[實用新型]互嵌殼型電極三維探測器

有效

• 申請號: 201721077852.6
• 申請日: 2017-08-27
• 公開（公告）號: CN207164265U
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 李正;張亞
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙)43205
• 代理人: 寧星耀

技術領域

本實用新型屬于三維硅探測器技術領域，涉及一種互嵌殼型電極三維探測器。

背景技術

探測器主要用于高能物理、天體物理等。傳統的“三維硅探測器”有許多不足之處，例如底部有一層厚度為30％d的硅襯底(d為探測器整體厚度)，硅襯底只具有支撐硅體的作用，粒子在這一層由于弱電場的影響，漂移速度很小，因此在這一層中由于低速漂移而被強輻射造成的深能級缺陷俘獲的粒子很多，另外，粒子不能雙面進入探測器。隨后提出了閉合式殼型電極硅探測器的結構，如圖4所示，四邊形溝槽電極1接正極，其寬度的10μm，最上層是1μm的鋁，鋁層下面是重摻雜磷的硅；中央電極2接負極，其半徑是5μm，最上層是1μm的鋁，鋁層下面是180μm～450μm的重摻雜硼的硅。八邊形溝槽電極3與四邊形溝槽電極1接觸，均接正極，外圍電極3寬度10μm。

但是閉合式殼型電極硅探測器存在以下問題：一、四邊形溝槽電極與八邊形溝槽電極的嵌套方式使探測器四個邊角上都有死區，死區的面積大，拼成陣列時，死區面積更大。二、電學信號會從死區漏出來，影響其他單元，造成位置分辨率的降低。

實用新型內容

為實現上述目的，本實用新型提供一種互嵌殼型電極三維探測器，解決了現有技術中探測器的死區面積大，增大電學相干性，從而使降低位置分辨率的問題。

本實用新型所采用的技術方案是，一種互嵌殼型電極三維探測器，互嵌殼型電極三維探測器單元包括矩形溝槽電極，矩形溝槽電極的下方刻蝕有六邊形溝槽電極，六邊形溝槽電極的截面為矩形溝槽電極的矩形截面切去對角線上的兩個邊角而形成的六邊形，矩形溝槽電極與六邊形溝槽電極在Z軸上有重合，矩形溝槽電極與六邊形溝槽電極在X、 Y平面內重疊的部分為貫穿刻蝕；矩形溝槽電極與六邊形溝槽電極在X、Y平面內不重疊的部分形成死區，死區包括第一死區和第二死區，第一死區為矩形溝槽電極與六邊形溝槽電極在Z軸上重合的死區，第一死區的底部與六邊形溝槽電極的外壁圍合成第二死區；矩形溝槽電極與六邊形溝槽電極共同構成溝槽電極，溝槽電極的中心包圍有貫穿刻蝕的中心陰極，溝槽電極與中心陰極之間填充有硅基體；第一死區、第二死區分別與硅基體連通；中心陰極的表面設有陽極金屬接觸層，溝槽電極的表面設有陰極金屬接觸層，陽極金屬接觸層接正極，陰極金屬接觸層接負極，每四個互嵌殼型電極三維探測器單元以鏡像方式排列形成一個排列單元，多個排列單元組成陣列。

本實用新型的特征還在于，進一步的，所述每四個互嵌殼型電極三維探測器單元以鏡像方式排列具體為：互嵌殼型電極三維探測器單元的后側有第一死區的一端為A端，互嵌殼型電極三維探測器單元的前側有第一死區的一端為B端，多個互嵌殼型電極三維探測器單元以的方式排列，即以鏡像的四個探測器單元為一個排列單元，多個排列單元組成陣列。

進一步的，所述中心陰極的厚度與探測器的厚度相同，均為d，d的取值范圍為200-500 微米，矩形溝槽電極的厚度為90％d，六邊形溝槽電極的厚度為10％～20％d，矩形溝槽電極與六邊形溝槽電極在Z軸上重合厚度為0-10％d。

進一步的，所述第一死區和第二死區的厚度比例為1:1。

進一步的，所述矩形溝槽電極與六邊形溝槽電極的寬度均為w，矩形溝槽電極與六邊形溝槽電極之間的距離為w。

進一步的，所述矩形溝槽電極、六邊形溝槽電極、中心陰極的摻雜濃度相同，中心陰極重摻雜p型硅，矩形溝槽電極、六邊形溝槽電極為重摻雜n型硅；硅基體與第一死區、第二死區的摻雜濃度相同，均為輕摻雜硅。

進一步的，所述陽極金屬接觸層、陰極金屬接觸層的厚度均為1微米。

進一步的，所述探測器的上表面設有二氧化硅保護層Ⅰ，探測器的下表面設有二氧化硅保護層Ⅱ，二氧化硅保護層Ⅰ、二氧化硅保護層Ⅱ厚度均為1微米。

本實用新型的有益效果是，本實用新型具有以下優點：

一、矩形溝槽電極的底部刻蝕有六邊形溝槽電極，六邊形溝槽電極的截面為矩形溝槽電極的矩形截面切去對角線上的兩個邊角而形成的六邊形，使探測器只有兩個邊角上有死區，當本實用新型與閉合式殼型電極硅探測器的溝槽電極寬度、兩個溝槽電極之間的距離、電極間距及厚度相等時，本實用新型互嵌殼型電極三維探測器的死區只有閉合式殼型探測器的死區的一半。

二、每四個互嵌殼型電極三維探測器單元以鏡像方式排列形成一個排列單元，多個排列單元組成陣列；使下部分為六棱柱的互嵌殼型電極三維探測器中貫穿刻蝕的溝槽不形成回路，若形成回路，回路包圍的硅基體會掉落到芯片外無法使用，并且掉落的碎屑會污染工藝制作環境。