[发明专利]一种基于双面T型沟槽的碳化硅中子探测器

说明书

本发明涉及半导体中子探测领域，尤其涉及一种基于双面T型沟槽的碳化硅中子探测器，包括4H‑SiC外延片、开设在4H‑SiC外延片正面的第一T型沟槽和开设在4H‑SiC外延片背面的第二T型沟槽；4H‑SiC外延片正面台面上设置有P型欧姆接触电极，4H‑SiC外延片背面台面上设置有N型欧姆接触电极；第一T型沟槽、第二T型沟槽等间隔交错设置，第一T型沟槽内设有P区中子转换物，第二T型沟槽内设有N区中子转换物。本发明在双面交叉指型的基础上，通过在4H‑SiC外延片的正面和背面刻蚀T型沟槽而形成的，然后在双面沟槽内分别形成P区和N区，接着在正反面的台面上形成欧姆接触电极。本发明提出的双面T型沟槽型碳化硅结构相较于传统的交叉指型中子探测器可大幅度提升中子探测效率。

技术领域

本发明涉及半导体中子探测领域，尤其涉及一种基于双面T型沟槽的碳化硅中子探测器。

背景技术

半导体中子探测器由中子转换材料和半导体二极管组成，由于中子不带电，因此在穿过半导体材料时不会发生电离反应，但是中子会与转换材料发生核反应而产生次级带电粒子，这些次级带电粒子在通过半导体二极管器件时可以电离出大量的电子空穴对。通过外接电极对这些电子空穴对进行收集便可以间接的实现对中子的探测。

平面型的半导体中子探测器由于中子转换材料的自吸收作用，导致中子探测效率不会高于5％。现有技术中使用单面沟槽型中子探测器或双面沟槽交叉型中子探测器，双面沟槽交叉型中子探测器虽然增加了中子转换材料填充量，但是由于SiC的化学性质稳定刻蚀难度很大，在SiC上刻蚀深度较深的沟槽比较困难，因此，在双沟型中子探测器的探测效率进一步提升存在一定的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双面T型沟槽的碳化硅中子探测器，以解决上述问题，在双面交叉指型的基础上，通过在4H-SiC外延片的正面和背面刻蚀T型沟槽而形成的，然后在双面沟槽内分别形成P区和N区，接着在正反面的台面上形成P型欧姆接触电极和N型欧姆接触电极。本发明提出的T型沟槽型碳化硅结构相较于传统的交叉指型中子探测器可大幅度提升中子探测效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于双面T型沟槽的碳化硅中子探测器,包括4H-SiC外延片、开设在所述4H-SiC外延片正面的第一T型沟槽和开设在所述4H-SiC外延片背面的第二T型沟槽；

所述4H-SiC外延片正面台面上设置有P型欧姆接触电极，所述4H-SiC外延片背面台面上设置有N型欧姆接触电极；

所述第一T型沟槽、第二T型沟槽等间隔交错设置，所述第一T型沟槽内设有P区中子转换物，所述第二T型沟槽内设有N区中子转换物。

优选的，所述P区中子转换物包括设置在所述第一T型沟槽内的P区掺杂区，所述P区掺杂区通过离子注入方式设置在所述第一T型沟槽的侧壁、底面及台阶面，所述P区掺杂区内填充有第一中子转换材料，所述P区掺杂区厚度为0.3-0.5μm。

优选的，所述N区中子转换物包括设置在所述第二T型沟槽内的N区掺杂区，所述N区掺杂区通过离子注入方式设置在所述第二T型沟槽的侧壁、底面及台阶面，所述N区掺杂区内填充有第二中子转换材料，所述N区掺杂区的厚度为0.3-0.5μm。

优选的，所述第一T型沟槽的宽口端朝向所述4H-SiC外延片的正面。

优选的，所述第二T型沟槽的宽口端朝向所述4H-SiC外延片的背面。

优选的，所述4H-SiC外延片正面与所述P型欧姆接触电极之间设有所述P区掺杂区。

优选的，所述4H-SiC外延片背面与所述N型欧姆接触电极之间设有所述N区掺杂区。

优选的，所述第一T型沟槽、第二T型沟槽分两次刻蚀而成。