CN117239003A - 一种漂移探测器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种漂移探测器及其制造方法，涉及光电探测技术领域，以降低入射窗口区表面的反射率，减少光线的反射损失，并且降低入射窗口区表面的载流子复合损失。所述漂移探测器包括：半导体基底、入射窗口区、阳极区、漂移环区、隔离层、漂移电极和阳极。半导体基底具有相对的第一面和第二面。入射窗口区形成在半导体基底的第二面一侧，入射窗口区的表面形成有若干陷光结构，陷光结构具有圆滑的外表面。阳极区和漂移环区形成在半导体基底的第一面一侧。漂移环区包括以阳极区为中心间隔设置的多个漂移环。隔离层覆盖在半导体基底的第一面和第二面上。漂移电极贯穿隔离层、且与漂移环区接触。阳极贯穿隔离层、且与阳极区接触。
Description
技术领域
本发明涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种漂移探测器及其制造方法。
背景技术
漂移探测器因其输出电容小，具有高能量分辨率、高量子效率、高信噪比以及计数率动态范围高等优点，被广泛应用于高能物理、核物理、医疗设备、X射线探测、X射线荧光光谱和航空航天等领域，并且因能量分辨率好，计数率高的优点在逐渐代替传统探测器。
但是，现有漂移探测器的背面窗口层的反射率较高，一部分光线背反射损失掉，导致漂移探测器的能量分辨率不佳、且响应时间较长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种漂移探测器及其制造方法，用于降低入射窗口区表面的反射率，减少光线的反射损失，并且降低入射窗口区表面的载流子复合损失。
为了实现上述目的，本发明提供了一种漂移探测器，该漂移探测器包括：半导体基底、入射窗口区、阳极区、漂移环区、隔离层、漂移电极和阳极。
上述半导体基底具有相对的第一面和第二面。入射窗口区形成在半导体基底的第二面一侧，入射窗口区的表面形成有若干陷光结构，陷光结构具有圆滑的外表面。入射窗口区与半导体基底的导电类型相反。阳极区和漂移环区形成在半导体基底的第一面一侧。漂移环区包括以阳极区为中心间隔设置的多个漂移环。阳极区与半导体基底的导电类型相同。漂移环区与半导体基底的导电类型相反。隔离层覆盖在半导体基底的第一面和第二面上。漂移电极贯穿隔离层、且与漂移环区接触。阳极贯穿隔离层、且与阳极区接触。
采用上述技术方案的情况下，入射窗口区与半导体基底的导电类型相反，二者可以形成一个PN结。同理，漂移环区与半导体基底的导电类型相反，二者也可以形成PN结。基于此，在本发明提供的漂移探测器处于工作状态时，在漂移探测器两面的PN结上施加反向电压，从而在半导体基底内产生一个势阱。在漂移电极上加一个电位差后，会在半导体基底内产生一个横向电场，横向电场将使势阱弯曲从而迫使由入射窗口区表面折射至半导体基底内的辐射产生的电子在电场作用下先向阳极区漂移，由阳极导出后产生探测信号。在上述情况下，入射窗口区的表面形成有若干陷光结构，该陷光结构的存在可以使得更多光线可以经由入射窗口区的表面折射至半导体基底内，降低入射窗口区的表面反射率，提高单位面积收集效率，从而提高漂移探测器的能量分辨率，降低漂移探测器的响应时间。其次，上述陷光结构具有圆滑的外表面，可以降低入射窗口区表面的缺陷态密度，同时防止因陷光结构存在尖角而导致自身内部不同部分内的杂质掺杂浓度差较大而导致由入射窗口区与半导体基底构成的PN结各部分不均匀，降低入射窗口区表面的载流子复合速率，进一步提高漂移探测器的能量分辨率。
作为一种可能的实现方案，上述陷光结构各部分内的杂质掺杂浓度均匀。
作为一种可能的实现方案，上述陷光结构为类金字塔型结构，类金字塔型结构的顶部和底部为平滑的弧形或圆形结构。
作为一种可能的实现方案，上述陷光结构的平均尺寸大于等于0.5μm、且小于等于2.9μm。
作为一种可能的实现方案，上述入射窗口区的比表面积大于等于1.2、且小于等于1.5。
