專利名稱：制備msm結(jié)構(gòu)czt探測(cè)器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體探測(cè)器領(lǐng)域，尤其涉及一種制備金屬-半導(dǎo)體-金屬(Metal-Semiconductor-Metal,簡(jiǎn)稱 MSM)結(jié)構(gòu) CZT 探測(cè)器的方法。
背景技術(shù)：
碲鋅鎘(CZT)是一種化合物半導(dǎo)體材料，在射線探測(cè)方面具有硅或其他探測(cè)器所不具有的優(yōu)點(diǎn):組成材料的原子序數(shù)比較大，可以以較小的厚度探測(cè)較高能量的射線；可在室溫下使用且具有較好的能量分辨能力?；诮饘?半導(dǎo)體-金屬(MSM)探測(cè)器結(jié)構(gòu)的CZT探測(cè)器在安檢、探礦、醫(yī)療設(shè)備及核工業(yè)中的應(yīng)用需求越來越廣?；贛SM電極結(jié)構(gòu)的CZT探測(cè)器是在一塊CZT半導(dǎo)體的兩邊，分別蒸發(fā)或采用其他手段鍍覆金屬，形成兩邊金屬夾著CZT半導(dǎo)體的三明治MSM結(jié)構(gòu)，如圖1所示。使用時(shí)，在電極上施加適當(dāng)?shù)钠珘?，使夾在兩層金屬之間的CZT晶體材料中的自由載流子完全耗盡，并在晶體中形成具有一定場(chǎng)強(qiáng)的空間電荷區(qū)。當(dāng)有射線入射時(shí)，會(huì)在CZT半導(dǎo)體材料中激發(fā)出電子空穴對(duì)，這些電子空穴對(duì)在電場(chǎng)的作用下分別被收集到兩側(cè)的金屬電極上，形成探測(cè)電流或電荷。盡管制備工藝并不復(fù)雜，但由于CZT晶體硬度小、質(zhì)脆，表面易受各種化學(xué)藥品腐蝕及物理吸附而導(dǎo)致特性變壞，與常用金屬電極材料之間的粘附特性差。因此在CZT上采用常規(guī)方法制備電極具有一定的工藝難度:一、在蒸發(fā)或?yàn)R射金屬電極的過程中容易由于溫度沖擊或?yàn)R射造成CZT晶體的表面損傷或漏電增加；二、所制備的金屬電極與CZT晶體之間的粘附特性差，在將電極連接到放大器或其他相關(guān)電路上時(shí)，極易受到損傷或脫落，造成電極甚至器件的破壞和失效；三、在一些CZT探測(cè)器面陣器件的制備過程中，為了提高效率或改善探測(cè)器特性，需要在CZT晶體非?？拷吘壍牡胤?< Imm)制備電極圖形，這對(duì)于直接在CZT晶體上利用光刻膠曝光進(jìn)行圖形定義的方法來說，具有很大的難度，因?yàn)槟z邊的存在，光刻方法很難在晶片邊緣形成尺寸精準(zhǔn)控制的圖形。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題為解決上述的一個(gè)或多個(gè)問題，本發(fā)明提供了一種制備MSM結(jié)構(gòu)CZT探測(cè)器的方法。( 二 )技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種制備MSM結(jié)構(gòu)CZT探測(cè)器的方法。該方法包括:在第一彈性襯底和第二彈性襯底的凸起平臺(tái)上分別制備貼附電極；將基座夾具、第一彈性襯底、CZT探測(cè)器晶體、第二彈性襯底，以及入射面夾具依次疊層對(duì)準(zhǔn)放好，其中，第一彈性襯底和第二彈性襯底具有貼附電極的表面朝向內(nèi)側(cè)的CZT探測(cè)器晶體；在基座夾具和入射面夾具的外側(cè)施加壓力，使第一彈性襯底和第二彈性襯底上的凸起平臺(tái)產(chǎn)生形變，位于凸起平臺(tái)上的貼附電極得以附著在CZT探測(cè)器晶體的上下兩面；以及在半導(dǎo)體探測(cè)器晶體的貼附電極與第一彈性襯底和第二彈性襯底之間以及半導(dǎo)體探測(cè)器晶體的四周注入灌封膠，待灌封膠固化后形成MSM結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體探測(cè)器。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的制備MSM結(jié)構(gòu)CZT探測(cè)器的方法，由于采用彈性襯底貼壓的方式，避免了 CZT晶體的損傷，解決了小尺寸CZT晶體邊緣附近電極圖形化困難等工藝問題，將電極制備與探測(cè)器封裝工藝合二為一，簡(jiǎn)化了制備工藝。