所述β-Ga2O3衬底表面生长掺杂浓度为1×1015~1×1016cm-3的N型所述β-Ga2O3材料以形成所述同质外延层;其中,所述同质外延层的厚度根据雪崩增益系数调节。

3.根据权利要求1所述的方法,特征在于,刻蚀所述异质外延层和所述同质外延层形成梯形结构,包括:
采用第一光刻掩膜版,利用倾斜刻蚀工艺刻蚀所述异质外延层以在所述异质外延层内形成第一梯形结构;
采用第二光刻掩膜板,利用选择性倾斜刻蚀工艺刻蚀所述同质外延层以在所述同质外延层内形成第二梯形结构,以形成所述梯形结构。

4.根据权利要求1所述的方法,特征在于,在所述异质外延层表面形成顶电极,包括:
采用第三光刻掩膜版,利用磁控溅射工艺在所述异质外延层表面溅射第一复合金属材料形成所述顶电极。

5.根据权利要求4所述的方法,特征在于,利用磁控溅射工艺在所述异质外延层表面溅射第一复合金属材料,包括:
将Ti材料作为溅射靶材,以Ar气体作为溅射气体通入溅射腔内,在真空度为6×10-4~1.3×10-3Pa,工作频率为100W的条件下,在所述异质外延层表面溅射形成Ti层;
将Au材料作为溅射靶材,以Ar气体作为溅射气体通入溅射腔内,在真空度为6×10-4~1.3×10-3Pa,工作频率为100W的条件下,在所述Ti层表面溅射形成Au层,以形成所述第一复合金属材料。

6.根据权利要求1所述的方法,特征在于,在所述β-Ga2O3衬底下表面形成底电极,包括:
利用磁控溅射工艺在所述β-Ga2O3衬底下表面溅射第二复合金属材料形成所述底电极。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,利用磁控溅射工艺在所述β-Ga2O3衬底下表面溅射第二复合金属材料,包括:

将Ti材料作为溅射靶材,以Ar气体作为溅射气体通入溅射腔内,在真空度为6×10-4~1.3×10-3Pa,工作频率为100W的条件下,在所述β-Ga2O3衬底下表面溅射形成Ti层;
将Au材料作为溅射靶材,以Ar气体作为溅射气体通入溅射腔内,在真空度为6×10-4~1.3×10-3Pa,工作频率为100W的条件下,在所述Ti层表面溅射形成Au层,以形成所述第二复合金属材料。

8.一种基于Ir2O3/Ga2O3的深紫外APD探测二极管,特征在于,所述APD探测二极管由权利要求1-7任一项所述的方法制备形成。

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