CN115132875A - 一种用于减少电容的Si-PIN探测装置及方法 - Google Patents
一种用于减少电容的Si-PIN探测装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115132875A CN115132875A CN202210884625.3A CN202210884625A CN115132875A CN 115132875 A CN115132875 A CN 115132875A CN 202210884625 A CN202210884625 A CN 202210884625A CN 115132875 A CN115132875 A CN 115132875A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- region
- semiconductor substrate
- detection device
- area
- pin detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/115—Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
本申请公开了一种用于减少电容的Si‑PIN探测装置及方法，主要涉及Si‑PIN探测技术领域，用以解决现有的Si‑PIN探测装置的等效电容影响探测装置信噪比和能量分辨率的问题。方法包括：半导体基底、第一P+区、第一N+区、PN节区；第一P+区及第一N+区都设置于半导体基底第一面；其中，第一P+区及第一N+区都为条状区域；且第一P+区及第一N+区互相嵌套；PN节区设置于半导体基底第二面。本申请通过上述方法实现了在保持原有电容面积不变的情况下，降低探测装置的有效电容，提高探测装置的能量分辨率。
Description
技术领域
本申请涉及Si-PIN探测装置技术领域，尤其涉及一种用于减少电容的Si-PIN探测装置及方法。
背景技术
Si-PIN探测装置既可用于带电粒子（电子、质子、α粒子）的探测，也可以通过射线与探测装置灵敏介质或辐射转换靶的相互作用产生次级带电粒子的探测，实现对γ射线、X射线等的探测。
目前，Si-PIN探测装置的结构一般从上到下依次为P层、I层、N层组成，正面P层为灵敏面，灵敏面周围设计P型保护环（N型基底），或者从上到下依次为N层、I层、P层组成，正面N层为灵敏面，灵敏面周围设计N型保护环（P型基底）。
但是，现有的Si-PIN探测装置：受结构限制，想要提高探测装置能量分辨率的方法主要依靠于电容中P区或N区的面积，亟需一种用于减少电容的Si-PIN探测装置及方法，以在保持原有P区或N区的面积不变的情况下，提高探测装置的能量分辨率。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种用于减少电容的Si-PIN探测装置及方法，以解决上述技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种用于减少电容的Si-PIN探测装置，装置包括：半导体基底、第一P+区、第一N+区、PN节区；第一P+区及第一N+区都设置于半导体基底第一面；其中，第一P+区及第一N+区都为条状区域；且第一P+区及第一N+区互相嵌套；PN节区设置于半导体基底第二面。
进一步地，PN节区为第二P+区；半导体基底第一面的第一N+区为信号输出电极。
进一步地，装置还包括：电极；电极用于施加偏转电压。
进一步地，PN节区为第二N+区；半导体基底第一面的第一P+区为信号输出电极。
进一步地，装置还包括：保护环；保护环，环绕第一P+区及第一N+区设置于半导体基底第一面。
第二方面，本申请实施例提供了一种用于减少电容的Si-PIN探测装置的方法，其特征在于，方法包括：Si-PIN探测装置包括半导体基底、第一P+区、第一N+区；其中，第一P+区和第一N+区设置于半导体基底第一面；方法包括：通过调整第一P+节区的第一面积与第一N+区的第二面积之间的比值，以获取适合的Si-PIN探测装置等效电容值；确定第一P+节区的第一形状和第一N+区的第二形状；其中，第一P+节区与第一N+区互相嵌套；根据第一形状和第二形状的大小，确定第一面积和第二面积的比值。
进一步地，Si-PIN探测装置还包括电极、第二P+区、第二N+区；其中，第二P+区或第二N+区设置于半导体基底第二面；方法还包括：当第二P+区设置于半导体基底第二面时，通过电极施加偏转电压，将半导体基底中的空穴驱赶到第一P+区；当第二N+区设置于半导体基底第二面时，通过电极施加偏转电压，将半导体基底中的电子驱赶到第一N+区。
本领域技术人员能够理解的是，本发明至少具有如下有益效果：
（1）通过将第一P+区与第一N+区互相嵌套设置在半导体基底第一面，可以明显的降低探测装置的等效电容，在同等面积的情况下，改进后的探测装置等效电容是原结构探测装置芯片的一半，因此，可以明显的提高探测装置的信噪比，提高探测装置的能量分辨率。
