JP2024517411A - ダイオード放射線センサ - Google Patents

Abstract

基板（３；１０３；２０３；３０３）と、第１のタイプのドーピングでドープされ、基板（３；１０３；２０３；３０３）の前面（４）に形成される半導体材料の第１の層（８）と、第１のタイプとは電気的に反対の符号の第２のタイプのドーピングでドープされるとともに、基板（３；１０３；２０３；３０３）内に第１の深さで形成され、それにより、第１の層（８）と第２の層（９）との間に高電界領域（１０）を形成する半導体材料の第２の層（９）と、第２のタイプのドーピングでドープされ、基板（３；１０３；２０３；３０３）内に第１の深さよりも深い第２の深さで形成される半導体材料の第３の層（１２）と、基板（３；１０３；２０３；３０３）の外周に形成され、基板（３；１０３；２０３；３０３）の前面（４）と後面（５；１０５；２０５）との間の中間領域まで基板（３；１０３；２０３；３０３）内に深さ方向で延在する第１の絶縁領域（１５；３１５）とを備えるダイオード放射線センサ。パッシベーション層（１８；１１８；２１８；３１８）が、第１の絶縁領域（８）の側壁と基板（３；１０３；２０３；３０３）との間に介在される。
【選択図】図２

Description

定義
本特許において、デバイスにおけるパッシベーション層は半導体材料の層を意味するが、デバイスの通常動作中にパッシベーション層が形成される基板に存在するものと同じタイプの十分に高い濃度の多数キャリアをパッシベーション層が含むため、空にされないパッシベーション層が取得される。

本発明は、放射線センサの分野、特にダイオード放射線センサの分野に適用することができる。

より詳細には、本発明は、１つ以上の電荷増倍ダイオードを有するセンサに関する。

放射線センサは、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）を含む。単一のＳＰＡＤは、ガイガーモードで動作するように分極される電荷増倍ダイオードから成る。センサは、マイクロセル又はピクセルとも呼ばれる単一のＳＰＡＤ又はＳＰＡＤのセットから成ることができる。複数のＳＰＡＤから成るセンサは、一般に並列に接続されるＳＰＡＤから成るＳｉＰＭとも呼ばれるシリコン光電子増倍管センサを含む。

一般に、図１に示されるように、マイクロセルＭは、一般にエピタキシャルである半導体材料の基板Ｓに形成される。そのような基板Ｓにおいて、ドープされた半導体材料の第１の層Ｐ１は、第１のタイプの導体（異なることなく、ｎ型又はｐ型であるが、基板Ｓのドーピングとは反対の符号であり得る）であると識別される。そのような第１の層Ｐ１は、基板Ｓの前面に形成される。

その後、第１の層Ｐ１と反対の符号のドープされた半導体材料の第２の層Ｐ２があり、この第２の層Ｐ２は基板Ｓ内に深さ方向で形成される。基板は、一般にＰ２と同じ符号であるが、より少ない量でドープされる。次いで、一般に、Ｐ２と同じ符号のドープされた最下層（ｂｏｔｔｏｍ ｌａｙｅｒ）ＰＦが存在する。ダイオード供給源は、必ずしもそうである必要はないが、一般に、第１の層Ｐ１と最下層ＰＦとの間にあり、供給源にしたがって、第１の層Ｐ１と第２の層Ｐ２との間又は第１の層Ｐ１と最下層ＰＦとの間に空領域が形成される。いずれの場合も、第１の層Ｐ１と第２の層Ｐ２との間に、適切な分極の存在下で、ダイオード電荷の増倍効果をもたらすための高電界Ｅを伴う領域が形成される。

それぞれのＳＰＡＤごとに、２つの極又は２つの電気接点のうちの少なくとも一方が、想定されるように正しく動作するためにその近傍から機能的に絶縁されなければならない。そのような理由のために、一般に電気的な、場合によっては光学的な絶縁領域Ｒが、通常、それらの間に形成される。実際に、隣接セル間の光学的絶縁は、必須ではないが、光学的クロストークに関して関連するノイズを低減するために望ましい。

