[發(fā)明專利]具有場限環(huán)配置的X射線傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980096350.3
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN113812005A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 米特克·巴科夫斯基霍爾特里德;馬特斯·丹尼爾松;許成
• 申請（專利權(quán)）人: 棱鏡傳感器公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;G01T1/24
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 李健

所提出的技術(shù)提供了一種X射線傳感器(1)，該X射線傳感器具有有源檢測器區(qū)，該有源檢測器區(qū)包括布置在該X射線傳感器(1)的表面區(qū)(3)上的多個檢測器二極管(2)。該X射線傳感器(1)進(jìn)一步包括圍繞包括該多個檢測器二極管(2)的該表面區(qū)(3)的結(jié)終端(4)。該結(jié)終端(4)包括布置為最靠近該表面區(qū)(3)的端部的防護(hù)層(5)、布置在該防護(hù)層(5)外部的場截止層(6)和布置在該防護(hù)層(5)與該場截止層(6)之間的至少兩個場限環(huán)FLR(7)，其中，第一FLR(7)被布置在距該防護(hù)層(20)的距離Δ₁處，該距離選自10區(qū)間[4μm；12μm]，第二FLR(7₂)被布置在距該第一FLR(7)的距離Δ₂處，該距離選自區(qū)間[6.5μm；14μm]，并且其中，距離Δ₂大于距離Δ₁。所提出的技術(shù)還提供了一種用于構(gòu)造這樣的X射線傳感器和X射線成像系統(tǒng)(100)的方法，該X射線成像系統(tǒng)包括X射線檢測器系統(tǒng)(20)，該X射線檢測器系統(tǒng)包括至少一個這樣的X射線傳感器(1)。

技術(shù)領(lǐng)域

所提出的技術(shù)總體上涉及X射線應(yīng)用，比如X射線成像，并且更具體地涉及X射線傳感器，也被稱為X射線檢測器。所提出的技術(shù)還涉及一種用于構(gòu)造X射線傳感器的方法和具有包括這種X射線傳感器的檢測器系統(tǒng)的X射線成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

射線照相成像，比如X射線成像，已經(jīng)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用和無損測試中使用了多年。

通常，X射線成像系統(tǒng)包括X射線源和X射線檢測器系統(tǒng)。X射線源發(fā)射X射線，這些X射線穿過要成像的受試者或?qū)ο蟛⑶胰缓笥蒟射線檢測器系統(tǒng)記錄。由于一些材料比其他材料吸收更大部分的X射線，因此就會形成受試者或?qū)ο蟮膱D像。X射線檢測器可以是不同類型的，包括能量積分檢測器和光子計數(shù)檢測器。

傳統(tǒng)的X射線檢測器設(shè)計通常在頂側(cè)包括由檢測器二極管像素覆蓋的有源檢測器區(qū)域，例如，在襯底是n型高電阻率材料的情況下，以p型摻雜條狀或矩形或六邊形區(qū)域的形式。頂側(cè)還包括所謂的結(jié)終端區(qū)域，該區(qū)域包括所謂的防護(hù)層(guard)。

為了最大化敏感性，檢測器的建立了所謂的PiN二極管結(jié)構(gòu)的漂移區(qū)的高電阻n型部分必須完全耗盡電荷。這需要對500μm-550μm厚的n型區(qū)域施加至少300伏特的電壓，而不會在結(jié)構(gòu)中的最大電場位置處達(dá)到結(jié)擊穿的條件。此外，檢測器必須承受顯著更高的電壓，以確保耐受由于鈍化氧化物中的照射而產(chǎn)生的正表面電荷。已知這會增加表面處的電場并且降低擊穿電壓。結(jié)終端(junction termination)的功能是沿檢測器表面分散電場，以減小電場強度并且確保對正氧化物電荷的耐受性和檢測器在照射下的足夠長的壽命。

應(yīng)用于PiN二極管和檢測器的結(jié)終端有兩個主要概念。一個是多浮置場環(huán)MFFR并且第二個是所謂的結(jié)終端擴展JTE。MFFR使用的原理是將施加的反向電壓分成包含在陽極p+像素覆蓋區(qū)域周圍的浮置環(huán)之間的空間中的小部分，并且JTE使用的原理是在帶負(fù)電的受體耗盡下JTE中的摻雜電荷與在帶正電的供體耗盡下n型漂移區(qū)中的摻雜電荷之間的電荷中和。這兩種技術(shù)的特點是其使用較大面積。場衰減原理是與材料的大部分中的耗盡區(qū)寬度相比，擴大表面處的耗盡區(qū)寬度。對于所需的300V至800V電壓，結(jié)終端(包括防護(hù)層)的寬度在100μm與500μm之間。浮置環(huán)通常配有金屬板，有助于避免像素二極管的邊緣處的潛在擁擠。

防護(hù)層是接觸最外面的p型摻雜環(huán)的最外面的電極，其具有收集來自檢測器外部區(qū)域和朝向檢測器邊緣的泄漏電流的功能。該電極通常接地。

終端的特定缺點是有源檢測器區(qū)域的損失。同樣，由于組合了許多檢測器以覆蓋更大區(qū)域，因此每個單獨檢測器中的損失區(qū)域構(gòu)成了檢測器矩陣中的″死區(qū)″或盲區(qū)，這對于所獲得的圖像的質(zhì)量具有負(fù)面影響。