[发明专利]基于碳化硅结型场效应管的β辐照探测器

权利要求书

1.一种碳化硅结型场效应晶体管β辐照探测器，从上到下包括：高掺杂的P+型栅区(1)、N+型SiC源漏层(4)、N型掺杂的缓冲层(5)、N型沟道层(6)、P型掺杂的缓冲层(7)以及4H-SiC半绝缘衬底(8)，在P+栅区(1)上和N+源漏区(4)上引出由重掺杂形成的欧姆接触(2)，整个欧姆接触层外边缘矩形区域均有SiO₂钝化层(3)，其特征在于：N+型SiC源漏层(4)与N型沟道层(6)之间设有N型掺杂缓冲层(5)；在N型沟道层(6)和4H-SiC半绝缘衬底(8)之间设有P型掺杂缓冲层(7)，形成双层缓冲层结构。

2.根据权利要求1所述的β辐照探测器，其特征在于：N型掺杂缓冲层(5)的掺杂浓度为1.0×10¹⁵cm^-3～5.0×10¹⁵cm^-3，厚度为0.1μm～0.2μm。

3.根据权利要求1所述的β辐照探测器，其特征在于：P型缓冲层(7)的掺杂浓度N_A为1.0×10¹⁵cm^-3～5.0×10¹⁵cm^-3，厚度为0.1μm～0.2μm。

4.一种基于4H-SiC结型场效应晶体管的β辐照探测器的制作方法，包括如下步骤：

(1)用N型4H-SiC基片作为衬底(8)，在该衬底上用低压热壁化学汽相淀积法外延生长掺杂浓度为1.0×10¹⁵cm^-3～5.0×10¹⁵cm^-3，厚度为0.1μm～0.2μm的P型缓冲层(7)；

(2)在P型缓冲层上外延掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3，厚度为0.4μm的N型沟道(6)；

(3)在N型沟道(6)上部外延掺杂浓度为1.0×10¹⁵cm^-3～5.0×10¹⁵cm^-3，厚度为0.1μm～0.2μm的N型缓冲层(5)；

(4)在N型缓冲层(5)上先外延N型层，再在N型层上进行浓度为2×10¹⁹cm^-3，深度为0.6μm的离子注入，形成N+型SiC源漏层(4)，再在Ar气氛围的1600℃高温下快速退火10分钟；

(5)在1100±50℃温度下，对步骤(4)中退火后的基片进行干氧氧化，形成SiO₂钝化层；

(6)在SiO₂钝化层的中间区域，选用浓度为5％的缓冲HF酸腐蚀出场效应晶体管的栅极区域；

(7)对腐蚀出的栅极区域先进行P型外延，再进行浓度为2×10¹⁹cm^-3，深度为0.4μm的离子注入，形成重掺杂的P+栅区(1)，通过对该P+栅区(1)的干氧氧化，形成起保护作用的SiO₂钝化层(3)；

(8)选用浓度为5％的缓冲HF酸对步骤(7)处理后的基片进行腐蚀，在SiO₂钝化层(3)上刻蚀出N+型SiC源漏层(4)，同时去除P+栅区(1)上的钝化层，在源漏区及栅区制作欧姆接触电极(2)；

(9)在欧姆接触电极脊上用电子束蒸发Cr/Au 0.02μm，再通过超声波剥离形成键合层。

5.根据权利要求4所述的β辐照探测器的制作方法，其中步骤(1)、(2)、(3)、(4)和(7)中所涉及的外延，均采用如下工艺条件：

温度为1570℃，

压力为100Mbar，

生长气体为C₃H₈、SiH₄和H₂。

6.根据权利要求5所述的β辐照探测器的制作方法，其中H₂为携带气体。