【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及探测器制造，特别是涉及一种硅漂移探测器及制备方法。
技术介绍
1、硅漂移探测器本质上是一种利用硅作为探测介质的粒子探测器，广泛应用于x射线光谱学、电子显微镜和核物理等领域。硅漂移探测器因其优异的能量分辨率和响应速率而备受青睐，在能量色散x射线荧光光谱仪中为主要核心部件。硅漂移探测器可以通过梯度电场为任一位置激发进入衬底的电子提供一个朝向阳极的运动轨迹，因此这个梯度电场的均匀性对硅漂移探测器的性能起到决定性作用。
2、早期硅漂移探测器做为基于mosfet栅氧分压原理的器件，其自身分压电阻就是两个阴极环中间的类栅氧环的电阻。因此，基于电阻计算公式：r＝ρl/s，其中ρ为硅片自身的电阻率，l为氧化层的宽度，即：两个阴极环的间距，s为所属阴极环结深间的正对面积。由于分压的氧化层为圆柱环结构，因此无法简单使用所属电阻计算公式进行计算，需要对所述公式进行转化。
3、首先，单独计算δl＝0，即：单位长度下的电阻δr＝ρ/s，其中，由于圆柱环任一半径下的截面积不同且与其半径直接相关，因此，可以计算任一s＝2πlh，其中l为所计算横截面积的半径，h为阴极环的结深。由于需要计算整体的环间电阻，因此，需要对横截面积电阻进行积分得到环电阻，即：其中l1和l2为氧化层环的内外径。将上述s代入，δr＝ρ/(2πlh)，因此可以得到r＝ρ(ln(l2)-ln(l1))/(2πh)。因此，可以确定随着环数的增加，半径不断扩大，电阻以对数的形式下降。所以为了保障漂移环间电阻的一致性，通常会改变氧化层的厚度。考虑到sdd制备时
4、此外，后续有螺旋结构硅漂移探测器和分压电阻圈硅漂移探测器提出，但上述硅漂移探测器依然存在以下缺陷：
5、螺旋结构的分压电阻不再是氧化层而是螺旋阴极环，虽然螺旋结构可以保证电压的均匀分布，然而这种均匀性仅在其任一半径上存在，在整体器件结构中电势变化并不完全朝向阳极，因此电子的运动轨道无法得到满足，并且由于其对漂移环的连续性具有极高的要求，因此芯片制备过程中的成品率受到严重的影响。
6、分压电阻圈结构为外延结构，其复杂的工艺使得芯片制备的成本再度提高，此外，由于分压电阻线圈位于氧化层之上，会导致其成为金属-氧化物-半导体结构，对其下方电势造成影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种硅漂移探测器及制备方法，以保证sdd在最外环到最内环间的电压在各个分压环间均匀变化，最大程度上提升器件内部电势的均匀性。
2、为实现上述目的，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：
3、n型硅片；
4、p型光接收阴极，设置在所述n型硅片的底端；
5、n型阳极，嵌套设置在所述n型硅片的顶端中心位置；
6、至少两个p型漂移电极环，以所述n型阳极为圆心，逐层围绕在所述n型阳极的外侧，离所述n型阳极最近的一层所述p型漂移电极环为封闭圆环，剩余的所述p型漂移电极环为带有开口的圆环，且各圆环的开口在同一条直线上；
7、环间分压电阻线，设置在各所述p型漂移电极环的开口处；
8、氧化层薄膜，设置在相邻的所述p型漂移电极环之间和所述p型漂移电极环与所述n型阳极之间；
9、金属电极，设置在各所述p型漂移电极环和所述n型阳极上侧。
10、可选地，所述n型硅片的厚度为300-1000μm，电阻率大于10000ω·cm；所述n型阳极直径小于100μm。
11、可选地，所述n型硅片的厚度为500μm，电阻率ρ为16000ω·cm；所述n型阳极的深度为1μm，半径为50μm，n型掺杂浓度为1×1020cm-3；p型漂移电极环的深度为0.5μm、环宽为30μm、p型掺杂浓度为1×1020cm-3；所述氧化层薄膜的环宽为30μm，厚度为300nm；所述金属电极的厚度为1μm，所述p型光接收阴极的深度为0.5μm，p型掺杂浓度为1×1020cm-3。
12、可选地，所述环间分压电阻线电阻的计算公式为：
13、r线＝ρ线l/s(1)
14、s＝hw(2)
15、其中，r线为环间分压电阻线电阻，ρ线为环间分压线的电阻率，l为电阻线的长度，s为电阻线的横截面积，h为p型掺杂深度，w为电阻线宽度。
16、可选地，相邻两个所述p型漂移电极环之间的电阻值计算公式为：
17、r环＝ρ环(ln(l2)-ln(l1))/(2πh)(3)
18、其中，r环为相邻两个p型漂移电极环之间的电阻值，l1和l2分别为相邻两个p型漂移电极环的内径，ρ环为环间电阻率，h为p型掺杂深度。
19、可选地，所述环间分压电阻线为n型或p型。
