DE4102286C2 - Voll zu verarmende Detektordiode - Google Patents

Voll zu verarmende Detektordiode

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine voll zu verarmende Detektordiode gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs.
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 Verarmung 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 hohe Betriebsspannungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine voll zu verarmende Detektordiode der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art anzugeben, die mit niedriger Spannung betrieben werden kann. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch aufgezeigten Maßnahmen gelöst.
In der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele erläutert und in den Figuren der Zeichnung skizziert. Es zeigt
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-Silizium <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 (1)

  1. Voll zu verarmende Detektordiode mit einem einkristallinen, hochohmigen Halbleiterkörper, der auf seiner Vorderseite mit einer Beschaltung versehene n⁺- und p⁺-Bereiche und auf der Rückseite einen p⁺-Bereich als Kathode aufweist, wobei im Betrieb das mittels der Beschaltung angelegte Potential für die Kathode durch den Halbleiterkörper hindurch zu der auf der Rückseite angeordneten Kathode übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode mit einem auf der Rückseite des Halbleiterkörpers angeordneten Loch oder Graben versehen ist.
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US5852322A (en) * 1995-05-19 1998-12-22 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Radiation-sensitive detector element and method for producing it
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DE102005006026B4 (de) * 2005-02-09 2007-05-31 Forschungszentrum Jülich GmbH Photodetektor

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