[发明专利]最小死区三维沟槽电极硅探测器

说明书

本发明公开了一种最小死区三维沟槽电极硅探测器，其探测单元包括长方体状的探测基体，探测基体横截面的中间、侧边中间和四角均设有柱状电极，探测基体从上到下刻蚀有井字形电极，探测基体从下到上刻蚀有多边形电极，井字形电极的底部与多边形电极的顶部抵靠，柱状电极顶部和井字形电极顶部均附着有铝电极层，铝电极层间的探测基体上附着有二氧化硅绝缘层，柱状电极底部、探测基体底部和多边形电极底部均附着有二氧化硅保护层；本发明内部死区面积较小，对电荷的收集效率较高，探测单元彼此之间不会相互干扰，独立性较好。

技术领域

本发明属于高能物理、天体物理、航空航天等技术领域，特别是涉及一种最小死区三维沟槽电极硅探测器。

背景技术

三维沟槽电极硅探测器由于其抗辐照性能好、响应速度快等特点，主要被应用于高能物理技术领域，目前美国布鲁克海文实验室设计的三维沟槽电极硅探测器，已被制备成样品，探测器各探测单元组成阵列进行工作，而不单独参与工作使得沟槽电极在刻蚀时不能贯穿整个硅基体，会留下10％厚的未刻蚀区域以防止硅基体掉落，该未刻蚀区域称为死区，死区会在探测器底部形成一个不均匀的低电场区域，其组成阵列时会使探测单元之间的干扰增大，降低了探测单元的分辨率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种最小死区三维沟槽电极硅探测器，通过双面刻蚀技术在探测基体上下表面刻蚀沟槽电极，在保证探测基体不掉落的同时，减小了沟槽电极硅探测器的死区面积，使探测单元之间的相互干扰减少，增加了探测单元的独立性。

本发明所采用的技术方案是，最小死区三维沟槽电极硅探测器，其探测单元包括长方体状的探测基体，所述探测基体从上到下刻蚀有井字形电极，所述探测基体从下到上刻蚀有多边形电极，所述井字形电极底部与多边形电极顶部抵靠，所述探测基体横截面的中间、四条侧边的中间和四个角均设有柱状电极，所述柱状电极贯穿探测基体上下表面，所述井字形电极和探测基体中间的柱状电极同轴，所述井字形电极顶部和柱状电极顶部均附着有铝电极层，所述铝电极层之间的探测基体上附着有二氧化硅绝缘层，所述探测基体底部、多边形电极底部和柱状电极底部均设有二氧化硅保护层；

所述多边形电极包括四个横截面呈U形的连接部，所述四个连接部开口朝内呈环形分布，所述四个连接部的开口处通过直线部连接形成多边形，所述多边形与探测基体中间的柱状电极同轴，所述四个连接部的闭口处均设有两个朝向探测基体侧边的延伸部，所述直线部、延伸部均与井字形电极的延伸线重合。

进一步的，所述探测基体为p型轻掺杂，所述井字形电极和多边形电极为n型重掺杂，所述柱状电极为p型重掺杂。

进一步的，所述柱状电极与井字形电极的垂直距离为30～50μm。

进一步的，所述探测单元的尺寸为长180μm×宽180μm×高300μm，所述井字形电极和多边形电极的宽度均为10μm，所述探测基体中间的柱状电极的横截面为10μm×10μm的正方形，所述探测基体侧边的柱状电极横截面为10μm×5μm的长方形，所述探测基体四角的柱状电极横截面为5μm×5μm的正方形，所述铝电极层、二氧化硅绝缘层和二氧化硅保护层的厚度均为1μm。

进一步的，所述井字形电极和多边形电极的高度比为9：1。

本发明的有益效果是：本发明采用双面刻蚀技术在探测基体顶面和底面刻蚀不同形状的沟槽电极，两个沟槽电极相互支撑，底面沟槽电极周围的探测基体与相邻探测单元的探测基体连接，能防止探测基体掉落，提高了探测单元的机械稳定性，减少探测单元的低电场区域，减少了探测单元之间的相互干扰，增加了探测单元的独立性和电荷收集效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。