一種pn結終端補償臺階結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及探測器PN結終端結構領域，具體來說，涉及一種PN結終端補償臺階結構。
【背景技術】
[0002]在設計探測器PN結終端結構域工藝時，有四種情況需要認真對待:
第一、S1Ji不可能是理想狀態(tài)的，特別在硅介質附近，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。因此在S1-S1 2介面層就有一層感應負電荷。
[0003]第二、PN結終端電場最強。隨著方向電壓的增加、耗盡，電力線集中點即P N結終端極易擊穿。
[0004]第三、離子注入時在探測器有效區(qū)窗口的PN結邊緣，可能受氧化層的影響形成注入盲區(qū)。
[0005]第四、在工藝中，光刻開窗后，離子注入前往往再長一層氧化層，在薄氧化層邊緣，即薄氧層與厚氧層交界附近易形成針孔。
[0006]第一種情況導致漏電流大；第二種情況易擊穿；第三四中情況使器件短路。
[0007]阻斷電子溝道的辦法總的說有幾種，但我們只涉及與PN終端技術有關的一種方法，即場扳極的方法。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結終端就是現(xiàn)在已被通常使用的所謂簡單場扳極的方法，它在切斷溝道的同時，它的感應結又使PN結終端電場分散，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。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種PN結終端補償臺階結構，以克服目前現(xiàn)有技術存在的上述不足。
[0009]為實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的:
一種PN結終端補償臺階結構，包括N-Si片，所述N-Si片的一端設有N+電極，所述N+電極與所述N-Si片之間設有間隙一，所述N-Si片的另一端設有S1Jl，所述S12層設有對稱的兩個P+電極，所述S1Jl設有補償臺階，所述N+電極與所述N-Si片之間設有間隙
--O
[0010]進一步地，所述S12層設有的補償臺階為2層，所述補償臺階由左右對稱兩部分構成且為兩邊高中間低設置，所述P+電極對稱設于所述補償臺階的底層，并且，所述P +電極的底面與所述補償臺階的底層的底面平齊。
[0011]本發(fā)明的有益效果:通過使用本發(fā)明的PN結終端補償臺階結構來制備的硅射線成像線陣列探測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】
[0012]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例所述的PN結終端補償臺階結構的結構示意圖。
[0014]圖中:
KN-Si片；2、N+電極；3、間隙一 ；4、S1Jl ;5、P+電極；6、補償臺階；7、間隙二。
【具體實施方式】
[0015]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0016]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例所述的一種PN結終端補償臺階結構，包括N-Si片1，所述N-Si片I的一端設有N+電極2，所述N+電極2與所述N-Si片I之間設有間隙一 3，所述N-Si片I的另一端設有S1Jl 4，所述S1 2層4設有對稱的兩個P +電極5，所述S1Jl 4設有補償臺階6，所述N+電極2與所述N-Si片I之間設有間隙二 7。
[0017]此外，在一個具體的實施例中，所述S1Jl 4設有的補償臺階6為2層，所述補償臺階6由左右對稱兩部分構成且為兩邊高中間低設置，所述P+電極5對稱設于所述補償臺階6的底層，并且，所述P+電極5的底面與所述補償臺階6的底層的底面平齊。
[0018]本發(fā)明是用遮蔽、電荷補償與電極PN結邊緣隔離的辦法，即有簡單場板極的優(yōu)點又能解決第三、四種情況帶給的問題。
[0019]在PN結離子注入之前，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)，確定補償臺階6的厚度。補償臺階6的厚度是通過實驗確定的。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償臺階6，透過的剩余劑量來補償PN結邊緣層的氧化層電荷以使探測器的擊穿電壓最佳化。如果在制備P+層的同時對PN結邊緣區(qū)的氧化層電荷進行補償，例如注入40Kev，注入劑量各5*1014cm-2，補償約10ncm-2的正的氧化層電荷，需透過10_3離子，遮蔽效率99.9%，實驗確定臺階厚度約為2450A。在此補償臺階6下注入的探測器性能很好。
[0020]一、本發(fā)明要解決的技術問題
1、設計合理的PN結終端結構；
2、提高探測器少子壽命降低暗電流；
3、離子注入后的退火技術使晶格適當恢復及注入離子激活；
4、補償注入切斷S12-Si界面下的電子溝道。
