CN101263403B - 性能改进的固体探测器 - Google Patents
性能改进的固体探测器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101263403B CN101263403B CN2006800336779A CN200680033677A CN101263403B CN 101263403 B CN101263403 B CN 101263403B CN 2006800336779 A CN2006800336779 A CN 2006800336779A CN 200680033677 A CN200680033677 A CN 200680033677A CN 101263403 B CN101263403 B CN 101263403B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- groove
- imaging detector
- transition material
- passivation layer
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 97
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 50
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 38
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 34
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 26
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 21
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 17
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 39
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 16
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 16
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 3
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 3
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100493710 Caenorhabditis elegans bath-40 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910004611 CdZnTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001215 Te alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 mercuric iodixde Chemical compound 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- PGAPATLGJSQQBU-UHFFFAOYSA-M thallium(i) bromide Chemical compound [Tl]Br PGAPATLGJSQQBU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 1
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- KOECRLKKXSXCPB-UHFFFAOYSA-K triiodobismuthane Chemical compound I[Bi](I)I KOECRLKKXSXCPB-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000007704 wet chemistry method Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2921—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
- G01T1/2928—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras using solid state detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14658—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
- H01L27/14659—Direct radiation imagers structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14687—Wafer level processing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
本发明涉及一种成像探测器，其由转换材料和被形成在转换材料中的槽分离开的电极形成。这些槽增加了电极之间的导电路径的距离，或者容纳了电极的栅格，从而减少了电极之间的电流泄漏。在一些实施例中，使用钝化层以使得电极更好地粘附至转换材料，或者将电极与栅格电极结构屏蔽开。
Description
本发明涉及用于医学成像设备的探测器，更具体地，涉及通过减少向非期望位置的电子泄漏而使性能改进的固体探测器，诸如从像素到像素，从块到像素间间隙或从块到错误的像素。
在医学成像设备中，X射线或伽马射线从源传送或发射，并且由探测器探测。探测器一般包括用于将x射线或伽马射线辐射转换成电信号的材料。一种最有前景和广泛使用的材料是镉、锌、碲合金(CdZnTe或更一般的，CZT)。当x射线或伽马射线辐射撞击CZT材料时，产生电子。为了重新得到产生的电子的量和位置，将图案化的电极放置在材料表面上。
有时影响CZT探测器性能的一个问题是电子有时会“泄漏”或由于CZT材料的导电性而从电极移动到电极。像素化(pixellated)的电极之间的该干扰(crosstalk)导致不精确的电子位置探测和电荷收集效率的损失，其从而引起最终图像不精确。
CZT探测器中的表面泄漏问题已经通过用湿式化学或氧等离子体氧化CZT表面、增加像素间距离或者在像素间放置负电荷电极栅而得到处理。这种方法已经产生了稍好的性能，并且增加了探测器的制造成本。例如，在像素间使用负电荷电极栅迫使电子朝向正偏置的像素。然而，为了避免像素间的电荷损失，栅格的宽度和栅格至像素的距离需要最小化，同时在像素和栅格之间保持足够大的距离以确保良好的分离和良好的可制造性。
现有固体探测器的另一个问题是电极不能良好地粘附于诸如CZT的转换材料上。电极和CZT之间的不良粘附可能导致电学和光谱性能降低，由于收缩特性的恶化而引起的时间退化，以及由于接触的剥离而引起的在模块组件和/或操作期间的可靠性问题。
同样地，需要提供一种具有电极布置的探测器，其解决了表面泄漏问题，而不会通过需要附加结构而增加探测器的成本。还需要提供一种探测器，其中电极粘附于CZT材料上。
本发明涉及一种成像探测器，其减少了电极之间的泄漏。在一个实施例中，探测器由直接转换材料和金属电极形成，所述金属电极由在直接转换材料中形成的槽分离开。该槽增加了电极之间的导电路径的距离，因而减少了电极之间的表面泄漏，而不减少区域覆盖度。
在一些实施例中，将电极栅设置在电极之间。电极栅与电极位于不同平面上，从而允许最小化电极之间的距离。
在一些实施例中，使用图案化的电极，其中，电极部分地粘附至转换材料，并且部分地粘附至诸如介电材料的钝化层。
在并入本说明书中并且构成其一部分的附图中，示出了本发明的实施例，其与上述本发明的基本描述以及下述的详细描述一同用于说明本发明的原理。本领域技术人员应当意识到，这些说明性的实施例并不意味着限制本发明，而是仅仅提供了并入了本发明的原理的实例。此外，可以组合各种实施例，例如以获得具有钝化层和槽的探测器或者具有钝化层和电极栅的探测器。
图1示出了现有技术的探测器；
图2示出了包括分离电极的槽的探测器的实施例；
图3示出了制作图2中所示的探测器的一种方法；
图4示出了制作图2中所示的探测器的另一种方法；
图5示出了制作包括分离电极的槽的填料的探测器的另一实施例的一种方法；
图6示出了通过不同的蚀刻方法获得两种不同的槽的外形，所述不同的蚀刻方法可以用于制作本申请范围中的探测器的任何实施例的任何实施例中；
图7A和7B示出了具有栅格电极(grid electrode)的现有技术探测器；
图8A和8B示出了包括槽和栅格电极的探测器的实施例；
图9示出了制作包括槽和栅格电极的探测器的一种方法；
图10示出了制作包括槽和栅格电极的探测器的另一种方法；
图11示出了制作包括槽和栅格电极的探测器的另一种方法；
图12示出了制作包括槽和栅格电极的探测器的另一种方法；
图13示出了制作包括槽和栅格电极的探测器的另一种方法；
图14示出了制作包括槽、栅格电极和槽的填料的探测器的另一种方法；
图15a示出了包括图案化的电极的探测器的实施例，所述电极部分粘附至直接转换材料，并且部分粘附至钝化层；
图15b示出了图15a中所示的探测器实施例的顶视图；
图16a示出了包括图案化的电极和电极栅的探测器的实施例；
图16b示出了图16a中所示的探测器实施例的顶视图；
图17示出了在阳极和阴极侧都具有图案化电极的探测器的实施例；
图18示出了在阳极和阴极侧都具有图案化的电极的另一探测器实施例；
图19示出了包括图案化的电极和用于分离图案化的电极的槽的探测器实施例；
图20示出了制作具有图案化的电极和氧化层的探测器的一种典型方法；
图21示出了制作具有图案化的电极的探测器的典型方法；
图22示出了制作具有图案化的电极和电极栅的探测器的典型方法；
图23示出了包括图案化的电极和钝化层的探测器的实施例，所述钝化层具有与电极不同的图案。
在此公开的探测器提供了改进的电极布置，其减少了电子表面泄漏。CZT材料表面上的电极具有在它们之间的较大距离，而未减少像素尺寸。在电极之间形成槽，由此增加电子必须行进以从一个电极通向另一电极的路径。另外，一些实施例包括负电荷电极的栅，其可以放置在槽中，以阻止电子聚集在像素间间隙中或错误的像素处。在一些实施例中，钝化层用于提供电极对转换材料的改善的粘附，或者用于将电极与栅格电极结构屏蔽起来。
