[发明专利]I层钒掺杂的PIN型核电池及其制作方法

权利要求书

1.一种I层钒掺杂的PIN型核电池，自上而下依次包括放射性同位素源层(1)、SiO₂钝化层(2)、SiO₂致密绝缘层(3)、p型欧姆接触电极(4)、p型SiC外延层(5)、n型SiC外延层(6)、n型SiC衬底样片(7)和n型欧姆接触电极(8)，其特征在于：p型SiC外延层(5)的掺杂浓度为1×10¹⁹～5×10¹⁹cm^-3，n型SiC衬底样片(7)的掺杂浓度为1×10¹⁸～7×10¹⁸cm^-3，n型SiC外延层(6)的掺杂浓度为1×10¹³～5×10¹⁴cm^-3，且通过注入能量为2000KeV～2500KeV，剂量为5×10¹³～1×10¹⁵cm^-2的钒离子形成。

2.根据权利要求1所述的一种I层钒掺杂的PIN型核电池，其特征在于所述的n型SiC外延层(6)的厚度为3um～5um。

3.根据权利要求1所述的一种I层钒掺杂的PIN型核电池，其特征在于所述的p型SiC外延层(5)的厚度为0.2um～0.5um。

4.根据权利要求1所述的一种I层钒掺杂的PIN型核电池，其特征在于所述的SiO₂致密绝缘层(3)的厚度为10nm～20nm。

5.根据权利要求1所述的一种I层钒掺杂的PIN型核电池，其特征在于所述的SiO₂钝化层(2)的厚度为0.3um～0.5um。

6.一种I层钒掺杂的PIN型核电池的制作方法，包括如下步骤：

(1)在掺杂浓度为1×10¹⁸～7×10¹⁸cm^-3的高掺杂n型SiC衬底样片上，外延生长厚度为3um～5um，掺氮浓度为1×10¹⁵～5×10¹⁵cm^-3的初始n型SiC外延层；

(2)在初始n型SiC外延层上再进行注入能量为2000KeV～2500KeV，注入剂量为5×10¹³～1×10¹⁵cm^-2的钒离子注入，然后在1450℃～1650℃的高温下热退火20～40分钟，进而得到掺杂浓度为1×10¹³～5×10¹⁴cm^-3的n型SiC外延层；

(3)在掺杂浓度为1×10¹³～5×10¹⁴cm^-3的n型SiC外延层上生长厚度为0.2um～0.5um，掺铝浓度为1×10¹⁹～5×10¹⁹cm^-3的高掺杂p型外延层；

(4)在高掺杂p型外延层上采用电感耦合等离子体刻蚀法刻蚀出0.2um～0.6um的台面；

(5)对刻蚀后的样片进行RCA标准清洗，干氧氧化2小时，形成厚度为10nm～20nm的SiO₂致密氧化层；

(6)在SiO₂致密氧化层上采用低压热壁化学气相淀积法淀积厚度为0.3um～0.5um的SiO₂钝化层；

(7)在SiO₂钝化层上涂胶，光刻制作阻挡层，用浓度为5％的HF酸腐蚀10秒开窗；

(8)在开窗后的样片正面涂胶，使用含p型电极形状的光刻版，光刻产生电极金属区，然后通过磁控溅射淀积Ti/Al/Au合金，再进行剥离，形成p型电极图形；

(9)在样片背面通过磁控溅射淀积Ni/Cr/Au合金，形成n型接触电极；

(10)将整个样片在1050℃下氮气气氛中快速热退火3分钟，同时形成p型和n型欧姆接触电极；

(11)在高掺杂p型外延层上选择性的镀上同位素源，完成I层钒掺杂的PIN型核电池的制作。

7.根据权利要求1或6任一所述的一种I层钒掺杂的PIN型核电池，其特征在于注入钒离子的最高浓度大于掺氮后的外延层的掺杂浓度。