[发明专利]大面积双面硅漂移探测器的加工工艺

说明书

本发明公开了一种大面积双面硅漂移探测器的加工工艺，属于半导体探测器加工技术领域。在制作大面积SDD时按八个步骤进行，包括晶圆吸杂氧化、双面标记制作、正反面P型注入刻蚀、N型阳极注入刻蚀、注入完成后退火、正反面注入区域氧化层全刻蚀、正反面电极制作、快速退火；八个步骤依次进行，最终制得所需要的大面积SDD。本发明能够在大面积双面SDD制作的同时，实现提高晶圆氧化的质量、正反两面的对准精度以及大幅降低引入杂质风险的目的。

技术领域

本发明属于半导体探测器加工技术领域，特别是涉及一种大面积双面硅漂移探测器的加工工艺。

背景技术

X射线脉冲星是大质量恒星演化、坍缩、超新星爆发的遗迹，具有极其稳定的自转周期(稳定度优于10^-19s/s)，被誉为自然界最精准的天文时钟，能够为近地空间、深空探测和星际飞行航天器提供位置、速度、时间和姿态等高精度导航信息，基于脉冲星的导航是永不可被摧毁的新型导航体制。但脉冲星X射线辐射流量非常低(10^-5ph/s/cm²)，探测难度大，因此X射线探测器是组成脉冲星导航系统的核心部件。国际上X射线探测器的研究，朝着具有低功耗、高能量分辨率的硅漂移探测器(Silicon Drift Detector，SDD)技术方向发展，以满足X射线脉冲星自主导航授时系统高性能、大区域覆盖、高可用性的重大技术需求。

目前，国际上硅漂移探测器的典型面积为50mm²左右，价格昂贵。因为探测器设计的科学问题及物理问题复杂繁琐，目前世界上顶尖的SDD生产厂家，如KETEK和AMTEK，依然没有攻克大面积单元SDD的设计和制备技术，目前国内的SDD研究也依然停留在小单元面积的阶段，在研的高校研究所以及企业均高度依赖进口。

针对从现有的小面积SDD单元到大面积SDD单元设计上的跨越，其工艺制作难度也大幅增加。第一，由于单元面积的增大，一个晶圆上仅有几个探测器单元，若其中一个单元的任何部位在制作的过程中引入杂质，该单元就会报废。任一单元的报废，都会使得晶圆的报废率大幅增加。第二，由于探测器的单元面积大，探测器的电极是双面设计，其阴极制作非常关键。第三，大面积的SDD单元在离子注入时若引入一个杂质，将会使得一个单元报废，尤其注入其中一面时，另一面存在引入杂质的风险。

因此，亟需一种大面积双面硅漂移探测器的加工工艺，能够在大面积双面SDD制作的同时，实现提高晶圆氧化的质量、正反两面的对准精度以及大幅降低引入杂质风险的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大面积双面硅漂移探测器的加工工艺，以实现大面积双面硅漂移探测器的制作，提高晶圆氧化的质量、正反两面的对准精度以及大幅降低引入杂质风险的目的。

本发明所采用的技术方案是，提供一种大面积双面硅漂移探测器的加工工艺，整个工艺在恒温恒湿的百级超净间中进行，包括以下步骤：

S1，在氧化炉中对晶圆进行吸杂氧化：对氧化炉多次长时间清洗，同时用高纯氮和高纯氧不间断供给，纯化氧化炉内的气体环境，使空间干燥；设置特殊气体和特殊温度梯度组合，将晶圆放入氧化炉中；分阶段调节氧化炉炉体温度至所需的温度，设置每一阶段的氧化时间，氧化结束后，取出晶圆并在金相显微镜下检查无损后封存；

所述特殊气体为TCA/O₂；即含有三氯乙酸的氧气，三氯乙酸含量为1-2mL/min，所述特殊温度梯度为一个高温-中温-高温的梯度，高温的温度范围为1000℃至1200℃，中温的温度范围为700℃至1000℃，氧化时长为36h～72h；

S2，分别利用匀胶机、光刻机、显影柜、加热台、刻蚀柜和酸洗柜在所述S1中氧化后的晶圆上制作双面光刻对准标记；

S3，对所述S2中处理后的晶圆进行正反面P型注入刻蚀；

S4，将所述S3中处理后的晶圆进行N型注入刻蚀；