一种梳状硅像素探测单元及梳状硅像素探测器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种梳状硅像素探测单元及梳状硅像素探测器，梳状硅像素探测器为采用梳状硅像素探测单元组成的梳状硅像素探测单元阵列。梳状硅像素探测单元包括硅基体，硅基体顶面生成有二氧化硅层，二氧化硅层内刻蚀有P+阴极，硅基体的底面刻蚀有n+阳极；P+阴极由第一梳状阴极和第二梳状阴极组成，第一梳状阴极和第二梳状阴极由一个L型阴极以及位于L型阴极内并与其连接的多个条型阴极组成，两者的L型阴极相距一定距离相对设置，两者的多个条型阴极相互平行交叉设置，且第一梳状阴极的L型阴极不与第二梳状阴极的条型阴极连接，其条型阴极不与第二梳状阴极的L型阴极连接。实现了硅像素探测器的空间二维位置分辨，分辨率高、工艺简单。

【技术实现步骤摘要】
一种梳状硅像素探测单元及梳状硅像素探测器
本技术属于硅探测器
，涉及一种梳状硅像素探测单元及梳状硅像素探测器。
技术介绍
硅像素探测器在很早之前就已经被技术，为达到具有空间分辨力的特性，传统的硅像素探测器在硅晶圆的上下面都进行了像素的设计与制作，在硅晶圆一个面上设计像素单元阵列，在另一个面上设计一条阳极以及像素单元阵列，且该面上的像素单元阵列与阳极条平行(阳极条一般靠近像素单元阵列的最边沿)。通过上下两面像素单元阵列的设计，使硅像素探测器获得了二维的空间分辨力，然而空间分辨率相对较低，且应用双面半导体工艺技术制作，制备工艺难度较大。现有的硅像素探测器已经从双面设计理念和工艺技术提高到了单面设计和工艺。像素单元阵列在硅晶圆的一个面，阳极在另一整个面，工艺难度降低了很多，然而没有空间二维分辨的能力，完全只是一个pn结结构。
技术实现思路
本技术实施例的目的在于提供一种梳状硅像素探测单元及梳状硅像素探测器，以解决现有像素单元阵列和阳极分开设计的硅像素探测器无空间二维位置分辨能力的问题，以及现有具备二维空间分辨能力的硅像素探测器空间分辨率低、制备工艺难度大的问题。本技术实施例所采用的技术方案是，一种梳状硅像素探测单元，包括硅基体，硅基体顶面生成有二氧化硅层，二氧化硅层内刻蚀有P+阴极，硅基体的底面刻蚀有n+阳极；所述P+阴极由第一梳状阴极和第二梳状阴极组成，第一梳状阴极和第二梳状阴极相对交叉设置。进一步的，所述第一梳状阴极和第二梳状阴极均由一个L型阴极以及位于L型阴极内部并与其连接的多个条型阴极组成，第一梳状阴极和第二梳状阴极的L型阴极相距一定距离相对设置，第一梳状阴极和第二梳状阴极的多个条型阴极相互平行交叉设置。进一步的，所述第一梳状阴极的L型阴极不与第二梳状阴极的条型阴极连接，第一梳状阴极的条型阴极不与第二梳状阴极的L型阴极连接。进一步的，每个所述L型阴极内的多个条型阴极相隔一定间隙平行设置并朝向L型阴极的开口处倾斜，且多个条型阴极以与其连接的L型阴极的角平分线为对称轴对称设置。进一步的，所述第一梳状阴极和第二梳状阴极的多个条型阴极的长度均从与其连接的L型阴极的内部中心向两侧依次递减，所有条型阴极的宽度相等，且L型阴极和条型阴极的宽度相等，条型阴极的宽度大于相邻两条型阴极的间隙宽度。进一步的，所述第一梳状阴极和第二梳状阴极均是在二氧化硅层内依次经刻蚀、离子注入形成的p+重掺杂硅层；所述n+阳极由n+重掺杂硅层和位于其上的阳极铝膜组成。进一步的，所述第一梳状阴极和第二梳状阴极的L型阴极的直角处均镀设有一层铝膜作为信号输出点，每个所述信号输出点和与其对应的L型阴极相接触。进一步的，所述p+重掺杂硅层和n+重掺杂硅层的厚度均为1um；所述阳极铝膜的厚度为0.5um；所述二氧化硅层的厚度为0.1～0.5um；所述硅基体的厚度为200～500um，为n型轻掺杂硅基体，电阻率大于4000Ω·cm；所述P+阴极外刻蚀有封闭的保护环。本技术实施例所采用的另一技术方案是，一种梳状硅像素探测器，为采用上述梳状硅像素探测单元组成的梳状硅像素探测单元阵列。进一步的，所述梳状硅像素探测单元阵列中，每行的梳状硅像素探测单元的第一梳状阴极的信号输出点连接在一起形成横向连接线，每列的梳状硅像素探测单元的第二梳状阴极的信号输出点连接在一起形成纵向连接线，构成一个二维数轴。本技术实施例的有益效果是，提出一种梳状硅像素探测单元及由该梳状硅像素探测单元组成的梳状硅像素探测器，每个梳状硅像素探测单元的P+阴极由第一梳状阴极和第二梳状阴极组成，第一梳状阴极和第二梳状阴极均由一个L型阴极以及位于L型阴极内部并与其连接的多个条型阴极组成，第一梳状阴极和第二梳状阴极的L型阴极相距一定距离相对设置，第一梳状阴极和第二梳状阴极的多个条型阴极相互平行交叉设置。梳状硅像素探测器是采用该梳状硅像素探测单元组成的梳状硅像素探测单元阵列，梳状硅像素探测单元阵列中，每行的第一梳状阴极的信号输出点连接在一起形成横向连接线，每列的第二梳状阴极的信号输出点连接在一起形成纵向连接线，每条横向连接线和纵向连接线均构成一个二维数轴，可实现硅像素探测器的空间二维位置分辨，分辨率高，且由于结构的巧妙设计，在制备工艺上采用简单的单面工艺即可实现，有效解决了现有像素单元阵列和阳极分开设计的硅像素探测器无空间二维位置分辨能力的问题，以及现有具备二维空间分辨能力的硅像素探测器空间分辨率低、制备工艺难度大的问题。附图说明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。图1是本技术实施例的梳状硅像素探测器的像素单元结构示意图。图2是本技术实施例的梳状硅像素探测器的像素单元俯视示意图。图3是本技术实施例的第一梳状阴极和第二梳状阴极的结构示意图。图4是本技术实施例的梳状硅像素探测器的像素单元阵列示意图。图中，1.保护环，2.第一梳状阴极，3.第二梳状阴极，4.n+阳极，5.硅基体，6.二氧化硅层，7.L型阴极，8.条型阴极，9.信号输出点。具体实施方式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，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。本技术实施例提供一种梳状硅像素探测单元，如图1所示，为立方体结构，其包括硅基体5，硅基体5顶面生成有二氧化硅层6，二氧化硅层6内刻蚀有P+阴极，硅基体5底面刻蚀有n+阳极4。如图1～2所示，P+阴极由第一梳状阴极2和第二梳状阴极3组成，第一梳状阴极2和第二梳状阴极3相对交叉设置。如图3所示，第一梳状阴极2和第二梳状阴极3均由一个L型阴极7以及位于L型阴极7内部并与其连接的多个条型阴极8组成，每个L型阴极7内的多个条型阴极8相隔一定间隙平行设置并向L型阴极7的开口处倾斜，且多个条型阴极8以L型阴极7的角平分线为对称轴对称设置，第一梳状阴极2和第二梳状阴极3的L型阴极7相距一定距离相对设置，第一梳状阴极2和第二梳状阴极3的多个条型阴极8相互平行交叉设置，且第一梳状阴极2的L型阴极7不与第二梳状阴极3的条型阴极8连接，第一梳状阴极2的条型阴极8不与第二梳状阴极3的L型阴极7连接。第一梳状阴极2和第二梳状阴极3的多个条型阴极8的长度均从L型阴极7的内部中心向两侧依次递减。所有条型阴极8的宽度相等，L型阴极7和条型阴极8的宽度相等，且条型阴极8的宽度大于相邻两条型阴极8的间隙宽度，以避免在间隙区域出现电子陷进。条型阴极8的宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种梳状硅像素探测单元，其特征在于，包括硅基体(5)，硅基体(5)顶面生成有二氧化硅层(6)，二氧化硅层(6)内刻蚀有P+阴极，硅基体(5)的底面刻蚀有n+阳极(4)；/n所述P+阴极由第一梳状阴极(2)和第二梳状阴极(3)组成，第一梳状阴极(2)和第二梳状阴极(3)相对交叉设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种梳状硅像素探测单元，其特征在于，包括硅基体(5)，硅基体(5)顶面生成有二氧化硅层(6)，二氧化硅层(6)内刻蚀有P+阴极，硅基体(5)的底面刻蚀有n+阳极(4)；
所述P+阴极由第一梳状阴极(2)和第二梳状阴极(3)组成，第一梳状阴极(2)和第二梳状阴极(3)相对交叉设置。


