[发明专利]一种方形复合式壳型电极半导体探测器的制备方法

说明书

一种方形复合式壳型电极半导体探测器的制备方法，步骤为：一、在半导体晶圆片正面激光刻蚀三维沟槽，沟槽之间留下硅片缝隙，在长好一定厚度的氧化保护层F的晶圆片D正面激光刻蚀厚度为d_top的沟槽A，沟槽之间留有一定宽度的斜纹状硅体B；其中，斜纹状硅体B是晶圆片D被刻蚀后留下的小部分硅体；中央柱状电极C由激光贯穿刻蚀硅体后扩散掺杂得到；二、在硅晶圆片反面激光刻蚀三维沟槽，沟槽之间没有硅片缝隙；三、利用抛光技术使沟槽壁周围平整；四、沿沟槽壁的硼扩散掺杂；五、填充三维沟槽；六、正面激光深刻蚀中央柱状电极；七、用多晶硅或者金属填充中央柱状电极C；八、给所有的电极镀金属层。

技术领域

本发明专利属于高能物理，天体物理，航空航天，军事，医学等技术领域，涉及一种方形复合式壳型电极半导体探测器的制备方法。

背景技术

探测器主要用于高能物理、天体物理等，硅探测器探测灵敏度高、响应速度快、具有很强的抗辐照能力，并且易于集成，在高能粒子探测与X光检测等领域有重要应用价值。但传统“三维硅探测器”有许多不足，在高能物理及天体物理中，探测器处于强辐照条件下工作，这对探测器能量分辨率响应速度等有高的要求，且需具有较强的抗辐照能力，低漏电流以及低全耗尽电压，对于其体积的大小有不同的要求。

硅探测器是工作在反向偏压下的，当外部粒子进入到探测器的灵敏区时，在反向偏压作用下，产生的电子-空穴对被分开，电子向正极运动，在到达正极后被收集，空穴向负极运动，被负极收集，在外部电路中就能形成反映粒子信息的电信号。

现有的“三维沟槽电极硅探测器”在进行电极刻蚀时不能完全的贯穿整个硅体，这就使得探测器有一部分不能刻蚀，这一部分对探测器的性能影响大，比如该部分电场较弱，电荷分布不均匀，探测效率降低等现象。我们称这一部分为“死区”，而且“死区”在单个探测器中占据20％-30％，如果是做成列阵，则会占据更大的比例。其次，“三维沟槽电极硅探测器”只能是在单面进行刻蚀。最后，这种探测器在工作时，粒子只能单面入射，影响探测效率。

为此，提供一种方形复合式壳型电极半导体探测器，解决上述现有技术存在的问题。

发明内容

本发明公开了一种方形复合式盒型电极半导体探测器的制备方法，本发明中制备得到的探测器少于百分之十的体积在刻蚀沟槽电极时留有斜纹状半导体基体，用于工艺实现时探测器单元直接的相互连接。其余部分均为贯穿的沟槽电极，进一步提高探测器的探测效率。

本发明中将设计改进为少于百分之十的体积留有斜纹状半导体基体，这部分半导体基体可以作为连接两个探测器单元的工艺实现条件，相对于现有专利“一种开阖式盒型电极半导体探测器”，本专利的死区面积在之前的专利基础上减少90％。

基于现有专利“一种开阖式盒型电极半导体探测器”(专利号：201620384599.8)，进一步优化探测器结构，将斜纹状半导体的厚度变薄，提高探测器的探测效率，并详细阐述该种方形开阖式盒型电极硅探测器的工艺实现方法。该探测器除了适合一般的硅半导体材料外，也可使用各种其他半导体材料制作。如：自Ge、HgI₂、GaAs、TiBr、CdTe、CdZnTe、CdSe、GaP、HgS、PbI₂和AlSb等。本工艺实现方法采用激光刻蚀三维沟槽技术。

一种方形复合式盒型电极半导体探测器的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、在半导体晶圆片正面激光刻蚀三维沟槽，沟槽之间留下硅片缝隙，在长好一定厚度的氧化保护层F的晶圆片D正面激光刻蚀厚度为d_top的沟槽A，沟槽之间留有一定宽度的斜纹状硅体B；其中，斜纹状硅体B是晶圆片D被刻蚀后留下的小部分硅体；中央柱状电极C由激光贯穿刻蚀硅体后扩散掺杂得到；