【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微电子，具体涉及一种具有多层p型埋层调制的pin型中子探测器及制备方法。
技术介绍
1、聚变中子携带着聚变等离子体的重要信息，因此中子探测在核聚变装置的发展中起着重要的作用。碳化硅(sic)由于具有优异的耐辐射和耐高温性能，被认为是在恶劣环境下进行中子探测的一种很有前途的材料。同时，由于制备技术成熟、敏感面积大、能量分辨率高，sic辐射探测器有望取代体积小、价格昂贵的金刚石辐射探测器大规模应用于核聚变装置中，因此，高能中子探测是sic辐射探测器的重要应用方向。
2、在探测快中子、x/γ射线等高能穿透粒子时，为了获得较高的探测效率、能量分辨率和信噪比等探测性能，通常要求探测器的探测敏感区厚度达到100μm以上。虽然半绝缘层的厚度可以达到500μm，但过高的缺陷浓度限制了其性能，因此外延sic辐射探测器更为常用。耗尽区作为主要的工作区域，需要在反向偏压下完全耗尽下能实现辐射电荷的完全收集。常规二极管的外延辐照探测器，外延层掺杂浓度一般在1×1014cm-3以上，全耗尽电压(vfd)与外延层的厚度的平方成正比，因此厚度在100μm以上的器件的vfd将达到数千伏。如此高的vfd在实际应用中难以实现，且容易出现严重的泄漏和击穿，这限制了pin型探测器外延厚度的进一步增加，从而限制了检测性能的进一步提高。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种具有多层p型埋层调制的pin型中子探测器及制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方
2、本专利技术的第一方面提供了一种具有多层p型埋层调制的pin型中子探测器，包括：n型掺杂4h-sic衬底层；
3、n型掺杂4h-sic外延层，位于所述n型掺杂4h-sic衬底层的上表面；
4、多个p型掺杂4h-sic埋层，沿竖直方向分布在所述n型掺杂4h-sic外延层中，边缘与所述n型掺杂4h-sic外延层的边缘之间存在距离；
5、n型掺杂4h-sic主jte区域位于所述n型掺杂4h-sic外延层的上表层中；
6、若干n型掺杂4h-sic次jte区域，位于所述n型掺杂4h-sic外延层的上表层中，且分布在所述n型掺杂4h-sic主jte区域的外围；
7、p型掺杂4h-sic主离子注入区，由所述n型掺杂4h-sic外延层的上表层中延伸至所述n型掺杂4h-sic主jte区域的上表层中；
8、若干p型掺杂4h-sic场限环离子注入区，位于所述n型掺杂4h-sic主jte区域的上表层中，且分布在所述p型掺杂4h-sic主离子注入区的外围。
9、在一个具体的实施例中，还包括：p型欧姆接触电极，位于所述p型掺杂4h-sic主离子注入区的部分上表面；
10、钝化层，位于所述n型掺杂4h-sic外延层的上表面，环绕所述p型欧姆接触电极，且侧面与所述p型欧姆接触电极的侧面相接触；
11、n型欧姆接触电极，位于所述n型掺杂4h-sic衬底层的下表面。
12、在一个具体的实施例中，所述p型掺杂4h-sic埋层的形状包括圆形；
13、所述p型掺杂4h-sic主离子注入区的形状包括圆形；
14、所述p型掺杂4h-sic场限环离子注入区的形状包括圆环；
15、所述n型掺杂4h-sic主jte区域的形状包括圆环；
16、所述n型掺杂4h-sic次jte区域的形状包括圆环。
17、在一个具体的实施例中，所述若干n型掺杂4h-sic次jte区域形成的圆环的外直径等于所述p型掺杂4h-sic埋层的直径。
18、在一个具体的实施例中，所述p型掺杂4h-sic主离子注入区和所述p型掺杂4h-sic场限环离子注入区的掺杂浓度相同；
19、所述p型掺杂4h-sic主离子注入区和所述p型掺杂4h-sic场限环离子注入区的厚度相同；
20、所述n型掺杂4h-sic主jte区域和所述n型掺杂4h-sic次jte区域的掺杂浓度相同；
21、所述n型掺杂4h-sic主jte区域和所述n型掺杂4h-sic次jte区域的厚度相同。
22、在一个具体的实施例中，所述n型掺杂4h-sic衬底层的掺杂浓度为2×1018～1×1019cm-3；
23、所述n型掺杂4h-sic外延层的掺杂浓度为1×1014～1×1015cm-3；
24、所述p型掺杂4h-sic埋层的掺杂浓度为1×1014～2×1016cm-3；
25、所述p型掺杂4h-sic主离子注入区的掺杂浓度为1×1019～5×1019cm-3；
26、所述p型掺杂4h-sic场限环离子注入区的掺杂浓度为1×1019～5×1019cm-3；
27、所述n型掺杂4h-sic主jte区域的掺杂浓度为5×1015～5×1016cm-3；
28、所述n型掺杂4h-sic次jte区域的掺杂浓度为5×1015～5×1016cm-3。
29、在一个具体的实施例中，所述n型掺杂4h-sic外延层的掺杂浓度、所述p型掺杂4h-sic埋层的掺杂浓度、每个所述p型掺杂4h-sic埋层的厚度以及每两个所述p型掺杂4h-sic埋层的间距满足：hn×nd＝hp×na；