作为一种可能的实现方案，上述漂移探测器还包括：形成在第一面一侧的第一保护环区。第一保护环区位于漂移环区的外周、且与漂移环区间隔设置。第一保护环区与半导体基底的导电类型相反。
作为一种可能的实现方案，上述漂移探测器还包括：形成在第二面一侧的第二保护环区。第二保护环区位于入射窗口区的外周、且与入射窗口区间隔设置。第二保护环区与半导体基底的导电类型相反。
作为一种可能的实现方案，上述漂移探测器还包括：背电极掺杂区和背面电极。背电极掺杂区形成在第二面一侧。背电极掺杂区位于入射窗口区的外周、且与入射窗口区间隔设置。背电极掺杂区与半导体基底的导电类型相反背面。背面电极贯穿隔离层、且与背电极掺杂区接触。
作为一种可能的实现方案，上述漂移探测器还包括：接地环区和接地电极。接地环区形成在第一面一侧。接地环区位于漂移环区的外周、且与漂移环区间隔设置。接地环区与半导体基底的导电类型相同。接地电极贯穿隔离层、且与接地环区接触。
第二方面，本发明还提供了一种漂移探测器的制造方法，该漂移探测器的制造方法包括：首先，提供一半导体基底。半导体基底具有相对的第一面和第二面。接下来，在半导体基底的第二面一侧形成若干陷光结构，陷光结构具有圆滑的外表面。接下来，形成覆盖在半导体基底的第一面和第二面上的隔离层。接着，刻蚀隔离层位于所述第一面一侧的部分，形成第一接触开口；并通过第一接触开口，在半导体基底的第一面一侧形成阳极区和漂移环区；漂移环区包括以阳极区为中心间隔设置的多个漂移环；阳极区与半导体基底的导电类型相同；漂移环区与半导体基底的导电类型相反。接下来，刻蚀隔离层位于第二面一侧的部分，形成第二接触开口；并通过第二接触开口，在半导体基底的第二面一侧形成入射窗口区，入射窗口区的表面形成有若干陷光结构；入射窗口区与半导体基底的导电类型相反。接下来，形成贯穿隔离层、且与漂移环区接触的漂移电极。接着，形成贯穿隔离层、且与阳极区接触的阳极。
作为一种可能的实现方案，在半导体基底的第二面一侧形成若干陷光结构，包括：至少对半导体基底的第二面一侧进行表面织构化处理，以在第二面上形成绒面结构。接着，对第二面上形成的绒面结构进行平滑处理，以使得绒面结构形成陷光结构。
作为一种可能的实现方案，形成覆盖在半导体基底的第一面和第二面上的隔离层后，漂移探测器的制造方法还包括：刻蚀隔离层位于第一面一侧的部分，形成第三接触开口；并通过第三接触开口，在第一面一侧形成第一保护环区。第一保护环区位于漂移环区的外周、且与漂移环区间隔设置。第一保护环区与半导体基底的导电类型相反。
作为一种可能的实现方案，形成覆盖在半导体基底的第一面和第二面上的隔离层后，漂移探测器的制造方法还包括：刻蚀隔离层位于第二面一侧的部分，形成第四接触开口；并通过第四接触开口，在第二面一侧形成第二保护环区。第二保护环区位于入射窗口区的外周、且与入射窗口区间隔设置。第二保护环区与半导体基底的导电类型相反。
作为一种可能的实现方案，形成覆盖在半导体基底的第一面和第二面上的隔离层后，漂移探测器的制造方法还包括：刻蚀隔离层位于第二面一侧的部分，形成第五接触开口；并通过第五接触开口，在第二面一侧形成背电极掺杂区；背电极掺杂区位于入射窗口区的外周、且与入射窗口区间隔设置；背电极掺杂区与半导体基底的导电类型相反。接下来，形成贯穿隔离层、且与背电极掺杂区接触的背面电极。
作为一种可能的实现方案，形成覆盖在半导体基底的第一面和第二面上的隔离层后，漂移探测器的制造方法还包括：刻蚀隔离层位于第一面一侧的部分，形成第六接触开口；并通过第六接触开口，在第一面一侧形成接地环区。接地环区位于漂移环区的外周、且与漂移环区间隔设置。接地环区与半导体基底的导电类型相同。接下来，形成贯穿隔离层、且与接地环区接触的接地电极。
本发明中第二方面及其各种实现方式中的有益效果，可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析，此处不再赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的漂移探测器的结构剖视示意图；
图2中的(a)和(c)部分分别为常规金字塔型结构的塔谷和塔顶处的结构放大示意图；图2中的(b)和(d)部分分别为本发明实施例中的类金字塔型结构的塔谷和塔顶处的结构放大示意图；
