【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體器件，尤其涉及一種嵌入型陽極硅漂移探測器及其制備方法。
技術介紹
1、目前，硅漂移探測器(silicon?drift?detector，sdd)因其輸出電容小，具高有能量分辨率、高量子效率、高信噪比以及計數率動態范圍高等優點，被廣泛應用于高能物理、核物理、醫療設備、x射線探測、x射線熒光光譜和航空航天等領域，并且因能量分辨率好，計數率高的優點在逐漸代替si(li)探測器。
2、硅漂移探測器主要結構是一塊n型高阻硅，背面作為入射窗口，有一層很薄的重摻雜p區，正面中心是重摻雜的n區，是圓形形狀，正面的電極是有一定間距的同心圓環，是n+摻雜區域，能夠形成漂移區，反向偏壓從外到內逐漸增大，并形成平行于表面的電場分量。當x-射線從入射窗口進入探測器內部時，會產生電子空穴對，并受到電場的影響而移動，在內部發生漂移，向著收集陽極的方向移動，最終在收集陽極處收集。
3、目前，在硅漂移室探測器中，電子在平行于表面的橫向電場作用下先向陽極方向漂移，到達陽極下方后，在陽極反向偏壓作用下，到達陽極電極，轉化為電信號。電子在向陽極漂移和收集過程中，存在電子的復合問題，電子的復合會影響sdd的收集效率和分辨率。因此減少電子在漂移過程和在金屬電極表面的復合是提升sdd性能的重要環節。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種嵌入型陽極硅漂移探測器及其制備方法，以提供一種能夠縮短了電子漂移距離，減少了表面復合，可以更有效收集電子的技術方案。
2、第一方
3、所述陽極電極嵌入所述襯底中，所述梯度摻雜區域位于所述襯底中，且包圍所述陽極電極。
4、在采用上述技術方案的情況下，本專利技術提供的嵌入型陽極硅漂移探測器包括襯底，位于所述襯底陽極面的陽極電極以及梯度摻雜區域；所述陽極電極嵌入所述襯底中，應理解，該陽極電極構嵌入到所述襯底內部，能夠縮短電子漂移距離，減少電子與空穴的表面復合，能夠更有效收集電子。
5、再者，結合半導體器件的選擇性發射極和表面場鈍化理論，在sdd陽極電極的周圍采用梯度摻雜技術形成高低結，高低結與普通pn結不同的地方是勢壘高度qvd比較低且不處于耗盡狀態，所以在高低結處沒有高阻區。當有光電流產生時，高低結產生的電場加速電子的運動，減少復合，并可以減少金屬電極與基底的接觸電阻。
6、進一步的，所述梯度摻雜區域包括第一次摻雜區域以及第二次摻雜區域；
7、所述第一次摻雜區域設置于所述襯底與所述第二次摻雜區域之間，所述第一次摻雜區域的摻雜濃度大于所述第一次摻雜區域的摻雜濃度。
8、進一步的，根據權利要求1所述的嵌入型陽極硅漂移探測器，其特征在于，所述陽極電極嵌入所述襯底的深度包括5μm-50μm。
9、進一步的，所述嵌入型陽極硅漂移探測器還包括氧化層，所述氧化層設置在所述襯底的陽極面以及所述襯底的入射面；所述陽極電極穿過所述述襯底的陽極面的氧化層嵌入所述襯底中；
10、沿所述陽極電極至所述襯底邊緣的方向，所述嵌入型陽極硅漂移探測器還包括漂移環、第一保護環以及第一接地電極；所述漂移環、所述第一保護環以及所述第一接地電極均設置在所述襯底的陽極面的所述氧化層中，且所述漂移環、所述第一保護環以及所述第一接地電極的下方均具有摻雜區；
11、所述嵌入型陽極硅漂移探測器還包括位于所述入射面的入射窗口、第二保護環以及第二接地電極，所述入射窗口設置在所述入射面的中心區域，且一側嵌入所述襯底中，另一側與外界相接觸，沿所述入射窗口至所述襯底邊緣的方向，所述第二保護環以及所述第二接地電極依次設置在所述氧化層中，且所述第二保護環以及所述第二接地電極的下方均具有摻雜區。
12、進一步的，所述漂移環、所述第一保護環以及所述第二保護環下方對應的摻雜區均為p型摻雜區，所述第一接地電極以及所述第二接地電極下方對應的摻雜區均為n型摻雜區，所述入射窗口中具有p型摻雜，所述梯度摻雜區域為n型摻雜的梯度摻雜區域。
13、第二方面，本專利技術還提供了一種嵌入型陽極硅漂移探測器的制備方法，應用于所述的嵌入型陽極硅漂移探測器中，所述嵌入型陽極硅漂移探測器的制備方法包括以下步驟：
14、提供襯底；
15、在所述襯底的陽極面開設陽極電極窗口；
16、沿所述陽極電極窗口，對所述襯底進行摻雜，得到梯度摻雜區域；
17、在所述陽極電極窗口中制備陽極電極。
18、進一步的，在提供襯底之后，所述嵌入型陽極硅漂移探測器的制備方法還包括：
19、對所述襯底進行清洗；
20、在所述襯底的陽極面以及所述襯底的入射面形成氧化物層。
21、進一步的，在所述襯底的陽極面開設陽極電極窗口的同時，所述嵌入型陽極硅漂移探測器的制備方法還包括：
22、在所述襯底的陽極面開設第一接地電極窗口，并在所述襯底的入射面開設第二接地電極窗口；
