CN113812005A - 具有场限环配置的x射线传感器 - Google Patents

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Abstract

所提出的技术提供了一种X射线传感器(1)，该X射线传感器具有有源检测器区，该有源检测器区包括布置在该X射线传感器(1)的表面区(3)上的多个检测器二极管(2)。该X射线传感器(1)进一步包括围绕包括该多个检测器二极管(2)的该表面区(3)的结终端(4)。该结终端(4)包括布置为最靠近该表面区(3)的端部的防护层(5)、布置在该防护层(5)外部的场截止层(6)和布置在该防护层(5)与该场截止层(6)之间的至少两个场限环FLR(7)，其中，第一FLR(7)被布置在距该防护层(20)的距离Δ1处，该距离选自10区间[4μm；12μm]，第二FLR(72)被布置在距该第一FLR(7)的距离Δ2处，该距离选自区间[6.5μm；14μm]，并且其中，距离Δ2大于距离Δ1。所提出的技术还提供了一种用于构造这样的X射线传感器和X射线成像系统(100)的方法，该X射线成像系统包括X射线检测器系统(20)，该X射线检测器系统包括至少一个这样的X射线传感器(1)。

Description

具有场限环配置的X射线传感器
技术领域
所提出的技术总体上涉及X射线应用，比如X射线成像，并且更具体地涉及X射线传感器，也被称为X射线检测器。所提出的技术还涉及一种用于构造X射线传感器的方法和具有包括这种X射线传感器的检测器系统的X射线成像系统。
背景技术
射线照相成像，比如X射线成像，已经在医学应用和无损测试中使用了多年。
通常，X射线成像系统包括X射线源和X射线检测器系统。X射线源发射X射线，这些X射线穿过要成像的受试者或对象并且然后由X射线检测器系统记录。由于一些材料比其他材料吸收更大部分的X射线，因此就会形成受试者或对象的图像。X射线检测器可以是不同类型的，包括能量积分检测器和光子计数检测器。
传统的X射线检测器设计通常在顶侧包括由检测器二极管像素覆盖的有源检测器区域，例如，在衬底是n型高电阻率材料的情况下，以p型掺杂条状或矩形或六边形区域的形式。顶侧还包括所谓的结终端区域，该区域包括所谓的防护层(guard)。
为了最大化敏感性，检测器的建立了所谓的PiN二极管结构的漂移区的高电阻n型部分必须完全耗尽电荷。这需要对500μm-550μm厚的n型区域施加至少300伏特的电压，而不会在结构中的最大电场位置处达到结击穿的条件。此外，检测器必须承受显著更高的电压，以确保耐受由于钝化氧化物中的照射而产生的正表面电荷。已知这会增加表面处的电场并且降低击穿电压。结终端(junction termination)的功能是沿检测器表面分散电场，以减小电场强度并且确保对正氧化物电荷的耐受性和检测器在照射下的足够长的寿命。
应用于PiN二极管和检测器的结终端有两个主要概念。一个是多浮置场环MFFR并且第二个是所谓的结终端扩展JTE。MFFR使用的原理是将施加的反向电压分成包含在阳极p+像素覆盖区域周围的浮置环之间的空间中的小部分，并且JTE使用的原理是在带负电的受体耗尽下JTE中的掺杂电荷与在带正电的供体耗尽下n型漂移区中的掺杂电荷之间的电荷中和。这两种技术的特点是其使用较大面积。场衰减原理是与材料的大部分中的耗尽区宽度相比，扩大表面处的耗尽区宽度。对于所需的300V至800V电压，结终端(包括防护层)的宽度在100μm与500μm之间。浮置环通常配有金属板，有助于避免像素二极管的边缘处的潜在拥挤。
防护层是接触最外面的p型掺杂环的最外面的电极，其具有收集来自检测器外部区域和朝向检测器边缘的泄漏电流的功能。该电极通常接地。
终端的特定缺点是有源检测器区域的损失。同样，由于组合了许多检测器以覆盖更大区域，因此每个单独检测器中的损失区域构成了检测器矩阵中的″死区″或盲区，这对于所获得的图像的质量具有负面影响。
美国专利4,377,816涉及一种具有至少一个p-n结并且设置有区防护环以改进p-n结的抑制行为的半导体元件。区防护环基本上充当所谓的沟道截断环场截止层以防止空间电荷区电场到达设备的边缘并且因此防止电流泄漏。这表示不含任何结终端的简单平面二极管，并且唯一的保护是防止电场到达设备的侧壁表面。
美国专利8,093,624涉及一种雪崩光电二极管，该雪崩光电二极的设备结构实现在可见光和近红外波长下的接近100％的填充因子，从而消除对于光学聚焦技术的需要。提供了n型有源区和p型有源区。n型和p型有源区中的第一个布置在半导体衬底中的第一衬底表面处。n型和p型有源区中的第二个包括布置在衬底中第一深度处的有源区中的第一个有源区的下方的高场区、布置在衬底中大于第一深度的第二深度处的第一有源区的横向外侧的中场区、以及连接衬底中的高场区和中场区的台阶区。利用这种配置，光电二极管结构通过基本上抑制绕过设备的高场雪崩区的光电子路径来防止非雪崩光电子收集。作为p+区提供的常规沟道截止区位于光电二极管的边缘处。光电二极管还可以包括例如以圆形配置横向围绕光电二极管阴极的在阴极外围处的常规防护环结构。雪崩光电二极管在低电压下击穿的雪崩条件下操作，并且终止整个像素二极管阵列的问题并没有得到解决。美国专利8,093,624更关注使用沟道截断环来分隔单个像素二极管的单个光电二极管的设计和配置。
EP 0661753 A1涉及用于包括场限环的半导体结构的改进的边缘终止方案，该场限环具有从细到粗的递增方案，该方案是空间地相加的，从而确保对横向结变化的恒定性。这种空间地增加的方案极大地增强了击穿电压特性。另外地，冗余环用于进一步保证设备对于制造变化不敏感。
尽管在检测器的设计上投入了所有努力，但仍有改进的空间。所提出的技术旨在提供一种具有改进的结终端、具体地利用场限环FLR的结终端的X射线检测器。
发明内容
目的是提供一种具有改进的结终端、具体地利用场限环的结终端的X射线检测器。
具体的目的是提供一种具有特定的场限环FLR配置的X射线检测器，这些FLR确保电场峰沿各种FLR的良好平衡的且均匀的扩散。
另一个目的是提供一种具有特定的场限环配置的X射线检测器，对于利用少量FLR的X射线检测器，这些场限环确保电场峰沿各种FLR的良好平衡的且均匀的扩散，例如，使用的FLR的数量N为2≤N≤6。
所提出的技术的仍另一个目的是提供一种用于构造具有改进的结终端、具体地利用场限环的结终端的X射线检测器的方法。
具体的目的是提供一种具有特定的场限环FLR配置的X射线检测器，这些FLR确保电场峰在广泛的表面电荷浓度范围内(例如，每cm21010到最少5×1011个电荷)沿各种FLR的良好平衡的且均匀的扩散，从而提供对长时间X射线曝光的击穿电压和泄漏电流的耐受性，并且确保检测器寿命长。
这些和其他目的通过所提出的技术的实施例得以满足。
根据第一方面，提供了一种X射线传感器，该X射线传感器具有有源检测器区，该有源检测器区包括布置在该X射线传感器的表面区3上的多个检测器二极管。该X射线传感器进一步包括围绕包括该多个检测器二极管的该表面区的结终端。结终端包括布置为最靠近表面区端部的防护层、布置在该防护层外部的场截止层和布置在该防护层与该场截止层之间的至少两个场限环FLR。第一FLR被布置在距该防护层的距离Δ1处，该距离选自区间[4μm；12μm]，并且第二FLR被布置在距该第一FLR的距离Δ2处，该距离选自区间[6.5μm；15μm]，选择这些距离使得距离Δ2大于距离Δ1。
根据第二目的，提供了一种X射线成像系统，该X射线成像系统包括被配置成发射X射线的X射线源。该X射线成像系统还包括X射线检测器系统，该X射线检测器系统包括根据第一目的的至少一个X射线检测器以及图像处理设备。
根据第三目的，提供了一种用于构造X射线传感器的方法。该方法包括在材料衬底的表面区上提供多个检测器二极管的步骤。该方法还包括提供具有围绕表面区的结终端的材料衬底的步骤。该结终端通过以下操作构造：邻近表面区提供防护环，以及在该防护环外部提供场截止层，以及在该防护层与该场截止层之间布置至少两个场限环FLR，其中，第一FLR被布置在距该防护层的距离Δ1处，该距离选自区间[4μm；12μm]，第二FLR被布置在距该第一FLR的距离Δ2处，该距离选自区间[6.5μm；15μm]，选择这些距离使得距离Δ2大于该距离Δ1。
所提出的技术的实施例使得X射线检测器即使对于极少数量的FLR也能够具有沿FLR的良好平衡的和均匀分布的电场峰。此外，由于FLR数量少，根据所提出技术的特定FLR配置实现具有增加的有源检测器区域的X射线检测器，因为稀疏区域没有被大量FLR占据。
当阅读具体实施方式时，将了解其他优点。
附图说明
通过参考以下结合附图的描述，可以最好地理解实施例及其进一步的目的和优点，在附图中：
图1是展示了整个X射线成像系统的示例的示意图。
图2是展示了X射线成像系统的另一个示例的示意图。
图3是展示了根据实施例的从俯视图看到的X射线传感器的示例的示意图。
图4是展示了当在结终端中使用两个场限环FLR时良好平衡的电场峰曲线图。
图5是展示了当在结终端中使用三个FLR时良好平衡的电场峰曲线图。
图6是展示了当使用大量等距布置的场限环时的不平衡电场峰曲线图。
图7是具有以相邻环之间的恒定间距或距离布置的场限环的X射线传感器的示意图。
图8是根据所提出的技术的X射线传感器的示意图，其中，场限环FLR以相邻FLR之间不同间距布置。
