[发明专利]漂移探测器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种漂移探测器及其制作方法，其中，漂移探测器，包括：高阻N型衬底、P型半导体薄膜、N型半导体薄膜、金属电极层和隔离层，其中，P型半导体薄膜与高阻N型衬底构成PN结，或者P型半导体薄膜中的P型掺杂剂扩散到N型衬底中构成PN结，PN结形成：漂移电极、第一保护环、第二保护环和入射窗口；N型半导体薄膜与高阻N型衬底构成高低结，或者N型半导体薄膜中的N型掺杂剂扩散到N型衬底中构成高低结，高低结形成：阳极、第一接地电极和第二接地电极；以及第二P型半导体薄膜，用来形成分压器。该漂移探测器实现大面积、低噪声、能量分辨率高，且具有简单的制作工艺，可进行大批量制造。

技术领域

本公开属于半导体探测器领域，涉及一种漂移探测器及其制作方法。

背景技术

随着高能物理、核物理技术、天体物理、深空探测以及航天事业的快速发展，高能射线的检测和分析变得越来越重要。如何快速准确的对高能射线或粒子的能量、位置以及数量进行分析是所有相关行业面临的最关键的问题。目前比较成熟的高能射线探测器主要有气体电离室探测器、闪烁体探测器、以及半导体探测器等。其中半导体探测器以其优越的性能和十分成熟的制备工艺得到了越来越多的关注。

半导体探测器中应用最早也最成熟的是硅基PIN探测器，但是该探测器有一个最大的缺点，那就是探测器的电容和器件的面积成正比，导致很难制备大面积的高性能探测器。

漂移探测器是由E.Gatti，P.Rehak在1984年首先提出来的，这种器件是一种侧向全耗尽器件，其最大的优点是器件的电容只和阳极的面积有关，而和器件的总面积无关，因此漂移探测器可以把探测器的面积制备的很大，同时又能保证特别小的电容，从而使器件的噪声大大降低，能量分辨率大大提高。

目前漂移探测器制备技术在国外已经相当成熟，无论在学术研究上还是在产品的商业化上都要远远领先国内水平。国外Ketek、Pnsensor等公司已经推出面积较大且性能优良的漂移探测器产品，但价格昂贵且存在一些技术壁垒，并且有订货数量的限制，将其大规模应用于我国深空探测及天体物理研究存在一定困难；而国内虽然有几家研究机构和公司也在这方面进行过尝试，但是都没能取得很好的效果。

因此，亟需研制出自主创新的漂移探测器，实现大面积、低噪声、能量分辨率高，且具有简单的制作工艺，可进行大批量制造，使本国研发的漂移探测器能够打破国外垄断。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种漂移探测器及其制作方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种漂移探测器，包括：高阻N型衬底；P型半导体薄膜和N型半导体薄膜，位于高阻N型衬底表面，分别与高阻N型衬底构成PN结和高低结；金属电极层，位于P型半导体薄膜和N型半导体薄膜上；隔离层，位于高阻N型衬底表面，用于隔离P型半导体薄膜和N型半导体薄膜；其中，该PN结形成：漂移电极、第一保护环、第二保护环和入射窗口，该高低结形成：阳极、第一接地电极和第二接地电极；以及第二P型半导体薄膜，位于漂移电极之间的隔离层上的局部区域，和漂移电极区域的P型半导体薄膜是一体的，用来形成分压器。

根据本公开的另一个方面，提供了一种漂移探测器，包括：高阻N型衬底；P型半导体薄膜，位于高阻N型衬底表面，和形成于高阻N型衬底中的P+掺杂区共同与高阻N型衬底构成PN结；N型半导体薄膜，位于高阻N型衬底表面，和形成于高阻N型衬底中的N+掺杂区共同与高阻N型衬底构成高低结；金属电极层，位于P型半导体薄膜和N型半导体薄膜上；以及隔离层，位于高阻N型衬底表面，用于隔离P型半导体薄膜和N型半导体薄膜；其中，该PN结形成：漂移电极、第一保护环、第二保护环和入射窗口，该高低结形成：阳极、第一接地电极和第二接地电极；以及第二P型半导体薄膜，位于漂移电极之间的隔离层上的局部区域，和漂移电极区域的P型半导体薄膜是一体的，用来形成分压器。