[發明專利]硅基高性能β輻伏電池及其制作方法

有效

• 申請號: 201610975147.1
• 申請日: 2016-11-07
• 公開（公告）號: CN106531828B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 向勇軍;楊玉青;黃烈云
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042;H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所50215
• 代理人: 侯懋琪,侯春樂

1.一種硅基高性能β輻伏電池，其特征在于：所述硅基高性能β輻伏電池由N型硅外延層(1)、P型保護環(2)、P型有源區(3)、N型硅襯底(4)、二氧化硅層(5)、氮化硅層(6)、電極(7)、電極層(8)和硼硅玻璃層(9)組成；

所述N型硅外延層(1)形成在N型硅襯底(4)的上端面上，所述P型保護環(2)和P型有源區(3)均形成在N型硅外延層(1)上端的表層中，P型保護環(2)環繞在P型有源區(3)的周向外圍，P型保護環(2)內壁與P型有源區(3)的外壁接觸；所述硼硅玻璃層(9)設置在N型硅外延層(1)的上端面上，硼硅玻璃層(9)和P型有源區(3)的周向輪廓相同；二氧化硅層(5)設置在N型硅外延層(1)的上端面上，二氧化硅層(5)將N型硅外延層(1)上端面上硼硅玻璃層(9)以外的區域覆蓋；氮化硅層(6)覆蓋在二氧化硅層(5)和硼硅玻璃層(9)的表面；P型保護環(2)正上方的結構體中設置有電極孔，電極(7)設置在電極孔中，電極層(8)設置在N型硅襯底(4)的下端面上。

2.根據權利要求1所述的硅基高性能β輻伏電池，其特征在于：所述N型硅外延層(1)的電阻率為0.1～10Ω·cm、厚度為20～50μm；所述電極(7)采用Cr/Au雙層金屬膜；所述電極層(8)采用Cr/Au雙層金屬膜；所述P型保護環(2)的摻雜濃度為5×10¹⁹/cm³～1×10²⁰/cm³、結深為1.0～1.5μm；所述P型有源區(3)的摻雜濃度為1～5×10¹⁹/cm³、結深為0.5～1.0μm；所述硼硅玻璃層(9)的厚度為10～30nm；所述氮化硅層(6)的厚度為20～30nm。

3.一種硅基高性能β輻伏電池的制作方法，所述硅基高性能β輻伏電池由N型硅外延層(1)、P型保護環(2)、P型有源區(3)、N型硅襯底(4)、二氧化硅層(5)、氮化硅層(6)、電極(7)、電極層(8)和硼硅玻璃層(9)組成；

所述N型硅外延層(1)形成在N型硅襯底(4)的上端面上，所述P型保護環(2)和P型有源區(3)均形成在N型硅外延層(1)上端的表層中，P型保護環(2)環繞在P型有源區(3)的周向外圍，P型保護環(2)內壁與P型有源區(3)的外壁接觸；所述硼硅玻璃層(9)設置在N型硅外延層(1)的上端面上，硼硅玻璃層(9)和P型有源區(3)的周向輪廓相同；二氧化硅層(5)設置在N型硅外延層(1)的上端面上，二氧化硅層(5)將N型硅外延層(1)上端面上硼硅玻璃層(9)以外的區域覆蓋；氮化硅層(6)覆蓋在二氧化硅層(5)和硼硅玻璃層(9)的表面；P型保護環(2)正上方的結構體中設置有電極孔，電極(7)設置在電極孔中，電極層(8)設置在N型硅襯底(4)的下端面上；

其特征在于：所述制作方法的步驟如下：

1)制作N型硅襯底(4)；

2)采用外延生長工藝，在N型硅襯底(4)的上端面上生長N型硅外延層(1)；

3)采用高溫氧化工藝，在N型硅外延層(1)表面生長二氧化硅層(5)；

4)在二氧化硅層(5)上的相應位置光刻出保護環摻雜區，然后將保護環摻雜區范圍內的二氧化硅層(5)去掉；

5)采用高溫硼擴散工藝，對保護環摻雜區進行深結硼摻雜，獲得P型保護環(2)；

6)在二氧化硅層(5)上的相應位置光刻出有源摻雜區，然后將有源摻雜區范圍內的二氧化硅層(5)去掉；

7)采用高溫硼擴散工藝，對有源摻雜區進行淺結硼摻雜，獲得P型有源區(3)和硼硅玻璃層(9)；

8)采用高溫LPCVD工藝，在器件表面淀積氮化硅層(6)；

9)在器件上的相應位置制作電極(7)；

10)將N型硅襯底(4)的下端面減薄，在N型硅襯底(4)的下端面上制作電極層(8)。

4.根據權利要求3所述的硅基高性能β輻伏電池的制作方法，其特征在于：所述N型硅外延層(1)的電阻率為0.1～10Ω·cm、厚度為20～50μm；所述電極(7)采用Cr/Au雙層金屬膜；所述電極層(8)采用Cr/Au雙層金屬膜；所述P型保護環(2)的摻雜濃度為5×10¹⁹/cm³～1×10²⁰/cm³、結深為1.0～1.5μm；所述P型有源區(3)的摻雜濃度為1～5×10¹⁹/cm³、結深為0.5～1.0μm；所述硼硅玻璃層(9)的厚度為10～30nm；所述氮化硅層(6)的厚度為20～30nm。