图9是根据所提出的技术的X射线传感器的示意图，其中，场限环FLR的数量为二。
图10是根据所提出的技术的X射线传感器的示意图，其中，场限环FLR的数量为三。
图11是根据所提出的技术的X射线传感器的示意图，其中，场限环FLR的数量为四。
图12是根据所提出的技术的X射线传感器的示意图，其中，场限环FLR的数量为五。
图13是根据所提出的技术的X射线传感器的示意图，其中，场限环FLR的数量为六。
图14a至图14f是展示了通过所提出的技术的特定示例获得的有益电场分布的图，该特定示例中使用了两个FLR。
图15a至图15f是展示了通过所提出的技术的另一个特定示例获得的有益电场分布的图，该特定示例中使用了三个FLR。
图16a至图16f是展示了通过所提出的技术的仍另一个特定示例获得的有益电场分布的图，该特定示例中使用了四个FLR。
图17a至图17f是展示了通过所提出的技术的又另一个特定示例获得的有益电场分布的图，该特定示例中使用了五个FLR。
图18a至图18f是展示了通过所提出的技术的又另一个特定示例获得的有益电场分布的图，该特定示例中使用了六个FLR。
图19是展示了用于根据所提出的技术构造X射线传感器的方法的流程图。
具体实施方式
在所有附图中，相同的附图标记用于相似或对应的要素。
通常，本文中使用的所有术语根据其在相关技术领域中的普通含义来解释，除非明确给出不同含义和/或从其使用的上下文中暗示不同含义。除非另外明确陈述，否则对一/一个/该元件、设备、部件、装置、步骤等的所有引用都被开放地解释为是指该元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个实例。本文中披露的任何方法的步骤不必以所披露的确切顺序执行，除非一个步骤被明确描述为在另一个步骤之后或之前和/或其中暗示一个步骤必须在另一个步骤之后或之前。在适当的情况下，本文中披露的任何实施例的任何特征可以应用于任何其他实施例。同样，任何实施例的任何优点可以应用于任何其他实施例，并且反之亦然。根据以下描述，所附实施例的其他目的、特征和优点将变得显而易见。
为了更好地理解所提出的技术，从简要的系统概述和/或技术问题的分析开始可能是有用的。为此，参考图1。在该非限制性示例中，X射线成像系统100基本上包括X射线源10、X射线检测器系统20和相关联的图像处理设备30。通常，X射线检测器系统20被配置用于记录来自X射线源10的辐射，该辐射可能已经被任选的X射线光学器件聚焦并穿过对象或受试者或其一部分。X射线检测器系统20可通过合适的模拟处理和读出电子器件(其可以集成在X射线检测器系统20中)连接到图像处理设备30，以使得能够通过图像处理设备30进行图像处理和/或图像重建。
如图2中展示的，X射线成像系统100的另一个示例包括X射线源10，该X射线源发射X射线；X射线检测器系统20，该X射线检测器系统在X射线穿过对象之后检测X射线；模拟处理电路系统25，该模拟处理电路系统处理来自检测器的原始电信号并将其数字化；数字处理电路系统40，该数字处理电路系统可以对测量数据执行进一步的处理操作，比如应用校正、临时存储测量数据、或过滤；以及计算机50，该计算机存储处理后的数据并且可以执行进一步的后处理和/或图像重建。
整个检测器可以被视为X射线检测器系统20、或者与相关联的模拟处理电路系统25组合的X射线检测器系统20。
包括数字处理电路系统40和/或计算机50的数字部分可以被视为数字图像处理系统30，该系统基于来自X射线检测器的图像数据执行图像重建。因此，图像处理系统30可以被视为计算机50，或者替代性地，被视为数字处理电路系统40与计算机50的组合系统，或者如果数字处理电路系统40进一步还专用于图像处理和/或重建，则可以被视为该数字处理电路系统本身。
常用的X射线成像系统的示例是计算机断层摄影CT系统，该系统可以包括产生扇形或锥形X射线束的X射线源和用于记录传输穿过患者或对象的X射线部分的相对X射线检测器系统。X射线源和检测器系统通常安装在围绕成像对象旋转的台架中。
相应地，图2中展示的X射线源10和X射线检测器系统20因此可以被布置为CT系统的一部分，例如，可安装在CT台架中。
现代X射线检测器通常需要将入射X射线转换成电子，这通常是通过光吸收或通过康普顿相互作用发生的，并且产生的电子通常会产生次级可见光，直到其能量消失，并且该光又被光敏材料检测到。还存在基于半导体的检测器，并且在这种情况下，由X射线产生的电子根据通过施加的电场收集的电子空穴对产生电荷。
传统的X射线检测器是能量积分的，因此每个检测到的光子对检测到的信号的贡献与其能量成比例，并且在传统CT中，针对单个能量分布获取测量值。因此，由传统CT系统产生的图像具有特定的外观，其中，不同的组织和材料在特定范围内显示典型值。
在一些应用中，光子计数检测器也已成为一种可行的替代方法；目前，这些检测器主要在乳房摄影术中是可商购的。光子计数检测器具有优点，因为原则上每个X射线的能量可以测量，这产生了关于对象的组成的附加信息。该信息可以用于提高图像质量和/或降低辐射剂量。
与能量积分系统相比，光子计数CT具有以下优点。首先，可以通过将光子计数检测器中的最低能量阈值设置在噪声基底之上来拒绝由能量积分检测器积分到信号中的电子噪声。其次，可以通过检测器来提取能量信息，这允许通过最佳能量加权来改善对比度噪声比，并且还允许有效地实施所谓的材料基础分解，通过该材料基础分解，可以标识并量化被检查受试者或对象中的不同材料和/或成分。第三，可以使用两种以上的基础材料，这有利于分解技术，比如K边缘成像，从而定量地确定造影剂(例如碘或钆)的分布。第四，没有检测器余辉，意味着可以获得很高的角分辨率。最后但同样重要的是，可以通过使用更小的像素大小来实现更高的空间分辨率。
光子计数X射线检测器最有前途的材料是碲化镉CdTe、碲化锌镉CZT和硅Si。CdTe和CZT被用于数个光子计数光谱CT项目中以实现临床CT中使用的高能X射线的高吸收效率。然而，由于CdTe/CZT的一些缺点，这些项目进展缓慢。CdTe/CZT具有低电荷载流子迁移率，这导致严重的脉冲堆积，其通量率是临床实践中遇到的通量率的十分之一。缓解这一问题的一种方式是减小像素大小，然而由于电荷共享和K逃逸，这会导致光谱失真增加。此外，CdTe/CZT遭受电荷俘获，这会导致极化，当光子通量达到一定水平以上时，极化会导致输出计数率的快速下降。
相比之下，硅具有更高的电荷载流子迁移率并且没有极化问题。成熟的制造工艺和相对较低的成本也是它的优势。但是硅有CdTe/CZT没有的局限性。硅传感器因此必须非常厚，以补偿其低停止功率。通常，硅传感器需要几厘米的厚度来吸收大部分入射光子，而CdTe/CZT只需要几毫米。另一方面，硅的长衰减路径也使得可以将检测器分成不同的深度段，如以下将解释的。这进而使硅基光子计数检测器能够正确处理CT中的高通量。
当使用简单的半导体材料(比如硅或锗)时，康普顿散射会使许多X射线光子在检测器中转换为电子空穴对之前从高能量转换为低能量。这导致大部分X射线光子最初处于较高能量，从而产生比预期的少得多的电子空穴对，这进而导致大部分光子通量出现在能量分布的低端。为了检测尽可能多的X射线光子，因此有必要检测尽可能低的能量。
传统的X射线传感器/检测器设计通常在顶侧包括由检测器二极管像素覆盖的有源检测器区域，例如，在衬底是n型高电阻率材料的情况下，以p型掺杂条状或矩形或六边形区域的形式。根据X射线传感器/检测器设计的主要趋势，顶侧还包括所谓的结终端区域。所提出的技术旨在提供一种具有改进的结终端的X射线检测器。发明人已经特别认识到FLR的特定分布产生在FLR上高度平衡的电场峰。也就是说，电场峰的幅值在FLR上几乎相同。这遵循FLR相对于结终端的防护环的特定分布。在描述所提出的X射线传感器的特征之前，将提供对设置有FLR的X射线传感器的简要描述。应当注意，FLR有时被称为浮置环或者甚至浮置场限环FFLR。
为了描述利用FLR的传感器设计，参考图3。在图3中，展示了多个检测器二极管2(例如，像素二极管)如何被结终端包围，该结终端包括防护层5(有时被称为防护环)、场截止层6和布置在防护层5与场截止层6之间的多个FLR7。在图3中描绘的传感器设计中，防护环的功能和FLR的功能通常明显不同且分开。FLR的功能是控制在设备外围处和在设备表面处的电场。通常，防护环的功能完全是收集在传感器(像素二极管阵列)外围处产生的泄漏电流。FLR概念可以用于终止高压平面p-n结，并且FLR概念基于与围绕p-n结的二极管高掺杂侧的掺杂类型相同的掺杂类型的多个扩散同心环的定位。在向二极管施加反向电压时，电势由扩散环之间的空间占据。扩散环通常配备有金属场板或多晶硅场板，这些场板用于扩展和软化靠近扩散环两侧上产生的内扩散的p-n结的边缘的电场分布。通常需要大量等距环以保持环之间的电势，并且因此使表面电场关于钝化材料足够低。环的数量随着阻断电压的值而增加，并且FLR终端通常不是空间高效的，因为它需要相对较大的表面积。除了FLR结构之外，通常通过使用与环相反类型的掺杂剂在环外部设置场截止环，以防止空间电荷区向芯片的缺陷边缘区域扩展。n截止环的意义仅限于相反极性的表面电荷的情况，这意味着在n型低掺杂检测器基体材料和p型阳极区以及p型FLR环的情况下为负电荷。通常，正表面电荷预期是由于X射线暴露在氧化硅表面的结果。
