硅漂移探测器制造技术

本申请提供了一种硅漂移探测器。该硅漂移探测器包括：包括探测区的N型硅片，探测区的正面区域包括间隔设置的一个正面环形N区与多个正面环形P区，探测区的背面区域包括P型区；隔离层，设置在N型硅片的正面上，隔离层具有多个间隔设置的第一接触孔；多个间隔的正面电极，包括阴极与阳极，阴极一一对应地设置在与正面环形P区连接的第一接触孔中，阳极置在与正面环形N区连接的第一接触孔中；背面电极，设置在P型区的远离探测区的正面区域的表面上；多个间隔的分压部，设置在隔离层的远离N型硅片的表面上，分压部位于相邻的两个阴极之间的隔离层的表面上，分压部与相邻的两个阴极分别电连接，分压部为半导体分压部。该探测器使用时操作简单。

【技术实现步骤摘要】
硅漂移探测器
本申请涉及半导体领域，具体而言，涉及一种硅漂移探测器。
技术介绍
目前几乎所有同步辐射荧光实验站都使用Si(Li)探测器进行荧光分析，虽然能量分辨率满足需求，但是低计数率严重限制了实验效率。近几年，硅漂移探测器(SiliconDriftDetector，简称SDD)由于具有高计数率而被广泛应用在能量色散型X射线荧光光谱仪(XRF)或者X射线能谱仪(EDS)、医疗设备、高能物理研究设备、航空航天上。硅漂移探测器是半导体探测器中一种较为高级的器件类型，由E.Gatti与P.Rehak在改进传统硅基PIN探测器的基础上于1983年专利技术和提出。它的主要结构是一块低掺杂的高阻硅，其背面辐射入射处有一层很薄的突变结，正面的掺杂电极设计成间隔很小的同心环状条纹，形成多个漂移环，反转偏置场在电极间逐步增加，形成平行表面的电场分量。耗尽层电离辐射产生的电子受该电场驱动，向极低电容的收集阳极“漂移”，形成电脉冲，即形成计数信号。激发的电子经过漂移才被收集，具有信号积累放大及过滤噪声的作用，在探测微弱信号方面具有很高的灵敏度。SDD采用半导体封装工艺安装在自动温控制冷器上，降低环境温度及辐射能量对微弱信号探测效率的影响，并通过Be窗过滤杂光信号的影响。目前，SDD在使用过程中，需要分别在多个漂移环上施加电压，使用起来不方便。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种硅漂移探测器，以解决现有技术中的硅漂移探测器使用时不方便的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种硅漂移探测器，该硅漂移探测器包括：N型硅片，上述N型硅片包括探测区，上述探测区的正面区域包括间隔设置的一个正面环形N区与多个正面环形P区，至少部分上述正面环形P区设置在上述正面环形N区的周向外侧，上述探测区的背面区域包括P型区；隔离层，设置在上述N型硅片的正面上，上述隔离层具有多个间隔设置的第一接触孔，其中的一个上述第一接触孔使得上述正面环形N区的至少部分表面连接，剩余的各上述第一接触孔对应与一个上述正面环形P区的至少部分表面连接；多个间隔的正面电极，包括阴极与阳极，上述阴极一一对应地设置在与上述正面环形P区连接的上述第一接触孔中，上述阳极置在与上述正面环形N区连接的上述第一接触孔中；背面电极，设置在上述P型区的远离上述探测区的正面区域的表面上；多个间隔的分压部，设置在上述隔离层的远离上述N型硅片的表面上，各上述分压部位于相邻的两个上述阴极之间的上述隔离层的表面上，各上述分压部与相邻的两个上述阴极分别电连接，上述分压部为半导体分压部。进一步地，上述硅漂移探测器还包括接触金属，上述接触金属设置在上述分压部的至少部分表面上以及相邻的上述阴极的至少部分表面上，以将上述分压部与相邻的上述阴极电连接。进一步地，上述硅漂移探测器还包括绝缘层，上述绝缘层设置在上述分压部的远离上述N型硅片的表面上、上述分压部的侧壁上以及上述阴极两侧的上述隔离层的表面上，上述绝缘层具有间隔设置的多个第二接触孔，上述第二接触孔与上述分压部的远离上述N型硅片的部分表面连接，上述第二接触孔中以及至少部分上述绝缘层的表面上设置有上述接触金属，上述接触金属与上述阴极电连接。进一步地，上述第一接触孔包括连通的第一子接触孔与第二子接触孔，上述第一子接触孔与上述N型硅片相连接，上述绝缘层还设置在上述第二子接触孔的侧壁与上述阴极之间。进一步地，任意相邻的两个上述阴极之间的上述隔离层的表面上具有上述分压部，至少部分上述阴极包括两个间隔设置的阴极部，其中，一个上述阴极部与相邻的一个上述分压部电连接，另一个上述阴极部与相邻的另一个上述分压部电连接。