一种SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管及其制备方法

摘要

本发明公开了一种SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管及其制备方法，首先确定SiC晶型及材料参数，结合目标IMPATT二极管的工作频率，计算出n型区及p型区的宽度；其次选择一定厚度的p型Si单晶片，根据计算的n型区、p型区宽度，在所选Si单晶片上分别制备出n阱、n+阱和p+阱，在n阱、n+阱中生长该晶型SiC，p+阱中生长Si；然后氧化出SiO2保护层，再涂覆适当厚度的遮光层，蚀刻出形成电极的第一、第二空隙和用于引入光照调控IMPATT二极管性能的第三空隙；最后生成电极，得到目标IMPATT二极管。本发明具有单片集成和串联组合的优势，容易实现光照IMPATT二极管的雪崩区，影响其性能。

说明书

技术领域

本发明涉及电子晶体管技术领域，尤其涉及一种SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT(碰撞雪崩渡越时间，Impact Avalanche and Transist-Time)二极管及其制备方法。

背景技术

碳化硅(SiC)拥有比硅(Si)都是间接带隙半导体，SiC拥有比Si更高的禁带宽度、更高的临界击穿场强、更快的载流子饱和漂移速度以及更高的热导率，更适用于高频大功率的IMPATT二极管。SiC/Si异质结能够发挥两种材料的彼此优势又弥补各自缺陷，可利用其改善半导体器件的性能。

例如，文献[Ghosh M.,et al.,Journal of Computational Electronics,2016,15(4):1370-1387.]仿真了雪崩产生区为Si/3C-SiC多量子阱、漂移区为Si单晶的轴向IMPATT二极管在0.094THz的大信号性能。结果显示，Si/3C-SiC异质结多量子阱中3C-SiC的载流子浓度高于Si相应值的器件具有更高的输出功率P_o、直流-交流功率转换效率η，因为这种器件的击穿电压V_B、雪崩电压V_A比较低，而负电导峰值的绝对值|-G_p|比较高。又如，文献[Bi>+/n⁺型雪崩产生区、Si单晶为双漂移区的MITATT(混合隧穿雪崩渡越时间，millimeter-wave>+/n⁺结的隧穿效应，在0.4THz频率时大信号输出功率P_o只有0.19mW，直流-交流功率转换效率η只有0.57％。可见，异质结在提高输出功率P_o、直流-交流功率转换效率η而抑制噪声上有优势。这些轴向n⁺-n-p-p⁺型IMPATT、MITATT二极管的结构容易制造，但是难以把光耦合进入器件的雪崩产生区，光生载流子不易与雪崩产生的载流子混合在一起，因而难以实现光对IMPATT、MITATT二极管性能的控制。此外，轴向n⁺npp⁺型IMPATT、MITATT二极管难以单片集成，需要特别复杂的技术来串联轴向IMPATT、MITATT二极管合成功率组合电路。

最近研制的Si/3C-SiC异质结展示了优良的应用前景[Li L.B.,et al.,Materials Letters,2016,163(1):47-50.]，轴向3C-SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管在0.3THz、0.5THz频率时拥有比Si同质结器件更加优异的大信号性能[Banerjee S.,etal.,Progress in Electromagnetics Research Symposium,Stockholm,Sweden,2013:462-466.]，但是还没有SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管的报道。以Si单晶片为衬底的平面SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管具有单片集成和串联组合的固有优越性，容易实现光照器件进入雪崩产生区，使得光生载流子与雪崩产生的载流子混合在一起，改变了载流子的输运，控制器件的输出功率、频率、注入闭锁。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管及其制备方法，具有单片集成和串联组合的固有优越性，能易实现光照器件进入雪崩产生区，使光生载流子与雪崩产生的载流子相混合，实现光对器件性能的控制。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种n⁺-n-p-p⁺型SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤a1、确定n型掺杂SiC的晶型及其对应的材料参数、p型掺杂Si晶片的材料参数，并将所确定的SiC、Si材料参数与目标IMPATT二极管的工作频率相结合，计算出目标IMPATT二极管的n型区及p型区宽度；

步骤a2、选择一定厚度的p型Si晶片，并在所选Si晶片上确定SiC/Si异质结的位置，且进一步在所选Si晶片上，选定所述SiC/Si异质结位置一侧的某一区域作为第一蚀刻区，蚀刻所述第一蚀刻区得到长度及深度均与n型区宽度相等的n阱；

