[实用新型]一种开合式三维沟槽电极硅探测器

说明书

技术领域

本实用新型属于高能物理及天体物理技术领域，涉及一种开合式三维沟槽电极硅探测器。

背景技术

探测器广泛应用于高能物理、天体物理、航空航天、军事、医学等技术领域，在高能物理及天体物理之中，探测器处于强辐照条件下，因此对探测器本身有严格的要求，要求其具有较强的抗辐照能力，且漏电流以及全耗尽电压不能太大，对于其体积的大小也有不同的要求。传统的“三维沟槽电极硅探测器”有许多的不足之处，首先是在进行电极刻蚀时不能完全的贯穿整个硅体，使得探测器有一部分不能刻蚀，称该部分为“死区”，“死区”部分的电场较弱，电荷分布不均匀，进而影响探测器的性能；而且“死区”部分在单个探测器中占据20％-30％，如果是做成列阵，则会占据更大的比例。其次，传统的“三维沟槽电极硅探测器”只能是在单面进行刻蚀。最后，传统的“三维沟槽电极硅探测器”在工作时，粒子也只能是单面入射。因此亟需提出一种新型的三维沟槽电极硅探测器。

实用新型内容

为了达到上述目的，本实用新型提供一种开合式三维沟槽电极硅探测器，使死区面积最小，工作时粒子能够双面入射，反应更为灵敏。解决了现有技术中三维硅探测器只能单面刻蚀，粒子只能单面入射，且存在较大死区，影响探测器探测性能的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种开合式三维沟槽电极硅探测器，在硅体上贯穿刻蚀后经过扩散掺杂形成开合式沟槽电极、中央电极，开合式沟槽电极环绕于中央电极之外，中央电极接负极，开合式沟槽电极接正极，开合式沟槽电极为存在开口、不连续的圆柱结构；探测器最底端设有二氧化硅保护层。

本实用新型的特征还在于，进一步的，所述中央电极为空心的圆柱形，半径是5μm。

进一步的，所述中央电极由铝层和重掺杂硼硅层构成，铝层位于最上层，厚度为1μm；重掺杂硼硅层位于铝层下面，厚度为200μm～500μm。

进一步的，所述开合式沟槽电极为空心圆柱环，开合式沟槽电极的宽度10μm。

进一步的，所述开合式沟槽电极由铝层和重掺杂磷硅层构成，铝层位于最上层，厚度为1μm；重掺杂磷硅层位于铝层下面，厚度为200μm～500μm。

进一步的，所述硅体为p型，硅体由二氧化硅层和轻掺杂硼硅层构成，二氧化硅层位于最上层，厚度为1μm；轻掺杂硼硅层位于二氧化硅层下面，厚度为200μm～500μm。

进一步的，所述二氧化硅保护层厚度为1μm。

进一步的，所述开合式沟槽电极开口的内侧弧长为3μm～10μm。

本实用新型的有益效果是：传统的“三维沟槽电极硅探测器”中，硅体中心的n+型沟槽和边缘的p+型沟槽是不完全贯穿于整个结构的，结构的底部就有p型硅基体(死区)，与传统的“三维沟槽电极硅探测器”相比，本实用新型的电极完全的贯穿于硅体，减少了死区的比例，另外，以圆柱形结构为主，相对于其它结构具有更大的优势，在工作中，电场分布，电势分布等更加的均匀。由于是圆柱形，两个电极之间的距离相等，与平板电容器十分相似，得出的结果与理论值更加的接近。通过合理的尺寸设计可以使得每个单元在组合成阵列时，每个单元之间没有间隙，从而使得死区面积更小，无电势低区，并且每个单元是独立的不受影响，从而有更好的探测效果。并且探测器在工作中，粒子可以从上下底面同时入射，而传统的“三维沟槽电极硅探测器”只能是单面入射，从而粒子探测效率更高，反应更灵敏。在工艺上可以双面刻蚀，传统的三维沟槽只能单面刻蚀，简化了探测器制作工艺。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是传统三维沟槽电极硅探测器结构示意图。

图2是本实用新型实施例的结构示意图。

图3是本实用新型实施例探测器阵列的结构示意图。

图4是本实用新型实施例中开合式沟槽电极的俯视图。

图中，1.中央电极，2.沟槽电极，3.硅体，4.p型硅基体，5.二氧化硅保护层，6.开合式沟槽电极。

具体实施方式