[發明專利]一種用于空間粒子探測的硅半導體傳感器

在審

• 申請號: 202011520206.9
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112635580A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 孫瑩;沈國紅;張珅毅;荊濤;張煥新;孫越強;余慶龍;曹學雷;張萬昌;孫亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: H01L31/0203
• 分類號: H01L31/0203;H01L31/02;H01L31/115
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;楊青

1.一種用于空間粒子探測的硅半導體傳感器，其特征在于，所述硅半導體傳感器包括：硅芯片、封裝外殼以及三個電纜引線；所述封裝外殼為長方體結構，硅芯片封裝在封裝外殼的內部中心位置處，封裝外殼的裸露中心開口對應的是硅芯片的入射面的探測靈敏區，封裝外殼的兩側分別引出三個電纜引線；

所述硅芯片的入射面的探測靈敏區外邊緣設置一圈重摻雜結構作為靈敏區保護環，硅芯片的入射面的探測靈敏區表面覆蓋Al金屬層，用于施加工作電壓并引出探測靈敏區信號；

所述封裝外殼為三層結構粘合而成，封裝外殼的中間層設置銅走線和引線焊盤，硅芯片的入射面電極、背面電極和保護環電極通過跳線絲焊接于引線焊盤；在中間層的上下表面分別覆蓋兩個保護層，用于保護中間層銅走線和引線焊盤；

三個電纜引線為高壓線、地線和保護環線，高壓線和地線用于對硅半導體傳感器施加工作電壓，同時引出探測信號，保護環線接地，用于屏蔽非靈敏區的干擾信號。

2.根據權利要求1所述的用于空間粒子探測的硅半導體傳感器，其特征在于，所述硅芯片為以高等級的高純高阻硅晶圓作為原材料，通過離子注入等流片工藝制成的PN結結構。

3.根據權利要求1所述的用于空間粒子探測的硅半導體傳感器，其特征在于，所述硅芯片入射面和背面表層均鍍150nm的金屬鋁。

4.根據權利要求1所述的用于空間粒子探測的硅半導體傳感器，其特征在于，所述封裝外殼采用航天級PCB材料。

5.根據權利要求1所述的用于空間粒子探測的硅半導體傳感器，其特征在于，所述封裝殼的四個頂角處分別設置一個用于定位安裝的通孔。

6.根據權利要求1所述的用于空間粒子探測的硅半導體傳感器，其特征在于，所述封裝外殼的中間層的正方形開口的內壁設置凹槽，用于固定硅芯片。

7.根據權利要求6所述的用于空間粒子探測的硅半導體傳感器，其特征在于，所述中間層的上表面的保護層為前覆蓋層，前覆蓋層的中心處設置比中間層的正方形開口尺寸大的正方形開口；該開口的左側設置兩個大小相同的方孔，用于為壓焊預留位置。

8.根據權利要求7所述的用于空間粒子探測的硅半導體傳感器，其特征在于，所述中間層的下表面的保護層為后覆蓋層，后覆蓋層的中心處設置與中間層的正方形開口尺寸相同的正方形開口；開口右側上方設置為導線焊接預留位置的方孔，開口右側下方設置為壓焊預留位置的方孔。