專利名稱：Cvd金剛石薄膜探測器制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CVD金剛石薄膜探測器制作工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有CVD (化學(xué)氣相沉積)金剛石薄膜探測器采用先在CVD金剛石薄膜表面鍍金再進(jìn)行探 測器封裝的工藝。該工藝導(dǎo)致以下技術(shù)問題
1、 CVD金剛石薄膜上的鍍金層與金屬殼體之間僅以壓力接觸，所制作的探測器電極接觸 不牢固。
2、 探測器性能不穩(wěn)定，不利于探測器的使用。
3、 探測器漏電流性能差，不利于使用時(shí)獲得較高的信噪比。
4、 CVD金剛石薄膜與金屬電極之間的歐姆接觸不好，進(jìn)而影響探測器在輻射探測領(lǐng)域中 的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種CVD金剛石薄膜探測器制作工藝，其解決了現(xiàn)有CVD金剛石薄膜探 測器制作工藝導(dǎo)致的探測器電極接觸不牢固、性能不穩(wěn)定、漏電流性能差、歐姆接觸性能不 好的技術(shù)問題。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案為
一種CVD金剛石薄膜探測器制作工藝，包括以下步驟 1]配件制備及清洗
加工金屬殼體、螺絲、聚四氟乙烯配件，取CVD金剛石薄膜，分別清洗，干燥備用；清 洗金屬殼體和螺絲之前先電鍍金層； 2]預(yù)鍍金層
對CVD金剛石薄膜兩面與金屬殼體接觸的部位分別蒸鍍金層； 3]探測器封裝
將CVD金剛石薄膜、聚四氟乙烯配件、金屬殼體組裝成探測器，在CVD金剛石薄膜與金屬 殼體、聚四氟乙烯配件的空隙填充絕緣膠，用螺絲固定； 4]探測器兩面整體鍍金
將封裝好的CVD金剛石薄膜探測器兩面整體蒸鍍金層并干燥。它還包括探測器電接觸老化步驟
整體蒸鍍金層并干燥后的CVD金剛石薄膜探測器在100 1000V偏壓范圍內(nèi)，每隔50 IOOV，加電壓保持1 2小時(shí)。
以上所述對CVD金剛石薄膜兩面上可與金屬殼體接觸部位分別蒸鍍金層的具體步驟如下
將CVD金剛石薄膜置于真空度為O. 5 1 X 10—3Pa、襯底溫度為160 24(TC的真空蒸鍍裝 置內(nèi)，對清洗干凈的CVD金剛石薄膜兩面上可與金屬殼體接觸的環(huán)形部位分別蒸鍍金層，金 層厚度為100 200nm。
以上所述將封裝好的探測器兩面整體蒸鍍金層的具體步驟如下
將封裝好的探測器再次置于真空度為O. 5 1 X 10—3Pa，溫度為160 24(TC的真空蒸鍍裝 置內(nèi)，對探測器兩面整體蒸鍍金層，金層厚度10 50nm。 本發(fā)明的技術(shù)效果為
1 、可保證CVD金剛石薄膜與金屬電極之間良好接觸。
在探測器封裝時(shí)，在金屬殼體、聚四氟乙烯配件與CVD金剛石薄膜接觸的空隙填充絕緣 膠，使得CVD金剛石薄膜與金屬電極接觸更牢固。增加預(yù)蒸鍍金層的步驟， 一方面使得金屬 殼體與CVD金剛石薄膜之間的壓力接觸面上有導(dǎo)電的金層，另一方面使得再次蒸鍍金時(shí)接觸 面附近金層與金層之間具有更大的附著力，禾IJ于CVD金剛石薄膜材料與金屬電極之間的良好 接觸。在對探測器兩面進(jìn)行整體鍍金時(shí)，殼體部位是將金層蒸鍍在殼體電鍍好的金層上，金 與金之間的附著力較大，對形成金屬電極與CVD金剛石薄膜之間的歐姆接觸是有利的。
