[发明专利]硅基高性能β辐伏电池及其制作方法

权利要求书

1.一种硅基高性能β辐伏电池，其特征在于：所述硅基高性能β辐伏电池由N型硅外延层(1)、P型保护环(2)、P型有源区(3)、N型硅衬底(4)、二氧化硅层(5)、氮化硅层(6)、电极(7)、电极层(8)和硼硅玻璃层(9)组成；

所述N型硅外延层(1)形成在N型硅衬底(4)的上端面上，所述P型保护环(2)和P型有源区(3)均形成在N型硅外延层(1)上端的表层中，P型保护环(2)环绕在P型有源区(3)的周向外围，P型保护环(2)内壁与P型有源区(3)的外壁接触；所述硼硅玻璃层(9)设置在N型硅外延层(1)的上端面上，硼硅玻璃层(9)和P型有源区(3)的周向轮廓相同；二氧化硅层(5)设置在N型硅外延层(1)的上端面上，二氧化硅层(5)将N型硅外延层(1)上端面上硼硅玻璃层(9)以外的区域覆盖；氮化硅层(6)覆盖在二氧化硅层(5)和硼硅玻璃层(9)的表面；P型保护环(2)正上方的结构体中设置有电极孔，电极(7)设置在电极孔中，电极层(8)设置在N型硅衬底(4)的下端面上。

2.根据权利要求1所述的硅基高性能β辐伏电池，其特征在于：所述N型硅外延层(1)的电阻率为0.1～10Ω·cm、厚度为20～50μm；所述电极(7)采用Cr/Au双层金属膜；所述电极层(8)采用Cr/Au双层金属膜；所述P型保护环(2)的掺杂浓度为5×10¹⁹/cm³～1×10²⁰/cm³、结深为1.0～1.5μm；所述P型有源区(3)的掺杂浓度为1～5×10¹⁹/cm³、结深为0.5～1.0μm；所述硼硅玻璃层(9)的厚度为10～30nm；所述氮化硅层(6)的厚度为20～30nm。

3.一种硅基高性能β辐伏电池的制作方法，所述硅基高性能β辐伏电池由N型硅外延层(1)、P型保护环(2)、P型有源区(3)、N型硅衬底(4)、二氧化硅层(5)、氮化硅层(6)、电极(7)、电极层(8)和硼硅玻璃层(9)组成；

所述N型硅外延层(1)形成在N型硅衬底(4)的上端面上，所述P型保护环(2)和P型有源区(3)均形成在N型硅外延层(1)上端的表层中，P型保护环(2)环绕在P型有源区(3)的周向外围，P型保护环(2)内壁与P型有源区(3)的外壁接触；所述硼硅玻璃层(9)设置在N型硅外延层(1)的上端面上，硼硅玻璃层(9)和P型有源区(3)的周向轮廓相同；二氧化硅层(5)设置在N型硅外延层(1)的上端面上，二氧化硅层(5)将N型硅外延层(1)上端面上硼硅玻璃层(9)以外的区域覆盖；氮化硅层(6)覆盖在二氧化硅层(5)和硼硅玻璃层(9)的表面；P型保护环(2)正上方的结构体中设置有电极孔，电极(7)设置在电极孔中，电极层(8)设置在N型硅衬底(4)的下端面上；

其特征在于：所述制作方法的步骤如下：

1)制作N型硅衬底(4)；

2)采用外延生长工艺，在N型硅衬底(4)的上端面上生长N型硅外延层(1)；

3)采用高温氧化工艺，在N型硅外延层(1)表面生长二氧化硅层(5)；

4)在二氧化硅层(5)上的相应位置光刻出保护环掺杂区，然后将保护环掺杂区范围内的二氧化硅层(5)去掉；

5)采用高温硼扩散工艺，对保护环掺杂区进行深结硼掺杂，获得P型保护环(2)；

6)在二氧化硅层(5)上的相应位置光刻出有源掺杂区，然后将有源掺杂区范围内的二氧化硅层(5)去掉；

7)采用高温硼扩散工艺，对有源掺杂区进行浅结硼掺杂，获得P型有源区(3)和硼硅玻璃层(9)；

8)采用高温LPCVD工艺，在器件表面淀积氮化硅层(6)；

9)在器件上的相应位置制作电极(7)；

10)将N型硅衬底(4)的下端面减薄，在N型硅衬底(4)的下端面上制作电极层(8)。

4.根据权利要求3所述的硅基高性能β辐伏电池的制作方法，其特征在于：所述N型硅外延层(1)的电阻率为0.1～10Ω·cm、厚度为20～50μm；所述电极(7)采用Cr/Au双层金属膜；所述电极层(8)采用Cr/Au双层金属膜；所述P型保护环(2)的掺杂浓度为5×10¹⁹/cm³～1×10²⁰/cm³、结深为1.0～1.5μm；所述P型有源区(3)的掺杂浓度为1～5×10¹⁹/cm³、结深为0.5～1.0μm；所述硼硅玻璃层(9)的厚度为10～30nm；所述氮化硅层(6)的厚度为20～30nm。