扇形硅漂移探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种扇形硅漂移探测器，包括基底，基底的上表面为收集面，基底的下表面为入射面；收集面的中心是收集阳极，以收集阳极为中心向外依次设置有收集面漂浮阴极环、收集面内环加压环，收集面内环加压环、收集阳极、收集面漂浮阴极环之间同心；收集面内环加压环外围设置有扇形单元，扇形单元之间设有表面电子排出通道；扇形单元外侧设置有环形保护阳极；入射面包括入射面窗口、入射面阴极加压环和入射面保护环，入射面阴极加压环内部为入射窗口，入射面阴极加压环外侧为入射面保护环。解决了现有技术中存在的表面漏电流会被阳极收集、对于不同角度的扇形结构无法实现拼接等问题。本发明专利技术还提供了一种扇形硅漂移探测器的制备方法。备方法。备方法。

Sector silicon drift detector and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
扇形硅漂移探测器及其制备方法


[0001]本专利技术属于辐射探测
，涉及一种扇形硅漂移探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]硅漂移探测器是为原子物理、核物理和基本粒子物理而开发。现在，硅漂移探测已广泛用于辐射源探测，高能物理粒子轨迹探测，食品安全检测等众多领域。传统圆柱形硅漂移探测设计采用单面螺旋环设计，收集阳极位于螺旋环中间，入射面是整块阴极，在阳极面和入射面均加上不同的工作偏压，形成指向阳极的电子收集通道。硅漂移探测的漏电流包括体漏电流和表面漏电流，由于二氧化硅层材料的属性，其下表面能感应出电子，存在于二氧化硅和硅的界面处。传统圆柱形硅漂移探测器设计中，表面漏电流和体漏电流均被阳极收集，表面漏电流部分会额外增加探测器的不良影响。传统圆柱形硅漂移探测器一般采用圆柱形、六边形或正方形的设计结构，对于不同角度的扇形结构则无法实现。