2、 能獲得低漏電流。
對金屬殼體、聚四氟乙烯配件的仔細(xì)清洗及對CVD金剛石薄膜的干凈清洗可防止過多污 染物的引入，決定了在CVD金剛石薄膜與金屬電極之間能否獲得好的歐姆接觸、探測器能否 獲得低漏電流、探測器性能是否穩(wěn)定。
3、 不影響探測器的正常使用。
本發(fā)明對探測器兩面整體蒸鍍金層時(shí)合適控制金層厚度，不會由于金層太厚使得探測器 在對低能量射線及帶電粒子進(jìn)行探測時(shí)表面電極引起較強(qiáng)損失，也不會使金層太薄以致影響 金屬與CVD金剛石薄膜之間的良好接觸，從而使得探測器的正常使用不受影響。
4、 CVD金剛石薄膜材料與金屬電極之間可獲得較好的歐姆接觸。
探測器封裝過程中的填絕緣膠、預(yù)蒸鍍金層及探測器的電接觸老化步驟均有利于探測器 在CVD金剛石薄膜與金屬電極之間獲得好的歐姆接觸。5、 金屬殼體電鍍金層可以使得制成的探測器電極防氧化能力更強(qiáng)、更美觀。
6、 本發(fā)明只在CVD金剛石薄膜兩面上可與金屬殼體接觸的環(huán)形部位蒸鍍金，且金層的厚 度比整體蒸鍍金層厚2 20倍，降低成本同時(shí)保證了良好的接觸。
7、 性能穩(wěn)定。
本發(fā)明將探測器置于紅外烘箱內(nèi)干燥，之后自然冷卻，使得探測器內(nèi)的絕緣膠完全干透 ，保證了探測器性能穩(wěn)定、持久耐用、漏電流小。


圖1是本發(fā)明CVD金剛石薄膜探測器的剖面視圖2是圖1的俯視圖3是圖1中A部分的放大圖4是未采用預(yù)蒸鍍金層的探測器的暗電流-電壓曲線示意圖； 圖5是采用本發(fā)明制作的探測器的暗電流-電壓曲線示意圖中標(biāo)號如下l-CVD金剛石薄膜，2-金屬殼體，3-聚四氟乙烯壓圈、4-聚四氟乙烯底 座，5-聚四氟乙烯環(huán)形套，6-螺絲，7-絕緣膠，8-鍍金層。
具體實(shí)施例方式
l]、金屬殼體2、聚四氟乙烯配件、螺絲6的制備及清洗
加工銅質(zhì)金屬殼體2、螺絲6、聚四氟乙烯配件(包括聚四氟乙烯壓圈、3聚四氟乙烯底 座4和聚四氟乙烯環(huán)形套5)等，將加工好的金屬殼體2及螺絲6進(jìn)行化學(xué)拋光、電鍍金層；將 完成電鍍的金屬殼體2與螺絲6置于沸騰的去離子水中加熱3 5分鐘，多次重復(fù)本步驟；將清 洗好的金屬殼體2與螺絲6置于紅外烘箱內(nèi)干燥2 3小時(shí)備用；聚四氟乙烯配件依次用丙酮和 乙醇超聲清洗，用去離子水多次沖洗，置于紅外烘箱內(nèi)干燥2 3小時(shí)備用。
2]、 CVD金剛石薄膜清洗(丙酮清洗，乙醇清洗，去離子水清洗，脫水)
取CVD金剛石薄膜1，依次用丙酮和乙醇超聲清洗，用去離子水多次沖洗并超聲清洗。將 清洗干凈的CVD金剛石薄膜置于紅外烘箱內(nèi)干燥2 3小時(shí)備用。
CVD金剛石薄膜能否清洗干凈決定了在CVD金剛石薄膜與金屬電極之間能否獲得好的歐姆 接觸、探測器能否獲得低漏電流、探測器性能是否穩(wěn)定。
3]、預(yù)蒸鍍金層