图3为本发明实施例提供的漂移探测器在制造过程中的结构剖视示意图一；
图4为本发明实施例提供的漂移探测器在制造过程中的结构剖视示意图二；
图5为本发明实施例提供的漂移探测器在制造过程中的结构剖视示意图三；
图6为本发明实施例提供的漂移探测器在制造过程中的结构剖视示意图四；
图7为本发明实施例提供的漂移探测器在制造过程中的结构剖视示意图五；
图8为本发明实施例提供的漂移探测器在制造过程中的结构剖视示意图六；
图9为本发明实施例提供的漂移探测器在制造过程中的结构剖视示意图七；
图10为本发明实施例提供的漂移探测器在制造过程中的结构剖视示意图八；
图11为本发明实施例提供的漂移探测器在制造过程中的结构剖视示意图九。
附图标记：11为半导体基底，12为绒面结构，13为陷光结构，14为隔离层，15为阳极区，16为接地环区，17为漂移环区，18为漂移环，19为第一保护环区，20为入射窗口区，21为第二保护环区，22为阳极，23为漂移电极，24为接地电极，25为背电极掺杂区，26为背面电极。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
目前，漂移探测器因其输出电容小，具有高能量分辨率、高量子效率、高信噪比以及计数率动态范围高等优点，被广泛应用于高能物理、核物理、医疗设备、X射线探测、X射线荧光光谱和航空航天等领域，并且因能量分辨率好，计数率高的优点在逐渐代替传统探测器。
漂移探测器在1983年由E.Gatti和P.Rehak提出了侧向耗尽原理后成为研究热点。其主要结构是一块N型高阻硅，背面作为入射窗口，有一层很薄的重掺杂P区，正面中心是重掺杂的N区，该N区的横截面形状是圆形。正面的电极是有一定间距的同心圆环，是P+掺杂区域，能够形成漂移区。反向偏压从外到内逐渐增大，并形成平行于表面的电场分量。当X射线从入射窗口进入漂移探测器内部时，会在N型高阻硅内产生电子空穴对，并受到上述电场的影响而移动，在内部发生漂移，向着收集阳极的方向移动，最终在收集阳极处被导出。由上述内容可知，背面窗口层面积越大，漂移探测器的有效收集效率就越高，相应的漂移探测器的能量分辨率也会相应提升。
但是，现有漂移探测器的背面窗口层是抛光硅片表面，其比表面积较小，在一定程度上限制了光线的入射面积，并且抛光面反射率较高，一部分光线背反射损失掉，导致漂移探测器的能量分辨率不佳、且响应时间较长。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种漂移探测器及其制造方法。其中，在本发明实施例提供的漂移探测器中，入射窗口区的表面形成有若干陷光结构，陷光结构具有圆滑的外表面，以在降低入射窗口区的表面反射率，提高单位面积收集效率的同时，降低入射窗口区表面的载流子复合速率。
如图1所示，本发明实施例提供的漂移探测器包括：半导体基底11、入射窗口区20、阳极区15、漂移环区17、隔离层14、漂移电极23和阳极22。上述半导体基底11具有相对的第一面和第二面。入射窗口区20形成在半导体基底11的第二面一侧，入射窗口区20的表面形成有若干陷光结构13，陷光结构13具有圆滑的外表面。入射窗口区20与半导体基底11的导电类型相反。阳极区15和漂移环区17形成在半导体基底11的第一面一侧。漂移环区17包括以阳极区15为中心间隔设置的多个漂移环18。阳极区15与半导体基底11的导电类型相同。漂移环区17与半导体基底11的导电类型相反。隔离层14覆盖在半导体基底11的第一面和第二面上。漂移电极23贯穿隔离层14、且与漂移环区17接触。阳极22贯穿隔离层14、且与阳极区15接触。
具体来说，上述半导体基底的材料包括但不限于硅、锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或者任何三五族化合物半导体等。在本实施例中，半导体衬底优选为N型轻掺杂的硅衬底。另外，上述半导体基底的第二面为光线的入射面，第一面背离光线的入射面。
