[发明专利]一种硅像素探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种硅像素探测器，通过在硅像素探测器的边缘(即在环状电流收集区的外围)增加多个以间距递增方式排布的环状保护结构，降低了器件的漏电流并提高了击穿电压，从而提升了硅像素探测器在高电压工作条件下的灵敏度。

技术领域

本发明涉及半导体探测制作技术领域，具体涉及一种硅像素探测器及其制备方法。

背景技术

像素探测器是以硅为探测材料的X射线探测和粒子径迹探测器，是半导体探测器的一种。像素探测器具有优异的空间分辨率和迅速的时间响应能力，在各个学科的前沿研究中起到越来越重要的作用。目前，基于硅基的p-i-n结构的像素探测器具有较高的增益，其灵敏度主要受漏电流和击穿电压的影响。现有的像素探测器的漏电流较高且击穿电压较低，导致硅像素探测器在大电压工作条件下的灵敏度较低。

因此，需要开发一种具有较低漏电流和较高击穿电压的硅像素探测器，以提高其在高电压工作条件下的灵敏度。

发明内容

合适的漏电流和击穿电压受到探测器表面边缘特性的影响，这对探测器的边缘设计提出了较高要求。本发明人通过在硅像素探测器的边缘(即在环状电流收集区的外围)增加多个以间距递增方式排布的环状保护结构，降低了环状电流收集区的漏电流并提高了击穿电压，从而提升了硅像素探测器在高电压工作条件下的灵敏度。

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种硅像素探测器，该探测器具有较低漏电流和较高击穿电压。

本发明的另一目的是提供所述硅像素探测器的制备方法。

为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案。

一种硅像素探测器，包括由下至上依次层叠的以下结构：

第一电极层；

衬底，所述衬底上表面的浅表层形成有多个间隔分布的第一掺杂区，所述衬底下表面的浅表层形成为第二掺杂区；所述多个间隔分布的第一掺杂区形成为像素区、环状电流收集区和环状保护区；所述环状保护区和环状电流收集区内的多个所述第一掺杂区均为环状结构；所述环状电流收集区包围所述像素区，所述环状保护区包围在所述环状电流收集区；其中，所述环状保护区内的相邻所述第一掺杂区的间距由所述环状电流收集区指向所述环状保护区的方向呈递增趋势；

氧化层，所述氧化层设置有多个凹槽；每个所述凹槽的底部一一对应地与每个所述第一掺杂区贯通；

第二电极层，所述第二电极层填充所述凹槽；以及

钝化层，所述钝化层覆盖所述第二电极层的上表面，且所述钝化层设置有多个窗口，所述窗口使所述像素区和所述环状电流收集区上方的第二电极层上表面裸露。

本发明还提供所述硅像素探测器的制备方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底的上表面形成氧化层；

刻蚀所述氧化层，以形成使所述衬底上表面裸露的多个凹槽；

通过所述凹槽向所述衬底上表面的浅表层进行离子注入，形成多个第一掺杂区，以及对所述衬底的下表面的浅表层进行离子注入以形成第二掺杂区；

在离子注入后，对所述衬底进行退火激活处理；

在所述凹槽内填充导电材料，形成第二电极层；

在所述第二掺杂区的下表面形成第一电极层；

形成覆盖所述第二电极层的钝化层；

刻蚀所述钝化层，从而在所述像素区和所述环状电流收集区的上方形成使所述第二电极层上表面裸露的多个窗口。

相比现有技术，本发明的有益效果：