（2）通过控制第一P+区与第一N+区之间的面积比值，实现了根据具体需求调整面积比例，以获得需要的任意电容的探测装置。
附图说明
下面参照附图来描述本公开的部分实施例，附图中：
图1是本发明具体实施方式的剖面结构示意图。
图2是本发明具体实施方式的梳型栅极结构的结构示意图。
图3是本发明具体实施方式的同心圆型栅极结构的结构示意图。
图4是本发明具体实施方式的螺旋型栅极结构的结构示意图。
图5是本发明具体实施方式的螺旋型栅极结构的结构示意图。
图6是本发明具体实施方式的方法流程图。
附图标记列表：1、半导体基底；2、第一P+区；3、第一N+区；4、PN节区；5、保护环。
具体实施方式
本领域技术人员应当理解的是，下文所描述的实施例仅仅是本公开的优选实施例，并不表示本公开仅能通过该优选实施例实现，该优选实施例仅仅是用于解释本公开的技术原理，并非用于限制本公开的保护范围。基于本公开提供的优选实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所获得的其它所有实施例，仍应落入到本公开的保护范围之内。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。
需要说明的是图2-图5均为第一P+区2及第一N+区3可行形状的列举，并不涉及实现效果的具体详述。
本申请实施例提供的一种用于减少电容的Si-PIN探测装置。本申请实施例提供的装置，主要包括：半导体基底1、第一P+区2、第一N+区3、PN节区4。
需要说明的是，半导体基底1可以为N型基底或P型基底。第一P+区2及第一N+区3都设置于半导体基底1第一面。PN节区4设置于半导体基底1第二面。其中，PN节区4可以具体为：示例一、半导体基底1为N型基底，PN节区4为N+区，半导体基底1第一面的第一P+区2为信号输出电极；示例二、半导体基底1为P型基底，PN节区4为P+区，半导体基底1第一面的第一N+区3为信号输出电极。
此外，第一P+区2及第一N+区3都为条状区域，例如，附图2中的条状区域构成的梳型的第一P+区2及第一N+区3、附图3中的条状区域构成的同心圆型的第一P+区2及第一N+区3、附图4中的条状区域构成的螺旋型的第一P+区2及第一N+区3、附图5中的条状区域构成的螺旋型的第一P+区2及第一N+区3。
此外，本实施例公开的用于减少电容的Si-PIN探测装置还可以包括：电极；电极用于施加偏转电压。
此外，本实施例公开的用于减少电容的Si-PIN探测装置还可以包括：保护环5，该保护环5，环绕第一P+区2及第一N+区3设置于半导体基底第一面。
基于前文的描述可知，本领域技术人员能够理解的是，本实施例通过将第一P+区2及第一N+区3互相嵌套设置在半导体基底1第一面，可以明显的降低探测装置的等效电容，在同等面积的情况下，改进后的探测装置等效电容是原结构探测装置芯片的一半，因此，可以明显的提高探测装置的信噪比，提高探测装置的能量分辨率。
除此之外，本申请实施例还提供了一种用于减少电容的Si-PIN探测装置的方法，其中，Si-PIN探测装置包括半导体基底、第一P+区、第一N+区；其中，第一P+区和第一N+区设置于半导体基底第一面。如图6所示，本申请实施例提供的制造方法，主要包括以下步骤：
步骤210、通过调整第一P+节区的第一面积与第一N+区的第二面积之间的比值，以获取Si-PIN探测装置等效电容值。
需要说明的是，电容值与标准比值之间的对应关系可由本领域技术人员经过多次试验获得。
步骤220、确定第一P+节区的第一形状和第一N+区的第二形状；其中，第一P+节区与第一N+区互相嵌套。
步骤230、根据第一形状和第二形状的大小，确定第一面积和第二面积的比值。
此外，本实施例公开的Si-PIN探测装置还包括电极以及第二P+区、第二N+区；其中，第二P+区或第二N+区设置于半导体基底第二面。本实施离还可以通过向第二P+区或第二N+区施加电压，以控制半导体基底中空穴或电子的移动。
作为实例地，Si-PIN探测装置还包括电极、第二P+区、第二N+区；其中，第二P+区或第二N+区设置于半导体基底第二面；当第二P+区设置于半导体基底第二面时，通过电极施加偏转电压，将半导体基底中的空穴驱赶到第一P+区；当第二N+区设置于半导体基底第二面时，通过电极施加偏转电压，将半导体基底中的电子驱赶到第一N+区。
基于前文的描述可知，本领域技术人员能够理解的是，本实施例通过控制第一P+节区与第一N+节区之间的面积比值，实现了根据具体需求调整面积比例，以获得需要的任意电容的探测装置。
至此，已经结合前文的多个实施例描述了本公开的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本公开的保护范围并不仅限于这些具体实施例。在不偏离本公开技术原理的前提下，本领域技术人员可以对上述各个实施例中的技术方案进行拆分和组合，也可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，凡在本公开的技术构思和/或技术原理之内所做的任何更改、等同替换、改进等都将落入本公开的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于减少电容的Si-PIN探测装置，其特征在于，所述装置包括：半导体基底、第一P+区、第一N+区、PN节区；