对于上述阳极区来说，阳极区可以位于半导体基底的第一面一侧内，也可以形成在半导体基底的第一面上。阳极区为掺杂有N型杂质的区域。
对于上述漂移环区来说，漂移环区可以位于半导体基底的第一面一侧内，也可以形成在半导体基底的第一面上。漂移环区包括的每个漂移环为掺杂有P型杂质的区域。其次，漂移环区包括的漂移环的数量和形貌可以根据实际应用场景设置，此处不做具体限定。例如：漂移环的形状可以为圆形、矩形或不规则等形状。
对于上述隔离层来说，隔离层可以为单层结构，也可以为叠层结构。隔离层的材料可以包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等绝缘材料。本发明实施例对隔离层的厚度不做具体限定。
对于上述漂移电极和阳极来说，漂移电极和阳极的材料可以包括金、银、铝或铜等任一导电材料。
对于上述入射窗口区来说，入射窗口区可以位于半导体基底的第一面一侧内，也可以形成在半导体基底的第一面上。入射窗口区为掺杂有P型杂质的区域。
至于形成在入射窗口区表面的陷光结构，从形貌方面来讲，类V型结构或类金字塔型结构等任一具有陷光作用、且外表面圆滑的凸起结构。其中，上述类V型结构的顶部和底部为平滑的弧形或圆形结构。如图1、以及图2中的(b)和(d)部分所示，上述类金字塔型结构的顶部和底部为平滑的弧形或圆形结构。显然，如图2中的(a)至(d)部分所述，本发明实施例中的类金字塔型结构比现有的金字塔型结构的表面更加平滑，不具有常规金字塔型结构一样尖锐的塔尖和塔谷，以降低入射窗口区20表面的缺陷态密度，进而降低入射窗口区20表面的载流子复合速率，进一步提高漂移探测器的能量分辨率。
至于陷光结构的尺寸，可以根据实际应用场景设置，只要能够应用至本发明实施例提供的漂移探测器中均可。
示例性的，上述陷光结构的平均尺寸可以大于等于0.5μm、且小于等于2.9μm。例如：陷光结构的平均尺寸可以为0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm或2.9μm等。在此情况下，陷光结构的平均尺寸在上述范围内，可以防止因陷光结构的尺寸较小而导致陷光结构的制造精度较高，降低制造难度；同时还可以确保入射窗口区的表面具有较低的缺陷态密度。另外，还可以防止因陷光结构的尺寸较大使得入射窗口区表面的比表面积较小而导致入射窗口表面的反射率较大，确保有较多的光线可以经由入射窗口区表面折射至半导体基底内。
至于形成有陷光结构的入射窗口的比表面积的大小，可以根据实际需求确定。示例性的，入射窗口区的比表面积可以大于等于1.2、且小于等于1.5。例如：入射窗口区的比表面积可以为1.2、1.3、1.4或1.5等。在此情况下，入射窗口区的比表面积为所有陷光结构的表面积的总和与入射窗口区与半导体基底接触一侧的横截面积的比值。基于此，当上述比表面积在上述范围时，可以防止因上述比表面积的数值较小而导致陷光结构的陷光效果不佳；另外，还可以防止因上述比表面积的数值较大而导致入射窗口区表面的缺陷态密度较高，确保漂移探测器具有良好的工作性能。
至于陷光结构内杂质的掺杂浓度，陷光结构各部分的杂质掺杂浓度可以相等，此时陷光结构各部分内的杂质掺杂浓度均匀。或者，陷光结构各部分的杂质掺杂浓度也可以不相等，但不同部分之间的杂质掺杂浓度的差值大于0、且小于等于10％。
采用上述技术方案的情况下，如图1所示，入射窗口区20与半导体基底11的导电类型相反，二者可以形成一个PN结。同理，漂移环区17与半导体基底11的导电类型相反，二者也可以形成PN结。基于此，在本发明实施例提供的漂移探测器处于工作状态时，在漂移探测器两面的PN结上施加反向电压，从而在半导体基底11内产生一个势阱。在漂移电极23上加一个电位差后，会在半导体基底11内产生一个横向电场，横向电场将使势阱弯曲从而迫使由入射窗口区20表面折射至半导体基底11内的辐射产生的电子在电场作用下先向阳极区15漂移，由阳极22导出后产生探测信号。在上述情况下，入射窗口区20的表面形成有若干陷光结构13，该陷光结构13的存在可以使得更多光线可以经由入射窗口区20的表面折射至半导体基底11内，降低入射窗口区20的表面反射率，提高单位面积收集效率，从而提高漂移探测器的能量分辨率，降低漂移探测器的响应时间。其次，如图1和图2所示，上述陷光结构13具有圆滑的外表面，可以降低入射窗口区20表面的缺陷态密度，同时防止因陷光结构13存在尖角而导致自身内部不同部分内的杂质掺杂浓度差较大而导致由入射窗口区20与半导体基底11构成的PN结各部分不均匀，降低入射窗口区20表面的载流子复合速率，进一步提高漂移探测器的能量分辨率。
