二维位置分辨硅探测器的制作方法

1.本发明属于硅探测器技术领域，涉及一种二维位置分辨硅探测器。


背景技术：

2.半导体探测器发展历经晶体计数器到近年在高能物理、航空航天、安全检测、重金属检测、医学成像等应用领域需求比较大的超纯高阻半导体像素探测器、微条探测器、漂移探测器等。当前，超纯高阻半导体探测器的发展主要分为两个方向：a、具有位置分辨功能的探测器；b、具有低电容、低漏电流探测器。现有的二维位置分辨硅探测器有硅微调探测器、硅像素探测器以及硅微调像素探测器等，上述这些二维位置分辨硅探测器探测信号引出点很多，从而在探测器封装的过程中工作量和难度会比较大、比较困难，产品合格率受到一定的影响。


技术实现要素：

3.为了达到上述目的，本发明提供一种二维位置分辨硅探测器，解决了现有技术中存在的探测信号引出点多，封装工作量和难度大，产品合格率低等问题。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，一种二维位置分辨硅探测器，包括基底，正面阴极环嵌入于基底正面，正面阴极环上方镀有正面铝层；阳极嵌入于基底反面，阳极远离基底的一面镀有反面铝层；二氧化硅层填充于正面铝层之间以及反面铝层之间；所述正面铝层上设置有正面探测信号输出点；所述反面铝层上设置有反面探测信号输出点。
5.进一步地，所述反面铝层和正面铝层上除正面探测信号输出点及反面探测信号输出点外的部分覆盖有一层钝化膜。
6.进一步地，所述基底材料为超纯高阻硅，硅电阻率大于4000ω
·
m，厚度为200～500um。
7.进一步地，所述正面阴极环由多个同心环组成；所述阳极为中心向四周呈辐射状结构且由中心向外宽度逐渐变宽。
8.进一步地，所述正面阴极环为p型重掺杂，厚度不超过10um，掺杂浓度为10
18
/cm3；所述阳极为n型重掺杂，厚度不超过10um，掺杂浓度为10
18
/cm3。
9.进一步地，所述反面铝层和正面铝层的厚度为500nm。
10.本发明的有益效果是：
11.相比其他具有二维位置分辨的探测器而言，本发明探测器的结构新颖，探测信号引出点更少、引出难度更低、工艺实现难度更低，并且在制作成本和制作难度上大幅降低。
附图说明
12.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。
13.图1是本发明实施例的二维位置分辨硅探测器的结构示意图。
14.图2是本发明实施例的二维位置分辨硅探测器正面示意图。
15.图3是本发明实施例的二维位置分辨硅探测器反面示意图。
16.图4是图2的a-a剖视图。
17.图5是本发明实施例的二维位置分辨硅探测器工作原理图。
18.图中，1.正面阴极环，2.基底，3.阳极，4.反面铝层，5.正面铝层，6.二氧化硅层，7.正面探测信号输出点，8.反面探测信号输出点，9.电子，10.空穴。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.如图1-图4所示，本发明提供了一种二维位置分辨硅探测器，包括基底2，正面阴极环1嵌入于基底2正面，正面阴极环1上方镀有正面铝层5；阳极3嵌入于基底2反面，阳极3远离基底2的一面镀有反面铝层4；正面铝层5和反面铝层4起到便于接触互联的作用；二氧化硅层6填充于正面铝层5之间以及反面铝层4之间，二氧化硅层6通过氧化工艺填充，有保护探测器不被污染的作用；所述正面铝层5上设置有正面探测信号输出点7；所述反面铝层4上设置有反面探测信号输出点8。
21.进一步地，反面铝层4和正面铝层5上除正面探测信号输出点7及反面探测信号输出点8外的部分通过钝化工艺覆盖有一层绝缘防氧化的钝化膜，以保护铝层不被氧化与损坏。
22.进一步地，所述基底2材料为超纯高阻硅，硅电阻率大于4000ω
·
m，厚度为200～500um。
23.进一步地，所述正面阴极环1由多个同心环组成；所述阳极3为中心向四周呈辐射状结构且由中心向外宽度逐渐变宽。正面阴极环1设计为多个同心环，能够使在探测器信号产生点产生的信号(空穴)迅速到达距离最近的阴极环，以实现捕捉信号产生点的横坐标r；阳极3为辐射状亦是为更好地捕捉信号(电子)产生点的纵坐标由此，确定信号产生点的坐标
24.进一步地，所述正面阴极环1为p型重掺杂，厚度不超过10um，掺杂浓度为10
18
/cm3；所述阳极3为n型重掺杂，厚度不超过10um，掺杂浓度为10
18
/cm3。
25.进一步地，所述反面铝层4和正面铝层5的厚度为500nm。
26.如图5所示，本发明的工作原理为：
27.探测器需要在外接电压达到耗尽的状态下才能工作。探测器在耗尽状态就会在探测器内部形成耗尽区(即探测器有效区域)，耗尽区有一个稳定的电势、电场分布。当有高能辐射粒子穿过探测器有效探测区域时，在高能辐射粒子路径上会产生电子9-空穴10对，产生的电子9-空穴10对在外加电场的作用下，电子9向阳极3运动，空穴10向阴极运动，电子9、
空穴10均会向着最近电极运动从而被收集、输出，在外端电路产生信号，以达到探测的效果。
28.本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
29.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。


