超薄硅基粒子探测器及其制备方法

摘要

本发明公开了一种超薄硅基粒子探测器及其制备方法。本发明探测器包括硅基片，硅基片上的探测窗口以及硅基片和探测窗口之外的介质层；所述探测窗口包括P区，N区以及夹在两者之间的硅层；所述P区周围设有保护环，保护环和P区不相接触；P区上方还设有基质层形成的缓冲台阶；N区优选通过TMAH腐蚀法形成，其外形呈倒圆台状，侧面和底面的夹角为54.74°；P区和N区表层均设有铝层。本发明还公开了所述探测器的制备方法。本发明探测器可很好地作为粒子鉴别的ΔE探测器应用于空间探测，核物理，医学检测和环境监测等领域。

主权项

1.一种超薄硅基粒子探测器的制造方法，包括下列步骤：a)对硅基片作常规清洗；双面生成到的二氧化硅层，在二氧化硅层的生成过程中，在850℃到1150℃之间通入流量比为1∶25到1∶35之间的三氯乙烯和氧气的混合气体；b)在正面二氧化硅层光刻探测窗口图形和保护环图形，腐蚀所述图形下方的二氧化硅层形成二氧化硅层表面的到的凹陷；c)正面注入B⁺离子，形成P区和保护环，注入能量为35kev到55kev，注入浓度为1×10¹⁴/cm²到5×10¹⁷/cm²；在850℃到1050℃快速退火20秒到40秒，在550℃到750℃炉退火3小时到4小时；d)常规清洗；双面淀积到的氮化硅层；e)在背面氮化硅层光刻探测窗口图形，依次腐蚀所述图形下方的氮化硅层和二氧化硅层直至硅基片裸露；进一步采用TMAH湿法腐蚀方法腐蚀上述硅基片裸露部分，获得背面探测窗口，腐蚀液的浓度为15到35wt％，温度为65-95℃；f)在背面探测窗口注入P^-离子，形成N区，注入能量为80kev到160kev，注入浓度为5×10¹⁴/cm²到1×10¹⁷/cm²；在850℃到1050℃炉退火20分钟到40分钟；g)腐蚀去除正面氮化硅层；在正面二氧化硅层光刻正面探测窗口图形，腐蚀所述图形下方的二氧化硅层直至硅基片裸露，形成正面探测窗口；h)正面溅射铝层并通过光刻，腐蚀，在正面探测窗口表面形成0.8μm到1.4μm的铝层；i)通过光刻，溅射，超声剥离在所述铝层上再形成0.05μm到0.15μm的薄铝层；j)用纯硫酸在室温清洗2分钟后，背面溅射0.3μm到0.8μm的铝层；k)在390℃到470℃合金40分钟到80分钟。