图1示出了现有技术探测器布置D。在CZT材料CZT的两侧放置金属电极ME，从而形成阳极侧A和阴极侧C。阳极侧的电极由氧化CZT O的间隙G分离。当在电极(如图1中所示顶部的电极)之间存在电荷差时，电荷可以通过氧化CZT间隙O流向其它电极，示为Ic。电子从一个电极至另一个电极的泄露造成了成像的不精确。或者，当由辐射在CZT块中产生电子时，这些可以流向错误的像素，或者结束在像素间间隙中，从而导致成像不精确和损失成像信息。
图2示出了本发明的实施例，其中，电极由槽分离开。探测器10包括位于诸如CZT材料的直接转换材料25的任一侧上以形成阳极侧30和阴极侧32的金属电极20。直接转换材料25可以是任何合适的材料，包括但不局限于硒、碘化汞、氧化铅、碘化铅、溴化铊、碘化铋、砷化镓或其它合适的材料。根据该应用，直接转换材料可以替换为闪烁体，或者用于将辐射直接或间接转换成电子的任何其它合适的材料。应当意识到，更多的导电材料具有在电极电位之间的较高表面泄漏。而且，应当意识到，该申请中所述的概念不局限于任何特定的材料合成物。这种材料仅列举作为说明性实例。
阳极侧30上的电极20由氧化材料35的间隙33分离开。应当注意到，氧化材料仅是间隙33中材料钝化的说明性实例。在本申请中也可以预期其它钝化手段。间隙33形成槽40，其延长了电子从电极移动到电极必须通过的路径Ib。槽40有效地增加了电极20之间的导电路径Ib，但是电极20之间的侧向距离保持不变。这意味着电极20的侧向距离和区域覆盖度可以用于最优化分辨率和电荷收集效率，同时槽40减少了表面泄漏。槽40的深度可以改变以实现最优结果。作为实例，通过创建深度大致等于电极20之间的侧向距离的一半的槽40，使得导电路径Ib的距离加倍。如果深度等于电极20之间的侧向距离，导电路径Ib的距离将增至三倍。
图3示出了制作图2中所示的探测器10的一种方法。如在100所示，电极金属20沉积在直接转换材料25的表面。在110，施加光致抗蚀剂材料44，并且将其烘干在电极金属20上，并且随后通过光掩膜被暴露以定义电极图案。随后，从像素间区域移除光致抗蚀剂材料44。在120，电极金属20和直接转换材料25蚀刻在像素间区域或间隙33中以形成槽40。在130，从电极金属20上剥离和清除抗蚀剂材料44，从而暴露像素化的电极20。最终，在140，使槽40的表面氧化，以形成诸如氧化CZT的氧化材料35的钝化层。
图4示出了制作图2中所示的探测器10的第二方法。在200，电极金属20沉积在直接转换层25的表面上。在210，施加光致抗蚀剂材料44，并且将其烘干在电极金属20上，并且随后通过光掩膜暴露以定义电极图案。随后，从像素间区域移除光致抗蚀剂材料44。在220，蚀刻金属20以形成像素化电极20。在230，从电极金属20上剥离并清除抗蚀剂材料44，从而暴露像素化的电极20。在240，蚀刻材料25以形成槽40。在一些实施例中，步骤230和240也可以以相反的顺序执行。最终，在250，使槽40的表面被氧化，以形成诸如氧化CZT的氧化材料35的钝化层。虽然该方法由于以分离的步骤蚀刻金属和直接转换材料而增加了步骤，但是该方法确实具有一些优点。首先，由于以分离的步骤蚀刻金属和直接转换材料，可以最优化每个蚀刻步骤220、240。第二，金属蚀刻形成了用于蚀刻直接转换材料的掩膜。
图4中所述的方法也可以应用于探测器，其中以不同的方法形成图案化的电极，包括转写(pattern-wise)沉积、剥离工艺(lift off process)、印刷、转印技术，随后使用金属作为掩膜进行槽蚀刻和钝化(步骤240-250)。
图5示出了形成探测器的另一实施例的另一方法。在300，方法如图3中100至120中所进行的。在310，槽40的表面被氧化以形成诸如氧化CZT的氧化材料35的钝化层。在320，槽40填充有介电材料50，诸如例如光致抗蚀剂、BCB、SU-8、PI、氧化硅、氮化硅、氧化铝或其他合适的材料。介电材料50将像素间区域与环境屏蔽开，并且减少了像素之间的耦合。介电材料50还有助于例如通过板(未示出)而到读出电子器件的结合。最终，在330，从电极金属20上剥离和清除抗蚀剂材料44，从而暴露像素化的电极20。
也可以使用在已经形成槽40和已经施加钝化涂层之后形成介电材料50的方法。这种方法可以包括通过常规平版印刷术和蚀刻术的应用，随后暴露和显影以定义图案的光敏材料的应用，或者诸如通过喷墨或其它印刷技术而对材料的选择性应用。
图6示出了不同类型的蚀刻。左侧，示出了各向异性(干)蚀刻之后的探测器。通过各向异性蚀刻形成的槽40包括适当地成方形的边缘。右侧，示出了在各向同性(湿或干)蚀刻之后的探测器。通过各向同性蚀刻形成的槽40包括适当地圆形的边缘，从而形成更像碗状的槽。应当意识到，在任一所述实施例或在本申请的范围中的任意实施例中可以使用任一类型的蚀刻。
在此描述的探测器可以用于任何成像装置，并且在医学成像装置中具有特殊应用。这种成像装置通常包括成像区域、一个或多个探测器和图像处理器。
图7A和7B示出了现有技术探测器D’，其并入了位于金属电极ME之间的负电荷电极栅G。栅格G使得电子朝向正偏置的电极。然而，为了避免像素之间的电荷损失，应当最小化栅格的宽度和栅格至金属电极的距离。另外，金属电极ME之间的距离dc应当最小化以确保良好的表面覆盖度。然而，如上所述，金属电极ME之间的短距离允许电子通过导电CZT材料泄漏。
如图8A和8B中所示，栅格60可以放置在上述的槽40中。通过将栅格60放置在槽40中，电极20之间的距离db可以小于现有技术的距离dc。该减小的距离db提供在表面覆盖度之间，并且因而提高了电荷收集效率。另外，如上所述，槽40延长通过直接转换材料25的导电路径，从而减少电子泄漏。
