[發明專利]一種開合式三維溝槽電極硅探測器

有效

• 申請號: 201611133684.8
• 申請日: 2016-12-10
• 公開（公告）號: CN106449801B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 李正;唐立鵬;劉曼文;馮明富
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0203
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙)43205
• 代理人: 姜芳蕊

技術領域

本發明屬于高能物理及天體物理技術領域，涉及一種開合式三維溝槽電極硅探測器。

背景技術

探測器廣泛應用于高能物理、天體物理、航空航天、軍事、醫學等技術領域，在高能物理及天體物理之中，探測器處于強輻照條件下，因此對探測器本身有嚴格的要求，要求其具有較強的抗輻照能力，且漏電流以及全耗盡電壓不能太大，對于其體積的大小也有不同的要求。傳統的“三維溝槽電極硅探測器”有許多的不足之處，首先是在進行電極刻蝕時不能完全的貫穿整個硅體，使得探測器有一部分不能刻蝕，稱該部分為“死區”，“死區”部分的電場較弱，電荷分布不均勻，進而影響探測器的性能；而且“死區”部分在單個探測器中占據20％-30％，如果是做成列陣，則會占據更大的比例。其次，傳統的“三維溝槽電極硅探測器”只能是在單面進行刻蝕。最后，傳統的“三維溝槽電極硅探測器”在工作時，粒子也只能是單面入射。因此亟需提出一種新型的三維溝槽電極硅探測器。

發明內容

為了達到上述目的，本發明提供一種開合式三維溝槽電極硅探測器，使死區面積最小，工作時粒子能夠雙面入射，反應更為靈敏。解決了現有技術中三維硅探測器只能單面刻蝕，粒子只能單面入射，且存在較大死區，影響探測器探測性能的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種開合式三維溝槽電極硅探測器，在硅體上貫穿刻蝕后經過擴散摻雜形成開合式溝槽電極、中央電極，開合式溝槽電極環繞于中央電極之外，中央電極接負極，開合式溝槽電極接正極，開合式溝槽電極為存在開口、不連續的圓柱結構；探測器最底端設有二氧化硅保護層。

本發明的特征還在于，進一步的，所述中央電極為空心的圓柱形，半徑是5μm。

進一步的，所述中央電極由鋁層和重摻雜硼硅層構成，鋁層位于最上層，厚度為1μm；重摻雜硼硅層位于鋁層下面，厚度為200μm～500μm。

進一步的，所述開合式溝槽電極為空心圓柱環，開合式溝槽電極的寬度10μm。

進一步的，所述開合式溝槽電極由鋁層和重摻雜磷硅層構成，鋁層位于最上層，厚度為1μm；重摻雜磷硅層位于鋁層下面，厚度為200μm～500μm。

進一步的，所述硅體為p型，硅體由二氧化硅層和輕摻雜硼硅層構成，二氧化硅層位于最上層，厚度為1μm；輕摻雜硼硅層位于二氧化硅層下面，厚度為200μm～500μm。

進一步的，所述二氧化硅保護層厚度為1μm。

進一步的，所述開合式溝槽電極開口的內側弧長為3μm～10μm。

本發明的有益效果是：傳統的“三維溝槽電極硅探測器”中，硅體中心的n+型溝槽和邊緣的p+型溝槽是不完全貫穿于整個結構的，結構的底部就有p型硅基體(死區)，與傳統的“三維溝槽電極硅探測器”相比，本發明的電極完全的貫穿于硅體，減少了死區的比例，另外，以圓柱形結構為主，相對于其它結構具有更大的優勢，在工作中，電場分布，電勢分布等更加的均勻。由于是圓柱形，兩個電極之間的距離相等，與平板電容器十分相似，得出的結果與理論值更加的接近。通過合理的尺寸設計可以使得每個單元在組合成陣列時，每個單元之間沒有間隙，從而使得死區面積更小，無電勢低區，并且每個單元是獨立的不受影響，從而有更好的探測效果。并且探測器在工作中，粒子可以從上下底面同時入射，而傳統的“三維溝槽電極硅探測器”只能是單面入射，從而粒子探測效率更高，反應更靈敏。在工藝上可以雙面刻蝕，傳統的三維溝槽只能單面刻蝕，簡化了探測器制作工藝。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是傳統三維溝槽電極硅探測器結構示意圖。

圖2是本發明實施例的結構示意圖。

圖3是本發明實施例探測器陣列的結構示意圖。

圖4是本發明實施例中開合式溝槽電極的俯視圖。

圖中，1.中央電極，2.溝槽電極，3.硅體，4.p型硅基體，5.二氧化硅保護層，6.開合式溝槽電極。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。