DE69129032T2

DE69129032T2 - Festkörperdetektor für elektromagnetische strahlung

Info

Publication number: DE69129032T2
Application number: DE69129032T
Authority: DE
Inventors: Neil Loeding; David Nins; Nang Tran
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1990-08-08
Filing date: 1991-06-14
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2011-06-15
Also published as: EP0543951B1; KR930701834A; DE69129032D1; CA2087092A1; WO1992002959A1; JPH05509204A; EP0543951A1; US5235195A; US5182624A; JP2979073B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Festkörperdetektor zur Erfassung von Röntgenstrahlen und im besonderen einen Festkörperdetektor für eine große Fläche und eine hohe Bildelementdichte, wobei der Detektor auf einem zweidimensionalen Feld bzw. einer Reihe von Feldeffekt- Transistoren basiert, wobei die Reihe mit einer energieempfindlichen Schicht überzogen ist.

Allgemeiner Stand der Technik

Festkörperdetektoren für elektromagnetische Strahlung wurden für Konsumenten, Handel, Wissenschaft, Medizin, Militär und Industrie entwickelt. Die Anwendungen im Konsumentenbereich reichen von Video bis zum Fernsehen mit hoher Auflösung. Zu den Anwendungen in der Industrie zählen Roboter- und Maschinen- Sehvermögensanwendungen; elektronische Darstellungen zu Werbeund Kommunikationszwecken; integrierte Texte; sowie bildliche Darstellungen in Büroumgebungen und im Druckbereich. Bildsensoren werden auch in der Medizin (Mammographie, Brust- Röntgenaufnahmen), in der Astronomie, in der Spektroskopie, bei Überwachungen, bei der Gepäckuntersuchung an Flughäfen, bei der Untersuchung von Lebensmitteln auf Fremdkörper, bei zerstörungsfreien Versuchen in der Industrie und bei vielen anderen Anwendungen eingesetzt.
Festkörpervorrichtungen, die für die Erfassung elektromagnetischer Strahlungen eingesetzt werden, wie etwa von Röntgenstrahlen, Infrarots trahlung, Ultraviolettstrahlung und sichtbarem Licht, speichern das Bild vorübergehend und wandeln das Bild nach einem ausgewählten Zeitintervall in ein elektrisches Signal um. Gegenwärtig sind eine Nehrzahl von Festkörperdetektoren bekannt. Bei einer Art von Festkörperdetektor handelt es sich um den "Hybrid-Detektor".
Ein Hybrid-Detektor umfaßt allgemein ein pyroelektrisches Material, das mit einem Feldeffekt-Transistor ("FET") verbunden ist. Der FET in diesen Detektoren wird als Verstärkungseinrichtung verwendet, die dazu dient, das Signal von den Detektor zu verstärkern, bevor das Signal zu der Datenempfangs- bzw. Ausleseelektronik gesendet wird. Kristalline, pyroelektrische Stoffe sind im Fach allgemein bekannt, wie zum Beispiel Strontiumbariumniobat, Blei(II)- titanat und Triglycinsulfat ("TGS"). Als pyroelektrische Stoffe wurden ferner Filme aus organischen Polymeren verwendet, wie zum Beispiel Polyvinylidenfluorid und Polyacrylonitril.
In dem U.S. Patent US-A-3.809.920 wird zum Beispiel der Einsatz eines Polyvinylidenfluoridfilms in Verbindung mit einen FET gelehrt, wobei es sich bei dieser Kombination um einen wirksamen und nützlichen Infrarotstrahlungsdetektor handelt.
In dem U.S. Patent US-A-4.024.560 wird ein Infrarotdetektor offenbart, bei dem es sich um eine Kombination aus einen pyroelektrischen Körper handelt, der durch elektrostatische Verbindung an dem Gate-Bereich eines Feldeffekt-Transistors gehalten wird, so daß sich der pyroelektrische Körper zwischen dem Halbleiterkörper und der Gate-Elektrode befindet. An dieser Stellung bildet der pyroelektrische Körper das Gate- Dielektrikum der Vorrichtung. Zur Bildung des pyroelektrischen Körpers wird normalerweise ein pyroelektrisches Kristall gespalten bzw. zerschnitten.
In der japanischen Kokai-Patentschrift mit der Nummer JP58- 182280 wird ein Photodetektor offenbart, der einen Dünnschicht- Feldeffekt-Transistor und ein pyroelektrisches Material umfaßt. Das pyroelektrische Material bildet die dielektrische Gate- Schicht in dieser Vorrichtung.
Die bisher bekannten Hybridkonstruktionen weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Ein Nachteil der Hybridkonstruktionen betrifft die Bildelementgröße der Vorrichtungen. Die Bildelementgröße entspricht allgemein dem Auflösungsvermögen eines Detektors. Eine kleinere Bildelementgröße ist gleichbedeutend mit einer größeren Bildelementdichte für eine höhere Auflösung. In den bisher bekannten Hybridkonstruktionen wurde das pyroelektrische Material als dielektrische Gate-Schicht des FET angeordnet. Als Folge dieses Ansatzes war die Realisierung kleinerer Bildelementgrößen durch die Größe des pyroelektrischen Materials eingeschränkt. Aufgrund der Tatsache, daß das pyroelektrische Material dieser Vorrichtungen einzeln mit dem Feldeffekt-Transistor verbunden wird, ist die Realisierung von Bildelementgrößen von 1 mm x 1 mm oder weniger nur schwer möglich.
Ein weiterer Nachteil ist es, daß der aktive Erfassungsbereich derartiger Vorrichtungen höchstens eine Größe von wenigen Quadrat zentimetern aufweist.
Ebenfalls nachteilig ist es, daß die Hybridkonstruktionen beschädigungsanfällig sind, wie etwa hinsichtlich Beschädigungen, die durch Strahlungen verursacht werden. Wenn den Detektoren zum Beispiel eine zu hohe Spannung zugeführt wird, so kann diese Spannung das pyroelektrische Material irreparabel beschädigen, d.h., die dielektrische Gate-Schicht des FET. Diese Art der Beschädigung kann zu einer Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit des Detektors sowie sogar zu dessen zerstörung führen.
Als Folge dieser Nachteile kann festgestellt werden, daß sich die bisher bekannten Hybridkonstruktionen nicht für großflächige Anwendungen mit hoher Dichte eignen.
Ebenfalls bekannt sind Festkörperdetektorreihen. Bei einer Art einer Festkörperdetektorreihe handelt es sich um ein sogenanntes ladungsgekoppeltes Halbleiterelement ("CCD"). Im wesentlichen handelt es sich bei einem CCD um ein Schieberegister, das aus einer Reihe dicht aneinander angeordneter MOS-Kondensatoren gebildet wird. Ein CCD kann analoge Ladungssignale, entweder Elektronen oder Löcher, speichern und übertragen, die elektrisch oder optisch eingeführt werden können.
In Japanese Journal of Applied Physics, Band 27, Nr. 12, Dezember 1988, Seiten 2404-2408, erörtern Hiroshi Tsunami u.a. die Anwendung von CCDS für die Aufnahme von Röntgenaufnahmen mit etwa 8 kev und 1,5 keV verschiedener Objekte. Hochauflösende CCD-Sensoren mit mehr als 2 bis 4 Millionen Bildelementen sind ebenfalls bekannt, wie zum Beispiel aus Proceedings of Electronic Imaging West, Pasadena, Kalifornien, Seiten 210-213 (25.-28. Februar 1990) und Electronic, Seiten 61-62 (29. Februar 1988).
Die hohen Kosten des CCD haben jedoch eine weitverbreitete Akzeptanz derartiger Vorrichtungen behindert. Für die CCDs ist außerdem ein optisches System für die Vergrößerung des Sichtfeldes erforderlich. Der Einsatz eines optischen Systems verursacht unglücklicherweise eine deutliche Verringerung der Quantenausbeute. Dadurch sind CCDs für großflächige Detektoren ungeeignet. Die bisher größte bekannte CCD-Reihe ist kleiner als ein Quadratinch.
In letzter Zeit wurde bei zahlreichen Festkörperdetektoranwendungen amorphes Silizium als Material ausgewählt, da sich dieses Material zur großflächigen Ablagerung eignet, und da Detektoren aus anorphem Silizium kostengünstig sind. Festkörperdetektoren auf der Basis von amorphem Silizium werden allgemein in Form einer linearen Reihe bzw. eines Feldes vorgesehen. Aufgrund der folgende Vorteile finden diese Vorrichtungen beim Einsatz als monolithische, hochauflösende Ganzseitendetektoren weitverbreitete Akzeptanz: (1) die Fähigkeit der großflächigen Ablagerung; (2) die Niedertemperaturablagerung; (3) die hohe Photoleitfähigkeit; (4) Spektralempfindlichkeit im sichtbaren Lichtbereich; und (5) die hohe Dotierungseffizienz.
Eine lineare Reihe bzw. Anordnung aus amorphem Silizium wird von Toshihisa Hamano u.a. (Proc. of the 13th Conference on Solid State Devices, Tokio, 1981, Japanese Journal of Applied Physics, Band 21 (1982) Anhang 21-1, Seiten 245-249) erörtert. Bei dieser Konstruktion wird für die untere Elektrode Metall (Au, Ni oder Cr, mit einer Dicke von 3.000 Angström) verwendet, und wobei für die obere Elektrode ein transparenter, leitfähiger Film aus Indiumzinnoxid (Indium Tin Oxide) verwendet wird. Für das Substrat werden Glasplatten (Corning 7059, PYREX) verwendet. Eine amorphe Siliziumschicht (a-Si:H) mit einer Dicke von 1 Mikron wird durch eine plasmaverstärkte chemische Aufdampftechnik auf das Substrat aufgetragen.
Inbezug auf Röntgenanwendungen wird in dem U.S. Patent US-A- 4.675.739 eine lineare Festkörperreihe aus Photofühlelementen beschrieben. Jedes Photofühlelement umfaßt Gegendioden: eine lichtempfindliche Diode und eine Sperrdiode. Jede der Dioden weist eine zugehörige Kapazität auf; die durch deren Elektroden gebildet wird. Die Höhe der an einem bestimmten Kondensator verbleibenden Ladung wird erfaßt und läßt einen Rückschluß auf die Intensität der einfallenden Strahlung zu, die auf die lichtempfindliche Diode auftrifft. Bei dieser Konstruktion wird keine Verstärkungseinrichtung verwendet, d.h. kein Feldeffekt- Transistor.
Die Festkörperdetektoren in Form einer linearen Reihe müssen jedoch bewegt werden, um ein zweidimensionales Bild zu erzeugen. Dies führt zu einer langen Auslesezeit, wodurch eine Echtzeit-Auslesung nicht möglich ist. Dieser Nachteil verhindert den Einsatz eines linearen Reihen- bzw. Felddetektors bei Anwendungen, bei denen eine hohe Geschwindigkeit erforderlich ist, wie zum Beispiel bei medizinischen Röntgenanwendungen.
In dem U.S. Patent US-A-4.689.487 wird der Einsatz eines großflächigen Festkörperdetektors (40 cm x 40 cm) beschrieben. Der Festkörperdetektor umfaßt Bildelemente in Form einer Matrix von 2.000 x 2.000. Jedes Bildelement umfaßt eine Photodiode, die leitfähig parallel mit einem Kondensator verbunden ist. Die Photodiode und der Kondensator werden danach beide mit dem Drain-Anschluß eines Metalloxidhalbleiter-Feldeffekt- Transistors (NOSFET) verbunden. Die Photodioden bestehen aus einem polykristallinen oder amorphen Material. Diese Dioden- MOSFET-Vorrichtung weist mindestens vier wesentliche Nachteile auf. Erstens kann keine zerstörungsfreie Auslesung vorgenommen werden. Zweitens weist die Vorrichtung eine sehr geringe Empfindlichkeit auf. Drittens muß die Diode im Vorwärtsmodus betrieben werden, um den Transistor einzuschalten. Viertens sind für die Herstellung der Vorrichtung mindestens 8 komplexe Mikrolithographie- und Ablagerungsschritte erforderlich, was wiederum geringe Ausbeuten zur Folge hat.
In den U.S. Patenten US-A-4.606.871, US-A-4.615.848 und US-A- 4.820.586 wird ein pyroelektrisches Material offenbart, bei dem es sich um eine Mischung aus Polyvinylidenfluorid ("PVF&sub2;")und mindestens einem Polymer handelt, das bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes von Polyvinylidenfluorid mit diesem vermischbar ist. Der Film kann polarisiert werden, um die Polyvinylidenfluoridmischung pyroelektrisch und isotrop piezoelektrisch zu machen. Das Beispiel Nummer 10 beschreibt in jedem dieser Patente die Beschichtung eines Stücks einer integrierten Schaltung eines Einkristall-Siliziumchips mit der Polyvinylidenfluoridmischung, woraufhin zum Polen Gold auf die Oberfläche des Polyvinylidenfluorid zerstäubt wird.
In dem U.S. Patent US-A-3.973.146 wird ein Infrarot-Bildsensor offenbart, der ein Substrat umfaßt, das eine Reihe von Feldeffekt-Transistoren aufweist, die sich jeweils aus einem Source- und Drain-Bereich zusammensetzen, der in das Substrat defundiert wird, einem Isolierfilm zwischen den Kanalbereichen und Metall-Gates der Feldeffekt-Transistoren, einer pyroelektrischen Schicht, die sich über dem Isolierfilm befindet, sowie einer oberen Elektrodenschicht auf der Oberfläche der pyroelektrischen Schicht.
In den japanischen Patentzusammenfassungen, Band 12, Nr. 204 (E-01) und in JP-A-63-003 454 wird ein Dünnschichtdetektor zur Verringerung von Einstreueffekten unter Verwendung von FETs offenbart, wobei die diskreten oberen Elektroden größer gestaltet werden als das Muster der photoleitfähigen Schichten.

