基於鍵合基片的超薄矽pin高能粒子探測器及製備方法
2023-07-02 18:22:01
專利名稱：基於鍵合基片的超薄矽pin高能粒子探測器及製備方法
技術領域：
本發明涉及超薄矽PIN高能粒子探測器，特別涉及一種基於鍵合基片的超薄矽 PIN高能粒子探測器及其製備方法，可應用於核輻射探測應用的ΔΕ-Ε望遠鏡中第一層ΔΕ 超薄探測器。
背景技術：
矽PIN探測器通過探測輻射粒子射入探測器產生的瞬間脈衝電流信號來測量粒子能量和鑑別粒子種類。矽PIN探測器具有結構簡單、靈敏度高、線性響應好、時間響應快、 動態範圍大、抗輻照性能強、真空性能穩定等特點，在脈衝輻射場的測量與診斷等核物理研究中有重要應用價值。超薄矽PIN高能粒子探測器在核輻射探測中有重要應用，典型的應用是八E-E望遠鏡中第一層ΔΕ探測器。ΔΕ-Ε望遠鏡由一個薄探測器和一個厚探測器組成，它通過檢測粒子在第一層△ E探測器和第二層E探測器中各自損失的能量來鑑別粒子種類和測量粒子能量。ΔE-E望遠鏡探測低能量的粒子時需要ΔE探測器足夠薄以便粒子穿過ΔΕ探測器到達E探測器，所以需要製備厚度足夠薄的探測器以用於△ E-E望遠鏡中探測鑑別各種能量的粒子。製造超薄探測器最直接的辦法是研磨矽片減薄至所需厚度，但由於這樣的薄片在製造過程中極容易碎，導致無法正常製造出超薄探測器。為了增強超薄探測器的機械性能， 現在主流做法是通過挖孔減薄的方式得到具有支撐結構的超薄探測器，減薄的方法有幹法刻蝕和用TMAH(四甲基氫氧化銨)腐蝕矽基片兩種。幹法刻蝕的側面和底面成90°夾角， 機械性能差，易導致碎片，並且幹法刻蝕也容易造成表面損傷，降低探測器的性能。所以一般選用TMAH腐蝕矽基片至一定厚度得到超薄探測器。然而用TMAH腐蝕矽基片減薄也會帶來很多問題。首先，這種方法通過控制腐蝕時間和相應腐蝕條件下的腐蝕速率來得到我們所需厚度的探測器，但腐蝕速率受多種因素影響，無法得到一個完全確定不變的腐蝕速率，這就導致探測器厚度不可控，不均勻，不具有可重複性，這對於生產應用是個致命的問題，因為，對於ΔΕ超薄探測器應用來說，粒子的鑑別直接與△ E探測器厚度相關，厚度的不一致意味著就必須為每一個探測器配備相應的處理系統，無法批量使用。其次，溼法腐蝕不可避免的會增加探測器表面的粗糙性，導致漏電流增大，進而影響探測器解析度，儘管這可以通過減慢腐蝕速率來得到一個粗糙性相對較好的腐蝕表面來控制漏電流提高探測器解析度，但這無法從根本上消除這一缺陷，而且這同時增加了腐蝕的時間，對生產應用不利。上述問題使得我們無法大批量的生產厚度確定且具有相同厚度的高性能探測器。另外，對於超薄探測器的製備，所需的工藝步驟越少越能保證成品率，因此我們有必要開發出一套更加簡易的超薄探測器的製備方法。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中存在的不足之處，提供一種厚度可精確控制且表面粗糙度可控的高性能超薄探測器及一套更加簡易的超薄探測器製備方法，使得經此方法製備的超薄探測器具有成品率高、機械性能好、探測厚度確定、漏電流小等優點。這種超薄矽PIN高能粒子探測器可應用於核輻射探測中的ΔΕ-Ε望遠鏡以鑑別粒子種類以及測量粒子能量。本發明的目的可通過下述技術方案來實現一種超薄矽PIN高能粒子探測器，包括鍵合在一起的器件層矽片和支撐層矽片， 以及二者之間的二氧化矽層，其中所述器件層矽片的正面有摻雜形成的P+區，所述P+區之外的矽表面覆蓋有二氧化矽層，所述P+區上面覆蓋有薄金屬層，該薄金屬層邊緣具有場板結構；所述支撐層矽片在對應於器件層矽片P+區的位置開有窗口形成空腔結構，暴露出器件層矽片的背面，該空腔結構為下寬上窄的倒扣桶狀；所述器件層矽片暴露的背面區域為摻雜形成的N+區；所述N+區表面覆蓋有厚金屬層。