一种用于半导体中子探测器的微结构

1.本发明涉及半导体中子探测器的制造技术领域，尤其涉及一种用于半导体中子探测器的微结构。


背景技术：

2.中子探测器在弱中子辐射场中子注量率精确测量、钚(铀)材料和乏燃料的中子辐射探测、中子个人剂量监测、中子散射测量等领域发挥重要作用。与气体探测器相比，半导体体积明显较小，以其制备的探测器可适用于狭小空间区域的中子强度测量。
3.但是本技术发明人发现上述现有技术至少存在如下技术问题：
4.现有技术中的半导体中子探测器存在探测效率低的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种用于半导体中子探测器的微结构，用以解决现有技术中的半导体中子探测器存在探测效率低的技术问题，通过增大中子反应材料的填充量，实现了提高半导体中子探测器的探测效率的技术效果。
6.为了解决上述问题，本技术实施例提供了一种用于半导体中子探测器的微结构，其中，所述微结构包括：半导体衬底；若干个沟槽，所述若干个沟槽均匀排列在所述半导体衬底上，所述沟槽包括：若干立柱，所述若干立柱均匀分布在所述半导体衬底上，其中，每相邻两个所述立柱构成一个所述沟槽，且所述沟槽侧壁沿竖直方向依次排布多个曲面结构；中子反应材料，所述中子反应材料填充在所述沟槽中。
7.优选的，所述微结构包括：每个所述曲面结构自所述立柱内凹。
8.优选的，所述微结构还包括：所述多个曲面结构中每个所述曲面结构的内凹弧度相同。
9.优选的，所述立柱还包括：第一间隔，所述第一间隔位于每相邻的两个所述曲面结构之间。
10.优选的，所述微结构还包括：所述曲面结构依次连接排布。
11.优选的，所述微结构还包括：所述曲面结构的数量为2～40个。
12.优选的，所述微结构还包括：所述曲面结构的内凹弧度的弧角为1
°
～179
°
。
13.优选的，所述微结构还包括：所述半导体衬底的材料包括si，gaas，sic。
14.优选的，所述微结构还包括：所述中子反应材料包括6li f，
10
b。
15.本技术实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
16.本技术实施例提供了一种用于半导体中子探测器的微结构，其中，所述微结构包括：半导体衬底；若干个沟槽，所述若干个沟槽均匀排列在所述半导体衬底上，所述沟槽包括：若干立柱，所述若干立柱均匀分布在所述半导体衬底上，其中，每相邻两个所述立柱构成一个所述沟槽，且所述沟槽侧壁沿竖直方向依次排布多个曲面结构；中子反应材料，所述
中子反应材料填充在所述沟槽中。通过增大中子反应材料的填充量，实现了提高半导体中子探测器的探测效率的技术效果。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本技术实施例中提供的一种用于半导体中子探测器的微结构的结构示意图。
19.附图标记：半导体衬底100，若干个沟槽200，若干立柱210，曲面结构220，第一间隔211。
具体实施方式
20.为使本技术实施例的上述目的、特征、优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术实施例的具体的实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多细节以便于充分理解本技术实施例。但是本技术实施例能够以很多的不同于在此描述的其他方式予以实施，本领域技术人员可以在不违背本技术实施例内涵的情况下做类似改进，因此本技术实施例不受下面公开的具体实施例的限制。
21.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示唯一的实施方式。
22.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术实施例的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本技术实施例。本文中所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
23.技术构思
24.本技术实施例提供了一种用于半导体中子探测器的微结构，解决现有技术中的半导体中子探测器存在探测效率低的技术问题。
25.本技术实施例中的技术方案，总体结构如下：其中，所述微结构包括：半导体衬底；若干个沟槽，所述若干个沟槽均匀排列在所述半导体衬底上，所述沟槽包括：若干立柱，所述若干立柱均匀分布在所述半导体衬底上，其中，每相邻两个所述立柱构成一个所述沟槽，且所述沟槽侧壁沿竖直方向依次排布多个曲面结构；中子反应材料，所述中子反应材料填充在所述沟槽中。
