碲锌镉探测器与碲锌镉探测器的栅极钝化方法技术

本发明专利技术提供一种碲锌镉探测器与碲锌镉探测器的栅极钝化方法，所述碲锌镉探测器的栅极钝化方法包括：对制备有阳极的碲锌镉晶片的上表面进行光刻处理，在阳极的表面覆盖第一厚度的光刻胶层，将栅极露出；对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，去除栅极的表面的富碲层，基于化学抛光的反应产物在栅极的表面形成高阻钝化层，并使得阳极的表面保留第二厚度的光刻胶层；其中，第一厚度大于或等于第二厚度，第二厚度大于零。本发明专利技术处理工艺简单，能够在保护阳极的前提下实现对栅极的钝化处理，可有效降低碲锌镉探测器的漏电流，实现在较高的偏压下对碲锌镉探测器进行能谱测试，确保碲锌镉探测器达到较高的能谱分辨率。探测器达到较高的能谱分辨率。探测器达到较高的能谱分辨率。

【技术实现步骤摘要】
碲锌镉探测器与碲锌镉探测器的栅极钝化方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种碲锌镉探测器与碲锌镉探测器的栅极钝化方法。

技术介绍

[0002]碲锌镉半导体（CdZnTe）是近年发展起来的一种性能优异的温室半导体核辐射探测器新材料，广泛应用于制备X射线探测器和γ射线探测器。碲锌镉半导体具有合适的禁带宽度与电离能，以及较大的原子序数和电阻率，从而用该材料制备的探测器具有极高的探测效率和优良的室温性能。
[0003]如图1与图2所示，现有的半球型碲锌镉探测器（简称CZT探测器）通常呈立方体结构，半球型碲锌镉探测器包括阳极11、阴极12与栅极13，阳极11与栅极13共面，并形成于半球型碲锌镉探测器的上表面，阴极12形成于半球型碲锌镉探测器的四个侧面和下表面，阳极11位于栅极13所在的区域内，以便由栅极实现阳极与阴极的电隔离。其中，在图2中用多条虚线具体示意了阳极与阴极之间电场的辐射分布。
[0004]在半球型碲锌镉探测器中，由于电场呈辐射状，因此，靠近阳极的电场强度大，靠近阴极的电场强度小。在探测器工作时，电子向阳极漂移，并在靠近阳极时达到最大的速度。在此过程中，电子的收集时间小于0.5μs，而空穴的收集时间较长，通常为5μs，这使得对空穴的俘获较为显著，对电子收集产生的信号没有限制，因此，空穴对脉冲高度的影响比较小，从而可获得能量分辨率高的半球型碲锌镉探测器，半球型碲锌镉探测器能够实现最佳的能谱测量范围（10kev~2Mev）和良好的能谱分辨率(1.5@662Kev）。然而，半球型碲锌镉探测器在实现电场优化的同时，阴极附近的电场强度较低，导致需要施加较高的电压才能确保阴极附近的载流子的飘逸。在增大施加电压时，阳极与阴极之间会产生较大的漏电流，从而阳极所在的上表面的漏电大小是决定碲锌镉探测器的能谱分辨率的关键因素。
[0005]当前，在制备半球型碲锌镉探测器的阳极前，需要将碲锌镉晶片浸入至Br
‑
MeOH溶液中腐蚀，以去除损伤层。采用Br
‑
MeOH溶液腐蚀过的碲锌镉晶片的表面富Te且高活性，这对在碲锌镉晶片的表面沉积金属电极是有利的，但是，对不沉积金属电极的栅极而言，栅极会在加偏压的时产生较大的漏电流，导致本底噪音增大及能量分辨率降低。虽然栅极富集的Te在暴露于空气中的部分会快速被氧化，但是，由于氧化不均匀及活性表面对空气中各种杂质的吸附，使得栅极的电阻率降低，漏电流变大。如此方法制备的碲锌镉探测器的阳极和阴极之间的漏电比较明显，在对碲锌镉探测器进行高压测试时，由于漏电流引入的噪声会严重影响到碲锌镉探测器的能谱分辨率。因此，对碲锌镉晶片的包含富碲层的栅极进行钝化处理十分关键。
[0006]相关技术中，通常制备好的碲锌镉探测器放入退火炉中进行加热氧化，或者将制备好的碲锌镉探测器采用化学试剂进行直接钝化，以提升栅极电阻率。但是，这些处理方法仅能在富碲层的表面形成钝化层，无法使碲锌镉探测器表面的化学计量比达到理想状态，形成的钝化层以氧化碲为主，电阻率相对较低，栅极的漏电流仍然比较大。由于碲锌镉探测
器的栅极与阳极共面，当前难以在不损伤阳极的情况下对栅极进行钝化处理，以有效降低栅极的漏电流。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种碲锌镉探测器与碲锌镉探测器的栅极钝化方法，用以解决或改善现有技术所存在的至少一种技术问题，以实现在不损伤碲锌镉探测器的阳极的情况下对其栅极进行钝化处理。
[0008]本专利技术提供一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，包括：对制备有阳极的碲锌镉晶片的上表面进行光刻处理，在阳极的表面覆盖第一厚度的光刻胶层，将栅极露出；对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，去除栅极的表面的富碲层，基于化学抛光的反应产物在栅极的表面形成高阻钝化层，并使得阳极的表面保留第二厚度的光刻胶层；其中，所述第一厚度大于或等于所述第二厚度，所述第二厚度大于零。
[0009]根据本专利技术提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，对所述碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理的步骤，包括：在抛光液辅助的情形下，采用抛光垫对碲锌镉晶片的上表面进行抛光处理；其中，所述抛光液为反应液与研磨液的混合液；所述反应液用于与所述栅极的表面进行化学反应；所述研磨液用于辅助所述抛光垫对所述光刻胶层进行抛光处理，以及辅助所述抛光垫去除所述栅极的表面不溶解的反应产物。
