DE20321061U1 - Beam entrance window for radiation detector, has e.g. MOS structure forming inversion layer on lightly-doped semiconductor substrate - Google Patents

Beam entrance window for radiation detector, has e.g. MOS structure forming inversion layer on lightly-doped semiconductor substrate Download PDF

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Abstract

A thin highly-doped layer of a second conductivity type is arranged on a lightly-doped semiconductor substrate of a first conductivity type. The layer of the second conductivity type is formed as an inversion layer, which is preferably formed by applying a MOS structure. Local doping regions are provided in the substrate to contact the inversion layer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Eintrittsfenster für einen Strahlungsdetektor für die Röntgenspektroskopie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen entsprechenden Röntgen-Strahlungsdetektor sowie die Kombination eines derartigen Strahlungsdetektors mit einem Szintillator.The The invention relates to an entrance window for a radiation detector for the X-ray spectroscopy according to the generic term of claim 1. Furthermore, the invention relates to a corresponding X-ray radiation detector and the combination of such a radiation detector with a Scintillator.

Bekannte Halbleiterstrahlungsdetektoren zum Nachweis elektromagnetischer und ionisierender Strahlung weisen in der Regel einen niedrig dotierten Grundkörper eines ersten Leistungstyps, auf dessen einer Hauptoberfläche sich eine hoch dotierte sehr dünne Schicht eines zweiten Leitungstyps befindet, auf. Meist ist diese Schicht noch mit einer Metallelektrode versehen. Eine solche Anordnung, die auch als abrupter, asymmetrischer pn-Übergang bezeichnet wird, hat die Eigenschaft, daß sich bei Betrieb in Sperrichtung die Raumladungszone überwiegend in den niedrig dotierten Grundkörper ausbreitet. Die Dicke der hoch dotierten Schicht, die zusammen mit der Metallelektrode als sog. Strahl-Eintrittsfenster bzw. als Totschicht des Detektors bezeichnet wird, sollte möglichst spannungsunabhängig und möglichst gering sein.Known Semiconductor radiation detectors for detecting electromagnetic and ionizing radiation typically have a low doping body of a first type of service on which a main surface is located a highly doped very thin Layer of a second conductivity type is on. Usually this is Layer still provided with a metal electrode. Such an arrangement, which is also referred to as an abrupt, asymmetric pn junction the property that is when operating in the reverse direction, the space charge zone predominantly in the low-doped body spreads. The thickness of the highly doped layer, together with the metal electrode as so-called. Beam entrance window or dead zone of the detector is, should be as independent of voltage and preferably be low.

Die zu messende Strahlung muß dabei zunächst das Strahl-Eintrittsfenster passieren, bevor sie die ladungsträgerfreie Raumladungszone erreicht, in der sie nachgewiesen werden kann. Bei der Absorption der Strahlung werden Elektron/Loch-Paare gebildet, deren Anzahl der Energie bzw. der Intensität der Strahlung proportional ist. Im Idealfall würden alle Ladungsträger registriert und damit wäre eine präzise Bestimmung der Energie bzw. der Intensität der Strahlung möglich.The to be measured radiation has to first pass the beam entrance window before leaving the charge carrier free Space charge zone reached where it can be detected. at the absorption of the radiation forms electron / hole pairs, their number of energy or the intensity of the radiation proportional is. Ideally, would all charge carriers registered and thus would be one precise determination the energy or the intensity the radiation possible.

In der Praxis bekannter Halbleiterstrahlungsdetektoren wird jedoch ein geringer Teil der Strahlung im Strahl-Eintrittsfenster absorbiert und ein Teil der Ladungsträger geht verloren und damit wird das Meßsignal verfälscht. Das Problem wird noch dadurch verschärft, daß die Ineffizienz des Strahl-Eintrittsfensters nicht über die gesamte Dicke konstant ist. Das führt dazu, daß Ladungsträger, die im Strahl-Eintrittsfenster generiert werden, zum Teil in die Raumladungszone gelangen können und damit eine zusätzliche Signalverschmierung verursachen.In However, the practice of known semiconductor radiation detectors is a small portion of the radiation in the beam entrance window absorbs and enters Part of the charge carriers is lost and thus the measurement signal is corrupted. The Problem is exacerbated by that the Inefficiency of the beam entrance window no over the entire thickness is constant. This leads to charge carriers, the in the beam entrance window can be generated, partly enter the space charge zone and thus an additional Cause signal smearing.