所述第一P+区及所述第一N+区都设置于所述半导体基底第一面；其中，第一P+区及第一N+区都为条状区域；且第一P+区及第一N+区互相嵌套；
所述PN节区设置于半导体基底第二面。
2.根据权利要求1所述的用于减少电容的Si-PIN探测装置，其特征在于，
所述PN节区为第二P+区；
半导体基底第一面的第一N+区为信号输出电极。
3.根据权利要求1所述的用于减少电容的Si-PIN探测装置，其特征在于，所述装置还包括：电极；
所述电极用于施加偏转电压。
4.根据权利要求1所述的用于减少电容的Si-PIN探测装置，其特征在于，
所述PN节区为第二N+区；
半导体基底第一面的第一P+区为信号输出电极。
5.根据权利要求1所述的用于减少电容的Si-PIN探测装置，其特征在于，所述装置还包括：保护环；
所述保护环，环绕第一P+区及第一N+区设置于半导体基底第一面。
6.一种用于减少电容的Si-PIN探测装置的方法，其特征在于，所述方法包括：所述Si-PIN探测装置包括半导体基底、第一P+区、第一N+区；其中，第一P+区和第一N+区设置于半导体基底第一面；
所述方法包括：
通过调整第一P+节区的第一面积与第一N+区的第二面积之间的比值，以获取Si-PIN探测装置等效电容值；
确定第一P+节区的第一形状和第一N+区的第二形状；其中，所述第一P+节区与所述第一N+区互相嵌套；
根据所述第一形状和所述第二形状的大小，确定第一面积和第二面积的比值。
7.根据权利要求6所述的用于减少电容的Si-PIN探测装置的方法，其特征在于，所述Si-PIN探测装置还包括电极、第二P+区、第二N+区；其中，第二P+区或第二N+区设置于半导体基底第二面；
所述方法还包括：
当第二P+区设置于半导体基底第二面时，
通过电极施加偏转电压，将半导体基底中的空穴驱赶到第一P+区；
当第二N+区设置于半导体基底第二面时，
通过电极施加偏转电压，将半导体基底中的电子驱赶到第一N+区。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210884625.3A CN115132875B (zh) | 2022-07-26 | 2022-07-26 | 一种减少Si-PIN探测装置的电容的方法及Si-PIN探测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210884625.3A CN115132875B (zh) | 2022-07-26 | 2022-07-26 | 一种减少Si-PIN探测装置的电容的方法及Si-PIN探测装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115132875A true CN115132875A (zh) | 2022-09-30 |
| CN115132875B CN115132875B (zh) | 2024-02-06 |
Family
ID=83385877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210884625.3A Active CN115132875B (zh) | 2022-07-26 | 2022-07-26 | 一种减少Si-PIN探测装置的电容的方法及Si-PIN探测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115132875B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106104808A (zh) * | 2014-03-20 | 2016-11-09 | 株式会社电装 | 半导体装置 |
| CN112071945A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-12-11 | 鲁东大学 | 一种螺旋环电极硅阵列探测器 |
| US20220020886A1 (en) * | 2020-07-20 | 2022-01-20 | ActLight SA | Photodetectors and photodetector arrays |
| KR102359160B1 (ko) * | 2020-09-28 | 2022-02-08 | 한국과학기술원 | 캐패시터형 전압 디바이더를 포함한 반도체 드리프트 검출기, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 x-선 검출기 |
-
2022