[0010]根据本专利技术提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，在抛光垫采用长绒毛抛光垫的情形下，对所述碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理的步骤，包括：控制所述抛光液以1~3滴/秒的供液速率滴在所述长绒毛抛光垫上，以及控制所述长绒毛抛光垫的抛光速度为20~40转/分钟，抛光时间为10~60分钟；其中，所述抛光液采用所述反应液与所述研磨液配比而成，所述反应液与所述研磨液的体积比为1:（1~5）；所述长绒毛抛光垫上长绒毛的长度为100~1500微米。
[0011]根据本专利技术提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，所述反应液采用氟化铵与双氧水的混合液；或者，所述反应液为氢氧化钾与双氧水的混合液。
[0012]根据本专利技术提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，所述反应液采用氟化铵与双氧水配比而成，所述氟化铵选用的浓度为10wt%，所述双氧水选用的浓度为30wt%，所述氟化铵与所述双氧水的体积比为3：（1~2）；或者，所述反应液采用氢氧化钾与双氧水配比而成，所述氢氧化钾选用的浓度为15wt%，所述双氧水选用的浓度为30wt%，所述氢氧化钾与所述双氧水的体积比2:（1~3）。
[0013]根据本专利技术提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，所述研磨液包括抛光粉，所述抛光粉包括纳米级氧化铝、纳米级氧化硅、纳米级氧化铈当中的至少一种组分，所述抛光粉的粒度为50~200nm。
[0014]根据本专利技术提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，还包括：将经过化学抛光处理后的碲锌镉晶片浸入至有机溶剂中，去除阳极表面的光刻胶。
[0015]根据本专利技术提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，所述有机溶剂包括甲醇、
乙醇、异丙醇及丙酮当中的任一种组分。
[0016]根据本专利技术提供的一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，所述对制备有阳极的碲锌镉晶片的上表面进行光刻处理的步骤，包括：涂胶步骤，在碲锌镉晶片的上表面涂覆一层光刻胶膜；烤胶步骤，对光刻胶膜进行烘烤，使得光刻胶膜内的溶剂挥发；对准曝光步骤，采用掩模板对准阳极所在的区域进行曝光，确保曝光区域覆盖阳极的表面；烘烤步骤，对曝光处理后的光刻胶膜进行烘烤，消除驻波效应；显影步骤，采用显影液溶解掉曝光区域之外的光刻胶膜，以在阳极的表面制备得到光刻胶层。
[0017]本专利技术还提供一种碲锌镉探测器，所述碲锌镉探测器采用如上任一项所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法制备获得。
[0018]本专利技术提供的一种碲锌镉探测器与碲锌镉探测器的栅极钝化方法，通过采用光刻工艺在碲锌镉晶片的阳极表面制备光刻胶层，可在光刻胶层对阳极保护的前提下，对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，去除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碲锌镉探测器的栅极钝化方法，其特征在于，包括：对制备有阳极的碲锌镉晶片的上表面进行光刻处理，在阳极的表面覆盖第一厚度的光刻胶层，将栅极露出；对碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理，去除栅极的表面的富碲层，基于化学抛光的反应产物在栅极的表面形成高阻钝化层，并使得阳极的表面保留第二厚度的光刻胶层；其中，所述第一厚度大于或等于所述第二厚度，所述第二厚度大于零。2.根据权利要求1所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法，其特征在于，对所述碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理的步骤，包括：在抛光液辅助的情形下，采用抛光垫对碲锌镉晶片的上表面进行抛光处理；其中，所述抛光液为反应液与研磨液的混合液；所述反应液用于与所述栅极的表面进行化学反应；所述研磨液用于辅助所述抛光垫对所述光刻胶层进行抛光处理，以及辅助所述抛光垫去除所述栅极的表面不溶解的反应产物。3.根据权利要求2所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法，其特征在于，在抛光垫采用长绒毛抛光垫的情形下，对所述碲锌镉晶片的上表面进行化学抛光处理的步骤，包括：控制所述抛光液以1~3滴/秒的供液速率滴在所述长绒毛抛光垫上，以及控制所述长绒毛抛光垫的抛光速度为20~40转/分钟，抛光时间为10~60分钟；其中，所述抛光液采用所述反应液与所述研磨液配比而成，所述反应液与所述研磨液的体积比为1:（1~5）；所述长绒毛抛光垫上长绒毛的长度为100~1500微米。4.根据权利要求2所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法，其特征在于，所述反应液采用氟化铵与双氧水的混合液；或者，所述反应液为氢氧化钾与双氧水的混合液。5.根据权利要求4所述的碲锌镉探测器的栅极钝化方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：段志昱，杨帆，汤三奇，盛丽娜，贺琪，贾宁波，康丹妮，席守智，
申请(专利权)人：陕西迪泰克新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：