进一步地，上述正面环形N区的远离上述探测区的背面区域的表面、上述正面环形P区的远离上述探测区的背面区域的表面以及上述N型硅片的正面平齐，上述P型区的远离上述探测区的正面区域的表面与上述N型硅片的背面平齐。进一步地，上述探测区的背面还包括背面环形P区，上述背面环形P区位于上述P型区的周向外侧，上述硅漂移探测器还包括设置在上述背面环形P区的远离上述N型硅片的表面上的背面环电极。进一步地，上述分压部的材料包括金属氧化物半导体材料和/或二维半导体材料。进一步地，上述金属氧化物半导体材料选自InGaZnO、ZnO、ZnO2、In2O3、SnO2、SnO、TiO与In2O3中的至少一种；上述二维半导体材料选自MoS2、MoSe2、TiS2、WS2、WSe2、TiS3、石墨烯、InSe、In2Se3、GaSe、GaS、ReS2、黑磷、BN与Sb2Te3中的至少一种。进一步地，上述分压部的厚度在之间。进一步地，各上述正面环形P区的环宽度在1～60μm之间。进一步地，相邻的两个上述正面环形P区的之间的间隔在1～100μm之间，或者，相邻的上述正面环形P区与上述正面环形N区之间的间隔在1～100μm之间。进一步地，上述隔离层的厚度在之间，优选上述绝缘层的厚度在之间，进一步优选上述正面电极与上述接触金属的总厚度在之间。进一步地，上述正面环形P区、上述正面环形N区以及上述P型区均为重掺杂区。进一步地，上述探测单元为六边形的探测单元。进一步地，上述正面环形N区与上述正面环形P区均为六边形环。应用本申请的技术方案，硅漂移探测器的探测区正面区域的多个正面环形P区为阴极漂移环，且与接触的部分N型硅片形成PN结，且阴极漂移环与阴极电连接；正面环形N区为阳极环，与阳极电连接，探测区的背面区域的P型区与接触的部分N型硅片形成PN结。当向该上下PN结均施加反应偏压时，N型硅片形成全耗尽半导体区域，入射射线在该区域中产生电子-空穴对，由于电场的作用，电子逐渐向阳极漂移，形成电脉冲，从而实现入射射线的探测。并且，该硅漂移探测器中，在相邻的两个阴极之间设置有分压部，该分压部将相邻的两个阴极电连接，这样使得在施加电压时，无需向每个阴极引线加电压，使得该探测器使用时操作简单，方便应用。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1示出了根据本申请的硅漂移探测器的实施例的局部结构示意图；图2示出了图1中的局部结构示意图；图3示出了图1的硅漂移探测器的局部剖面结构示意图；以及图4示出了硅漂移探测器的局部结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、N型硅片；11、正面环形N区；12、正面环形P区；13、P型区；14、背面环形P区；20、隔离层；30、正面电极；31、阴极；32、阳极；40、背面电极；41、背面环电极；50、分压部；60、绝缘层；70、接触金属；200、外保护环；300、背面保护环。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。应该理解的是，当元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅漂移探测器，其特征在于，所述硅漂移探测器包括多个依次排列探测单元，各所述探测单元包括：N型硅片(10)，所述N型硅片(10)包括探测区，所述探测区的正面区域包括间隔设置的一个正面环形N区(11)与多个正面环形P区(12)，至少部分所述正面环形P区(12)设置在所述正面环形N区(11)的周向外侧，所述探测区的背面区域包括P型区(13)；隔离层(20)，设置在所述N型硅片(10)的正面上，所述隔离层(20)具有多个间隔设置的第一接触孔，其中的一个所述第一接触孔使得所述正面环形N区(11)的至少部分表面连接，剩余的各所述第一接触孔对应与一个所述正面环形P区(12)的至少部分表面连接；多个间隔的正面电极(30)，包括阴极(31)与阳极(32)，所述阴极(31)一一对应地设置在与所述正面环形P区(12)连接的所述第一接触孔中，所述阳极(32)置在与所述正面环形N区(11)连接的所述第一接触孔中；背面电极(40)，设置在所述P型区(13)的远离所述探测区的正面区域的表面上；以及多个间隔的分压部(50)，设置在所述隔离层(20)的远离所述N型硅片(10)的表面上，各所述分压部(50)位于相邻的两个所述阴极(31)之间的所述隔离层(20)的表面上，各所述分压部(50)与相邻的两个所述阴极(31)分别电连接，所述分压部(50)为半导体分压部。...