30、其中，hn表示相邻的两个所述p型掺杂4h-sic埋层的间距，hp表示每个所述p型掺杂4h-sic埋层的厚度，nd表示所述n型掺杂4h-sic外延层的掺杂浓度、na表示所述p型掺杂4h-sic埋层的掺杂浓度。
31、本专利技术的第二方面提供了一种具有多层p型埋层调制的pin型中子探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
32、s1：提供n型掺杂4h-sic衬底层；
33、s2：在所述n型掺杂4h-sic衬底层的上表面形成n型掺杂4h-sic外延层和多个p型掺杂4h-sic埋层，使得所述多个p型掺杂4h-sic埋层沿竖直方向分布在所述n型掺杂4h-sic外延层中；
34、s3：在所述n型掺杂4h-sic外延层的上表层中进行离子注入，形成圆环形的n型掺杂4h-sic主jte区域；并在所述n型掺杂4h-sic外延层的上表层中进行离子注入，形成环绕在所述n型掺杂4h-sic主jte区域的外围的若干n型掺杂4h-sic次jte区域；
35、s4：在所述n型掺杂4h-sic外延层的上表层和所述n型掺杂4h-sic主jte区域的上表层中进行离子注入，形成p型掺杂4h-sic主离子注入区；并在所述n型掺杂4h-sic主jte区域的上表层中进行离子注入，形成分布在所述p型掺杂4h-sic主离子注入区的外围的若干p型掺杂4h-sic场限环离子注入区；
36、在一个具体的实施例中，步骤s2包括以下步骤：
37、s201：在所述n型掺杂4h-sic衬底层的上表面外延生长非故意掺杂的n型4h-sic，形成第本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有多层P型埋层调制的PiN型中子探测器，其特征在于，包括：N型掺杂4H-SiC衬底层(1)；
2.根据权利要求1所述的一种具有多层P型埋层调制的PiN型中子探测器，其特征在于，还包括：P型欧姆接触电极(8)，位于所述P型掺杂4H-SiC主离子注入区(4)的部分上表面；
3.根据权利要求2所述的一种具有多层P型埋层调制的PiN型中子探测器，其特征在于，所述P型掺杂4H-SiC埋层(3)的形状包括圆形；
4.根据权利要求3所述的一种具有多层P型埋层调制的PiN型中子探测器，其特征在于，所述若干N型掺杂4H-SiC次JTE区域(7)形成的圆环的外直径等于所述P型掺杂4H-SiC埋层(3)的直径。
5.根据权利要求1所述的一种具有多层P型埋层调制的PiN型中子探测器，其特征在于，所述P型掺杂4H-SiC主离子注入区(4)和所述P型掺杂4H-SiC场限环离子注入区(5)的掺杂浓度相同；
6.根据权利要求1所述的一种具有多层P型埋层调制的PiN型中子探测器，其特征在于，所述N型掺杂4H-SiC衬底层(1)的掺杂浓度为2×1
7.根据权利要求1所述的一种具有多层P型埋层调制的PiN型中子探测器，其特征在于，所述N型掺杂4H-SiC外延层(2)的掺杂浓度、所述P型掺杂4H-SiC埋层(3)的掺杂浓度、每个所述P型掺杂4H-SiC埋层(3)的厚度以及每两个所述P型掺杂4H-SiC埋层(3)的间距满足：HN×Nd＝HP×Na；
8.一种具有多层P型埋层调制的PiN型中子探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种具有多层P型埋层调制的PiN型中子探测器的制备方法，其特征在于：步骤S2包括以下步骤：
10.根据权利要求8所述的一种具有多层P型埋层调制的PiN型中子探测器的制备方法，其特征在于：步骤S2包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种具有多层p型埋层调制的pin型中子探测器，其特征在于，包括：n型掺杂4h-sic衬底层(1)；
2.根据权利要求1所述的一种具有多层p型埋层调制的pin型中子探测器，其特征在于，还包括：p型欧姆接触电极(8)，位于所述p型掺杂4h-sic主离子注入区(4)的部分上表面；
3.根据权利要求2所述的一种具有多层p型埋层调制的pin型中子探测器，其特征在于，所述p型掺杂4h-sic埋层(3)的形状包括圆形；
4.根据权利要求3所述的一种具有多层p型埋层调制的pin型中子探测器，其特征在于，所述若干n型掺杂4h-sic次jte区域(7)形成的圆环的外直径等于所述p型掺杂4h-sic埋层(3)的直径。
5.根据权利要求1所述的一种具有多层p型埋层调制的pin型中子探测器，其特征在于，所述p型掺杂4h-sic主离子注入区(4)和所述p型掺杂4h-sic场限环离子注入区(5)的掺杂浓度相同；
【专利技术属性】
技术研发人员：郭辉，冯婷婷，钱驰文，韩超，张玉明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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