Offenbarung der Erfindung

Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein großflächiger Festkörper-Röntgenstrahlendetektor mit hoher Bildelementdichte sowie mit einer zerstörungsfreien Auslesefunktion in Echtzeit. Es wird davon ausgegangen, daß es sich bei dem erfindungsgemäßen Festkörperdetektor um den ersten einsatzfähigen großflächen Festkörper-Röntgenstrahlendetektor mit hoher Bildelementdichte handelt, der auf einem zweidimensionalen Feld von Feldeffekt-Transistoren ("FETs") basiert.
Der erfindungsgemäße Festkörper-Röntgenstrahlendetektor gemäß den Ansprüchen 1 und 4 umfaßt eine Mehrzahl von Feldeffekt- Transistoren ("FETs"), die zur Bildung eines Felds auf einem Substrat abgelagert werden. Über dem Feld der FETs wird eine Planarisierungsschicht aufgetragen. Über der Planarisierungsschicht wird eine photoleitfähige Schicht aufgetragen. Ferner sind Mittel zur elektrischen Verbindung der photoleitfähigen Schicht mit jedem FET des Feldes bzw. der Reihe vorgesehen. Auf die energieempfindliche Schicht wird eine obere Elektrodenschicht aufgetragen. Der Festkörperdetektor umfaßt ferner eine Schaltkreiseinrichtung, die ein elektronisches Auslesen von jedem FET des Feldes vorsieht.
Die vorliegende Erfindung sieht eine einzigartige Kombination verschiedener Vorteile vor. Aufgrund der Tatsache, daß die photoleitfähige Schicht über dem ganzen Feld bzw. der ganzen Reihe der FETs aufgetragen wird, ist eine Anordnung bzw. eine einzelne Positionierung der photoleitfähigen Schicht auf jedem FET nicht erforderlich. Dadurch wird das Herstellungsverfahren deutlich vereinfacht, speziell dann, wenn die photoleitfähige Schicht verhältnismäßig dick ist, d.h. dicker als 10 Mikron. Somit eignet sich der Festkörperdetektor für Massenfertigungstechniken, wodurch Großflächen- Festkörperdetektoren in großen Stückzahlen bei verhältnismäßig geringen Kosten hergestellt werden können. Großflächig bzw. Großfläche bedeutet in diesem Zusammenhang, daß der Detektor eine Strahlungserfassungsfläche aufweisen kann, die größer ist als 10 cm x 10 cm.
Ferner unterscheidet sich die vorliegende Erfindung von bereits vorher bekannten Festkörper-Röntgenstrahlendetektoren mit FETs dadurch, daß die photoleitfähige Schicht bei der vorliegenden Erfindung nicht als dielektrische Gate-Schicht der FETs positioniert wird. Statt dessen dient die photoleitfähige Schicht als ein weiterer Widerstand bzw. eine weitere Kapazität, der bzw. die in Reihe mit der Gate-Kapazität jedes FET des Felds bzw. der Reihe verbunden ist.
Dieser Ansatz sieht mindestens zwei Vorteile vor. Erstens werden durch diesen Ansatz Festkörperdetektoren vorgesehen, die eine größere Bildelementdichte aufweisen als vorher bekannte Konstruktionen auf der Basis von FETs. Die Bildelementgröße wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Größe des Gate- Bereichs an jedem FET des Feldes bestimmt. In bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die eine Mehrzahl von Dünnschicht-Feldeffekt-Transistoren aufweisen, ist der Gate-Bereich jedes FET außerordentlich klein. Kennzeichnende Größen liegen zwischen 20 Mikron x 20 Mikron und 50 Mikron x 50 Mikron. Daraus ergibt sich, daß Bildelementdichten von bis zu 250.000 Bildelementen/cm² realisiert werden können.
Zweitens werden durch diesen Ansatz Festkörperdetektoren vorgesehen, die eine geringere Beschädigungsanfälligkeit in bezug auf Beschädigungen aufweisen, die durch Strahlungen verursacht werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Festkörper-Strahlungsdetektor durch die photoleitfähige Schicht vor derartigen Beschädigungen geschützt. Wenn dem Detektor eine Hochspannung zugeführt wird, neigt die Spannung in den bevorzugten Ausführungsbeispielen dazu, hauptsächlich in der energieempfindlichen Schicht zu fallen, deren Kapazität normalerweise geringer ist als die Gate-Kapazität. Auf diese Weise wird eine Beschädigung der FETs des Feldes so gering wie möglich gehalten.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich ferner um einen Echtzeit-Detektor. Möglich sind Auslesezeiten des Detektors im Bereich von 1 bis 4 Sekunden. Die Auslesezeit ist als die Zeit definiert, die vom Zeitpunkt der Beleuchtung bzw. der Bestrahlung eines Objektes bis zu dem Zeitpunkt des Erscheinens eines Bilds auf dem Monitor abläuft.
Des weiteren ist die Auslesefunktion bei der vorliegenden Erfindung zerstörungsfrei. Zerstörungsfreies Auslesen bedeutet, daß die in der photoleitfähigen Schicht gespeicherte Ladung sich über einen bestimmten Zeitraum allmählich entlädt. Somit können bei jeder Exposition mehrere Auslesungen vorgenommen werden. Danach kann an dem Signal eine Mittelwertbildung durchgeführt werden, wodurch der Rauschabstand des Signals verbessert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Figur 1 eine isometrische Schnittansicht des erfindungsgemäßen Festkörper-Röntgenstrahlendetektors in schematischer Darstellung, wobei Teilstücke im Aufbruch und im Aufriß dargestellt sind;
Figur 2 ein elektronisches Schaltdiagramm des erfindungsgemäßen Festkörper-Röntgenstrahlendetektors aus Figur 1;
Figur 3a eine Seitenschnittansicht eines Substrats, das sich zur Ausführung der vorliegenden Erfindung eignet;
Figur 3b eine Seitenschnittansicht eines Substrats, das sich zur Ausführung der vorliegenden Erfindung eignet;
Figur 3c eine Seitenschnittansicht eines Substrats, das sich zur Ausführung der vorliegenden Erfindung eignet;
Figur 3d eine Seitenschnittansicht eines Substrats, das sich zur Ausführung der vorliegenden Erfindung eignet;
Figur 4 eine Seitenschnittansicht eines erfindungsgemäßen Festkörper-Röntgenstrahlendetektors;
Figur 5a eine Seitenschnittansicht des Festkörper- Röntgenstrahlendetektors aus Figur 4, wobei die Planarisierungsschicht eine Doppelschichtkonstruktion aufweist;
Figur 5b eine Seitehschnittansicht des Festkörper- Röntgenstrahlendetektors aus Figur 4, wobei die Planansierungsschicht eine Doppelfachschichtkonstruktion aufweist;
Figur 5c eine Seitenschnittansicht des Festkörper- Röntgenstrahlendetektors aus Figur 4, wobei dieser ferner eine Phosphorschicht umfaßt;
Figur 5d eine Seitenschnittansicht des Festkörper- Röntgenstrahlendetektors aus Figur 4, wobei dieser ferner eine zusätzliche Isolierschicht zur Ladungsspeicherung aufweist;
Figur 6 eine Seitenschnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Figur 7 das Ersatzschaltbild für einen FET eines erfindungsgemäßen Festkörper-Röntgenstrahlendetektors; und
Figur 8 eine Vorrichtung, die sich zur Polung einer energieempfindlichen Schicht eignet, die eine PVF&sub2;-Mischung umfaßt.