要用于X射线检测器的所提出的FLR设计的特定目的是减少终端的横向延伸，以减少有源传感器区域的损失，同时确保在各种FLR上的电场峰之间的平衡。也就是说，电场峰的幅值在不同FLR上相对地相同。
空间效率最高的终端是导致表面电场呈矩形分布的终端。这遵循泊松方程，根据该方程，阻断电压是电场的积分。在FLR终端的情况下，表面的电场分布由环之间的每个空间的三角形分布的总和组成。为了减少终端的横向扩张，环之间的间距的尺寸必须以确保所有间距中的电场峰高度相等并且还使扩散环的宽度最小化的方式确定。
此外，从可靠性的角度来看，在传感器的预测寿命期间必须维持准均匀的等场峰分布。在暴露于X射线辐射下，正表面电荷的积累发生在靠近硅和二氧化硅界面的氧化物中。在结的高掺杂侧为p型的情况下，正表面电荷使电场分布向p-n结外围移动。这意味着属于最内环的电场最大值增加而属于外环的电场最大值减小。电场分布变得偏斜，其中向主p-n结(即，属于防护环的p-n结的外边缘)移动最大。空间高效设计必须以这样的方式进行调整，即在广泛的表面电荷值范围内或至少从大约0(即实际上从1010cm-2)到1×1012cm-2的范围内，在终端的完全扩展中均衡电场最大值。
基于此，所提出的技术提供了解决至少三种复杂情况的机构。所提出的FLR分布确保FFR结终端的横向延伸减少。这进而确保了更大的有源检测区域。所提出的FLR分布还确保了均匀的表面电场分布。这意指在FFR终端的情况下，电场峰的幅值相对地相等。所提出的FLR分布还确保降低对正表面电荷的敏感性。这遵循这样的事实：电场分布将均匀到正表面电荷浓度的最高可能值。X射线检测器自然暴露于X射线辐射。已知X射线辐射使正电荷积聚在覆盖检测器表面的氧化物中。正表面电荷使电场分布向防护层移动，并且使防护层与FFR终端中的第一环之间的电场值增加。这使泄漏电流增加，并且最终使电压阻断特性损失，即最大阻断电压降低。这是检测器老化的一部分，并且构成影响应用中检测器寿命的重要特征。
现在参考图7，其展示了包括根据图3中描绘的传感器设计的结终端的X射线传感器的截面。此处示意性地展示的X射线传感器1包括检测器二极管2、结终端4和场截止层6。结终端进而包括防护层5和多个FLR 7。在该配置中，相邻FLR之间的距离Δ是恒定的，即，每对相邻FLR之间的距离Δ相同，包括防护层5与第一FLR 7之间的距离Δ1。该图还展示了两个附加距离，防护环5与最近的检测器元件2之间的距离Δg以及最后的FLR与场截止层6之间的距离ΔS。应当注意的是，FLR的掺杂与检测器材料的掺杂相反，但与检测器二极管2和防护环5的掺杂相同。也就是说，如果检测器材料(例如，硅)是n型，则FLR的掺杂是p型。
在继续之前，提供了对本披露内容中所使用的符号的简短描述。符号X。在下文中是指从FLR的中心到防护层的外边缘的距离。FLR的中心是指FLR关于宽度尺寸的中心或中点。如果FLR的宽度为σ，则FLR的中心点位于σ/2处。防护层的外边缘是指防护层的最靠近FLR的边缘。也就是说，防护层在其内侧面向检测器二极管2，并且防护层在其相反边缘上面向FLR。相反边缘因此被称为外边缘。符号Δn指定相邻FLR之间或防护环与其最近的FLR之间的分隔距离，例如，Δ1可以表示防护层与第一FLR(即，设置为最靠近防护层的FLR)之间的分隔距离。Δ2可以以相同的方式表示第一FLR与第二FLR之间的分隔距离等。应当注意的是，分隔距离是指FLR的面向彼此的边缘之间的距离。如果考虑FLR的宽度，则第一FLR的中心点与第二FLR的中心点之间的距离将由Δ2+σ给出，其中，σ是FLR的宽度。
所提出的技术旨在改进图7中展示的设计。所提出的技术具体地旨在提供特定的结终端设计，其中，单独的FLR以特定方式定位，即，其中相邻FLR之间的距离是特别选择的。参考图8，其展示了与图7相同的截面，所提出的技术提供了一种X射线传感器，其中，选择了相邻FLR之间的特定距离Δn以实现特别有效的结终端。对于图8中的包括四个FLR的设计，这与选择四个距离Δ1、Δ2、Δ3和Δ4，以及任选的防护环与最近的检测器二极管2之间的距离Δg以及最后的FLR与场截止层6之间的距离ΔS相对应。防护层的内边缘与最靠近防护层的检测器二极管的外边缘之间的距离Δg也有特殊限制。根据所提出的技术，该距离应优选地从区间20μm≤Δg≤30μm中选择。
在描述所提出技术的特定实施例之前，将提供对作为传感器的基础的协作特征的更一般的描述。发明人已经认识到，对于具有使用FLR的结终端的传感器而言，特别重要的特性是获得所有FLR上平衡的场峰曲线。也就是说，电场峰应该优选地在所有FLR上具有相对相同的幅值。为了突出该洞察，参考图6，该图展示了利用相对大量等距放置的FLR的特定结终端的电场峰。从图中可以明显地看出，各种FLR的场峰值幅值存在很大差异。想要的更多的是如在例如图4和图5中示出的曲线。
发明人还认识到，作为整个发明活动的一部分，为了增加有源检测器区域，FLR的数量N应该优选地相当小，优选地N≤6。然而，该约束与获得平均场峰的分布的目标相矛盾，因为场峰幅值在各种FLR上的这种均匀分布指示将使用大量FLR，而期望增加有源传感器区将需要减少FLR的数量。然而，发明人已经认识到FLR以相对于防护层和其邻居的特定距离分布的FLR特定配置达到具有所寻求的特征的结终端。这些配置适用于配备有六个或更少FLR的结终端，具体地是FLR的数量N由N＝2、N＝3、N＝4、N＝5和N＝6给出的那些情况。
图9是展示了X射线传感器1的示意图。X射线传感器1具有包括布置在X射线传感器1的表面区上的多个检测器二极管2的有源检测器区3。X射线传感器1进一步包括围绕包括多个检测器二极管2的表面区3的结终端4。结终端4包括布置为最靠近表面区3的端部的防护层5、布置在防护层5外部的场截止层6和布置在防护层5与场截止层6之间的至少两个场限环FLR，其中，第一FLR 71被布置在距防护层5的距离Δ1处，该距离选自区间[4μm；12μm]，并且第二FLR 72被布置在距第一FLR 71的距离Δ2处，该距离选自区间[6.5μm；15μm]。根据所提出的技术，附加约束是距离Δ2应该大于距离Δ1。
换言之，提供了一种具有结终端的X射线传感器1，该结终端包括至少两个FLR，这些FLR以特定配置提供，其彼此与防护层5之间具有特定选择的距离。选择的距离优选地是针对前两个FLR、即在包括2个、3个、4个、5个或6个FLR的结终端中最靠近防护层5的那些FLR而选择的。选择的距离产生了令人惊讶的结果，即可以使用非常有限数量的FLR实现FLR上的均匀场峰分布。
现在将参考附图更全面地描述本文中考虑的一些实施例。然而，其他实施例包含在本文中披露的主题的范围内，所披露的主题不应被解释为仅限于本文中阐述的实施例；而是，这些实施例是通过举例方式提供的，以向本领域的技术人员传达主题的范围。
根据所提出技术的有效实施例，提供了一种x射线传感器，其中，距离Δ1为10±0.5μm并且距离Δ2为13±0.5μm。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1。
换言之，提供了一种具有结终端的X射线传感器1，该结终端包括至少两个FLR，这些FLR以相对的彼此和防护层5的特定距离配置提供。尽管事实是仅使用了两个FLR，但已示出选择的距离在FLR上产生均匀的场峰分布。
图9给出了根据所提出的技术的X射线传感器1的特定实施例的示意图。X射线传感器1包括结终端4，该结终端被展示为邻近包括多个检测器二极管2的表面区3，实际上该结终端围绕整个表面区3，参见图3的说明。结终端4包括布置为最靠近表面区3端部的防护层5、布置在防护层5外部的场截止层6以及布置在防护层5与场截止层6之间的两个场限环FLR。根据所提出的技术，第一FLR 71被布置在距防护层5的距离Δ1处，该距离选自区间[4μm；12μm]，第二FLR 72被布置在距第一FLR 71的距离Δ2处，该距离选自区间[6.5μm；15μm]。根据所提出的技术，还应该满足距离Δ2大于距离Δ1的附加约束。
通过示例的方式，第二FLR与场截止层6之间的距离Δs优选地选自区间[20μm；50μm]，优选地选自区间[40μm；50μm]。根据所提出的技术的实施例，最内FLR与最靠近该最内FLR的检测器二极管之间的距离Δg应当优选地选自区间[20μm；30μm]。
图14a至图14f提供的图展示了通过所提出的技术关于上述区间内的特定距离选择以及为1×1011cm-2和5×1011cm-2的不同正表面电荷密度而获得的有益电场分布。
