漂移探测器及制备方法

本说明书实施例涉及半导体，尤其涉及一种漂移探测器及制备方法。

背景技术：

1、漂移探测器是主要用来探测高能射线的硅基探测器，该种探测器得到了广泛的研究，器件性能也得到了很大的提升；而硅漂移探测器是一种采用侧向耗尽的器件，实际工作时探测器的衬底处在全耗尽的状态下，高能射线产生的电子沿平行于器件表面的方向横向漂移到阳极并被收集起来，硅漂移探测器的器件电容非常小，而且不随器件面积的增大而增大，由于器件电容比较小，使得漂移探测器具有非常高的能量分辨率和计数率。

2、现有技术中，为了在漂移探测器中产生横向漂移电场，通常是在漂移探测器的表面制备一系列沿漂移方向相间排列的漂移电极，漂移电极本质上是在衬底上制备的pn结，漂移探测器结构是在电子收集极(阳极)的周围形成大量的同心圆环，这些就是漂移环，在漂移环之间，设计有分压器(电阻)，当在多个漂移环的最外环与最内环分别施加一定电压时，分压器的存在使得电压差均匀落在各个漂移环上，进而形成了横向漂移电场，使得信号电子将在漂移电场的驱动下被收集到阳极。在这种结构中，漂移环间隙是高温氧化硅薄膜覆盖的硅衬底，而高温氧化硅薄膜中具有一定的正电荷，容易在硅衬底表面形成电子势井，而电子势井中的电荷会导致器件噪声增大，使得器件能量分别率变差。

技术实现思路

1、本说明书实施例提供了一种漂移探测器及制备方法，降低在硅衬底表面形成电子势井的概率，从而实现降低器件噪声，且能够提高器件性能。

2、本说明书实施例第一方面提供了一种漂移探测器，包括衬底、漂移区和阳极，所述漂移区设置在所述衬底的两个表面上，用于使所述衬底形成漂移电场；所述阳极设置在所述衬底的一侧表面上，且设置在所述漂移区的中心位置；以及，在所述阳极的两侧表面被复合绝缘介质膜覆盖，其中，所述复合绝缘介质膜是通过低温化学氧化方法在所述衬底表面形成氧化物薄膜，再在所述氧化物薄膜生长本征半导体薄膜形成的。

3、可选的，所述阳极由n型掺杂区形成，所述漂移区由p型掺杂区的多个漂移环形成。

4、可选的，还包括：

5、保护环区，环绕在所述漂移区的外侧，其中，所述保护环区的电极由多个分离的p型掺杂区形成，并排列在所述漂移区的漂移电极的周围。

6、可选的，还包括：

7、接地环，环绕在所述保护环区的外侧，所述接地环由n型掺杂区形成。

8、可选的，在所述阳极，所述多个漂移环的最内环，所述多个漂移环的最外环，所述漂移区的入射面掺杂区外侧和所述接地环上设置有金属。

9、可选的，还包括：

10、分压器，设置在所述漂移区中的两个相邻漂移环之间，所述分压器由p型掺杂区形成。

11、本说明书实施例第二方面提供了一种如第一方面提供的漂移探测器的制备方法，所述方法包括：

12、通过低温化学氧化方法在衬底表面形成氧化物薄膜；

13、在所述氧化物薄膜生长本征半导体薄膜，形成复合绝缘介质膜；

14、使用掺杂技术在所述本征半导体薄膜上进行n型及p型扩散，形成阳极和漂移区，所述漂移区设置在所述衬底的两个表面上，用于使所述衬底形成漂移电场；所述阳极设置在所述衬底的一侧表面上，且设置在所述漂移区的中心位置，所述阳极由n型掺杂区形成，所述漂移区由p型掺杂区的多个漂移环形成。

