[发明专利]一种离子检测器及其制备方法

说明书

本发明属于离子检测技术领域，尤其涉及一种离子检测器，包括硅衬底(1)，依次形成在硅衬底(1)上的基础绝缘层(8)、第一复合层、第二复合层，复合层由多晶硅层(3)及其上方的绝缘层(2)构成；所述离子检测器还包括第一阳极(4‑1)、第二阳极(4‑2)、第一阴极(5‑1)、第二阴极(5‑2)、第一绝缘体(6‑1)、第二绝缘体(7‑1)、第三绝缘体(6‑2)和第四绝缘体(7‑2)；其中，第一复合层中的绝缘层(2)和/或多晶硅层(3)在远离衬底的一面的中间区域具有凹陷。本发明不仅实现离子能量检测的高分辨，也能够克服检测器在制备过程中遇到的“过蚀刻”和/或“接触不良”的技术问题。

技术领域

本发明涉及离子检测技术领域，尤其涉及一种离子检测器及其制备方法。

背景技术

离子注入技术是将掺杂剂的离子引入固体中的材料改性方法。由于离子注入技术具有掺杂纯净度高、掺杂离子浓度不受平衡固溶度的限制、注入的离子浓度和深度分布精确可控、固体温度可自由选择等特点，其被广泛的应用在半导体材料、以及光电材料的电学性能控制方面。

离子注入剂量和离子注入能量是离子注入技术的两个关键性参数，离子注入能量决定了离子注入的深度，离子注入能量越高，离子注入的深度越深。传统对离子注入能量的检测方法是通过测量硅片注入区域的电阻率改变来实现的，其误差较大。为了克服传统离子注入能量检测的上述缺点，申请号为CN201710564681.8的专利申请文献提出了一种新型的离子能量检测方法以及实施该检测方法的装置。

发明内容

为现有的离子能量监控方法，都是通过测量电阻的变化，来反映离子能量的变化。所以，离子检测器或方法的分辨率可定义为：

K＝|R1-R2|/R1

其中，K表示分辨率，R1表示离子能量没变化前的，所测得电阻；R2表示离子能量发生变化后，所测得电阻。我们对现有技术(申请号为CN201710564681.8的中国申请)深入研究发现，如果通过测量离子注入深度峰值所在的多晶硅层的电阻值变化，而不是通过测量所有多晶硅层并联的总电阻变化，来反映离子注入能量的变化，将会大大的提高离子检测器或方法的分辨率。

图1是实施上述离子能量检测方法的原理图，其中1表示硅衬底，2表示绝缘层，3表示多晶硅，4表示阳极，5表示阴极。为了进一步提高图1所示离子能量检测的分辨率，我们对绝缘层厚度对其分辨率的影响进行了深入研究。图2是图1所示的离子能量监控方法的分辨率和绝缘层厚度之间的函数关系。其中，绝缘层为二氧化硅层，多晶硅层的厚度为25nm，且正常情况下离子注入深度峰值在从检测器表面数第三个多晶硅层中。从图2中可以看出，该结构的离子检测器的分辨率随着二氧化硅层的厚度增加而减小。因此，为了进一步提高图1所示的离子检测器的分辨率，需要设置较薄的二氧化层。

然而，上述结构的离子检测器，在制备的过程中，却发现存在技术问题。由于阳极或阴极在制备的过程中，需要先通蚀刻工艺蚀刻出到达某一二氧化硅层的深孔或深槽，而较薄的二氧化硅层，很容易出现“过蚀刻”现象，即深孔或深槽底部的二氧化硅层被蚀穿，出现某个或某些阳极或阴极和两层或两层以上的多晶硅层电接触现象。另外，由于二氧化硅和多晶硅的蚀刻速率不同，导致深孔或深槽的侧面凹凸不平，这种凹凸不平将会导致薄的多晶硅层和阴极或阳极的接触不良现象出现。基于上述技术问题，本发明提出一种新型结构的离子检测器，从而不仅实现离子能量检测的高分辨，也能够克服检测器在制备过程中遇到的“过蚀刻”和/或“接触不良”的技术问题。