硅基微结构半导体中子探测器的工艺研究

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1、文图书分类号：TL816+.3密级：公开UDC：38学校代码：10005硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目：硅基微结构半导体中子探测器的工艺研究论文作者：于保宁学科：电子科学与技术指导教师：韩军副教授论文提交日期：2017年4月UDC：38学校代码：10005中文图书分类号：TL816+.3学号：S201402049密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：硅基微结构半导体中子探测器的工艺研究英文题目：STUDYONTHEPROCESSOFSILICONMICROSTRUCTURESEMICONDUCTORNEUTRONDETECTORS论文作者

2、：于保宁学科：电子科学与技术研究方向：半导体光电子学申请学位：工学硕士指导教师：韩军副教授所在单位：信息学部微电子学院答辩日期：2017年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：于保宁日期：2017年6月3日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关

3、保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：于保宁导师签名：韩军日期：2017年6月3日日期：2017年6月3日摘要摘要中子探测在粒子探测技术中占有特殊的地位，它不仅在粒子物理和核物理，而且在医学物理、天文物理、考古和地质勘探等学科都有广泛的应用，促进了中3子探测器的快速发展。基于He气体的正比计数器在环境安全、中子辐射防护、3食品检测、卫生防疫等方面都有出色的表现，随着需求的增加，He气体的资源紧缺已成为一个亟待解决

4、的问题。硅基微结构半导体中子探测器不仅能突破平面型半导体中子探测器自吸收效应的限制，在中子探测方面还有功耗低、能量分辨3率高、时间响应快等特点，很好的缓解了He正比计数器供不应求的这一矛盾。本文主要对硅基微结构半导体中子探测器的制备工艺进行了研究，为提高微结构半导体中子探测器的性能及商业化的推广奠定了重要的基础。本文对孔洞型硅基微结构半导体中子探测器进行了制备。为了降低漏电流，对平面型硅基PIN中子探测器微结构化的工艺流程进行了优化。对比发现，使用铝腐蚀液开金属Al窗口，器件的漏电流变化最小；对深硅刻蚀的参数进行优化能有效的改善器件的漏电流；使用TMAH腐蚀液对硅基微结

5、构侧壁进行平坦化能有效的降低器件的漏电流。经过初步的中子辐照测试，微结构型器件对中子的探测效率有明显的提高。分析了孔洞型硅基微结构半导体中子探测器的漏电流仍然很大的现象，从三个方面对器件漏电流的减小进行了改进。使用湿法腐蚀制备硅基微结构，能得到垂直性更好、侧壁更光滑的微结构；使用扩散工艺进行掺杂，比侧壁钝化工艺制备的器件有更小的漏电流和更好的粒子探测性能；器件制备过程中添加保护环结构，能够有效地降低漏电流。通过对上述工艺的研究，设计了新的硅基微结构半导体中子探测器的制备工艺流程，为器件的制备提供了重要的基础和依据。关键词：微结构；半导体；中子探测器；漏电流IAbstra

6、ctAbstractThedetectionofneutronhasaspecialplaceintheparticledetectiontechnology.Itplaysanimportantroleinparticlephysics,nuclearphysics,medicalphysics,astrophysics,archaeology,geologyexplorationandotherfields,whichpromotingthe3rapiddevelopmentoftheneutrondetector.TheHe-basedproportionalco

7、untersarewidelyusedinenvironmentalsecurity,neutronradiationprotection,foodtesting,3healthandepidemicprevention.Hegasresourcehasbecomeaproblemtobesolvedwiththeincreaseofdemand.Thesiliconmicrostructuredsemiconductorneutrondetectorssolvetheproblemofself-absorptionexistedinpl