步骤a3、利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术，在所述n阱中生长所确定晶型的n型掺杂SiC，形成n/p型的SiC/Si异质结；

步骤a4、在所选Si晶片上，选定所述n阱两侧的两个区域分别作为第二蚀刻区和第三蚀刻区，蚀刻所述第二蚀刻区得到与n区同样深的n⁺阱；在所述n阱另一侧，蚀刻与n阱相距p区宽度的所述第三蚀刻区，得到与n区同样深的p⁺阱；其中，所述第二蚀刻区与所述第一蚀刻区相连；

步骤a5、利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术，在所述n⁺阱中生长所确定晶型的n⁺型掺杂SiC，以及在所述p⁺阱中生长p⁺型掺杂Si，形成n⁺-n-p-p⁺型SiC/Si异质结；

步骤a6、在所述n⁺-n-p-p⁺型SiC/Si异质结的表面氧化出一定厚度的SiO₂保护层，并选择位置对所述SiO₂层进行蚀刻，得到位于所述n⁺阱上方的第一空隙、位于所述p⁺阱上方的第二空隙，以及位于所述n⁺阱和所述p⁺阱之间区域上方的第三空隙；

步骤a7、利用电子束蒸发技术，采用导电金属、合金，分别在所述第一空隙、第二空隙中形成正、负电极，即得到目标IMPATT二极管。

所述SiC的晶型包括3C-SiC、4H-SiC和6H-SiC；其中，

当所确定SiC的晶型为3C-SiC时，得到的目标IMPATT二极管为n⁺-n-p-p⁺型(n)3C-SiC/(p)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管；

当所确定SiC的晶型为4H-SiC时，得到的目标IMPATT二极管为n⁺-n-p-p⁺型(n)4H-SiC/(p)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管；

当所确定SiC的晶型为6H-SiC时，得到的目标IMPATT二极管为n⁺-n-p-p⁺型(n)6H-SiC/(p)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管。

其中，所述遮光层采用不透光、不导电、耐腐蚀的树脂制成；与(n)SiC形成欧姆接触的所述导电金属包括Ni、Ti、W、Mo；与(n)SiC形成欧姆接触的所述导电合金包括TiAl、TiW合金；与(p)Si形成欧姆接触的所述导电金属包括Al、Cu、Au；与(p)Si形成欧姆接触的所述导电合金包括TiAu、NiAu合金。

本发明实施例提供了另一种p⁺-p-n-n⁺型SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤b1、确定p型掺杂SiC的晶型及其对应的材料参数、n型掺杂Si晶片的材料参数，并将所确定的SiC、Si材料参数与目标IMPATT二极管的工作频率相结合，计算出目标IMPATT二极管的p区及n区的宽度；

步骤b2、选择一定厚度的n型掺杂Si晶片，并在所选Si晶片上确定SiC/Si异质结的位置，且进一步在所选Si单晶片上，选定所述SiC/Si异质结位置一侧的某一区域作为第一蚀刻区，蚀刻所述第一蚀刻区得到长度及深度均与p区宽度相当的p阱；

步骤b3、利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术，在所述p阱中生长所确定晶型的p型掺杂SiC，形成p/n型的SiC/Si异质结；

步骤b4、在所选Si晶片上，选定所述p阱两侧的某两个区域分别作为第二蚀刻区和第三蚀刻区，蚀刻所述第二蚀刻区得到与所述p阱同样深的p⁺阱，在所述p阱的另一侧，蚀刻所述第三蚀刻区，得到与所述p阱同样深的n⁺阱；其中，所述第二蚀刻区与所述第一蚀刻区相连；

步骤b5、利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术，在所述p⁺阱中生长所确定晶型的p⁺型掺杂SiC，以及在所述n⁺阱中生长n⁺型掺杂Si，形成p⁺-p-n-n⁺型SiC/Si异质结；

步骤b6、在所述p⁺-p-n-n⁺型的SiC/Si异质结的上表面氧化出一定厚度的SiO₂保护层，并选择位置对对所述SiO₂层进行蚀刻，蚀刻得到位于所述p⁺阱上方的第一空隙、位于所述n⁺阱上方的第二空隙，以及位于所述p⁺阱和所述n⁺阱之间区域上方的第三空隙；

