(21)1216424/26-25(21) 1216424 / 26-25
(22)08.02.68(22) 08.02.68
(46) 15.07.88. Бкш. № 26 (72) В.В.Авдейчиков и О.В.Ложкин (53) 539.1.074.5(088.8) (54)(57)-СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОПУПРО dE(46) 07.15.88. Bksh. № 26 (72) V.V. Avdeychikov and O.V.Lozhkin (53) 539.1.074.5 (088.8) (54) (57) - THE METHOD OF MANUFACTURING POPUPRO dE
ВОДНИКОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ ТИПА j-, основанный на испо{1ьзовании операцийOUTDOOR DETECTORS TYPE j-, based on the use of operations
плоскопараллельного шлифовани , iipoмьшки , травлени , отличающийс тем, что, с целью повьшени качества поверхности детекторов вплоть до толщин 5 мкм при сохранении плоскопараллельности, травление осуществл ют со скоростью 2-3 мкм/мин в ламинарном потоке травител . Изобретение относитс к технике изготовлени полупроводниковых детекторов дл измерени удельных потерь, энергии зар женных частиц, широко используемых s дерной физике дл идентификации зар да и массы частиц в , дерных реакци х. Известны способы изготовлени тонп-кремни ких детекторов типа т- из Они заключаютс в шлифовании пластинок кремни до нужной толщины и последующем неглубоком травлении, чтобы не нарушить плоскопараллельность пластин, котора достигаетс при механической обработке. Дальнейшие процедуры при изготовлении тонких детекторов не отличаютс от известных операций , используемых при изготовлении толстых кремниевых детекторов. Известные способы не обеспечивают высокой степени плоскопараллельности детекторных пластин, хорошего качества р-п-перехода и малой инжекции электронов с заднего контакта и дают малый выход пригодных дл работы детекторов . Трудности описанных способов увеличиваютс с уменьшением толщины изготавливаемых детекторов, позтому известные способы не могут быть использованы дл серийного изготовлеdE НИН детекторов типа -т. Предлагаемое изобретение устран ет указанные недостатки и дает возможность изготавливать поверхностно-барьерные детекторы типа - из п-кремНИЛ с предельно возможным знергетическим разрешением на прохождение (а следовательно, с высокой степенью плоскопараллельности кремниевых плас .тин) и с любой толщиной. При этом Iмаксимальна толщина определ етс удельным сопротивлением используемого кремни , а минимальна - толщиной dE около 5 мкм. Детекторы типа - такой малойТОЛЩИНЫ особенно необходимы дл идентификации короткрпробежных продуктов дерных реакций. Предлагаемый способ изготовлени полупроводниковых детекторов типа сти детекторов вплоть до толщин 5 мк при сохранении плоскопараллельности, травление осуществл ют со скоростью 2-3 мкм/мин в ламинарном потоке травител . Предлагаемый способ включает в себ совокупность следующих операций: . точна механическа обработка пластин из кремни , процедура промывки пластин перед травлением, глубокое плоскопараллельное травление обеих поверхностей кремниевых пластин, создание инверсионного сло с обеих сторон , нанесение переднего и заднего контактов, упаковка пластин в оправку на прохождение. Шлифование детекторных пластин из кремни производитс так, чтобы обеспечить требуемую степень плоскопараллельности , высокую чистоту поверхности пластин и отсутствие напр жений в кремнии. Дл ползгчени детектора толщиной d с относительным разбросом толщины в пределах рабочей области d %, относительньй разброс толщины пластинки после шлифовани должен Iр d быть обеспечен о: 5 %, где b толщина исходной пластинки перед травлением . Промьшка пластинок кремни перед давлением производитс очень тщательно и совершаетс в следунздей последовательности: трихлорэтилен, ацетон, деионизацианна вода. Перед травлением пластинка кремни укрепл етс на тефпонрвом диске с помощью смеси пчелиного воска с парафином . Крепление производитс так, чтобы край пластинки примерно на t мм по периферии был защищен от действи травлени . Глубокое плоскопараллельное травление осзпществл етс лутем создани условий, при которых кремниевую пластинку обтекает почти ламинарный поток травител . Это достига- , етс травлением в наклонном вращающемс тефлоновом стакане, на дне которого располагаетс тефпоновый диск с кремниевой пластинкой. Скорость травлени выдерживаетс около 3 мкм/ /мин. В пределах центральной,области кремниевых пластин, котора вл етс рабочей .(Областью детекторов, .Ьлоскопараллельность пластин, достигнута при шлифовании, сохран етс или даже улучшаетс и после стравливани сло кремни около 100 мкм. Глубокое травление производитс . поочередно дл одной и другой поверхности кремниевой пластинки, в результате чего достигаетс рабоча толщина детектора и зеркальность обеих поверхностей , котора необходима дл лучшей подготовки поверхности к созданию в п-кремнии инверсного сло . Сечение пластинки после травлени имеет двутавровую форму, что обеспечивает повышенную механическую прочность . Готова детекторна пластинка промьшаетс в проточной деионизованной воде при непрерьгоном измерении ее сопротивлени (обычно промывка производитс при сопротивлении 15 МОм). Затем промыта пластинка сушитс и оставл етс дл окислени в сухом обеспыпенном воздухе дл создани инверсиойного сло на поверхности кремни . Нанесение контактов производитс путем напыпени в вакууме металла на поверхность кремни . При этом на одну сторону напыл етс золото, а на другую - алюминий (примерно : по 50 мкг/см), Изготовленна детекторна пластинка укрепл етс в оправке на прохождение , котора может быть двух типов; либо с прижимными контактами, либо с эпоксидной смолой. Использование данного способа изdE готовлени детектора типа э- из п2 6 4 кремни обеспечивает возможность изготовлени из отечественного п-крем- ни тонких и очень тонких детекто-г ров типа 7- большой площади и любой ил. толщины, вплоть до толщин около 5 мкм с предельно возможной разрешающей способностью. При этом изготовленныедетекторы обладают малой величиной инжекции электронов с заднего контакта при распространении обедненной зоны на всю толщину детектора. Кроме того, возможно изготовление детектоdE ров типа Т практически без мертвых , V . зон. Толщина мертвых зон определ етс только толщинами напыленных в качест контактов металлов (менее 0,02 мкм золота И менее 0,1 мкм алюмини ), Предлагаемый способ обеспечивает высокое качество р-п-перехода, кото-: рое дает возможность получить энергетическое разрешение лучще 1% дл « -частиц на поглощение с обеих.