图14a展示了具有两个FLR和一个场截止层的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为8μm，并且第一FLR与第二FLR之间的距离为11μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图14b展示了具有布置在防护环与场截止层之间的两个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为8μm，并且第一FLR与第二FLR之间的距离为11μm。这些值落在指定的区间内，并且也在5×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图14c展示了具有布置在防护环与场截止层之间的两个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为10μm，并且第一FLR与第二FLR之间的距离为13μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图14d展示了具有布置在防护环与场截止层之间的两个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为10μm，并且第一FLR与第二FLR之间的距离为13μm。这些值落在指定的区间内，并且也在5×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图14e展示了具有布置在防护环与场截止层之间的两个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为12μm，并且第一FLR与第二FLR之间的距离为15μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图14f展示了具有布置在防护环与场截止层之间的两个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为12μm，并且第一FLR与第二FLR之间的距离为15μm。这些值落在指定的区间内，并且也在5×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
所提出的X射线传感器1的另一个可能的实施例包括结终端4，该结终端被展示为邻近包括多个检测器二极管2的表面区3，实际上该结终端围绕整个表面区3，参见图3的说明。结终端4包括布置为最靠近表面区3端部的防护层5、布置在防护层5外部的场截止层6以及布置在防护层5与场截止层6之间的至少三个场限环FLR。根据所提出的技术，第一FLR 71被布置在距防护层5的距离Δ1处，该距离选自区间[7μm；11μm]，第二FLR 72被布置在距第一FLR71的距离Δ2处，该距离选自区间[10μm；14μm]，并且第三FLR 73布置在距第二FLR 72的距离Δ3处，该距离选自区间[13μm；17μm]。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1并且距离Δ3大于距离Δ2。
通过示例的方式，第三FLR与场截止层6之间的距离Δs优选地选自区间[20μm；50μm]，优选地选自区间[40μm；50μm]。根据所提出的技术的实施例，最内FLR与最靠近该最内FLR的检测器二极管之间的距离Δg应当优选地选自区间[20μm；30μm]。
图15a至图15f提供的图展示了通过所提出的技术关于上述区间内的特定距离选择以及给定表面电荷而获得的电场分布。竖直轴线与表面上的电场相对应，并且水平轴线是距离，单位为μm。
图15a展示了具有三个FLR和一个场截止层的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为7μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为10μm，并且第二FLR与第三FLR之间的距离为13μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图15b展示了具有布置在防护环与场截止层之间的三个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为7μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为10μm，并且第二FLR与第三FLR之间的距离为13μm。这些值落在指定的区间内，并且也在当正表面电荷密度为5×1011cm-2的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图15c展示了具有布置在防护环与场截止层之间的三个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为9μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为12μm，并且第二FLR与第三FLR之间的距离为15μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图15d展示了具有布置在防护环与场截止层之间的三个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为9μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为12μm，并且第二FLR与第三FLR之间的距离为15μm。这些值落在指定的区间内，并且也在当正表面电荷密度为5×1011cm-2的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图15e展示了具有布置在防护环与场截止层之间的三个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为11μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为14μm，并且第二FLR与第三FLR之间的距离为17μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图15f展示了具有布置在防护环与场截止层之间的三个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为11μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为14μm，并且第二FLR与第三FLR之间的距离为17μm。这些值落在指定的区间内，并且也当正表面电荷密度为5×1011cm-2时，在终端上产生良好平衡的峰分布。
根据所提出的技术的优选实施例，提供了一种X射线传感器，其中，距离Δ1为9±0.5μm，距离Δ2为12±0.5μm并且距离Δ3为15±0.5μm。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1并且距离Δ3大于距离Δ2。
所提出的技术的另一个特定实施例提供了一种X射线传感器，其中，结终端4包括至少四个FLR，第一FLR 71被布置在距防护层5的距离Δ1处，该距离选自区间[6μm；10μm]，第二FLR 72被布置在距第一FLR 71的距离Δ2处，该距离选自区间[9μm；13μm]，第三FLR 73被布置在距第二FLR 72的距离Δ3处，该距离选自区间[12μm；16μm]，并且第四FLR 74被布置在距第三FLR 73的距离Δ4处，该距离选自区间[15μm；19μm]。图11给出了这种X射线传感器1的示意图。第四FLR与场截止层6之间的距离Δs优选地选自区间[20μm；50μm]，优选地选自区间[40μm；50μm]。根据所提出的技术，最内FLR与最靠近该最内FLR的检测器二极管之间的距离Δg应当优选地选自区间[20μm；30μm]。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1，并且距离Δ3大于距离Δ2，并且距离Δ4大于距离Δ3。
图16a至图16f提供的图展示了通过所提出的技术关于上述区间内的特定距离选择以及给定表面电荷而获得的有益电场分布。竖直轴线与表面上的电场相对应，并且水平轴线是距离，单位为μm。
图16a展示了具有布置在防护环与场截止层之间的四个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为6μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为9μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为12μm，并且第三FLR与第四区间之间的距离为15μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图16b展示了具有布置在防护环与场截止层之间的四个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为6μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为9μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为12μm，并且第三FLR与第四区间之间的距离为15μm。这些值落在指定的区间内，并且也在5×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图16c展示了具有布置在防护环与场截止层之间的四个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为8μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为11μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为14μm，并且第三FLR与第四区间之间的距离为17μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图16d展示了具有布置在防护环与场截止层之间的四个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为8μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为11μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为14μm，并且第三FLR与第四区间之间的距离为17μm。