步骤b7、利用电子束蒸发技术，采用导电金属、合金，分别在所述第一、第二空隙中形成负、正电极，即得到目标IMPATT二极管。

其中，所述SiC的晶型包括3C-SiC、4H-SiC和6H-SiC；其中，

当所确定SiC的晶型为3C-SiC时，得到的目标IMPATT二极管为p⁺-p-n-n⁺型(p)3C-SiC/(n)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管；

当所确定SiC的晶型为4H-SiC时，得到的目标IMPATT二极管为p⁺-p-n-n⁺型(p)4H-SiC/(n)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管；

当所确定SiC的晶型为6H-SiC时，得到的目标IMPATT二极管为p⁺-p-n-n⁺型(p)6H-SiC/(n)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管。

其中，所述遮光层采用不透光、不导电、耐腐蚀的树脂制成；与(p)SiC形成欧姆接触的所述导电金属包括Ni、Pd；与(p)SiC形成欧姆接触的所述导电合金包括AlTi、AuAlTi；与(n)Si形成欧姆接触的所述导电金属包括Al、Cu、Au；与(n)Si形成欧姆接触的所述导电合金包括TiAu、NiAu合金。

本发明实施例还提供了一种SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法，其采用前述的SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法制备而成。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明以Si单晶片为衬底的平面SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管，具有单片集成和串联组合的固有优越性，容易实现光照器件进入雪崩产生区，使得光生载流子与雪崩产生的载流子混合在一起，改变了载流子的输运，控制器件的输出功率、频率、注入闭锁。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其它的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例一中提供的一种n⁺-n-p-p⁺型SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法的流程图；

图2为本发明实施例一中提供的一种SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法的一应用场景图；

图3为本发明实施例一中提供的一种SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法的另一应用场景图；

图4为本发明实施例二中提供的一种p⁺-p-n-n⁺型SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法的流程图；

图5为本发明实施例二中提供的一种SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法的一应用场景图；

图6为本发明实施例二中提供的一种SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法的另一应用场景图；

图7为本发明实施例二中制备所得p⁺-p-n-n⁺型(p)4H-SiC/(n)Si、(p)6H-SiC/(n)Si及(p)3C-SiC/(n)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管无光照的导纳-频率关系；

图8为本发明实施例二中制备所得p⁺-p-n-n⁺型(p)4H-SiC/(n)Si、(p)6H-SiC/(n)Si及(p)3C-SiC/(n)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管光照后的导纳-频率关系。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为本发明实施例一中，提供的一种SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤a1、确定n型掺杂SiC的晶型及其对应的材料参数、p型掺杂Si晶片的材料参数，并将所确定的SiC、Si材料参数与目标IMPATT二极管的工作频率相结合，计算出目标IMPATT二极管的n型区及p型区宽度；

步骤a2、选择一定厚度的p型Si晶片，并在所选Si晶片上确定SiC/Si异质结的位置，且进一步在所选Si晶片上，选定所述SiC/Si异质结位置一侧的某一区域作为第一蚀刻区，蚀刻所述第一蚀刻区得到长度及深度均与n型区宽度相等的n阱；

步骤a3、利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术，在所述n阱中生长所确定晶型的n型掺杂SiC，形成n/p型的SiC/Si异质结；

步骤a4、在所选Si晶片上，选定所述n阱两侧的两个区域分别作为第二蚀刻区和第三蚀刻区，蚀刻所述第二蚀刻区得到与n区同样深的n⁺阱；在所述n阱另一侧，蚀刻与n阱相距p区宽度的所述第三蚀刻区，得到与n区同样深的p⁺阱；其中，所述第二蚀刻区与所述第一蚀刻区相连；

步骤a5、利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术，在所述n⁺阱中生长所确定晶型的n⁺型掺杂SiC，以及在所述p⁺阱中生长p⁺型掺杂Si，形成n⁺-n-p-p⁺型SiC/Si异质结；

步骤a6、在所述n⁺-n-p-p⁺型SiC/Si异质结的表面氧化出一定厚度的SiO₂保护层，并选择位置对所述SiO₂层进行蚀刻，得到位于所述n⁺阱上方的第一空隙、位于所述p⁺阱上方的第二空隙，以及位于所述n⁺阱和所述p⁺阱之间区域上方的第三空隙；

