一种漂移探测器的双面制备方法及漂移探测器技术

本发明专利技术提供了一种漂移探测器的双面制备方法，包括在半导体衬底的一面形成第一隔离层，在半导体衬底的另一面依次形成第二隔离层和抗腐蚀层，选择性去除第一隔离层以形成阳极区和漂移环区，选择性去除第二隔离层和抗腐蚀层以形成收集区；对阳极区、漂移环区和收集区分别进行离子掺杂并对半导体衬底进行退火；在阳极区、漂移环区和收集区的表面形成介质层；在介质层上形成贯穿介质层的接触孔，填充接触孔以形成金属引线。本发明专利技术通过在第二隔离层上淀积抗腐蚀层，实现采用湿法腐蚀工艺去除第一隔离层时减小对第二隔离层、阳极区和漂移环区的损伤，有利于采用单面光刻技术实现双面工艺。本发明专利技术还提供一种应用上述双面制备方法得到的漂移探测器。

A double side preparation method of drift detector and drift detector

【技术实现步骤摘要】
一种漂移探测器的双面制备方法及漂移探测器
本专利技术属于半导体探测器领域，尤其涉及一种漂移探测器的双面制备方法及漂移探测器。
技术介绍
硅漂移探测器是在高纯N型硅片的射线入射面制备一个大面积均匀的PN突变结，在射线入射面相对的另外一面的中央制备一个点状的N型阳极，在N型阳极的周围是许多同心的P型漂移电极。工作时，在硅漂移探测器两面的PN结上施加反向电压，从而在硅漂移探测器体内产生一个势阱。在P型漂移电极上加一个电位差后，会在硅漂移探测器内产生一个横向电场，横向电场将使势阱弯曲从而迫使入射面辐射产生的电子在电场作用下先向N型阳极漂移，到达N型阳极附近产生信号。硅漂移探测器侧向PN结的结构，使得其电容很小，同时它的漏电流也较小，所以可以低噪声、快速地输出电子信号。鉴于硅漂移探测器的以上优点，被广泛应用于医学成像、X射线能谱、国家安全、天体物理以及高能核物理等领域。现有硅漂移探测器采用双面工艺，其制作工艺和流程比一般的半导体器件要复杂很多，尤其是对于常规的只有单面光刻工艺的半导体厂制作难度较大。由于采用干法刻蚀工艺刻蚀半导体衬底表面的第一隔离层时，容易对将要形成的阳极区和漂移环区产生一定的损伤，进而影响漂移探测器的工作电压、暗电流和可靠性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种减小对阳极区和漂移环区损伤的漂移探测器的双面制备方法及漂移探测器。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种漂移探测器的双面制备方法，包括以下步骤：提供半导体衬底，在半导体衬底的正面形成第一隔离层，在半导体衬底的背面依次形成第二隔离层和抗腐蚀层，选择性去除第一隔离层以形成阳极区和漂移环区，选择性去除第二隔离层和抗腐蚀层以形成收集区；或者，在半导体衬底的正面依次形成第二隔离层和抗腐蚀层，在半导体衬底的背面形成第一隔离层，选择性去除第二隔离层和抗腐蚀层以形成收集区；选择性去除第一隔离层以形成阳极区和漂移环区；对阳极区、漂移环区和收集区分别进行离子掺杂，其中，漂移环区和收集区的离子掺杂类型与阳极区的离子掺杂类型相反；对半导体衬底进行退火处理；在阳极区、漂移环区和收集区的表面形成介质层；在介质层上形成沿半导体衬底厚度方向贯穿介质层的接触孔，填充接触孔以形成金属引线。优选地，选择性去除第一隔离层以形成阳极区和漂移环区的步骤，包括：在第一隔离层表面涂覆光刻胶；图案化光刻胶以定义出阳极区和漂移环区；采用湿法腐蚀工艺去除阳极区和漂移环区表面的第一隔离层；去除第一隔离层表面的光刻胶。优选地，选择性去除第二隔离层和抗腐蚀层以形成收集区的步骤，包括：在抗腐蚀层表面涂覆光刻胶；图案化光刻胶以定义出收集区；采用干法刻蚀工艺去除收集区表面的第二隔离层和抗腐蚀层；去除抗腐蚀层表面的光刻胶。优选地，对阳极区进行离子掺杂，包括：在阳极区、漂移环区和第一隔离层表面涂覆光刻胶，图案化光刻胶以定义出阳极区，以漂移环区和第一隔离层表面的光刻胶为掩蔽，对阳极区进行磷离子注入，形成N型掺杂，或，进行硼离子注入，形成P型掺杂，去除漂移环区和第一隔离层表面的光刻胶。优选地，对漂移环区进行离子掺杂，包括：在阳极区、漂移环区和第一隔离层表面涂覆光刻胶，图案化光刻胶以定义出漂移环区，以阳极区和第一隔离层表面的光刻胶为掩蔽，对漂移环区进行硼离子注入，形成P型掺杂，或，进行磷离子注入，形成N型掺杂，去除阳极区和第一隔离层表面的光刻胶。