Diese Effekte sind besonders bei Strahlung kurzer Reichweite, wie z.B. niederenergetischer Röntgenstsrahlung sehr störend, da sie das gemessene Spektrum stark beeinflussen. Für das Absorptionsverhalten des Strahl-Eintrittsfensters gibt es zwei Grenzfälle: zum einen, daß alle dort generierten Ladungsträger registriert werden, zum andern, daß alle dort generierten Ladungsträger verloren sind. In beiden Fällen sieht die Form des gemessenen Spektrums ähnlich aus. Der wesentliche Unterschied besteht im Absolutwert der gemessenen Ladungsträger, deren Menge von der Fensterdicke abhängig ist.These Effects are especially with short-range radiation, such as low-energy X-ray radiation very disturbing, because they strongly influence the measured spectrum. For the absorption behavior There are two borderline cases of the beam-entry window: on the one hand, that all there generated charge carriers be registered, on the other hand, that all charge carriers generated there lost are. In both cases looks similar to the shape of the measured spectrum. The essential Difference exists in the absolute value of the measured charge carriers whose Quantity depends on the window thickness is.

Hier möchte die Erfindung Abhilfe schaffen.Here would like to to remedy the invention.

In der Praxis läßt sich keiner dieser Grenzfälle realisieren. Es gibt kein Strahl-Eintrittsfenster bzw. keine Totschicht, die komplett tot ist und es gibt kein Strahl-Eintrittsfenster, welches vollständig zum Strahlungsnachweis beiträgt. Häufig werden im Stand der Technik die Strahl-Eintrittsfenster mit Hilfe der Dotierung durch Ionenimplantation hergestellt. In diesem Fall hat man keine abrupte Dotierung, sondern ein annähernd gaußförmiges Profil. Abhängig vom Ort der Erzeugung und von der Lebensdauer der Minioritätsladungsträger gelangt ein Teil der im Fenster generierten Ladung in die Raumladungszone und wird dort registriert.In the practice can be none of these borderline cases realize. There is no beam entrance window or no dead layer, which is completely dead and there is no beam entrance window which Completely contributes to the radiation detection. Often In the prior art, the beam entrance windows with the aid of Doping produced by ion implantation. In this case has no abrupt doping, but an approximately Gaussian profile. Depending on Place of production and of the lifetime of the miniature charge carriers a portion of the charge generated in the window into the space charge zone and is registered there.

Eine weitere Problematik ergibt sich aus den elektronischen Zuständen im Oberflächenbereich des Halbleiters, den sogenannten Grenzflächenzuständen. Durch das Einfangen von Signalladungen können sie zur Verfälschung des Spektrums beitragen.A further problems arise from the electronic states in the Surface area of the Semiconductor, the so-called interface states. By capturing Signal charges can to falsify them contribute to the spectrum.

Die vorliegende Erfindung möchte die vorstehenden Nachteile zumindest teilweise beheben.The present invention would like at least partially overcome the above disadvantages.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.The This object is achieved by the subject matters of the independent claims. Other aspects The invention will become apparent from the respective dependent claims, the following description and the drawings.

Nach einem ersten Aspekt schafft die Erfindung ein Eintrittsfenster für Strahlungsdetektoren für Röntgenstrahlung, der einen Halbleitergrundkörper niedriger Dotierung von einem ersten Leitungstyp aufweist, wobei auf dessen mindestens einer Hauptoberfläche mindestens eine dünne hochdotierte Schicht von einem dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten zweiten Leitungstyp angeordnet ist und die Schicht des zweiten Leitungstyps als Inversionsschicht ausgebildet ist.To In a first aspect, the invention provides an entrance window for radiation detectors for X-rays, the one semiconductor base body lower Having doping of a first conductivity type, wherein on the at least one main surface at least a thin one highly doped layer of a first conductivity type opposite second conductivity type is arranged and the layer of the second conductivity type is formed as an inversion layer.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung richtet sich auf einen Strahlungsdetektor für Röntgenstrahlung, der einen Halbleitergrundkörper niedriger Dotierung von einem ersten Leitungstyp aufweist, und mit einem Eintrittsfenster der vorgenannten Art ausgestattet ist.One Another aspect of the invention is directed to a radiation detector for X-rays, the a semiconductor base body having low doping of a first conductivity type, and with an entrance window of the aforementioned type is equipped.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung richtet sich auf eine Kombination von mindestens einem derartigen Strahlungsdetektor mit einem Szintillator.One Another aspect of the invention is directed to a combination at least one such radiation detector with a scintillator.

