I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池及其制作方法
专利汇可以提供I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池及其制作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种I层 钒 掺杂的 碳 化 硅 肖特基结 型核 电池 及其制作方法，主要解决 现有技术 中 能量 转换效率降低的问题。本发明的肖特基结型核电池 自下而上 依次包括n型欧姆 接触 电极 (8)、掺杂浓度为1×1018～7×1018cm-3的n型SiC衬底样片(7)、n型SiC 外延 层(6)、SiO2 钝化 层(5)、肖特基金属接触层(4)、肖特基接触电极(3)、键合层(2)和 放射性 同位素源层(1)，其中n型SiC外延层(6)通过注入能量为2000KeV～2500KeV，剂量为5×1013～1×1015cm-2的钒离子形成掺杂浓度为1×1013～5×1014cm-3的n型SiC外延层。本发明具有 电子 空穴对收集率，器件的开路 电压 和能量转换效率高的优点，可作为微系统的片上电源、 心脏起搏器 的电源和手机备用电源。，下面是I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池及其制作方法专利的具体信息内容。
1.一种I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池，自下而上依次包括n型欧姆接触电极(8)、n型SiC衬底样片(7)、n型SiC外延层(6)、SiO2钝化层(5)、肖特基金属接触层(4)、肖特基接触电极(3)、键合层(2)和放射性同位素源层(1)，其特征在于：n型SiC衬底样
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片(7)的掺杂浓度为1×10 ～7×10 cm ，n型SiC外延层(6)的掺杂浓度为1×10 ～
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5×10 cm ，且通过注入能量为2000KeV～2500KeV，剂量为5×10 ～1×10 cm 的钒离子形成。
2.根据权利要求1所述的一种I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池，其特征在于所述n型SiC外延层(6)的厚度为3um～5um。
3.一种制备权利要求1所述的I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池的制作方法，包括如下步骤：
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(1)在掺杂浓度为1×10 ～7×10 cm 的高掺杂n型SiC衬底样片上，外延生长厚度
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为3um～5um，掺氮浓度为1×10 ～5×10 cm 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
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5×10 ～1×10 cm 的钒离子注入，然后在1450℃～1650℃的高温下热退火20～40分
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钟，进而得到掺杂浓度为1×10 ～5×10 cm 的n型SiC外延层；
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(3)对掺杂浓度为1×10 ～5×10 cm 的n型SiC外延层进行干氧氧化，形成SiO2钝化层；
(4)用反应离子刻蚀法在n型SiC衬底的背面刻蚀SiC层，电子束蒸发Ni/Cr/Au金属层，在1100±50℃温度下，氮气气氛中退火形成欧姆接触电极；
(5)在SiO2钝化层的中间利用湿法腐蚀出肖特基接触窗口，并且在该窗口上和窗口周边的SiO2钝化层上淀积半透明高势垒肖特基金属Ni或Pt或Au，剥离分别形成肖特基金属接触层和肖特基接触电极；
(6)在肖特基接触电极上用电子束蒸发Cr/Au形成键合层；
(7)在肖特基金属接触层上镀上放射性同位素源Ni-63层，完成I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池的制作。
4.根据权利要求1或3任一所述的一种I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池，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。
5.根据权利要求4所述的I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池的制作方法，其中所述步骤(3)中的干氧氧化，是在工艺条件为温度1100±50℃，时间两小时的条件下进行。
6.根据权利要求4所述的I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池的制作方法，其特征在于步骤(4)所述的电子束蒸发Ni/Cr/Au金属层，其厚度分别为200nm/50nm/200nm。
7.根据权利要求4所述的I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池的制作方法，其特征在于步骤(5)所述的半透明高势垒肖特基金属接触层的厚度小于等于20nm。
8.根据权利要求4所述的I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池的制作方法，其特征在于步骤(8)中所述的同位素源，是通过电镀或化学镀或分子镀镀在肖特基接触电极上。
I层钒掺杂的碳化硅肖特基结型核电池及其制作方法
技术领域
发明内容
型SiC衬底样片7的掺杂浓度为1×10 ～7×10 cm ，n型SiC外延层6是通过注入能量
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为2000KeV～2500KeV，剂量为5×10 ～1×10 cm 的钒离子形成掺杂浓度为1×10 ～
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5×10 cm 。
厚度为3um～5um，掺氮浓度为1×10 ～5×10 cm 的初始n型SiC外延层；
5×10 ～1×10 cm 的钒离子注入，然后在1450℃～1650℃的高温下热退火20～40分
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钟，进而得到掺杂浓度为1×10 ～5×10 cm 的n型SiC外延层；
具体实施方式
源层1，其中n型SiC衬底样片7的掺杂浓度为1×10 ～7×10 cm ，它的背面是由厚度分
200nm/50nm/100nm的Ni/Cr/Au合金组成的n型欧姆接触电极8，正面是厚度为3um～5um，
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掺杂浓度为1×10 ～5×10 cm 的n型SiC外延层6，该n型SiC外延层6通过钒离子注入形成，n型SiC外延层6左右上方是SiO2钝化层5，n型SiC外延层6正上方为肖特基接触金属层4和肖特基接触电极3，肖特基接触电极3的左右上方为键合层2，肖特基接触金属层4的正上方为同位素源层1。
衬底样片上外延生长厚度为4um，氮离子掺杂的初始n型外延层，其掺杂浓度为1×10 cm ，外延温度为1570℃，压强为100mbar，反应气体是硅烷和丙烷，其流量分别为50sccm和
150sccm，载气为纯氢气，杂质源为液态氮气。
子注入条件为：离子注入的能量为2200KeV，注入剂量为5×10 cm ，以保证钒离子的最高浓度大于掺氮后的外延层的掺杂浓度；
低晶格损伤，进而得到掺杂浓度为1×10 cm 的低掺杂n型SiC外延层6，其高温热退火的条件为：退火温度为1450℃，退火时间为40分钟。
衬底样片上外延生长厚度为3um，氮离子掺杂的初始n型外延层，其掺杂浓度为5×10 cm ，外延温度为1570℃，压强100mbar，反应气体是硅烷和丙烷，其流量分别为50sccm和
150sccm，载气为纯氢气，杂质源为液态氮气。
子注入条件为：离子注入的能量为2000KeV，注入剂量为1×10 cm ，以保证钒离子的最高浓度大于掺氮后的外延层的掺杂浓度；
低晶格损伤，进而得到掺杂浓度为5×10 cm 的低掺杂n型SiC外延层6，其高温热退火的条件为：退火温度为1550℃，退火时间为40分钟。
衬底样片上外延生长厚度为5um，氮离子掺杂的初始n型外延层，其掺杂浓度为2×10 cm ，外延温度为1570℃，压强100mbar，反应气体是硅烷和丙烷，其流量分别为50sccm和
150sccm，载气为纯氢气，杂质源为液态氮气。
注入条件为：离子注入的能量为2500KeV，注入剂量为1×10 cm ，以保证钒离子的最高浓度大于掺氮后的外延层的掺杂浓度；
晶格损伤，进而得到掺杂浓度为5×10 cm 的低掺杂n型SiC外延层6，其高温热退火的条件为：退火温度为1650℃，退火时间为20分钟。
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