[发明专利]一种半导体器件的三维电极结构及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种半导体器件的三维电极结构，其特征在于，包括单晶金刚石晶片材料，所述单晶金刚石晶片材料上设置有分别作为正极和负极的两个金属电极pad(1)，所述的各个金属电极pad(1)均连接一个或多个等距间隔设置的叉指电极(2)，所述各叉指电极(2)上均连接有一个或多个相互平行、且设置在所述单晶金刚石晶片材料内的柱状金属电极(3)。

2.如权利要求1所述的一种半导体器件的三维电极结构，其特征在于，所述柱状金属电极(3)贯穿所述单晶金刚石晶片材料设置、或仅延伸一定深度设置。

3.如权利要求1或2所述的一种半导体器件的三维电极结构，其特征在于，所述柱状金属电极(3)为竖直设置或者倾斜设置。

4.如权利要求1或2所述的一种半导体器件的三维电极结构，其特征在于，所述各叉指电极(2)为平行电极或环形电极，且所述各叉指电极(2)位于所述单晶金刚石晶片材料的表面或者内部。

5.如权利要求4所述的一种半导体器件的三维电极结构，其特征在于，所述金属电极pad(1)和叉指电极(2)之间为桥接方式或者直接覆盖式连接。

6.如权利要求1或2所述的一种半导体器件的三维电极结构，其特征在于，所述金属电极pad(1)、叉指电极(2)和柱状金属电极(3)的材质相同或不同，但均要求为能与金刚石形成欧姆接触的金属或者能与金刚石形成导电碳化物的金属。

7.如权利要求1或2所述的一种半导体器件的三维电极结构，其特征在于，所述单晶金刚石晶片材料为自支撑单晶金刚石膜，或者包含单晶金刚石晶片衬底的单晶金刚石外延层。

8.如权利要求1或2所述的一种半导体器件的三维电极结构，其特征在于，所述单晶金刚石晶片材料的横截面为矩形、圆形、椭圆形或者其他形状，所述两个金属电极pad(1)设置在所述单晶金刚石晶片材料的侧面、顶面或底面、且两个金属电极pad(1)之间为共面或异面设置。

9.如权利要求1或2所述的一种半导体器件的三维电极结构，其特征在于，所述各柱状金属电极(3)与单晶金刚石晶片材料之间通过退火形成欧姆接触。

10.如权利要求1至9中任意一项所述的一种半导体器件的三维电极结构，其特征在于，适用于金刚石紫外光电探测器或者粒子探测器。

11.如权利要求1至10中任意一项所述的一种半导体器件的三维电极结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、采用金刚石刻蚀技术在单晶金刚石晶片材料上刻蚀三维孔阵列；

步骤2、用金属填充所述各个三维孔形成柱状金属电极(3)，进行退火处理；

步骤3、再将对应的三维孔通过叉指电极(2)与金属电极pad(1)连接。