上述超薄矽PIN高能粒子探測器是在鍵合基片上形成的，所述器件層矽片優選為 (111)晶向的N型矽，電阻率大於1000歐姆·釐米，厚度在100 μ m以下；所述支撐層矽片優選為(100)晶向的N型矽，電阻率小於10歐姆·釐米，厚度在300μπι到600 μ m範圍內。器件層矽片正面有摻雜形成的P+區，所述P+區之外的矽表面覆蓋有二氧化矽層， 所述P+區上面覆蓋有薄金屬層，該薄金屬層具有場板結構，薄金屬層與矽的接觸面積優選小於P+區。所述薄金屬層的厚度在800埃到1200埃範圍內，其材料優選為鋁。所述支撐層矽片通過各向異性腐蝕液從背面開窗口腐蝕形成空腔結構，這樣的腐蝕液如TMAH和Κ0Η。所述空腔橫截面優選為八邊形或圓形，呈下寬上窄的倒扣桶狀，對於 (100)晶向的矽片各向異性溼法腐蝕形成的空腔側壁與底面的夾角為74°。所述的支撐層矽片以及所述的器件層矽片和支撐層矽片之間的二氧化矽層開有窗口，該窗口正對器件層矽片正面的P+區，在器件層矽片背面摻雜形成N+區，該N+區面積優選大於P+區。在N+區表面覆蓋有厚金屬層。該厚金屬層的厚度在0.8μπι到1.4μπι範圍內，其材料優選為鋁。為便於對探測器進行電連接，可以在整個探測器背面覆蓋所述厚金屬層。上述基於鍵合基片的超薄矽PIN高能粒子探測器可以通過下述方法製備1)將一表面長有二氧化矽層的矽片和一表面為裸露矽層的矽片鍵合在一起，其中所述二氧化矽層夾在兩矽片之間，製得鍵合基片，兩矽片分別作為正面的器件層矽片和背面的支撐層矽片，研磨減薄器件層矽片至所需厚度；2)在鍵合基片上下表面熱生長二氧化矽層，再雙面澱積氮化矽層；3)在鍵合基片背面的氮化矽層上光刻背面探測窗口圖形，去除窗口內的氮化矽層和二氧化矽層，暴露出支撐層矽片的背表面；4)各向異性溼法腐蝕背面探測窗口裸露的支撐層矽，暴露出器件層矽片和支撐層矽片之間的二氧化矽層；5)去除鍵合基片上下表面的氮化矽層和二氧化矽層，以及背面探測窗口內的二氧化矽；6)在鍵合基片表面熱生長二氧化矽層；7)在鍵合基片的背面進行離子注入，在背面探測窗口內的器件層矽片背面區域形成N+區；
8)在鍵合基片正面的二氧化矽層上光刻正面探測窗口圖形，該正面探測窗口與背面探測窗口的中心位置相對，且正面探測窗口小於背面探測窗口 ；以光刻膠作為掩膜進行離子注入，形成P+區，然後去光刻膠，退火；9)在鍵合基片正面的二氧化矽層上光刻金屬/矽接觸窗口圖形，該金屬/矽接觸窗口圖形與正面探測窗口的中心位置相對；去除正面金屬/矽接觸窗口內的二氧化矽以及背面的二氧化矽；10)在鍵合基片正面濺射一薄層金屬，然後光刻和刻蝕形成覆蓋P+區並具有場板結構的薄金屬層；11)在鍵合基片背面濺射厚金屬層；12)合金處理，使金屬和矽形成歐姆接觸。本發明的超薄探測器用鍵合基片來製備。在上述步驟1)對兩片不同晶向、不同電阻率的矽片採用高溫鍵合(IlO(TC)的方法製備成矽基片，兩片矽片分別作器件層和支撐層用。鍵合前，器件層矽片優選(111)晶向的N型矽，電阻率大於1000歐姆·釐米，厚度在 300 μ m至600 μ m範圍內，表面長有1000埃到10000埃的二氧化矽。支撐層矽片優選(100) 晶向的N型矽，電阻率小於10歐姆·釐米，厚度在300 μ m到600 μ m範圍內，表面為裸露的矽層。在高溫下鍵合上述器件層矽片和支撐層矽片，然後通過研磨減薄器件層矽片至所需厚度，厚度在IOOym以下。步驟2、在對鍵合形成的矽基片作常規清洗之後，在矽基片的表面生長一層二氧化矽層，厚度優選為3000埃到8000埃；接著再常規清洗後，LPCVD雙面澱積一層氮化矽，厚度優選為800埃到2000埃。