【技术特征摘要】
1.一种硅漂移探测器，其特征在于，所述硅漂移探测器包括多个依次排列探测单元，各所述探测单元包括：N型硅片(10)，所述N型硅片(10)包括探测区，所述探测区的正面区域包括间隔设置的一个正面环形N区(11)与多个正面环形P区(12)，至少部分所述正面环形P区(12)设置在所述正面环形N区(11)的周向外侧，所述探测区的背面区域包括P型区(13)；隔离层(20)，设置在所述N型硅片(10)的正面上，所述隔离层(20)具有多个间隔设置的第一接触孔，其中的一个所述第一接触孔使得所述正面环形N区(11)的至少部分表面连接，剩余的各所述第一接触孔对应与一个所述正面环形P区(12)的至少部分表面连接；多个间隔的正面电极(30)，包括阴极(31)与阳极(32)，所述阴极(31)一一对应地设置在与所述正面环形P区(12)连接的所述第一接触孔中，所述阳极(32)置在与所述正面环形N区(11)连接的所述第一接触孔中；背面电极(40)，设置在所述P型区(13)的远离所述探测区的正面区域的表面上；以及多个间隔的分压部(50)，设置在所述隔离层(20)的远离所述N型硅片(10)的表面上，各所述分压部(50)位于相邻的两个所述阴极(31)之间的所述隔离层(20)的表面上，各所述分压部(50)与相邻的两个所述阴极(31)分别电连接，所述分压部(50)为半导体分压部。2.根据权利要求1所述的硅漂移探测器，其特征在于，所述硅漂移探测器还包括接触金属(70)，所述接触金属(70)设置在所述分压部(50)的至少部分表面上以及相邻的所述阴极(31)的至少部分表面上，以将所述分压部(50)与相邻的所述阴极(31)电连接。3.根据权利要求2所述的硅漂移探测器，其特征在于，所述硅漂移探测器还包括绝缘层(60)，所述绝缘层(60)设置在所述分压部(50)的远离所述N型硅片(10)的表面上、所述分压部(50)的侧壁上以及所述阴极(31)两侧的所述隔离层(20)的表面上，所述绝缘层(60)具有间隔设置的多个第二接触孔，所述第二接触孔与所述分压部(50)的远离所述N型硅片(10)的部分表面连接，所述第二接触孔中以及至少部分所述绝缘层(60)的表面上设置有所述接触金属(70)，所述接触金属(70)与所述阴极(31)电连接。4.根据权利要求3所述的硅漂移探测器，其特征在于，所述第一接触孔包括连通的第一子接触孔与第二子接触孔，所述第一子接触孔与所述N型硅片(10)相连接，所述绝缘层(60)还设置在所述第二子接触孔的侧壁与所述阴极(31)之间。5.根据权利要求1所述的硅漂移探测器，其特征在于，任意相邻的两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟琼华，殷华湘，贾云丛，李贞杰，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11