本技術(shù)涉及探測(cè)器，尤其涉及一種半導(dǎo)體探測(cè)器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體探測(cè)器是以半導(dǎo)體材料為探測(cè)介質(zhì)的輻射探測(cè)器。半導(dǎo)體探測(cè)器有正負(fù)兩種電極，在正負(fù)電極間施加反向偏壓，從而形成耗盡區(qū)作為探測(cè)靈敏區(qū)，當(dāng)帶電粒子進(jìn)入半導(dǎo)體探測(cè)器的探測(cè)靈敏區(qū)后會(huì)電離產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，這些電子空穴對(duì)在電場(chǎng)作用下分別向正負(fù)電極漂移而輸出信號(hào)。

2、現(xiàn)有半導(dǎo)體探測(cè)器通常將正負(fù)電極分別制作在晶圓的上下兩個(gè)表面，繼而將信號(hào)從晶圓的一面電極中讀出，如此，現(xiàn)有半導(dǎo)體探測(cè)器的制作工藝對(duì)晶圓厚度具有一定的要求，例如，4-6英寸工藝要求晶圓至少300微米，而8英寸工藝要求晶圓至少500微米，這也造成靈敏區(qū)的厚度較大。

3、然而，隨著不同應(yīng)用場(chǎng)景如大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)、同步輻射光源等對(duì)半導(dǎo)體探測(cè)器響應(yīng)速度的要求越來(lái)越高，現(xiàn)有半導(dǎo)體探測(cè)器厚度較大的探測(cè)靈敏區(qū)已不能滿足應(yīng)用需求，需要對(duì)探測(cè)厚度（即探測(cè)靈敏區(qū)厚度）進(jìn)一步減薄到數(shù)十μm乃至數(shù)μm以下，而傳統(tǒng)的襯底拋光減薄工藝僅能夠?qū)⒁r底厚度減薄至100μm左右，無(wú)法滿足先進(jìn)高能探測(cè)器的應(yīng)用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體探測(cè)器及其制備方法，以減小半導(dǎo)體探測(cè)器的探測(cè)靈敏區(qū)厚度，提高半導(dǎo)體探測(cè)器的響應(yīng)速度。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

3、一種半導(dǎo)體探測(cè)器，包括襯底和位于所述襯底上的至少一個(gè)探測(cè)單元；

4、所述探測(cè)單元包括沿背離所述襯底的方向設(shè)置的第一絕緣層、第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層、第二絕緣層、第三絕緣層和導(dǎo)電層；其中，

5、所述第一半導(dǎo)體層摻雜有第一型離子，所述第二半導(dǎo)體層背離所述第一半導(dǎo)體層的表面包括第二型摻雜區(qū)，所述第二型摻雜區(qū)摻雜有第二型離子；

6、所述導(dǎo)電層包括彼此絕緣的第一電極和第二電極，所述第一電極通過(guò)第一過(guò)孔與所述第一半導(dǎo)體層接觸連接，所述第一過(guò)孔沿垂直于所述襯底所在平面的方向從所述第三絕緣層貫穿至所述第一半導(dǎo)體層，所述第二電極填充第二過(guò)孔與所述第二型摻雜區(qū)接觸連接，所述第二過(guò)孔貫穿所述第二絕緣層和所述第三絕緣層；

7、所述第二絕緣層和所述第二半導(dǎo)體層具有環(huán)繞的第三過(guò)孔，所述第三過(guò)孔貫穿所述第二絕緣層，并延伸至所述第二半導(dǎo)體層內(nèi)部，所述第三絕緣層至少填充所述第三過(guò)孔的底部和側(cè)壁，所述第三過(guò)孔包圍所述第二過(guò)孔，所述第一過(guò)孔位于所述第三過(guò)孔之外。

8、可選的，所述第二半導(dǎo)體層背離所述第一半導(dǎo)體層的表面具有第一凹槽，所述第一凹槽和所述第二過(guò)孔相連通，所述第二型摻雜區(qū)為所述第一凹槽暴露的所述第二半導(dǎo)體層的表面區(qū)域；

