[发明专利]一种新型方形开阖式壳型电极半导体探测器

说明书

技术领域

本发明涉及属于高能物理，天体物理，航空航天，军事，医学等技术领域，特别涉及一种新型方形开阖式壳型电极半导体探测器。

背景技术

探测器主要用于高能物理、天体物理等，硅探测器探测灵敏度高、响应速度快、具有很强的抗辐照能力，并且易于集成，在高能粒子探测与X光检测等领域有重要应用价值。但传统“三维硅探测器”有许多不足，在高能物理及天体物理中，探测器处于强辐照条件下工作，这对探测器能量分辨率响应速度等有高的要求，且需具有较强的抗辐照能力，低漏电流以及低全耗尽电压，对于其体积的大小有不同的要求。

硅探测器是工作在反向偏压下的，当外部粒子进入到探测器的灵敏区时，在反向偏压作用下，产生的电子-空穴对被分开，电子向正极运动，在到达正极后被收集，空穴向负极运动，被负极收集，在外部电路中就能形成反映粒子信息的电信号。

现有的“三维沟槽电极硅探测器”在进行电极刻蚀时不能完全的贯穿整个硅体，这就使得探测器有一部分不能刻蚀，这一部分对探测器的性能影响大，比如该部分电场较弱，电荷分布不均匀，探测效率降低等现象。我们称这一部分为“死区”，而且“死区”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，“三维沟槽电极硅探测器”只能是在单面进行刻蚀。最后，这种探测器在工作时，粒子只能单面入射，影响探测效率。

为此，提供一种新型方形开阖式壳型电极半导体探测器，解决上述现有技术存在的问题就显得尤为必要。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型方形开阖式壳型电极半导体探测器，优化结构类型，消除死区，优化单面刻蚀工艺为双面刻蚀工艺，工作时，粒子可双面入射，反应更灵敏，探测效率更高。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种新型方形开阖式壳型电极半导体探测器，有一立方柱半导体基体(1)，沟槽电极(2)和中央柱状电极(3)由半导体基体(1) 通过贯穿刻蚀、离子扩散掺杂形成，中央柱状电极(3)位于沟槽电极(2)正中，沟槽电极(2)环绕于中央柱状电极(3)之外，其中，沟槽电极(2)为矩形框中空电极，沟槽电极(2)刻蚀成结构相同且结构上互为互补的两瓣；沟槽电极(2)的一对平行边正中有斜纹状实体缝隙(6)，半导体基体(1)采用轻掺杂硅，沟槽电极(2)及中央柱状电极(3)采用重掺杂硅，其中，沟槽电极(2)与中央柱状电极(3)的P/N型相反，所述新型方形开阖式壳型电极半导体探测器顶面的沟槽电极(2)和中央柱状电极(3)上覆盖有电极接触层(4)，顶面未覆盖电极接触层(4)的其他半导体基体(1)表面覆盖二氧化硅绝缘层(7)，底面设置有二氧化硅衬底层(5)；在沟槽电极(2) 间没有刻蚀成电极从而剩下斜纹状实体缝隙(6)，新型方形开阖式壳型电极半导体探测器在斜纹状半导体基体的基础上以沟槽电极顶点为圆心，斜纹状实体缝隙(6)的宽度为半径做圆，圆弧外的半导体基质都刻蚀成电极，从而留下带弧状的斜纹体半导体基体。

进一步的，所述新型方形开阖式壳型电极半导体探测器通过共用沟槽电极(2)的电极壁形成M*N阵列探测器，其中M,N均为正整数，探测器是一个PIN结：P型半导体-绝缘层-N型半导体形，其中，重掺杂的P/N型半导体硅的电阻率与轻掺杂的P/N半导体硅不同，在半导体基体上进行刻蚀，形成沟槽电极(2)和中央柱状电极(3)，然后沟槽电极(2)采用N型硅重掺杂，中央柱状电极(3)采用P 型硅重掺杂，半导体基体(1)采用P型轻掺杂。进一步的，所述半导体基体(1)的半导体材料采用Si、Ge、HgI2、GaAs、TiBr、CdTe、 CdZnTe、CdSe、GaP、HgS、PbI2和AlSb中的一种或多种的组合。

进一步的，所述新型方形开阖式壳型电极半导体探测器高度为 100至300微米。

进一步的，所述中央柱状电极(3)宽度为10微米。

进一步的，所述电极接触层(4)为铝电极接触层。

进一步的，所述电极接触层(4)厚度为1微米，所述二氧化硅衬底层(5)厚度为1微米。

进一步的，所述斜纹状实体缝隙(6)的宽度小于10微米。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明一种新型方形开阖式壳型电极半导体探测器，专利优化结构类型，消除死区，优化单面刻蚀工艺为双面刻蚀工艺，工作时，粒子可双面入射，反应更灵敏，探测效率更高。

附图说明

图1为本发明新型方形开阖式壳型电极半导体探测器的三维结构示意图。