一種pn結(jié)終端補(bǔ)償臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及探測(cè)器PN結(jié)終端結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種PN結(jié)終端補(bǔ)償臺(tái)階結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在設(shè)計(jì)探測(cè)器PN結(jié)終端結(jié)構(gòu)域工藝時(shí)，有四種情況需要認(rèn)真對(duì)待:
[0003]第一、S1Jl不可能是理想狀態(tài)的，特別在硅介質(zhì)附近，氧化層是由S1x組成的，X<2,也就是說介面Si存在不飽和鍵，有固定正電荷存在。就目前氧化工藝水平而言，正電荷層濃度大約111CnT2量級(jí)。因此在S1-S1 2介面層就有一層感應(yīng)負(fù)電荷。
[0004]第二、PN結(jié)終端電場(chǎng)最強(qiáng)。隨著方向電壓的增加、耗盡，電力線集中點(diǎn)即P N結(jié)終端極易擊穿。
[0005]第三、離子注入時(shí)在探測(cè)器有效區(qū)窗口的PN結(jié)邊緣，可能受氧化層的影響形成注入盲區(qū)。
[0006]第四、在工藝中，光刻開窗后，離子注入前往往再長(zhǎng)一層氧化層，在薄氧化層邊緣，即薄氧層與厚氧層交界附近易形成針孔。
[0007]第一種情況導(dǎo)致漏電流大；第二種情況易擊穿；第三四中情況使器件短路。
[0008]阻斷電子溝道的辦法總的說有幾種，但我們只涉及與PN終端技術(shù)有關(guān)的一種方法，即場(chǎng)扳極的方法。該方法是在S12I蒸一層Al并施加反向偏壓，是硅表面反型，切斷電子累積層。把這種方法用在PN結(jié)終端就是現(xiàn)在已被通常使用的所謂簡(jiǎn)單場(chǎng)扳極的方法，它在切斷溝道的同時(shí)，它的感應(yīng)結(jié)又使PN結(jié)終端電場(chǎng)分散，提高了擊穿電壓，不失為一種好辦法，但它避免不了上述三四種情況帶來的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的是提供一種PN結(jié)終端補(bǔ)償臺(tái)階結(jié)構(gòu)，以克服目前現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0011]一種PN結(jié)終端補(bǔ)償臺(tái)階結(jié)構(gòu)，包括N-Si片，所述N-Si片的一端設(shè)有N+電極，所述N+電極與所述N-Si片之間設(shè)有間隙一，所述N-Si片的另一端設(shè)有S1Jl，所述S1Jl設(shè)有對(duì)稱的兩個(gè)P+電極，所述S1 2層設(shè)有補(bǔ)償臺(tái)階，所述N +電極與所述N-Si片之間設(shè)有間隙二。
[0012]進(jìn)一步地，所述S12層設(shè)有的補(bǔ)償臺(tái)階為2層，所述補(bǔ)償臺(tái)階由左右對(duì)稱兩部分構(gòu)成且為兩邊高中間低設(shè)置，所述P+電極對(duì)稱設(shè)于所述補(bǔ)償臺(tái)階的底層，并且，所述P +電極的底面與所述補(bǔ)償臺(tái)階的底層的底面平齊。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:通過使用本實(shí)用新型的PN結(jié)終端補(bǔ)償臺(tái)階結(jié)構(gòu)來制備的硅射線成像線陣列探測(cè)器既有高的擊穿電壓，又避免了可能的短路，提高了成品率。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例所述的PN結(jié)終端補(bǔ)償臺(tái)階結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:
[0017]UN-Si 片；2、N+電極；3、間隙一 ;4、S1jl ;5、P+電極；6、補(bǔ)償臺(tái)階；7、間隙二。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0019]如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例所述的一種PN結(jié)終端補(bǔ)償臺(tái)階結(jié)構(gòu)，包括N-Si片1，所述N-Si片I的一端設(shè)有N+電極2，所述N+電極2與所述N-Si片I之間設(shè)有間隙一 3，所述N-Si片I的另一端設(shè)有S1Jl 4，所述S1 2層4設(shè)有對(duì)稱的兩個(gè)P +電極5，所述3102層4設(shè)有補(bǔ)償臺(tái)階6，所述N +電極2與所述N-Si片I之間設(shè)有間隙二 7。
