專(zhuān)利名稱(chēng)：一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法，屬于半導(dǎo)體器件制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于半導(dǎo)體材料制備技術(shù)的突破，特別是隨著納米尺寸的半導(dǎo)體晶體外延制備技術(shù)的突破，半導(dǎo)體材料的質(zhì)量、性能都有了重大突破，使得其在光電器件方面的應(yīng)用越來(lái)越多。太陽(yáng)能方面的專(zhuān)利如申請(qǐng)?zhí)枮?00780048752的活性區(qū)域帶有具有能量阱的納米結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池、桑迪奧德公司的詹姆斯.C.金等于2007年申請(qǐng)，涉及的是一種用于具有漸變能量阱的太陽(yáng)能電池的方法及設(shè)備。所述太陽(yáng)能電池的活性區(qū)域包含納米結(jié)構(gòu)。所述納米結(jié)構(gòu)由包含III- V化合物半導(dǎo)體及改變所述III- V化合物半導(dǎo)體的帶隙的元素的材料形成。不過(guò)這個(gè)專(zhuān)利主要是活性區(qū)域本身的結(jié)構(gòu)是納米的，沒(méi)有涉及整個(gè)器件結(jié)構(gòu)是否為同質(zhì)結(jié)、異質(zhì)結(jié)納米結(jié)構(gòu)，也沒(méi)有提及對(duì)襯底要求。另一項(xiàng)專(zhuān)利北京理工大學(xué)姜瀾等2009年申請(qǐng)的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?009100擬827的一種氮化鎵太陽(yáng)能同位素復(fù)合型微電池及其制作方法，是關(guān)于一種氮化鎵太陽(yáng)能同位素復(fù)合型微電池及其制作方法。本發(fā)明的制作方法首先在基底的一側(cè)鍍制一層光學(xué)增透膜，然后在基底另一側(cè)利用金屬有機(jī)物化學(xué)氣象沉淀工藝，依次生長(zhǎng)兩個(gè)背靠背PN結(jié)，最后在P N結(jié)外側(cè)固定同位素放射層。沒(méi)有涉及整個(gè)器件結(jié)構(gòu)是否為同質(zhì)結(jié)、異質(zhì)結(jié)納米結(jié)構(gòu)，也沒(méi)有提及對(duì)襯底要求。還有專(zhuān)利如專(zhuān)利號(hào)為200510048197的一種高純度氮化鎵納米線(xiàn)的制備方法和專(zhuān)利號(hào)為200510048111的一種無(wú)機(jī)化合物氮化鎵納米線(xiàn)的制取方法，由太原理工大學(xué)許并社等于2005年分別申請(qǐng)， 發(fā)明都是為一種高純度氮化鎵納米線(xiàn)的制備生成方法，沒(méi)有涉及整個(gè)器件結(jié)構(gòu)是否為同質(zhì)結(jié)、異質(zhì)結(jié)納米結(jié)構(gòu)，也沒(méi)有提及對(duì)襯底要求。專(zhuān)利號(hào)的200710173110的采用干法刻蝕制備氮化鎵納米線(xiàn)陣列的方法，涉及了一種利用干法刻蝕氮化鎵納米線(xiàn)陣列的方法，其特征在于采用了金屬M(fèi)納米粒子點(diǎn)陣作為掩膜，而M納米粒子點(diǎn)陣是通過(guò)陽(yáng)極氧化鋁來(lái)制作的。所制作的GaN納米線(xiàn)陣列也適合于如LED或LD光電器件的制作。其專(zhuān)利的器件結(jié)構(gòu)為納米結(jié)構(gòu)，但是也沒(méi)有提及對(duì)襯底要求。而且沒(méi)有異質(zhì)結(jié)或者同質(zhì)結(jié)的專(zhuān)利要求。專(zhuān)利號(hào)為20071006^78的單結(jié)銦鎵氮太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)及制作方法，是關(guān)于一種單結(jié)銦鎵氮太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于低溫氮化鎵成核層制作在襯底的上面，該成核層可增加襯底表面的成核密度；和一非有意摻雜氮化鎵緩沖層，減少外延層的缺陷密度，提高晶體質(zhì)量；沒(méi)有涉及整個(gè)器件結(jié)構(gòu)是否為同質(zhì)結(jié)、異質(zhì)結(jié)納米結(jié)構(gòu)，也沒(méi)有提及對(duì)襯底要求。專(zhuān)利號(hào)為 200780016946的GAN納米線(xiàn)的脈沖式生長(zhǎng)及在族III氮化物半導(dǎo)體襯底材料中的應(yīng)用和器件，涉及GAN納米線(xiàn)的脈沖式生長(zhǎng)及在族III氮化物半導(dǎo)體襯底材料中的應(yīng)用和器件。