作为一种可能的实现方案，如图1所示，上述漂移探测器还可以包括：形成在第一面一侧的第一保护环区19。第一保护环区19位于漂移环区17的外周、且与漂移环区17间隔设置。第一保护环区19与半导体基底11的导电类型相反，减小界面漏电。
具体的，上述第一保护环区可以包括至少一个位于漂移环区的外周、且与漂移环区间隔设置的保护环。第一保护环区与漂移环区的间距、以及第一保护环区中保护环的数量和间距可以根据实际应用场景确定，此处不做具体限定。另外，第一保护环区为掺杂有P型杂质的掺杂区域。
作为一种可能的实现方案，如图1所示，上述漂移探测器还包括：形成在第二面一侧的第二保护环区21。第二保护环区21位于入射窗口区20的外周、且与入射窗口区20间隔设置。第二保护环区21与半导体基底11的导电类型相反。该情况下的有益效果可以参考前文所述的漂移探测器还包括第一保护环区19时的有益效果分析，此处不再赘述。
具体的，上述第二保护环区可以包括至少一个位于入射窗口区的外周、且与入射窗口区间隔设置的保护环。第二保护环区与入射窗口区的间距、以及第二保护环区中保护环的数量和间距可以根据实际应用场景确定，此处不做具体限定。另外，第二保护环区为掺杂有P型杂质的掺杂区域。
作为一种可能的实现方案，如图1所示，上述漂移探测器还包括：背电极掺杂区25和背面电极26。背电极掺杂区25形成在第二面一侧。背电极掺杂区25位于入射窗口区20的外周、且与入射窗口区20间隔设置。背电极掺杂区25与半导体基底11的导电类型相反背面。背面电极26贯穿隔离层14、且与背电极掺杂区25接触。基于此，在漂移探测器处于工作状态下，向背面电极26施加偏压，可以使得器件处于全耗尽状态，提高漂移探测器的工作性能。
具体的，上述背电极掺杂区在第二面一侧的形成范围可以根据实际应用场景对背面电极的形成范围确定，此处不做具体限定。至于背面电极的材料，可以参考前文所述漂移电极和阳极的材料，此处不再赘述。
作为一种可能的实现方案，如图1所示，上述漂移探测器还可以包括：接地环区16和接地电极24。接地环区16形成在第一面一侧。接地环区16位于漂移环区17的外周、且与漂移环区17间隔设置。接地环区16与半导体基底11的导电类型相同。接地电极24贯穿隔离层14、且与接地环区16接触。
具体的，接地环区为掺杂有N型杂质的区域。其中，当漂移探测器还包括第一保护环区时，接地环区位于第一保护环区的外周、且与第一保护环区间隔设置。接地电极的材料可以参考前文所述漂移电极和阳极的材料，此处不再赘述。
第二方面，本发明实施例提供了一种漂移探测器的制造方法。下文将根据图3至图11示出的操作的剖视图，对制造过程进行描述。具体的，该漂移探测器的制造方法包括以下步骤：
首先，如图3所示，提供一半导体基底11。半导体基底11具有相对的第一面和第二面。该半导体基底11的具体结构和材料可以参考前文，此处不再赘述。
接下来，如图6所示，在半导体基底11的第二面一侧形成若干陷光结构13，陷光结构13具有圆滑的外表面。
在实际的应用过程中，如图4和图5所示，至少对半导体基底11的第二面一侧进行表面织构化处理，以在第二面上形成绒面结构12。接着，如图6所示，对第二面上形成的绒面结构进行平滑处理，以使得绒面结构形成陷光结构13。
具体的，如图4所示，可以采用湿法制绒等工艺，对半导体基底11的第一面、第二面和侧面均进行制绒处理。然后，如图5所示，可以采用链式设备并通过单面覆水膜等方式，去除半导体基底11的侧面和第一面上形成的绒面结构12，此时只有半导体基底11的第二面形成有绒面结构12。然后，如图6所示，可以根据半导体基底11的材料确定平滑处理所使用处理剂种类。例如：在半导体基底11的材料为硅的情况下，可以使用氟化氢和硝酸的混合溶液对绒面结构进行平滑处理，获得陷光结构13。
