制备MSM结构CZT探测器的方法技术

本发明专利技术提供了一种制备MSM结构CZT探测器的方法。该方法通过贴压的方法，将电极与CZT晶体进行组装，从而避免了CZT晶体的损伤，解决了小尺寸CZT晶体边缘附近电极图形化困难等工艺问题，简化了制备工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体探测器领域，尤其涉及一种制备金属-半导体-金属(Metal-Semiconductor-Metal,简称 MSM)结构 CZT 探测器的方法。
技术介绍
碲锌镉(CZT)是一种化合物半导体材料，在射线探测方面具有硅或其他探测器所不具有的优点:组成材料的原子序数比较大，可以以较小的厚度探测较高能量的射线；可在室温下使用且具有较好的能量分辨能力。基于金属-半导体-金属(MSM)探测器结构的CZT探测器在安检、探矿、医疗设备及核工业中的应用需求越来越广。基于MSM电极结构的CZT探测器是在一块CZT半导体的两边，分别蒸发或采用其他手段镀覆金属，形成两边金属夹着CZT半导体的三明治MSM结构，如图1所示。使用时，在电极上施加适当的偏压，使夹在两层金属之间的CZT晶体材料中的自由载流子完全耗尽，并在晶体中形成具有一定场强的空间电荷区。当有射线入射时，会在CZT半导体材料中激发出电子空穴对，这些电子空穴对在电场的作用下分别被收集到两侧的金属电极上，形成探测电流或电荷。尽管制备工艺并不复杂，但由于CZT晶体硬度小、质脆，表面易受各种化学药品腐蚀及物理吸附而导致特性变坏，与常用金属电极材料之间的粘附特性差。因此在CZT上采用常规方法制备电极具有一定的工艺难度:一、在蒸发或溅射金属电极的过程中容易由于温度冲击或溅射造成CZT晶体的表面损伤或漏电增加；二、所制备的金属电极与CZT晶体之间的粘附特性差，在将电极连接到放大器或其他相关电路上时，极易受到损伤或脱落，造成电极甚至器件的破坏和失效；三、在一些CZT探测器面阵器件的制备过程中，为了提高效率或改善探测器特性，需要在CZT晶体非常靠近边缘的地方(< Imm)制备电极图形，这对于直接在CZT晶体上利用光刻胶曝光进行图形定义的方法来说，具有很大的难度，因为胶边的存在，光刻方法很难在晶片边缘形成尺寸精准控制的图形。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题为解决上述的一个或多个问题，本专利技术提供了一种制备MSM结构CZT探测器的方法。( 二 )技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种制备MSM结构CZT探测器的方法。该方法包括:在第一弹性衬底和第二弹性衬底的凸起平台上分别制备贴附电极；将基座夹具、第一弹性衬底、CZT探测器晶体、第二弹性衬底，以及入射面夹具依次叠层对准放好，其中，第一弹性衬底和第二弹性衬底具有贴附电极的表面朝向内侧的CZT探测器晶体；在基座夹具和入射面夹具的外侧施加压力，使第一弹性衬底和第二弹性衬底上的凸起平台产生形变，位于凸起平台上的贴附电极得以附着在CZT探测器晶体的上下两面；以及在半导体探测器晶体的贴附电极与第一弹性衬底和第二弹性衬底之间以及半导体探测器晶体的四周注入灌封胶，待灌封胶固化后形成MSM结构半导体探测器。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术提供的制备MSM结构CZT探测器的方法，由于采用弹性衬底贴压的方式，避免了 CZT晶体的损伤，解决了小尺寸CZT晶体边缘附近电极图形化困难等工艺问题，将电极制备与探测器封装工艺合二为一，简化了制备工艺。附图说明图1为本专利技术实施例制备MSM结构CZT探测器方法的流程图；图2A为图1所示方法中在弹性衬底上制备电极的步骤中制备电极前弹性衬底的剖面示意图；图2B为图1所示方法中在弹性衬底上制备电极的步骤中制备电极后弹性衬底的剖面示意2C为图1所示方法中将基座夹具、第一弹性衬底、CZT晶体、第二弹性衬底，以及入射面夹具依次叠层对准放好的示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。本专利技术提出了一种在弹性衬底上制备电极，通过加压贴附的方式将电极连同弹性衬底转移到半导体晶体表面，以制备MSM结构CZT探测器的方法。在本专利技术的一个示例性实施例中，提供了一种在2mmX2mm的CZT晶体上制备电极的方法，该方法包括:步骤A，在第一弹性衬底8和第二弹性衬底7的凸起平台I上分别制备贴附电极；进一步地，在弹性衬底上制备贴附电极的步骤A又可以包括:子步骤Al，以具有一定弹性模量的硅橡胶为基底，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)，通过注模的方法在拟制备电极处形成具有一定高度(IOOiim-1mm)的凸起平台I，该凸起平台I的材料同样为上述硅橡胶，如图1A所示。