图9示出了制作包括槽40和负电荷电极栅60的探测器10的一种方法。该方法在1000开始，具有诸如图3中在140处或图4中250处所示的探测器布置。在1010，栅格电极材料60沉积在电极20和槽40的表面上。在1020，在电极20和槽40中形成栅60的限定的区域上施加抗蚀剂材料44并且形成图案。在1030，从非抗蚀剂覆盖的区域上蚀刻栅格电极材料60。在1040，移除抗蚀剂材料44。如在1040所示，得到的探测器布置包括由其中包含栅格60的槽40分离的电极20。槽40示为具有可选的钝化层35。该方法允许独立于像素电极结构而定义的栅格结构。根据所使用的材料和抗蚀剂图案，栅格电极材料可以存在于像素电极上或从其上移除。
图10示出了制作包括槽40和负电荷电极栅60的探测器10的另一方法。与图9中所示方法相同，该方法开始于1100，具有诸如图3中在140处或图4中250处所示的探测器布置。在1110，在电极20和槽40中除将形成栅格60的限定区域之外的部分，施加抗蚀剂材料44并且形成图案。在1120，栅格电极材料60沿着表面沉积。在1130，剥离抗蚀剂材料44，其也移除沉积在抗蚀剂材料上的任何栅格电极材料60。如113中所示，得到的探测器布置包括由其中包含栅格60的槽40分离的电极20。同样，槽40示为具有可选的钝化层35。该方法类似于图9中所示的方法，除了其少一个步骤之外，如省略了蚀刻步骤。
图11示出了制作包括槽40和负电荷电极栅60的探测器10的另一方法。该方法开始于1200，具有与在先两种方法的开始点相同的探测器布置。在1210，栅格电极材料沿着电极20表面和沿着槽40的底部沉积。使用不允许材料沿着槽的侧壁沉积的沉积技术。同样，钝化是可选的步骤。该方法的优点在于其不需要附加的掩膜步骤。然而，该工艺可以更严格，尤其对于像素和栅格电极之间的短距离。这可以通过最优化像素电极和槽形状而得以减轻。如在1230所示，蚀刻槽40以改变槽的形状，从而改进电极分离。
图12示出了形成具有分离电极20的槽40和设置在槽40中的负电荷电极栅60的探测器10的布置的“集成”方法。该方法开始于1300，具有包括由槽40分离开的电极20和已经存在但仅对于电极20的抗蚀剂材料44的探测器布置。这是槽形成中的中间状态，如例如图3中120处和图5中320处所描述的。在1310，栅格电极材料60沉积在电极20上且沿着槽40的底部，其类似于图11中所示的方法。在1320，剥离抗蚀剂材料44，从而移除沉积在电极60上的栅格电极材料60。如在1320处所示，探测器布置包括在电极20之间的槽40，其中，栅格60设置在槽中。
图13示出了制作包括槽40和负电荷电极栅60的探测器10的另一方法，其包括在制作槽之后对像素和栅格电极的定义。该方法开始于1400，其中在直接转换材料25的表面上施加抗蚀剂材料44并形成图案。在1410，蚀刻直接转换材料25以形成槽40。在1420，剥离抗蚀剂材料44。在1430，沿着直接转换材料25的表面的水平表面沉积电极材料。因而电极材料沿着槽40中的顶部表面和电极栅60形成电极20。在1440，将可选的钝化层施加在电极20之间的导电路径。
图14示出了形成包括槽40和负电荷电极栅60的探测器10的另一种方法。该方法开始于1500，其中，在直接转换材料25中形成槽40，可选的钝化层35施加在电极20之间的导电路径上，并且抗蚀剂材料44设置在电极20上。在1510，栅格电极材料60沉积在槽40的底部和抗蚀剂材料44上。在1520，介电材料50沉积在探测器的表面上，从而填充槽40。在1530，从电极20上剥离抗蚀剂材料44，从而移除沉积在抗蚀剂材料44上的任何栅格电极材料60和介电材料50。如在1530所示，探测器布置包括由填充有介电材料50的槽40分离开的电极20。介电材料50包围栅格60。
也可以借助其它手段施加介电材料，诸如平版印刷术或印刷技术，类似于图5中所述的实例。
在一些实施例中，可以使用图案化的电极20’，来改善电极和转换层25之间的粘附。图案化的电极20’部分粘附至转换层25，并且部分粘附至钝化层50。钝化层50在转换层和电极之间提供改善的粘附。而且，钝化层改善了对转换层-电极接触的保护，其减少了被氧气和湿气降解的可能。正如在其它实施例中，钝化层也减少了电流泄漏，从而减少了干扰。而且，可以使用钝化层作为表面电极和栅格电极结构之间的屏障。
可以使用作为钝化层的材料包括，但不局限于诸如光致抗蚀剂、BCB、SU-8、PI、氧化硅、氮化硅、氧化铝或其它合适的材料的介电材料。
由于电可检测性，这种实施例可以提供其它优点。当测试探头接触钝化材料顶部的电极时，可以不产生对转换层的损伤。
图15a示出了使用阳极侧30上的图案化的电极20’的实施例。在这种实施例中，图案化的电极20’部分粘附至转换层25，且部分粘附至诸如介电材料50的钝化层。图15a中的实施例示出了图案化的电极20’之间的可选氧化层35。图15b示出了图15a中所示实施例的顶视图。
图16a示出了除了已经在图案化的电极20’之间添加电极栅60之外，类似于图15a中所示的实施例。可以使用电极栅60以进一步减少图案化的电极20’之间的干扰，并且通过将电子导向正电荷电极而改善电荷收集效率。图16b示出了图16a中所示的实施例的顶视图。
应当注意到，可以在阳极侧30、阴极侧32或两侧使用图案化的电极20’，诸如图17和18中所示的实施例。而且，还应当意识到，可以改变图案化的电极20’的图案或几何形状。例如，图15-18中所示的图案化的电极为基本上为正方形或矩形的。然而，任何图案或几何形状可以为合适的，从而图案化的电极20’部分粘附至转换层25，并且部分粘附至钝化层50。而且，钝化层的图案和电极不需要相同：图23中示出了不同的图案和尺寸的实例。