接下来，如图7所示，形成覆盖在半导体基底11的第一面和第二面上的隔离层14。具体的，可以采用热氧化或气相沉积等工艺形成上述隔离层14。该隔离层14的材料可以参考前文，此处不再赘述。
接着，如图8和图9所示，刻蚀隔离层14位于所述第一面一侧的部分，形成第一接触开口；并通过第一接触开口，在半导体基底11的第一面一侧形成阳极区15和漂移环区17；漂移环区17包括以阳极区15为中心间隔设置的多个漂移环18；阳极区15与半导体基底11的导电类型相同；漂移环区17与半导体基底11的导电类型相反。
示例性的，可以采用光刻和刻蚀等工艺，刻蚀隔离层位于所述第一面一侧的部分，形成第一接触开口。该第一接触开口用于暴露半导体基底用于形成阳极区和漂移环区的区域。其中，因阳极区和漂移环区的导电类型相反，故与阳极区对应的第一接触开口的刻蚀操作、以及与漂移环区对应的第一接触开口的刻蚀操作可以分步进行。然后，分别通过掺杂等工艺形成阳极区和漂移环区。
需要说明的是，当所制造的漂移探测器还包括第一保护环区的情况下，因第一保护环区的导电类型与漂移环区的导电类型相同，故在执行漂移环区对应的第一接触开口的刻蚀操作时，也可以同时进行刻蚀隔离层位于第一面一侧的部分，形成第三接触开口的操作。然后，如图9所示，在制造漂移环区17时，也可以通过第三接触开口，在第一面一侧形成第一保护环区19。第一保护环区19位于漂移环区17的外周、且与漂移环区17间隔设置。在此情况下，可以提高漂移探测器的制造效率。当然，第一保护环区也可以在制造漂移环区之前或之后形成。
同理，当所制造的漂移探测器还包括接地环区和接地电极的情况下，因接地环区的导电类型和阳极区的导电类型相同，故在执行阳极区对应的第一接触开口的刻蚀操作时，也可以同时进行刻蚀隔离层位于第一面一侧的部分，形成第六接触开口；接地环区位于漂移环区的外周、且与漂移环区间隔设置。然后，如图8所示，在制造阳极区15时，也可以通过第六接触开口，在第一面一侧形成接地环区16。接地环区16与半导体基底11的导电类型相同。在此情况下，可以提高漂移探测器的制造效率。当然，接地环区也可以在制造阳极区之前或之后形成。
接着，如图10所示，可以采用光刻和刻蚀等工艺，刻蚀隔离层14位于第二面一侧的部分，形成第二接触开口；并通过第二接触开口，在半导体基底11的第二面一侧形成入射窗口区20，入射窗口区20的表面形成有若干陷光结构13；入射窗口区20与半导体基底11的导电类型相反。
需要说明的是，当所制造的漂移探测器还包括第二保护环区的情况下，因第二保护环区的导电类型与入射窗口区的导电类型相同，故在执行入射窗口对应的第二接触开口的刻蚀操作时，也可以同时进行刻蚀隔离层位于第二面一侧的部分，形成第四接触开口的操作。然后，如图10所示，在制造入射窗口区20时，也可以通过第四接触开口，在第二面一侧形成第二保护环区21。第二保护环区21位于入射窗口区20的外周、且与入射窗口区20间隔设置。在此情况下，可以提高漂移探测器的制造效率。当然，第二保护环区也可以在制造入射窗口区之前或之后形成。
另外，当所制造的漂移探测器还包括背电极掺杂区和背面电极的情况下，因背电极掺杂区的导电类型与入射窗口区的导电类型相同，故在执行入射窗口对应的第二接触开口的刻蚀操作时，也可以同时进行刻蚀隔离层位于第二面一侧的部分，形成第五接触开口的操作。然后，如图10所示，在制造入射窗口区20时，也可以通过第五接触开口，在第二面一侧形成背电极掺杂区25。背电极掺杂区25位于入射窗口区20的外周、且与入射窗口区20间隔设置。在此情况下，可以提高漂移探测器的制造效率。当然，背电极掺杂区也可以在制造入射窗口区之前或之后形成。
接下来，如图11所示，可以采用电镀或溅射等工艺，形成贯穿隔离层14、且与漂移环区17接触的漂移电极23。接着，如图11所示，形成贯穿隔离层14、且与阳极区15接触的阳极22。接着，形成贯穿隔离层14、且与接地环区16接触的接地电极24。接着，形成贯穿隔离层14、且与背电极掺杂区25接触的背面电极26。