这些值落在指定的区间内，并且也在5×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图16e展示了具有布置在防护环与场截止层之间的四个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为10μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为13μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为16μm，并且第三FLR与第四区间之间的距离为19μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图16f展示了具有布置在防护环与场截止层之间的四个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为10μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为13μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为16μm，并且第三FLR与第四区间之间的距离为19μm。这些值落在指定的区间内，并且也在5×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
具有四个FLR的X射线传感器的优选实施例由一种X射线传感器提供，其中，距离Δ1为8±0.5μm，距离Δ2为11±0.5μm，距离Δ3为14±0.5μm，并且第四距离Δ4为17±0.5μm。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1，并且距离Δ3大于距离Δ2，并且距离Δ4大于距离Δ3。
所提出的技术的另一个特定实施例提供了一种X射线传感器，其中，结终端4包括至少五个FLR，第一FLR 71被布置在距防护层5的距离Δ1处，该距离选自区间[5μm；9μm]，第二FLR 72被布置在距第一FLR 71的距离Δ2处，该距离选自区间[8μm；12μm]，第三FLR 73被布置在距第二FLR 72的距离Δ3处，该距离选自区间[10.5μm；14.5μm]，第四FLR 74被布置在距第三FLR 73的距离Δ4处，该距离选自区间[13.5μm；17.5μm]，并且第五FLR 75被布置在距第四FLR 74的距离Δ5处，该距离选自区间[16μm；20μm]。图14给出了这种X射线传感器1的示意图。第五FLR与场截止层6之间的距离Δs优选地选自区间[20μm；50μm]，优选地选自区间[40μm；50μm]。根据所提出的技术，最内FLR与最靠近该最内FLR的检测器二极管之间的距离Δg应当优选地选自区间[20μm；30μm]。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1，并且距离Δ3大于距离Δ2，并且距离Δ4大于距离Δ3，并且距离Δ5大于距离Δ4。
图17a至图17f提供的图展示了通过所提出的技术关于上述区间内的特定距离选择以及给定表面电荷而获得的有益电场分布。竖直轴线与表面上的电场相对应，并且水平轴线是距离，单位为μm。
图17a展示了具有布置在防护环与场截止层之间的五个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为5μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为8μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为10.5μm，第三FLR与第四FLR之间的距离为13.5μm，并且第四FLR与第五FLR之间的距离为16μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图17b展示了具有布置在防护环与场截止层之间的五个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为5μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为8μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为10.5μm，第三FLR与第四FLR之间的距离为13.5μm，并且第四FLR与第五FLR之间的距离为16μm。这些值落在指定的区间内，并且也在5×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图17c展示了具有布置在防护环与场截止层之间的五个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为7μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为10μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为12.5μm，第三FLR与第四FLR之间的距离为15.5μm，并且第四FLR与第五FLR之间的距离为18μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图17d展示了具有布置在防护环与场截止层之间的五个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为7μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为10μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为12.5μm，第三FLR与第四FLR之间的距离为15.5μm，并且第四FLR与第五FLR之间的距离为18μm。这些值落在指定的区间内，并且也在5×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图17e展示了具有布置在防护环与场截止层之间的五个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为9μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为12μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为14.5μm，第三FLR与第四FLR之间的距离为17.5μm，并且第四FLR与第五FLR之间的距离为20μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图17f展示了具有布置在防护环与场截止层之间的五个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为9μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为12μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为14.5μm，第三FLR与第四FLR之间的距离为17.5μm，并且第四FLR与第五FLR之间的距离为20μm。这些值落在指定的区间内，并且也在5×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
具有五个FLR的X射线传感器的优选实施例由一种X射线传感器提供，其中，距离Δ1为7±0.5μm，距离Δ2为10±0.5μm，距离Δ3为12.5±0.5μm，距离Δ4为15.5±0.5μm并且第五距离Δ5为18±0.5μm。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1，并且距离Δ3大于距离Δ2，并且距离Δ4大于距离Δ3，并且距离Δ5大于距离Δ4。
在图13中示意性地展示的所提出的技术的仍另一个特定实施例提供了一种X射线传感器1，其中，结终端4包括六个FLR 7，第一FLR 71被布置在距防护层5的距离Δ1处，该距离选自区间[4μm；8μm]，第二FLR 72被布置在距第一FLR 71的距离Δ2处，该距离选自区间[6.5μm；10.5μm]，第三FLR 73被布置在距第二FLR 72的距离Δ3处，该距离选自区间[9μm；13μm]，第四FLR 74被布置在距第三FLR 73的距离Δ4处，该距离选自区间[11.5μm；15.5μm]，第五FLR75被布置在距第四FLR 74的距离Δ5处，该距离选自区间[14μm；18μm]，并且第六FLR76被布置在距第五FLR 75的距离Δ6处，该距离选自区间[17μm；21μm]。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1，并且距离Δ3大于距离Δ2，距离Δ4大于距离Δ3，距离Δ5大于距离Δ4，并且距离Δ6大于距离Δ5。
