高能X射线检测器及制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种检测器及制备工艺，尤其是一种高能X射线检测器及制备工艺。按照本发明专利技术提供的技术方案，所述高能X射线检测器，包括衬底以及制备于衬底正面的若干像素电极，所述像素电极包括制备于衬底内的像素电极沟槽以及与所述像素电极沟槽适配连接的电极单元体，其中，像素电极沟槽在衬底内沿衬底的正面向指向所述衬底背面的方向垂直延伸，电极单元体与衬底欧姆接触或肖特基接触，衬底上的像素电极通过覆盖所述衬底正面的隔离介质层绝缘隔离。本发明专利技术能减小表面漏电，像素区域深刻蚀实现边缘平坦化，降低像素边缘尤其是尖角处的电场，提高击穿电压，还能有效抑制电荷共享的发生，提高检测精度与可靠性。高检测精度与可靠性。高检测精度与可靠性。

【技术实现步骤摘要】
高能X射线检测器及制备工艺


[0001]本专利技术涉及一种检测器及制备工艺，尤其是一种高能X射线检测器及制备工艺。

技术介绍

[0002]高能X射线，一搬指能量为30keV以上的X射线，例如30keV～200keV的X射线。在高能X射线探测领域，X射线检测器负责将X射线转换为电学信号：电子空穴对，提供给后续的读出电路进行测量和处理，获得X射线的位置、能量、时间等信息。
[0003]目前，使用最广泛的高能X射线检测器方案是基于间接检测原理，即将高能X射线首先转化为可见光，然后通过可见光传感器进行探测，中间有两次转换过程。多次转换会对原始X射线检测的信噪比有所损失，不是最佳检测方案。因此，采用直接检测的方案成为高能X射线检测的主流手段，直接检测所采用的方法多为通过X射线与半导体材料直接相互作用，产生电子空穴对，产生的电子空穴对直接被读出电路等处理。
[0004]高能X射线检测器多是基于高原子序数的化合物半导体材料设计而成，对化合物半导体材料，比如可为砷化镓、碲化镉或碲锌镉等。制备时，可采用传统离子注入手段实现PN结的结构，传统的高能X射线检测器基本属于平面器件结构。平面的高能X射线检测器，在漏电流、击穿电压和抗辐射性能上有待进一步的提高，平面结构设计在器件的击穿电压上具有一定的局限性，尤其针对像素型探测器。
[0005]此外，还可直接在化合物半导体材料上溅射或者蒸镀金属电极，金属电极与化合物半导体材料形成欧姆接触或者肖特基接触，但直接在化合物半导体上进行金属电极的制作会造成表面漏电的增加，无法控制表面漏电。
[0006]对于高能X射线在像素阵列探测器，尤其是小像素的X射线探测器，探测时重容易发生电荷共享，当发生电荷共享时，会直接导致探测器的能量分辨降低，影响X射线探测器的探测精度与可靠性。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高能X射线检测器及制备工艺，其能减小表面漏电，像素区域深刻蚀实现边缘平坦化，降低像素边缘尤其是尖角处的电场，提高击穿电压，还能有效抑制电荷共享的发生，提高检测精度与可靠性。
[0008]按照本专利技术提供的技术方案，所述高能X射线检测器，包括衬底以及制备于衬底正面的若干像素电极，
[0009]所述像素电极包括制备于衬底内的像素电极沟槽以及与所述像素电极沟槽适配连接的电极单元体，其中，
[0010]像素电极沟槽在衬底内沿衬底的正面向指向所述衬底背面的方向垂直延伸，电极单元体与衬底欧姆接触或肖特基接触，衬底上的像素电极通过覆盖所述衬底正面的隔离介质层绝缘隔离。
[0011]所述像素电极呈阵列分布，相邻像素电极在衬底间隔的距离相同。
[0012]所述像素电极沟槽的槽底采用圆弧过渡。
[0013]电极单元体包括填充于像素电极沟槽内的槽内电极柱以及支撑于隔离介质层上的槽外电极块，所述槽外电极块的外圈端角采用圆弧过渡。
[0014]在所述衬底内设置若干用于抑制共享电荷发生的共享电荷抑制槽，所述共享电荷抑制槽沿衬底的背面指向所述衬底的正面方向垂直延伸，且共享电荷抑制槽与相邻四个像素电极所围合形成的共享电荷发生区正对应。
[0015]在所述衬底的背面设置背面电极层，所述背面电极层与衬底欧姆接触。
[0016]一种高能X射线检测器的制备工艺，用于制备高能X射线检测器，所述制备工艺包括如下步骤：
[0017]步骤1、提供衬底，并在所述衬底的正面制备隔离介质层，所述隔离介质层覆盖衬底的正面；
[0018]步骤2、对上述隔离介质层图形化，并利用图形化后的隔离介质层对衬底的正面进行沟槽刻蚀，以在衬底内得到像素电极沟槽；
[0019]步骤3、在上述衬底的正面进行金属淀积，以制备得到所需的电极单元体，所述电极单元体与像素电极沟槽适配连接，且与衬底欧姆接触或肖特基接触，以利用电极单元体与像素电极沟槽配合在所述衬底的正面形成所需的像素电极。
[0020]隔离介质层淀积制备于衬底的正面，隔离介质层包括二氧化硅层或氮化硅层，隔离介质层的厚度为