图19示出了包括图案化的电极20’和分离该图案化的电极的槽40的探测器实施例。图案化的电极20’，以与图5中所示的实施例相似的方式，部分粘附至转换材料25，并且部分粘附至填充槽40的钝化层50。沿着图案化的电极20’之间的导电路径的一部分可以包括可选的氧化层35。与其它实施例一样，也可以包括电极栅(未示出)。
图20示出了制作包括图案化的电极20’的探测器的典型方法。在1600，CZT层或其它转换层25，设置有氧化层35和钝化层50。在1610，使钝化层50图案化。在1620，表面蚀刻移除了暴露的氧化层35，其位于图案化的钝化层50之间。在1630，施加电极金属。在1640，使电极金属图案化，以形成图案化的电极20’。使电极金属图案化可以以各种方式进行，包括，但不局限于平版印刷术、湿或干蚀刻、剥离工艺或通过阴影掩膜进行沉积。应当注意到，诸如图20中所述的包括钝化层50的实施例的优点在于，不存在关于转换层25而选择性地蚀刻的问题。
图21示出了制作具有图案化的电极20’的探测器的另一典型方法。在1700，提供转换层25，并且表面蚀刻移除了氧化层。在1710，施加钝化层。在1720，使钝化层图案化。在1730施加电极金属，并且在1740使电极金属图案化。一般地，除了在施加钝化层之前进行表面蚀刻以移除氧化层之外，该方法相似于图20中所示的方法。当钝化层在天然(native)CZT上的粘附较好时，或者当钝化层与表面蚀刻剂材料不相容时，该方法可能是有利的。
图22示出了制作具有图案化的电极20’、而且还包括电极栅的探测器的另一典型方法。在1800，转换层25设置有放置在其上的电极栅60。在1810，在转换层25和电极栅60上施加钝化层50。在1820，使钝化层50图案化。在1830施加电极金属，并且在1840使得电极金属图案化以形成图案化的电极20’。
应当意识到，本申请中所述的每种方法和探测器结构仅是说明性的实例，并不意味着将本发明限制为任何特定的实施例。例如，探测器结构或者制作探测器结构的方法可以或可以不包括负电荷栅格、钝化或氧化导电层，或钝化层或介电材料。还可以预期的是，在此所述的特征和步骤的组合也是本申请所预期的。
已经参考了一个或多个优选实施例描述了本发明。清楚的是，在阅读和理解本说明书的基础上，还可以进行修改和变型。将预期的是，包括符合随附权利要求或其等效的范围的所有这种修改、组合和改变。
Claims (19)
1.一种成像探测器，包括：
转换材料，用于直接或间接将辐射转换成电子；
直接位于所述转换材料的至少一个表面上的电极，其中，任意两个电极由在所述转换材料中形成的槽分离开，并分离开一距离；
至少设置在所述两个电极之间的所述槽之内的由介电材料形成的钝化层，
其中，每个电极的至少一部分物理接触和粘附至所述由介电材料形成的钝化层
2.根据权利要求1所述的成像探测器，其中，每个槽的表面在两个电极之间形成导电路径。
3.根据权利要求2所述的成像探测器，其中，所述电极之间的所述导电路径包括氧化材料层。
4.根据权利要求2所述的成像探测器，其中，沿着每个槽的所述导电路径的长度至少是使所述两个电极分离开的所述距离的长度的两倍。
5.根据权利要求1所述的成像探测器，还包括在至少一些所述槽中设置的电极栅。
6.一种成像探测器，包括：
转换材料，用于直接或间接将辐射转换成电子；以及
直接位于所述转换材料的至少一个表面上的电极，其中，任意两个电极由在所述转换材料中形成的一个或多个槽分离开；
至少设置在所述两个电极之间的所述槽之内的由介电材料形成的钝化层，
其中，所述一个或多个槽的表面在任意两个分离开的电极之间形成导电路径，所述导电路径包括氧化材料层，
其中，每个电极的至少一部分物理接触和粘附至所述由介电材料形成的钝化层。
7.根据权利要求6所述的成像探测器，其中，沿着所述槽的所述导电路径的长度至少是在分离开的电极之间的距离的长度的两倍。
8.根据权利要求6所述的成像探测器，还包括在所述一个或多个槽的预定部分中设置的电极栅。
9.一种形成成像探测器的方法，包括：
将金属沉积在转换材料的表面上，其中，所述转换材料直接或间接将辐射转换成电子；
蚀刻所述金属以在金属电极之间形成间隙；
蚀刻所述转换材料以在所述金属电极之间形成槽；以及
将由介电材料形成的钝化层施加至所述转换材料，使得至少一部分所述金属电极物理接触和粘附至所述由介电材料形成的钝化层
10.根据权利要求9所述的方法，其中，对所述金属进行的所述蚀刻和对所述转换材料进行的所述蚀刻是同时执行的。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括沿着所述槽的表面提供由介电材料形成的钝化层。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，蚀刻所述转换材料至如下深度：其至少是在所述金属电极之间形成的所述间隙的距离的一半。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括在所述槽中设置电极栅。
14.一种成像探测器，包括：
转换材料，用于直接或间接将辐射转换成电子；
位于所述转换材料的至少一侧上的电极；以及
在所述电极之间设置的电极栅，其中，所述电极栅与所述电极不在同一平面上。
15.根据权利要求14所述的成像探测器，其中，所述电极由在所述电极之间的所述转换材料中形成的导电路径分离开，并分离开一距离，其中，所述导电路径的长度大于分离开所述电极的所述距离。
16.一种成像探测器，包括：
转换材料，用于直接或间接将辐射转换成电子；
多个电极，其中，至少一部分所述电极包括与所述转换材料粘附的平坦部分和与施加至至少一部分所述转换材料的由介电材料形成的钝化层粘附的凸起部分。