典型實(shí)施例提供包含高質(zhì)量(也即無(wú)缺陷)的族III-N納米線(xiàn)的半導(dǎo)體器件和一致的族III-N 納米線(xiàn)陣列以及其可定標(biāo)的制造過(guò)程，其中每個(gè)納米線(xiàn)的位置、取向、截面特征、長(zhǎng)度和結(jié)晶度可以精確地被控制?？梢允褂妹}沖式生長(zhǎng)模式來(lái)制造所公開(kāi)的族III -N納米線(xiàn)和/或納米陣列。但是沒(méi)有提及對(duì)襯底要求。而且沒(méi)有異質(zhì)結(jié)或者同質(zhì)結(jié)的專(zhuān)利要求。中山大學(xué)任山等專(zhuān)利號(hào)的200610035749的多層結(jié)構(gòu)納米線(xiàn)陣列及其制備方法，所述的納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)為金屬/半導(dǎo)體或半導(dǎo)體/半導(dǎo)體相互交替排列的多層納米線(xiàn)，沒(méi)有提及襯底要求。中山大學(xué)楊國(guó)偉2007年申請(qǐng)的專(zhuān)利號(hào)為200710027353的一種異質(zhì)p_n結(jié)納米線(xiàn)陣列及其制備方法和應(yīng)用，發(fā)明了一種在高溫高壓環(huán)境中利用脈沖激光沉積技術(shù)制備異質(zhì)p-n結(jié)納米線(xiàn)陣列及其制備方法，沒(méi)有提及襯底要求。2002年陳興的專(zhuān)利號(hào)為02118371的納米線(xiàn)發(fā)光元件及顯示裝置，此發(fā)明將半導(dǎo)體材料制作成納米單晶線(xiàn)或納米單晶柱，將納米線(xiàn)成長(zhǎng)在透明導(dǎo)電基板(或鍍有透明導(dǎo)電膜的玻璃基板)上并制作成P、N介面的結(jié)構(gòu)，沒(méi)有提及襯底要求。2008年北京師范大學(xué)的彭奎慶的專(zhuān)利號(hào)為200810088803的一種硅納米線(xiàn)太陽(yáng)能電池裝置公開(kāi)了在η型有機(jī)物半導(dǎo)體薄膜層和P型硅基底層之間含有P型納米硅線(xiàn)陣列層的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換裝置，沒(méi)有提及襯底要求。武漢大學(xué)方國(guó)家2006申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?CN200610124505. 4的一種η-硅納米線(xiàn)/p-導(dǎo)電有機(jī)物異質(zhì)pn結(jié)二極管及其制備方法，以及申請(qǐng)?zhí)枮镃N200610019782. 9的一種基于硅納米線(xiàn)的異質(zhì)pn結(jié)二極管及其制備方法，以及申請(qǐng)?zhí)枮镃N200610019781. 4 一種硅納米線(xiàn)同質(zhì)pn結(jié)二極管及其制備方法等專(zhuān)利，提及了在硅片制備具有硅納米線(xiàn)的同質(zhì)異質(zhì)結(jié)，不過(guò)沒(méi)有提及襯底要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法。本發(fā)明可以通過(guò)采取以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法，包括以下步驟1)、選擇一種襯底；2)、用外延、結(jié)晶、濺射、蒸鍍、旋涂、粘結(jié)、焊接、鍵合、化學(xué)腐蝕或刻蝕的方法在襯底上制得半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)；3)、在半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)的頂端或底端生成有電極，使襯底、半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)與電極構(gòu)成整個(gè)半導(dǎo)體器件。在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明所述襯底表面鍍有導(dǎo)電層或電介質(zhì)層。所述襯底采用單晶、多晶、非晶、多層薄膜或多層結(jié)結(jié)構(gòu)，且每層薄膜或者結(jié)的厚度從0. 1納米到100微米。所述襯底上具有半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，結(jié)的數(shù)量為1或多個(gè)。所述襯底是SiC、石墨、金剛石、藍(lán)寶石、LiNoO2, CuInSe2, A1N、GaN, InN, GaInN, GaAlN,GaAlInN,AlInP,GaAlInP,GaInP,InP,GaP,GaNP,InNP,InAlAsN,AlP、GaAs、InGaAsN、 GaAsN, InAsN, InGaAs, InGaAsP, AlGaP, AlAs、CdSe、ZnS, MgO, ZnO, Si、Ge、BeSeTe, BeMgS, BeMgSeS, ZnTeSeS, MgTeSeS, MgSe 或 MgiTe 中的一種或幾種。所述半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)采用軸向結(jié)構(gòu)或同軸結(jié)構(gòu)，結(jié)的數(shù)量為1或多個(gè)。所述半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)是漸變結(jié)或突變結(jié)。所述半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)采用軸向結(jié)構(gòu)或同軸結(jié)構(gòu)的納米線(xiàn)、納米柱、納米棒、 納米管或管狀陣列、棒狀陣列，線(xiàn)狀陣列，所述線(xiàn)狀陣列之間的間距是1納米 1厘米，線(xiàn)狀陣列的長(zhǎng)度是1納米 10厘米，直徑是1納米 200厘米，納米線(xiàn)中的結(jié)的厚度為0. 1納米到100微米。所述半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)之間存在有機(jī)填充物、電介質(zhì)膜或金屬膜，以起到絕緣、導(dǎo)電或者增加光吸收、光折射、光耦合的作用。
所述半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)是SiC、石墨、金剛石、藍(lán)寶石、LiNoO2, CuInSe2, A1N、 GaN, InN, GaInN, GaAlN, GaAlInN, AlInP, GaAlInP, GaInP, InP, GaP、GaNP, InNP, InAlAsN, AlP,GaAs,InGaAsN, GaAsN, InAsN, InGaAs、InGaAsP、AlGaP、AlAs、CdSe、ZnS、MgO、ZnO、Si、 Ge, BeSeTe, BeMgS, BeMgSeS, ZnTeSeS, MgTeSeS, Mgk 或 MgTe 中的一種或幾種。所述頂部電極為透明金屬膜、透明半導(dǎo)體材料，或半導(dǎo)體材料和金屬膜的多層結(jié)構(gòu)中的一種。所述電極是金屬、GaN、Zn0、Mg0、Sn02:F或ITO中的一種與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明可以提供多種帶寬的半導(dǎo)體節(jié)， 可以覆蓋較寬的工作光譜范圍，而且制備于不同的有特殊結(jié)構(gòu)的襯底之上，把平面膜結(jié)構(gòu)和納米線(xiàn)的制備長(zhǎng)處、工作特性上的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起，以實(shí)現(xiàn)功能更廣泛的半導(dǎo)體光電器件結(jié)構(gòu)。


圖1是本發(fā)明的半導(dǎo)體光電器件的制備流程圖。圖2是本發(fā)明的軸向結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體光電器件示意圖。圖3是本發(fā)明的同軸結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體光電器件的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)描述。實(shí)施例1如圖1、圖2所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體光電器件的制備方法，包括以下步驟首先，選擇一種具有半導(dǎo)體多層同質(zhì)結(jié)的Si作為襯底1 ；然后，用外延、結(jié)晶、濺射、蒸鍍、旋涂、粘結(jié)、焊接、鍵合、化學(xué)腐蝕或刻蝕的方法在襯底1上生成GaN/fe^nN納米線(xiàn)多層同質(zhì)結(jié)/異質(zhì)結(jié)構(gòu)2，此結(jié)構(gòu)在與襯底結(jié)合處有若干層厚度極薄的摻雜層，最后在結(jié)構(gòu)上生成透明金屬膜的頂部電極3，使襯底1、半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)2與電極構(gòu)成整個(gè)半導(dǎo)體器件。