[发明专利]一种双导通型碳化硅光导开关及其制备方法

权利要求书

1.一种双导通型碳化硅光导开关，包括碳化硅衬底，所述碳化硅衬底的上表面的两侧分别设置有电极，其特征在于，所述电极与碳化硅衬底之间通过设置高掺杂的外延层或离子注入或退火形成欧姆接触，所述电极之间的电流通道区域上设置有图形化刻蚀处理的图形；当激光触发光导开关后，光生载流子使得光导开关产生第一次导通，所述电流通道区域上图形化刻蚀处理的图形引起表面闪络引起放电，产生第二次导通，实现一次激光触发两次导通。

2.根据权利要求1所述的一种双导通型碳化硅光导开关，其特征在于，所述图形化刻蚀处理的图形为周期性或者非周期性排列的阵列图形，阵列图形为条形凹槽、方形、圆形、椭圆形、三角形中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种双导通型碳化硅光导开关，其特征在于，所述图形化刻蚀处理的图形是通过机械刻蚀，或干法刻蚀，或湿法刻蚀的方法得到的。

4.根据权利要求1所述的一种双导通型碳化硅光导开关，其特征在于，所述光导开关的触发激光为脉冲激光，脉冲激光的波长为350-360nm，脉冲宽度为20-30ns；优选的，脉冲激光的波长为355nm，脉冲宽度为25ns。

5.如权利要求1-4任一项所述的双导通型碳化硅光导开关的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过MOCVD技术在碳化硅衬底上外延生长掺杂的n型氮化镓层，并利用光刻工艺在碳化硅衬底上制备光导开关的电极图形；

(2)通过电子束蒸发设备，在步骤(1)处理后的碳化硅衬底上蒸镀Ti/Pt/Au复合金属层或者Ti/Al/Ti/Au复合金属层，并通过丙酮剥离得到带有光导开关电极结构的整片碳化硅晶片；

(3)将步骤(2)处理后的碳化硅晶片放入到氮气气氛的合金炉中进行合金处理；

(4)通过等离子体刻蚀技术去除电流通道区域上的多余的掺杂的n型氮化镓层；

(5)通过机械刻蚀，或干法刻蚀，或湿法刻蚀的方法在电极之间的电流通道区域上制备图形化刻蚀处理的图形；

(6)对电极进行焊接，封装，完成制备双导通型碳化硅光导开关。

6.根据权利要求5所述的双导通型碳化硅光导开关的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，利用BCl₃气体腐蚀电流通道区域上的多余的掺杂的n型氮化镓层；并通过熔融的KOH去除电流通道区域上的氮化镓层，熔融的KOH的处理时间10-20s。

7.根据权利要求5所述的双导通型碳化硅光导开关的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，合金炉的温度为450-600℃，处理时间为8-15min；优选的，所述步骤(3)中，合金炉的温度为550℃，处理时间为10min。

8.根据权利要求5所述的双导通型碳化硅光导开关的制备方法，其特征在于，所述掺杂的n型氮化镓层为高掺杂硅或者碳的n型氮化镓层，掺杂浓度大于1×10¹⁹cm^-3。

9.根据权利要求5所述的双导通型碳化硅光导开关的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，在碳化硅衬底上外延生长的掺杂的n型氮化镓的厚度为150-250nm；优选的，所述步骤(1)中，在碳化硅衬底上外延生长的掺杂的n型氮化镓的厚度为200nm。

10.根据权利要求所述5的双导通型碳化硅光导开关的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，电极图形的电极之间的距离为1-7mm，电极的尺寸为(3-5)mm×(6-10)mm；优选的，所述步骤(1)中，电极图形的电极之间的距离为3mm，电极尺寸为4×8mm。