步驟幻在背面氮化矽層上光刻背面探測窗口圖形，先幹法刻蝕圖形窗口內的厚度在800埃到2000埃範圍內的氮化矽層，再用氫氟酸緩衝溶液腐蝕圖形窗口內厚度在3000 埃到8000埃的範圍內的二氧化矽層，暴露出支撐層矽的表面。其中背面探測窗口圖形優選為圓形或八邊形。步驟4)腐蝕背面圖形窗口內裸露出的支撐層矽，所用各向異性腐蝕液例如TMAH 和Κ0Η，本發明優選採用TMAH腐蝕液溼法腐蝕支撐層矽，腐蝕至暴露出二氧化矽層。本發明優選厚度在3000埃到8000埃的二氧化矽層和厚度在800埃到2000埃的氮化矽兩層腐蝕鈍化層來保護背面窗口圖形以外的區域。TMAH腐蝕矽的條件是腐蝕液濃度優選為10wt% 到25wt%的TMAH，腐蝕溫度優選為80°C到95°C，採用水浴加熱方式。步驟5)用RIE刻蝕矽片上下表面厚度在800埃到2000埃範圍內的氮化矽，再用緩衝氫氟酸腐蝕矽片表面以及背面空腔內的腐蝕阻擋用二氧化矽層。步驟6)常規清洗後在矽基片的表面生長一層二氧化矽層，厚度優選為800埃到 1200 埃。步驟7)優選在矽基片背面進行磷離子注入，形成N+區，離子注入劑量優選為 lel5/cm2 到 lel6/cm2，注入能量優選為 80Kev 到 120Kev。步驟8)在矽基片正面光刻探測窗口圖形，該正面探測窗口圖形優選為圓形，正面探測窗口與背面探測窗口的中心位置相對，且正面探測窗口小於背面探測窗口，使得步驟 8)形成的P+區面積小於步驟7)形成的N+區。優選在正面進行硼離子注入，形成P+區，採用耐高溫光刻膠作注入掩膜，離子注入劑量優選為lel4/cm2到lel6/cm2，注入能量優選為30Kev到50Kev。離子注入後去除光刻膠，然後快速退火，退火溫度優選為850°C到1050°C， 退火時間優選為30s到60s。步驟9)在矽基片正面二氧化矽層光刻金屬/矽接觸窗口圖形；其中金屬/矽接觸窗口圖形優選為小於P+區注入窗口(即正面探測窗口)圖形；然後腐蝕正面、背面以及空腔內的二氧化矽。步驟10)常規清洗，漂除自然氧化層，在矽基片正面濺射一薄層金屬(優選為鋁)， 厚度優選為800埃到1200埃；光刻、腐蝕正面金屬，得到正面金屬層圖形。步驟11)在基片背面濺射一厚層金屬(優選為鋁)，厚度優選為0. 8 μ m到1. 4 μ m。步驟1 合金在氮氣、氫氣的氣氛下進行，合金溫度在400°C到500°C範圍內，合金時間在30分鐘到60分鐘之間。上述工藝流程中，以下幾個工藝步驟尤為關鍵1.初始矽片決定了探測器的厚度、上下表面的平整性以及機械性能，並且也影響到後續的關鍵工藝-腐蝕工藝以及探測器的漏電流大小，所以鍵合基片的製備對探測器的各項性能都有著直接的影響。本發明優選採用表面氧化有二氧化矽的高阻(111)晶向N型器件層矽片和低阻(100)晶向N型支撐層矽片進行高溫鍵合得到初始矽基片。高阻(111) 晶向的器件矽層有利於降低漏電流並且進行探測粒子時可得到較大的探測信號，是輻射探測器常用的矽片晶向，而低阻(100)晶向的支撐層則有利於背面TMAH腐蝕工藝的完成，並且採用低阻矽可以降低製造成本。2.各向異性溼法腐蝕支撐層矽工藝是本發明超薄探測器製造工藝的關鍵工藝。本發明優選TMAH腐蝕液，TMAH溼法腐蝕矽是各向異性腐蝕，對於(100)晶向的矽片，腐蝕後底面(100)面與側壁(111)面成夾角，而不是幹法刻蝕後的90°直角，因此用TMAH 溼法腐蝕(100)晶向支撐層矽比用幹法刻蝕具有更好的機械性能。對於本發明中的鍵合矽基片，其表面平整性不受TMAH溼法腐蝕的影響，只與初始矽片器件層平整性相關，所以可以使用更低濃度的TMAH腐蝕液、採用更高腐蝕溫度來提高腐蝕速率，減短TMAH腐蝕工藝時間。