[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，该漂移探测器包括：第一导电半导体基板、本征半导体层、第二导电半导体层、第三导电半导体层、金属电极层和隔离层；其中，第二导电半导体层与第一导电半导体基板的导电类型相反，第三导电半导体层与第一导电半导体基板的导电类型相同，第二导电半导体层、位于其下方的本征半导体层和第一导电半导体基板共同构成PN结，该PN结形成：漂移电极、第一保护环、入射窗口和第二保护环；第三导电半导体层、位于其下方的本征半导体层和第一导电半导体基板共同构成高低结，该高低结形成：阳极、第一接地电极和第二接地电极；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X射线和伽马射线半导体探测器技术领域，涉及一种漂移探测器及其制作方法。

背景技术

硅漂移探测器(SDD，Silicon Drift Detector)是一种基于侧向耗尽原理的半导体探测器。SDD首先作为二维位置灵敏探测器于1983年被E.Gatti和P.Rehak提出，随后在高分辨X射线光谱学的应用中取得了巨大成功。SDD主要由一个全耗尽的硅体构成，在其体内有一个平行于表面的漂移电场分量，使信号电子漂移向面积很小的收集阳极。目前的主流器件都是在硅片的一面做大量的p+结环作为提供电场梯度的电阻分压器，称为漂移环；而另一面是用一个无结构的p+结作为辐射入射窗口。

SDD探测器的最突出特点有：

(1)漏电流小；

(2)能量分辨率和技术性能是所有半导体探测器中最优的；

(3)结电容小，所以噪声也很低，在全耗尽状态下具有高的量子效率，并且可以快速地读出电子信号。

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。虽然像国外Ketek、Pnsensor等公司已经推出了很多面积较大且性能优良的SDD产品，但价格昂贵且存在一些技术壁垒，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；而国内对SDD的研究值偏向于应用国外的器件，对其进行研制的报道很少。因而，开展SDD的研制工作，进一步提高成像X射线光谱仪的性能，使其能更好地适应于深空环境，探测的数据更加精细，对我国深空探测技术的发展有着深远的意义。

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，其具有优异的性能和高生产率，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：第一导电半导体基板；本征半导体层，位于第一导电半导体基板表面上；第二导电半导体层和第三导电半导体层，分别位于本征半导体层表面上；金属电极层，位于第二导电半导体层和第三导电半导体层上；以及隔离层，位于第一导电半导体基板表面上，用于隔离第二导电半导体层和第三导电半导体层；其中，第二导电半导体层与第一导电半导体基板的导电类型相反，第三导电半导体层与第一导电半导体基板的导电类型相同，第二导电半导体层、位于其下方的本征半导体层和第一导电半导体基板共同构成第一纵向结，该第一纵向结为PN结，该PN结形成：漂移电极、第一保护环、入射窗口和第二保护环；第三导电半导体层、位于其下方的本征半导体层和第一导电半导体基板共同构成第二纵向结，该第二纵向结为高低结，该高低结形成：阳极、第一接地电极和第二接地电极。