技术特征：
1.一种二维位置分辨硅探测器，其特征在于，包括基底(2)，正面阴极环(1)嵌入于基底(2)正面，正面阴极环(1)上方镀有正面铝层(5)；阳极(3)嵌入于基底(2)反面，阳极(3)远离基底(2)的一面镀有反面铝层(4)；二氧化硅层(6)填充于正面铝层(5)之间以及反面铝层(4)之间；所述正面铝层(5)上设置有正面探测信号输出点(7)；所述反面铝层(4)上设置有反面探测信号输出点(8)。2.根据权利要求1所述的一种二维位置分辨硅探测器，其特征在于，所述反面铝层(4)和正面铝层(5)上除正面探测信号输出点(7)及反面探测信号输出点(8)外的部分覆盖有一层钝化膜。3.根据权利要求1所述的一种二维位置分辨硅探测器，其特征在于，所述基底(2)材料为超纯高阻硅，硅电阻率大于4000ω
·
m，厚度为200～500um。4.根据权利要求1所述的一种二维位置分辨硅探测器，其特征在于，所述正面阴极环(1)由多个同心环组成；所述阳极(3)为中心向四周呈辐射状结构且由中心向外宽度逐渐变宽。5.根据权利要求1所述的一种二维位置分辨硅探测器，其特征在于，所述正面阴极环(1)为p型重掺杂，厚度不超过10um，掺杂浓度为10
18
/cm3；所述阳极(3)为n型重掺杂，厚度不超过10um，掺杂浓度为10
18
/cm3。6.根据权利要求1所述的一种二维位置分辨硅探测器，其特征在于，所述反面铝层(4)和正面铝层(5)的厚度为500nm。

技术总结
本发明提供了一种二维位置分辨硅探测器，包括基底，正面阴极环嵌入于基底正面，正面阴极环上方镀有正面铝层；阳极嵌入于基底反面，阳极远离基底的一面镀有反面铝层；二氧化硅层填充于正面铝层之间以及反面铝层之间；所述正面铝层上设置有正面探测信号输出点；所述反面铝层上设置有反面探测信号输出点。解决了现有技术中存在的探测信号引出点多，封装工作量和难度大，产品合格率低等问题。产品合格率低等问题。产品合格率低等问题。


技术研发人员：李玉云
受保护的技术使用者：湖南脉探芯半导体科技有限公司
技术研发日：2022.05.11
技术公布日：2022/7/22