同時考慮到腐蝕過程中腐蝕液的稀釋性以及在腐蝕過程中可能形成的金字塔形狀導致難以繼續腐蝕，本發明經多次試驗證實，在腐蝕液濃度5wt%到25wt%，腐蝕溫度為80°C到 95°C時，尤其是腐蝕液濃度20wt%，溫度為90°C時，可以在保證腐蝕工藝完成的基礎上縮短腐蝕工藝時間。和現有技術相比，本發明的探測器在保持機械性能優異的基礎上還具有下列有益效果1.本發明的鍵合矽基片超薄PIN高能粒子探測器具有厚度薄、面積大、機械性能好、探測器厚度確定的優點，應用此種結構可大批量生產同樣厚度的超薄探測器，並且探測器厚度可控。而且本發明從根本上消除了 TMAH溼法腐蝕或幹法腐蝕矽帶來的探測器表面的不平整性，這對於降低探測器漏電流具有重要作用。2.本發明採用兩片不同晶向、不同電阻率的矽片進行高溫鍵合製得矽基片，用於製造超薄探測器。這種新型的特殊結構矽基片用於製造超薄探測器可帶來以下有益效果 高阻(111)晶向的器件層矽片的應用有利於降低漏電流且進行粒子探測時可得到較大的探測信號；低阻(100)晶向的支撐層矽片適用於TMAH溶液中進行腐蝕，有利於腐蝕工藝的完成，並且採用低阻矽可以降低製造成本。
3.本發明的超薄探測器的製備方法中採用了耐高溫光刻膠作正面P+區的離子注入掩膜，只需一次光刻就可得到正面薄鋁圖形，形成正面薄窗結構，薄窗結構可減小探測器死層厚度，提高探測器解析度，工藝技術簡單，對於超薄探測器的製備來說，不僅僅可以降低成本，而且也提高了超薄探測器的成品率。
圖1為本發明鍵合技術製備的超薄矽PIN高能粒子探測器的結構示意圖。圖2(a)到圖2(1)為本發明實施例超薄探測器具體製備方法流程結構示意圖。其中1-器件層矽片2-支撐層矽片3-腐蝕阻擋用二氧化矽
層4，4』 -熱生長二氧化矽層 5-氮化矽層6-N+區7-P+區8-場板9-正面薄鋁層10-背面厚鋁層11-背面探測窗口 12-正面探測窗口
具體實施例方式以下結合附圖所示的最佳實例對本發明的鍵合基片超薄矽PIN高能粒子探測器及其製備方法作進一步詳述。如圖1所示，基於鍵合基片的超薄矽PIN高能粒子探測器結構包括器件層矽片1 和支撐層矽片2組成的鍵合矽基片，其中器件層矽片1為(111)晶向的N型矽，電阻率大於 4000歐姆·釐米，厚度為IOOym;支撐層矽片2為(100)晶向的N型矽，電阻率為2_4歐姆·釐米，厚度為400 μ m。器件層矽片1正面有硼摻雜形成的P+區7，以形成PN結，其上有薄鋁層9覆蓋，薄鋁層9具有場板結構8，以提高擊穿電壓；正面探測窗口以外區域用二氧化矽層4』作鈍化層。基片背面探測窗口 11為一個帶有空腔結構的探測窗口，此空腔結構通過TMAH溼法腐蝕形成，其側面與底面夾角為54. 74° ；空腔內在器件層矽片1背面有磷摻雜形成的N+ 區6，以形成歐姆接觸；基片背面用厚鋁層10全部覆蓋。上述基於鍵合基片的超薄矽PIN高能粒子探測器的具體製備方法包括下述步驟a.製備超薄探測器用鍵合矽基片(111)晶向的高阻矽作器件層矽片1和(100) 晶向的低阻矽作支撐層矽片2。器件層矽片1為N型，電阻率大於4000歐姆釐米，厚度為 300 μ m,表面長有5000埃的二氧化矽用作腐蝕阻擋層3 ；支撐層矽片2為N型，電阻率為2_4 歐姆釐米，厚度為400 μ m。將兩矽片1100°c高溫鍵合成矽基片，然後研磨減薄鍵合的矽片器件層矽至所需厚度100 μ m，如圖2(a)所示。b.備片後，對基片進行常規清洗，清洗後在矽基片上下表面熱生長一層高質量的二氧化矽層4，厚度為5000埃；然後常規清洗，LPCVD澱積一厚度為1000埃的氮化矽層5。此步驟的二氧化矽層4和氮化矽層5作為腐蝕保護層雙重保護腐蝕區域外的矽不受TMAH腐蝕液的腐蝕。