Erfindungsgemäß ist u.a. nun erkannt worden, daß als kostengünstige Alternative zur Dotierung mittels Ionenimplantation, eine Inversionsschicht eingesetzt werden kann. Inversions- und Akkumulationsschichten können bekanntermaßen auf Halbleitern als Sperrschichten bzw. als nicht sperrende Kontakte genutzt werden. Derartige Anordnungen sind beispielsweise in der EP 0 585 263 A1 für den Aufbau von Streifendetektoren beschrieben, dienen dort aber nicht als Strahl-Eintrittsfenster.According to the invention has now been recognized, inter alia, that as a cost-effective alternative to the Dotie tion by ion implantation, an inversion layer can be used. Inversion and accumulation layers can be known to be used on semiconductors as barrier layers or as non-blocking contacts. Such arrangements are for example in the EP 0 585 263 A1 described for the construction of strip detectors, but do not serve there as a beam entrance window.

Eine Inversionsschicht erhält man z.B. unter einer MOS-Struktur (Metall-Oxid-Halbleiter) auf einem n-Typ Silicium, wenn die Metallelektrode negativ gepolt wird. Aufgrund der negativen Spannung kommt es zunächst zu einer Verarmungsschicht und dann zu einer Anreicherung von Minoritätsladungsträgern d.h. Löchern unter dem Oxid und damit zu einer Inversion des Leitungstyps.A Inversion layer receives one e.g. under a MOS structure (Metal oxide semiconductor) on an n-type silicon when the metal electrode is negatively poled. Due to the negative voltage it comes first a depletion layer and then an accumulation of minority carriers i. holes under the oxide and thus to an inversion of the conductivity type.

Wenn diese Löcherschicht durch geeignete Maßnahmen kontaktiert wird, dann kann durch Anlegen einer negativen Spannung eine Raumladungszone, wie in einem metallurgischen pn-Übergang erzeugt werden. Dabei dehnt sich die Raumladungszone nur in den Halbleitergrundkörper aus. Die Inversionsschicht verhält sich demnach wie eine sehr dünne hochdotierte Schicht des zweiten Leitungstyps. Für einfallende Strahlung stellt die Kombination von Metallelektrode und Oxidschicht das Strahl-Eintrittsfenster dar. Unter der Annahme, daß die Absorption dieser Schichten homogen ist, erhält man damit nach einem Aspekt der Erfindung das gewünschte erfindungsgemäße homogene Strahl-Eintrittsfenster.If this hole layer through appropriate measures can be contacted, then by applying a negative voltage a space charge zone, as in a metallurgical pn junction be generated. In this case, the space charge zone expands only in the Semiconductor body out. The inversion layer behaves therefore, like a very thin highly doped Layer of the second conductivity type. For incident radiation poses the combination of metal electrode and oxide layer the beam entrance window Assuming that the Absorption of these layers is homogeneous, one obtains thus by one aspect the invention the desired homogeneous according to the invention Ray incident window.

Aufgrund der hohen Konzentration der Minoritätsladungsträger in der Inversionsschicht spielen Veränderungen in der Besetzung der Grenzflächenzustände keine Rolle mehr. Damit erniedrigt sich sowohl der Strombeitrag aus der Oberfläche als auch der Einfluß der Grenzflächen auf die Form des Spektrums.by virtue of the high concentration of minority carriers in the inversion layer play changes none in the occupation of the interface states Role more. This lowers both the electricity contribution from the surface as well as the influence of interfaces on the shape of the spectrum.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung stellt eine Schicht aus einem Dielektrikum dar, das bereits eine hohe Konzentration an negativer Ladung aufweist. Wird ein solches Dielektrikum anstelle der Oxidschicht auf den Halbleitergrundkörper der n-Typ Leitfähigkeit aufgebracht, so benötigt man keine Metallelektrode und keine zusätzliche negative Spannung mehr, da bereits durch die im Dielektrikum vorhandene negative Ladung eine Inversions-schicht generiert wird.A preferred embodiment of the invention provides a layer of a Dielectric is already a high concentration of negative Charge has. If such a dielectric instead of the oxide layer on the semiconductor body the n-type conductivity applied, so needed no more metal electrode and no additional negative voltage, since already by the present in the dielectric negative charge an inversion layer is generated.

