[发明专利]采用α放射源的碳化硅PIN型同位素电池及其制造方法

权利要求书

1.一种采用α放射源的碳化硅PIN型同位素电池，其特征在于，包括由SiC基片构成的衬底(1)，衬底(1)上部设置有N型SiC外延层(2)，所述N型SiC外延层(2)上设有若干个台阶，相邻台阶之间设有沟槽，所述若干个台阶的顶部中间位置均注入形成有N型SiC欧姆接触掺杂区(3)，N型SiC欧姆接触掺杂区(3)上端与台阶顶部齐平，N型SiC欧姆接触掺杂区(3)上端设置有N型欧姆接触电极(5)，所述N型欧姆接触电极(5)的形状与所述N型SiC欧姆接触掺杂区(3)形状相同，所述N型欧姆接触电极(5)两侧的台阶顶部位置上设置有α放射源(7)；所述相邻台阶之间的沟槽底部设置有P型SiC欧姆接触掺杂区(4)，P型SiC欧姆接触掺杂区(4)的上部设置有P型欧姆接触电极(6)，所述P型欧姆接触电极(6)形状与所述P型SiC欧姆接触掺杂区(4)形状相同。

2.根据权利要求1所述的一种采用α放射源的碳化硅PIN型同位素电池，其特征在于，所述N型SiC外延层(2)上的台阶高度为5μm～15μm，台阶宽度为10μm～20μm，台阶之间的间距为2μm～5μm。

3.根据权利要求2所述的一种采用α放射源的碳化硅PIN型同位素电池，其特征在于，所述N型SiC外延层(2)的整体厚度为10μm～30μm。

4.根据权利要求1所述的一种采用α放射源的碳化硅PIN型同位素电池，其特征在于，所述P型SiC欧姆接触掺杂区(4)和所述P型欧姆接触电极(6)的宽度均与台阶间距相同。

5.根据权利要求4所述的一种采用α放射源的碳化硅PIN型同位素电池，其特征在于，所述P型欧姆接触电极(6)包括从下而上依次设置的Ni层和Pt层，所述Ni层的厚度为200nm～400nm，所述Pt层的厚度为50nm～200nm。

6.根据权利要求1所述的一种采用α放射源的碳化硅PIN型同位素电池，其特征在于，所述N型SiC欧姆接触掺杂区(3)和所述N型欧姆接触电极(5)的宽度均为0.5μm～2μm。

7.根据权利要求6所述的一种采用α放射源的碳化硅PIN型同位素电池，其特征在于，所述N型欧姆接触电极(5)包括从下而上依次设置的Ni层和Pt层，所述Ni层的厚度为200nm～400nm，所述Pt层的厚度为50nm～200nm。

8.一种采用α放射源的碳化硅PIN型同位素电池的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、提供由SiC基片构成的衬底(1)；

步骤二、采用化学气相沉积法在衬底(1)的上表面上外延生长掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3～5×10¹⁷cm^-3、厚度为10μm～30μm的N型SiC外延层(2)；

步骤三、通过SF₆气体，采用反应离子干法刻蚀法在N型SiC外延层(2)上刻蚀出高度为5μm～15μm，宽度为10μm～20μm，间距为2μm～5μm的若干个台阶，相邻台阶之间设沟槽；

步骤四、采用离子注入法在N型SiC外延层(2)的台阶顶部形成掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3～1×10¹⁹cm^-3的N型SiC欧姆接触掺杂区(3)；

步骤五、采用离子注入法在N型SiC外延层(2)的台阶间的沟槽底部形成掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3～1×10¹⁹cm^-3的P型SiC欧姆接触掺杂区(4)，并在惰性气体气氛下进行温度为1650℃～1700℃的热退火；

步骤六、在N型SiC欧姆接触掺杂区(3)上方依次淀积Ni层和Pt层，Ni层的厚度为200nm～400nm，第一Pt层的厚度为50nm～200nm；

步骤七、在P型SiC欧姆接触掺杂区(4)上方依次淀积Ni层和Pt层，Ni层的厚度为200nm～400nm，Pt层的厚度为50nm～200nm；

步骤八、在N₂气氛下进行温度为950℃～1050℃的热退火，在N型SiC欧姆接触掺杂区(3)的上部形成由Ni层和Pt层构成的N型欧姆接触电极(5)；在P型SiC欧姆接触掺杂区(4)的上部形成由Ni层和Pt层构成的P型欧姆接触电极(6)；

步骤九、除去在台阶顶部两端的N型欧姆接触电极(5)，仅保留中间的N型欧姆接触电极(5)，并在台阶顶部除去N型欧姆接触电极(5)的区域设置α放射源(7)，即得到采用α放射源的碳化硅PIN型同位素电池。