技术实现思路

[0003]为了达到上述目的，本专利技术提供一种扇形硅漂移探测器及其制备方法，解决了现有技术中存在的表面漏电流会被阳极收集、对于不同角度的扇形结构无法实现拼接等问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是，一种扇形硅漂移探测器，包括基底，所述基底的上表面为收集面，基底的下表面为入射面；收集面的中心是收集阳极，以收集阳极为中心向外依次设置有收集面漂浮阴极环、收集面内环加压环，收集面内环加压环、收集阳极、收集面漂浮阴极环之间同心；收集面内环加压环外围设置有扇形单元，扇形单元之间设有表面电子排出通道；扇形单元外侧设置有环形保护阳极；入射面包括入射面窗口、入射面阴极加压环和入射面保护环，入射面阴极加压环内部为入射窗口，入射面阴极加压环外侧为入射面保护环，入射面阴极加压环和入射面保护环与入射面的正中心同心。
[0005]进一步地，所述扇形单元包括收集面保护环、收集面外环阴极加压环，收集面保护环位于扇形单元的最外围，收集面外环阴极加压环位于收集面保护环内侧。
[0006]进一步地，所述扇形单元还包括分压链条、收集面漂移环；分压链条和收集面漂移环由扇形单元最内侧向外交错排布；分压链条由内向外长度和宽度依次增加；收集面漂移环两端与分压链条漂移环的两端对应连接。
[0007]进一步地，最内环的分压链条的宽度是5μm，最外环的分压链条的宽度为17μm；收集面漂移环的宽度均为55μm。
[0008]进一步地，扇形单元的收集面漂移环、扇形单元的收集面外环阴极加压环、收集面内环加压环、收集面漂浮阴极环、入射面阴极加压环的表面镀有铝层；所述铝层之间填充有二氧化硅层。
[0009]进一步地，基底是N+型高阻硅晶片，厚度为300～500μm，掺杂浓度为4
×
1011～2
×
1012cm
‑3。
[0010]进一步地，收集面漂移环、分压链条、收集面保护环、收集面外环阴极加压环、收集面内环加压环、收集面漂浮阴极环、入射面窗口、入射面保护环、入射面阴极加压环是通过P+型离子掺杂，掺杂浓度为1016～1020cm
‑3，厚度为0.5um。
[0011]进一步地，收集阳极和环形保护阳极是通过N+型离子掺杂，掺杂浓度为1016～1020cm
‑3，厚度为0.5um。
[0012]本专利技术还提供了一种扇形硅漂移探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0013]步骤S1、通过吸杂氧化工艺在N+型高阻硅晶片的上下表面生成厚度约的二氧化硅层，经光刻工艺将设计的探测器图形转移到二氧化硅层上；
[0014]步骤S2、通过双面刻蚀工艺将收集面漂移环、分压链条、收集面保护环、收集面外环阴极加压环、收集面内环加压环、收集面漂浮阴极环、入射面窗口、入射面保护环和入射面阴极加压环所在区域的二氧化硅层刻蚀至
[0015]步骤S3、将P+型离子注入被刻蚀的区域形成收收集面漂移环、分压链条、收集面保护环、收集面外环阴极加压环、收集面内环加压环、收集面漂浮阴极环、入射面窗口、入射面保护环和入射面阴极加压环；
[0016]步骤S4、通过光刻及刻蚀工艺，将收集阳极和环形保护阳极所在区域的二氧化硅层刻蚀到底，然后注入N+型离子形成收集阳极和环形保护阳极；
[0017]步骤S5、通过氧化炉对注入的P+型离子和N+型离子进行激活；
[0018]步骤S6、通过光刻、刻蚀工艺，将收集面漂移环、收集面外环阴极加压环、收集面内环加压环、收集面漂浮阴极环、入射面阴极加压环所在区域的二氧化硅层刻蚀到底；
[0019]步骤S7、通过磁控溅射工艺生成一层铝膜，通过光刻、铝腐蚀工艺，收集面漂移环、收集面外环阴极加压环、收集面内环加压环、收集面漂浮阴极环、入射面阴极加压环所在区域上方生成铝层；
[0020]步骤S8、通过退火工艺对前面步骤造成的损伤进行修复，同时形成铝硅合金，形成欧姆接触。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]1、通过设计扇形硅漂移探测器，在探测器灵敏区外设计接地的阳极保护结构，将表面漏电流通过保护阳极流出，减少探测器的漏电流，降低探测器的本底噪声，最终提高探测器的能量分辨率。
[0023]2、通过设计不同角度的扇形硅漂移探测器单元，在保证电场良好分布的前提下，根据使用需求拼接成不同形状的探测器，且每个扇形单元是独立工作的状态。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利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专利技术的一些实施例，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。
[0025]图1是本专利技术实施例的扇形单元(θ＝45
°
)时的漂移探测器收集面图。
[0026]图2是本专利技术实施例的扇形单元(θ＝45
°
)时的圆形硅漂移探测器入射面图。
[0027]图3是本专利技术实施例的收集面中间区域示意图。
[0028]图4是本专利技术实施例的收集面漂移环、分压链条连接示意图。
[0029]图5是本专利技术实施例的收集阳极、收集面漂浮阴极和收集面内环加压环的位置关系示意图。
[0030]图中，1.收集面，2.扇形单元，3.环形保护阳极，4.收集面外环阴极加压环，5.收集面保护环，6.表面电子排除通道，7.入射面，8.入射面窗口，9.入射面阴极加压环，10.入射面保护环，11.分压链条，12.收集面漂移环，13.收集面内环加压环，14.收集阳极，15.收集面漂浮阴极环。
具体实施方式
[0031]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。
[0032]本专利技术的扇形硅漂移探测器单元可以设计成不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扇形硅漂移探测器，其特征在于，包括基底，所述基底的上表面为收集面(1)，基底的下表面为入射面(7)；收集面(1)的中心是收集阳极(14)，以收集阳极(14)为中心向外依次设置有收集面漂浮阴极环(15)、收集面内环加压环(13)，收集面内环加压环(13)、收集阳极(14)、收集面漂浮阴极环(15)之间同心；收集面内环加压环(13)外围设置有扇形单元(2)，扇形单元(2)之间设有表面电子排出通道(6)；扇形单元(2)外侧设置有环形保护阳极(3)；入射面(7)包括入射面窗口(8)、入射面阴极加压环(9)和入射面保护环(10)，入射面阴极加压环(9)内部为入射窗口，入射面阴极加压环(9)外侧为入射面保护环(10)，入射面阴极加压环(9)和入射面保护环(10)与入射面(7)的正中心同心。2.根据权利要求1所述的一种扇形硅漂移探测器，其特征在于，所述扇形单元(2)包括收集面保护环(5)、收集面外环阴极加压环(4)，收集面保护环(5)位于扇形单元(2)的最外围，收集面外环阴极加压环(4)位于收集面保护环(5)内侧。3.根据权利要求2所述的一种扇形硅漂移探测器，其特征在于，所述扇形单元(2)还包括分压链条(11)、收集面漂移环(12)；分压链条(11)和收集面漂移环(12)由扇形单元(2)最内侧向外交错排布；分压链条(11)由内向外长度和宽度依次增加；收集面漂移环(12)两端与分压链条(11)漂移环的两端对应连接。4.根据权利要求3所述的一种扇形硅漂移探测器，其特征在于，最内环的分压链条(11)的宽度是5μm，最外环的分压链条(11)的宽度为17μm；收集面漂移环(12)的宽度均为55μm。5.根据权利要求1所述的一种扇形硅漂移探测器，其特征在于，扇形单元(2)的收集面漂移环(12)、扇形单元(2)的收集面外环阴极加压环(4)、收集面内环加压环(13)、收集面漂浮阴极环(15)、入射面阴极加压环(9)的表面镀有铝层；所述铝层之间填充有二氧化硅层。6.根据权利要求1所述的一种扇形硅漂移探测器，其特征在于，基底是N+型高阻硅晶片，厚度为300～500μm，掺杂浓度为4
×
1011～2
×
1012cm
‑3。7.根据权利要求3所述的一种扇形硅漂移探测器，其特征在于，收...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正，熊波，
申请(专利权)人：湖南脉探芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：