一种面阵探测器制造技术

本发明专利技术公开一种面阵探测器，涉及光电或辐射射线探测技术领域，以解决无法在保证能谱分辨的同时进行位置分辨的问题。所述面阵探测器包括多个单像素，单像素包括柱形的衬底，衬底的上底面上设置有第一重掺杂区，第一重掺杂区为P型重掺杂区或者N型重掺杂区。衬底的下底面上设置有与第一重掺杂区的掺杂类型不同的第二重掺杂区，按照衬底侧面贴合衬底侧面的方式对多个单像素进行排列，形成一个面阵列，构成面阵探测器，从而能够在保证能谱分辨的同时进行位置分辨。本发明专利技术提供的一种面阵探测器用于光电或者辐射射线的探测。

【技术实现步骤摘要】
一种面阵探测器
本专利技术涉及光电或辐射射线探测
，尤其涉及一种应用于光电或辐射射线的面阵探测器。
技术介绍
硅漂移探测器(SDD)结构在1983年首先被E.Gatti和P.Rehak提出，因其输出电容小(一般小于0.1pF)且不依赖于探测器面积，电子学噪声一般远小于同样面积和厚度的Si-PIN探测器，只需要采用简单的半导体制冷就能达到甚至超过需要液氮制冷的Si(Li)探测器的能量分辨率，使得该探测器在物质成分分析、天体物理、核物理及核技术等领域有十分广泛的应用。目前，有些应用场景需要建造5m2的X射线望远镜探测器阵列，对探测器能量分辨率与时间分辨率都提出了很高的要求，采用小面积的Si-PIN探测器将不再可行。在进一步改进技术中，采用了硅漂移探测器(SDD)技术。SDD探测器具有如下优点：(1)探测器的漏电流小；(2)电容也要比Si-PIN探测器小两个数量级左右，所以噪声也很低，并且可以快速地读出电子信号；(3)其能量分辨本领和高计数性能是所有半导体探测器中最好的；(4)结电容小，在全耗尽状态下具有高的量子效率。总的来说，SDD探测器具有高能量分辨率、高信噪比、高量子效率等优点。但是当前SDD探测器主要完成能谱探测，还没有保证能谱探测，同时可进行位置探测的SDD探测器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种面阵探测器，用于在保证SDD探测器能谱分辨的同时实现位置分辨。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种面阵探测器，所述面阵探测器包括多个单像素；所述单像素包括柱形的衬底；所述衬底的上底面上设置有第一重掺杂区，所述第一重掺杂区为P型重掺杂区或者N型重掺杂区；所述衬底的下底面上设置有与所述第一重掺杂区的掺杂类型不同的第二重掺杂区；所述掺杂类型包括N型或者P型；按照衬底侧面贴合衬底侧面的方式对多个所述单像素进行排列，形成一个面阵列，构成面阵探测器。与现有技术相比，本专利技术提供的一种面阵探测器中，每一单像素均在衬底的上底面上设置有第一重掺杂区，衬底的下底面上设置有与第一重掺杂区的掺杂类型不同的第二重掺杂区，并按照衬底侧面贴合衬底侧面的方式对多个单像素进行排列，形成一个面阵列，构成面阵探测器，进而能够利用单像素实现入射射线的能谱探测，利用面阵结构实现对入射射线的位置识别，从而在保证SDD探测器能谱分辨的同时实现位置分辨。另外，本专利技术所提供的面阵探测器还可以实现射线成像功能。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例中所提供的第一种实施方式下的单像素结构的截面示意图。图2为本专利技术实施例中所提供的第一种实施方式下的另一种单像素结构的截面示意图。图3为本专利技术实施例中所提供的第二种实施方式下的单像素结构的截面示意图。图4为本专利技术实施例中所提供的第二种实施方式下的另一种单像素结构的截面示意图。图5为本专利技术实施例中所提供的第二种实施方式下的第一种单像素结构的俯视图。图6为本专利技术实施例中所提供的第二种实施方式下的第一种面阵探测器的俯视图。图7为本专利技术实施例中所提供的第二种实施方式下的第二种单像素结构的俯视图。图8为本专利技术实施例中所提供的第二种实施方式下的第二种面阵探测器的俯视图。图9为本专利技术实施例中所提供的第二种实施方式下的第三种单像素结构的俯视图。图10为本专利技术实施例中所提供的第二种实施方式下的第三种面阵探测器的俯视图。图11为本专利技术实施例中所提供的金属互联结构的截面示意图。附图标记：0-单像素；1-衬底；2-第一重掺杂区；3-第二重掺杂区；4-第三重掺杂区；5-像素边缘隔离结构；6-电位控制电极；7-电场；8-像素边缘电位控制电极；9-第一金属层；10-金属；11-第二金属层。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。实施例：请参阅图1，本专利技术实施例提供的一种面阵探测器包括多个单像素0。单像素0包括柱形的衬底1，衬底1的上底面上设置有第一重掺杂区2，第一重掺杂区2为P型重掺杂区或者N型重掺杂区。衬底1的下底面上设置有与第一重掺杂区2的掺杂类型不同的第二重掺杂区3，掺杂类型包括N型或者P型。即若第一重掺杂区2为P型重掺杂区，则第二重掺杂区3为N型重掺杂区，若第一重掺杂区2为N型重掺杂区，则第二重掺杂区3为P型重掺杂区。衬底1选用与第一重掺杂区2的掺杂类型相同的高阻低掺杂半导体衬底。具体的，通过离子注入形成第一重掺杂区2和第二重掺杂区3。P型重掺杂区为向衬底1上掺入离子浓度大于第一预设浓度的受主杂质所形成的，受主杂质是指位于元素周期表第III族中的一种元素，例如硼或者铟，它们的价电子带都只有三个电子，第一预设浓度一般为1E18/cm3。P型低掺杂区为向衬底1上掺入离子浓度小于第二预设浓度的受主杂质所形成的，第二预设浓度一般为1E14/cm3。N型重掺杂区为向衬底1上掺入离子浓度大于第一预设浓度的施主杂质而形成的，施主杂质可为五价元素砷、磷、锑等。按照衬底侧面贴合衬底侧面的方式对多个单像素0进行排列，形成一个面阵列，构成面阵探测器。具体实施时，当入射射线进入衬底1后，通过光电效应、康普顿效应或者正负电子对效应在衬底1中激发出电子载流子或空穴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面阵探测器，其特征在于，所述面阵探测器包括多个单像素；/n所述单像素包括柱形的衬底；所述衬底的上底面上设置有第一重掺杂区，所述第一重掺杂区为P型重掺杂区或者N型重掺杂区；所述衬底的下底面上设置有与所述第一重掺杂区的掺杂类型不同的第二重掺杂区；所述掺杂类型包括N型或者P型；/n按照衬底侧面贴合衬底侧面的方式对多个所述单像素进行排列，形成一个面阵列，构成面阵探测器。/n

