实现硅基场漂移探测器电势均匀分布的互联结构制造技术

本发明专利技术涉及硅基场漂移探测器的结构，特别涉及实现硅基场漂移探测器电势均匀分布的互联结构，所述互联结构由N个P型注入形成的同心电极圆环，相邻两个同心电极圆环之间通过连接电阻连接形成，连接电阻为P型的沟道电阻，互联的N个P型注入形成的同心电极圆环通过芯片级金属顶层布线，将最内层的同心电极圆环和最外层的同心电极圆环引出，并将这两个同心电极圆环连线的引出端口以压焊PAD的方式，通过键合引线与环形硅基场漂移探测器外部的管壳连接；本发明专利技术中的互联结构，可实现场漂移探测器结构简单、驱动简单、引出端和电压配置的个数少、各电极环电压自动分布、有效探测面积不受引出端口数限制、快速高效探测的目标。

Interconnection structure to realize uniform distribution of electric potential of silicon based field drift detector

【技术实现步骤摘要】
实现硅基场漂移探测器电势均匀分布的互联结构
本专利技术涉及硅基场漂移探测器的结构，特别涉及实现硅基场漂移探测器电势均匀分布的互联结构。
技术介绍
场漂移探测器SDD(SiliconDriftDetector)是一种高灵敏的X射线探测器，由于高阻硅衬底形成的耗尽层深，可以有效探测能量较高、入射深度较深的X射线光子，具有能量分辨率高、暗电流低、噪声低等优点。传统的场漂移探测器SDD以同心圆环、螺旋环等方式呈现。其中同心圆环结构较为普遍，每一个同心圆环为探测器的一个电极，典型宽度20μm～50μm，有效探测面积越大，电极圆环的个数约多。场漂移探测器同一个电极圆环的电压一致，电场由探测器的中心，沿圆形径向方向指向最外环，形成的漂移电场均匀、一致，可以高效的收集X光子信号。但为实现N个同心环电极的电压配置，需将每一个电极环独立引出至管壳亚焊点，并且实现每个电极环独立的驱动供电，这就造成了连接结构复杂、驱动复杂、难以实现大探测面积的缺点。传统螺旋环结构的场漂移探测器，引出端口一般为3～4个，相比同心圆环结构有一定改进。但螺旋环结构，探测靶面上螺旋形电极的任何两点位置相距中心点的距离均不相同、电压也均不相同，这就造成了探测靶面指向探测器中心的电场分布不均匀，不能高效、快速的收集所探测的X光子信号，造成螺旋环形场漂移探测器的探测性能，较同心环形结构低10％～20％。
技术实现思路
为了简化硅基场漂移探测器的引线结构、降低驱动复杂性、提高探测性能，本专利技术提出了实现硅基场漂移探测器电势均匀分布的互联结构，包括N个P型注入形成的同心电极圆环，相邻两个同心电极圆环之间通过连接电阻连接，形成互联结构。进一步的，一个互联电阻从圆心向外呈一字型互联从内到外的N个同心电极圆环。进一步的，互联电阻的数量大于等于2，且均匀地分布在同心电极圆环上。进一步的，连接电阻完全填充在相邻两个同心电极圆环之间。进一步的，连接电阻为P型的沟道电阻。进一步的，P型互联电阻的阻值为100kΩ到5000kΩ，P型互联电阻的离子注入剂量从1×10-11cm-2到1×10-13cm-2。进一步的，互联的N个P型注入形成的同心电极圆环通过芯片级金属顶层布线，将最内层的同心电极圆环和最外层的同心电极圆环引出，并将这两个同心电极圆环连线的引出端口以压焊PAD的方式，通过键合引线与环形硅基场漂移探测器外部的管壳连接。本专利技术中的互联结构，可实现场漂移探测器结构简单、驱动简单、引出端和电压配置的个数少、各电极环电压自动分布、有效探测面积不受引出端口数限制、快速高效探测的目标。附图说明图1为传统同心圆环结构的电场漂移探测器示意图；图2为传统同心螺旋结构的电场漂移探测器示意图；图3为本专利技术中，可实现硅基场漂移探测器电势均匀分布的互联结构；图4为本专利技术中，匹配场漂移探测器电极环互联的电极环引出结构；图5为图4中X2方向的纵向剖面结构图；图6为本专利技术特殊的，相邻两电极环间全部填充式的互联结构。其中，101、电极环1；102、电极环2；103、电极环3；104、电极环N；105、电极环1的引出点；106、电极环2的引出点；107、电极环3的引出点；108、电极环N的引出点；201、螺旋电极环1；202、螺旋电极环2；203、螺旋电极环3；204、螺旋电极环N；205、螺旋电极环2引出点；206、螺旋电极环1引出点；207、螺旋电极环N引出点；305、连接结构；406、电极环金属连接线；407、电极环1引出端口；408、电极环N引出端口；505、硅衬底；506、二氧化硅介质层；508、金属走线绝缘保护层；509、电极环连线引出端；610、电极环间连接结构。