子步骤A2，通过模具遮挡的方法，在基底的凸起平台上蒸发Ti/Au材料贴附电极2及互联引线3，如图1B所示。其中，Ti/Au材料厚度分别为50nm和300nm。此处需要说明的是，虽然本实施例中以Ti/Au电极为例，但本专利技术并不以此为限，电极材料还可以是由金、钼、其他金属或复合金属材料。并且，一般情况下，电极材料的总厚度小于I U m。此外，虽然本实施例中采用模具遮挡结合蒸发的方式制备贴附电极和互联引线，但本专利技术并不以此为限，其同样可以采用光刻结合其他沉积方法来制备贴附电极和互联，该其他沉积方法还可以为溅射等。互联引线3用于将探测器与后续电路的封装连接。步骤B，将基座夹具5、第一弹性衬底8、CZT晶体9、第二弹性衬底7，以及入射面夹具4依次叠层并对准，其中，第一弹性衬底8和第二弹性衬底7具有贴附电极的表面均朝向内侧的CZT晶体；为了尽量减小夹具对入射射线的衰减，选用硬质塑料板，如ABS塑料板或碳纤维增强塑料平板(CFRP)制作入射面夹具4材料，将硬质塑料板根据第一弹性衬底和第二弹性衬底的形状裁成大小适合的尺寸，并在在四角相应位置制造通孔。同制作入射面夹具4 一样，选用硬质金属材料，如不锈钢板，做成形状与入射面夹具4完全相同的不锈钢基座夹具板，在四角与入射面夹具4对应位置制造丝孔，从而制备出基座夹具5。步骤C，在基座夹具5和入射面夹具4的四角位置穿入螺栓6，通过紧固螺栓6使第一弹性衬底8和第二弹性衬底7上的凸起平台I产生形变，位于凸起平台I上的贴附电极得以平整、牢固地附着在CZT晶体的上下两面，如图1C所示；此处需要说明的是，虽然本实施例中以夹具施压固定的方式来保证贴附电极和CZT晶体的位置，但本专利技术并不以此为限，其还可以采用其他的压贴封装方式。步骤D，在第一弹性衬底8和第二弹性衬底7之间除ZCT晶体与之压贴接触的区域之外，注入灌封胶，保护ZCT晶体并增加第一弹性衬底8和第二弹性衬底7与晶体压贴的稳定性，待灌封胶固化后形成MSM结构CZT探测器。至此，本实施例MSM结构CZT探测器的电极制备方法介绍完毕。综上所述，本专利技术通过弹性衬底贴压的方式制备MSM结构CZT探测器，避免了半导体晶体的损伤，解决了小尺寸半导体晶体边缘附近电极图形化困难等工艺的问题。以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备MSM结构CZT探测器的方法，其特征在于，包括：在第一弹性衬底和第二弹性衬底的凸起平台上分别制备贴附电极；将基座夹具、所述第一弹性衬底、CZT探测器晶体、所述第二弹性衬底，以及入射面夹具依次叠层并对准，其中，所述第一弹性衬底和第二弹性衬底具有贴附电极的表面朝向内侧的所述CZT探测器晶体；在所述基座夹具和入射面夹具的外侧施加压力，使所述第一弹性衬底和第二弹性衬底上的凸起平台产生形变，位于凸起平台上的所述贴附电极得以附着在所述CZT探测器晶体的上下两面；以及在第一弹性衬底和第二弹性衬底之间除ZCT晶体与之压贴接触的区域之外，注入灌封胶，待灌封胶固化后形成MSM结构CZT探测器。

【技术特征摘要】
1.一种制备MSM结构CZT探测器的方法，其特征在于，包括: 在第一弹性衬底和第二弹性衬底的凸起平台上分别制备贴附电极； 将基座夹具、所述第一弹性衬底、CZT探测器晶体、所述第二弹性衬底，以及入射面夹具依次叠层并对准，其中，所述第一弹性衬底和第二弹性衬底具有贴附电极的表面朝向内侧的所述CZT探测器晶体； 在所述基座夹具和入射面夹具的外侧施加压力，使所述第一弹性衬底和第二弹性衬底上的凸起平台产生形变，位于凸起平台上的所述贴附电极得以附着在所述CZT探测器晶体的上下两面；以及 在第一弹性衬底和第二弹性衬底之间除ZCT晶体与之压贴接触的区域之外，注入灌封胶，待灌封胶固化后形成MSM结构CZT探测器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第一弹性衬底和第二弹性衬底的凸起平台上分别制备贴附电极的步骤之前还包括: 以弹性材料为基底，在拟制备电极处形成具有预设定高度的凸起平台，形成所述第一弹性衬底和第二弹性衬底。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述弹性材料为硅橡胶，所述贴附电极的材料为金属或者复合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴为华，归强，陈三元，陈远方，陈弘达，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：