9、所述第二電極依次填充所述第二過(guò)孔和所述第一凹槽與所述第二型摻雜區(qū)接觸連接。

10、可選的，所述第一過(guò)孔包括第一子過(guò)孔和第二子過(guò)孔，所述第一子過(guò)孔貫穿所述第三絕緣層，所述第二子過(guò)孔至少貫穿所述第二絕緣層和所述第二半導(dǎo)體層，所述第一子過(guò)孔和所述第二子過(guò)孔在垂直于所述襯底所在平面的方向上相對(duì)應(yīng)；

11、所述第二子過(guò)孔填充有第三半導(dǎo)體層，所述第三半導(dǎo)體層摻雜有第一型離子，所述第三半導(dǎo)體層至少覆蓋所述第二子過(guò)孔的側(cè)壁，與所述第一半導(dǎo)體層接觸連接，并延伸至所述第二絕緣層背離所述襯底的表面；

12、所述第一子過(guò)孔暴露所述第三半導(dǎo)體層，所述第一電極填充所述第一子過(guò)孔與所述第三半導(dǎo)體層接觸連接。

13、可選的，所述第三半導(dǎo)體層具有貫穿的第三子過(guò)孔，所述第二子過(guò)孔包圍所述第三子過(guò)孔；

14、所述第三半導(dǎo)體層背離所述襯底的表面設(shè)置有第四絕緣層，所述第四絕緣層填充所述第三子過(guò)孔；

15、所述第一子過(guò)孔還貫穿所述第四絕緣層，暴露所述第三半導(dǎo)體層。

16、可選的，所述第三半導(dǎo)體層和所述第一半導(dǎo)體層材料相同。

17、可選的，所述第一半導(dǎo)體層的材料為多晶硅，所述第二半導(dǎo)體層的材料為高阻硅。

18、可選的，所述半導(dǎo)體探測(cè)器包括由多個(gè)所述探測(cè)單元組成的探測(cè)陣列；

19、所述半導(dǎo)體探測(cè)器還包括環(huán)繞的第四過(guò)孔，所述第四過(guò)孔至少貫穿所述第一半導(dǎo)體層、所述第二半導(dǎo)體層和所述第二絕緣層，所述第三絕緣層至少填充所述第四過(guò)孔的底部和側(cè)壁，所述第四過(guò)孔包圍所述探測(cè)陣列。

20、一種半導(dǎo)體探測(cè)器的制備方法，包括：

21、提供襯底；

22、在所述襯底上形成至少一個(gè)探測(cè)單元；

23、所述探測(cè)單元包括沿背離所述襯底的方向設(shè)置的第一絕緣層、第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層、第二絕緣層、第三絕緣層和導(dǎo)電層；其中，

24、所述第一半導(dǎo)體層摻雜有第一型離子，所述第二半導(dǎo)體層背離所述第一半導(dǎo)體層的表面包括第二型摻雜區(qū)，所述第二型摻雜區(qū)摻雜有第二型離子；

25、所述導(dǎo)電層包括彼此絕緣的第一電極和第二電極，所述第一電極通過(guò)第一過(guò)孔與所述第一半導(dǎo)體層接觸連接，所述第一過(guò)孔沿垂直于所述襯底所在平面的方向從所述第三絕緣層貫穿至所述第一半導(dǎo)體層，所述第二電極填充第二過(guò)孔與所述第二型摻雜區(qū)接觸連接，所述第二過(guò)孔貫穿所述第二絕緣層和所述第三絕緣層；

26、所述第二絕緣層和所述第二半導(dǎo)體層具有環(huán)繞的第三過(guò)孔，所述第三過(guò)孔貫穿所述第二絕緣層，并延伸至所述第二半導(dǎo)體層內(nèi)部，所述第三絕緣層至少填充所述第三過(guò)孔的底部和側(cè)壁，所述第三過(guò)孔包圍所述第二過(guò)孔，所述第一過(guò)孔位于所述第三過(guò)孔之外。

