【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于硅探測器，涉及一種基于soi襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器。
技術介紹
1、硅探測器，因其優異的性能、成熟的制備工藝，廣泛應用于航空航天、醫療、工業探傷、安全檢測、核輻射監控、大科學裝置研發。其基本原理是利用粒子或其他輻射，在硅基體中產生電子空穴對，產生的電子空穴對在外加電場的作用下漂移，激發電信號。在國際上，硅半導體探測器的制備技術已經相當成熟。制備工藝主要包括離子注入、化學氣相沉積(cvd)、物理氣相沉積(pvd)、磁控濺射、電子束蒸發和光刻等技術，在后續工藝方面，國外也已經形成了比較成熟的工藝流程，如化學清洗、退火和封裝等。這些工藝能夠使硅半導體探測器具有更好的穩定性和可靠性。在國內，硅半導體探測器的制備技術也在不斷發展，但與國際相比仍有些許差距。首先，國內的制備技術仍需要進一步提高精度和可重復性。其次，國內在cvd和pvd等技術方面仍存在較大的技術瓶頸。
2、相比于二維平面探測器，三維探測器在信息獲取、空間定位、深度感知、可視化和分析能力以及自動化效率方面都具有明顯優勢，這使得它在許多領域的應用中得到了廣泛的應用和推廣。首先，在電荷收集性能方面，電荷收集性能的研究在高能粒子探測、x射線檢測、微光成像等方面具有重要表現，電荷收集性能的好壞也決定了探測的效率和精度；其次，傳統三維溝槽電極探測器未刻蝕區域會存在低電場區或者零電場區，使得探測器有效體積減少，避免探測器內部的死區也成為了研究三維溝槽探測器的重點之一。
3、因此，亟需一種簡單有效的三維探測器，以提高電荷收集性能，增大探測器有
技術實現思路
1、為了達到上述目的，本專利技術提供一種基于soi襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，解決了現有技術中未刻蝕區域存在的低電場區及零電場區的問題，同時提高了電荷收集性能，增大了探測器有效體積。
2、本專利技術所采用的技術方案是，
3、基于soi襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，包括：基體，基體形狀為立方體，基體上表面中心為中央電極；中央陽極上表面覆蓋陽極鋁電極接觸層；基體上表面未覆蓋陽極鋁電極接觸層處覆蓋上表面sio2層；基體底部設置soi襯底重摻雜層，soi襯底重摻雜層下部設有襯底；soi襯底重摻雜層與襯底之間設置中間sio2層；基體四個側面與相鄰的基體之間的溝槽構成溝槽壁；soi襯底重摻雜層與溝槽壁構成陰極；相鄰的基體之間的溝槽表面覆蓋陰極鋁電極接觸層；襯底底面覆蓋底面sio2層。
4、進一步的，所述基體的長寬均為80-100um，高度均為40-50um；相鄰基體之間的溝槽間距為10-20um。
5、進一步的，所述基體摻雜類型為n型輕摻雜，基體摻雜濃度為4×1011-1×1012/cm3。
6、進一步的，所述中央陽極為圓形。
7、進一步的，所述中央陽極摻雜類型為n型重摻雜，摻雜深度為0.5-1um，中央陽極摻雜濃度為4×1018-1×1019/cm3。
8、進一步的，所述溝槽壁摻雜類型為p型重摻雜，摻雜深度0.5-1um。
9、進一步的，所述溝槽壁摻雜濃度為4×1018-1×1019/cm3。
10、進一步的，所述soi襯底重摻雜層的摻雜類型為p型重摻雜。
11、進一步的，所述soi襯底重摻雜層的摻雜濃度為4×1018-1×1019/cm3。
12、進一步的，每個溝槽壁與中央陽極之間的電極間距相等，為40-50um。
13、本專利技術的有益效果：
14、1.本專利技術探測器的電場分布為準半球形，其電場分布更均勻，不受角度影響，同時能夠進一步降低讀出電容和全耗盡電壓。
15、2，傳統的三維溝槽電極無法進行全刻蝕，這就導致未刻蝕部分形成死區的存在。從而導致探測器有效體積降低，電荷收集效率降低。對比傳統三維溝槽電極探測器，本專利技術準半球狀電極這樣的單元結構設計在理論上避免了死區的存在，從而提高了新型探測器單元的電荷收集率。本專利技術探測器內部幾乎不存在零電場區。
16、3，由于本專利技術陰極和陽極之間的電極距離小，極大的減少探測器全耗盡電壓，在無輻照情況下探測器耗盡電壓僅為2.4v，同時降低了漏電流，因此能耗更低，抗輻射能力更強。
17、4.由于每個長方體單元之間有10-20um的溝槽間距，對探測器單元起到了良好的隔離作用，減少了探測器單元間的干擾。因此探測器單元被有效隔離，從而減少了探測器單元之間的串擾效應。
18、5，本專利技術探測器達到了球型探測器的電學性能，并不涉及復雜的工藝流程，僅僅需要刻蝕溝槽和離子注入形成電極等工藝。相比于球型探測器，本專利技術探測器擁有更加簡單的工藝，更容易實現。
