[发明专利]一种三维平行板电极半导体探测器

说明书

本发明属于辐射探测技术领域，公开了一种三维平行板电极半导体探测器，设置有：两个电极板分别为阴极电极和阳极电极；电极板通过贯穿刻蚀，离子注入或扩散掺杂工艺形成在半导体基体上；半导体基体上通过贯穿刻蚀，离子注入或扩散掺杂工艺形成第一电极板、第二电极板。本发明结构合理，抗辐射性能强，电极间即探测器内部电场分布均匀，解决了现有技术中正负电极间的电场分布不均匀，存在大面积弱电场区，单个探测器单元结构的大小对抗辐射性能影响大，不方便调节从而不能控制探测器位置分辨率的问题，减少了弱电场区域，提高探测器的单元及阵列探测效率。且电极在半导体内可以贯穿刻蚀，电极间距可以在可控范围内调整，从而使得探测器性能不受芯片厚度限制。

技术领域

本发明属于辐射探测技术领域，尤其涉及三维平行板电极半导体探测器。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：半导体探测器在航天航空，军事，科研，民用等领域有着广泛应用，如航天器自主导航，高能物理，医疗器械等。现存半导体探测器如硅探测器具有灵敏度高、响应速度快、抗辐照能力强等特点，并且易于集成，在高能粒子探测与X光检测等领域应用广泛。硅探测器是工作在反向偏压下的，当外部粒子进入到探测器的灵敏区时，在反向偏压作用下，产生的电子-空穴对被分开，电子向正极运动，在到达正极后被收集，空穴向负极运动，被负极收集，在外部电路中就能形成反映粒子信息的电信号。现存的硅探测器具有以下不足：其一，在其正负极之间的电场分布并不均匀，且电场线多是曲线，不是最短的直线，而电子在电场中的运动是沿着电场方向的，进而导致电子的漂移距离增加，随着电子漂移距离的增加，辐射产生的缺陷能级对电子的影响越大，导致电信号的衰减；其二，三维沟槽电极硅探测器常常有弱电场区，电子的速度在弱电场区是很小的，在弱电场区运动的时间长，在强辐射条件下，电信号会迅速衰减；其三，三维沟槽电极硅探测器电极间距的大小变化会影响其抗辐射性能，单个沟槽单元的大小对抗辐射性能影响大，所以三维沟槽电极硅探测器在做成阵列时，探测器单元结构的大小不能随意的增大，不方便调节，这样对其应用产生了很大的局限性；其四，传统三维沟槽探测器存在20％～30％的死区，极大地限制了探测器的探测效率。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)电场分布不均匀，电子的漂移距离长，导致电信号的衰减；

(2)存在弱电场区，在强辐射条件下，电信号会迅速衰减；

(3)探测器单元结构的大小不方便调节；

(4)传统三维沟槽探测器存在20％～30％的死区，极大地限制了探测器的探测效率。

解决问题的意义是什么:

新型三维平行板探测器的提出：一，平行板电极的提出使得电极之间的电子漂移与收集更为高效，解决了探测器内部电场分布不均匀的问题，极大地提高了电荷收集效率；二，减少了弱电场区域，提高探测器的单元及阵列探测效率；三，该设计理念有效地使得探测器单元的结构便于调节，探测器的设计与使用不会再被探测器厚度与电极间距限制。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种三维平行板电极半导体探测器。

本发明是这样实现的，一种三维平行板电极半导体探测器，所述三维平行板电极半导体探测器设置有：

两个电极板分别为阴极电极和阳极电极；

所述电极板通过贯穿刻蚀，离子注入或扩散掺杂工艺形成在半导体基体上。

进一步，半导体基体上通过贯穿刻蚀，离子注入或扩散掺杂工艺形成第一电极板、第二电极板。

进一步，第一电极板、第二电极板上面镀有用于引出信号或者加电压的金属层。