[0021]二、為解決技術問題而采用的技術方案
硅射線成像線陣列探測器的陣列尺寸很長，像素性能一致性要好。對某些陣列探器而言還要還要求過耗盡下工作。本發(fā)明主要有:
1、外部吸雜與內部本征吸雜相結合的氧化吸雜方法。
[0022]安檢、CT陣列尺寸很長，各像素性能一致性要好，暗電流要小，對某些要在過耗盡電壓下工作的探測器而言，還要求擊穿電壓高。本發(fā)明主要有三點:
1.1、本發(fā)明吸除原硅片內所含雜質和缺陷。
[0023]目前硅單晶純度已很高，但對做核測器和光探測器的要求還有一定距離。還必須對硅片中的有害雜質和缺陷在工藝過程中進一步去除。去除方法目前主要有兩種:
1.1.1、內部本征吸雜:干氧氧化同時通過HCl (或三氯乙烯等)氣體；
1.1.2、原位摻雜多晶硅的外部吸雜氧化。
[0024]本征吸雜缺點:耗時，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。其結果是有些器件性能差異很大。
[0025]原位摻雜多晶硅外部吸雜缺點:增加許多工藝步驟，增加了成本。
[0026]我們吸收了本征吸雜與外部吸雜的優(yōu)點，避免了它們的缺點，即保證了探測器性能又提高了探測器的一致性和成品率。
[0027]1.2、本發(fā)明第二點是低溫退火、高溫激活注入離子。
[0028]離子注入打亂了硅單晶和晶格排列，恢復晶格就要進行高溫退火。為了避免有害雜質的進入，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，國外宜采用900°C下退火。在我們的工藝條件下，在此溫度退火往往不利，采用低溫退火恢復晶格，短時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。
[0029]1.3、本發(fā)明第三要點是正面P+電極離開PN結邊緣一定距離。
[0030]眾所周知，在P N結終端，由厚氧化層的陰影效應有可能出現(xiàn)注入盲區(qū)。即使注入時隔一薄氧層，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結邊緣都能造成短路，一個像素出現(xiàn)這種情況使整個陣列報廢。我們采用電極與P N結終端隔離的辦法取得了很好結果，提高了成品率。
[0031]1.4、離子注入補償、切斷電子溝道。
[0032]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負電荷形成電子溝道。解決這一問題通常用場板極的辦法，即在S12層上局部覆蓋一層鋁并施反向偏壓，這種雖有效，但制備探測器麻煩，使用時不方便。簡單的辦法是用所謂簡單場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。我們通過大量實驗，通過離子注入補償消除S12層中正電荷的影響，消除了電子累積層。
[0033]本發(fā)明通過上述辦法即制出優(yōu)良性能的安檢、CT陣列探測器又提高了成品率降低了生產(chǎn)成本。
[0034]綜上所述，借助于本發(fā)明的上述技術方案，通過使用本發(fā)明的PN結終端補償臺階結構來制備的硅射線成像線陣列探測器既有高的擊穿電壓，又避免了可能的短路，提高了成品率。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種PN結終端補償臺階結構，其特征在于，包括N-Si片(I )，所述N-Si片(I)的一端設有N+電極(2 )，所述N +電極(2 )與所述N-Si片(I)之間設有間隙一(3 )，所述N-Si片(O的另一端設有S1Jl (4)，所述S1 2層(4)設有對稱的兩個P +電極(5)，所述S1 2層(4)設有補償臺階(6)，所述N+電極(2)與所述N-Si片(I)之間設有間隙二(7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的PN結終端補償臺階結構，其特征在于，所述S1Jl(4)設有的補償臺階(6)為2層，所述補償臺階(6)由左右對稱兩部分構成且為兩邊高中間低設置，所述P+電極(5)對稱設于所述補償臺階(6)的底層，并且，所述P+電極(5)的底面與所述補償臺階(6)的底層的底面平齊。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種PN結終端補償臺階結構，包括N-Si片，N-Si片的一端設有N+電極，N+電極與N-Si片之間設有間隙一，N-Si片的另一端設有SiO2層，SiO2層設有對稱的兩個P+電極，SiO2層設有補償臺階，N+電極與N-Si片之間設有間隙二。本發(fā)明的有益效果：通過使用本發(fā)明的PN結終端補償臺階結構來制備的硅射線成像線陣列探測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】CN104835868
【申請?zhí)枴緾N201510243817
【發(fā)明人】郭昭橋, 郭天舒
【申請人】北京科立興光電技術有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月13日