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例制備MSM結(jié)構(gòu)CZT探測(cè)器方法的流程圖；圖2A為圖1所示方法中在彈性襯底上制備電極的步驟中制備電極前彈性襯底的剖面示意圖；圖2B為圖1所示方法中在彈性襯底上制備電極的步驟中制備電極后彈性襯底的剖面示意2C為圖1所示方法中將基座夾具、第一彈性襯底、CZT晶體、第二彈性襯底，以及入射面夾具依次疊層對(duì)準(zhǔn)放好的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號(hào)。附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。本發(fā)明提出了一種在彈性襯底上制備電極，通過加壓貼附的方式將電極連同彈性襯底轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體晶體表面，以制備MSM結(jié)構(gòu)CZT探測(cè)器的方法。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種在2mmX2mm的CZT晶體上制備電極的方法，該方法包括:步驟A，在第一彈性襯底8和第二彈性襯底7的凸起平臺(tái)I上分別制備貼附電極；進(jìn)一步地，在彈性襯底上制備貼附電極的步驟A又可以包括:子步驟Al，以具有一定彈性模量的硅橡膠為基底，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)，通過注模的方法在擬制備電極處形成具有一定高度(IOOiim-1mm)的凸起平臺(tái)I，該凸起平臺(tái)I的材料同樣為上述硅橡膠，如圖1A所示。子步驟A2，通過模具遮擋的方法，在基底的凸起平臺(tái)上蒸發(fā)Ti/Au材料貼附電極2及互聯(lián)引線3，如圖1B所示。其中，Ti/Au材料厚度分別為50nm和300nm。此處需要說明的是，雖然本實(shí)施例中以Ti/Au電極為例，但本發(fā)明并不以此為限，電極材料還可以是由金、鉬、其他金屬或復(fù)合金屬材料。并且，一般情況下，電極材料的總厚度小于I U m。此外，雖然本實(shí)施例中采用模具遮擋結(jié)合蒸發(fā)的方式制備貼附電極和互聯(lián)引線，但本發(fā)明并不以此為限，其同樣可以采用光刻結(jié)合其他沉積方法來制備貼附電極和互聯(lián)，該其他沉積方法還可以為濺射等。互聯(lián)引線3用于將探測(cè)器與后續(xù)電路的封裝連接。
步驟B，將基座夾具5、第一彈性襯底8、CZT晶體9、第二彈性襯底7，以及入射面夾具4依次疊層并對(duì)準(zhǔn)，其中，第一彈性襯底8和第二彈性襯底7具有貼附電極的表面均朝向內(nèi)側(cè)的CZT晶體；為了盡量減小夾具對(duì)入射射線的衰減，選用硬質(zhì)塑料板，如ABS塑料板或碳纖維增強(qiáng)塑料平板(CFRP)制作入射面夾具4材料，將硬質(zhì)塑料板根據(jù)第一彈性襯底和第二彈性襯底的形狀裁成大小適合的尺寸，并在在四角相應(yīng)位置制造通孔。同制作入射面夾具4 一樣，選用硬質(zhì)金屬材料，如不銹鋼板，做成形狀與入射面夾具4完全相同的不銹鋼基座夾具板，在四角與入射面夾具4對(duì)應(yīng)位置制造絲孔，從而制備出基座夾具5。步驟C，在基座夾具5和入射面夾具4的四角位置穿入螺栓6，通過緊固螺栓6使第一彈性襯底8和第二彈性襯底7上的凸起平臺(tái)I產(chǎn)生形變，位于凸起平臺(tái)I上的貼附電極得以平整、牢固地附著在CZT晶體的上下兩面，如圖1C所示；此處需要說明的是，雖然本實(shí)施例中以夾具施壓固定的方式來保證貼附電極和CZT晶體的位置，但本發(fā)明并不以此為限，其還可以采用其他的壓貼封裝方式。步驟D，在第一彈性襯底8和第二彈性襯底7之間除ZCT晶體與之壓貼接觸的區(qū)域之外，注入灌封膠，保護(hù)ZCT晶體并增加第一彈性襯底8和第二彈性襯底7與晶體壓貼的穩(wěn)定性，待灌封膠固化后形成MSM結(jié)構(gòu)CZT探測(cè)器。至此，本實(shí)施例MSM結(jié)構(gòu)CZT探測(cè)器的電極制備方法介紹完畢。