优选地，对收集区进行离子掺杂，包括：在收集区和抗腐蚀层表面涂覆光刻胶，图案化光刻胶以定义出收集区，以抗腐蚀层表面的光刻胶为掩蔽，对收集区进行硼离子注入，形成P型掺杂，或，进行磷离子注入，形成N型掺杂，去除抗腐蚀层表面的光刻胶。优选地，对半导体衬底进行退火处理，包括：将半导体衬底进行700℃至1000℃的退火处理。优选地，在阳极区、漂移环区和收集区的表面形成介质层，包括：采用化学气相淀积工艺在阳极区、漂移环区和收集区的表面形成介质层，介质层厚度为50纳米至200纳米。优选地，半导体衬底包括本征半导体衬底或轻掺杂半导体衬底，第一隔离层和第二隔离层材料包括氧化硅，抗腐蚀层材料包括氮化硅，介质层材料包括氧化硅或氮化硅，所述金属引线包括钛、氮化钛、铝或氮化铝中的任意一种，或者，钛/氮化钛、钛/氮化钛/铝、钛/氮化钛/铝/氮化铝组成的叠层中的任意一种。本专利技术还提供一种漂移探测器，包括：上述任意一项制备方法形成的漂移探测器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果具体如下：现有技术中一般采用干法刻蚀工艺刻蚀半导体衬底表面的第一隔离层，以形成阳极区和漂移环区，但是干法刻蚀工艺对阳极区和漂移环区的形成存在一定的损伤。本专利技术通过在半导体衬底表面的第二隔离层上淀积抗腐蚀层，可实现采用湿法腐蚀工艺去除半导体衬底表面的第一隔离层，以形成阳极区和漂移环区，即针对阳极区和漂移环区的形成采用湿法腐蚀工艺代替干法刻蚀工艺，减小了采用干法刻蚀工艺对阳极区和漂移环区的损伤，提高了硅漂移探测器的性能。同时半导体衬底的正面和背面采用不同的刻蚀工艺，可实现单面光刻工艺条件下的双面加工工艺，简化了硅漂移探测器双面工艺对加工设备的依赖。附图说明图1是本专利技术实施例提供的漂移探测器的双面制备方法的流程图；图2-图12是本专利技术实施例提供的漂移探测器的双面制备方法中各步骤对应的器件结构；图13是本专利技术实施例提供的漂移探测器正面结构示意图；图14是本专利技术实施例提供的漂移探测器背面结构示意图。其中：1.半导体衬底，2.第一隔离层，3.第二隔离层，4.抗腐蚀层，5.阳极区，6.漂移环区，7.收集区，8.介质层，9.接触孔，10.金属引线。具体实施方式下面结合附图说明根据本专利技术的具体实施方式。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术并不限于下面公开的具体实施例的限制。由于采用干法刻蚀工艺刻蚀半导体衬底表面的第一隔离层时，容易对将要形成的阳极区和漂移环区产生一定的损伤，进而影响漂移探测器的工作电压、暗电流和可靠性。基于此本专利技术提出一种漂移探测器的双面制备方法，该双面制备方法通过在半导体衬底表面的第二隔离层表面淀积抗腐蚀层，可实现采用湿法腐蚀工艺去除半导体衬底表面的第一隔离层，以形成阳极区和漂移环区，即针对阳极区和漂移环区的形成采用湿法腐蚀工艺代替干法刻蚀工艺，减小了采用干法刻蚀工艺对阳极区和漂移环区的损伤，提高了硅漂移探测器的性能，达到较高的工作电压和低的暗电流。同时可实现单面光刻工艺条件下的双面加工工艺，简化了硅漂移探测器双面工艺对加工设备的依赖。为了更好的理解本专利技术的技术方案和技术效果，以下将结合附图1-14对具体的实施例进行详细的描述。在附图中示出了根据本专利技术实施例的层结构示意图，附图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及层之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种漂移探测器的双面制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n提供半导体衬底，在所述半导体衬底的正面形成第一隔离层，在所述半导体衬底的背面依次形成第二隔离层和抗腐蚀层，选择性去除所述第一隔离层以形成阳极区和漂移环区，选择性去除所述第二隔离层和抗腐蚀层以形成收集区；/n或者，在所述半导体衬底的正面依次形成所述第二隔离层和抗腐蚀层，在所述半导体衬底的背面形成所述第一隔离层，选择性去除所述第二隔离层和抗腐蚀层以形成所述收集区；选择性去除所述第一隔离层以形成所述阳极区和漂移环区；/n对所述阳极区、漂移环区和收集区分别进行离子掺杂，其中，所述漂移环区和收集区的离子掺杂类型与所述阳极区的离子掺杂类型相反；/n对所述半导体衬底进行退火处理；/n在所述阳极区、漂移环区和收集区的表面形成介质层；/n在所述介质层上形成沿所述半导体衬底厚度方向贯穿所述介质层的接触孔，填充所述接触孔以形成金属引线。/n

