[实用新型]最小死区的闭合式三维沟槽硅探测器

说明书

本实用新型公开了一种最小死区的闭合式三维沟槽硅探测器，包括贯穿刻蚀的空心四棱环电极和中央电极空心柱，中央电极空心柱设于空心四棱环电极的内部，中央电极空心柱与空心四棱环电极的中心轴线相同，空心四棱环电极内嵌套有八边环电极，八边环电极与空心四棱环电极的四个直角相对应的边为四分之一圆弧环，八边环电极的四分之一圆弧环与空心四棱环电极的对应直角围合成死区，八边环电极的底部与空心四棱环电极平齐，八边环电极的顶部低于空心四棱环电极，空心四棱环电极、八边环电极与中央电极空心柱之间的区域为P型或N型硅填充实体区。本实用新型解决了现有技术中死区面积大，影响探测器综合性能的问题。

技术领域

本实用新型属于高能物理、天体物理技术领域，涉及一种最小死区的闭合式三维沟槽硅探测器。

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应用中，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”有许多不足之处：其一，在其正负极之间的电场分布并不均匀，且电场线多是曲线，不是最短的直线，而电子在电场中的运动是沿着电场方向的，进而导致电子的漂移距离增加，随着电子漂移距离的增加，辐射产生的缺陷能级对电子的影响越大，导致电信号的衰减；其二，传统的“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，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10％-30％，如果是做成列阵，则会占据更大的比例。其三，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。因此提出一种新型的三维沟槽电极硅探测器显得尤为重要。

实用新型内容

为实现上述目的，本实用新型提供一种最小死区的闭合式三维沟槽硅探测器，双面刻蚀，死区小，正负极之间的电场分布均匀，且电场线为直线，降低电信号的衰减，解决了现有技术中死区面积大，影响探测器综合性能的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种最小死区的闭合式三维沟槽硅探测器，包括贯穿刻蚀的空心四棱环电极和中央电极空心柱，中央电极空心柱设于空心四棱环电极的内部，中央电极空心柱与空心四棱环电极的中心轴线相同，空心四棱环电极内嵌套有八边环电极，八边环电极与空心四棱环电极的四个直角相对应的边为四分之一圆弧环，八边环电极的四分之一圆弧环与空心四棱环电极的对应直角围合成死区，八边环电极的底部与空心四棱环电极平齐，八边环电极的顶部低于空心四棱环电极，空心四棱环电极、八边环电极与中央电极空心柱之间的区域为P型或N型硅填充实体区，空心四棱环电极、八边环电极、中央电极空心柱的上表面设有电极接触层，中央电极空心柱接负极，空心四棱环电极、八边环电极均接正极，空心四棱环电极、八边环电极、中央电极空心柱的底面设置有二氧化硅保护层。

本实用新型的特征还在于，进一步的，所述八边环电极的四分之一圆弧环与空心四棱环电极的对应直角之间的距离为10μm。

进一步的，所述空心四棱环电极、八边环电极的宽度均为13μm。

进一步的，所述空心四棱环电极、八边环电极为重掺杂n+或p+型硅。

进一步的，所述中央电极空心柱为重掺杂p+或n+型硅。

本实用新型的有益效果是：与传统“三维沟槽电极硅探测器”相比，本实用新型探测器优化了结构类型，空心四棱环电极、中央电极空心柱完全贯穿了整个硅体，空心四棱环电极内嵌套有八边环电极，八边环电极与空心四棱环电极的四个直角相对应的边为四分之一圆弧环，八边环电极的四分之一圆弧环与空心四棱环电极的对应直角围合成死区，在满足工艺参数的前提下极大地减小了死区面积，提升了探测器的综合性能，有效的从工艺结构上避免了弱电场的问题；空心四棱环电极和中央电极空心柱均为贯穿刻蚀，能够从上下两面进行双面刻蚀，工作时，粒子能够双面入射，使得探测器反应更为灵敏。