Genaue Beschreibung

Nachstehend wird in bezug auf die Figuren 1 und 2 ein bevorzugter erfindungsgemäßer Festkörper- Röntgenstrahlendetektor 10 beschrieben. Auf einem Substrat 12 werden eine Mehrzahl von Dünnschicht-Feldeffekt-Transistoren ("FETs") 11 abgelagert, um ein Feld bzw. eine Reihe zu bilden. Vorzugsweise sind die FETs 11 auf dem Substrat 12 in Reihen und Spalten angeordnet, wie dies in der Abbildung aus Figur 1 dargestellt ist. Die FETs 11 können jedoch auch in anderen Mustern auf dem Substrat 12 angeordnet werden. Nebeneinander angeordnete FETs 11 können zum Beispiel nach oben, unten oder diagonal zueinander versetzt sein. Jeder FET 11 umfaßt eine Source-Elektrode 13, eine Drain-Elektrode 14 und eine Gate- Elektrode 15. Jeder FET 11 weist ferner eine Gate-Kapazität Cg auf, wie dies in der Abbildung aus Figur 2 am besten ersichtlich ist.
Der Festkörper-Röntgenstrahlendetektor 10 umfaßt Schaltkreisanordnungen zum elektronischen Auslesen aus jedem FET 11 des Feldes. Die erforderlichen Konstruktionsvoraussetzungen für derartige Schaltkreisanordnungen werden zum Beispiel in Flat Panel Displays and CRT's, von L. Tannas, Jr., Herausgeber, Seiten 91- 137 (1987); und in Electronic Displays, von S. Sherr, Seiten 182-320 (1979) beschrieben. Vorzugsweise umfaßt die Schaltkreisanordnung eine Mehrzahl von Source-Leitungen 17, welche die Source-Elektroden 13 in jeder Reihe von FETs 11 verbinden, sowie eine Mehrzahl von Drain-Leitungen 18, welche die Drain-Elektroden 14 in jeder Spalte von FETs 11 verbinden. Bei einem Feld mit einer Matrix von 2000 x 2000 FETs sind in dem Festkörper-Röntgenstrahlendetektor zum Beispiel 2000 Source-Leitungen und 2000 Drain-Leitungen vorhanden.
Die verschiedenen Source-Leitungen 17 und Drain-Leitungen 18 dürfen nicht in elektrischem Kontakt miteinander stehen. Das heißt, eine Source-Leitung darf keine andere Source-Leitung oder eine der Drain-Leitungen berühren, und eine Drain-Leitung darf keine anderen Drain-Leitungen oder eine der Source- Leitungen berühren. Aus diesem Grund wird mindestens eine Planarisierungsschicht 19 über dem Feld der FETs 11 aufgetragen, um die Source-Leitungen 17 und die Drain-Leitungen 18 elektrisch zu isolieren.
Auf die Planarisierungsschicht 19 wird eine photoleitfähige, energieempfindliche Schicht 20 aufgetragen. Zur elektrischen Verbindung der energieempfindlichen Schicht 20 mit jedem FET 11 des Feldes ist eine Einrichtung 21 vorgesehen. Vorzugsweise sorgt diese Einrichtung 21 für eine elektrische Verbindung der energieempfindlichen Schicht 20 mit der Gate-Elektrode 15 jedes FET 11 des Feldes. Unter Verwendung dieses bevorzugten Ansatzes dient die energieempfindliche Schicht 20 als zusätzliche Kapazität Ca, die wiederum in Reihe elektrisch mit der Gate- Kapazität CG jedes FET 11 des Feldes verbunden ist, wie dies aus der Abbildung aus Figur 2 am besten deutlich wird.
Eine obere Elektrodenschicht 23 wird auf die energieempfindliche Schicht 20 aufgetragen, um den Festkörperdetektor 10 zu vervollständigen. Die in der Abbildung aus Figur 1 dargestellte obere Elektrodenschicht 23 wurde nicht zur Bildung einer Mehrzahl oberer Elektrodenelemente mit Mustern versehen. Die obere Elektrodenschicht 23 kann jedoch auf verschiedene Art und Weise mit Mustern versehen werden, solange die verschiedenen oberen Elektrodenelemente derärt elektrisch miteinander verbunden sind, daß sie eine gemeinsame obere Elektrode bilden. Die obere Elektrodenschicht 23 kann zum Beispiel so eingeteilt werden, daß ein oberes Elektrodenelement für jeden FET 11 des Feldes vorgesehen ist. Beispielsweise ist es ferner auch möglich, die obere Elektrodenschicht 23 derart einzuteilen, daß für jede Reihe oder Spalte der FETs 11 in dem Feld ein oberes Elektrodenelement vorgesehen ist.
Im allgemeinen funktioniert der Festkörper- Röntgenstrahlendetektor 10 wie folgt. Eine Stromquelle 28 wird dazu eingesetzt, der energieempfindlichen Schicht 20 eine Ladung zuzuführen. Eine einfallende Strahlung bewirkt eine entsprechende Veränderung der Ladung der energieempfindlichen Schicht 20. Diese Veränderung sorgt abhängig von der Art der in dem Feld verwendeten FETs wiederum für einen Anstieg bzw. für eine Verringerung der Gate-Spannung der FETs 11. Diese Veränderung der Spannung wird in dem Drain-Source-Strom des FET 11 als Differenz erfaßt. Diese Stromdifferenz wird danach verstärkt und als Ausgangssignal von der Ausleseelektronik erfaßt. Eine mögliche Ausleseelektronikanordnung kann gemäß der Abbildung aus Figur 2 Operationsverstärker 24 zur Verstärkung des analogen Signals der FETs 11 umfassen. Dieses analoge Signal wird danach von einem Analog-Digital-Umsetzer 25 in ein digitales Signal konvertiert. Das digitale Signal wird danach in dem Speicher einer Speichervorrichtung gespeichert. Gemäß der Darstellung aus Figur 2 sind die Source-Leitungen 17 ferner mit dem Schieberegister 27 gekoppelt.
Für die Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignete und bevorzugte Substrate sind in den Abbildungen aus den Figuren 3a, 3b, 3c und 3d dargestellt. Die Abbildung aus Figur 3a zeigt ein Substrat 29, das eine flexible Grund- bzw. Basisschicht 30 umfaßt. Die Basisschicht 30 weist allgemein eine planare Form auf. Zu den geeigneten Werkstoffen zur Gestaltung der flexiblen Basisschicht 30 zählen rostfreier Stahl und Polymere, wie zum Beispiel Polyimid, Polysulfon oder Polyester. Wenn die Basisschicht 30 aus einem polymeren Werkstoff gebildet wird, sollte die Basisschicht 30 vor der Ablagerung anderer Schichten auf der Basisschicht einer herkömmlichen Entgasungsbehandlung unterzogen werden. Die Basisschicht 30 weist vorzugsweise eine Dicke von etwa 50 Mikron auf.
Wenn die Basisschicht 30 aus einem polymeren Werkstoff hergestellt wird, wird die Basisschicht 30 vorzugsweise zuerst auf beiden Seiten mit oberen und unteren Schichten 31 und 32 aus rostfreiem Stahl überzogen. Die Schichten 31 und 32 aus rostfreiem Stahl weisen vorzugsweise jeweils eine Dicke von etwa 200 Angström (10 Angström = 1 nm) auf. Der rostfreie Stahl verhindert bzw. unterdrückt die Entgasung von Restverunreinigungsstoffen mit geringer Masse aus der Basisschicht 30.
Als nächstes wird die obere Schicht 31 aus rostfreiem Stahl mit einer Isolierschicht 33 überzogen. Die Isolierschicht 33 dient dazu, die Basisschicht 30 elektronisch von den Feldeffekt- Transistoren zu isolieren, die danach auf das Substrat 29 aufgetragen werden. Die Isolierschicht 33 verhindert außerdem, daß sich Unreinheiten in der Basisschicht 30 in die Feldeffekt- Transistoren ausbreiten. Die Isolierschicht 33 kann aus jedem geeigneten Werkstoff hergestellt werden, wie zum Beispiel aus SIOXI SiNx, Siliziumoxidnitrid oder Kombinationen aus diesen Stoffen. Die Isolierschicht 33 weist vorzugsweise eine Dicke von etwa 1 Mikron auf. Wahlweise ist es möglich, eine zusätzliche Isolierschicht 34 auf die untere Schicht 32 aus rostfreiem Stahl aufzutragen, wie dies in der Abbildung aus Figur 3b für das Substrat 29' dargestellt ist.
Die Abbildung aus Figur 3c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Substrats 35, das sich für die Ausführung der vorliegenden Erfindung eignet. In der Abbildung aus Figur 3c umfaßt das Substrat 35 eine steife, nichtpolymere Basisschicht 36. Zu den geeigneten Werkstoffen für die Gestaltung der steifen Basisschicht 36 zählen Silizium, Glas, Quarz, Aluminiumoxid oder Metall. In diesem Ausführungsbeispiel kann eine Isolierschicht 37 bei Bedarf vorzugsweise direkt auf die obere Oberfläche der Basisschicht 36 aufgetragen werden, um es zu verhindern, daß sich Unreinheiten aus der Basisschicht 36 in die FETs ausbreiten, und/oder um die FETs elektronisch von der Basisschicht 36 zu isolieren. Gemäß der Abbildung aus Figur 3d kann wahlweise eine zusätzliche Isolierschicht 38 auf die untere Oberfläche der Basisschicht 36 des Substrats 35' aufgetragen werden.