23、在所述襯底的陽極面開設第一接地電極窗口，并在所述襯底的入射面開設第二接地電極窗口之后，所述嵌入型陽極硅漂移探測器的制備方法還包括：
24、沿所述第一接地電極窗口，以及沿所述第二接地電極窗口，對所述襯底進行ⅴ族元素的第一次摻雜；
25、在所述第一接地電極窗口中形成第一接地電極，并在所述第二接地窗口中形成第二接地電極；
26、所述沿所述陽極電極窗口，對所述襯底進行摻雜，得到梯度摻雜區域包括：
27、沿所述陽極電極窗口，對所述襯底進行ⅴ族元素的第一次摻雜；
28、沿所述陽極電極窗口，對所述襯底進行ⅴ族元素的第二次摻雜，得到所述梯度摻雜區域，其中，所述第一次摻雜的摻雜濃度小于第二次摻雜的摻雜濃度。
29、進一步的，所述嵌入型陽極硅漂移探測器的制備方法還包括：
30、在所述襯底的陽極面分別開設漂移環窗口和第一保護環窗口；
31、在所述襯底的入射面分別開設第二保護環窗口和入射窗口；
32、沿所述漂移環窗口、所述第一保護環窗口、所述第二保護環窗口和所述入射窗口，對所述襯底進行iv族元素的摻雜；
33、在所述漂移環窗口中形成漂移環，在所述第一保護環窗口中形成第一保護環，在所述第二保護環窗口中形成第二保護環；其中，沿所述陽極電極至所述襯底邊緣的方向，所述漂移環、所述第一保護環以及所述第一接地電極依次分布；沿所述入射窗口至所述襯底邊緣的方向，所述第二保護環以及所述第二接地電極依次分布。
34、進一步的，所述陽極電極窗口位于所述襯底部分的深度包括5μm-50μm。
35、與現有技術相比，本專利技術第二方面的有益效果與上述技術方案的嵌入型陽極硅漂移探測器的有益效果相同，此處不做贅述。
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1.一種嵌入型陽極硅漂移探測器，其特征在于，所述嵌入型陽極硅漂移探測器包括襯底，位于所述襯底陽極面的陽極電極以及梯度摻雜區域；
2.根據權利要求1所述的嵌入型陽極硅漂移探測器，其特征在于，所述梯度摻雜區域包括第一次摻雜區域以及第二次摻雜區域；
3.根據權利要求1所述的嵌入型陽極硅漂移探測器，其特征在于，所述陽極電極嵌入所述襯底的深度包括5μm-50μm。
4.根據權利要求1-3任一項所述的嵌入型陽極硅漂移探測器，其特征在于，所述嵌入型陽極硅漂移探測器還包括氧化層，所述氧化層設置在所述襯底的陽極面以及所述襯底的入射面；所述陽極電極穿過所述述襯底的陽極面的氧化層嵌入所述襯底中；
5.根據權利要求4所述的嵌入型陽極硅漂移探測器，其特征在于，所述漂移環、所述第一保護環以及所述第二保護環下方對應的摻雜區均為P型摻雜區，所述第一接地電極以及所述第二接地電極下方對應的摻雜區均為N型摻雜區，所述入射窗口中具有P型摻雜，所述梯度摻雜區域為N型摻雜的梯度摻雜區域。
6.一種嵌入型陽極硅漂移探測器的制備方法，其特征在于，應用于權利要求1-6任
7.根據權利要求6所述的嵌入型陽極硅漂移探測器的制備方法，其特征在于，在提供襯底之后，所述嵌入型陽極硅漂移探測器的制備方法還包括：
8.根據權利要求要求6所述的嵌入型陽極硅漂移探測器的制備方法，其特征在于，在所述襯底的陽極面開設陽極電極窗口的同時，所述嵌入型陽極硅漂移探測器的制備方法還包括：
9.根據權利要求要求8所述的嵌入型陽極硅漂移探測器的制備方法，其特征在于，所述嵌入型陽極硅漂移探測器的制備方法還包括：
10.根據權利要求6-9任一項所述的嵌入型陽極硅漂移探測器的制備方法，其特征在于，所述陽極電極窗口位于所述襯底部分的深度包括5μm-50μm。
...【技術特征摘要】
1.一種嵌入型陽極硅漂移探測器，其特征在于，所述嵌入型陽極硅漂移探測器包括襯底，位于所述襯底陽極面的陽極電極以及梯度摻雜區域；
2.根據權利要求1所述的嵌入型陽極硅漂移探測器，其特征在于，所述梯度摻雜區域包括第一次摻雜區域以及第二次摻雜區域；
3.根據權利要求1所述的嵌入型陽極硅漂移探測器，其特征在于，所述陽極電極嵌入所述襯底的深度包括5μm-50μm。
4.根據權利要求1-3任一項所述的嵌入型陽極硅漂移探測器，其特征在于，所述嵌入型陽極硅漂移探測器還包括氧化層，所述氧化層設置在所述襯底的陽極面以及所述襯底的入射面；所述陽極電極穿過所述述襯底的陽極面的氧化層嵌入所述襯底中；
5.根據權利要求4所述的嵌入型陽極硅漂移探測器，其特征在于，所述漂移環、所述第一保護環以及所述第二保護環下方對應的摻雜區均為p型摻雜區，所述第一接地電極以及所述第二接地電極下方對應的摻雜區均為n型摻雜區，所述入射窗...
【專利技術屬性】
技術研發人員：田小讓，賈銳，汪龍杰，羅威，歐陽曉平，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發明
國別省市：
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