图18a至图18f提供的图展示了通过所提出的技术关于上述区间内的特定距离选择以及给定表面电荷而获得的有益电场分布。竖直轴线与表面上的电场相对应，并且水平轴线是距离，单位为μm。
图18a展示了具有布置在防护环与场截止层之间的六个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为4μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为6.5μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为9μm，第三FLR与第四FLR之间的距离为11.5μm，第四FLR与第五FLR之间的距离为14μm，并且第五FLR与第六FLR之间的距离为17μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图18b展示了具有布置在防护环与场截止层之间的六个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为5μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为8μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为10.5μm，第三FLR与第四FLR之间的距离为13.5μm，第四FLR与第五FLR之间的距离为16μm，并且第五FLR与第六FLR之间的距离为19μm。这些值落在指定的区间内，并且也当正表面电荷密度为5×1011cm-2时，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图18c展示了具有布置在防护环与场截止层之间的六个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为6μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为8.5μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为11μm，第三FLR与第四FLR之间的距离为13.5μm，第四FLR与第五FLR之间的距离为16μm，并且第五FLR与第六FLR之间的距离为19μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图18d展示了具有布置在防护环与场截止层之间的六个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为6μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为8.5μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为11μm，第三FLR与第四FLR之间的距离为13.5μm，第四FLR与第五FLR之间的距离为16μm，并且第五FLR与第六FLR之间的距离为19μm。这些值落在指定的区间内，并且也当正表面电荷密度为5×1011cm-2时，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图18e展示了具有布置在防护环与场截止层之间的六个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为8μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为10.5μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为13μm，第三FLR与第四FLR之间的距离为15.5μm，第四FLR与第五FLR之间的距离为18μm，并且第五FLR与第六FLR之间的距离为21μm。这些值落在指定的区间内，并且在1×1011cm-2的正表面电荷密度的情况下，在终端上产生良好平衡的峰分布。
图18f展示了具有布置在防护环与场截止层之间的六个FLR的结终端。在该特定图中，防护环与第一FLR之间的距离为8μm，第一FLR与第二FLR之间的距离为10.5μm，第二FLR与第三FLR之间的距离为13μm，第三FLR与第四FLR之间的距离为15.5μm，第四FLR与第五FLR之间的距离为18μm，并且第五FLR与第六FLR之间的距离为21μm。这些值落在指定的区间内，并且也当正表面电荷密度为5×1011cm-2时，在终端上产生良好平衡的峰分布。
具有六个FLR的X射线传感器的特定的优选实施例由一种X射线传感器1提供，其中，距离Δ1为6±0.5μm，距离Δ2为8.5±0.5μm，距离Δ3为11±0.5μm，距离Δ4为13.5±0.5μm，距离Δ5为16±0.5μm，并且距离Δ6为19±0.5μm。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1，并且距离Δ3大于距离Δ2，距离Δ4大于距离Δ3，距离Δ5大于距离Δ4，并且距离Δ6大于距离Δ5。
较早描述的X射线传感器的优选实施例由一种X射线传感器提供，其中，有源检测器区包括掺杂浓度在1×1010cm3到1×1012cm3区间内的掺杂材料。
较早描述的X射线传感器的另一个优选实施例由一种X射线传感器提供，其中，有源检测器区包括掺杂硅，该掺杂硅具有与场限环相反的掺杂类型。
较早描述的X射线传感器的仍另一个优选实施例由一种X射线传感器提供，其中，最靠近防护层5的检测器二极管2与防护层5之间的距离被选择为位于区间[20μm；30μm]内。
根据所提出技术的任选的实施例，防护层5的宽度优选地被选择位于区间[30μm；50μm]内，甚至更优选地位于区间[40μm；50μm]内。这些选择适用于所有FLR配置，即用于N＝2、N＝3、N＝4、N＝5和N＝6。
根据所提出技术的任选的实施例，场限环FLR的宽度优选地被选择位于区间[5μm；15μm]内。这些选择适用于所有FLR配置，即用于N＝2、N＝3、N＝4、N＝5和N＝6。
所提出的技术的附加实施例提供了一种X射线传感器，其中，最靠近场截止层6的FLR 7与场截止层6之间的距离选自区间[20μm；50μm]，优选地选自区间[40μm；50μm]。这些选择适用于所有FLR配置，即用于N＝2、N＝3、N＝4、N＝5和N＝6。
所提出的X射线传感器可以优选地用于X射线成像系统中。特定系统由X射线成像系统100给出，该X射线成像系统包括被配置为发射X射线的X射线源10。X射线成像系统100还包括X射线检测器系统20，该X射线检测器系统包括根据所提出的技术的至少一个X射线传感器1。X射线成像系统100还包括图像处理设备30。图1和图2中示意性地展示了这种X射线成像系统的实施例。
所提出的技术还提供了一种用于构造根据较早描述的实施例的X射线传感器的方法。在下文中将详细描述所提出的方法。
图19是展示了用于构造X射线传感器1的方法的示例的示意性流程图。该方法包括在材料衬底的表面区上提供多个检测器二极管的步骤S1。该方法还包括提供具有围绕表面区的结终端的材料衬底S2。该方法还包括通过以下操作构造结终端：
·邻近表面区提供防护环S3，以及
·在防护环外部提供场截止层S4，以及
·在防护层5与场截止层6之间布置至少两个场限环FLR 7 S5，其中，第一FLR 71被布置在距防护层5的距离Δ1处，该距离选自区间[4μm；12μm]，第二FLR 72被布置在距第一FLR 71的距离Δ2处，该距离选自区间[6.5μm；15μm]。根据所提出的技术，距离Δ2被选择为大于距离Δ1。
根据所提出的技术的特定实施例，提供了一种方法，其中，布置至少两个FLR的步骤S5包括布置两个FLR，其中，第一FLR 71被布置在由10±0.5μm给出的距离Δ1处，并且第二FLR 72被布置在距第一FLR 71的由13±0.5μm给出的距离Δ2处。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1。
根据所提出的技术的特定实施例，提供了一种方法，其中，布置至少两个FLR的步骤S5包括布置三个FLR，第一FLR 71在距防护层5的距离Δ1处，该距离选自区间[7μm；12μm]，将第二FLR 72布置在距第一FLR 71的距离Δ2处，该距离选自区间[10μm；14μm]，并且将第三FLR 73布置在距第二FLR 72的距离Δ3处，该距离选自区间[13μm；17μm]。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1并且距离Δ3大于距离Δ2。