26.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例一
28.本技术实施例提供了一种用于半导体中子探测器的微结构，如图1所示，其中，所述微结构包括：半导体衬底100：所述半导体衬底100为具有特定晶面和适当电学、光学和机械特性的用于生长外延层的洁净单晶薄片，若干个沟槽200：所述若干个沟槽200均匀排列在所述半导体衬底上，增大了中子反应材料填充量及中子反应材料与半导体材料的接触面积，所述沟槽200包括：若干立柱210，所述若干立柱210均匀分布在所述半导体衬底100上，其中，每相邻两个所述立柱210之间形成一个所述沟槽200，且所述沟槽200侧壁沿竖直方向依次排布多个曲面结构220；中子反应材料：所述中子反应材料填充在所述沟槽200中，在器件整体尺寸和工艺基本不变的前提下，显著增大了中子反应材料与半导体材料的接触面积，增大了带电粒子进入探测器灵敏体积的概率，从而可有效提高半导体中子探测器的探测效率。
29.进一步的，所述若干个沟槽200的每个所述曲面结构220自所述立柱内凹，且所述多个曲面结构220中每个所述曲面结构220的内凹弧度相同。在器件整体尺寸和工艺基本不变的前提下，该结构形式的探测器增大了中子反应材料的填充量，提高了对入射中子的吸收利用率。所述若干立柱210还包括第一间隔，所述第一间隔位于每相邻的两个所述曲面结构220之间。所述立柱210还包括：第一间隔211，所述第一间隔位于每相邻的两个所述曲面结构之间。
30.进一步的，所述曲面结构220依次连接排布，所述曲面结构220的数量为2～40个，所述曲面结构220的内凹弧度的弧角为1
°
～179
°
。所述半导体衬底100的材料包括si，gaas，sic，所述中子反应材料300包括6li f，
10
b。在器件整体尺寸和工艺基本不变的前提下，该结构形式的探测器一方面增大了中子反应材料的填充量，提高了对入射中子的吸收利用率；另一方面显著增大了中子反应材料与半导体材料的接触面积，增大了带电粒子进入探测器灵敏体积的概率，从而可大幅提高半导体中子探测器的探测效率。
31.实施例二
32.本技术实施例还提供了一种用于半导体中子探测器的微结构制作方法，用于制备本技术所述的微结构，具体举例如下：
33.步骤101，以平面半导体为衬底制作半导体肖特基二极管，制作流程如下：样片清洗处理烘干
→
氧化层的生长(sio2)
→
匀胶，光刻，显影
→
boe sio2腐蚀液开出离子注入窗口
→
离子注入和退火
→
去除sio2→
匀胶，光刻，显影
→
金属蒸发al电极
→
金属剥离
→
背电极生长，完成平面二极管的制作。其中离子注入条件为：正面使用b元素进行离子注入形成p 区，注入能量30ke v，注入剂量为1.5
×
10
15
/cm2；背面使用p元素进行离子注入形成n 区，注入能量120ke v，注入剂量为5
×
10
15
/cm2。离子注入后在n2氛围下进行860℃时间30分钟退火，目的是形成掺杂激活以及恢复离子注入造成的晶格损伤；合金退火条件为10％h2和90％n2保护气体下，进行450℃时间40分钟退火，目的是形成欧姆接触。
34.步骤102，对平面器件进行有机清洗；使用az4620进行正反两面匀胶，在正面进行光刻al窗口图形，用铝腐蚀液开出al金属窗口；使用bosch工艺进行刻蚀，完成新型微结构沟槽的制作。
35.步骤103，在完成以上器件制作后，在凹槽中子转化层物质6li f通过物理挤压的方式进行填充，并超声30s使粉末填充更加致密,将聚乙烯醇缩丁醛(pvb)粉末与二氯乙烷
有机溶液按1:20的比例混合，使用滴管滴在器件表面，进行120℃10min烘烤，对中子转化层物质进行封口；
36.步骤104，完成器件的封装。
37.本技术实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
38.一种用于半导体中子探测器的微结构，其中，所述微结构包括：半导体衬底；若干个沟槽，所述若干个沟槽均匀排列在所述半导体衬底上，所述沟槽包括：若干立柱，所述若干立柱均匀分布在所述半导体衬底上，其中，每相邻两个所述立柱构成一个所述沟槽，且所述沟槽侧壁沿竖直方向依次排布多个曲面结构；中子反应材料，所述中子反应材料填充在所述沟槽中。通过增大中子反应材料的填充量，实现了提高半导体中子探测器的探测效率的技术效果。
39.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
40.显然，本领域的技术人员可以对本技术实施例进行各种改动和变型而不脱离本技术实施例的精神和范围。这样，倘若本技术实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。