該步驟之後的結構如圖2(b)所示。c.光刻背面探測窗口圖形，然後用RIE刻蝕背面探測窗口圖形下的氮化矽層5，接著用緩衝氫氟酸腐蝕背面探測窗口圖形下的二氧化矽層4，使得支撐層矽片2裸露；背面探測窗口圖形直徑為12mm。該步驟之後的結構如圖2(c)所示。d.用TMAH腐蝕液溼法腐蝕背面探測窗口下的支撐層矽，直至裸露腐蝕阻擋用二氧化矽層3。腐蝕條件為TMAH腐蝕液濃度為20wt%，腐蝕溫度為90°C，採用水浴加熱的方式。腐蝕後的側壁與腐蝕底面成討.74°夾角。該步驟之後的結構如圖2(d)所示。e. RIE刻蝕矽片上下表面的氮化矽層5，該步驟之後的結構如圖2(e)所示；接著用緩衝氫氟酸腐蝕背面探測窗口 11裸露出的腐蝕阻擋用二氧化矽層3和矽片正背面的二氧化矽層4。該步驟之後的結構如圖2(f)所示。f.熱生長二氧化矽薄層4』，厚度為800埃。該步驟之後的結構如圖2(g)所示。g.在背面探測窗口 11進行磷離子注入形成N+區6，離子注入劑量為lel6/cm2，注入能量為lOOKev。該步驟之後的結構如圖2(h)所示。h.光刻正面探測窗口圖形，然後用耐高溫光刻膠作注入掩膜進行硼離子注入形成 P+注入區7，離子注入劑量為lel5/cm2，注入能量為40Kev。之後對矽片進行950°C，40秒的快速退火。該步驟之後的結構如圖2 (i)所示。i.在正面二氧化矽層光刻鋁/矽接觸窗口圖形，用氫氟酸緩衝溶液腐蝕正面和背面的二氧化矽層4』。該步驟之後的結構如圖2 (j)所示。j.漂自然氧化層，正面濺射一厚度為1000埃的薄鋁層，形成正面薄鋁層9。然後光刻正面薄鋁圖形，之後用磷酸腐蝕出具有場板結構8的正面鋁層圖形。該步驟之後的結構如圖2(k)所示。k.在背面濺射一厚度為Iym的厚鋁層覆蓋背面，形成背面厚鋁層10。該步驟之後的結構如圖2(1)所示。1.進行430°C，30分鐘的鋁合金，以形成良好的歐姆接觸。
權利要求
1.一種超薄矽PIN高能粒子探測器，包括鍵合在一起的器件層矽片和支撐層矽片，以及二者之間的二氧化矽層，其中所述器件層矽片的正面有摻雜形成的P+區，所述P+區之外的矽表面覆蓋有二氧化矽層，所述P+區上面覆蓋有薄金屬層，該薄金屬層邊緣具有場板結構；所述支撐層矽片在對應於器件層矽片P+區的位置開有窗口形成空腔結構，暴露出器件層矽片的背面，該空腔結構為下寬上窄的倒扣桶狀；所述器件層矽片暴露的背面區域為摻雜形成的N+區；所述N+區表面覆蓋有厚金屬層。
2.如權利要求1所述的探測器，其特徵在於，所述器件層矽片為(111)晶向的N型矽， 電阻率大於1000歐姆·釐米，厚度在100 μ m以下；所述支撐層矽片為(100)晶向的N型矽，電阻率小於10歐姆·釐米，厚度在300 μ m到600 μ m範圍內。
3.如權利要求1所述的探測器，其特徵在於，所述薄金屬層與矽的接觸面積小於P+區， 而P+區面積又小於N+區。
4.如權利要求1所述的探測器，其特徵在於，所述薄金屬層的厚度在800埃到1200埃範圍內，所述厚金屬層的厚度在0. 8 μ m到1. 4 μ m範圍內。
5.如權利要求1所述的探測器，其特徵在於，所述支撐層矽片的空腔橫截面為八邊形或圓形，空腔側壁與底面的夾角為74°。