[0021]在衬底的背面设置背面电极层，所述背面电极层与衬底欧姆接触；
[0022]所述像素电极在衬底上呈阵列分布时，在制备得到背面电极层后，在所述衬底内设置若干用于抑制共享电荷发生的共享电荷抑制槽，所述共享电荷抑制槽沿衬底的背面指向所述衬底的正面方向垂直延伸，且共享电荷抑制槽与相邻四个像素电极所围合形成的共享电荷发生区正对应。
[0023]所述像素电极沟槽的槽底采用圆弧过渡，所述像素电极沟槽的深度为
[0024]本专利技术的优点：在衬底的正面设置隔离介质层，利用隔离介质层能实现像素电极间的绝缘隔离，从而利用隔离介质层能减小工作时的表面漏电。像素电极沟槽的槽底采用圆弧过渡和/或槽外电极块的外圈端角采用圆弧过渡时，通过刻蚀像素电极沟槽制备像素电极时，能实现像素电极实现边缘平坦化，降低边缘尤其是尖角处的电场，达到提高击穿电压的目的。通过设置共享电荷抑制槽，能避免引起共享电荷的发生，从而可提高检测精度与可靠性。
附图说明
[0025]图1为本专利技术使用时的示意图。
[0026]图2为本专利技术像素电极在衬底上的俯视示意图。
[0027]图3～图11为本专利技术的具体实施工艺步骤剖视图，其中
[0028]图3为本专利技术衬底的剖视图。
[0029]图4为本专利技术制备得到隔离介质层后的剖视图。
[0030]图5为本专利技术对介质层光刻胶图形化后的剖视图。
[0031]图6为本专利技术对隔离介质层图形化后的剖视图。
[0032]图7为本专利技术制备得到像素电极沟槽后的剖视图。
[0033]图8为本专利技术制备得到电极单元体后的剖视图。
[0034]图9为本专利技术去除介质层光刻胶后的剖视图。
[0035]图10为本专利技术制备得到背面电极层后的剖视图。
[0036]图11为本专利技术制备得到共享电荷抑制槽后的剖视图。
[0037]图12为本专利技术制备共享电荷抑制槽与像素电极间对应配合的立体图。
[0038]附图标记说明：1
‑
衬底、2
‑
背面电极层、3
‑
读出电路、4
‑
像素电极、5
‑
隔离介质层、6
‑
介质层光刻胶、7
‑
光刻胶层窗口、8
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介质层窗口、9
‑
像素电极沟槽、10
‑
共享电荷抑制槽、11
‑
电极单元体、12
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共享电荷发生区、13
‑
槽内电极柱以及14
‑
槽外电极块。
具体实施方式
[0039]下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0040]如图1和图10所示：为了能减小表面漏电，本专利技术的高能X射线检测器，具体地，包括衬底1以及制备于衬底1正面的若干像素电极4，<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高能X射线检测器，包括衬底(1)以及制备于衬底(1)正面的若干像素电极(4)，其特征是：所述像素电极(4)包括制备于衬底(1)内的像素电极沟槽(9)以及与所述像素电极沟槽(9)适配连接的电极单元体(11)，其中，像素电极沟槽(9)在衬底(1)内沿衬底(1)的正面向指向所述衬底(1)背面的方向垂直延伸，电极单元体(11)与衬底(1)欧姆接触或肖特基接触，衬底(1)上的像素电极(4)通过覆盖所述衬底(1)正面的隔离介质层(5)绝缘隔离。2.根据权利要求1所述的高能X射线检测器，其特征是：所述像素电极(4)呈阵列分布，相邻像素电极(4)在衬底(1)间隔的距离相同。3.根据权利要求1所述的高能X射线检测器，其特征是：所述像素电极沟槽(9)的槽底采用圆弧过渡。4.根据权利要求1至3任一项所述的高能X射线检测器，其特征是：电极单元体(11)包括填充于像素电极沟槽(9)内的槽内电极柱(13)以及支撑于隔离介质层(5)上的槽外电极块(14)，所述槽外电极块(14)的外圈端角采用圆弧过渡。5.根据权利要求2所述的高能X射线检测器，其特征是：在所述衬底(1)内设置若干用于抑制共享电荷发生的共享电荷抑制槽(10)，所述共享电荷抑制槽(10)沿衬底(1)的背面指向所述衬底(1)的正面方向垂直延伸，且共享电荷抑制槽(10)与相邻四个像素电极(4)所围合形成的共享电荷发生区(12)正对应。6.根据权利要求1至3任一项所述的高能X射线检测器，其特征是：在所述衬底(1)的背面设置背面电极层(2)，所述背面电极层(2)与衬底(1)欧姆接触。7.一种高能X射线检测器的制备工艺，其特征是，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟华强，
申请(专利权)人：无锡华芯微探科技有限公司，
类型：发明
国别省市：