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专利号: 2019102554955
申请人: 湖南正芯微电子探测器有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-11-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.双面阴极螺旋环渐变式硅漂移探测器,其特征在于,由渐变形探测器单元正面(7)、渐变形探测器单元背面(8)和高阻硅基底(14)组成;渐变形探测器单元正面(7)和渐变形探测器单元背面(8)位于高阻硅基底(14)相对的两平面上;渐变形探测器单元正面(7)包括第一渐变式P+阴极螺旋环(1),第一渐变式P+阴极螺旋环(1)由正面圆形区域、正面渐变区域(9)和正面方形区域组成;第一渐变式P+阴极螺旋环(1)内嵌有N+收集阳极(2);渐变形探测器单元背面(8)包括第二渐变式P+阴极螺旋环(5),第二渐变式P+阴极螺旋环(5)由背面圆形区域、背面渐变区域(10)和背面方形区域组成;第二渐变式P+阴极螺旋环(5)的中心设有中间电极;

所述正面渐变区域(9)和背面渐变区域(10)均由圆形渐变为方形,且两者方形四角指向圆形的区域相邻两P+阴极螺旋环间设有弧长渐变的悬浮中间电极(22);

所述第一渐变式P+阴极螺旋环(1)和第二渐变式P+阴极螺旋环(5)的每一阴极注入环上每隔90°设有一测试点(19);

所述第一渐变式P+阴极螺旋环(1)和第二渐变式P+阴极螺旋环(5)上设有电极连接点;

16

所述第一渐变式P+阴极螺旋环(1)和第二渐变式P+阴极螺旋环(5)的掺杂浓度为10~

20 ‑3

10 cm ;

11 12 ‑3

所述高阻硅基底(14)的掺杂浓度4×10 2×10 cm 。

~

2.根据权利要求1所述的双面阴极螺旋环渐变式硅漂移探测器,其特征在于,所述第一渐变式P+阴极螺旋环(1)与N+收集阳极(2)之间设有第一保护环;

所述第一渐变式P+阴极螺旋环(1)和第二渐变式P+阴极螺旋环(5)外均套接有第二保护环(11)。

3.根据权利要求2所述的双面阴极螺旋环渐变式硅漂移探测器,其特征在于,所述第一渐变式P+阴极螺旋环最外环(4)和第二渐变式P+阴极螺旋环最外环(13)上均镀有第五铝层(21);

所述第一渐变式P+阴极螺旋环第一环(3)上镀有第一铝层(16),N+收集阳极(2)上镀有第二铝层(17);

所述第一保护环上镀有第三铝层(18);

所述中间电极上镀有第四铝层(20),且第四铝层(20)与第二渐变式P+阴极螺旋环第一环(12)相接。

4.根据权利要求1 3任一项所述的双面阴极螺旋环渐变式硅漂移探测器,其特征在于,~所述高阻硅基底(14)是N型高阻硅晶片,其厚度为300 500μm;

~

所述第一渐变式P+阴极螺旋环(1)、N+收集阳极(2)和第二渐变式P+阴极螺旋环(5)的厚度均为1μm。

5.如权利要求1所述的双面阴极螺旋环渐变式硅漂移探测器的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:步骤S1、通过吸杂氧化工艺在N型高阻硅晶片上下表面生成厚度为4000 6000Å的二氧~化硅层,经光刻工艺将设计的探测器图形转移到二氧化硅层上;

步骤S2、通过双面刻蚀工艺将第一渐变式P+阴极螺旋环(1)、第二渐变式P+阴极螺旋环(5)、悬浮中间电极(22)、中间电极、第一保护环和第二保护环(11)区域的二氧化硅层刻蚀至1000Å;

步骤S3、将重掺杂P型离子注入被刻蚀的区域形成第一渐变式P+阴极螺旋环(1)、第二渐变式P+阴极螺旋环(5)、悬浮中间电极(22)、中间电极、第一保护环和第二保护环(11);

步骤S4、通过光刻及刻蚀工艺,将N+收集阳极(2)区域的二氧化硅层刻蚀到底,然后注入重掺杂N型离子形成N+收集阳极(2);

步骤S5、通过退火工艺1对注入的重掺杂P型离子和重掺杂N型离子进行激活;

步骤S6、通过光刻、刻蚀工艺,将第一渐变式P+阴极螺旋环(1)和第二渐变式P+阴极螺旋环(5)上的电极连接点和测试点(19)区域的二氧化硅层刻蚀到底;

步骤S7、通过磁控溅射工艺生成一层铝膜,通过光刻、铝腐蚀工艺,在第一渐变式P+阴极螺旋环(1)和第二渐变式P+阴极螺旋环(5)上需要镀铝用作电极连接点和测试点(19)区域生成铝层;

步骤S8、通过退火工艺2对探测器的损伤进行修复,加强铝层和硅的结合;

所述步骤S5的退火工艺1是在超纯氮气氛围中,温度600 800℃时,保温2 4h,最后在氮~ ~气氛围中降温至室温;

所述步骤S8的退火工艺2 是在氢气和氮气体积比为4:96的混合气体氛围中,温度400~

500℃时,保温5 10min,最后在氮气氛围中降温至室温。

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6.根据权利要求5所述的双面阴极螺旋环渐变式硅漂移探测器的制备方法,其特征在于,所述步骤S1的吸杂氧化工艺是在氧化温度为1000 1200℃时,在氧气和三氯乙酸的混合~氛围中,维持5 7h后降温至600 800℃,在600 800℃的温度下维持15 20h,再升温至900~ ~ ~ ~ ~

1100℃并维持5 7h,最后在氮气氛围中降温至室温。

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