[发明专利]一种电容式Si基辐射探测器件及其制备方法

权利要求书

1.一种电容式Si基辐射探测器件，其特征在于：包括Si衬底层(1)，Si衬底层(1)的上方设有埋氧层(2)，埋氧层(2)上从中心向四周依次设有金属填充区(8)、栅介质区、Si薄膜层(4)、欧姆接触注入区(5)和氧化隔离层(3)，欧姆接触注入区(5)的上方设有欧姆接触区(9)，金属填充区(8)的上方设有栅极金属电极(10)。

2.根据权利要求1所述的电容式Si基辐射探测器件，其特征在于：所述的栅介质区包括填充复合栅介质区(7)，以及位于填充复合栅介质区(7)外侧的过渡SiO₂介质层(6)。

3.根据权利要求2所述的电容式Si基辐射探测器件，其特征在于：所述的填充复合栅介质区(7)的厚度d为10-60nm；

所述的过渡SiO₂介质层(6)的厚度为0.5～1.5nm；

所述的填充复合栅介质区(7)是由二元金属氧化物介质叠层构成的。

4.根据权利要求3所述的电容式Si基辐射探测器件，其特征在于：所述的二元金属氧化物介质包括LaAlO₃、NdAlO₃和HfAlO。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的电容式Si基辐射探测器件，其特征在于：所述的Si薄膜层（4）的掺杂类型为N型或P型；

每立方厘米的Si薄膜层(4)内掺杂有5×10¹²-1×10¹³个掺杂离子；

所述的Si薄膜层(4)在其长度方向的最小厚度D大于其势垒最大耗尽宽度X_D，其中X_D=[2ε_rε_oV_D/qN_A]^1/2，ε_r为Si材料的相对介电常数，ε_o为Si材料的真空介电常数，V_D为内建电势，q为电子电量，N_A为Si薄膜层的掺杂浓度。

6.一种电容式Si基辐射探测器件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在SOI CMOS基片上，利用LOCOS或者STI工艺，生长氧化隔离层（3），其中SOI CMOS基片包括Si衬底层(1)、以及Si衬底层(1)上方的埋氧层(2)；

2)采用光刻工艺，在生长氧化隔离层（3）的SOI CMOS基片上光刻出有源区的图形，对其进行能量为50-100KeV，剂量为5×10¹²-1×10¹³的掺杂离子注入，再除去光刻胶，得到掺杂的Si薄膜层；而后在有源区内光刻出欧姆接触注入区（5）的图形，对其进行能量为50-100KeV，剂量为2×10¹³-5×10¹⁵的掺杂离子注入，再除去光刻胶，得到欧姆接触注入区（5）；掺杂类型为N型或P型，且两次的掺杂类型相同；

3)采用溅射淀积的方法，利用Ti作为靶材，将金属Ti溅射在整个SOI CMOS基片上，接着在600-800℃下烧结1-10min，金属Ti与欧姆接触注入区（5）的接触处形成欧姆接触区（9），然后采用湿法化学清洗掉其余部分的金属Ti；

4)在掺杂的Si薄膜层上，采用ICP或者RIE工艺刻蚀窗口区，至露出埋氧区，在形成凹槽区的同时得到Si薄膜层(4)；其中窗口区包括金属填充区(8)和栅介质区；

5)采用原子层淀积薄膜生长工艺，首先利用去离子水作为O源，在270-350℃的反应温度及0.5-1.5Torr的反应气压下处理凹槽区，使凹槽区的表面形成过渡SiO₂介质层（6）；然后分别交替利用Mo源和O源在凹槽区内部叠层生长二元金属氧化物介质；

6)采用氟基ICP工艺在二元金属氧化物介质上二次刻蚀凹槽区，形成金属填充凹槽区和填充复合栅介质区（7），其刻蚀工艺参数分别为：上电极功率50-300W、偏压0-80V、压力1-3Pa、刻蚀时间50-200s；

7)采用Cu互联工艺填充金属填充凹槽区形成金属填充区（8），并在金属填充区（8）的顶部形成栅极金属电极（10），得到电容式Si基辐射探测器件。