[發明專利]一種硅摻雜鈰元素紅外探測器、制備方法及系統

有效

• 申請號: 202110086317.1
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112909117B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 凱文·彼得·霍梅伍德;周詩豪;瑪儂·達松桑·洛倫索;高云;李榮;夏曉紅
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/103;H01L31/0368;H01L31/18
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

1.一種硅摻雜鈰元素紅外探測器，其特征在于，包括：N型半導體和P型半導體，所述N型半導體為正方體結構，所述P型半導體為圓柱體結構，所述P型半導體設置在所述N型半導體上，所述P型半導體包含由上至下依次設置的鍍鋁電極、P型硅片和耗盡層，所述耗盡層與所述N型半導體接觸，所述耗盡層內設置有1微米厚的鈰離子注入層。

2.一種硅摻雜鈰元素紅外探測器的制備方法，其特征在于，包括：

通過離子注入的方法在硅片背面中注入砷元素作為二極管的N型半導體，并通過1000℃退火20s；

通過離子注入的方法在硅片正面注入硼元素作為二極管的P型半導體，再分向所述P型半導體的耗盡層注入五次鈰元素，形成1微米厚的鈰離子注入層，通過1050℃退火10s；

通過氫氟酸腐蝕掉所述硅片表面的二氧化硅，并將所述硅片放入真空鍍膜儀中鍍上正反面電極，取出后通過快速熱退火爐360℃退火2mins；

采用黑蠟保護所述硅片的正面電極及整個所述硅片的背面，將所述硅片切割成一個個獨立器件，磁力攪拌機上濕法刻蝕15mins形成圓柱形臺面；

采用80℃氫氧化鉀溶液浸泡2mins完成刻蝕表面拋光工作，去掉黑蠟得到探測器。

3.根據權利要求2所述的硅摻雜鈰元素紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述砷元素采用30keV的能量注入元素，注入劑量為2.0x10¹⁵離子/平方厘米。

4.根據權利要求2所述的硅摻雜鈰元素紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述硼元素采用30keV的能量注入元素，注入劑量為1.0x10¹⁵離子/平方厘米。

5.根據權利要求2所述的硅摻雜鈰元素紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述鈰元素依次采用2MV的能量注入元素，注入劑量為2.5×10¹³離子/平方厘米、采用1.4MV的能量注入元素，注入劑量為1.6×10¹³離子/平方厘米、采用0.95MV的能量注入元素，注入劑量為1.2×10¹³離子/平方厘米、采用0.6MV的能量注入元素，注入劑量為9×10¹²離子/平方厘米、采用0.35MV的能量注入元素，注入劑量為6×10¹²離子/平方厘米的順序注入耗盡層。

6.根據權利要求2所述的硅摻雜鈰元素紅外探測器的制備方法，其特征在于，所述鈰離子注入層體積密度為1.6×10¹⁶cm^-3。

7.一種硅摻雜鈰元素紅外探測器的制備系統，其特征在于，包括：

N型半導體制備模塊，用于通過離子注入的方法在硅片背面中注入砷元素作為二極管的N型半導體，并通過1000℃退火20s；

P型半導體制備模塊，用于通過離子注入的方法在硅片正面注入硼元素作為二極管的P型半導體，再分向所述P型半導體的耗盡層注入五次鈰元素，形成1微米厚的鈰離子注入層，通過1050℃退火10s；

電極鍍入模塊，用于通過氫氟酸腐蝕掉所述硅片表面的二氧化硅，并將所述硅片放入真空鍍膜儀中鍍上正反面電極，取出后通過快速熱退火爐360℃退火2mins；

圓柱形臺面制備模塊，用于采用黑蠟保護所述硅片的正面電極及整個所述硅片的背面，將所述硅片切割成一個個獨立器件，磁力攪拌機上濕法刻蝕15mins形成圓柱形臺面；

探測器制備完成模塊，用于采用80℃氫氧化鉀溶液浸泡2mins完成刻蝕表面拋光工作，去掉黑蠟得到探測器。