DE4102286A1 - Verfahren zur herstellung einer voll zu verarmenden detektordiode - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer voll zu verarmenden detektordiode

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer voll zu verarmenden Detektordiode, bei deren Anwendung der Einkristall als Raumladungszone ausgebildet ist, gemäß dem Gattungsbegriff des Anspru­ ches 1.
Durch den Artikel "Present and Future Semiconductor Tracking Detectors" von Lutz, Prechtel und Welser in der Druckschrift MPI-PAE/Exp.El. 175 sind Strahlungsdetektoren bekanntgeworden, die eine vollkommene Verar­ mung an Ladungsträgern des sogenannten Bulksubstrats offenbaren. Durch den Artikel "Low Capacity Drift Diode" derselben Autoren sind in der Zeitschrift "Nucl. Instr. and Methods", A 253 (1987) Seiten 378 bis 381, Detektoren für Nuklear- oder Photonenstrahlung bekanntgeworden, die anhand einer doppelseitigen Planartechnologie hergestellte vollverarmte Dioden aufweisen. Alle bisherigen Ausführungen von Detektordioden der eingangs genannten Art erfordern einmal hohe Betriebsspannungen und zum andernmal einen relativ hohen Beschaltungsaufwand.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art aufzuzeigen, mit dem es ermöglicht wird, daß voll zu verarmende Detektordioden hergestellt werden können, die mit niedri­ ger Spannung betrieben werden können, nur einseitig beschaltet werden müssen und direkt auf das zu untersuchende Medium oder ein Vermittlerme­ dium - wie beispielsweise Szintillator - aufgebracht werden können.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen ge­ löst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispie­ le erläutert und in den Figuren der Zeichnung skizziert. Es zeigen:
Fig. 1 den Querschnitt eines Ausführungsbeispiels einer sogenannten "Driftchamberdiode" mit dem eingeätzten Graben gemäß der Erfin­ dung,
Fig. 2 den Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Nie­ dervolt-Diode gemäß der Erfindung.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, wird ein aus hochohmigem n-Silicon <100< bestehender Einkristall durch an sich bekanntes mikromechanisches Ätzen mit einem Loch oder einem Graben (Etched Hole) versehen und zwar in der der Anschlußseite - kann auch mit Vorderseite bezeichnet werden - gegenüberliegenden Fläche - kann entsprechend auch als Rückseite be­ zeichnet werden, wobei die Ätztiefe natürlich kleiner als die Substrat­ dicke ist. Dieser Graben etc. ist vor der auf dieser Seite einzuprägen­ den Implantation eingeätzt bzw. geschaffen und überträgt das vordersei­ tig angelegte Potential auf die Rückseite des Kristalls. Auf diese Weise wird es ermöglicht, daß für die vollkommene Verarmung an Ladungsträgern (Depletion) wesentlich niedrigere Spannungen im Vergleich zum Stand der Technik erforderlich sind und außerdem braucht nur mehr die Vorderseite des Kristalls beschaltet werden, was besonders bei der Herstellung eine Reihe von Prozeßvereinfachungen mit sich bringt.
Die Fig. 2 zeigt das Ausführungsbeispiel einer Diode, die durch die Po­ tentiallochätzung nur noch von einer Seite beschaltet werden muß. Die Figuren der Zeichnung sind so detailliert ausgeführt, daß weitere Ein­ zelheiten nicht mehr erläutert werden müssen. Die Anordnung der Anode und der Kathode sowie die n+- und p+-Implantationen und deren Bereiche mit den entsprechend angeordneten Isolations-/Maskier-Schichten dürften jedem Fachmann Aufbau und Funktion zweifelsfrei offenbaren.
Nun können die so hergestellten Dioden mit ihrer Rückseite, also die mit dem Loch oder Graben versehene Seite, direkt auf das Primärmedium - bei­ spielsweise den zu untersuchenden Körper - oder auf ein Sekundärmedium - beispielsweise ein Szintillator - aufgebracht werden. Auch diese vor­ teilhafte Maßnahme war bisher durch den Stand der Technik nicht gegeben. Zusammenfassend ist festzustellen, daß die vorgeschlagenen Maßnahmen ei­ ne deutliche Erniedrigung der Betriebsspannung erbringen, da von beiden Seiten der Kristall gleichzeitig - zumindest fast gleichzeitig - eine Raumladungszone ausgebildet wird, weiterhin nur mehr eine Beschaltung einer Seite nötig ist und außerdem noch - wie vorerwähnt - die so ge­ staltete Diode direkt auf das zu untersuchende oder das vermittelnde Me­ dium aufgebracht werden kann.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung einer voll zu verarmenden Detektordio­ de, bei deren Anwendung der Einkristall als Raumladungszone ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die monolithisch aus einem einkri­ stallinen Material - wie beispielsweise hochohmiges n-Silicon <100< - erzeugte Diode, durch mikromechanische Ätzung zur Übertragung des ange­ legten Kathodenpotentials auf die Diodenrückseite mit einem Loch (Etched Hole) oder Graben in die der Anschlußseite gegenüberliegenden Fläche versehen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Potentialloch oder -graben (Etched Hole) gegenüberliegende Seite zur ausschließlichen Beschaltung Teilbereiche sowohl mit einer n+-Implanta­ tion als auch mit einer p+-Implantation aufweist und auf letzterer die Kathode integriert ist, während die Anode der n+-Implantation zugeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Loch oder Graben (Etched Hole) versehene Fläche der Diode direkt auf das Primärmedium - beispielsweise den zu untersuchenden Kör­ per oder auf das Sekundärmedium - beispielsweise Szintillator - kontak­ tiert wird.
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