[发明专利]一种离子探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种离子探测器，其特征在于，包括硅衬底(1)，依次形成在硅衬底(1)上的基础绝缘层(7)、第一复合层和第二复合层；还包括第一阳极(4-1)、第二阳极(4-2)，第一阴极(5-1)、第二阴极(5-2)；其中，第一复合层和第二复合层由多晶硅层(3)及其上方的绝缘层(2)构成，第一复合层中的绝缘层和/或多晶硅层在远离衬底的一面的中间区域具有凹陷，所述凹陷的深度小于所述凹陷所在的绝缘层或多晶硅层的厚度；第一复合层以及第二复合层的宽度随着远离硅衬底依次减小，第一阳极(4-1)、第二阳极(4-2)分别与第一复合层、第二复合层的一个侧面直接接触，第一阴极(5-1)、第二阴极(5-2)分别与第一复合层、第二复合层的另一个侧面直接接触，第一阳极(4-1)与第二阳极(4-2)之间以及第一阴极(5-1)与第二阴极(5-2)之间通过绝缘物层(6)隔离。

2.如权利要求1所述的离子探测器，其特征在于，所述离子探测器还包括设置在第二复合层上的第三复合层，第三阳极(4-3)、第三阴极(5-3)；其中，第二复合层中的绝缘层和/或多晶硅层在远离衬底(1)的一面的中间区域具有凹陷，所述凹陷的深度小于所述凹陷所在的绝缘层或多晶硅层的厚度；第三复合层的宽度小于第二复合层的宽度；第三阳极(4-3)与第三复合层的一个侧面直接接触，第三阴极(5-3)与第三复合层的另一个侧面直接接触；第二阳极(4-2)与第三阳极(4-3)之间、以及第二阴极(5-2)与第三阴极(5-3)之间通过绝缘物层(6)隔离。

3.如权利要求2所述的离子探测器，其特征在于，所述离子探测器还包括设置在第三复合层上的第四复合层，第四阳极(4-4)、第四阴极(5-4)；其中，第三复合层中的绝缘层和/或多晶硅层在远离衬底(1)的一面的中间区域具有凹陷，所述凹陷的深度小于所述凹陷所在的绝缘层或多晶硅层的厚度；第四复合层的宽度小于第三复合层的宽度；第四阳极(4-4)与第四复合层的一个侧面直接接触，第四阴极(5-4)与第四复合层的另一个侧面直接接触；第三阳极(4-3)与第四阳极(4-4)之间、以及第三阴极(5-3)与第四阴极(5-4)之间通过绝缘物层(6)隔离。

4.如权利要求1-3任一项所述的离子探测器，其特征在于，所述绝缘物层(6)、第一复合层的绝缘层以及第二复合层绝缘层的材料为二氧化硅、氮化铝、氧化铝中的任一种。

5.如权利要求4所述的离子探测器，其特征在于，所述绝缘物层(6)、第一复合层的绝缘层以及第二复合层的绝缘层的材料为二氧化硅。

6.一种如权利要求1所述的离子探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在硅衬底(1)上，依次制备基础绝缘层(7)、第一复合层和第二复合层；其中，第一复合层的绝缘层和/或多晶硅层在制备以后，通过蚀刻工艺在中间区域蚀刻出凹陷，且所述凹陷的深度小于所述凹陷所在的绝缘层或多晶硅层的厚度；

第二步，依次经过两次蚀刻形成，第一复合层以及第二复合层的宽度随着远离硅衬底(1)而依次减小，使得两侧为阶梯状，且阶梯状和所述的凹陷在硅衬底(1)表面的投影不相交；

第三步，制备绝缘物层(6)；

第四步，对涂覆于表面的光刻胶进行曝光和显影，形成相对分布的两等离子蚀刻区(a-1)；其中，蚀刻区(a-1)横跨绝缘物层(6)和第二层复合层，但蚀刻区(a-1)和所述的凹陷在硅衬底(1)表面的投影不相交；

第五步，对蚀刻区(a-1)进行等离子蚀刻，形成第一电极区(b-1)；其中，蚀刻深度大于或等于第二复合层的厚度，但小于第二复合层的厚度与第一复合层的绝缘层的厚度之和；

第六步，对涂覆于表面的光刻胶进行曝光和显影，形成相对分布的两等离子蚀刻区(a-2)；其中，蚀刻区(a-2)横跨绝缘物层(6)和第一层复合层，但蚀刻区(a-2)和所述的凹陷在硅衬底(1)表面的投影不相交；

第七步，对蚀刻区(a-2)进行等离子蚀刻，形成第二电极区(b-2)；其中，蚀刻深度大于或等于第二复合层与第一复合层的厚度之和，但小于第二复合层、第一复合层以及基础绝缘层(7)的厚度之和；

第八步，在第一电极区(b-1)以及第二电极区(b-2)处形成阳极和阴极。

7.一种如权利要求2所述的离子探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在硅衬底(1)上，依次制备基础绝缘层(7)、第一复合层、第二复合层以及第三复合层；其中，第一复合层和第二复合层的绝缘层和/或多晶硅层在制备以后，通过蚀刻工艺在中间区域蚀刻出凹陷，且所述凹陷的深度小于所述凹陷所在的绝缘层或多晶硅层的厚度；

第二步，依次经过三次蚀刻形成，第一复合层、第二复合层以及第三复合层的宽度随着远离硅衬底(1)而依次减小，使得两侧为阶梯状，且阶梯状和所述凹陷在硅衬底(1)表面的投影不相交；

第三步，制备绝缘物层(6)；

第四步，对涂覆于表面的光刻胶进行曝光和显影，形成相对分布的两等离子蚀刻区(a-1)；其中，蚀刻区(a-1)横跨绝缘物层(6)和第三层复合层，但蚀刻区(a-1)和所述凹陷在硅衬底(1)表面的投影不相交；

第五步，对蚀刻区(a-1)进行等离子蚀刻，形成第一电极区(b-1)；其中，蚀刻深度大于或等于第三复合层的厚度，但小于第三复合层的厚度与第二复合层的绝缘层的厚度之和；

第六步，对涂覆于表面的光刻胶进行曝光和显影，形成相对分布的两等离子蚀刻区(a-2)；其中，蚀刻区(a-2)横跨绝缘物层(6)和第二层复合层，但蚀刻区(a-2)和所述凹陷在硅衬底(1)表面的投影不相交；

第七步，对蚀刻区(a-2)进行等离子蚀刻，形成第二电极区(b-2)；其中，蚀刻深度大于或等于第三复合层与第二复合层的厚度之和，但小于第三复合层、第二复合层、以及第一复合层的绝缘层的厚度之和；

第八步，依次类推，重复第六步和第七步，形成第三电极区(b-3)；

第九步，在第一电极区(b-1)、第二电极区(b-2)、以及第三电极区(b-3)处形成阳极和阴极。