[0020]此外，在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述S1Jl 4設(shè)有的補(bǔ)償臺(tái)階6為2層，所述補(bǔ)償臺(tái)階6由左右對(duì)稱兩部分構(gòu)成且為兩邊高中間低設(shè)置，所述P+電極5對(duì)稱設(shè)于所述補(bǔ)償臺(tái)階6的底層，并且，所述P+電極5的底面與所述補(bǔ)償臺(tái)階6的底層的底面平齊。
[0021]本實(shí)用新型是用遮蔽、電荷補(bǔ)償與電極PN結(jié)邊緣隔離的辦法，即有簡(jiǎn)單場(chǎng)板極的優(yōu)點(diǎn)又能解決第三、四種情況帶給的問題。
[0022]在PN結(jié)離子注入之前，根據(jù)離子注入的能量和劑量及氧化層中可能的固定正電荷數(shù)，確定補(bǔ)償臺(tái)階6的厚度。補(bǔ)償臺(tái)階6的厚度是通過實(shí)驗(yàn)確定的。足夠厚度的5102或Si3N4吸收層遮蔽注入一定部分。比如注入離子厚度穿透吸收的補(bǔ)償臺(tái)階6，透過的剩余劑量來補(bǔ)償PN結(jié)邊緣層的氧化層電荷以使探測(cè)器的擊穿電壓最佳化。如果在制備P+層的同時(shí)對(duì)PN結(jié)邊緣區(qū)的氧化層電荷進(jìn)行補(bǔ)償，例如注入40Kev，注入劑量各5*1014cm-2，補(bǔ)償約10ncm-2的正的氧化層電荷，需透過10_3離子，遮蔽效率99.9%，實(shí)驗(yàn)確定臺(tái)階厚度約為2450A。在此補(bǔ)償臺(tái)階6下注入的探測(cè)器性能很好。
[0023]一、本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題
[0024]1、設(shè)計(jì)合理的PN結(jié)終端結(jié)構(gòu)；
[0025]2、提高探測(cè)器少子壽命降低暗電流；
[0026]3、離子注入后的退火技術(shù)使晶格適當(dāng)恢復(fù)及注入離子激活；
[0027]4、補(bǔ)償注入切斷S12-Si界面下的電子溝道。
[0028]二、為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案
[0029]硅射線成像線陣列探測(cè)器的陣列尺寸很長(zhǎng)，像素性能一致性要好。對(duì)某些陣列探器而言還要還要求過耗盡下工作。本實(shí)用新型主要有:
[0030]1、外部吸雜與內(nèi)部本征吸雜相結(jié)合的氧化吸雜方法。
[0031]安檢、CT陣列尺寸很長(zhǎng)，各像素性能一致性要好，暗電流要小，對(duì)某些要在過耗盡電壓下工作的探測(cè)器而言，還要求擊穿電壓高。本實(shí)用新型主要有三點(diǎn):
[0032]1.1、本實(shí)用新型吸除原硅片內(nèi)所含雜質(zhì)和缺陷。
[0033]目前硅單晶純度已很高，但對(duì)做核測(cè)器和光探測(cè)器的要求還有一定距離。還必須對(duì)硅片中的有害雜質(zhì)和缺陷在工藝過程中進(jìn)一步去除。去除方法目前主要有兩種:
[0034]1.1.1、內(nèi)部本征吸雜:干氧氧化同時(shí)通過HCl (或三氯乙烯等)氣體；
[0035]1.1.2、原位摻雜多晶硅的外部吸雜氧化。
[0036]本征吸雜缺點(diǎn):耗時(shí)，與集成電路工藝兼容性差，并且氧化過程某些缺陷并未吸除而只是更集中。其結(jié)果是有些器件性能差異很大。
[0037]原位摻雜多晶硅外部吸雜缺點(diǎn):增加許多工藝步驟，增加了成本。
[0038]我們吸收了本征吸雜與外部吸雜的優(yōu)點(diǎn)，避免了它們的缺點(diǎn)，即保證了探測(cè)器性能又提高了探測(cè)器的一致性和成品率。
[0039]1.2、本實(shí)用新型第二點(diǎn)是低溫退火、高溫激活注入離子。
[0040]離子注入打亂了硅單晶和晶格排列，恢復(fù)晶格就要進(jìn)行高溫退火。為了避免有害雜質(zhì)的進(jìn)入，過去退火溫度都在600°C左右，但在該溫度下注入的硼只有10%被激活。隨著工藝條件的改進(jìn)，國(guó)外宜采用900°C下退火。在我們的工藝條件下，在此溫度退火往往不利，采用低溫退火恢復(fù)晶格，短時(shí)間高溫激活注入摻雜的離子。這樣分步退火方式還是比較好的。