【技术特征摘要】
1.一种漂移探测器的双面制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供半导体衬底，在所述半导体衬底的正面形成第一隔离层，在所述半导体衬底的背面依次形成第二隔离层和抗腐蚀层，选择性去除所述第一隔离层以形成阳极区和漂移环区，选择性去除所述第二隔离层和抗腐蚀层以形成收集区；
或者，在所述半导体衬底的正面依次形成所述第二隔离层和抗腐蚀层，在所述半导体衬底的背面形成所述第一隔离层，选择性去除所述第二隔离层和抗腐蚀层以形成所述收集区；选择性去除所述第一隔离层以形成所述阳极区和漂移环区；
对所述阳极区、漂移环区和收集区分别进行离子掺杂，其中，所述漂移环区和收集区的离子掺杂类型与所述阳极区的离子掺杂类型相反；
对所述半导体衬底进行退火处理；
在所述阳极区、漂移环区和收集区的表面形成介质层；
在所述介质层上形成沿所述半导体衬底厚度方向贯穿所述介质层的接触孔，填充所述接触孔以形成金属引线。


2.根据权利要求1所述的漂移探测器的双面制备方法，其特征在于，选择性去除所述第一隔离层以形成阳极区和漂移环区的步骤，包括：
在所述第一隔离层表面涂覆光刻胶；
图案化所述光刻胶以定义出所述阳极区和漂移环区；
采用湿法腐蚀工艺去除所述阳极区和漂移环区表面的所述第一隔离层；
去除所述第一隔离层表面的所述光刻胶。


3.根据权利要求1所述的漂移探测器的双面制备方法，其特征在于，选择性去除所述第二隔离层和抗腐蚀层以形成收集区的步骤，包括：
在所述抗腐蚀层表面涂覆光刻胶；
图案化所述光刻胶以定义出所述收集区；
采用干法刻蚀工艺去除所述收集区表面的所述第二隔离层和抗腐蚀层；
去除所述抗腐蚀层表面的所述光刻胶。


4.根据权利要求1所述的漂移探测器的双面制备方法，其特征在于，对所述阳极区进行离子掺杂，包括：在所述阳极区、漂移环区和第一隔离层表面涂覆光刻胶，图案化所述光刻胶以定义出所述阳极区，以所述漂移环区和第一隔离层表面的所述光刻胶为掩蔽，对所述阳极区进行磷离...

【专利技术属性】
技术研发人员：许高博，殷华湘，翟琼华，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11