27、可選的，所述第一過(guò)孔包括第一子過(guò)孔和第二子過(guò)孔，所述探測(cè)單元的形成過(guò)程包括：

28、在所述襯底上形成第一絕緣層；

29、提供第二半導(dǎo)體層；

30、在所述第二半導(dǎo)體層上形成第一半導(dǎo)體層；

31、對(duì)所述第一半導(dǎo)體層進(jìn)行第一型離子摻雜，使所述第一半導(dǎo)體層摻雜有第一型離子；

32、對(duì)所述第一半導(dǎo)體層進(jìn)行拋光，從所述第一半導(dǎo)體層一側(cè)，將所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層組成的疊層鍵合到所述第一絕緣層上；

33、對(duì)所述第二半導(dǎo)體層進(jìn)行減??；

34、在所述第二半導(dǎo)體層背離所述襯底的表面依次形成第五絕緣層和掩膜層，并對(duì)所述第五絕緣層和所述掩膜層進(jìn)行刻蝕，形成貫穿所述掩膜層、所述第五絕緣層以及部分所述第二半導(dǎo)體層的第一凹槽；

35、去除所述掩膜層，對(duì)所述第一凹槽暴露的所述第二半導(dǎo)體層進(jìn)行第二型離子注入，形成第二型摻雜區(qū)，所述第二型摻雜區(qū)為所述第一凹槽暴露的所述第二半導(dǎo)體層的表面區(qū)域，再去除所述第五絕緣層；

36、在所述第二半導(dǎo)體層背離所述襯底的表面形成第二絕緣層，所述第二絕緣層填充所述第一凹槽；

37、至少對(duì)所述第二半導(dǎo)體層和所述第二絕緣層組成的疊層進(jìn)行刻蝕形成第二子過(guò)孔；

38、在所述第二絕緣層背離所述襯底的表面形成第三半導(dǎo)體層，所述第三半導(dǎo)體層摻雜有第一型離子，所述第三半導(dǎo)體層至少覆蓋所述第二子過(guò)孔的側(cè)壁，與所述第一半導(dǎo)體層接觸連接，所述第三半導(dǎo)體層具有貫穿的第三子過(guò)孔，所述第二子過(guò)孔包圍所述第三子過(guò)孔；

39、在所述第三半導(dǎo)體層背離所述襯底的表面沉積第四絕緣層，所述第四絕緣層填充所述第三子過(guò)孔；

40、保留預(yù)設(shè)區(qū)域的所述第三半導(dǎo)體層和所述第四絕緣層，去除其他區(qū)域的所述第三半導(dǎo)體層和所述第四絕緣層，所述預(yù)設(shè)區(qū)域的所述第三半導(dǎo)體層和所述第四絕緣層覆蓋所述第二子過(guò)孔；

41、對(duì)所述第二絕緣層和部分所述第二半導(dǎo)體層進(jìn)行刻蝕形成環(huán)繞的第三過(guò)孔，所述第三過(guò)孔包圍所述第一凹槽，所述第二子過(guò)孔位于所述第三過(guò)孔之外；

42、形成第三絕緣層，使所述第三絕緣層覆蓋所述第二絕緣層和所述第四絕緣層，并至少填充所述第三過(guò)孔的底部和側(cè)壁；

43、對(duì)所述第三絕緣層和所述第四絕緣層進(jìn)行刻蝕形成第一子過(guò)孔，所述第一子過(guò)孔暴露所述第三半導(dǎo)體層，并對(duì)所述第三絕緣層和所述第二絕緣層進(jìn)行刻蝕形成第二過(guò)孔，所述第二過(guò)孔暴露所述第一凹槽；

44、在所述第三絕緣層上沉積導(dǎo)電層，并對(duì)所述導(dǎo)電層圖形化，使所述導(dǎo)電層包括彼此絕緣的第一電極和第二電極，所述第一電極填充所述第一子過(guò)孔與所述第三半導(dǎo)體層接觸連接，所述第三半導(dǎo)體層繼而填充所述第二子過(guò)孔與所述第一半導(dǎo)體層接觸連接，所述第二電極依次填充所述第二過(guò)孔和所述第一凹槽與所述第二型摻雜區(qū)接觸連接。