[0041]1.3、本實(shí)用新型第三要點(diǎn)是正面P+電極離開PN結(jié)邊緣一定距離。
[0042]眾所周知，在P N結(jié)終端，由厚氧化層的陰影效應(yīng)有可能出現(xiàn)注入盲區(qū)。即使注入時(shí)隔一薄氧層，在薄氧層與厚氧層之間也易出現(xiàn)孔洞。這兩種情況下若鋁電極覆蓋P N結(jié)邊緣都能造成短路，一個(gè)像素出現(xiàn)這種情況使整個(gè)陣列報(bào)廢。我們采用電極與P N結(jié)終端隔離的辦法取得了很好結(jié)果，提高了成品率。
[0043]1.4、離子注入補(bǔ)償、切斷電子溝道。
[0044]在Si和S12W面附近是缺氧原子的，有正電荷存在，這樣在硅表面層就有一層感應(yīng)負(fù)電荷形成電子溝道。解決這一問題通常用場(chǎng)板極的辦法，即在S12層上局部覆蓋一層鋁并施反向偏壓，這種雖有效，但制備探測(cè)器麻煩，使用時(shí)不方便。簡(jiǎn)單的辦法是用所謂簡(jiǎn)單場(chǎng)極的辦法即電極搭在厚氧化層上。但易出現(xiàn)在上面已討論過的問題。我們通過大量實(shí)驗(yàn)，通過離子注入補(bǔ)償消除S12層中正電荷的影響，消除了電子累積層。
[0045]本實(shí)用新型通過上述辦法即制出優(yōu)良性能的安檢、CT陣列探測(cè)器又提高了成品率降低了生產(chǎn)成本。
[0046]綜上所述，借助于本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案，通過使用本實(shí)用新型的PN結(jié)終端補(bǔ)償臺(tái)階結(jié)構(gòu)來制備的硅射線成像線陣列探測(cè)器既有高的擊穿電壓，又避免了可能的短路，提尚了成品率。
[0047]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種PN結(jié)終端補(bǔ)償臺(tái)階結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括N-Si片(I )，所述N-Si片(I)的一端設(shè)有N+電極(2 )，所述N +電極(2 )與所述N-Si片(I)之間設(shè)有間隙一(3 )，所述N-Si片(O的另一端設(shè)有S1Jl (4)，所述S1 2層(4)設(shè)有對(duì)稱的兩個(gè)P +電極(5)，所述S1 2層(4)設(shè)有補(bǔ)償臺(tái)階(6)，所述N+電極(2)與所述N-Si片(I)之間設(shè)有間隙二(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PN結(jié)終端補(bǔ)償臺(tái)階結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述S1Jl(4)設(shè)有的補(bǔ)償臺(tái)階(6)為2層，所述補(bǔ)償臺(tái)階(6)由左右對(duì)稱兩部分構(gòu)成且為兩邊高中間低設(shè)置，所述P+電極(5)對(duì)稱設(shè)于所述補(bǔ)償臺(tái)階(6)的底層，并且，所述P+電極(5)的底面與所述補(bǔ)償臺(tái)階(6)的底層的底面平齊。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種PN結(jié)終端補(bǔ)償臺(tái)階結(jié)構(gòu)，包括N-Si片，N-Si片的一端設(shè)有N+電極，N+電極與N-Si片之間設(shè)有間隙一，N-Si片的另一端設(shè)有SiO2層，SiO2層設(shè)有對(duì)稱的兩個(gè)P+電極，SiO2層設(shè)有補(bǔ)償臺(tái)階，N+電極與N-Si片之間設(shè)有間隙二。本實(shí)用新型的有益效果：通過使用本實(shí)用新型的PN結(jié)終端補(bǔ)償臺(tái)階結(jié)構(gòu)來制備的硅射線成像線陣列探測(cè)器既有高的擊穿電壓，又避免了可能的短路，提高了成品率。
【IPC分類】H01L31/0352
【公開號(hào)】CN204668319
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520309023
【發(fā)明人】郭昭橋, 郭天舒
【申請(qǐng)人】北京科立興光電技術(shù)有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月13日