Die Abbildung aus Figur 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Teilstücks eines bevorzugten erfindungsgemäßen Festkörper Strahlungsdetektors 40, wobei zwei Dünnschicht- Metalloxidhalbleiter-Feldeffekt-Transistoren ("MOSFETs") 41 des Feldes abgebildet sind. Zur besseren Veranschaulichung sind die Source- und Drain-Leitungen in der Abbildung aus Figur 4 nicht dargestellt. Wie dies dem Fachmann allgemein bekannt ist, umfaßt jeder Dünnschicht-MOSFET 41 allgemein eine Kanalschicht 42; eine dielektrische Gate-Schicht 43, d.h. eine Oxidschicht; Isolieransätze 44; Source- und Drain-Bereiche 45 und 46; Source- und Drain-Elektroden 47 und 48; ein Polysilizium-Gate 49; und eine Gate-Elektrode 50; wobei diese Bestandteile alle nachstehend genauer beschrieben werden. In der Abbildung aus Figur 4 sind die vertikalen Dimensionen der verschiedenen Schichten zu Veranschaulichungszwecken deutlich größer dargestellt. In der Praxis beträgt die Gesamtdicke des Festkörper-Strahlendetektors 40 etwa 3 bis etwa 600 Mikron.
Gemäß der Abbildung aus Figur 4 wird für jeden Dünnschicht- Transistor des Feldes auf dem Substrat 51 eine Kanalschicht 42 aus einem undotierten Halbleitermaterial gestaltet. Die Kaflalschicht 42 kann auf verschiedene Art und Weise gebildet werden. Zum Beispiel kann eine Schicht des undotierten Halbleitermaterials auf das Substrat 51 aufgetragen und danach geätzt oder mit Laser zerschnitten werden, so daß für jeden MOSFET 41 die Kanalschicht 42 gebildet wird. Alternativ kann zur Ablagerung der diskreten Inseln des undotierten Halbleitermaterials auf dem Substrat 51 eine Maske verwendet werden, um die Kanalschicht 42 direkt zu bilden.
Die Kanalschicht 42 kann aus jedem undotierten Halbleitermaterial erzeugt werden, das sich für großflächige Anwendungen eignet. Beispiele für diese Werkstoffe sind hydriertes amorphes Silizium, Cadmiumselenid, Einkristall- Silizium und Polysilizium. FETs auf der Basis von Einkristall- Silizium sind im Fach allgemein bekannt und werden zum Beispiel in Physics of Semiconductor Devices, S.M. Sze, 2. Ausgabe, Seiten 431-510 (1981) beschrieben.
Bei der Gestaltung der Kanalschicht 42 aus hydriertem amorphem Silizium kann das hydrierte amorphe Silizium unter Einsatz eines plasmaverstärkten chemischen Aufdampfverfahrens bei 200ºC bis 350ºC aus einer gasförmigen Mischung aus SiH&sub4; und Wasserstoff aufgetragen werden. Cadmiumselenid kann auf das Substrat 51 durch im Fach allgemein bekannte Ablagerungstechniken aufgetragen werden. Unter Verwendung einer Cadmiumselenidquelle können zum Beispiel thermische Verdampfungstechniken oder Zerstäubungstechniken für die Ablagerung von Cadmiumselenid eingesetzt werden. Alternativ können eine Cadmiumschicht und eine Selenschicht auf das Substrat 51 aufgetragen werden, wobei diese danach zur Erzeugung der Cadmiumselenidschicht in einer Atmosphäre, die Wasserstoffselenid und Argon umfaßt, bei 100ºC bis 400ºC einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Die Cadmium- und Selenidschichten können unter Verwendung von Zerstäubungs- oder Galvanisierungstechniken aufgetragen werden.
Vorzugsweise wird die Kanalschicht 42 aus Polysilizium gebildet. Bei der Gestaltung der Kanalschicht 42 aus Polysilizium kann das Polysilizium unter Verwendung einer Mehrzahl von Techniken auf das Substrat 51 aufgetragen werden, wobei folgende Techniken möglich sind:
(i) eine chemische Niederdruck-Aufdampftechnik bei einer Temperatur von 620ºC bis 650ºC;
(ii) Ablagerung von amorphem Silizium durch eine chemische Niederdruck-Aufdampftechnik bei einer Temperatur von 520ºC bis 540ºC, gefolgt von einem Ausglühvorgang in einer Stickstoffatmosphäre über 2 bis 24 Stunden bei 620ºC bis 1000ºC zur Bildung des Polysiliziums, oder durch schnelles thermisches Ausglühen in einer Stickstoffatmosphäre über 1 bis 4 Minuten bei 620ºC zur Bildung des Polysiliziums;
(iii) Ablagerung von amorphem Silizium bei 200ºC bis 300ºC durch eine plasmaverstärkte chemische Aufdampftechnik, gefolgt von Ausglühen im Ofen, Laser-Ausglühen oder schnellem thermischem Ausglühen;
(iv) chemisches Hochtemperatur-Aufdampfen von Polysilizium bei 620ºC; Umwandlung des Polysiliziums in amorphes Silizium durch Ionenimplantation mit Siliziumionen, gefolgt von Ausglühen bei 620ºC über 4 bis 24 Stunden zur Bildung von Polysilizium.
Die Kanalschicht 42 aus undotiertem Polysilizium weist kennzeichnenderweise eine Dicke von etwa 1000 bis 3000 Angström auf. Aufgrund der Tatsache, daß das Polysilizium bei verhältnismäßig hohen Temperaturen auf das Substrat 51 aufgetragen wird, muß die Basisschicht des Substrats 51 für die MOSFETs auf Folysiliziumbasis ein Material umfassen, das bei derartigen Temperaturen nicht abbaut, wie z.B. Quarz, Silizium, Aluminiumoxid oder Glas.
Auf der Kanalschicht 42 werden eine Oxidschicht, d.h. eine dielektrische Gate-Schicht 43, und Isolieransätze 44 ausgebildet. Dafür wird eine Schicht aus einem Isolierwerkstoff, wie zum Beispiel SiOx, SiNx, Siliziumoxidnitrid oder Kombinationen dieser Stoffe, durch thermische Oxidation an der Kanalschicht 42 gebildet. Die Schicht aus dem Isolierwerkstoff wird danach geätzt oder mit Laser zerschnitten, um die Isolieransätze 44 und die dielektrische Gate-Schicht 43 zu erzeugen. Durch diesen Prozeß werden ferner zwei beabstandete Oberflächen auf der Kanalschicht 42 vorgesehen, die zur späteren Bildung der Source- und Drain-Elektroden 47 und 48 dienen.
Ein Polysilizium-Gate 49 wird auf die dielektrische Gate- Schicht 43 aufgetragen. Kennzeichnenderweise weist das Polyslizium-Gate 49 eine Dicke von etwa 500 bis etwa 3500 Angström auf. Vorzugsweise wird das Polysilizium-Gate 49 auf die Schicht des Isolierwerkstoffs aufgetragen, bevor die Schicht geätzt oder mit Laser zerschnitten wird, um die Isolieransätze 44 und die dielektrische Gate-Schicht 43 zu bilden.
Unter Verwendung des Polysilizium-Gates 49 und der Isolieransätze 44 als eine Maske werden die Source- und Drain- Bereiche 45 und 46 durch den Einsatz herkömmlicher Ionenimplantationstechniken gebildet, so daß die Source- und Drain-Bereiche 45 und 46 entweder mit Borionen (Typ p) oder Phosphorionen (Typ n) dotiert werden. Die Ionenkonzentration variiert abhängig von den speziellen elektrischen Merkmalen und von der Empfindlichkeit des gewünschten Detektors. Typische lonenkonzentrationen sind etwa 1x10¹&sup4; Ionen/cm² bis 9x10¹&sup5; Ionen/cm².
Die Ionenimplantation zur Erzeugung der Source- und Drain- Bereiche 45 und 46 kann entweder vor oder nach dem Ätzen bzw. mit dem Laser Schneiden der Isolierwerkstoffschicht erfolgen, um die Isolieransätze 44 und die dielektrische Gate-Schicht 43 zu bilden. Wenn die Ionenimplantation vor dem Ätzen oder Schneiden mit Laser erfolgt, sollte das Polysilizium-Gate 49 verhältnismäßig dick sein, um es zu verhindern, daß die Ionen in den Kanalbereich 52 jenseits des Polysilizium-Gates 49 eintreten. Vorzugsweise erfolgt die Ionenimplantation nach dem Ätzen oder Schneiden mit Laser. Ein Vorteil dieses bevorzugten Ansatzes ist es, daß das Polysilizium-Gate 49 dünner gestaltet werden kann, da für die Bildung der Drain- und Source-Bereiche 45 und 46 weniger Ionenimplantationsenergie eingesetzt wird. Ein weiterer Vorteil des bevorzugten Ansatzes ist es, daß die Plasmahydrierungsbehandlung der FETs 41 einfacher ist, wenn das Polysilizium-Gate 49 dünner ist. Diese Behandlung wird zur Passivierung der Korngrenzen der Kanalschicht 42 eingesetzt.