根据所提出的技术的特定实施例，提供了一种方法，其中，布置至少两个FLR的步骤S5包括布置至少三个FLR，其中，第一FLR 71被布置在由9±0.5μm给出的距离Δ1处，第二FLR 72被布置在距第一FLR 71的由12±0.5μm给出的距离Δ2处，并且第三FLR 73被布置在距第二FLR 72的由15±0.5μm给出的距离Δ3处。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1并且距离Δ3大于距离Δ2。
根据所提出的技术的仍另一个实施例，提供了一种方法，其中，布置至少两个FLR的步骤S5包括在防护层5与场截止层6之间布置四个FLR，其中，第一FLR 71被布置在距防护层5的距离Δ1处，该距离选自区间[6μm；10μm]，第二FLR 72被布置在距第一FLR 71的距离Δ2处，该距离选自区间[9μm；13μm]，第三FLR 73被布置在距第二FLR 72的距离Δ3处，该距离选自区间[12μm；16μm]，并且第四FLR 74被布置在距第三FLR 73的距离Δ4处，该距离选自区间[15μm；19μm]。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1，并且距离Δ3大于距离Δ2，并且距离Δ4大于距离Δ3。
根据所提出的技术的特定实施例，提供了一种方法，其中，布置至少两个FLR的步骤S5包括布置至少四个FLR，其中，距离Δ1为8±0.5μm，距离Δ2为11±0.5μm，距离Δ3为14±0.5μm，并且距离Δ4为17±0.5μm。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1，并且距离Δ3大于距离Δ2，并且距离Δ4大于距离Δ3。
根据所提出的技术，提供了一种方法，其中，布置至少两个FLR的步骤S5包括在防护层5与场截止层6之间布置至少五个FLR，其中，第一FLR 71被布置在距防护层5的距离Δ1处，该距离选自区间[5μm；9μm]，第二FLR 72被布置在距第一FLR 71的距离Δ2处，该距离选自区间[8μm；12μm]，第三FLR 73被布置在距第二FLR 72的距离Δ3处，该距离选自区间[10.5μm；14.5μm]，第四FLR 74被布置在距第三FLR 73的距离Δ4处，该距离选自区间[13.5μm；17.5μm]，并且第五FLR 75被布置在距第四FLR 74的距离Δ5处，该距离选自区间[16μm；20μm]。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1，并且距离Δ3大于距离Δ2，距离Δ4大于距离Δ3，并且距离Δ5大于距离Δ4。
根据所提出的技术的特定实施例，提供了一种方法，其中，布置至少两个FLR的步骤S5包括布置五个FLR，其中，距离Δ1为7±0.5μm，距离Δ2为10±0.5μm，距离Δ3为12.5±0.5μm，距离Δ4为15.5±0.5μm，并且距离Δ5为18±0.5μm。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1，并且距离Δ3大于距离Δ2，距离Δ4大于距离Δ3，并且距离Δ5大于距离Δ4。
根据所提出的技术的特定实施例，提供了一种方法，其中，布置至少两个FLR的步骤S5包括在防护层5与场截止层6之间布置六个FLR，其中，第一FLR 71被布置在距防护层5的距离Δ1处，该距离选自区间[4μm；8μm]，第二FLR 72被布置在距第一FLR 71的距离Δ2处，该距离选自区间[6.5μm；10.5μm]，第三FLR 73被布置在距第二FLR 72的距离Δ3处，该距离选自区间[9μm；13μm]，第四FLR 74被布置在距该第三FLR 73的距离Δ4处，该距离选自区间[11.5μm；15.5μm]，第五FLR75被布置在距第四FLR74的距离Δ5处，该距离选自区间[14μm；18μm]，并且第六FLR 76被布置在距第五FLR 75的距离Δ6处，该距离选自区间[17μm；21μm]。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1，并且距离Δ3大于距离Δ2，距离Δ4大于距离Δ3，距离Δ5大于距离Δ4，并且距离Δ6大于距离Δ5。
根据所提出的技术的特定实施例，提供了一种方法，其中，布置至少两个FLR的步骤S5包括布置六个FLR，其中，距离Δ1为6±0.5μm，距离Δ2为8.5±0.5μm，距离Δ3为11±0.5μm，距离Δ4为13.5±0.5μm，距离Δ5为16±0.5μm，并且距离Δ6为19±0.5μm。还应满足以下约束，即距离Δ2大于距离Δ1，并且距离Δ3大于距离Δ2，距离Δ4大于距离Δ3，距离Δ5大于距离Δ4，并且距离Δ6大于距离Δ5。
根据所提出的技术的特定实施例，提供了根据以上描述的实施例中任一项的方法，其中，在材料衬底的表面区上提供多个检测器二极管的步骤S1包括在包括掺杂浓度在1×1010cm-3至1×1012cm-3区间内的掺杂材料的衬底的表面区上提供多个检测器二极管。
根据所提出的技术的特定实施例，提供了一种方法，其中，表面区包括掺杂硅，该掺杂硅具有与场限环相反的掺杂类型。
根据所提出的技术的又另一个实施例，提供了一种方法，其中，邻近表面区提供防护层5的步骤S3包括将该防护层布置在距最接近防护层5的检测器二极管2的某一距离处，该距离选自区间[20μm；30μm]。
所提出的技术的附加实施例提供了一种方法，其中，在防护层5与场截止层6之间布置至少两个场限环FLR 7的步骤S5包括将最靠近场截止层6的FLR7布置在距场截止层6的某一位置处，该位置选自区间[20μm；50μm]、优选地选自区间[40μm；50μm]。

Claims (29)

1.一种X射线传感器(1)，所述X射线传感器(1)具有有源检测器区，该有源检测器区包括布置在该X射线传感器(1)的表面区(3)上的多个检测器二极管(2)，所述X射线传感器(1)进一步包括围绕包括所述多个检测器二极管(2)的所述表面区(3)的结终端(4)，所述结终端(4)包括布置为最靠近所述表面区(3)的端部的防护层(5)、布置在所述防护层(5)外部的场截止层(6)和布置在所述防护层(5)与所述场截止层(6)之间的至少两个场限环FLR(7)，其中，第一FLR(71)被布置在距该防护层(5)的距离Δ1处，该距离选自区间[4μm；12μm]，并且第二FLR(72)被布置在距该第一FLR(71)的距离Δ2处，该距离选自区间[6.5μm；15μm]，并且其中，距离Δ2大于距离Δ1。
2.根据权利要求1所述的x射线传感器，其中，所述距离Δ1为10±0.5μm，所述距离Δ2为13±0.5μm。
3.根据权利要求1所述的x射线传感器，其中，所述结终端(4)包括至少三个FLR，第一FLR(71)被布置在距该防护层(5)的距离Δ1处，该距离选自区间[7μm；11μm]，第二FLR(72)被布置在距该第一FLR(71)的距离Δ2处，该距离选自区间[10μm；14μm]，并且第三FLR(73)被布置在距该第二FLR(72)的距离Δ3处，该距离选自区间[13μm；17μm]，并且其中，距离Δ3大于距离Δ2。
4.根据权利要求3所述的x射线传感器，其中，所述距离Δ1为9±0.5μm，所述距离Δ2为12±0.5μm，并且所述距离Δ3为15±0.5μm。
5.根据权利要求1所述的x射线传感器，其中，所述结终端(4)包括至少四个FLR，第一FLR(71)被布置在距该防护层(5)的距离Δ1处，该距离选自区间[6μm；10μm]，第二FLR(72)被布置在距该第一FLR(71)的距离Δ2处，该距离选自区间[9μm；13μm]，第三FLR(73)被布置在距该第二FLR(72)的距离Δ3处，该距离选自区间[12μm；16μm]，并且第四FLR(74)被布置在距该第三FLR(73)的距离Δ4处，该距离选自区间[15μm；19μm]，并且其中，距离Δ2大于距离Δ1，距离Δ3大于距离Δ2，并且距离Δ4大于距离Δ3。
6.根据权利要求5所述的x射线传感器，其中，所述距离Δ1为8±0.5μm，所述距离Δ2为11±0.5μm，所述距离Δ3为14±0.5μm，并且所述第四距离Δ4为17±0.5μm。
7.根据权利要求1所述的X射线传感器，其中，该结终端(4)包括至少五个FLR，第一FLR(71)被布置在距该防护层(20)的距离Δ1处，该距离选自区间[5μm；9μm]，第二FLR(72)被布置在距该第一FLR(71)的距离Δ2处，该距离选自区间[8μm；12μm]，第三FLR(73)被布置在距该第二FLR(72)的距离Δ3处，该距离选自区间[10.5μm；14.5μm]，第四FLR(74)被布置在距该第三FLR(73)的距离Δ4处，该距离选自区间[13.5μm；17.5μm]，并且第五FLR(75)被布置在距该第四FLR(74)的距离Δ5处，该距离选自区间[16μm；20μm]，并且其中，距离Δ2大于距离Δ1，距离Δ3大于距离Δ2，距离Δ4大于距离Δ3，并且距离Δ5大于距离Δ4。
8.根据权利要求7所述的x射线传感器，其中，所述距离Δ1为7±0.5μm，所述距离Δ2为10±0.5μm，所述距离Δ3为12.5±0.5μm，所述第四距离Δ4为15.5±0.5μm，并且所述距离Δ5为18±0.5。