其中，上述漂移电极、阳极、接地电极和背面电极可以同时形成，也可以分步形成，本发明实施例对每个电极的形成顺序不做具体限定。
本发明实施例中第二方面及其各种实现方式中的有益效果，可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析，此处不再赘述。
本发明还提供了以下具体实施例来进一步说明本发明所述漂移探测器的制造方法，具体操作步骤如下：
第一步：提供一个4寸CZ(直拉法)硅片。该CZ硅片的厚度为525um，CZ硅片的电阻率为10KΩ·cm。
第二步：采用浓度为2％的NaOH溶液，并在80℃下，对CZ硅片进行各向异性刻蚀，以在CZ硅片的第一面、第二面和侧面形成金字塔结构。该金字塔的尺寸为2微米至3微米。
第三步：采用单面抛光方法(水上漂)，并通过反应成分40％HF、68％HNO3和H2O的体积比为1:80:60的混合溶液，在常温下，对制绒后的CZ硅片单面进行抛光，以去除CZ硅片的第一面和侧面上的金字塔结构。
第四步：使用40％HF和68％HNO3体积比为1:25的混合溶液，对CZ硅片的第二面上的金字塔结构进行平滑处理，平滑处理的时间为30秒。
第五步：对CZ硅片进行RCA清洗。
第五步：对CZ硅片进行热氧化，以在CZ硅片两面生长300μm的氧化层。
第六步：光刻开阳极区和接地环区的接触窗口。
第七步：进行磷掺杂，并通过等离子体增强型化学气相沉积工艺生长非晶硅。使用H2:SiH4:PH3混合气，掺杂浓度1e20cm-3，紧接着进行重掺杂，掺杂浓度为1e22 cm-3。
第八步：进行光刻处理，刻蚀掉氧化层表面的多余非晶硅层。
第九步：对位于第一面的氧化层进行刻蚀，开漂移环区和第一保护环区的接触窗口。
第十步：对位于第二面的氧化层进行刻蚀，开入射窗口区和第二保护环区的接触窗口。
第十一步：进行硼掺杂，并通过等离子体增强型化学气相沉积工艺生长非晶硅。使用H2:SiH4:B2H6混合气，掺杂浓度1e21 cm-3。
第十二步：进行光刻处理，刻蚀掉氧化层表面的多余非晶硅层。
第十三步：进行光刻处理，开金属接触窗口。
第十四步：进行金属化处理，形成阳极、漂移电极、接地电极和背面电极。
第十五步：进行退火处理，在90％N2和10％H2的混合气氛围中退火。退火温度为400℃恒温，退火时间为6min。
在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。
Claims (13)
1.一种漂移探测器，其特征在于，包括：
半导体基底，所述半导体基底具有相对的第一面和第二面；
形成在所述半导体基底的第二面一侧的入射窗口区，所述入射窗口区的表面形成有若干陷光结构，所述陷光结构具有圆滑的外表面；所述入射窗口区与所述半导体基底的导电类型相反；
形成在所述半导体基底的第一面一侧的阳极区和漂移环区；所述漂移环区包括以所述阳极区为中心间隔设置的多个漂移环；所述阳极区与所述半导体基底的导电类型相同；所述漂移环区与所述半导体基底的导电类型相反；
覆盖在所述半导体基底的第一面和所述第二面上的隔离层；
贯穿所述隔离层、且与所述漂移环区接触的漂移电极；
以及贯穿所述隔离层、且与所述阳极区接触的阳极。
2.根据权利要求1所述的漂移探测器，其特征在于，所述陷光结构各部分内的杂质掺杂浓度均匀。
3.根据权利要求1所述的漂移探测器，其特征在于，所述陷光结构为类金字塔型结构，所述类金字塔型结构的顶部和底部为平滑的弧形或圆形结构。
4.根据权利要求1所述的漂移探测器，其特征在于，所述陷光结构的平均尺寸大于等于0.5μm、且小于等于2.9μm。
5.根据权利要求1所述的漂移探测器，其特征在于，所述入射窗口区的比表面积大于等于1.2、且小于等于1.5。
6.根据权利要求1～5任一项所述的漂移探测器，其特征在于，所述漂移探测器还包括：形成在所述第一面一侧的第一保护环区；所述第一保护环区位于所述漂移环区的外周、且与所述漂移环区间隔设置；所述第一保护环区与所述半导体基底的导电类型相反；和/或，