Durch die Vermeidung einer zusätzlichen Metallschicht, ist es möglich, die Dicke des Strahl-Eintrittsfensters zu verringern und damit die Transmission zu erhöhen. Die Totschicht wird dann ausschließlich durch die Eigenschaften und die Dicke des Dielektrikums bestimmt.By the avoidance of an additional metal layer, Is it possible, reduce the thickness of the beam entrance window and thus the transmission to increase. The dead layer is then exclusively by the properties and determines the thickness of the dielectric.

Ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens sind auch andere Schichten nutzbar, insbesondere auch thermische Oxide auf p-Silicium, da diese immer eine positive Ladung aufweisen, deren Konzentration durch geeignete Maßnahmen auf das erforderliche Maß erhöht werden kann. Insbesondere ist es auch möglich, in Analogie zur Vorderseite, Akkumulationsschichten auf der Detektorrückseite als niederohmige Kontakte zu nutzen.Without restriction of the general concept of the invention, other layers can also be used, in particular also thermal oxides on p-silicon, since these always have a positive charge, their concentration by suitable activities be increased to the required level can. In particular, it is also possible in analogy to the front, accumulation layers on the back of the detector to use as low-resistance contacts.

Weitere Aspekte der Erfindung werden nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen – in denen hochreines n-Typ Silicium, vorzugsweise mit der Orientierung (100) als Grundkörper gewählt wurde – unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen hinsichtlich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:Further Aspects of the invention are described below without limitation of general inventive idea based on embodiments - in which High purity n-type silicon, preferably with orientation (100) as a basic body chosen was - under Referring to the drawings described by way of example, to the for the rest the disclosure of all unspecified in the text details of the invention expressly is referenced. Show it:

1 einen Strahlungsdetektor mit einer MOS Struktur und einer Inversionsschicht als Strahl-Eintrittsfenster, sowie einer p+ Implantation und Metallelektroden zur Kontaktierung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a radiation detector having a MOS structure and an inversion layer as a beam entrance window, and a p + implantation and metal electrodes for contacting according to an embodiment of the invention;

2 einen Strahlungsdetektor mit einem negativ geladenen Dielektrikum im Strahl-Eintrittsfenster und der darunter befindlichen Inversionsschicht, sowie einer p+ Implantation und Metallkontakten zur Inversionsschicht nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2 a radiation detector with a negatively charged dielectric in the beam entrance window and the underlying inversion layer, and a p + implantation and metal contacts to the inversion layer according to an embodiment of the invention;

3 einen Strahlungsdetektor ähnlich wie in 2, jedoch ohne die p+ Implantation im Randbereich sowie mit einer Akkumulationsschicht als niederohmigen Kontakt auf der Rückseite nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; 3 a radiation detector similar to 2 but without the p + implantation in the edge region and with an accumulation layer as low-resistance contact on the back according to a further embodiment of the invention;

4 einen Strahlungsdetektor wie in 3, jedoch mit Guardringen zum Abbau der elektrischen Felder im Randbereich nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; 4 a radiation detector as in 3 , but with guard rings for reducing the electric fields in the edge region according to a further embodiment of the invention;

5 einen Strahlungsdetektor der an einen Szintillator gekoppelt ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und 5 a radiation detector coupled to a scintillator according to an embodiment of the invention; and

6 einen Strahllungsdetektor vom Typ eines Driftdetektors, der an einen Szintillator gekoppelt ist, nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. 6 a radiation detector of the type of a drift detector, which is coupled to a scintillator, according to a further embodiment of the invention.