20、可选地，所述环间分压电阻线为直线、弧线和螺旋线中任意一种。
21、可选地，各个相邻的所述p型漂移电极环之间的电阻线长度、宽度以及电阻值均相等。
22、本专利技术还提供一种硅漂移探测器的制备方法，所述制备方法包括：
23、步骤s1：清洗n型硅片；
24、步骤s2：在清洗后的n型硅片双面掺氯干氧氧化，制备300nm的氧化层薄膜；
25、步骤s3：正面均匀旋涂光刻胶，完成阳极的光刻工艺，将300nm的氧化层薄膜刻蚀至80-110nm，在正面磷离子注入工艺后，可以得到深度为1μm、n型掺杂浓度为1×1020cm-3的n型阳极；
26、步骤s4：正面重新均匀旋涂光刻胶，完成p型漂移环及分压电阻线的光刻工艺，将300nm的氧化层薄膜刻蚀至80-110nm，在正面硼离子注入工艺后，得到深度为0.5μm、p型掺杂浓度为1×1020cm-3的p型漂移电极环及环间分压电阻线；
27、步骤s5：反面均匀旋涂光刻胶，完成p型光接收阴极的光刻工艺，将300nm的氧化层薄膜刻蚀至80-110nm，在反面硼离子注入工艺后，得到深度为0.5μm、p型掺杂浓度为1×1020cm-3的p型光接收阴极；
28、步骤s6：在正面、反面均通过磁控溅射的方法制备金属电极。
29、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
30、本专利技术公开一种环间自分压电阻结构，将环间分压电阻线设置为一种线型结构，将等距的同心圆连接，由于环间分压电阻线的阻值远小于环间电阻，因此可以忽略环间电阻对分压的影响。由于任意环间的分压电阻面积相同，因此可以保证sdd在最外环到最内环间的电压在各个分压环间均匀变化，最大程度上提升器件内部电势的均匀性。
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1.一种硅漂移探测器，其特征在于，所述硅漂移探测器包括：
2.根据权利要求1所述的硅漂移探测器，其特征在于，所述N型硅片的厚度为300-1000μm，电阻率大于10000Ω·cm；所述N型阳极直径小于100μm。
3.根据权利要求2所述的硅漂移探测器，其特征在于，所述N型硅片的厚度为500μm，电阻率ρ为16000Ω·cm；所述N型阳极的深度为1μm，半径为50μm，N型掺杂浓度为1×1020cm-3；P型漂移电极环的深度为0.5μm、环宽为30μm、P型掺杂浓度为1×1020cm-3；所述氧化层薄膜的环宽为30μm，厚度为300nm；所述金属电极的厚度为1μm，所述P型光接收阴极的深度为0.5μm，P型掺杂浓度为1×1020cm-3。
4.根据权利要求1所述的硅漂移探测器，其特征在于，所述环间分压电阻线电阻的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的硅漂移探测器，其特征在于，相邻两个所述P型漂移电极环之间的电阻值计算公式为：
6.根据权利要求1所述的硅漂移探测器，其特征在于，所述环间分压电阻线为N型或P型。
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8.根据权利要求1所述的硅漂移探测器，其特征在于，各个相邻的所述P型漂移电极环之间的电阻线长度、宽度以及电阻值均相等。
9.一种硅漂移探测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
...【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：
2.根据权利要求1所述的硅漂移探测器，其特征在于，所述n型硅片的厚度为300-1000μm，电阻率大于10000ω·cm；所述n型阳极直径小于100μm。
3.根据权利要求2所述的硅漂移探测器，其特征在于，所述n型硅片的厚度为500μm，电阻率ρ为16000ω·cm；所述n型阳极的深度为1μm，半径为50μm，n型掺杂浓度为1×1020cm-3；p型漂移电极环的深度为0.5μm、环宽为30μm、p型掺杂浓度为1×1020cm-3；所述氧化层薄膜的环宽为30μm，厚度为300nm；所述金属电极的厚度为1μm，所述p型光接收阴极的深度为0.5μm，p型掺杂浓度为1×...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉新，赵珍阳，赵英勃，
申请(专利权)人：山东东仪光电仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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