- 2022-07-26 CN CN202210884625.3A patent/CN115132875B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106104808A (zh) * | 2014-03-20 | 2016-11-09 | 株式会社电装 | 半导体装置 |
| US20220020886A1 (en) * | 2020-07-20 | 2022-01-20 | ActLight SA | Photodetectors and photodetector arrays |
| CN112071945A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-12-11 | 鲁东大学 | 一种螺旋环电极硅阵列探测器 |
| KR102359160B1 (ko) * | 2020-09-28 | 2022-02-08 | 한국과학기술원 | 캐패시터형 전압 디바이더를 포함한 반도체 드리프트 검출기, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 x-선 검출기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115132875B (zh) | 2024-02-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6455858B1 (en) | Semiconductor radiation detector | |
| US7238949B2 (en) | Conductor crossover for a semiconductor detector | |
| US6597025B2 (en) | Light sensitive semiconductor component | |
| US20050258449A1 (en) | Avalanche radiation detector | |
| US5864167A (en) | Semiconductor device | |
| KR102682692B1 (ko) | 애벌란치 포토다이오드 어레이 | |
| US8362590B2 (en) | Power semiconductor component including a potential probe | |
| US7105827B2 (en) | Semiconductor detector with optimised radiation entry window | |
| KR20200049816A (ko) | 개선된 작동 전압 범위를 가지는 반도체 광전자증배관 | |
| EP2710733B1 (en) | Charge-sensitive amplifier | |
| CN110391308B (zh) | 一种平板探测器及其制造方法 | |
| JPH0794771A (ja) | 荷電粒子検出装置及び荷電粒子照射装置 | |
| CN115132875A (zh) | 一种用于减少电容的Si-PIN探测装置及方法 | |
| US4896200A (en) | Novel semiconductor-based radiation detector | |
| EP0094973B1 (en) | Semiconductor photoelectric converter | |
| JP2013145180A (ja) | 放射線検出器，放射線検出装置及びそれらの動作方法 | |
| CN115498063A (zh) | 一种基于栅极结构的Si-PIN探测装置及其制造方法 | |
| US6184562B1 (en) | Strip detector | |
| Dannheim et al. | Design and tests of the silicon sensors for the ZEUS micro vertex detector | |
| JPH114012A (ja) | Ｐｉｎフォトダイオード | |
| JP5167043B2 (ja) | Ｐｉｎ型検出器及びｐｉｎ型検出器を備えた荷電粒子ビーム装置 | |
| US8796743B2 (en) | Light-sensitive component | |
| US8698091B2 (en) | Semiconductor MOS entrance window for radiation detectors | |
| JP2011014718A (ja) | 放射線検出器 | |
| EP3888243A1 (en) | Charge preamplifier device and radiation detecting apparatus comprising the device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |