阅读说明：本技术 一种具有氮化镁壳层的氧化亚铜/锌铜氧/氧化锌器件 (Cuprous oxide/zinc-copper oxide/zinc oxide device with magnesium nitride shell ) 是由 凤天宏 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明属于半导体器件技术领域,提供了一种具有氮化镁壳层的氧化亚铜/锌铜氧/氧化锌器件,包括氧化锌薄层、氧化亚铜薄层、锌铜氧超薄层和氮化镁层。该多层异质结构的辐射探测器,能够充分发挥氧化锌材料在辐射探测方面的耐高温耐辐照的特性,通过引入具有空穴导电特性的氧化亚铜层,克服氧化锌难以获得稳定空穴导电特性的严重劣势,进而形成基于PN结构的结型辐射探测器件。(The invention belongs to the technical field of semiconductor devices, and provides a cuprous oxide/zinc-copper-oxygen/zinc oxide device with a magnesium nitride shell layer. The radiation detector with the multilayer heterostructure can fully play the characteristics of high temperature resistance and radiation resistance of a zinc oxide material in the aspect of radiation detection, overcomes the serious disadvantage that zinc oxide is difficult to obtain stable hole conduction characteristics by introducing a cuprous oxide layer with hole conduction characteristics, and further forms a junction type radiation detection device based on a PN structure.)

一种具有氮化镁壳层的氧化亚铜/锌铜氧/氧化锌器件

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体提供了一种具有氮化镁壳层的氧化亚铜/锌铜氧/氧化锌器件。

背景技术

宽禁带半导体氧化锌材料因其禁带宽度大、击穿场强高和抗辐照性能好等突出优点，在辐射探测方面具有潜在应用。目前，制约氧化锌基器件应用的重要因素之一是缺少具有空穴导电特性的氧化锌材料。氧化亚铜是一种具有空穴导电特性的半导体氧化物，开发基于氧化亚铜薄膜和氧化锌单晶的新型器件有望满足其在辐射探测领域的应用需求。同时，在器件中增加锌铜氧超薄层，可以利用该层所产生的极化诱导作用，减少器件界面对载流子的俘获，提高器件电学性能；此外，在器件周围增加氮化镁壳层，可以利用其高阻特性及其在ZnO单晶侧面形成的反型层，有效解决器件漏电问题，进而降低器件的漏电流噪声，显著提升器件性能。

发明内容

本发明的目的在于解决目前氧化锌基辐射探测器结构单一且漏电较大的问题，提出一种具有氮化镁保护壳层的基于氧化亚铜薄膜/锌铜氧超薄层/氧化锌单晶器件结构。

本发明的技术方案：

一种具有氮化镁壳层的氧化亚铜/锌铜氧/氧化锌器件，包括氧化锌薄层、氧化亚铜薄层、锌铜氧超薄层和氮化镁层；

所述的氧化锌薄层为梯形截面的圆台，厚度为300μm；氧化锌薄层的上表面为氧化锌单晶锌极化面，直径为10mm；氧化锌薄层的下表面为氧化锌单晶氧极化面，直径为12mm；

所述的锌铜氧超薄层位于氧化锌单晶锌极化面上，其直径为10mm、厚度为3nm～10nm的圆台；锌铜氧超薄层的圆心与氧化锌单晶锌极化面的圆心重合；

所述的氧化亚铜薄层位于锌铜氧超薄层上，其直径为10mm、厚度为0.1μm～2μm的圆台；氧化亚铜薄层的圆心与氧化锌单晶锌极化面的圆心重合；

所述的氧化亚铜薄层上表面、氧化锌单晶氧极化面以及器件侧面为氮化镁层，其厚度为10nm～100nm；

所述的氧化亚铜薄层侧的氮化镁层上开有一个直径为8mm～10mm的孔，露出氧化亚铜，孔的圆心与氧化锌单晶锌极化面的圆心重合；氧化亚铜薄层的开孔上连接有圆形Ni/Au欧姆接触电极，直径为8mm～10mm，圆心与开孔圆心重合，Ni电极厚度为10nm～200nm，Au电极厚度为0.01μm～1μm；

所述的氧化锌单晶氧极化面侧的氮化镁层上开有一个直径为8mm～12mm的孔，露出氧化锌，孔的圆心与氧化锌单晶氧极化面的圆心重合；氧化锌单晶氧极化面侧的开孔上连接有圆形Al/Au欧姆接触电极，直径为8mm～12mm，圆心与开孔圆心重合，Al电极厚度为10nm～200nm，Au电极厚度为0.01μm～1μm。

本发明的有益效果是：该多层异质结构的辐射探测器，能够充分发挥氧化锌材料在辐射探测方面的耐高温耐辐照的特性，通过引入具有空穴导电特性的氧化亚铜层，克服氧化锌难以获得稳定空穴导电特性的严重劣势，进而形成基于PN结构的结型辐射探测器件。特别是在器件结构中，增加了锌铜氧超薄层，利用该层所产生的极化诱导作用，减少器件界面对载流子的俘获，提高了器件电学性能；同时将氧化锌单晶设计成梯形截面的圆台，在器件周围增加氮化镁壳层，利用其高阻特性及其在ZnO单晶侧面形成的反型层，有效解决器件漏电问题，进而降低器件的漏电流噪声，显著提升器件性能。

附图说明

图1是氧化锌单晶侧视结构示意图。

图2是氧化锌单晶顶视结构示意图。

图3是具有锌铜氧、氧化亚铜和氮化镁层的结构示意图。

图4是器件结构示意图。

图中：1氧化锌单晶锌极化面；2氧化锌单晶侧面；3锌铜氧超薄层；4氧化亚铜薄层；5氮化镁层；6Ni/Au电极；7Al/Au电极。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

实施例1

一种具有氮化镁壳层的氧化亚铜/锌铜氧/氧化锌器件，包括氧化锌薄层、氧化亚铜薄层、锌铜氧超薄层和氮化镁层；

所述的氧化锌薄层为梯形截面的圆台，厚度为300μm；氧化锌薄层的上表面为氧化锌单晶锌极化面，直径为10mm；氧化锌薄层的下表面为氧化锌单晶氧极化面，直径为12mm；

所述的锌铜氧超薄层位于氧化锌单晶锌极化面上，其直径为10mm、厚度为5nm的圆台；锌铜氧超薄层的圆心与氧化锌单晶锌极化面的圆心重合；

所述的氧化亚铜薄层位于锌铜氧超薄层上，其直径为10mm、厚度为0.5μm的圆台；氧化亚铜薄层的圆心与氧化锌单晶锌极化面的圆心重合；

所述的氧化亚铜薄层上表面、氧化锌单晶氧极化面以及器件侧面为氮化镁层，其厚度为50nm；

所述的氧化亚铜薄层侧的氮化镁层上开有一个直径为10mm的孔，露出氧化亚铜，孔的圆心与氧化锌单晶锌极化面的圆心重合；氧化亚铜薄层的开孔上连接有圆形Ni/Au欧姆接触电极，直径为10mm，圆心与开孔圆心重合，Ni电极厚度为20nm，Au电极厚度为0.03μm；

所述的氧化锌单晶氧极化面侧的氮化镁层上开有一个直径为10mm的孔，露出氧化锌，孔的圆心与氧化锌单晶氧极化面的圆心重合；氧化锌单晶氧极化面侧的开孔上连接有圆形Al/Au欧姆接触电极，直径为10mm，圆心与开孔圆心重合，Al电极厚度为50nm，Au电极厚度为0.5μm。

实施例2

一种具有氮化镁壳层的氧化亚铜/锌铜氧/氧化锌器件，包括氧化锌薄层、氧化亚铜薄层、锌铜氧超薄层和氮化镁层；

所述的氧化锌薄层为梯形截面的圆台，厚度为300μm；氧化锌薄层的上表面为氧化锌单晶锌极化面，直径为10mm；氧化锌薄层的下表面为氧化锌单晶氧极化面，直径为12mm；

所述的锌铜氧超薄层位于氧化锌单晶锌极化面上，其直径为10mm、厚度为5nm的圆台；锌铜氧超薄层的圆心与氧化锌单晶锌极化面的圆心重合；

所述的氧化亚铜薄层位于锌铜氧超薄层上，其直径为10mm、厚度为0.5μm的圆台；氧化亚铜薄层的圆心与氧化锌单晶锌极化面的圆心重合；

所述的氧化亚铜薄层上表面、氧化锌单晶氧极化面以及器件侧面为氮化镁层，其厚度为50nm；

所述的氧化亚铜薄层侧的氮化镁层上开有一个直径为8mm的孔，露出氧化亚铜，孔的圆心与氧化锌单晶锌极化面的圆心重合；氧化亚铜薄层的开孔上连接有圆形Ni/Au欧姆接触电极，直径为8mm，圆心与开孔圆心重合，Ni电极厚度为50nm，Au电极厚度为0.03μm；

所述的氧化锌单晶氧极化面侧的氮化镁层上开有一个直径为10mm的孔，露出氧化锌，孔的圆心与氧化锌单晶氧极化面的圆心重合；氧化锌单晶氧极化面侧面的开孔上连接有圆形Al/Au欧姆接触电极，直径为10mm，圆心与开孔圆心重合，Al电极厚度为50nm，Au电极厚度为0.5μm。