【技术特征摘要】
1.一种面阵探测器，其特征在于，所述面阵探测器包括多个单像素；
所述单像素包括柱形的衬底；所述衬底的上底面上设置有第一重掺杂区，所述第一重掺杂区为P型重掺杂区或者N型重掺杂区；所述衬底的下底面上设置有与所述第一重掺杂区的掺杂类型不同的第二重掺杂区；所述掺杂类型包括N型或者P型；
按照衬底侧面贴合衬底侧面的方式对多个所述单像素进行排列，形成一个面阵列，构成面阵探测器。


2.根据权利要求1所述的一种面阵探测器，其特征在于，所述衬底的上底面上还设置有与所述第一重掺杂区的掺杂类型不同的多个第三重掺杂区，每一所述第三重掺杂区均为封闭图形，且包围所述第一重掺杂区。


3.根据权利要求2所述的一种面阵探测器，其特征在于，按照到所述第一重掺杂区的距离的顺序，多个所述第三重掺杂区所加电压的数值梯度上升或者梯度下降；距离所述第一重掺杂区越近，所述第三重掺杂区所加电压的数值越小。


4.根据权利要求2所述的一种面阵探测器，其特征在于，所述第三重掺杂区的形状和所述第一重掺杂区的形状均与所述上底面的形状相同。


5.根据权利要求2所述的一种面阵探测器，其特征在于，所述衬底的每一侧面上均设置有像素边缘隔离结构；所述像素边缘隔离结构上设置有电位控制电极。

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【专利技术属性】
技术研发人员：胡海帆，秦秀波，赵宏鸣，刘鹏浩，李志垚，马喆，王智斌，
申请(专利权)人：中国航天科工集团第二研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11