步骤a7、利用电子束蒸发技术，采用导电金属、合金，分别在所述第一空隙、第二空隙中形成正、负电极，即得到目标IMPATT二极管。

应当说明的是，n阱和n⁺阱中生长的SiC的晶型及其对应的浓度，以及p⁺阱中生长的Si浓度，都可以根据目标IMPATT二极管的设计要求可调。同时，在步骤a6中，选择位置对SiO₂层进行蚀刻形成的第三空隙，可以位于第一空隙和所述第二空隙之间，靠近n/p结附近(如图3所示)，以便引入光照IMPATT二极管的雪崩产生区，控制IMPATT二极管的性能。

在本发明实施例一中，SiC的晶型包括3C-SiC、4H-SiC和6H-SiC；其中，

当所确定SiC的晶型为3C-SiC时，得到的目标IMPATT二极管为n⁺-n-p-p⁺型的(n)3C-SiC/(p)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管；

当所确定SiC的晶型为4H-SiC时，得到的目标IMPATT二极管为n⁺-n-p-p⁺型的(n)4H-SiC/(p)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管；

当所确定SiC的晶型为6H-SiC时，得到的目标IMPATT二极管为n⁺-n-p-p⁺型的(n)6H-SiC/(p)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管。

在本发明实施例一中，所述遮光层采用不透光、不导电、耐腐蚀的树脂制成；与(n)SiC形成欧姆接触的所述导电金属包括Ni、Ti、W、Mo；与(n)SiC形成欧姆接触的所述导电合金包括TiAl、TiW合金；与(p)Si形成欧姆接触的所述导电金属包括Al、Cu、Au；与(p)Si形成欧姆接触的所述导电合金包括TiAu、NiAu合金。

以(n)3C-SiC/(p)Si异质结的侧向型光敏IMPATT二极管作为目标IMPATT二极管为例，对本发明实施例一中的一种SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法的应用场景做进一步说明：

第一步、根据设计频率、材料参数计算得到n⁺-n-p-p⁺型(n)3C-SiC/(p)Si异质结侧向光敏IMPATT二极管n区、p区的宽度；按照经验公式W_n(p)＝0.5v_sn(sp)/f_d，计算f_d＝0.85THz的n⁺-n-p-p⁺型(n)SiC/(p)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管内n区、p区的长度；其中，W_n(p)为n区、p区的宽度，v_sn(sp)为电子、空穴饱和漂移速度，f_d为工作频率；

第二步、在选定足够厚的p型Si单晶片上确定(n)3C-SiC/(p)Si异质结的位置，在确定结位置的一侧，确定第一蚀刻区，按照设计的n区宽度，利用化学方法刻蚀第一蚀刻区，得到n区宽度相当的n阱，且n阱的深度与n区长度相当。

第三步、利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术，在n阱中生长(n)3C-SiC，形成(n)SiC/(p)Si异质结；

第四步、按照设计的n区、p区的宽度，在异质结中垂线的结的两侧分别确定第二蚀刻区和第三蚀刻区，分别对应刻蚀出n⁺阱、p⁺阱，n⁺阱的深度与n区宽度相当、p⁺阱的深度与p区宽度相当；

第五步、利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术，在n⁺阱中生长(n⁺)3C-SiC，在p⁺阱中生长(p⁺)Si，形成n⁺-n-p-p⁺型SiC/Si异质结；

第六步、在已经形成的n⁺-n-p-p⁺型SiC/Si异质结表面，氧化出适当厚的SiO₂保护层；涂覆不透光、不导电、耐腐蚀的树脂制成所述遮光层；。利用掩膜刻蚀技术，对准(n⁺)3C-SiC刻蚀掉遮光层、SiO₂层得到第一空隙；对准(p⁺)Si刻蚀掉遮光层、SiO₂层得到第二空隙，以及靠近p/n结的p区或者n区一侧的适当范围刻蚀掉遮光层、SiO₂层得到第三空隙；其中，p/n结附近刻蚀掉的窗口，作为光线的引入口，以便光照对IMPATT二极管的性能进行调控；

