一种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硅漂移探测器及其制备方法，属于高能射线探测器件技术领域，解决了现有的硅漂移探测器中漂移环之间的氧化层荷电和探测器制备方法影响硅漂移探测器性能的问题，所述硅漂移探测器包括衬底，设置在衬底的一面的阳极掺杂区

【技术实现步骤摘要】
一种硅漂移探测器及其制备方法


[0001]本专利技术属于高能射线探测器件
，涉及一种硅漂移探测器及其制备方法
。

技术介绍

[0002]硅漂移探测器是一种主要用来探测高能射线的硅基探测器，自从
1984
年被
Gatti
和
Rehak
提出以来，该种探测器得到了广泛的研究，器件性能也得到了很大的提升
。
硅漂移探测器是一种采用侧向耗尽的器件，实际工作时探测器的衬底处在完全耗尽的状态下，高能射线产生的电子沿平行于器件表面的方向横向漂移到阳极并被收集起来
。
这种探测器最大的一个优点就是器件电容非常小，而且不随器件面积的增大而增大，由于器件电容比较小，探测器具有非常高的能量分辨率和计数率
。
[0003]为了在硅漂移探测器中产生横向漂移电场
(
如图2所示
)
，一般的做法是在探测器的表面制备一系列沿漂移方向相间排列的漂移电极，漂移电极本质上是在衬底上制备的
PN
结，一种典型的硅漂移探测器结构如图1所示，在电子收集极
(
阳极
)
的周围形成大量的同心圆环，这些就是漂移环
。
在漂移环之间，设计有分压器
(
电阻
)
，当在漂移环的最外环与最内环分别施加一定电压时，分压器的存在使得电压差均匀落在各个漂移环上，进而形成了横向漂移电场
。
信号电子将在漂移电场的驱动下被收集到阳极
。
在这种结构中，漂移环间隙是氧化硅薄膜覆盖的硅衬底
。
氧化层薄膜中具有一定的正电荷，容易在硅衬底表面形成电子势井，一方面使信号电子损失，影响器件的探测性能；另一方面，这些势井中的电荷会导致器件噪声增大，也使得器件能量分辨率变差
。
[0004]为解决氧化层荷电带来的影响，有研究人员在硅漂移探测器表面设计了
river
结构，用于导走氧化层下面的感应电荷
。
但这种设计无疑大幅增大了器件的工艺难度
。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种硅漂移探测器及其制备方法，解决了现有技术的硅漂移探测器中漂移环之间的氧化层和探测器制备方法影响硅漂移探测器性能的问题
。
[0006]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种硅漂移探测器，所述硅漂移探测器包括衬底，设置在所述衬底的一面的阳极掺杂区
、
漂移区，以及设置在所述衬底的另一面的入射面掺杂区；
[0008]其中，所述阳极掺杂区位于所述衬底表面的中心区域，所述漂移区为环绕所述阳极掺杂区的外周向远离所述阳极掺杂区的方向延伸的连续区域，沿远离所述阳极掺杂区的方向，所述漂移区的厚度逐渐减小
。
[0009]优选地，沿远离所述阳极掺杂区的方向，所述漂移区的厚度呈阶梯状逐渐减小
。
[0010]优选地，设有所述漂移区的所述衬底的一面的边缘设置有接地环，所述漂移区远离所述阳极掺杂区的边缘与所述接地环之间设置有多个均匀间隔设置的阳极面保护环
。
[0011]优选地，沿远离所述衬底表面中心的方向，所述入射面掺杂区延伸至与所述漂移
区远离所述阳极掺杂区的边相对应的位置，所述衬底设置有入射面掺杂区的面上还设置有与所述阳极面保护环相对应的入射面保护环
。
[0012]优选地，所述漂移区靠近所述阳极掺杂区的边缘与所述阳极掺杂区之间
、
所述漂移区远离所述阳极掺杂区的边缘与距离所述漂移区最近的阳极面保护环之间
、
所述接地环与距离所述接地环最近的阳极面保护环之间设置有间隙
。
[0013]优选地，所述漂移区靠近所述阳极掺杂区的边缘与所述阳极掺杂区之间
、
所述漂移区远离所述阳极掺杂区的边缘与距离所述漂移区最近的阳极面保护环之间
、
所述接地环与距离所述接地环最近的阳极面保护环之间
、
所述阳极面保护环与所述阳极面保护环之间以及所述入射面保护环与所述入射面保护环之间的衬底表面设置有绝缘介质层
。
[0014]优选地，所述漂移区的掺杂类型与所述衬底的掺杂类型相反，所述阳极面保护环
、
所述入射面保护环和所述入射面掺杂区的掺杂类型与所述漂移区的掺杂类型相同
。
[0015]优选地，所述阳极掺杂区和所述接地环的掺杂类型与所述衬底的掺杂类型相同
。
