[发明专利]基于碳化硅PIN二极管结构的β辐照闪烁体探测器

权利要求书

1.一种基于碳化硅PIN二极管结构的β辐照探测器，包括塑料闪烁体(1)、SiO₂反射层(2)、P型欧姆接触电极(3)，P⁺型薄层(4)、本征吸收层(5)，N型缓冲层(6)、N型衬底(7)和N型欧姆接触电极(8)；

所述本征吸收层(5)、N型缓冲层(6)、N型衬底(7)和N型欧姆接触电极(8)自上而下依次排列；

所述P⁺型薄层(4)位于本征吸收层(5)窗口左右两侧的上方，P型欧姆接触电极(3)位于P⁺型薄层(4)的上方；

其特征在于：

本征吸收层(5)的中间区域开有深度为1.5μm～2.5μm、宽度为6.0μm～8.0μm的窗口，塑料闪烁体(1)埋入该窗口区域内且其厚度与窗口深度相同，SiO₂反射层(2)淀积在整个窗口区域内及窗口的上方。

2.根据权利要求1所述的β辐照探测器，其特征在于塑料闪烁体(1)的厚度为1.5μm～2.5μm。

3.根据权利要求1所述的β辐照探测器，其特征在于窗口两侧的SiO₂反射层在闪烁体两侧的厚度为1.9μm～3.1μm，在闪烁体上方的厚度为0.4μm～0.6μm。

4.根据权利要求1所述的β辐照探测器，其特征在于P型欧姆接触电极(3)为厚度为50nm/100nm/100nm的Ti/Al/Au合金。

5.根据权利要求1所述的β辐照探测器，其特征在于N型欧姆接触电极(8)为厚度为200nm/50nm/100nm的Ni/Cr/Au合金。

6.一种基于碳化硅PIN二极管的β辐照探测器的制作方法，包括如下步骤：

1)在掺杂浓度为5.0×10¹⁸cm^-3～1.0×10²⁰cm^-3的N型4H-SiC衬底(7)上外延一层厚度为1.0μm～2.0μm，掺杂浓度为1.0×10¹⁷cm^-3～1.0×10¹⁸cm^-3的N型缓冲层(6)；

2)在N型缓冲层(6)上外延一层厚为2.5μm～3.5μm，掺杂浓度1.0×10¹⁵cm^-3～5.0×10¹⁶cm^-3的本征吸收层(5)；

3)在本征吸收层(5)中心区域光刻出深1.5μm～2.5μm的窗口，并在窗口中心区域通过PVD工艺溅射厚度为1.5μm～2.5μm的塑料闪烁体(1)；

4)在包括窗口区域的整个本征吸收层(5)上方通过PECVD工艺淀积SiO₂反射层(2)，窗口两侧的SiO₂反射层在闪烁体两侧的厚度为1.9μm～3.1μm，在闪烁体上方的厚度为0.4μm～0.6μm；

5)采用湿法刻蚀工艺刻蚀掉窗口左右两侧的本征吸收层(5)上方的SiO₂；

6)在窗口左右两侧的本征吸收层(5)上外延一层厚度为0.1μm～0.5μm，掺杂浓度为1.0×10¹⁹cm^-3～1.0×10²⁰cm^-3的P⁺型薄层(4)；

7)通过磁控溅射，在两侧P⁺薄层区域形成厚度分别为50nm/100nm/100nm的Ti/Al/Au合金；同时在器件背面通过磁控溅射形成厚度分别为200nm/50nm/100nm的Ni/Cr/Au合金；

8)在高温下进行退火处理，形成P型欧姆接触电极(3)和N型欧姆接触电极(8)。

7.根据权利要求6所述的一种基于碳化硅PIN二极管的β辐照探测器的制作方法，其中步骤(1)、(2)、(6)中所涉及的外延，均采用如下工艺条件：

温度为1570℃，

压力为100Mbar，

生长气体为C₃H₈、SiH₄和H₂。