сторон детектора, хорошую механическую прочность готовых детекторных пластин дат же при минимальной толщине хорошую ОСПРОИЗВОДИМОСТЬ качества изготавливаекб х детекторов и большой выход рабочих детекторов (90-95%), а также возможность серийного производства dE детекторов типа т- промышленным спо-; собом,plane-parallel grinding, pickling, etching, characterized in that, in order to improve the quality of the surface of the detectors up to a thickness of 5 µm while maintaining flatness, etching is carried out at a speed of 2-3 µm / min in the laminar flow of the etchant. This invention relates to a technique for producing semiconductor detectors for measuring specific losses, the energy of charged particles, widely used in nuclear physics to identify charge and mass of particles in nuclear reactions. There are known methods for producing T-type silicon detectors. They consist in grinding silicon wafers to the desired thickness and subsequent shallow etching so as not to disturb the plane-parallelism of the wafers, which is achieved by machining. Further procedures in the manufacture of thin detectors do not differ from the known operations used in the manufacture of thick silicon detectors. The known methods do not provide a high degree of flatness of the detector plates, a good p-junction quality and a small injection of electrons from the rear contact and give a small output suitable for the operation of the detectors. The difficulties of the described methods increase with decreasing thickness of the manufactured detectors; therefore, the known methods cannot be used for serial production of N-type detectors. The present invention eliminates these drawbacks and makes it possible to manufacture surface-barrier type detectors from p-SiNIL with the highest possible energy resolution to pass (and therefore, with a high degree of flatness of silicon plasmas) and with any thickness. At the same time, Imaximal thickness is determined by the resistivity of the silicon used, and the minimum is dE thickness of about 5 microns. Detectors of the type - such TOTAL ASTRACES are especially necessary for the identification of short-range products of nuclear reactions. The proposed method of manufacturing semiconductor detectors of the type of detectors up to thicknesses of 5 microns while maintaining flatness, etching is carried out at a speed of 2-3 µm / min in a laminar flow of the etchant. The proposed method includes a combination of the following operations:. accurate machining of silicon wafers, procedure of washing the wafers before etching, deep plane-parallel etching of both surfaces of the silicon wafers, creating an inversion layer on both sides, applying front and rear contacts, packaging the wafer in the mandrel for the passage. The grinding of silicon detection plates is carried out so as to provide the required degree of flatness, high surface finish of the plates and the absence of stresses in silicon. In order to creep the detector with a thickness d with a relative thickness variation within the working area d%, the relative variation in the thickness of the plate after grinding should be Id d provided: 5%, where b is the thickness of the original plate before etching. The lamination of silicon wafers before pressure is carried out very carefully and is carried out in the following sequence: trichlorethylene, acetone, deionization cyan water. Before etching, the silicon wafer is hardened on a tefponne disk using a mixture of beeswax and paraffin. The mount is made so that the edge of the plate approximately t mm around the periphery is protected from etching. Deep plane-parallel etching is accomplished by creating conditions under which a nearly laminar flow of etchant flows around the silicon wafer. This is achieved by etching in an inclined rotating teflon glass, at the bottom of which there is a tefpon disk with a silicon wafer. The etching rate is maintained at about 3 µm / min. Within the central region of the silicon wafers, which is a working one. (The detector area, the plate parallelism achieved by grinding is maintained or even improved and after etching the silicon layer about 100 microns. Deep etching is performed alternately for one and the other silicon surface plate, resulting in a working detector thickness and specularity of both surfaces, which is necessary to better prepare the surface for the creation of an inverse layer in n-silicon. after etching, it has an I-form, which provides increased mechanical strength. The finished detector plate is immersed in running deionized water with uninterrupted measurement of its resistance (usually washing is performed at 15 MΩ). an inversion layer on the silicon surface. The contacts are deposited by vacuuming the metal on the silicon surface. In this case, gold is sprayed onto one side and aluminum (approximately: 50 µg / cm each) on the other side. The manufactured detector plate is hardened in a passage mandrel, which can be of two types; either with pressure contacts or with epoxy. The use of this method from the preparation of an e-type detector from n2 6 4 silicon allows the production of thin and very thin detectors of type 7 — a large area and any sludge from domestic n-silicon. thickness, up to thickness of about 5 microns with the highest possible resolution. At the same time, the manufactured detectors have a small amount of electron injection from the rear contact when the depleted zone is distributed over the entire thickness of the detector. In addition, it is possible to manufacture Detector type T with practically no dead, V. zones. The thickness of the dead zones is determined only by the thickness of the metals deposited as contacts (less than 0.02 µm gold and less than 0.1 µm aluminum). The proposed method provides a high quality p-n junction, which makes it possible to obtain an energy resolution better than 1 % for “-particles for absorption on both sides of the detector, good mechanical strength of the finished date detector plates with the minimum thickness, good REPRODUCIBILITY of the quality of fabricated scattering detectors and high yield of working detectors (90-95%), as well as serial production of dE detectors of the t-type type; sob