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种硅基场漂移探测器电势均匀分布的互联结构，包括N个P型注入形成的同心电极圆环，相邻两个同心电极圆环之间通过连接电阻连接，形成互联结构。本实施例中，不同环之间的互联电阻阻值不同，根据不同电极环所需的偏压而具体设计，通过调整P型互联电阻的离子注入能量和剂量来实现。典型的阻值由100kΩ到5000kΩ不等，P型互联电阻的典型离子注入剂量从1×10-11cm-2到1×10-13cm-2不等，更具体的，相邻两个电极环间，互联结构电阻的阻值，根据电极环数确定，例如总电极环数N＝21，则一共有N-1个互联结构电阻，一般电流要求为10μA，电压差为100V，则电阻阻值为：R＝100V/10μA/(N-1)＝500/kΩ；也就是说，阻值的限定，取决于探测器面积的大小，探测器面积越大，总电极环数N越大，阻值R越小；而探测器面积越大时，所加电压越大，电压差大于100V，理论上，N每增加10个，电压增加50V；本专利技术中，互联结构电阻的使用，解决了压点个数对探测面积的制约，探测面积理论上可以做很大。进一步的，互联电阻以≥2的整数个的形式存在，均匀分布在相邻两个电极环之间，N值越大，电极环的电压分布、电势梯度越均匀，场漂移探测器的探测和收集性能越高，例如当互联电阻为2个时，两个互联电阻呈180度角，互联电阻为3个时，相邻互联电阻之间呈120度角，互联电阻为四个时，如图4，相邻互联电阻之间呈90度角；特别的，互联电阻可以将相邻两个电极环间完全填充。进一步的，采用本专利技术中的互联结构，只需将电极环1、电极环N以金属连线方式引出，引出端口只需2个如图4所示的406、407结构，其余电极环的电压，可由互联结构自动分配，实现场漂移探测器电势、电场的自动分布，如图4、图5所示。采用专利技术中的互联结构，可同时兼容传统螺旋环形场漂移探测器引出端口少、同心圆环形场漂移探测器电势、电场梯度分布均匀的优点,使得硅基场漂移探测器性能提升20％～30％。采用本专利技术中的互联结构，可实现场漂移探测器结构简单、驱动简单、引出端和电压配置的个数少、各电极环电压自动分布、有效探测面积不受引出端口数限制、快速高效探测的目标。图1为传统同心圆环结构的电场漂移探测器示意图，从内到外包括电极环1101、电极环2102、电极环3103、...、电极环N104，N个电极环，每个电极环对应一个引出点，即电极环1引出点105、电极环2引出点106、电极环3引出点107、...、电极环N引出点108，传统同心圆环结构的场漂移探测器由N个电极环(N≥5)构成，则需要有N个引出端口与管壳键合连接，管壳外部需要提供N路的不同驱动才能使场漂移探测器正常工作。图2为传统同心螺旋结构的电场漂移探测器示意图，从内到外包括旋转电极环1201、旋转电极环2202、旋转电极环3203、...、旋转电极环N204，N个旋转电极环，从旋转电极环1201引出螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.硅基场漂移探测器电势均匀分布的互联结构，其特征在于，包括N个P型注入形成的同心电极圆环，相邻两个同心电极圆环之间通过互联电阻连接，形成互联结构。/n

【技术特征摘要】
1.硅基场漂移探测器电势均匀分布的互联结构，其特征在于，包括N个P型注入形成的同心电极圆环，相邻两个同心电极圆环之间通过互联电阻连接，形成互联结构。


2.根据权利要求1所述的硅基场漂移探测器电势均匀分布的互联结构，其特征在于，一个互联电阻从圆心向外呈一字型互联从内到外的N个同心电极圆环。


3.根据权利要求2所述的硅基场漂移探测器电势均匀分布的互联结构，其特征在于，互联电阻的数量大于等于2，且均匀地分布在同心电极圆环上。


4.根据权利要求1所述的硅基场漂移探测器电势均匀分布的互联结构，其特征在于，互联结构电阻为P型的沟道电阻。


5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小东，付智红，涂戈，姜华男，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50