Die Source- und Drain-Bereiche 45 und 46 können aber müssen nicht vom gleichen Leitfähigkeitstyp sein. Die Source- und Drain-Bereiche 45 und 46 können zum Beispiel entweder p-Ionen oder n-Ionen umfassen. Alternativ kann einer der Bereiche p- Ionen und der andere Bereiche n-Ionen umfassen.
Bei der Gestaltung der Drain- und Source-Bereiche 45 und 46 sorgt der Einsatz eines Polysilizium-Gates 49 als Maske für genau definierte bzw. begrenzte Source- und Drain-Bereiche 45 und 46. Auch bei außerordentlich kleinen FETs 41, d.h. FETs mit einer Größe von 10 bis 20 um, tritt die Ionenimplantation in den Source- und Drain-Bereichen 45 und 46 auf, und nicht in dem Kanalbereich 52 zwischen den Source- und Drain-Bereichen.
Die verschiedenen Source-Elektroden 47, Source-Leitungen (in Figur 4 nicht abgebildet), Drain-Elektroden 48 und Gate- Elektroden 50 werden gleichzeitig gestaltet. Jede Source- Elektrode 47 und Drain-Elektrode 48 befindet sich in leitender Verbindung mit dem entsprechenden Source-Bereich 45 bzw. dem Drain-Bereich 46. Jede Gate-Elektrode 50 wird in engem Kontakt mit dem Polysilizium-Gate 49 positioniert.
Die verschiedenen Source-Elektroden 47, Source-Leitungen, Drain-Elektroden 48 und Gate-Elektroden 50 können dadurch gebildet werden, daß zuerst eine Maskenschicht über dem Feld erzeugt wird. Teilstücke bzw. Bereiche der Maskenschicht, die den Positionen der Source-Elektroden, der Source-Leitungen, der Drain-Elektroden und der Gate-Elektroden entsprechen, werden danach selektiv entfernt. Die Elektroden und Source-Leitungen werden danach durch Aufdampfen oder Zerstäubung eines geeigneten Kontaktmetalls über die ganze Oberfläche der Maskenschicht gebildet. Danach wird unerwünschtes Metall durch standardmäßige photolithographische oder Ätztechniken selektiv von der Maskenschicht entfernt.
Zu den geeigneten Kontaktmetallwerkstoffen zur Bildung der Elektroden und der Source-Leitungen gehören typische Kontaktmetallwerkstoffe, wie zum Beispiel Molybdän, Chrom, Aluminium, siliziumdotiertes Aluminium, Nickel, Silber, Zinn, Indium, Palladium, Titan, Kupfer, Platin und dergleichen. Kennzeichnenderweise weisen die Elektroden und die Source- Leitungen eine Dicke von etwa 1000 bis etwa 10.000 Angström auf, wobei die Dicke üblicherweise im Bereich von 1500 bis 5000 Angström liegt.
Das auf diese Weise gebildete Feld aus FETs 41 wird danach in einem Formiergas aus Stickstoff und Wasserstoff bei etwa 400ºC über 30 Minuten ausgeglüht Das Ausglühen verbessert die Qualität der leitenden Verbindung zwischen der Source-Elektrode 47 und dem Source-Bereich 45 sowie zwischen der Drain-Elektrode 48 und dem Drain-Bereich 46. Auf das Ausglühen folgt eine Plasmahydrierungsbehandlung bei etwa 300ºC über 10-60 Minuten. Diese Behandlung passiviert die Korngrenzen der Kanalschicht 42 mit Wasserstoff, wodurch das Ausmaß des aus den FETs 41 des Feldes austretenden Stroms verringert wird.
Über dem Feld der FETs 41 wird eine Planarisierungsschicht 53 aufgetragen. Die Planarisierungsschicht 53 wird aus einem Isolierwerkstoff gebildet, wie etwa aus SiOx, SiNx, Siliziumoxidnitrid oder Kombinationen dieser Stoffe. Die Planarisierung kann auch aus einem Polyimid erzeugt werden, wie etwa aus Probimide 408, das von der Ciba-Geigy Corporation erhältlich ist. Kennzeichnenderweise weist die Planarisierungsschicht 53 eine Dicke von etwa 1 bis 2 Mikron auf.
Wie dies in der Abbildung aus Figur 5a in bezug auf den Festkörperdetektor 40a dargestellt ist, kann es sich bei der Planarisierungsschicht in einigen Fällen um eine Doppelschicht handeln, die eine erste Schicht 53a aus SiNx mit einer Dicke von etwa 3000 Angström umfaßt sowie eine zweite Schicht 53b aus SiOx mit einer Dicke von etwa 3000 Angström. Wie dies in der Abbildung aus Figur 5b in bezug auf den Festkörperdetektor 40b dargestellt ist, kann es sich bei der Planarisierungsschicht alternativ um eine Dreifachschicht handeln, die eine erste Schicht 53c aus SiNx mit einer Dicke von 2000 Angström, eine zweite Schicht 53d aus SiOx mit einer Dicke von 2000 Angström und eine dritte Schicht 53e aus SiNx mit einer Dicke von 2000 Angström umfaßt.
Die Planarisierungsschicht 53 weist eine "planarisierte", d.h. glatte, obere Oberfläche auf. Die Planarisierungsschicht 53 kann durch Beschichtung der Planarisierungsschicht mit einer 2 bis 3 Mikron dicken Schicht eines Photoresistmaterials planarisiert werden. Nach der Bildung der Schicht aus einem Photoresistmaterial wird die Schicht des Photoresistmaterials bis auf die Planarisierungsschicht herunter geätzt, so daß eine glatte obere Oberfläche vorgesehen wird. Der Ätzvorgang kann durch den Einsatz reaktiver Ionenätztechniken in einer gasförmigen Mischung aus CF&sub4; und O&sub2; durchgeführt werden. Das Photoresistmaterial muß so ausgewählt werden, daß das Photoresistmaterial die gleiche Ätzgeschwindigkeit aufweist wie die Planarisierungsschicht 53. Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung haben sich zum Beispiel Shipley AZ 5209 und Shipley AZ 5214 als geeignete Photoresistmaterialien erwiesen. Eine planarisierte Oberfläche kann beispielsweise auch unter Verwendung von Probimide 408 erzeugt werden, wobei das Material zuerst über dem Feld der FETs 41 bis auf eine Dicke von 3 bis 5 Mikron aufgetragen wird. Danach wird das Probimide 408 geätzt, bis eine Schicht mit glatter Oberfläche und einer Dicke von 1 bis 2 Mikron erzeugt worden ist. Dieser Ätzvorgang kann durch den Einsatz einer reaktiven Ionenätztechnik in O&sub2;-Plasma realisiert werden.
Eine energieempfindliche Schicht 54 wird auf die Planarisierungsschicht 53 aufgetragen, um das Feld der Dünnschicht-Transistoren 41 zusätzlich zu überziehen. Die energieempfindliche Schicht 54 wird als ununterbrochene Schicht auf die ganze Planarisierungsschicht 53 aufgetragen, ohne daß Mustererzeugungsschritte erforderlich sind. Es ist von Vorteil, daß dieses Merkmal der vorliegenden Erfindung das Herstellungsverfahren wesentlich vereinfacht, und zwar speziell dann, wenn die energieempfindliche Schicht 54 verhältnismäßig dick ist, wie etwa mit einer Dicke von etwa 10 bis 500 Mikron.
Zu den verschiedenen Werkstoffen, die sich für die Erzeugung der energieempfindlichen Schicht 54 eignen, die eine Röntgenstrahlenempfindlichkeit aufweist, gehören zum Beispiel amorphes Selen, Cadmiumselenid, Cadmiumtellurid, Quecksilbercadmiumtellurid, Legierungen auf Cadmiumsulfidselenbasis, Legierungen auf Tellurbasis, Selentellur, hydriertes amorphes Silizium und Legierungen daraus sowie PbO, ZnO oder Kombinationen aus diesen Stoffen.
Beim Einsatz von hydriertem amorphem Silizium und Legierungen daraus zur Erzeugung der energieempfindlichen Schicht 54, wird das amorphe Silizium allgemein dotiert, um einen hohen Widerstand, d.h. 10¹³ Ω-cm, und eine hohe Photoleitfähigkeit zu erzielen, d.h. ein Verhältnis von Photostrom zu Dunkelstrom von 10³ bis 10&sup4;. Zur Erzeugung einer energieempfindlichen Schicht mit derartigen Eigenschaften kann das amorphe Silizium mit etwa 1 bis 100 ppm Bor- und Sauerstoffatomen dotiert werden. Alternativ kann das amorphe Silizium mit etwa 1 bis 100 ppm chemischer Elemente aus der Gruppe VI des Periodensystens dotiert werden, wie etwa mit Selen oder Schwefel. Diese Dotierungstechniken sind im Fach allgemein bekannt und werden zum Beispiel in folgenden Dokumenten beschrieben: In dem U.S. Patent US-A-4.265.991; in Semiconductors and Semimetals von Shimizu; Band 21, Teil D, Academic Press, Seiten 55 bis 73 (1984); und in Journal of Non-Crystalline Solids, von Shimizu, Band 77 und 78, Seiten 1363 bis 1372 (1985).