綜上所述，本發(fā)明通過彈性襯底貼壓的方式制備MSM結(jié)構(gòu)CZT探測(cè)器，避免了半導(dǎo)體晶體的損傷，解決了小尺寸半導(dǎo)體晶體邊緣附近電極圖形化困難等工藝的問題。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制備MSM結(jié)構(gòu)CZT探測(cè)器的方法，其特征在于，包括: 在第一彈性襯底和第二彈性襯底的凸起平臺(tái)上分別制備貼附電極； 將基座夾具、所述第一彈性襯底、CZT探測(cè)器晶體、所述第二彈性襯底，以及入射面夾具依次疊層并對(duì)準(zhǔn)，其中，所述第一彈性襯底和第二彈性襯底具有貼附電極的表面朝向內(nèi)側(cè)的所述CZT探測(cè)器晶體； 在所述基座夾具和入射面夾具的外側(cè)施加壓力，使所述第一彈性襯底和第二彈性襯底上的凸起平臺(tái)產(chǎn)生形變，位于凸起平臺(tái)上的所述貼附電極得以附著在所述CZT探測(cè)器晶體的上下兩面；以及 在第一彈性襯底和第二彈性襯底之間除ZCT晶體與之壓貼接觸的區(qū)域之外，注入灌封膠，待灌封膠固化后形成MSM結(jié)構(gòu)CZT探測(cè)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第一彈性襯底和第二彈性襯底的凸起平臺(tái)上分別制備貼附電極的步驟之前還包括: 以彈性材料為基底，在擬制備電極處形成具有預(yù)設(shè)定高度的凸起平臺(tái)，形成所述第一彈性襯底和第二彈性襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述彈性材料為硅橡膠，所述貼附電極的材料為金屬或者復(fù)合金屬。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述硅橡膠為聚二甲基硅氧烷，所述貼附電極的材料為Ti/Au材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述凸起平臺(tái)采用注模的方法形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述貼附電極采用模具遮擋結(jié)合蒸發(fā)或?yàn)R射的方法制備。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將基座夾具、第一彈性襯底、半導(dǎo)體探測(cè)器晶體、所述第二彈性襯底，以及入射面夾具依次疊層對(duì)準(zhǔn)放好的步驟中，所述入射面夾具為硬質(zhì)塑料板，所述基座夾具為硬質(zhì)金屬板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述硬質(zhì)塑料板為ABS塑料板或碳纖維增強(qiáng)塑料板，所述硬質(zhì)金屬板為不銹鋼板。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述在基座夾具和入射面夾具的外側(cè)施加壓力的步驟包括: 在基座夾具和入射面夾具的四角位置穿入螺栓，通過緊固螺栓在基座夾具和入射面夾具的外側(cè)施加壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述凸起平臺(tái)的厚度介于.100 ii m至Imm之間,所述貼附電極的厚度小于I ii m。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備MSM結(jié)構(gòu)CZT探測(cè)器的方法。該方法通過貼壓的方法，將電極與CZT晶體進(jìn)行組裝，從而避免了CZT晶體的損傷，解決了小尺寸CZT晶體邊緣附近電極圖形化困難等工藝問題，簡(jiǎn)化了制備工藝。
文檔編號(hào)H01L31/18GK103165757SQ201310106858
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者裴為華, 歸強(qiáng), 陳三元, 陳遠(yuǎn)方, 陳弘達(dá) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所