Im ersten Ausführungsbeispiel nach 1 ist ein Detektor mit einer Inversionsschicht Inv unter Nutzung einer MOS Anordnung abgebildet. Durch eine negative Spannung an einer Metallelektrode Me 0 wird unter dem Oxid SiO2 eine aus Löchern bestehende sehr dünne Inversionsschicht Inv generiert. Diese wird mit Hilfe der Kontakte Me 1 negativ gepolt und erzeugt eine Raumladungszone RLZ. Auf der Rückseite befindet sich eine n+-Dotierung und darüber ein Metallkontakt Me 2. Elektron/Loch-Paare, die durch absorbierte Strahlung generiert werden, wandern zu den Elektroden und werden dort als Signale registriert.In the first embodiment according to 1 For example, a detector with an inversion layer Inv is mapped using a MOS device. By means of a negative voltage on a metal electrode Me 0, a very thin inversion layer Inv consisting of holes is generated under the oxide SiO 2. This is negatively polarized with the help of the contacts Me 1 and generates a space charge zone RLZ. On the back there is an n + doping and a metal contact Me 2. Electron / hole pairs, which are generated by absorbed radiation, migrate to the electrodes and are registered there as signals.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel nach 2 ist zur Erzeugung einer Inversionsschicht Inv auf der Strahleintrittseite eine Dielektrikum D 1 mit fixer negativer Ladung aufgebracht. Dadurch entfällt die Metallelektrode Me 0. Die Spannung zur Inversionsschicht Inv wird wieder durch Metallelektrode Me 1 zugeführt. Als Rückkontakt dient eine Elektrode Me 2 auf einer n+dotierten Schicht.In a second embodiment according to 2 is applied to generate an inversion layer Inv on the beam entrance side, a dielectric D 1 with a fixed negative charge. This eliminates the metal electrode Me 0. The voltage to the inversion layer Inv is again supplied by metal electrode Me 1. The back contact is an electrode Me 2 on an n + doped layer.

Das dritte Ausführungsbeispiel nach 3 zeigt auf der Vorderseite wieder ein Dielektrikum D 1 zur Erzeugung der Inversionsschicht Inv. Die Metallisierung der Inversionsschicht wird durch eine Metallschicht Me 1, vorzugsweise eine aufgedruckte Metallpaste erzielt, die nach thermischer Nachbehandlung durch das Dielektrikum diffundiert und dieses im Bereich K leitfähig macht. Auf der Rückseite befindet sich eine Akkumulationsschicht Acc, die durch ein Dielektrikum D 2 mit positiver fixer Ladung, wie z.B. durch ein thermisches Oxid, erzeugt wird. Zur Kontaktierung der Akkumulationsschicht Acc sind Öffnungen im diesem Dielektrikum vorgesehen, die jedoch mit einer sehr dünnen natürlichen Oxidschicht (Oxid) bedeckt sind. Der Kontakt zu einer aufgebrachten Metall-elektrode Me 2 und der Akkumulationsschicht Acc wird durch diese Oxidschicht hindurch über den Tunneleffekt zustandegebracht.The third embodiment according to 3 shows on the front again a dielectric D 1 for generating the inversion layer Inv. The metallization of the inversion layer is achieved by a metal layer Me 1, preferably an imprinted metal paste, which diffuses through the dielectric after thermal aftertreatment and makes it conductive in the region K. On the back there is an accumulation layer Acc, which is generated by a dielectric D 2 with positive fixed charge, such as by a thermal oxide. For contacting the accumulation layer Acc openings are provided in this dielectric, but which are covered with a very thin natural oxide layer (oxide). The contact with an applied metal electrode Me 2 and the accumulation layer Acc is brought about through this oxide layer via the tunneling effect.

Durch den Einsatz eines geeigneten Dielektrikums D 2 ist es auch auf dieser Seite möglich, aufgedruckte Metallpasten zur Kontaktierung zu benutzen. Damit zeichnet sich insbesondere dieses Ausführungsbeispiel dadurch aus, daß es technologisch sehr einfach und damit sehr billig herzustellen ist.By the use of a suitable dielectric D 2 is also on this Side possible, to use printed metal pastes for contacting. So draws in particular, this embodiment in that it technologically very simple and thus very cheap to produce.

Ein viertes Ausführungsbeispiel in 4 unterscheidet sich vom vorhergehenden lediglich dadurch, daß zum Spannungsabbau im Randbereich Guardringe GR 1 und GR 2 vorgesehen sind, die durch den Puchthrough-Effekt aktiviert werden.A fourth embodiment in 4 differs from the previous only by the fact that the voltage reduction in the edge region guard rings GR 1 and GR 2 are provided, which are activated by the punch-through effect.

