一種閉合式殼型電極硅探測器的制造方法
【專利摘要】一種閉合式殼型電極硅探測器，由一空心四棱環，空心八棱環，及一中央電極空心柱構成，所述空心八棱環嵌套于空心四棱環內，中央電極空心柱與所述空心四棱環及空心八棱環的中心軸線相同，所述空心八棱環、空心四棱環為重摻雜n+(或p+)型硅的空心八棱環、空心四棱環；中央電極空心柱為重摻雜p+(或n+)型硅的中央電極空心柱；所述空心八棱環底部與空心四棱環平齊，頂部低于空心四棱環，空心八棱環、空心四棱環及中央電極空心柱之間的區域為P型(或N型)硅填充的實體區，所述閉合式殼型電極硅探測器的頂面設置有電極接觸層，底面設置有二氧化硅保護層。本實用新型優化了結構類型，消除了死區，工作時，粒子也可以雙面入射,反應更為靈敏。
【專利說明】
一種閉合式殼型電極硅探測器
技術領域
[0001]本實用新型屬于高能物理，天體物理，航空航天，軍事，醫學等技術領域，涉及一種閉合式殼型電極硅探測器。
【背景技術】
[0002]探測器主要用于高能物理、天體物理等，因為傳統“三維硅探測器”有許多的不足，又由于在高能物理及天體物理之中，探測器是處于強輻照條件下，這對探測器本身的要求就有了一些特別的要求，要具有較強的抗輻照能力，漏電流以及全耗盡電壓不能太大，對于其體積的大小又有不同的要求。
[0003]現有的“三維溝槽電極硅探測器”在進行電極刻蝕時不能完全的貫穿整個硅體，這就使得探測器有一部分不能刻蝕，這一部分必定會影響探測器的性能，比如在這個部分的電場較弱，電荷分布不均勻等現象。所以可以稱這一部分為“死區”，而且“死區”在單個探測器中占據10%_30%，如果是做成列陣，則會占據更大的比例。其次，“三維溝槽電極硅探測器”只能是在單面進行刻蝕。最后，這種探測器在工作時，粒子也只能是單面入射。
[0004]基于此，提供一種閉合式殼型電極硅探測器，解決上述現有技術存在的問題就顯得尤為必要。
【實用新型內容】
[0005]為解決上述現有技術存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種閉合式殼型電極硅探測器。優化了結構類型，消除了死區，工作時，粒子也可以雙面入射，反應更為靈敏。
[0006]為達到上述目的，本實用新型的技術方案為:
[0007]—種閉合式殼型電極硅探測器，由一空心四棱環，空心八棱環，及一中央電極空心柱構成，所述空心八棱環嵌套于空心四棱環內，中央電極空心柱與所述空心四棱環及空心八棱環的中心軸線相同，所述空心八棱環3、空心四棱環I為重摻雜η+(或p+)型硅的空心八棱環3、空心四棱環I;中央電極空心柱2為重摻雜ρ+(或η+)型的中央電極空心柱2;所述空心八棱環底部與空心四棱環平齊，頂部低于空心四棱環，空心八棱環、空心四棱環及中央電極空心柱之間的區域為P(或N)型硅填充的實體區，所述閉合式殼型電極硅探測器的頂面設置有電極接觸層，底面設置有二氧化硅保護層。
[0008]進一步的，所述空心四棱環與空心八棱環的高度比為10:1。
[0009]進一步的，所述空心四棱環高<500微米，空心八棱環高<50微米。
[0010]進一步的，所述電極接觸層為鋁電極接觸層。
[0011]進一步的，所述電極接觸層厚度為I微米，所述二氧化硅保護層厚度為I微米。
[0012]相對于現有技術，本實用新型的有益效果為:
[0013]在實際實用中由于在新結構中電極柱完全貫穿整個硅體，有效避免了死區的產生，在工作的時候沒有弱電場區域的存在，本實用新型優化了結構類型，消除了死區。工作時，粒子也可以雙面入射，反應更為靈敏。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0015]圖2為本實用新型的側視圖。
[0016]圖3為空心八棱環、空心四棱環的相互位置關系圖。
[0017]圖4為本實用新型的俯視圖。
[0018]其中，1-空心四棱環，2-中央電極空心柱，3-空心八棱環，4-電極接觸層，5-二氧化硅保護層，6-P型硅填充實體區。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型技術方案做進一步詳細描述:
[0020]如圖1-4所示，一種閉合式殼型電極硅探測器，由一空心四棱環I，空心八棱環3，及一中央電極空心柱2構成，所述空心八棱環3嵌套于空心四棱環I內，中央電極空心柱2與所述空心四棱環I及空心八棱環3的中心軸線相同；所述空心八棱環3、空心四棱環I為重摻雜η+ (或P+)型硅的空心八棱環3、空心四棱環I;中央電極空心柱2為重摻雜ρ+(或η+)型的中央電極空心柱2;所述空心八棱環3底部與空心四棱環I平齊，頂部低于空心四棱環I，空心八棱環3、空心四棱環I及中央電極空心柱2之間的區域為P(或N)型硅填充的實體區6，所述閉合式殼型電極硅探測器的頂面設置有電極接觸層4，底面設置有二氧化硅保護層5。
