[發明專利]一種新型六邊形開闔式殼型電極半導體探測器

在審

• 申請號: 201710598436.9
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107221569A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 李正;劉曼文
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0352;H01L31/117
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司43210
• 代理人: 趙登高

技術領域

本發明專利屬于高能物理，天體物理，航空航天，軍事，醫學等技術領域，涉及一種新型六邊形開闔式殼型電極半導體探測器。

背景技術

探測器主要用于高能物理、天體物理等，半導體探測器探測靈敏度高、響應速度快、具有很強的抗輻照能力，并且易于集成，在高能粒子探測與X光檢測等領域有重要應用價值。但傳統“三維半導體探測器”有許多不足，在高能物理及天體物理中，探測器處于強輻照條件下工作，這對探測器能量分辨率響應速度等有高的要求，且需具有較強的抗輻照能力，低漏電流以及低全耗盡電壓，對于其體積的大小有不同的要求。

半導體探測器是工作在反向偏壓下的，當外部粒子進入到探測器的靈敏區時，在反向偏壓作用下，產生的電子-空穴對被分開，電子向正極運動，在到達正極后被收集，空穴向負極運動，被負極收集，在外部電路中就能形成反映粒子信息的電信號。

現有的“三維溝槽電極半導體探測器”在進行電極刻蝕時不能完全的貫穿整個硅體，這就使得探測器有一部分不能刻蝕，這一部分對探測器的性能影響大，比如該部分電場較弱，電荷分布不均勻，探測效率降低等現象。我們稱這一部分為“死區”，而且“死區”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，“三維溝槽電極半導體探測器”只能是在單面進行刻蝕。最后，這種探測器在工作時，粒子只能單面入射，影響探測效率。

為此，提供一種新型六邊形開闔式殼型電極半導體探測器，解決上述現有技術存在的問題就顯得尤為必要。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明專利目的在于提供一種新型六邊形開闔式殼型電極半導體探測器。其優化結構類型，消除死區，優化單面刻蝕工藝為雙面刻蝕工藝，工作時，粒子可雙面入射,反應更靈敏，探測效率更高。

為達到上述目的，本發明專利的技術方案為：

一種新型六邊形開闔式殼型電極半導體探測器，有一六棱柱半導體基體(1)，溝槽電極(2)和中央柱狀電極(3)由半導體基體(1)通過貫穿刻蝕、擴散摻雜形成，中央柱狀電極(3)位于溝槽電極(2)正中，溝槽電極(2)環繞于中央柱狀電極(3)之外，其中，溝槽電極(2)為六邊形框中空電極，溝槽電極(2)刻蝕成結構相同且結構上互為互補的兩瓣；溝槽電極(2)的一對平行邊正中有斜紋狀實體縫隙(6)，半導體基體(1)采用輕摻雜硅，溝槽電極(2)及中央柱狀電極(3)采用重摻雜硅，其中，溝槽電極(2)與中央柱狀電極(3)的P/N型相反，所述新型六邊形開闔式殼型電極半導體探測器頂面的溝槽電極(2)和中央柱狀電極(3)上覆蓋有電極接觸層(4)，頂面未覆蓋電極接觸層(4)的其他半導體基體(1)表面覆蓋二氧化硅絕緣層(7)，底面設置有二氧化硅襯底層(5)；在溝槽電極(2)間沒有刻蝕成電極從而剩下斜紋狀實體縫隙(6)，新型六邊形開闔式殼型電極半導體探測器在斜紋狀半導體基體的基礎上以溝槽電極頂點為圓心，斜紋狀實體縫隙(6)的寬度為半徑做圓，圓弧外的半導體基質都刻蝕成電極，從而留下帶弧狀的斜紋體半導體基體。

進一步的，所述新型六邊形開闔式殼型電極半導體探測器通過共用溝槽電極(2)的電極壁形成M*N陣列探測器，其中M,N均為正整數，探測器是一個PIN結：P型半導體-絕緣層-N型半導體形，其中，重摻雜的P/N型半導體硅的電阻率與輕摻雜的P/N半導體硅不同，在半導體基體上進行刻蝕，形成溝槽電極(2)和中央柱狀電極(3)，然后溝槽電極(2)采用N型硅重摻雜，中央柱狀電極(3)采用P型硅重摻雜，半導體基體(1)采用P型輕摻雜。

進一步的，所述半導體基體(1)的半導體材料采用Si、Ge、HgI₂、GaAs、TiBr、CdTe、CdZnTe、CdSe、GaP、HgS、PbI₂和AlSb中的一種或多種的組合。

進一步的，所述新型六邊形開闔式殼型電極半導體探測器高度為100至300微米。

進一步的，所述中央柱狀電極(3)寬度為10微米。

進一步的，所述電極接觸層(4)為鋁電極接觸層。

進一步的，所述電極接觸層(4)厚度為1微米，所述二氧化硅襯底層(5)厚度為1微米。

進一步的，所述斜紋狀實體縫隙(6)的寬度小于10微米。

相對于現有技術，本發明方案的有益效果為：

本發明一種新型六邊形開闔式殼型電極半導體探測器。其優化結構類型，消除死區，優化單面刻蝕工藝為雙面刻蝕工藝，工作時，粒子可雙面入射,反應更靈敏，探測效率更高。

附圖說明