第七步、利用电子束蒸发技术，分别在对准(n⁺)3C-SiC、(p⁺)Si电极的SiO₂刻蚀坑，沉积Ni、TiAu，形成电极，以便连接外电源的正极+、负极-；即完成n⁺-n-p-p⁺型SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管的制造。

同时，上述(n)3C-SiC/(p)Si异质结的侧向型光敏IMPATT二极管的光敏原理具体为，根据器件内的空穴、电子电流密度J_p(x)、J_n(x)，定义P(x)＝[J_p(x)-J_n(x)]/[J_p(x)+J_n(x)]，在n⁺/n、p/p⁺结x＝0、x＝w处的边界条件分别为：P(x＝0)＝(2/M_p-1)，P(x＝w)＝(1-2/M_n)；

空穴、电子电流的倍增因子M_p、M_n分别为：

其中，式(1)和(2)等号右边分母的第1、2、3项分别为热电流、光生载流子的漂移电流、光生载流子的扩散电流。无光照时，没有光生载流子，因此第2、3项均为0。

p区原来的少子为电子。光照p区Si产生的电子-空穴对空穴电流的倍增因子M_p基本无影响，而导致电子电流的倍增因子M″_n大大减小，改变了p区的电导。另外，在n⁺/n、p/p⁺结x＝0、x＝w处的边界条件分别变为：P(x＝0)＝-1，P(x＝w)＝1-2/M″_n。

n区原来的少子为空穴。光照n区3C-SiC产生的电子-空穴对电子电流的倍增因子M_n基本无影响，而引起空穴电流的倍增因子M″_p大大减小，改变了p区的电导。另外，在n⁺/n、p/p⁺结x＝0、x＝w处的边界条件分别变为：P(x＝0)＝2/M″_n-1，P(x＝w)＝1。

因为Si材料的电子电离率大于空穴电离率，而3C-SiC材料的电子电离率小于空穴电离率，所以光分别照射p区Si、n区3C-SiC对n⁺-n-p-p⁺型双漂移区SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管性能的影响效果不同。

另外，SiC有不同晶型，光照不同晶型SiC时对器件性能的影响也不同。Si、3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC的带隙E_g分别为1.12eV、2.20eV、3.25eV、3.03eV，根据材料吸收光的波长λ限制的要求λ≤1.24/E_g，Si、3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC的吸收光波长λ限分别为1.11μm、0.52μm、0.38μm、0.41μm。所以，采用近紫外——可见光照射SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管的SiC区进而调控其性能是可行的。

因为3C-SiC的空穴、电子电离率明显高于4H-SiC、6H-SiC的对应值，且接近Si的值，导致(n)3C-SiC/(p)Si异质结IMPATT二极管比较(n)4H-SiC/(p)Si、(n)6H-SiC/(p)Si器件更容易击穿。三种SiC的空穴、电子电离率的差异也引起三种SiC/Si异质结器件输出交流电流大小的差异，这导致了(n)4H-SiC/(p)Si、(n)6H-SiC/(p)Si、(n)3C-SiC/(p)Si异质结IMPATT二极管的峰值负电导-G_p值不同。因此，在设计频率f_d处，(n)6H-SiC/(p)Si器件-G_p的最小，(n)3C-SiC/(p)Si二极管的-G_p值最大。如图7、图8所示，分别为光照前、后n⁺-n-p-p⁺型不同SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管的导纳-频率关系。

综合考虑V_B、G_p两方面因素，(n)3C-SiC/(p)Si器件的输出功率、转换效率最高，而(n)6H-SiC/(p)Si二极管的输出功率、转换效率最低。

如图4所示，为本发明实施例二中，提供的另一种p⁺-p-n-n⁺型SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤b1、确定p型掺杂SiC的晶型及其对应的材料参数、n型掺杂Si晶片的材料参数，并将所确定的SiC、Si材料参数与目标IMPATT二极管的工作频率相结合，计算出目标IMPATT二极管的p区及n区的宽度；

步骤b2、选择一定厚度的n型掺杂Si晶片，并在所选Si晶片上确定SiC/Si异质结的位置，且进一步在所选Si单晶片上，选定所述SiC/Si异质结位置一侧的某一区域作为第一蚀刻区，蚀刻所述第一蚀刻区得到长度及深度均与p区宽度相当的p阱；