17.根据权利要求16所述的成像探测器，其中，所述粘附材料是钝化材料。
18.根据权利要求16所述的成像探测器，其中，至少一部分所述粘附材料设置在位于电极之间的槽中。
19.根据权利要求16所述的成像探测器，其中，将所述粘附材料施加在电极栅上。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US59631405P | 2005-09-15 | 2005-09-15 | |
| US60/596,314 | 2005-09-15 | ||
| PCT/IB2006/052868 WO2007031886A2 (en) | 2005-09-15 | 2006-08-18 | Improved performance solid state detectors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101263403A CN101263403A (zh) | 2008-09-10 |
| CN101263403B true CN101263403B (zh) | 2013-05-08 |
Family
ID=37758877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2006800336779A Expired - Fee Related CN101263403B (zh) | 2005-09-15 | 2006-08-18 | 性能改进的固体探测器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8039808B2 (zh) |
| EP (1) | EP1927019B1 (zh) |
| JP (1) | JP2009509321A (zh) |
| CN (1) | CN101263403B (zh) |
| WO (1) | WO2007031886A2 (zh) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100014631A1 (en) * | 2006-09-14 | 2010-01-21 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Scintillator based x-ray sensitive integrated circuit element with depleted electron drift region |
| CN101911299B (zh) * | 2007-12-28 | 2014-06-04 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | X射线半导体成像器像素的电隔离 |
| EP2356486A2 (en) * | 2008-11-10 | 2011-08-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Converter element for a radiation detector |
| KR101095945B1 (ko) * | 2011-02-03 | 2011-12-19 | 테쎄라 노쓰 아메리카, 아이엔씨. | 상이한 파장을 균일하게 수광하기 위한 흡광 재료를 포함하는 이면 조사 센서 패키지 |
| DE102011083532A1 (de) * | 2011-09-27 | 2013-02-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Wandlerschicht für Strahlungsdetektoren |
| DE102011089776B4 (de) * | 2011-12-23 | 2015-04-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Detektorelement, Strahlungsdetektor, medizinisches Gerät und Verfahren zum Erzeugen eines solchen Detektorelements |
| JP2015228408A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | キヤノン株式会社 | 放射線検出素子、放射線検出器と放射線検出素子の製造方法 |
| US10217790B2 (en) * | 2015-01-15 | 2019-02-26 | Koninklijke Philips N.V. | Imaging detector module assembly |
| WO2017063157A1 (en) | 2015-10-14 | 2017-04-20 | Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. | X-ray detectors capable of limiting diffusion of charge carriers |
| US11056527B2 (en) * | 2016-05-04 | 2021-07-06 | General Electric Company | Metal oxide interface passivation for photon counting devices |