實(shí)施例2如圖1、圖3所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體光電器件的制備方法包括以下步驟首先，選擇一種具有半導(dǎo)體多層同質(zhì)結(jié)/異質(zhì)結(jié)的GaN(n)/GaN(ρ)/tunneling junction/GaInN(n)/ GaInN(ρ)作為襯底1 ；然后，采用選擇性外延、或選擇性刻蝕的方法生成多層GaAs/felnP納米線(xiàn)同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)2，并使外層的納米線(xiàn)與襯底之間用電介質(zhì)材料薄膜4隔開(kāi)；最后，在電介質(zhì)材料薄膜4上鍍上透明金屬膜的電極3，使襯底1、半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)2與電極3 構(gòu)成整個(gè)半導(dǎo)體器件。其他實(shí)施例在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例所述襯底采用多晶、非晶、多層薄膜或多層結(jié)結(jié)構(gòu)，且每層薄膜或者結(jié)的厚度從0. 1納米到100微米，襯底材料可以是SiC、石墨、金剛石、藍(lán)寶石、LiNo02、CuInSe2^AlN, GaN, InN, GaInN, GaAlN, GaAlInN,AlInP,GaAlInP, GaInP, InP, GaP,GaNP, InNP，InAlAsN,AlP、GaAs、InGaAsN、GaAsN，InAsN,InGaAs、InGaAsP、AlGaP、AlAs、 CdSe、ZnS、MgO、ZnO、Si、Ge, BeSeTe, BeMgS, BeMgSeS, ZnTeSeS, MgTeSeS, MgSe 或 MgiTe 中的
5一種或幾種；所述半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)采用軸向結(jié)構(gòu)或同軸結(jié)構(gòu)的漸變結(jié)或突變結(jié)，且結(jié)的數(shù)量為1到多個(gè)，其材料是SiC、石墨、金剛石、藍(lán)寶石、LiNo02、CuInSe2aiN, GaN, InN, GaInN, GaAIN、GaAlInN, AlInP, GaAlInP, GaInP, InP, GaP, GaNP, InNP, InAlAsN, A1P、GaAs, InGaAsN,GaAsN,InAsN,InGaAs、InGaAsP、AlGaP、AlAs、CdSe、ZnS、MgO、ZnO、Si、Ge、BeSeTe， BeMgS, BeMgSeS, ZnTeSeS, MgTeSeS, MgSe或MgTe中的一種或幾種；所述電極為透明半導(dǎo)體材料，或半導(dǎo)體材料和金屬膜的多層結(jié)構(gòu)中的一種，其材料為金屬、GaN、Zn0、Mg0、Sn02:F或 ITO中的一種。本發(fā)明也可以根據(jù)需要在生成同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)與電極時(shí)，鍍上金屬膜后去掉襯底，使最終形成一個(gè)光電器件。 本發(fā)明可以提供多種帶寬的半導(dǎo)體節(jié)，可以覆蓋較寬的工作光譜范圍，而且制備于不同的有特殊結(jié)構(gòu)的襯底之上，把平面膜結(jié)構(gòu)和納米線(xiàn)的制備長(zhǎng)處、工作特性上的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起，以實(shí)現(xiàn)功能更廣泛的半導(dǎo)體光電器件結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)、選擇一種襯底(1)；2)、用外延、結(jié)晶、濺射、蒸鍍、旋涂、粘結(jié)、焊接、鍵合、化學(xué)腐蝕或刻蝕的方法在襯底 (1)上制得半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)O)；3)、在半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)的頂端或底端生成有電極(3)，使襯底、半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)O)與電極(3)構(gòu)成整個(gè)半導(dǎo)體器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法，其特征在于所述襯底(1) 表面鍍有導(dǎo)電層或電介質(zhì)層G)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法，其特征在于所述襯底(1) 