45、可選的，所述半導(dǎo)體探測(cè)器包括由多個(gè)所述探測(cè)單元組成的探測(cè)陣列；

46、在對(duì)所述第二絕緣層和部分所述第二半導(dǎo)體層進(jìn)行刻蝕形成環(huán)繞的第三過(guò)孔時(shí)，所述半導(dǎo)體探測(cè)器的制備方法還包括：

47、至少對(duì)所述第二絕緣層、所述第二半導(dǎo)體層和所述第一半導(dǎo)體層進(jìn)行刻蝕形成環(huán)繞的第四過(guò)孔；

48、后續(xù)形成的所述第三絕緣層至少填充所述第四過(guò)孔的底部和側(cè)壁，所述第四過(guò)孔包圍所述探測(cè)陣列。

49、與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

50、本技術(shù)實(shí)施例所提供的半導(dǎo)體探測(cè)器包括襯底和位于襯底上的至少一個(gè)探測(cè)單元，探測(cè)單元包括沿背離襯底的方向設(shè)置的第一絕緣層、第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層、第二絕緣層、第三絕緣層和導(dǎo)電層；其中，第一半導(dǎo)體層摻雜有第一型離子，第二半導(dǎo)體層背離第一半導(dǎo)體層的表面包括摻雜有第二型離子的第二型摻雜區(qū)，導(dǎo)電層中的第一電極通過(guò)沿垂直于襯底所在平面的方向從第三絕緣層貫穿至第一半導(dǎo)體層的第一過(guò)孔與第一半導(dǎo)體層接觸連接，導(dǎo)電層中的第二電極填充貫穿第二絕緣層和第三絕緣層的第二過(guò)孔與第二型摻雜區(qū)接觸連接，并且，貫穿第二絕緣層且延伸至第二半導(dǎo)體層內(nèi)部的第三過(guò)孔環(huán)繞包圍第二過(guò)孔，第三絕緣層至少填充第三過(guò)孔的底部和側(cè)壁，以隔離不同探測(cè)單元，第一過(guò)孔位于第三過(guò)孔之外，從而，第二型摻雜區(qū)、第一半導(dǎo)體層以及介于第二型摻雜區(qū)和第一半導(dǎo)體層之間的第二半導(dǎo)體層構(gòu)成pin結(jié)構(gòu)，第三過(guò)孔包圍的第二半導(dǎo)體層即為探測(cè)靈敏區(qū)，如此，相當(dāng)于將第一電極設(shè)置在第二半導(dǎo)體層和襯底之間，而不是設(shè)置在襯底背離第二電極一側(cè)，從而使探測(cè)靈敏區(qū)厚度得以大大減小，可以根據(jù)需要減薄到數(shù)十μm乃至數(shù)μm以下，提高半導(dǎo)體探測(cè)器的響應(yīng)速度，滿足先進(jìn)高能探測(cè)器的應(yīng)用需求。

51、另外，半導(dǎo)體探測(cè)器的整體厚度由于探測(cè)單元位于襯底上而得以保持，從而滿足半導(dǎo)體探測(cè)器的穩(wěn)定性等需求；

52、作為探測(cè)靈敏區(qū)的第二半導(dǎo)體層通過(guò)過(guò)孔與第二電極接觸連接，接觸面積小，還有利于降低第二電極的電容，進(jìn)而降低噪聲；

53、第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層直接接觸，減少作為探測(cè)靈敏區(qū)的第二半導(dǎo)體層與絕緣層（通常為氧化層）的接觸面積，有利于增強(qiáng)半導(dǎo)體探測(cè)器的抗輻射能力；

54、連接第一電極和第一半導(dǎo)體層的第一過(guò)孔位于第三過(guò)孔之外，以減小對(duì)第三過(guò)孔包圍的第二半導(dǎo)體層（即探測(cè)靈敏區(qū)）的影響。