[发明专利]超薄硅基粒子探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种超薄硅基粒子探测器，包括硅基片，所述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，其特征在于，所述P区周围设有保护环，所述保护环和所述P区不相接触；所述P区上方设有基质层形成的缓冲台阶；所述P区和所述N区表层均设有铝层。

2.如权利要求1所述的超薄硅基粒子探测器，其特征在于，所述硅基片为100晶向的N型硅，电阻率大于1000欧姆厘米，厚度在300μm到550μm范围内。

3.如权利要求1所述的超薄硅基粒子探测器，其特征在于，所述N区呈倒圆台形，且侧面和底面的夹角为54.74°。

4.如权利要求1所述的超薄硅基粒子探测器，其特征在于，所述P区和N区之间的硅层的厚度小于120微米。

5.一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；双面生成二氧化硅层；

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凹陷；

c)正面注入B⁺离子，形成P区和保护环；退火；

d)常规清洗；双面淀积氮化硅层；

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；进一步腐蚀上述硅基片裸露部分，获得背面探测窗口；

f)在背面探测窗口注入P^-离子，形成N区；退火；

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铝层；

i)通过光刻，溅射，超声剥离在所述铝层上再形成薄铝层；

j)用纯硫酸在室温清洗2分钟后，背面溅射铝层；

k)合金。

6.如权利要求5所述的超薄硅基粒子探测器的制造方法，其特征在于，

步骤a)所述二氧化硅层的厚度在到的范围内；

步骤b)所述二氧化硅层表面的凹陷的厚度在到的范围内；

步骤c)所述B⁺注入能量在35kev到55kev的范围内，注入浓度在1×10¹⁴/cm²到5×10¹⁷/cm²的范围内；

步骤d)所述氮化硅层的厚度在到的范围内；

步骤f)所述P^-注入能量在80kev到160kev的范围内，注入浓度在5×10¹⁴/cm²到1×10¹⁷/cm²的范围内；

步骤h)所述铝层的厚度在0.8μm到1.4μm的范围内；

步骤i)所述薄铝层的厚度在0.05μm到0.15μm的范围内；

步骤j)所述铝层的厚度在0.3μm到0.8μm的范围内；

步骤k)所述合金在390℃到470℃持续40分钟到80分钟。

7.如权利要求5所述的超薄硅基粒子探测器的制造方法，其特征在于，步骤a)还包括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。

8.如权利要求5所述的超薄硅基粒子探测器的制造方法，其特征在于，

步骤c)所述退火包括在850℃到1050℃持续20秒到40秒的快速退火和在550℃到750℃持续3小时到4小时的炉退火；

步骤f)所述退火包括在850℃到1050℃持续20分钟到40分钟的炉退火。

9.如权利要求5所述的超薄硅基粒子探测器的制造方法，其特征在于，步骤e)采用TMAH湿法腐蚀方法腐蚀硅基片裸露部分并获得背面探测窗口。

10.如权利要求5所述的超薄硅基粒子探测器的制造方法，其特征在于，所述TMAH湿法腐蚀方法的腐蚀液的浓度为15到35wt％，温度为65-95℃。