Способ изготовления полупроводниковых детекторов типа @

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК *

09) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 1216424/26-25 (22) 08.02.68 (46) 15.07.88. Бюл. Ф 26 (72) В,В.Авдейчиков и О.В.Ложкин (53) 539.1.074,5(088.8) "(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДУПРО-

dE

ВОДНИКОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ ТИПА -, основанный на испольэовании операций юц 4 G О1 T 1/24 Н 01 J 15/00 плоскопараллельного шлифования, irpoмывки, травления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества поверхности детекторов вплоть до толщнн 5 мкм при сохранении плоскопараллельности, травление осуществляют со скоростью 2-3 мкм/мин в ламинарном потоке травителя, 278896

Изобретение относится к технике изготовления полупроводниковых детекторов для измерения удельных потерь. энергии заряженных частиц, широко ис- 5 пользуемых в ядерной физике для иден тификации заряда и массы частиц в ,ядерных реакциях.

Известны способы изготовления тонdE

30 ких детекторов типа — из п-кремния.

dx

Они заключаются в шлифовании пластинок кремния до нужной толщины и последующем неглубоком травлении, чтобы не нарушить плоскопараллельность пластин, которая достигается при механической обработке. Дальнейшие про цедуры при изготовлении тонких детекторов не отличаются от известных операций, используемых при изготовлении

20 толстых кремниевых детекторов.

Известные способы не обеспечивают высокой степени плоскопараллельности детекторных пластин, хорошего качест- 25 ва р-и-перехода и малой инжекции электронов с заднего контакта и дают малый выход пригодных для работы детекторов. Трудности описанных способов увеличиваются с уменьшением толщины изготавливаемых детекторов, поэтому известные способы не могут быть использованы для серийного изготовлеdE ния детекторов типа — .

Предлагаемое изобретение устраняет указанные недостатки и дает возможность изготавливать поверхностно-баI

dE рьериые детекторы типа — из и-крем- 40 ах ния с предельно возможным энергетическим разрешением на прохождение (а следовательно, с высокой степенью плосконараллельности кремниевых плас.тин) и с любой толщиной. При этом

I максимальная толщина определяется удельным сопротивлением используемого кремния, а минимальная - толщиной

dE около 5 мкм. Детекторы типа — такой

dx малой толщины особенно необходимы для идентификации короткопробежных продуктов ядерных реакций.

Предлагаемый способ изготовления .полупроводниковых детекторов типа

dE

dx — отличается от известных тем что

Э Ф с целью повышения качества поверхности детекторов вплоть до толщин 5 мк при сохранении плоскопараллельности, травление осуществляют со скоростью

2-3 мкм/мин в ламинарном потоке травителя.

Предлагаемый способ включает в себя совокупность следующих операций: точная механическая обработка ппастин из кремния, процедура промывки пластин перед травлением, глубокое плоскопараллельное травление обеих поверхностей кремниевых пластин, создание инверсионного слоя с обеих сто-рон, нанесение переднего и заднего контактов, упаковка пластин в оправку на прохождение.

Шпифование детекторных пластин из кремния производится так, чтобы обеспечить требуемую степень плоскопараллельности, высокую чистоту поверхности пластин и отсутствие напряжений в кремнии. Для получения детектора толщиной d с относительным разбросом толщины в пределах рабочей области

8d Ж, относительный разброс толщины пластинки после шлифования должен

I d быть обеспечен 8: Ю -Х где Ь—

1 О ф толщина исходной пластинки перед травлением.

Промывка пластинок кремния перед давлением производится очень тщательно и совершается в следующей последовательности: трихлорэтилен, ацетон, деионизацианная вода.

Перед травлением пластинка кремния укрепляется на тефлоновом диске с помощью смеси пчелиного воска с парафином. Крепление производится так, чтобы край пластинки примерно на 1 мм по периферии бып защищен от действия травления. Глубокое плоскопараллельное травление осуществляется путем создания условий, при которых кремниевую пластинку обтекает почти ламинарный поток травителя. Это достигается травлением в наклонном вращаю щемся тефлоновом стакане, на дне которого располагается тефлоновый диск с кремниевой пластинкой. Скорость

I травления выдерживается около 3 мкм/

/мин. В пределах центральной области кремниевых пластин, которая является рабочей лобластью детеКторов,,Ьлоскопараллельность пластин, достигнутая при шлифовании, сохраняется или даже улучшается и после стравливания слоя кремния около 100 мкм.

9б кремния обеспечивает возможность изготовления из отечественного и-кремния тонких и очень тонких детекто-."

2788

dE детекторов типа — промышленным спо-. ах собом, Редактор Н.Сильнягина

Корректор Э»Лончакова

Техред М»Дидык Заказ 3839 Тираж 522 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул . Проектная, 4

Глубокое травление производится . поочередно для одной и другой поверхности кремниевой пластинки, в результате чего достигается рабочая толщина 5 детектора и зеркальность обеих поверхностей, которая необходима для лучшей подготовки поверхности к созданию в п-кремнии инверсного слоя.

Сечение пластинки после травления щ имеет двутавровую форму, что. обеспечивает повышенную механическую прочность»

Готовая детекторная пластинка про- мывается в проточной деионизованной f5 воде при непрерывном измерении ее сопротивления (обычно промывка производится при сопротивлении > 15 МОм). Затем промытая пластинка сушится и оставляется для окисления в сухом обес- 20 пыпенном воздухе для создания инвер. сионного слоя на поверхности кремния.

Нанесение контактов производится путем напыления в вакууме металла на поверхность кремния. При этом на од- 251 ну сторону напыляется золото, а на другую - алюминий (примерно : по

50 мкг/см ).

Изготовленная детекторная пластинка укрепляется в оправке на прохожде- yg ние, которая может быть двух типов: либо с прижимными контактами, либо с эпоксидной смолой.

Использование данного способа изdE 35 готовления детектора типа .т- из пdE ров типа — большой площади и любой

dx толщины, вплоть до толщин около 5 мкм с предельно возможной разрешающей способностью. При этом изготовленныедетекторы обладают малой величиной инжекдии электронов с заднего контакта при распространении обедненной зоны на всю толщину детектора. Кроме того, возможно изготовление детектоdE роз типа — .практически без мертвых

4х зон. Толщина мертвых зон определяется только толщинами напыпенных. в качест- ве контактов металлов (менее 0,02 мкм золота и менее О, 1 мкм алюминия).

Предлагаемый способ обеспечивает высокое качество р-и-перехода кото рое дает возможность получить энергетическое разрешение лучше tX для

Ы-частиц на поглощение с обеих. сторон детектора, хорошую механическую проч-, ность готовых детекторных пластин да-, же при минимальной толщине, хорошую воспроизводимость качества изготавливаемых детекторов и большой выход рабочих детекторов (90-95X) ° а также возможность серийного производства