Nach der Bildung der Planarisierungsschicht 53 werden die Drain-Leitungen 60, weitere Drain-Leitungen (in Figur 4 nicht abgebildet) und eine Einrichtung gebildet, die dazu dienen, die energieempfindliche Schicht mit jedem FET 41 elektrisch zu verbinden. Vorzugsweise wird diese Einrichtung so erzeugt, daß die zusätzliche Kapazität der energieempfindlichen Schicht 54 wirksam in Reihe mit der Gate-Kapazität verbunden wird, d.h. mit der dielektrischen Gate-Schicht 43 jedes FET 41 des Feldes. Diese Einrichtung umfaßt vorzugsweise einen Steckkontakt 55 und eine untere Elektrode 56.
Die Drain-Leitung 60, die weitere Drain-Leitung, der Steckkontakt 55 und die untere Elektrode 56 können dadurch gebildet werden, daß zuerst Standard-Ätztechniken oder Ablösetechniken für das Freilegen der Drain-Elektrode 48 und der Gate-Elektrode 50 eingesetzt werden. Danach werden die Drain-Leitung 60, die weitere Drain-Leitung, der Steckkontakt 55 und die untere Elektrode 56 aus einem geeigneten Kontaktmetall gestaltet, wie zum Beispiel aus den Metallen, die vorstehend in bezug auf die verschiedenen Elektroden und Source-Leitungen beschrieben worden sind.
Bei anderen Anwendungen kann die obere Elektrodenschicht 57 einen transparenten, leitfähigen Werkstoff umfassen, der einfallende Strahlung hindurchläßt, wobei diese von der energieempfindlichen Schicht absorbiert werden kann, und wobei dieser Werkstoff als eine Antireflexschicht dient, um die Menge der Lichtphotonen zu maximieren, die die energieempfindliche Schicht erreichen. Zu den Beispielen für diese Werkstoffe gehören transparente, leitfähige Oxidstoffe ("TCO"), wie zum Beispiel Indiumzinnoxid, Zinnoxid, Cadmiumzinnoxid und Zinkoxid. Ebenfalls eingesetzt werden können Stapelkonstruktionen, wie zum Beispiel eine TCO/Ag/TCO- Konstruktion oder eine TCO/(Ag/TCO),-Konstruktion, wobei n vorzugsweise einer ganzen Zahl zwischen 1 und 3 entspricht. Stapelkonstruktionen werden zum Beispiel in der gleichzeitig anhängigen U.S. Patentanmeldung des Anmelders der vorliegenden Erfindung mit der Nummer 280.838 beschrieben, die am 7. Dezember 1988 eingereicht wurde.
Die obere Elektrode 57 kann durch Ablagerung des oberen Elektrodenmaterials über die ganze energieempfindliche Schicht 54 erzeugt wrden. Optional kann die obere Elektrodenschicht 57 mit Mustern versehen werden, um eine Mehrzahl diskreter oberer Elektrodenelemente zu bilden, wobei alle diskreten, Elemente elektrisch verbunden sind, so daß eine gemeinsame obere Elektrode gebildet wird. Die Mustererzeugung kann durch Entfernen unerwünschten Materials zwischen den FETs 41 unter Verwendung von Standard-Ätztechniken realisiert werden. Alternativ können die gemeinsamen oberen Elektrodenelemente unter Verwendung thermischer Verdampfungs- oder Zerstäubungstechniken durch eine Maske auf die energieempfindliche Schicht 54 aufgetragen werden, so daß die diskreten Elektrodenelemente direkt gebildet werden, ohne daß ein Mustererzeugungsschritt erforderlich ist. Die obere Elektrodenschicht 57 weist bei transparenten, leitfähigen Werkstoffen kennzeichnenderweise eine Dicke im Bereich von 500 Angström bis 6000 Angström auf, wobei die Dicke bei strahlungs absorbierenden Werkstoffen kennzeichnenderweise zwischen 5000 Angström und 3 Mikron liegt. Die kleineren Dicken sprechen mehr auf einfallende Strahlung an.
Gemäß der Darstellung aus Figur 5c für den Festkörperdetektor 40c gilt, daß eine Phosphorschicht 58 optional auf der oberen Elektrodenschicht 57 abgelagert oder positioniert werden kann, um einen Festkörperdetektor zur Erfassung von Röntgenstrahlen zu erzeugen. Für die Positionierung der Phosphorschicht 58 auf der oberen Elektrodenschicht wird vorzugsweise ein optisch angeglichener Klebstoff verwendet, um die Anzahl der Photonen zu maximieren, die die energieempfindliche Schicht 54 erreichen. Die Phosphorschicht 58 umfaßt ein Material, das Röntgenstrahlen in Licht umwandelt. Zu den Beispielen für derartige Materialien gehören: Gd&sub2;O&sub2;S:Tb; BaFBr:EU; Sr&sub5;SiO&sub4;; SrSO&sub4;; RbBr:T1; und ZnS:Cu:Pb. Diese Materialien werden zum Beispiel in dem U.S. Patent US-A-4.011.454 und in der Europäischen Patentanmeldung mit der Nummer 0175578-A3 beschrieben.
Wie dies in bezug auf die Abbildung aus Figur 5d für den Festkörperdetektor 40d dargestellt ist, kann zwischen der Planarisierungsschicht 53 und der energieempfindlichen Schicht 54 mindestens eine zusätzliche Isolierschicht 59 angeordnet werden. Die zusätzliche Isolierschicht 59 dient als Kapazität für die zusätzliche Ladungsspeicherung und kann Isolierwerkstoffe wie zum Beispiel SiNx, SiOx und dergleichen umfassen.
Die Abbildung aus Figur 6 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen und bevorzugten Festkörper- Röntgenstrahlendetektor 60, wobei es sich bei den Feldeffekt- Transistoren 61 um MOSFETs auf der Basis von hydriertem amorphem Silizium handelt. In der Abbildung aus Figur 6 entsprechen die Werkstoffe und Dicken jeder Schicht den entsprechenden Schichten, die in bezug auf die Abbildung aus Figur 4 beschrieben worden sind, sofern keine anderen Angaben gemacht werden. In Figur 6 werden die Source- und Drain- Elektroden 62 und 63 auf das Substrat 64 aufgetragen. Optional kann das Substrat 64 eine Basisschicht aufweisen, die aus einem Werkstoff wie zum Beispiel Quarz, Glas, Silizium oder Metall gebildet wird. Aufgrund der Tatsache, daß hydriertes amorphes Silizium bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen auf das Substrat 64 aufgetragen werden kann, kann die Basisschicht des Substrats 64 auch aus einem flexiblen polymeren Werkstoff erzeugt werden, wie zum Beispiel aus Polyimid, Polyester oder Polysulfon. Unter Verwendung herkömmlicher Maskentechniken wird eine hydrierte amorphe Siliziumschicht vom Typ n mit einer Dicke von 500 Angström durch plasmaverstärkte chemische Bedampfung auf jede Source- und Drain-Elektrode 62 und 63 aufgetragen, so daß die entsprechenden Source- und Drain- Bereiche 65 und 66 gebildet werden.
Eine Kanalschicht 67 aus hydriertem amorphem Silizium wird über den Source- und Drain-Bereichen 65 und 66 aufgetragen. Kennzeichnenderweise liegt die Dicke der Kanalschicht 67 aus hydriertern amorphem Silizium im Bereich von etwa 1000 bis 10.000 Angström, wobei eine Dicke von etwa 5000 Angström darüber hinaus bevorzugt wird.
Eine dielektrische Gate-Schicht 68 wird auf die Kanalschicht 67 aufgetragen. Die dielektrische Gate-Schicht 68 weist eine Dicke im Bereich von 1000 bis 5000 Angström auf. Danach wird eine Gate-Elektrode 69 (3000 bis 5000 Angström), die Aluminium, Chrom oder ein beliebiges anderes geeignetes Elektrodenmaterial umfaßt, auf die dielektrische Gate-Schicht 68 aufgetragen. Die Drain-Leitung 63a wird erzeugt, um zwischen dem Drain-Bereich 66 und der entsprechenden Drain-Leitung (in der Abbildung aus Figur 6 nicht dargestellt) eine leitende Verbindung vorzusehen. Dadurch wird eine Reihe bzw. ein Feld von Dünnschicht-MOSFETs 61 auf der Basis von hydriertern amorphem Silizium, die auf dem Substrat 64 getragen werden, gebildet.
Danach wird eine Planarisierungsschicht 70 über dem Feld der FETs 61 aufgetragen, um die Drain- und Source-Leitungen (in Figur 6 nicht abgebildet) elektrisch zu isolieren. Auf die Planarisierungsschicht 70 wird eine energieempfindliche Schicht 71 aufgetragen. Ein Steckkontakt 72 und eine untere Elektrode 73 verbinden die energieempfindliche Schicht 71 elektrisch mit der Gate-Elektrode 69 jedes FETs 61 des Feldes. Auf die energieempfindliche Schicht 70 wird eine obere Elektrodenschicht 74 aufgetragen.
Die Erfindung wird in bezug auf die folgenden Beispiele genauer beschrieben.