采用單晶、多晶、非晶、多層薄膜或多層結(jié)結(jié)構(gòu)，且每層薄膜或者結(jié)的厚度為0.1納米到100 微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法，其特征在于所述的襯底 (1)是半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)是漸變結(jié)或突變結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法，其特征在于所述襯底(1)GaAlInP,GaInP,InP,GaP,GaNP,InNP，InAlAsN,AlP、GaAs、InGaAsN、GaAsN，InAsN,InGaAs、 InGaAsP, AlGaP, AlAs, CdSe, ZnS、MgO, ZnO, Si、Ge、BeSeTe, BeMgS, BeMgSeS, ZnTeSeS, MgTeSeS, MgSe或MgiTe中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法，其特征在于所述半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)(2)采用軸向結(jié)構(gòu)或同軸結(jié)構(gòu)的納米線(xiàn)、納米柱、納米棒、納米管或管狀陣列、棒狀陣列，線(xiàn)狀陣列，所述線(xiàn)狀陣列之間的間距是1納米 1厘米，線(xiàn)狀陣列的長(zhǎng)度是1 納米 10厘米，直徑是1納米 200厘米，納米線(xiàn)中的結(jié)的厚度從0. 1納米到100微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法，其特征在于所述半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)( 之間存在有機(jī)填充物、電介質(zhì)膜或金屬膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法，其特征在于所述半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)⑵是SiC、石墨、金剛石、藍(lán)寶石、LiNo02、Ci^r^e2、AlN、feiN、InN, GaInN, GaAlN,GaAlInN,AlInP,GaAlInP,GaInP,InP,GaP,GaNP,InNP,InAlAsN,AlP、GaAs、InGaAsN、 GaAsN, InAsN, InGaAs, InGaAsP, AlGaP, AlAs、CdSe, ZnS、MgO, ZnO, Si、Ge、BeSeTe, BeMgS, BeMgSeS, ZnTeSeS, MgTeSeS, MgSe 或 MgiTe 中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法，其特征在于所述電極(3) 為透明金屬膜、透明半導(dǎo)體材料，或半導(dǎo)體材料和金屬膜的多層結(jié)構(gòu)中的一種或幾種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法，其特征在于所述電極(3) 是金屬、GaN, ZnO, MgO, Sn02 F或ITO中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體光電器件的制備方法，包括以下步驟1)、選擇一種襯底；2)、用外延、結(jié)晶、濺射、蒸鍍、旋涂、粘結(jié)、焊接、鍵合、化學(xué)腐蝕或刻蝕的方法在襯底上制得半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)；3)、在半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)的頂端或底端生成有電極，使襯底、半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)與電極構(gòu)成整個(gè)半導(dǎo)體器件。本發(fā)明可以提供多種帶寬的半導(dǎo)體節(jié)，可以覆蓋較寬的工作光譜范圍，而且制備于不同的有特殊結(jié)構(gòu)的襯底之上，把平面膜結(jié)構(gòu)和納米線(xiàn)的制備長(zhǎng)處、工作特性上的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起，以實(shí)現(xiàn)功能更廣泛的半導(dǎo)體光電器件結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102376817SQ20101025143
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者王浩 申請(qǐng)人:王浩