6.權利要求1所述超薄矽PIN高能粒子探測器的製備方法，包括以下步驟1)將一表面長有二氧化矽層的矽片和一表面為裸露矽層的矽片鍵合在一起，其中所述二氧化矽層夾在兩矽片之間，製得鍵合基片，兩矽片分別作為正面的器件層矽片和背面的支撐層矽片，研磨減薄器件層矽片至所需厚度；2)在鍵合基片上下表面熱生長二氧化矽層，再雙面澱積氮化矽層；3)在鍵合基片背面的氮化矽層上光刻背面探測窗口圖形，去除窗口內的氮化矽層和二氧化矽層，暴露出支撐層矽片的背表面；4)各向異性溼法腐蝕背面探測窗口裸露的支撐層矽，暴露出器件層矽片和支撐層矽片之間的二氧化矽層；5)去除鍵合基片上下表面的氮化矽層和二氧化矽層，以及背面探測窗口內的二氧化娃；6)在鍵合基片表面熱生長二氧化矽層；7)在鍵合基片的背面進行離子注入，在背面探測窗口內的器件層矽片背面區域形成N+區；8)在鍵合基片正面的二氧化矽層上光刻正面探測窗口圖形，該正面探測窗口與背面探測窗口的中心位置相對，且正面探測窗口小於背面探測窗口 ；以光刻膠作為掩膜進行離子注入，形成P+區，然後去光刻膠，退火；9)在鍵合基片正面的二氧化矽層上光刻金屬/矽接觸窗口圖形，該金屬/矽接觸窗口圖形與正面探測窗口的中心位置相對；去除正面金屬/矽接觸窗口內的二氧化矽以及背面的二氧化矽；10)在鍵合基片正面濺射一薄層金屬，然後光刻和刻蝕形成覆蓋P+區並具有場板結構的薄金屬層；11)在鍵合基片背面濺射厚金屬層；12)合金處理，使金屬和矽形成歐姆接觸。
7.如權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，步驟1)中作為器件層的矽片為(111) 晶向的N型矽，電阻率大於1000歐姆·釐米；作為支撐層的矽片為(100)晶向的N型矽，電阻率小於10歐姆·釐米，厚度在300 μ m到600 μ m範圍內；兩矽片鍵合後通過研磨將器件層矽片減薄至100 μ m以下。
8.如權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，步驟2)在所述基片表面生長的二氧化矽層的厚度為3000埃 8000埃，在該二氧化矽層上澱積的氮化矽層的厚度為800埃 2000埃；步驟幻光刻背面探測窗口圖形，圖形形狀為圓形或八邊形，然後先幹法刻蝕圖形窗口內的氮化矽層，再用氫氟酸緩衝溶液腐蝕圖形窗口內的二氧化矽層，暴露出支撐層矽的表面；步驟4)用四甲基氫氧化銨腐蝕背面探測窗口裸露的支撐層矽，四甲基氫氧化銨腐蝕液的濃度為IOwt^到25wt%，腐蝕溫度為80°C到95°C。
9.如權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，步驟7)在矽基片背面進行磷離子注入， 形成N+區；步驟8)在矽基片正面光刻探測窗口圖形，該正面探測窗口圖形為圓形，以光刻膠為掩膜進行硼離子注入，形成P+區。
10.如權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，步驟8)形成的P+區面積小於步驟7) 形成的N+區，步驟9)中所述金屬/矽接觸窗口圖形小於正面探測窗口。
全文摘要
本發明公開了一種基於鍵合基片的超薄矽PIN高能粒子探測器及其製備方法。該探測器包括鍵合在一起的器件層矽片和支撐層矽片，以及二者之間的二氧化矽層，其中所述器件層矽片的正面有摻雜形成的P+區，所述P+區之外的矽表面覆蓋有二氧化矽層，所述P+區上面覆蓋有薄金屬層，該薄金屬層邊緣具有場板結構；所述支撐層矽片在對應於器件層矽片P+區的位置開有窗口形成空腔結構，暴露出器件層矽片的背面，該空腔結構為下寬上窄的倒扣桶狀；所述器件層矽片暴露的背面區域為摻雜形成的N+區；所述N+區表面覆蓋有厚金屬層。本發明的超薄探測器可測量粒子能量及鑑別粒子種類，應用於核物理探測等領域中。
文檔編號H01L31/18GK102496632SQ20111045244
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者於民, 田大宇, 董顯山, 金玉豐 申請人:北京大學