Beispiel 1

Ein Festkörper-Röntgenstrahlendetektor auf der Basis von Polysilizium wurde wie folgt hergestellt.
Zuerst wurde ein Feld von MOSFETs auf der Basis von Polysilizium, das auf einem Substrat getragen wird, wie folgt vorbereitet. Eine Isolierschicht aus SiOx wurde durch thermische Oxidation bei 1050ºC 3 Stunden lang auf einer Silizium-Wafer-Basisschicht in Trockensauerstoff gebildet. Als nächstes wurde eine Schicht aus undotiertem amorphen Silizium mit einer Dicke von 1500 Angström bei 560ºC und 180 Millitorr auf die Isolierschicht aufgetragen, und zwar durch pyrolytischen Abbau von Silan unter Verwendung der chemischen Aufdampftechnik bei Niederdruck ("LPCVD"). Das amorphe Silizium wurde danach in einer Stickstoffatmosphäre (100 Pa) (1,5 Torr) bei 620ºC 24 Stunden lang ausgeglüht, um eine Polysiliziumschicht zu bilden, d.h. "LPCVD Polysilizium". Die LPCVD Polysiliziumschicht wurde danach in Inseln unterteilt, und zwar unter Verwendung mikrolithographischer Techniken, um für jeden Transistor des Feldes eine Kanalschicht zu erzeugen.
Als nächstes wude eine SiOx-Schicht mit einer Dicke von 1000 Angström durch thermische Oxidation der LPCVD Polysiliziumschicht bei 1150ºC über 30 Minuten in Trockensauerstoff über den Polysiliziumkanalschichten aufgetragen. Unter Verwendung der vorstehend im Text beschriebenen Techniken wurde bei 620ºC über der Gate- Oxidschicht eine Gate-Schicht aus LPCVD Polysilizium aufgetragen. Die Polysilizium-Gate-Schicht wurde zur Bildung des Polysilizium-Gates für jeden MOSFET geätzt.
Für die Erzeugung einer Vorrichtung mit den Eigenschaften vom Typ n wurde Phosphor zur Dotierung von Source, Drain und Polysilizium-Gate implantiert. Die Energie des Ionenimplantierers betrug 175 keV. Die Dotiermittel wurden während einer 30 minütigen Ausglühperiode in Stickstoff bei 1050ºC aktiviert. Die SiOx-Schicht wurde danach geätzt, um den Drain- und Source-Bereich für den Elektrodenkont akt zu öffnen.
Als nächstes wurden eine erste Schicht aus einer Aluminiumlegierung (1,0% Si, 0,4% Cu, 1000 Angström) und eine zweite Schicht aus Chrom (2000 Angström) auf den Gate-Bereich, den Source-Bereich und den Drain-Bereich zerstäubt, um die entsprechende Gate-Elektrode, Source-Elektrode und Drain- Elektrode zu erzeugen. Zu diesem Zeitpunkt wurden auch Source- Leitungen aufgetragen. Die Zerstäubung erfolgte bei einem Kammerdruck von 1,2 x 10&supmin;&sup4; Pa (9 x 10&supmin;&sup7; Torr). Der Argongasdruck betrug 0,9 Pa (7 Millitorr), und die Zerstäubungsvorrichtung wurde mit 500 W betrieben. Die Zerstäubungsdauer für die Aluminiumlegierungsschicht betrug 7 Minuten, und die Zerstäubungsdauer für die Chromschicht lag bei 11 Minuten.
Das resultierende Feld von Dünnschicht-Feldeffekt-Transistoren wurde in einem Formiergas (85% N&sub2;, 15% H&sub2;) 30 Minuten lang bei 400ºC ausgeglüht, um die Adhäsion und den Kontakt der Elektroden mit den Source-, Drain- und Gate-Bereichen zu verbessern. Danach wurde das Feld der Dünnschicht-Feldeffekt- Transistoren einer Plasmahydrierungsbehandlung unterzogen, um die Schlenkerbindungen an den Korngrenzen der Polysilizium- Kanalschicht zu verringern. Diese Behandlung erfolgte bei 300ºC und 73 Pa (0,55 Torr) über einen Zeitraum von 1,5 Stunden in einer Atmosphäre aus 50% H&sub2; und 50% N&sub2;. Der Durchsatz von Wasserstoff und Stickstoff betrug jeweils 70 sccm, und die Leistungsdichte betrug 1,36 W/cm². Die für die Behandlung eingesetzte Vorrichtung wurde mit einem Elektrodenabstand von 2,2 cm (0,875 Inch) und einer Hochfrequenz von 13,56 MHz betrieben. Geeignete Vorrichtungen für die Durchführung der Plasmahydrierungsbehandlung sind etwa von Plasma Technology, Concord, Massacusetts oder von Glass TechSolar, Boulder, Colorado, erhältlich.
Eine Planarisierungsschicht wurde wie folgt über dem Feld der Dünnschicht-Feldeffekt-Transistoren aufgetragen: Eine erste Schicht aus SiNx mit einer Dicke von 3000 Angström wurde bei 300ºC unter Verwendung der plasmaverstärkten chemischen Aufdampftechnik über dem Feld aufgetragen. Darauffolgte die Ablagerung einer zweiten Schicht aus SiOx mit einer Dicke von 2000 Angström bei ebenfalls 300ºC und unter Verwendung der plasmaverstärkten chemischen Aufdampftechnik. Darauffolgte die Ablagerung einer dritten Schicht aus SiN&sub4; mit einer Dicke von 2000 Angström unter Verwendung der gleichen plasmaverstärkten chemischen Aufdampftechnik. Zu den Auftragungsbedingungen von SiNx gehörten ein Durchsatz von SiH&sub4; von 17,3 sccm, ein Durchsatz von NH&sub3; von 10,8 sccm, ein Durchsatz von N&sub2; von 60 sccm, ein Durchsatz von N&sub2;O von 17,2 sccm und eine Leistungsdichte von 0,06 W/cm².
Löcher zur Exposition der Gate-Elektrode jedes Feldeffekt- Transistors des Feldes wurden in der Planarisierungsschicht unter Verwendung der Gate-Elektrode als eine Maske zum reaktiven Ionenätzen der Planarisierungsschicht ausgebildet. Der Vorgang des reaktiven Ionenätzens erfolgte bei 40 sccm CF&sub4; und 0,84 O&sub2; bei 250 W über 16 Minuten. Nach der Bildung der Löcher, wurden die Löcher mit Steckeinrichtungen aus Chrom mit einer Dicke von 6000 Angström gefüllt. Danach wurde eine 3000 Angström dicke Chromschicht über der Planarisierungsschicht aufgetragen. Diese Schicht wurde danach mit einem Muster versehen, um eine diskrete untere Elektrode für jeden Transistor des Feldes zu erzeugen. Die Größe der unteren Elektrode für jeden FET bestimmte die Gate-Größe des FET und somit auch die Bildelementgröße des resultierenden Festkörperdetektors. Die Drain-Leitungen wurden ebenfalls zu diesem Zeitpunkt aufgetragen.
Als nächstes wurde eine SiNx-Schicht mit einer Dicke von 3000 Angström unter Verwendung plasmaverstärkter chemischer Dampfauftragetechniken über dem Feld aufgetragen. Der Zweck dieser Schicht lag darin, eine zusätzliche Kapazität zur Ladungsspeicherung vorzusehen. Eine energieempfindliche Schicht aus hydriertem amorphem Silizium mit einer Dicke von 1 Mikron wurde über dem ganzen Feld aufgetragen und nicht mit einem Muster versehen bzw. eingeteilt.
Als nächstes wurde eine Schicht aus Indiumzinnoxid ("ITO") mit einer Dicke von 6000 Angström unter Verwendung einer Zerstäubungstechnik bei 100ºC und 200 W in 13 Pa (100 Millitorr) Argongas auf die energieempfindliche Schicht aufgetragen. Das Indiumzinnoxid wurde danach gemustert, um gemeinsame obere Elektrodenelemente zu bilden, wobei jedes Element die FETs in einer Spalte des Feldes abdeckte.
Eine Phosphorschicht aus Gd&sub2;O&sub2;S:Tb, die als Trimax 128 von der Minnesota Mining and Manufacturing Company erhältlich ist, wurde oben auf dem Detektor positioniert. Diese Schicht wurde dazu verwendet, einfallende Röntgenstrahlen in sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von 545 nm umzuwandeln.
Die Funktionsweise des Festkörper-Röntgenstrahlendetektors mit oben auf dem Detektor abgelagerter Phosphorschicht war wie folgt gegeben. Auf der Oberfläche der energieempfindlichen Schicht wurde durch Anlegen einer Gleichstromspannung von 10 bis 20 Volt zwischen der Drain-Elektrode und der Source- Elektrode jedes FET des Feldes eine gleichmäßige Ladung erzeugt. Die Spannung zwischen den gemeinsamen oberen Elektrodenelementen und jeder Source-Elektrode des Feldes, d.h. die Gate-Spannung, wurde für eine optimale Empfindlichkeit auf -5V bis 15V eingestellt. Die energieempfindliche Schicht des amorphen hydrierten Siliziums diente als Kondensator (Csi), der wirksam in Reihe mit dem Gate-Kondensator (schwebendes Gate CG) geschaltet war. Die Abbildung aus Figur 7 zeigt eine äquivalente Schaltkreisanordnung des Festkörperdetektors, wobei ein einzelner FET des Feldes dargestellt ist. In dieser Schaltkreisanordnung handelt es sich bei Csi, Cs, Cd und Cg entsprechend um die Kapazität der energieempfindlichen Schicht, Source, Drain und Gate.
Der Festkörperdetektor wurde danach mit Röntgenstrahlen bestrahlt (90 kVp, 200 mA, 100 Mikrosekunden, 20 mm Aluminiumfilter). Die einfallende Strahlung wurde durch die Phosphorschicht in Grünlicht (mit einer Wellenlänge von 545 nm) umgewandelt, das danach von der energieempfindlichen Schicht absorbiert wurde. Dies bewirkte eine Verringerung der Ladung der energieempfindlichen Schicht, was zu einer Verringerung der Gate-Spannung führte. Dies führte wiederum zu einer Verringerung des Drain-Source-Stroms. Die Veränderung des Drain-Source-Stroms wurde durch einen Widerstand R in eine Spannung umgewandelt und als Ausgangsspannungssignal erfaßt. Dieses Signal wurde von einem Analog-Digital-Umsetzer verstärkt und in ein digitales Signal umgewandelt, das danach in einem Speicher gespeichert wurde.