Ein fünftes Ausführungsbeispiel nach 5 zeigt einen Strahlungsdetektor mit einem optisch transparenten Dielektrikum D 1 zur Erzeugung der Inversionsschicht Inv, das gleichzeitig als Antifreflexschicht zur optischen Ankopplung an einen Szintillator Sc dient. Eine solche Kombination ist zum Nachweis höherenergetischer Röntgenstrahlung bzw. Gammstrahlung geeignet. Diese wird im Szintillator Sc absorbiert und erzeugt dort Photonen, die in der Raumladungs-zone RLZ des Halbleiterdetektors nachgewiesen werden können.A fifth embodiment according to 5 shows a radiation detector with an optically transparent dielectric D 1 for generating the inversion layer Inv, which also serves as an anti-reflection layer for optical coupling to a scintillator Sc. Such a combination is suitable for detecting higher-energy X-radiation or gamma radiation. This is absorbed in the scintillator Sc and generates there photons, which can be detected in the space charge zone RLZ of the semiconductor detector.

In einem sechstes Ausführungsbeispiel nach 6 ist im Gegensatz zu 5 der Detektor vom Driftkammertyp. Dadurch besteht die Möglichkeit, auf die Elektroden auf der Szintillatorseite zu verzichten und die Betriebsspannungen von der Rückseite an der Anode An und dem äußerstem Driftring Rn zuzuführen. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Zusammensetzung von Arrays aus solchen Zellen zu bildgebenden Systemen, wie z.B. zu einer Angerkamera für den Einsatz in der Medizintechnik.In a sixth embodiment according to 6 is contrary to 5 the drift chamber type detector. As a result, it is possible to dispense with the electrodes on the scintillator side and to supply the operating voltages from the rear side to the anode An and the extreme drift ring Rn. This is particularly advantageous in the composition of arrays of such cells to imaging systems, such as an Angerkamera for use in medical technology.

Zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit sind in den ersten drei Ausführungsbeispielen der Einfachheit halber die Metallelektroden auf der Strahleintrittseite als "Fieldplates" ausgebildet. Ohne Einschränkung des Erfindungsgedankens können selbstverständlich auch andere. an sich bekannte Verfahren, wie Guardringe oder Widerstandsschichten zum Einsatz kommen. Zu ihrer Realisierung können die bekannten Verfahren wie z.B. die Innenimplantation oder vorteilhafterweise auch die erfindungsgemäße Inversionsschicht selbst, wie im vierten Ausführungsbeipiel gezeigt, benutzt werden.to increase the withstand voltage are in the first three embodiments for simplicity, the metal electrodes on the beam entrance side trained as "Fieldplates". Without restriction of the inventive concept can of course also other. known methods, such as guard rings or resistive layers be used. To their realization, the known methods such as. the internal implantation or advantageously also the Inventive inversion layer itself, as in the fourth embodiment shown to be used.

Die Wahl der Ausführungsbeispiele wurde bewußt so getroffen, daß der Erfindungsgedanke klar zur Geltung kommt. Selbstverständlich können die erfindungsgemäßen Inversionsschichten auch bei komlexen Detektoren wie CCDs, Streifendetektoren oder Driftdetektoren als Strahl-Eintrittsfenster zum Einsatz kommen. Insbesondere können auch andere als die beschriebenen dielektrischen Schichten Verwedung finden und es sind auch Kombinationen mit anderen technologischen Verfahren möglich. Besonders interessant ist auch die Verwendung von p-Typ Silicium als Basismaterial für den Strahlungsdetektor. In diesem Fall erhält man mit den gleichen Dielektrika Oberflächenladungen des entgegengesetzten Leitungstyps, also z.B. anstelle einer Inversionsschicht eine Akkumulationsschicht und umgekehrt.The Choice of embodiments became aware so taken that the Concept of the invention clearly comes into its own. Of course, the inversion layers according to the invention even with complex detectors such as CCDs, strip detectors or drift detectors be used as a beam entrance window. In particular, too Other than the described dielectric layers Verwedung find and there are also combinations with other technological Procedure possible. Of particular interest is the use of p-type silicon as base material for the radiation detector. In this case, surface charges are obtained with the same dielectrics of the opposite conductivity type, e.g. instead of an inversion layer one Accumulation layer and vice versa.