15、可选的，所述使用掺杂技术在所述本征半导体薄膜上进行n型及p型扩散，形成阳极和漂移区，包括：

16、使用掺杂技术在所述本征半导体薄膜上进行n型及p型扩散，形成所述阳极、分压器、所述漂移区、保护环区和接地环，其中，所述保护环区环绕在所述漂移区的外侧，所述接地环环绕在所述保护环区的外侧，所述分压器设置在所述漂移区中的两个相邻漂移环之间。

17、可选的，在形成所述阳极、分压器、所述漂移区、保护环区和接地环之后，所述方法还包括：

18、在所述阳极，所述多个漂移环的最内环，所述多个漂移环的最外环，所述漂移区的入射面掺杂区外侧和所述接地环上覆盖金属。

19、可选的，所述阳极和所述接地环由n型掺杂区形成，所述漂移区、所述分压器和所述保护环区由p型掺杂区形成。

20、本说明书实施例的有益效果如下：

21、基于上述技术方案，漂移探测器包括衬底、漂移区和阳极，所述漂移区设置在所述衬底的两个表面上，用于使所述衬底形成漂移电场；所述阳极设置在所述衬底的一侧表面上，且设置在所述漂移区的中心位置；以及，在所述阳极的两侧表面被复合绝缘介质膜覆盖；如此，由于复合绝缘介质膜是通过低温化学氧化方法在所述衬底表面形成氧化物薄膜，再在所述氧化物薄膜生长本征半导体薄膜形成的，能够降低甚至避免了高温氧化介质膜的存在，而掺杂本征半导体薄膜与氧化硅薄膜可以形成钝化接触结构，能够有效降低器件漏电噪声，提高探测器的能量分辨率。

技术特征：

1.一种漂移探测器，其特征在于，包括衬底、漂移区和阳极，所述漂移区设置在所述衬底的两个表面上，用于使所述衬底形成漂移电场；所述阳极设置在所述衬底的一侧表面上，且设置在所述漂移区的中心位置；以及，在所述阳极的两侧表面被复合绝缘介质膜覆盖，其中，所述复合绝缘介质膜是通过低温化学氧化方法在所述衬底表面形成氧化物薄膜，再在所述氧化物薄膜生长本征半导体薄膜形成的。

2.如权利要求1所述的漂移探测器，其特征在于，所述阳极由n型掺杂区形成，所述漂移区由p型掺杂区的多个漂移环形成。

3.如权利要求2所述的漂移探测器，其特征在于，还包括：

4.如权利要求3所述的漂移探测器，其特征在于，还包括：

5.如权利要求4所述的漂移探测器，其特征在于，在所述阳极，所述多个漂移环的最内环，所述多个漂移环的最外环，所述漂移区的入射面掺杂区外侧和所述接地环上设置有金属。

6.如权利要求5所述的漂移探测器，其特征在于，还包括：

7.一种如权利要求1-6任一项所述的漂移探测器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

8.一种如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述使用掺杂技术在所述本征半导体薄膜上进行n型及p型扩散，形成阳极和漂移区，包括：

9.一种如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在形成所述阳极、分压器、所述漂移区、保护环区和接地环之后，所述方法还包括：

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述阳极和所述接地环由n型掺杂区形成，所述漂移区、所述分压器和所述保护环区由p型掺杂区形成。

技术总结
本说明书实施例公开了一种漂移探测器，包括衬底、漂移区和阳极，所述漂移区设置在所述衬底的两个表面上，用于使所述衬底形成漂移电场；所述阳极设置在所述衬底的一侧表面上，且设置在所述漂移区的中心位置；以及，在所述阳极的两侧表面被复合绝缘介质膜覆盖，其中，所述复合绝缘介质膜是通过低温化学氧化方法在所述衬底表面形成氧化物薄膜，再在所述氧化物薄膜生长本征半导体薄膜形成的。本说明书公开的漂移探测器及制备方法，降低在硅衬底表面形成电子势井的概率，从而实现降低器件噪声，且能够提高器件性能。

技术研发人员：陶科,贾锐,汪龙杰,罗威,李星,王鑫华
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16