[0016]优选地，所述阳极掺杂区上表面设置阳极金属电极，所述漂移区靠近所述阳极掺杂区的边缘区域上表面设置漂移区内侧金属电极，所述漂移区远离所述阳极掺杂区的边缘区域上表面设置漂移区外侧金属电极，所述接地环上表面设置接地环金属电极，所述入射面掺杂区的边缘区域上表面设置入射面金属电极
。
[0017]另一方面，本专利技术还提供了一种硅漂移探测器的制备方法，所述硅漂移探测器为本专利技术的硅漂移探测器，所述制备方法包括：
[0018]在衬底上形成阳极掺杂区；
[0019]在衬底生长硅薄膜，对所述硅薄膜进行蚀刻，使得沿远离所述阳极掺杂区的方向，所述漂移区的厚度逐渐减小，形成漂移区；
[0020]在衬底上形成入射面掺杂区
、
接地环
、
阳极面保护环和入射面保护环；
[0021]在所述阳极掺杂区上形成阳极金属电极，在所述漂移区靠近所述阳极掺杂区的边上形成漂移区内侧金属电极，在所述漂移区远离所述阳极掺杂区的边上形成漂移区外侧金属电极，在所述接地环上形成接地环金属电极，在所述入射面掺杂区的边上形成入射面金属电极
。
[0022]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0023]1、
本专利技术的硅漂移探测器的漂移区为连续区域，避免了漂移区氧化薄膜的存在，在漂移区的衬底表面不会有电子势井，有利于降低器件漏电噪声，提高探测器的能量分辨率，并且，不会有信号电子损失，提高器件的探测性能
。
[0024]2、
本专利技术中，沿远离所述阳极掺杂区的方向，所述漂移区的厚度逐渐减小，实现漂移区由阳极掺杂区至远离阳极掺杂区的方向的电阻均匀分布，进而形成漂移电场
。
[0025]3、
本专利技术的硅漂移探测器的漂移区的结构简单，制备方法简单，通过传统的薄膜生长结合蚀刻或光刻步骤即可形成，制备过程不会造成对漂移区的性能影响
。
[0026]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解
。
本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得
。
附图说明
[0027]附图仅用于示出具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种硅漂移探测器，其特征在于，所述硅漂移探测器包括衬底
(1)
，设置在所述衬底
(1)
的一面的阳极掺杂区
(2)、
漂移区
(3)
，以及设置在所述衬底
(1)
的另一面的入射面掺杂区
(4)
；其中，所述阳极掺杂区
(2)
位于所述衬底
(1)
表面的中心区域，所述漂移区
(3)
为环绕所述阳极掺杂区
(2)
的外周向远离所述阳极掺杂区
(2)
的方向延伸的连续区域，沿远离所述阳极掺杂区
(2)
的方向，所述漂移区
(3)
的厚度逐渐减小
。2.
根据权利要求1所述的硅漂移探测器，其特征在于，沿远离所述阳极掺杂区
(2)
的方向，所述漂移区
(3)
的厚度呈阶梯状逐渐减小
。3.
根据权利要求1所述的硅漂移探测器，其特征在于，设有所述漂移区
(3)
的所述衬底
(1)
的一面的边缘设置有接地环
(5)
，所述漂移区
(3)
远离所述阳极掺杂区
(2)
的边缘与所述接地环
(5)
之间设置有多个均匀间隔设置的阳极面保护环
(6)。4.
根据权利要求3所述的硅漂移探测器，其特征在于，沿远离所述衬底
(1)
表面中心的方向，所述入射面掺杂区
(4)
延伸至与所述漂移区
(3)
远离所述阳极掺杂区
(2)
的边缘相对应的位置，所述衬底
(1)
设置有入射面掺杂区
(4)
的面上还设置有与所述阳极面保护环
(6)
相对应的入射面保护环
(7)。5.
根据权利要求4所述的硅漂移探测器，其特征在于，所述漂移区
(3)
靠近所述阳极掺杂区
(2)
的边缘与所述阳极掺杂区
(2)
之间
、
所述漂移区
(3)
远离所述阳极掺杂区
(2)
的边缘与距离所述漂移区
(3)
最近的阳极面保护环
(6)
之间
、
所述接地环
(5)
与距离所述接地环
(5)
最近的阳极面保护环
(6)
之间设置有间隙
。6.
根据权利要求5所述的硅漂移探测器，其特征在于，所述漂移区
(3)
靠近所述阳极掺杂区
(2)
的边缘与所述阳极掺杂区
(2)
之间
、
所述漂移区
(3)
远离所述阳极掺杂区
(2)
的边缘与距离所述漂移区
(3)
最近的阳极面保护环
(6)
之间
、
所述接地环
(5)
与距离所述接地环

【专利技术属性】
技术研发人员：陶科，贾锐，李星，王鑫华，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：