Claims (16)

Eintrittsfenster für einen Strahlungsdetektor für Röntgenstrahlung, der einen Halbleitergrundkörper niedriger Dotierung von einem ersten Leitungstyp aufweist, wobei auf dessen mindestens einer Hauptoberfläche mindestens eine dünne hochdotierte Schicht von einem dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten zweiten Leitungstyp angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht des zweiten Leitungstyps als Inversionsschicht ausgebildet ist.An X-ray radiation detector array having a low-doping semiconductor body of a first conductivity type, on the at least one major surface of which at least one thin highly doped layer of a second conductivity type opposite to the first conductivity type is arranged, characterized in that the second conductivity-type layer Inversion layer is formed. Eintrittsfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Inversionsschicht eine MOS-Struktur aufgebracht ist.Entry window according to claim 1, characterized that to Forming the inversion layer is applied to a MOS structure. Eintrittsfenster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Inversionsschicht ein Dielektrikum mit fixer Ladung vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie der Grundkörper aufgebracht ist.Entrance window according to claim 1 or 2, characterized in that the formation of the inverse Onsschicht a dielectric with a fixed charge of the same conductivity type as the main body is applied. Eintrittsfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontaktierung der Inversionsschicht lokale Dotierungen vom Leitungstyp der Inversionsschicht im Grundkörper vorgesehen sind.Entrance window according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Contacting the inversion layer local dopants of the conductivity type the inversion layer provided in the base body are. Eintrittsfenster nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lokalen Dotierungen durch Innenimplantation oder Diffusion hergestellt sind und mit einer leitfähigen Elektrode verbunden sind.Entry window according to claim 4, characterized that the local dopants produced by internal implantation or diffusion are and with a conductive Electrode are connected. Eintrittsfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontaktierung der Inversionsschicht eine Leiterpaste lokal auf dem Dielektrikum aufgebracht ist und thermisch behandelt wurde.Entrance window according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Contacting the inversion layer with a conductor paste locally on the Dielectric is applied and thermally treated. Strahlungsdetektor für Röntgenstrahlung, der einen Halbleitergrundkörper niedriger Dotierung von einem ersten Leitungstyp aufweist, und mit einem Eintrittsfenster nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgestattet ist.Radiation detector for X-radiation, the lower a semiconductor body Having doping of a first conductivity type, and with an entrance window equipped according to one of the preceding claims. Strahlungsdetektor nach Anspruch 8, wobei zum Spannungsabbau Field-Plates oder Guardstrukturen im Randbereich der Inversionsschicht integriert sind.A radiation detector according to claim 8, wherein for stress relief Field plates or guard structures in the edge region of the inversion layer are integrated. Strahlungsdetektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Guardstrukturen mit Hilfe des Dielektrikums herstellbar sind.Radiation detector according to claim 7, characterized in that that the Guard structures can be produced by means of the dielectric. Strahlungsdetektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum im Randbereich in Form konzentrischer Ringe auf einem passivierenden Oxid aufgebracht ist.Radiation detector according to claim 9, characterized in that that this Dielectric in the edge area in the form of concentric rings on one passivating oxide is applied. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontaktierung der Rückseite eine hoch dotierte Schicht der ersten Leitfähigkeit und darauf befindliche Metallelektroden angeordnet sind.Radiation detector according to one of claims 7 to 10, characterized in that the Contacting the back a highly doped layer of the first conductivity and located thereon Metal electrodes are arranged. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontaktierung der Rückseite eine Akkumulationsschicht und leitfähige Kontakte zu dieser Akkumulationsschicht vorgesehen sind.Radiation detector according to one of claims 7 to 11, characterized in that the Contacting the back an accumulation layer and conductive contacts to this accumulation layer are provided. Strahlungsdetektor nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Akkumulationsschicht ein Dielektrikum mit einer fixen Ladung vom anderen Leitungstyp als der Grundkörper vorgesehen ist.Radiation detector according to claim 12, characterized that to Generation of the accumulation layer a dielectric with a fixed Charge of the other conductivity type is provided as the main body. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Grundkörper aus n-Silicium ein thermisches Oxid als Dielektrikum verwendet wird.Radiation detector according to one of claims 7 to 13, characterized in that at a basic body n-type silicon, a thermal oxide is used as a dielectric. Kombination von mindestens einem Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 7 bis 14 mit einem Szintillator, wobei das zur Bildung der Inversionsschicht genutzte Dielektrikum gleichzeitig als Antifreflexschicht und/oder optischer Koppler zwischen dem Szinitillator und dem Detektor fungiert.Combination of at least one radiation detector according to one of the claims 7 to 14 with a scintillator, wherein the formation of the inversion layer used dielectric simultaneously as antifriction layer and / or optical coupler acts between the scintillator and the detector. Kombination nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor vom Driftkammertyp ist und die Betriebsspannungen von der Rückseite zugeführt werden.Combination according to claim 15, characterized in that that the Detector of the drift chamber type is and the operating voltages of the Be fed back.
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