| US10084032B2 (en) | 2017-01-13 | 2018-09-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Semiconductor structure and method |
| TWI683428B (zh) * | 2018-03-29 | 2020-01-21 | 日商Ｊｘ金屬股份有限公司 | 放射線檢測元件、及其製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2405204Y (zh) * | 1999-12-10 | 2000-11-08 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种带微光锥的光伏探测器列阵 |
| US6175120B1 (en) * | 1998-05-08 | 2001-01-16 | The Regents Of The University Of Michigan | High-resolution ionization detector and array of such detectors |
| FR2849272A1 (fr) * | 2002-12-19 | 2004-06-25 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection photo-electrique et notamment de rayonnement x ou y |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6347988A (ja) | 1986-08-18 | 1988-02-29 | Fujitsu Ltd | 半導体結晶の製造方法 |
| JPS63193088A (ja) | 1987-02-06 | 1988-08-10 | Hitachi Ltd | 半導体放射線検出器 |
| JPH03175682A (ja) | 1989-12-04 | 1991-07-30 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線検知器 |
| JPH04313267A (ja) | 1991-04-03 | 1992-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線検知器 |
| JPH0779008A (ja) | 1993-06-30 | 1995-03-20 | Fujitsu Ltd | 赤外線検出装置 |
| US6524966B1 (en) * | 1997-05-28 | 2003-02-25 | Sandia National Laboratories | Surface treatment and protection method for cadmium zinc telluride crystals |
| US6465860B2 (en) * | 1998-09-01 | 2002-10-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Multi-wavelength semiconductor image sensor and method of manufacturing the same |
| JP2002170916A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-06-14 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| US7041983B2 (en) | 2001-10-12 | 2006-05-09 | Lockheed Martin Corporation | Planar geometry buried junction infrared detector and focal plane array |
| DE10217426B4 (de) * | 2002-04-18 | 2006-09-14 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Ortsauflösender Detektor für die Messung elektrisch geladener Teilchen und Verwendung des Detektors |
-
2006
- 2006-08-18 CN CN2006800336779A patent/CN101263403B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-08-18 WO PCT/IB2006/052868 patent/WO2007031886A2/en active Application Filing
- 2006-08-18 JP JP2008530667A patent/JP2009509321A/ja not_active Withdrawn
- 2006-08-18 US US12/065,904 patent/US8039808B2/en active Active
- 2006-08-18 EP EP06795704.3A patent/EP1927019B1/en not_active Not-in-force
