一种扇形交替式硅像素探测器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种扇形交替式硅像素探测器，包括n型硅基底，n型硅基底为圆柱体结构，其下表面设置有N+入射面，其上表面设置有P+收集面；P+收集面由p+型中心像素单元和等间隔设置在p+型中心像素单元径向上的多个间隔相等的扇形区域组成，p+型中心像素单元位于P+收集面的中心位置，每个扇形区域由多个从内向外交替设置的p+型像素单元A和p+型像素单元B组成，所有扇形区域的同一位置处的p+型像素单元A和p+型像素单元B等间隔交替设置形成一个p+型像素环，共形成多个同心的p+型像素环，且p+型像素环的数量与每个扇形区域包含的p+型像素单元A和p+型像素单元B的总数相等，制备工艺简单、成品率高、成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种扇形交替式硅像素探测器


[0001]本技术属于辐射探测
，涉及一种扇形交替式硅像素探测器。

技术介绍

[0002]半导体探测器具有以下优点：(1)很高的能量分辨率，比气体探测器大约高一个数量级，比闪烁计数器高更多。因为在半导体中电离产生一对电子－空穴对只需要3eV左右的能量，能量相同的带电粒子在半导体中产生的电子－空穴对数比在气体中产生的离子对数高一个数量级以上；(2)很宽的能量响应线性范围，半导体的平均电离功与入射粒子的能量和种类以及探测器的类型无关；(3)ns量级的响应时间；(4)体积小；(5)很好的位置分辨率，高于1.4μm，因而广泛应用于高能物理等领域。
[0003]新型的半导体探测器的飞速发展和应用促进了高能物理的发展，其中硅微条探测器、像素探测器和CCD的发展是半导体探测器新发展的突出代表。近十几年来，世界各大高能物理实验室几乎都采用SMD(Surface Mounted Devices，表面贴装器件)作为顶点探测器，而且还推动了天体物理、宇宙线物理、核医学数字影像技术等领域的发展。在核医学领域的CT和其它数字化图像方面的应用研究，也有了很多新的进展。但早期由于技术的限制，只能做低分辨率的单边读出的硅微条探测器。随着技术水平的提高，采用了新的技术工艺，研制出了双边读出的硅微条探测器，具有两维的位置测试能力。同时，像素探测器也有了很大的发展，每一个像素都连接它自己的读出电子学，在每单位面积上需要大量的电子学路数，具有非常好的位置分辨率，对于高多重性、高事例率的实验是非常有用的。像素探测器与双边读出的硅微条探测器及硅漂移室比较，它的先进性在于它只用单边的技术工艺而提供了两维的高位置分辨率。硅探测器是半导体探测器的一种，具有很好的能量分辨率，两维的位置分辨可以通过双边读出的硅微条探测器和像素探测器实现，但是均存在以下缺点：双边读出的硅微条探测器需要通过先进的技术工艺在硅片两面制作读出条，使读出条相交成一定角度而具有位置的测试能力；其次，为解决欧姆边微条之间的短路问题，需要复杂的设计及技术工艺，使得制造成本高、成品率低。
[0004]像素探测器的每个小室都连接有自己的读出电路，具有很好的位置测试能力，可通过双层金属技术或者倒装片技术连接每个小室和它对应的电子学。但是，无论是哪种技术都需要大量的读出通道，从而提高了读出通道的制备工艺难度造成成品率低、成本高。