Beispiel 2

Die Vorbereitung eines Festkörperdetektors auf Polysiliziumbasis zur direkten Erfassung von Röntgenstrahlen ohne erforderliche Phosphorschicht, würde wie folgt aussehen. Die Prozedur zur Herstellung eines derartigen Detektors entspricht dem in Verbindung mit dem Beispiel 1 beschriebenen Verfahren, mit der Ausnahme, daß die energieempfindliche Schicht aus hydriertem amorphem Silizium durch eine energieempfindliche Schicht aus amorphem Selen mit einer Dicke von 300 bis 500 Mikron ersetzt wird. Das amorphe Selen wird bei Zimmertemperatur unter Verwendung der thermischen Bedampfungstechnik aufgetragen. Hiermit wird festgestellt, daß Selen bei Temperaturen von nur 50ºC bis 60ºC einer Phasenveränderung aus der amorphen Phase in eine polykristalline Phase unterliegen kann. Aus diesem Grund sollte die Ablagerung von amorphem Selen in mehreren Schritten erfolgen, damit diese Phasenveränderung vermieden werden kann.
Bei der Betrachtung der vorliegenden Beschreibung oder bei der Ausführung der hierin offenbarten Erfindung sind für den Fachmann andere mögliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erkennbar. Durch den Fachmann können verschiedene Auslassungen, Modifikationen und Abänderungen hinsichtlich der hierin beschriebenen Grundsätze durchgeführt werden, ohne dabei vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Röntgenstrahlendetektor, der folgendes umfaßt:

(a) ein Substrat (12, 51);

(b) eine Mehrzahl von Dünnschicht-Feldeffekt-Transistoren (11, 41), die auf dem Substrat (12) aufgetragen werden, so daß eine Reihe gebildet wird, wobei jeder Feldeffekt-Transistor eine Gate-Elektrode (50) aufweist;

(c) eine isolierende Planarisierungsschicht (19, 53), die über der Reihe von Feldeffekt-Transistoren aufgetragen wird, wobei die isolierende Planarisierungsschicht eine im wesentlichen planare Oberfläche entfernt von den Feldeffekt- Transistoren vorsieht;

(d) eine im wesentlichen ununterbrochene röntgenstrahlenempfindliche Photoleiterschicht (54), die auf die im wesentlichen planare Oberfläche aufgetragen wird, die durch die Planarisierungsschicht (19, 53) vorgesehen wird;

(e) eine Mehrzahl unterer Elektroden (56), die sich auf der Planarisierungsschicht sowie angrenzend an die genannte röntgenstrahlenempfindliche Photoleiterschicht befinden, wobei jede untere Elektrode elektrisch mit der Gate-Elektrode (50) eines einzelnen entsprechenden Feldeffekt-Transistors verbunden ist;

(f) eine obere Elektrodenschicht (23, 57), die auf die röntgenstrahlenempfindliche Photoleiterschicht aufgetragen wird; und

(g) eine Schaltkreisanordnung (17, 18), die ein elektronisches Auslesen von jedem Feldeffekt-Transistor der Reihe vorsieht.

2. Röntgenstrahlendetektor nach Anspruch 1, wobei der Detektor ferner eine Isolierschicht (59) zur zusätzlichen Ladungsspeicherung umfaßt, die sich zwischen der Planarisierungsschicht (19) und der röntgenstrahlenempfindlichen Photoleiterschicht (54) befindet.

3. Verfahren zur Herstellung eines Röntgenstrahlendetektors, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

(a) Auftragen einer Mehrzahl von Dünnschicht-Feldeffekt- Transistoren auf ein Substrat, so daß eine Reihe gebildet wird, wobei jeder der genannten Feldeffekt-Transistoren eine Gate- Elektrode aufweist;

(b) Auftragen einer isolierenden Planarisierungsschicht auf die Reihe von Feldeffekt-Transistoren, so daß eine im wesentlichen planare Oberfläche vorgesehen wird;

(c) Erzeugen einer Mehrzahl von Öffnungen bzw. Löchern in der Planarisierungsschicht, um die Gate-Elektrode jedes Feldeffekt-Transistors freizulegen;

(d) Füllen jeder der Öffnungen mit einer Steckvorrichtung, die aus einem leitfähigen Metall gestaltet wird;

(e) Auftragen einer Mehrzahl unterer Elektroden auf die im wesentlichen planare Oberfläche, die durch die Planarisierungsschicht vorgesehen wird, so daß jede in dem Schritt (d) gebildete Steckvorrichtung einer einzelnen unteren Elektrode entspricht;

(f) Auftragen einer im wesentlichen ununterbrochenen röntgenstrahlenempfindlichen Photo leiterschicht auf die im wesentlichen planare Oberfläche, die durch die Planarisierungsschicht vorgesehen wird, so daß die genannte röntgenstrahlenempfindliche Photoleiters chicht die unteren Elektroden bedeckt;

(g) Auftragen einer oberen Elektrodenschicht auf die röntgenstrahl enempfindliche Photoleiterschicht; und

(h) Auftragen einer Schaltkreisanordnung zum elektronischen Auslesen jedes Feldeffekt-Transistors der Reihe von Feldeffekt-Transistoren.

4. Röntgenstrahlendetektor, der folgendes umfaßt:

(a) ein Substrat (12, 51);

(d) eine Photoleiterschicht (54), die auf die im wesentlichen planare Oberfläche aufgetragen wird, die durch die Planarisierungsschicht (19) vorgesehen wird;

(e) eine Mehrzahl unterer Elektroden (56), die sich auf der Planarisierungsschicht sowie angrenzend an die genannte Photoleiterschicht befinden, wobei jede untere Elektrode elektrisch mit der Gate-Elektrode (50) eines einzelnen entsprechenden Feldeffekt-Transistors verbunden ist;

(f) eine obere Elektrodenschicht (23, 57), die auf die röntgenstrahlenempfindliche Photoleiterschicht aufgetragen wird;

(g) eine Phosphorschicht (58) zur Umwandlung der Röntgenstrahlen in Licht, das auf der oberen Elektrödenschicht erzeugt wird; und

(h) eine Schaltkreisanordnung (17, 18), die ein elektronisches Auslesen jedes Feldeffekt-Transistors der Reihe vorsieht.

5. Röntgenstrahlendetektor nach Anspruch 1, wobei der Detektor ferner eine Isolierschicht (59) zur zusätzlichen Ladungsspeicherung umfaßt, die sich zwischen der Planarisierungsschicht (19) und der röntgenstrahlenempfindlichen Photoleiterschicht (54) befindet.

6. Verfahren zur Herstellung eines Röntgenstrahlendetektors, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

(b) Auftragen einer isolierenden Planarisierungsschicht auf die Reihe von Feldeffekt-Transistoren, so daß eine im wesentlichen planare Oberfläche entfernt von den Feldeffekt- Transistoren vorgesehen wird;

(f) Auftragen einer im wesentlichen ununterbrochenen Photoleiterschicht auf die im wesentlichen planare Oberfläche, die durch die Planarisierungsschicht vorgesehen wird, so daß die genannte Photoleiterschicht die unteren Elektroden bedeckt;

(g) Auftragen einer oberen Elektrodenschicht auf die Photoleiterschicht;

(h) Gestalten einer Phosphorschicht (58) zum Umwandeln der Röntgenstrahlen in Licht auf der oberen Elektrodenschicht; und

(i) Auftragen einer Schaltkreisanordnung zum elektronischen Auslesen jedes Feldeffekt-Transistors der Reihe von Feldeffekt-Transistoren.