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6175120B1 (en) * | 1998-05-08 | 2001-01-16 | The Regents Of The University Of Michigan | High-resolution ionization detector and array of such detectors |
| CN2405204Y (zh) * | 1999-12-10 | 2000-11-08 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种带微光锥的光伏探测器列阵 |
| FR2849272A1 (fr) * | 2002-12-19 | 2004-06-25 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection photo-electrique et notamment de rayonnement x ou y |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101263403A (zh) | 2008-09-10 |
| JP2009509321A (ja) | 2009-03-05 |
| WO2007031886A2 (en) | 2007-03-22 |
| US20080245967A1 (en) | 2008-10-09 |
| US8039808B2 (en) | 2011-10-18 |
| WO2007031886A3 (en) | 2007-07-05 |
| EP1927019A2 (en) | 2008-06-04 |
| EP1927019B1 (en) | 2017-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101263403B (zh) | 性能改进的固体探测器 | |
| CN107017167B (zh) | 具有屏蔽栅的沟槽栅器件的制造方法 | |
| TWI241711B (en) | Solid state image sensing device, production method thereof, and method of driving solid state image sensing device | |
| CN102142447B (zh) | 共面高填充系数的像素架构 | |
| CN100511575C (zh) | 在半导体器件设置中提供自对准接点的方法 | |
| KR100577410B1 (ko) | 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법 | |
| CN207233733U (zh) | 集成电路 | |
| CN109119477B (zh) | 沟槽栅mosfet及其制造方法 | |
| US7576327B2 (en) | Radiation image detector and driving method for the same | |
| WO2007077286A1 (en) | Semiconductor radiation detector detecting visible light | |
| US8912034B2 (en) | Method for manufacturing energy ray detection device | |
| JP4600964B2 (ja) | ゲーテッドフォトダイオードを有する固体イメージャ及びその製造方法 | |
| CN114156292B (zh) | 一种硅像素探测器及其制备方法 | |
| US9159765B2 (en) | Apparatus for detecting soft X-ray radiation and X-ray detection system including such apparatus | |
| US6147373A (en) | Image sensor and method for fabricating the same | |
| CN100533781C (zh) | 用于确定辐射强度的方法、装置和系统 | |
| JP2010003820A (ja) | 電磁波検出素子 | |
| CN115036335B (zh) | 高能x射线检测器及制备工艺 | |
| Koybasi et al. | Edgeless silicon sensors fabricated without support wafer | |
| CN110190112A (zh) | 沟槽栅半导体器件及其制造方法 | |
| JPS6226187B2 (zh) | ||
| TWI756006B (zh) | 影像感測器及其製造方法 | |
| US7235824B1 (en) | Active gate CCD image sensor | |
| TWI333692B (en) | Image sensor and fabrication method thereof | |
| JP2003318384A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130508 |