[0021]進一步的，所述空心四棱環I與空心八棱環3的高度比為10:1。
[0022]進一步的，所述空心四棱環I高彡500微米，空心八棱環3高彡50微米。
[0023]進一步的，所述電極接觸層4為鋁電極接觸層。
[0024]進一步的，所述電極接觸層4厚度為I微米，所述二氧化硅保護層5厚度為I微米。
[0025]本實用新型的工作原理為:
[0026]在三維溝槽電極硅探測器中，為了在工藝生產時穩定器件的機械性能，在制作時保證硅體不會掉落，所以器件的底部存在襯底，約為30微米厚，電極環沒有全部貫穿于整個硅體，從而導致器件在工作的時候在襯底部分會表現為弱電場區或是無電場區，電荷分布不均勻等，所以稱這一襯底部分為“死區”。同時，器件工作時，為保證器件高效的工作，粒子只能是從上表面(電極接觸面)入射，若粒子從下表面(襯底面)入射，因為襯底(死區)的存在，粒子進入器件之后，產生的電子空穴對不能快速的被電極所收集，使得器件的響應時間增加，靈敏度降低，增加功耗。
[0027]為解決以上問題，設計出了一種新的結構，閉合式殼型電極硅探測器。該新型結構是由兩套結構相互嵌套而成(四棱環與八棱環)，四棱環與八棱環的厚度之間是成一定的比例(10:1)，在新結構中，器件的電極環是全部貫穿于整個結構，電極環的高度與整個器件的高度相同。如圖4所示為四棱環與八棱環鑲嵌套的截面圖，可以看出，四棱環與八棱環的外圍溝槽(圖4中的I，3)有相互重合的部分，八棱環也有幾條邊是在四棱環的內部，這樣的設計使得在工藝生產上穩定了器件的機械性能，保證了在制作時硅體不會掉落。同時因為沒有了襯底，不存在弱電場區，所以沒有死區的存在，不會影響器件的響應時間和靈敏度，而且電場分布非常的均勻。從而使得器件在工作時粒子可以從上下底面入射，提高了器件的工作性能。
[0028]..四棱環(I)，八棱環(3)，中央電極空心柱(2):是在硅體中利用光刻機先對其進行刻蝕(掏空)再用擴散的方法向刻蝕過的部分摻雜形成P+或η+重摻雜的硅。這里知道了在三維溝槽電極對探測器里的襯底就的作用就是保證在制作器件時硅體不會掉落，而且只能是單面刻蝕。新結構可以雙面同時進行刻蝕。
[0029]中央電極空心柱⑵和四棱環(I)及八棱環(3)之間的部分(6)是ρ型(或η型)輕摻雜的娃實體。
[0030]新結構底部I微米厚的二氧化硅(5)只是對器件其保護作用。
[0031]在電極接觸面(4)，在電極柱表面有I微米厚的鋁作為點擊接觸。在兩個鋁條之間有何鋁條同樣厚度的二氧化硅，其作用是保護和兩個鋁電極之間的絕緣。
[0032]在實際實用中由于在新結構中電極環和中央電極空心柱完全貫穿整個硅體，有效避免了死區的產生，在工作的時候沒有弱電場區域的存在，本實用新型優化了結構類型，消除了死區。
[0033]本實用新型優化了結構類型，消除了死區，工作時，粒子也可以雙面入射，反應更為靈敏。
[0034]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種閉合式殼型電極硅探測器，其特征在于，由一空心四棱環(I)，空心八棱環(3)，及一中央電極空心柱(2)構成，所述空心八棱環(3)嵌套于空心四棱環(I)內，中央電極空心柱(2)與所述空心四棱環(I)及空心八棱環(3)的中心軸線相同，所述空心八棱環(3)、空心四棱環(I)為重摻雜η+(或p+)型硅的空心八棱環(3)、空心四棱環(I)、中央電極空心柱(2)為重摻雜P+或η+型硅的中央電極空心柱(2);所述空心八棱環(3)底部與空心四棱環(I)平齊，頂部低于空心四棱環(I)，空心八棱環(3)、空心四棱環(I)及中央電極空心柱(2)之間的區域為P或N型硅填充的實體區(6)，所述閉合式殼型電極硅探測器的頂面設置有電極接觸層(4)，底面設置有二氧化硅保護層(5)。2.根據權利要求1所述的閉合式殼型電極硅探測器，其特征在于，所述空心四棱環(I)與空心八棱環(3)的高度比為10:1。3.根據權利要求1所述的閉合式殼型電極硅探測器，其特征在于，所述空心四棱環(I)高< 500微米，空心八棱環(3)高< 50微米。4.根據權利要求1所述的閉合式殼型電極硅探測器，其特征在于，所述電極接觸層(4)為鋁電極接觸層。5.根據權利要求1所述的閉合式殼型電極硅探測器，其特征在于，所述電極接觸層(4)厚度為I微米，所述二氧化硅保護層(5)厚度為I微米。
【文檔編號】H01L31/08GK205542844SQ201620361767
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月26日
【發明人】李正, 馮明富
【申請人】湘潭大學