2.根据权利要求1所述的一种梳状硅像素探测单元，其特征在于，所述第一梳状阴极(2)和第二梳状阴极(3)均由一个L型阴极(7)以及位于L型阴极(7)内部并与其连接的多个条型阴极(8)组成，第一梳状阴极(2)和第二梳状阴极(3)的L型阴极(7)相距一定距离相对设置，第一梳状阴极(2)和第二梳状阴极(3)的多个条型阴极(8)相互平行交叉设置。


3.根据权利要求2所述的一种梳状硅像素探测单元，其特征在于，所述第一梳状阴极(2)的L型阴极(7)不与第二梳状阴极(3)的条型阴极(8)连接，第一梳状阴极(2)的条型阴极(8)不与第二梳状阴极(3)的L型阴极(7)连接。


4.根据权利要求2所述的一种梳状硅像素探测单元，其特征在于，每个所述L型阴极(7)内的多个条型阴极(8)相隔一定间隙平行设置并朝向L型阴极(7)的开口处倾斜，且多个条型阴极(8)以与其连接的L型阴极(7)的角平分线为对称轴对称设置。


5.根据权利要求2～4任一项所述的一种梳状硅像素探测单元，其特征在于，所述第一梳状阴极(2)和第二梳状阴极(3)的多个条型阴极(8)的长度均从与其连接的L型阴极(7)的内部中心向两侧依次递减，所有条型阴极(8)的宽度相等，且L型阴极(7)和条型...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正，李玉云，
申请(专利权)人：湖南正芯微电子探测器有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43