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1.基于SOI襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，包括：基體(4)，其特征在于，基體(4)形狀為立方體，基體(4)上表面中心為中央電極(2)；中央陽極(2)上表面覆蓋陽極鋁電極接觸層(1)；基體(4)上表面未覆蓋陽極鋁電極接觸層(1)處覆蓋上表面SiO2層(3)；基體(4)底部設置SOI襯底重摻雜層(9)，SOI襯底重摻雜層(9)下部設有襯底(10)；SOI襯底重摻雜層(9)與襯底(10)之間設置中間SiO2層(7)；基體(4)四個側面與相鄰的基體(4)之間的溝槽構成溝槽壁(5)；SOI襯底重摻雜層(9)與溝槽壁(5)構成陰極；相鄰的基體(4)之間的溝槽表面覆蓋陰極鋁電極接觸層(6)；襯底(10)底面覆蓋底面SiO2層(8)。
2.根據權利要求1所述的基于SOI襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，其特征在于，所述基體(4)的長寬均為80-100um，高度均為40-50um；相鄰基體(4)之間的溝槽間距為10-20um。
3.根據權利要求2所述的基于SOI襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，其特征在于，所述基體(4)摻雜類型為N型輕摻雜，基體(4)摻雜濃度為
4.根據權利要求1所述的基于SOI襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，其特征在于，所述中央陽極(2)為圓形。
5.根據權利要求4所述的基于SOI襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，其特征在于，所述中央陽極(2)摻雜類型為N型重摻雜，摻雜深度為0.5-1um，中央陽極(2)摻雜濃度為4×1018-1×1019/cm3。
6.根據權利要求1所述的基于SOI襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，其特征在于，所述溝槽壁(5)摻雜類型為P型重摻雜，摻雜深度0.5-1um。
7.根據權利要求6所述的基于SOI襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，其特征在于，所述溝槽壁(5)摻雜濃度為4×1018-1×1019/cm3。
8.根據權利要求1所述的基于SOI襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，其特征在于，所述SOI襯底重摻雜層(9)的摻雜類型為P型重摻雜。
9.根據權利要求8所述的基于SOI襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，其特征在于，所述SOI襯底重摻雜層(9)的摻雜濃度為4×1018-1×1019/cm3。
10.根據權利要求1-9任一項所述的基于SOI襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，其特征在于，每個溝槽壁(5)與中央陽極(2)之間的電極間距相等，為40-50um。
...【技術特征摘要】
1.基于soi襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，包括：基體(4)，其特征在于，基體(4)形狀為立方體，基體(4)上表面中心為中央電極(2)；中央陽極(2)上表面覆蓋陽極鋁電極接觸層(1)；基體(4)上表面未覆蓋陽極鋁電極接觸層(1)處覆蓋上表面sio2層(3)；基體(4)底部設置soi襯底重摻雜層(9)，soi襯底重摻雜層(9)下部設有襯底(10)；soi襯底重摻雜層(9)與襯底(10)之間設置中間sio2層(7)；基體(4)四個側面與相鄰的基體(4)之間的溝槽構成溝槽壁(5)；soi襯底重摻雜層(9)與溝槽壁(5)構成陰極；相鄰的基體(4)之間的溝槽表面覆蓋陰極鋁電極接觸層(6)；襯底(10)底面覆蓋底面sio2層(8)。
2.根據權利要求1所述的基于soi襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，其特征在于，所述基體(4)的長寬均為80-100um，高度均為40-50um；相鄰基體(4)之間的溝槽間距為10-20um。
3.根據權利要求2所述的基于soi襯底的貫穿式三維準半球型電極探測器，其特征在于，所述基體(4)摻雜類型為n型輕摻雜，基體(4)摻雜濃度為4×1011-1×1012/cm3。
4.根據權利要求1所述的基于soi襯底的貫穿式三維...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉志宇，李正，朱旭然，譚澤文，孫佳雄，李曉丹，
申請(專利權)人：魯東大學，
類型：發明
國別省市：
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