形成在所述第二面一侧的第二保护环区；所述第二保护环区位于所述入射窗口区的外周、且与所述入射窗口区间隔设置；所述第二保护环区与所述半导体基底的导电类型相反。
7.根据权利要求1～5任一项所述的漂移探测器，其特征在于，所述漂移探测器还包括：形成在所述第二面一侧的背电极掺杂区；所述背电极掺杂区位于所述入射窗口区的外周、且与所述入射窗口区间隔设置；所述背电极掺杂区与所述半导体基底的导电类型相反；
以及贯穿所述隔离层、且与所述背电极掺杂区接触的背面电极。
8.根据权利要求1～5任一项所述的漂移探测器的制造方法，其特征在于，所述漂移探测器还包括：
形成在所述第一面一侧的接地环区；所述接地环区位于所述漂移环区的外周、且与所述漂移环区间隔设置；所述接地环区与所述半导体基底的导电类型相同；
以及贯穿所述隔离层、且与所述接地环区接触的接地电极。
9.一种漂移探测器的制造方法，其特征在于，包括：
提供一半导体基底；所述半导体基底具有相对的第一面和第二面；
在所述半导体基底的第二面一侧形成若干陷光结构，所述陷光结构具有圆滑的外表面；
形成覆盖在所述半导体基底的第一面和所述第二面上的隔离层；
刻蚀所述隔离层位于所述第一面一侧的部分，形成第一接触开口；并通过所述第一接触开口，在所述半导体基底的第一面一侧形成阳极区和漂移环区；所述漂移环区包括以所述阳极区为中心间隔设置的多个漂移环；所述阳极区与所述半导体基底的导电类型相同；所述漂移环区与所述半导体基底的导电类型相反；
刻蚀所述隔离层位于所述第二面一侧的部分，形成第二接触开口；并通过所述第二接触开口，在所述半导体基底的第二面一侧形成入射窗口区，所述入射窗口区的表面形成有若干所述陷光结构；所述入射窗口区与所述半导体基底的导电类型相反；
形成贯穿所述隔离层、且与所述漂移环区接触的漂移电极；
以及形成贯穿所述隔离层、且与所述阳极区接触的阳极。
10.根据权利要求9所述的漂移探测器的制造方法，其特征在于，所述在所述半导体基底的第二面一侧形成若干陷光结构，包括：
至少对所述半导体基底的第二面一侧进行表面织构化处理，以在所述第二面上形成绒面结构；
对所述第二面上形成的所述绒面结构进行平滑处理，以使得所述绒面结构形成所述陷光结构。
11.根据权利要求9所述的漂移探测器的制造方法，其特征在于，所述形成覆盖在所述半导体基底的第一面和所述第二面上的隔离层后，所述漂移探测器的制造方法还包括：
刻蚀所述隔离层位于所述第一面一侧的部分，形成第三接触开口；并通过所述第三接触开口，在所述第一面一侧形成第一保护环区；所述第一保护环区位于所述漂移环区的外周、且与所述漂移环区间隔设置；所述第一保护环区与所述半导体基底的导电类型相反；和/或，
刻蚀所述隔离层位于所述第二面一侧的部分，形成第四接触开口；并通过所述第四接触开口，在所述第二面一侧形成第二保护环区；所述第二保护环区位于所述入射窗口区的外周、且与所述入射窗口区间隔设置；所述第二保护环区与所述半导体基底的导电类型相反。
12.根据权利要求9所述的漂移探测器的制造方法，其特征在于，所述形成覆盖在所述半导体基底的第一面和所述第二面上的隔离层后，所述漂移探测器的制造方法还包括：
刻蚀所述隔离层位于所述第二面一侧的部分，形成第五接触开口；并通过所述第五接触开口，在所述第二面一侧形成背电极掺杂区；所述背电极掺杂区位于所述入射窗口区的外周、且与所述入射窗口区间隔设置；所述背电极掺杂区与所述半导体基底的导电类型相反；
形成贯穿所述隔离层、且与所述背电极掺杂区接触的背面电极。
13.根据权利要求9所述的漂移探测器的制造方法，其特征在于，所述形成覆盖在所述半导体基底的第一面和所述第二面上的隔离层后，所述漂移探测器的制造方法还包括：
刻蚀所述隔离层位于所述第一面一侧的部分，形成第六接触开口；并通过所述第六接触开口，在所述第一面一侧形成接地环区；所述接地环区位于所述漂移环区的外周、且与所述漂移环区间隔设置；所述接地环区与所述半导体基底的导电类型相同；
形成贯穿所述隔离层、且与所述接地环区接触的接地电极。
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