目前在微納電子器件工藝快速發(fā)展的背景下,各種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體探測器層出不窮,在核能譜分析、醫(yī)學(xué)、礦物分析等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。硅基高阻半導(dǎo)體（Si-PIN）探測器用于能量和物質(zhì)探測時(shí),需要對半導(dǎo)體外加全耗盡電壓。但是由于反向偏壓過高時(shí)探測器會(huì)發(fā)生擊穿行為,故合理設(shè)計(jì)探測器的結(jié)構(gòu)是保證半導(dǎo)體探測器工作條件的關(guān)鍵。論文在介紹了通用的探測器保護(hù)手段諸如平面結(jié)終端和場板的基礎(chǔ)上,結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn),首先借助仿真軟件模擬了反向偏壓二極管和條形探測器的電學(xué)參數(shù)隨靈敏區(qū)間距和氧化層電荷的變化情況,模擬表明,對于反向偏壓PN二極管,其靈敏區(qū)與浮空保護(hù)環(huán)的距離存在最優(yōu)值使其擊穿電壓最高；對于條形探測器,其相鄰探測條間距的減小會(huì)降低探測器漏電流同時(shí)提高擊穿電壓；而對于以上兩種探測器來說,本征區(qū)與氧化層之間的電荷密度減小會(huì)提高擊穿電壓,但是輸出漏電流卻相應(yīng)升高。再者通過流片測試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了探測器的I-V特性,論文從中總結(jié)出減小硅基二極管探測器的拐角曲率會(huì)提高其擊穿電壓,但是增加的趨勢逐漸變緩；并提到了硅基材料的刻蝕實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)參數(shù)對刻蝕結(jié)果的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,硅<111>的反應(yīng)速率隨著四甲基氫氧化銨（TMAH... 

【文章來源】：北方工業(yè)大學(xué)北京市

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
        1.1.1 半導(dǎo)體輻射探測器簡介
        1.1.2 半導(dǎo)體輻射探測器的分類
        1.1.3 半導(dǎo)體輻射探測器的應(yīng)用領(lǐng)域
    1.2 硅基半導(dǎo)體輻射探測器的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國際上硅基探測器的發(fā)展趨勢
        1.2.2 國內(nèi)硅基探測器的科技水平與發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 論文研究內(nèi)容以及章節(jié)安排
    1.4 本章小結(jié)
第二章 半導(dǎo)體探測器的原理和結(jié)構(gòu)
    2.1 半導(dǎo)體輻射探測器工作原理
        2.1.1 半導(dǎo)體PN結(jié)基本原理
        2.1.2 反偏壓探測器的工作原理
        2.1.3 位置靈敏探測器的工作原理
    2.2 硅基探測器電學(xué)參數(shù)指標(biāo)與改進(jìn)方案
    2.3 硅基探測器的擊穿現(xiàn)象與保護(hù)
        2.3.1 擊穿原理
        2.3.2 改進(jìn)探測器擊穿電壓的手段
    2.4 本章小結(jié)
第三章 擊穿電壓與漏電流的模擬分析
    3.1 Sentaurus TCAD器件模擬的相關(guān)研究
        3.1.1 仿真流程
        3.1.2 網(wǎng)格文件與命令文件
        3.1.3 模擬要注意的問題
    3.2 二極管輻射探測器的間距模擬
        3.2.1 仿真結(jié)構(gòu)
        3.2.2 擊穿電壓結(jié)果與分析
    3.3 條形探測器的間距模擬
        3.3.1 仿真結(jié)構(gòu)
        3.3.2 擊穿電壓結(jié)果與分析
        3.3.3 漏電流結(jié)果與分析
    3.4 界面電荷對探測器性能的結(jié)果與分析
        3.4.1 界面電荷密度對擊穿電壓的影響
        3.4.2 界面電荷密度對漏電流的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證擊穿電壓的結(jié)果,探討拐角曲率的影響
    4.1 耐壓器件結(jié)構(gòu)版圖設(shè)計(jì)
    4.2 硅半導(dǎo)體刻蝕工藝的探討
        4.2.1 硅濕法刻蝕操作簡介
        4.2.2 刻蝕液溫度對刻蝕速率和反應(yīng)后表面粗糙度的影響
        4.2.3 刻蝕液濃度對刻蝕速率和反應(yīng)后表面粗糙度的影響
        4.2.4 黑點(diǎn)和裂紋效應(yīng)
    4.3 測試數(shù)據(jù)分析
        4.3.1 測試設(shè)備
        4.3.2 圓形結(jié)構(gòu)保護(hù)環(huán)距離變化
        4.3.3 方形結(jié)構(gòu)拐角曲率的變化
    4.4 主探測器擊穿電壓的數(shù)據(jù)分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 硅基探測器輸出信號(hào)分析
    5.1 探測器輸出信號(hào)與噪聲分析
        5.1.1 探測器的噪聲源
        5.1.2 探測器應(yīng)用電路的噪聲源
    5.2 電荷靈敏前置放大器
        5.2.1 電荷靈敏放大器的基本介紹
        5.2.2 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件Multisim
        5.2.3 電荷靈敏放大器模塊介紹
        5.2.4 電荷靈敏放大器的仿真結(jié)果
    5.3 帶通濾波電路
        5.3.1 濾波電路的分類
        5.3.2 用作探測器濾波的帶通濾波電路設(shè)計(jì)及效果簡析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 硅基探測器的穩(wěn)定性分析
    6.1 電學(xué)穩(wěn)定性分析
        6.1.1 電遷移現(xiàn)象的條件與改善
        6.1.2 硅基探測器的電遷移現(xiàn)象判斷
        6.1.3 電遷移現(xiàn)象對硅基探測器其它影響
        6.1.4 鋁膜的生存時(shí)間
    6.2 動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)分析
        6.2.1 硅基探測器結(jié)構(gòu)力學(xué)分析簡介
        6.2.2 材料的安全裕度
        6.2.3 硅基探測器在準(zhǔn)靜態(tài)環(huán)境中的安全裕度分析
        6.2.4 硅基探測器的共振頻率和模態(tài)
        6.2.5 硅基探測器在時(shí)變載荷作用下的諧響應(yīng)分析
    6.3 本章小結(jié)
第七章 論文總結(jié)和展望
參考文獻(xiàn)
申請學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3517046