技术实现思路

[0005]本技术实施例的目的在于提供一种扇形交替式硅像素探测器，以解决现有具备二维位置分辨能力的硅探测器的制备工艺复杂、成品率低、成本高的问题。
[0006]本技术实施例所采用的技术方案是，一种扇形交替式硅像素探测器，包括n型硅基底，n型硅基底为圆柱体结构，其下表面设置有N+入射面，其上表面设置有P+收集面；
[0007]所述P+收集面由p+型中心像素单元和等间隔设置在p+型中心像素单元径向上的多个间隔相等的扇形区域组成，p+型中心像素单元位于P+收集面的中心位置，每个扇形区
域由多个从内向外交替设置的p+型像素单元A和p+型像素单元B组成，且所有扇形区域的同一位置处的p+型像素单元A和p+型像素单元B等间隔交替设置形成一个p+型像素环，所有扇形区域共形成多个同心的p+型像素环，且p+型像素环的数量与每个扇形区域包含的p+型像素单元A和p+型像素单元B的总数相等。
[0008]进一步的，所述多个扇形区域对应的圆心角均相同。
[0009]进一步的，每个所述扇形区域的p+型像素单元A和p+型像素单元B等间隔交替设置；相邻两所述p+型像素环的间距等于相邻的p+型像素单元A和p+型像素单元B的间距。
[0010]进一步的，每个所述扇形区域中等间隔交替设置的p+型像素单元A和p+型像素单元B均为扇形结构，且从内向外，等间隔交替设置的p+型像素单元A和p+型像素单元B的面积逐渐增大。
[0011]进一步的，一个p+型像素单元A和一个p+型像素单元B共同组成一个扇环形结构，p+型像素单元A和p+型像素单元B分别占据每个扇环形结构的一半，每个所述扇形区域由从内向外等间隔设置的多个扇环形结构组成，且扇环形结构的面积从内向外逐渐增大。
[0012]进一步的，每个所述扇形区域对应连接一条θ读出金属连接线，θ读出金属连接线呈射线形状，且每条θ读出金属连接线和与其对应的扇形区域内的所有p+型像素单元A或所有p+型像素单元B连接。
[0013]进一步的，每个所述P+像素环对应连接一条r读出金属连接线，r读出金属连接线呈圆形，且每条r读出金属连接线和与其对应的扇形区域内的不与θ读出金属连接线连接的所有p+型像素单元B或所有p+型像素单元A连接。
[0014]进一步的于，所述p+型中心像素单元与中心位置读出金属连接线连接。
[0015]进一步的，所述θ读出金属连接线、r读出金属连接线和中心位置读出金属连接线分别位于不同的平面，三者之间由绝缘层隔开。
[0016]进一步的，所述N+入射面由N+型重掺杂层和位于其表面的金属铝层组成。
[0017]本技术实施例的有益效果是，提出一种扇形交替式硅像素探测器结构，使用交替设置的p+型像素单元A和p+型像素单元B来实现扇形交替式硅像素探测器的二维位置分辨能力，且通过溅射、化学气相沉积等单面工艺来实现交替设置的p+型像素单元A和p+型像素单元B的θ读出金属连接线、r读出金属连接线，工艺简单，且与传统像素探测器比较，该扇形交替式硅像素探测器的读出通道数会大幅减少，实现扇形交替式硅像素探测器的二维位置分辨能力的同时降低了探测器和读出通道的制作工艺难度，提高了探测器的成品率，降低了制作成本，有效解决了现有具备二维位置分辨能力的硅探测器的制备工艺复杂、成品率低、成本高的问题。
附图说明
[0018]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。
[0019]图1是双边读出的硅微条探测器的结构示意图。
[0020]图2是硅像素探测器的结构示意图。
[0021]图3是本技术实施例的扇形交替式硅像素探测器的结构示意图。
[0022]图4是本技术实施例的扇形交替式硅像素探测器θ读出金属连接俯视图。
[0023]图5是本技术实施例的扇形交替式硅像素探测器r和θ读出金属连接三维图。
[0024]图6是本技术实施例的扇形交替式硅像素探测器r和θ读出金属连接俯视图。
[0025]图7是本技术实施例的扇形交替式硅像素探测器的另一结构示意图。
[0026]图中，1.p+型读出硅微条，2.n+型读出硅微条，3.x方向电子学读出通道，4.y方向电子学读出通道，5.n型硅基底，6.灵敏区，7.电子学读出通道，8.倒装片，9.p+型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扇形交替式硅像素探测器，其特征在于，包括n型硅基底(5)，n型硅基底(5)为圆柱体结构，其下表面设置有N+入射面(11)，其上表面设置有P+收集面；所述P+收集面由p+型中心像素单元(14)和等间隔设置在p+型中心像素单元(14)径向上的多个间隔相等的扇形区域组成，p+型中心像素单元(14)位于P+收集面的中心位置，每个扇形区域由多个从内向外交替设置的p+型像素单元A(9)和p+型像素单元B(10)组成，且所有扇形区域的同一位置处的p+型像素单元A(9)和p+型像素单元B(10)等间隔交替设置形成一个p+型像素环，所有扇形区域共形成多个同心的p+型像素环，且p+型像素环的数量与每个扇形区域包含的p+型像素单元A(9)和p+型像素单元B(10)的总数相等。2.根据权利要求1所述的一种扇形交替式硅像素探测器，其特征在于，所述多个扇形区域对应的圆心角均相同。3.根据权利要求1或2所述的一种扇形交替式硅像素探测器，其特征在于，每个所述扇形区域的p+型像素单元A(9)和p+型像素单元B(10)等间隔交替设置；相邻两所述p+型像素环的间距等于相邻的p+型像素单元A(9)和p+型像素单元B(10)的间距。4.根据权利要求3所述的一种扇形交替式硅像素探测器，其特征在于，每个所述扇形区域中等间隔交替设置的p+型像素单元A(9)和p+型像素单元B(10)均为扇形结构，且从内向外，等间隔交替设置的p+型像素单元A(9)和p+型像素单元B(10)的面积逐渐增大。5.根据权利要求3所述的一种扇形交替式硅像素探测器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正，熊波，
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：