將清洗干凈的CVD金剛石薄膜置1于真空蒸鍍裝置內(nèi)，系統(tǒng)內(nèi)真空度約O. 5 1 X 10—3Pa、 溫度約160 24(TC，使用掩膜對清洗干凈的CVD金剛石薄膜兩面上可與金屬殼體接觸的部位 附近分別蒸鍍金層，金層厚度約100 200nm，蒸鍍時(shí)應(yīng)保證CVD金剛石薄膜1材料邊緣免于鍍金，以免導(dǎo)致制成的探測器可能發(fā)生兩級之間放電、漏電流偏大等現(xiàn)象。
此步驟對保證CVD金剛石薄膜1與金屬電極之間的良好接觸有很大貢獻(xiàn)。 一方面，使得金
屬殼體與材料之間的壓力接觸面上有金層，另一方面使得再次蒸鍍金時(shí)接觸面附近金層與金
層之間具有更大的附著力。 4]、探測器封裝
將預(yù)蒸鍍過金層的CVD金剛石薄膜、清洗干凈的聚四氟乙烯配件、電鍍金層并清洗干凈 的金屬殼體2和螺絲6按圖1和圖2的結(jié)構(gòu)示意圖封裝探測器。首先將金屬殼體與聚四氟乙烯底 座配合起來，在金屬殼體2與聚四氟乙烯底座4與CVD金剛石薄膜1即將形成的縫隙處填充絕緣 膠7 (如絕緣硅膠)，將CVD金剛石薄膜小心地放在填好膠的配合體(金屬殼體與聚四氟乙烯 底座組成)上。然后再次將與CVD金剛石薄膜1另一面接觸的金屬殼體2與聚四氟乙烯壓圈3配 合，在接觸縫隙處填充絕緣膠7后將其慢慢放置在CVD金剛石薄膜1的另一面上。用螺絲6固定 探測器。最后在探測器側(cè)面套上聚四氟乙烯環(huán)形套5，防止在使用時(shí)兩極間短路。
5]、探測器兩面整體鍍金
將封裝好的探測器再次置于真空蒸鍍裝置內(nèi)，裝置內(nèi)的真空度約0.5 1X10—3Pa、溫度 約160 24(TC，對探測器兩面整體蒸鍍金層8，金層厚度10 50nm。此步驟蒸鍍金層8不宜過 厚或過薄。金層太厚則探測器表面電極在對低能量射線及帶電粒子進(jìn)行探測時(shí)會損失較強(qiáng) 金層太薄則金屬與CVD金剛石薄膜之間的良好接觸不能保證，探測器的正常使用會受影響， 具體尺寸應(yīng)該參考CVD金剛石薄膜表面拋光情況。
6]、干燥
將探測器置于紅外烘箱內(nèi)干燥48 72小時(shí)，烘箱溫度200 30(TC 。之后將探測器自然冷 卻，使得探測器內(nèi)的絕緣膠完全干透。
該步驟是保證探測器性能穩(wěn)定、持久耐用、漏電流小所必須的。 7]、探測器電接觸老化(又稱電極老化)
探測器在一定偏壓范圍內(nèi)(100 1000V)，每隔50 100V，在每個不同偏壓下保持加電壓 1 2小時(shí)。
該步驟對形成探測器金屬與CVD金剛石薄膜之間的歐姆接觸有很大貢獻(xiàn)，通過電極老化 可以大大提升探測器的暗電流-電壓線性范圍。
參見圖4和圖5，采用本發(fā)明制作的CVD金剛石薄膜探測器的暗電流比未采用預(yù)蒸鍍金層8 的CVD金剛石薄膜探測器暗電流減小很多。暗電流小，則探測器本身引起的本底噪聲小，禾IJ 于探測器使用。另外，采用本發(fā)明制作的探測器的暗電流-電壓曲線線性較好。暗電流隨探測器所加偏壓線性變化，這標(biāo)志著在探測器制作時(shí)在金屬(電極層，eg.金)與半導(dǎo)體(金 剛石)之間獲得了較好的歐姆接觸。具有良好的歐姆接觸，利于探測器在輻射探測中的應(yīng)用
權(quán)利要求