9.根据权利要求1所述的X射线传感器(1)，其中，所述结终端(4)包括六个FLR(7)，第一FLR(71)被布置在距该防护层(5)的距离Δ1处，该距离选自区间[4μm；8μm]，第二FLR(72)被布置在距该第一FLR(71)的距离Δ2处，该距离选自区间[6.5μm；10.5μm]，第三FLR(73)被布置在距该第二FLR(72)的距离Δ3处，该距离选自区间[9μm；13μm]，第四FLR(74)被布置在距该第三FLR(73)的距离Δ4处，该距离选自区间[11.5μm；15.5μm]，第五FLR(75)被布置在距该第四FLR(74)的距离Δ5处，该距离选自区间[14μm；18μm]，并且第六FLR(76)被布置在距该第五FLR(75)的距离Δ6处，该距离选自区间[17μm；21μm]，并且其中，距离Δ2大于距离Δ1，距离Δ3大于距离Δ2，距离Δ4大于距离Δ3，距离Δ5大于距离Δ4，并且距离Δ6大于距离Δ5。
10.根据权利要求9所述的X射线传感器(1)，其中，所述距离Δ1为6±0.5μm，所述距离Δ2为8.5±0.5μm，所述距离Δ3为11±0.5μm，所述距离Δ4为13.5±0.5μm，所述距离Δ5为16±0.5μm，并且所述距离Δ6为19±0.5μm。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的X射线传感器，其中，该有源检测器区包括掺杂浓度在1×1010cm-3到1×1012cm-3区间内的掺杂材料。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的X射线传感器，其中，该有源检测器区包括掺杂硅，该掺杂硅具有与该场限环相反的掺杂类型。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的X射线传感器，其中，最靠近该防护层(5)的该检测器二极管(2)与该防护层(5)之间的距离被选择为位于区间[20μm；30μm]内。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的X射线传感器，其中，最靠近该场截止层(6)的该FLR(7)与该场截止层(6)之间的距离选自区间[20μm；50μm]，优选地选自区间[40μm；50μm]。
15.一种X射线成像系统(100)，包括：
-X射线源(10)，该X射线源被配置成发射X射线；
-X射线检测器系统(20)，该X射线检测器系统包括至少一个根据权利要求1至14中任一项所述的X射线传感器(1)；以及
-图像处理设备(30)。
16.一种用于构造X射线传感器(1)的方法，所述方法包括以下步骤：
-在材料衬底的表面区上提供多个检测器二极管(2)(S1)；
-提供具有围绕所述表面区的结终端的所述材料衬底(S2)；其中，所述结终端通过以下操作构造：
-邻近所述表面区提供防护层(5)(S3)；
-在所述防护层(5)外部提供场截止层(S4)；
-在所述防护层(5)与所述场截止层(6)之间布置至少两个场限环FLR(7)(S5)，其中，第一FLR(71)被布置在距该防护层(20)的距离Δ1处，该距离选自区间[4μm；12μm]，第二FLR(72)被布置在距该第一FLR(71)的距离Δ2处，该距离选自区间[6.5μm；15μm]，其中，距离Δ2大于距离Δ1。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，布置所述至少两个FLR的步骤(S5)进一步包括将所述第一FLR(71)布置在由10±0.5μm给出的距离Δ1处，以及将所述第二FLR(72)布置在距该第一FLR(71)的由13±0.5μm给出的距离Δ2处。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，布置所述至少两个FLR的步骤(S5)包括布置至少三个FLR，第一FLR(71)在距该防护层(5)的距离Δ1处，该距离选自区间[7μm；11μm]，第二FLR(72)在距该第一FLR(71)的距离Δ2处，该距离选自区间[10μm；14μm]，并且第三FLR(73)在距该第二FLR(72)的距离Δ3处，该距离选自区间[13μm；17μm]，其中，距离Δ3大于距离Δ2。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，布置所述至少三个FLR的步骤(S5)进一步包括将所述第一FLR(71)布置在由9±0.5μm给出的距离Δ1处，将所述第二FLR(72)布置在距该第一FLR(71)的由12±0.5μm给出的距离Δ2处，以及将所述第三FLR(71)布置在距该第二FLR(72)的由15±0.5μm给出的距离Δ3处。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，布置所述至少两个FLR的步骤(S5)包括在所述防护层(5)与所述场截止层(6)之间布置至少四个FLR，第一FLR(71)在距该防护层(20)的距离Δ1处，该距离选自区间[6μm；10μm]，第二FLR(72)在距该第一FLR(71)的距离Δ2处，该距离选自区间[9μm；13μm]，第三FLR(73)在距该第二FLR(72)的距离Δ3处，该距离选自区间[12μm；16μm]，第四FLR(74)在距该第三FLR(73)的距离Δ4处，该距离选自区间[15μm；19μm]，其中，距离Δ2大于距离Δ1，距离Δ3大于距离Δ2，并且距离Δ4大于距离Δ3。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述距离Δ1为8±0.5μm，所述距离Δ2为11±0.5μm，所述距离Δ3为14±0.5μm，并且所述距离Δ4为17±0.5μm。
22.根据权利要求16所述的方法，其中，布置所述至少两个FLR的步骤(S5)包括在所述防护层(5)与所述场截止层(6)之间布置至少五个FLR，第一FLR(71)在距该防护层(5)的距离Δ1处，该距离选自区间[5μm；9μm]，第二FLR(72)在距该第一FLR(71)的距离Δ2处，该距离选自区间[8μm；12μm]，第三FLR(73)在距该第二FLR(72)的距离Δ3处，该距离选自区间[10.5μm；14.5μm]，并且第四FLR(74)在距该第三FLR(73)的距离Δ4处，该距离选自区间[13.5μm；17.5μm]，并且第五FLR(75)在距该第四FLR(74)的距离Δ5处，该距离选自区间[16μm；20μm]，其中，距离Δ2大于距离Δ1，距离Δ3大于距离Δ2，距离Δ4大于距离Δ3，并且距离Δ5大于距离Δ4。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述距离Δ1为7±0.5μm，所述距离Δ2为10±0.5μm，所述距离Δ3为12.5±0.5μm，所述第四距离Δ4为15.5±0.5μm，并且所述距离Δ5为18±0.5。
24.根据权利要求16所述的方法，其中，布置所述至少两个FLR的步骤(S5)包括在所述防护层(5)与所述场截止层(6)之间布置六个FLR，其中，第一FLR(71)被布置在距该防护层(5)的距离Δ1处，该距离选自区间[4μm；8μm]，第二FLR(72)被布置在距该第一FLR(71)的距离Δ2处，该距离选自区间[6.5μm；10.5μm]，第三FLR(73)被布置在距该第二FLR(72)的距离Δ3处，该距离选自区间[9μm；13μm]，第四FLR(73)被布置在距该第三FLR(72)的距离Δ4处，该距离选自区间[11.5μm；15.5μm]，第五FLR(75)被布置在距该第四FLR(74)的距离Δ5处，该距离选自区间[14μm；18μm]，并且第六FLR(76)被布置在距该第五FLR(75)的距离Δ6处，该距离选自区间[17μm；21μm]，并且其中，距离Δ2大于距离Δ1，距离Δ3大于距离Δ2，距离Δ4大于距离Δ3，距离Δ5大于距离Δ4，并且距离Δ6大于距离Δ5。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述距离Δ1为6±0.5μm，所述距离Δ2为8.5±0.5μm，所述距离Δ3为11±0.5μm，所述距离Δ4为13.5±0.5μm，所述距离Δ5为16±0.5μm，并且所述距离Δ6为19±0.5μm。
26.根据权利要求16至25中任一项所述的方法，其中，在材料衬底的表面区上提供多个检测器二极管的步骤(S1)包括在包括掺杂浓度在1×1010cm-3至1×1012cm-3区间内的掺杂材料的所述衬底的表面区上提供多个检测器二极管。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述表面区包括掺杂硅，该掺杂硅具有与该场限环相反的掺杂类型。
28.根据权利要求16至27中任一项所述的方法，其中，邻近所述表面区提供防护层(5)的步骤(S3)包括将所述防护层布置在距最靠近所述防护层(5)的检测器二极管(2)的某一距离处，该距离选自区间[20μm；30μm]。
29.根据权利要求16至28中任一项所述的方法，其中，在所述防护层(5)与所述场截止层(6)之间布置(S5)至少两个场限环FLR(7)的步骤(S5)包括将最靠近该场截止层(6)的FLR(7)布置在距所述场截止层的某一距离处，该距离选自区间[20μm；50μm]、优选地选自区间[40μm；50μm]。
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