步骤b3、利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术，在所述p阱中生长所确定晶型的p型掺杂SiC，形成p/n型SiC/Si异质结；

步骤b4、在所选Si晶片上，选定所述p阱两侧的某两个区域分别作为第二蚀刻区和第三蚀刻区，蚀刻所述第二蚀刻区得到与所述p阱同样深的p⁺阱，在所述p阱的另一侧，蚀刻所述第三蚀刻区，得到与所述p阱同样深的n⁺阱；其中，所述第二蚀刻区与所述第一蚀刻区相连；

步骤b5、利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术，在所述p⁺阱中生长所确定晶型的p⁺型掺杂SiC，以及在所述n⁺阱中生长n⁺型掺杂Si，形成p⁺-p-n-n⁺型SiC/Si异质结；

步骤b6、在所述p⁺-p-n-n⁺型SiC/Si异质结的上表面氧化出一定厚度的SiO₂保护层，并选择位置对对所述SiO₂层进行蚀刻，蚀刻得到位于所述p⁺阱上方的第一空隙、位于所述n⁺阱上方的第二空隙，以及位于所述p⁺阱和所述n⁺阱之间区域上方的第三空隙；

步骤b7、利用电子束蒸发技术，采用导电金属、合金，分别在所述第一、第二空隙中形成负、正电极，即得到目标IMPATT二极管。

应当说明的是，p阱和p⁺阱中生长的SiC的晶型及其对应的浓度，以及n⁺阱中生长的Si浓度，都可以根据目标IMPATT二极管的设计要求可调。同时，在步骤b6中，选择位置对SiO₂层进行蚀刻形成的第三空隙，可以位于第一空隙和所述第二空隙之间，靠近p/n结附近(如图4、图5所示)，以便引入光照IMPATT二极管的雪崩产生区，控制IMPATT二极管的性能。

在本发明实施例二中，SiC的晶型包括3C-SiC、4H-SiC和6H-SiC；其中，

当所确定SiC的晶型为3C-SiC时，得到的目标IMPATT二极管为p⁺-p-n-n⁺型(p)3C-SiC/(n)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管；

当所确定SiC的晶型为4H-SiC时，得到的目标IMPATT二极管为p⁺-p-n-n⁺型(p)4H-SiC/(n)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管；

当所确定SiC的晶型为6H-SiC时，得到的目标IMPATT二极管为p⁺-p-n-n⁺型(p)6H-SiC/(n)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管。

在本发明实施例二中，所述遮光层采用不透光、不导电、耐腐蚀的树脂制成；与(p)SiC形成欧姆接触的所述导电金属包括Ni、Pd；与(p)SiC形成欧姆接触的所述导电合金包括AlTi、AuAlTi；与(n)Si形成欧姆接触的所述导电金属包括Al、Cu、Au；与(n)Si形成欧姆接触的所述导电合金包括TiAu、NiAu合金。

相应于本发明实施例一中提供的一种SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法应用制备得到的(n)3C-SiC/(p)Si异质结的侧向型光敏IMPATT二极管，本发明实施例二中提供的一种SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管制备方法应用制备得到的(p)3C-SiC/(n)Si异质结的侧向型光敏IMPATT二极管具有相似性，以及二者的光敏原理完全相同，因此在此不再赘述。

文献[Aritra Acharyya,et al.,Journal of Computational Electronics,2014,13(3):739-752.]设计的0.5THz频率Si材料同质结IMPATT二极管的经典漂移-扩散模型的转换效率为2.22％，本发明设计的(p)3C-SiC/(n)Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管在0.85THz时转换效率为8.33％，显示了明显优势。

如图7、图8所示的设计结果表明，本发明实施例二制备所得的p⁺-p-n-n⁺型SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管，光敏效果明显，光照后器件的|-G_p|下降，输出功率下降，优化频率提高。这种有效的光敏高频振荡源可应用于太赫兹通信系统、光电集成电路、相控阵天线。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明以Si单晶片为衬底的平面SiC/Si异质结侧向型光敏IMPATT二极管，具有单片集成和串联组合的固有优越性，容易实现光照器件进入雪崩产生区，使得光生载流子与雪崩产生的载流子混合在一起，改变了载流子的输运，控制器件的输出功率、频率、注入闭锁。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的思路和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。