1.一種CVD金剛石薄膜探測器制作工藝，其特征在于包括以下步驟1]配件制備及清洗加工金屬殼體、螺絲、聚四氟乙烯配件，取CVD金剛石薄膜，分別清洗，干燥備用；2]預(yù)鍍金層對CVD金剛石薄膜兩面與金屬殼體接觸的部位分別蒸鍍金層；3]探測器封裝將CVD金剛石薄膜、聚四氟乙烯配件、金屬殼體組裝成探測器，在CVD金剛石薄膜與金屬殼體、聚四氟乙烯配件的空隙填充絕緣膠，用螺絲固定；4]探測器兩面整體鍍金將封裝好的CVD金剛石薄膜探測器兩面整體蒸鍍金層并干燥。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CVD金剛石薄膜探測器制作工藝，其特征在 于其還包括探測器電接觸老化步驟整體蒸鍍金層并干燥后的CVD金剛石薄膜探測器在100 1000V偏壓范圍內(nèi)，每隔50 IOOV，加電壓保持1 2小時(shí)。
3 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的CVD金剛石薄膜探測器制作工藝，其特征 在于所述配件制備及清洗還包括以下步驟清洗金屬殼體和螺絲之前先電鍍金層。
4 根據(jù)權(quán)利要求3所述的CVD金剛石薄膜探測器制作工藝，其特征在 于所述對CVD金剛石薄膜兩面上可與金屬殼體接觸部位分別蒸鍍金層的具體步驟如下 將CVD金剛石薄膜置于真空度為0'5 lXlC^Pa、襯底溫度為160 240卩的真空蒸鍍裝置內(nèi)，對清洗干凈的CVD金剛石薄膜兩面上可與金屬殼體接觸的環(huán)形部位分別蒸鍍金層，金 層厚度為100 200nm。
5 根據(jù)權(quán)利要求3所述的CVD金剛石薄膜探測器制作工藝，其特征在于所述將封裝好的探測器兩面整體蒸鍍金層的具體步驟如下將封裝好的探測器再次置于真空度為0'5~1><1[)_^3，溫度為160 240。C的真空蒸鍍裝 置內(nèi)，對探測器兩面整體蒸鍍金層，金層厚度10 50nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種CVD金剛石薄膜探測器制作工藝，包括以下步驟1.配件制備及清洗加工金屬殼體、螺絲、聚四氟乙烯配件，取CVD金剛石薄膜，分別清洗，干燥備用；2.預(yù)鍍金層對CVD金剛石薄膜兩面與金屬殼體接觸的部位分別蒸鍍金層；3.探測器封裝將金剛石薄膜、聚四氟乙烯配件、金屬殼體組裝成探測器，在CVD金剛石薄膜與金屬殼體、聚四氟乙烯配件的空隙填充絕緣膠，用螺絲固定；4.探測器兩面整體鍍金將封裝好的探測器兩面整體蒸鍍金層并干燥。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的制作工藝導(dǎo)致的探測器電極接觸不牢固、性能不穩(wěn)定、漏電流性能差的技術(shù)問題。本發(fā)明具有可保證金剛石薄膜與金屬電極之間良好接觸、能獲得低漏電流等的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01L31/18GK101621091SQ20091030523
公開日2010年1月6日 申請日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者劉林月, 宋獻(xiàn)才, 莉 張, 歐陽曉平, 潘洪波, 蘭 王, 嵐 雷 申請人:西北核技術(shù)研究所