しかしながら、このことは、デバイスの体積の一部が絶縁領域Ｒに専用であることを意味する。

更に、第２の層Ｐ２は、仮想ガードリング型（ＶＧＲ）であり得るガードリングを実質的に得るために、すなわち、活性領域の縁部で過度に高い電界を防止するために、そのような領域Ｒから離間されなければならない。

したがって、ＳｉＰＭでは、各ＳＰＡＤの高感度領域は、絶縁領域Ｒ及びガードリングＶＧＲに起因してその総面積よりも著しく小さく、それにより、セルのいわゆるデッドエッジ（ｄｅａｄ ｅｄｇｅ）が形成される。マイクロセルの総面積に対する高感度領域の比率としてセルのフィルファクタを定義することにより、この数が多いほど、単一セルがより効率的であることは明らかである。更に、マイクロセルが小さいほど、隆起したデッドエッジがより有害であることは明らかである。

したがって、これまで述べてきたことに関し、マイクロセルのフィルファクタは、第１に、絶縁領域の形成のために失われる空間によって影響され、第２に、仮想ガードリングを形成する必要な間隔によって影響される。

しかしながら、絶縁領域は、ＳｉＰＭ又は同様のタイプの光学センサにとって更にマイナスの側面も有する。

第１に、絶縁領域は、基板の前面（ｆｒｏｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ）と後面（ｒｅａｒ ｓｕｒｆａｃｅ）の両方の連続性に影響を及ぼす。そのような２つの面のうちの一方が光子入口表面として使用されるため、そのような領域の存在がそのような面上に物理的不連続部を生み出すことは明らかである。

更に、基板の表面上の不連続部は、表面のトポグラフィの変化をもたらし、その結果、更なる要素の支持構成又は基板表面処理に問題が生じる。

本発明の目的は、上記の欠点を少なくとも部分的に克服し、入射光子がセンサ自体を形成するダイオードの電荷を増倍する効果を可能な限り最大の確率でトリガする能力に関し同等のセンサに対して改善された性能を有する放射線センサを提供することである。

特に、本発明の目的は、暗計数率を大幅に（又は過度に）増大させることなくマイクロセルのフィルファクタが従来技術の同等のセンサに対して改善されるダイオード放射線センサを提供することである。

より詳細には、本発明の目的は、絶縁領域が、基板へのより低い入射を有し、いわゆるデッドエッジの発生に対するそれらの寄与を実質的に相殺しないにしても減少させる、電荷増倍ダイオード放射線センサ（一般的にはアバランシェダイオード）を提供することである。

また、基板で発生した電荷を高電界領域に搬送し、電荷増倍効果を効果的にトリガするダイオード型の放射線センサを提供することを目的とする。

最後であるが、重要な目的は、絶縁領域が、既知の光学センサにおいて生じるものに関し、光子の入射面に対してゼロではないにしても制限された影響を及ぼすダイオード放射線センサを提供することである。

そのような目的、並びに以下でより明確になる他の目的は、本開示の不可欠な部分とみなされるべき、以下の特許請求の範囲に係るダイオード放射線センサによって達成される。

特に、ダイオード放射線センサは、必ずしもそうとは限らないが、一般的には、ガイガーモードで動作するように分極される１つ以上の電荷増倍ダイオードから成る。そのような意味で、センサは、半導体材料で形成され、２つの表面、すなわち、前面と、前面の反対側の後面とを有する基板を備える。

少なくとも前面の近くには、ｎ型であろうとｐ型であろうと、第１のタイプのドーピングでドープされる半導体材料の少なくとも第１の層がある。そのような第１の層は、基板の前面の少なくとも第１の中央領域を覆うように形成される。

第１のタイプとは電気的に反対の符号の第２のタイプのドーピングでドープされる半導体材料の少なくとも第２の層も存在する。そのような第２の層は、基板内に第１の深さで形成され、第１の層と実質的に平行に延びて、センサの適切な分極の存在下で、２つの層間に高電界を伴う領域を特定する第２の領域に影響を及ぼす。言い換えれば、２つの層は、その作動面積、したがってその電荷増倍レベルが同じダイオードの電源によって決定されるようなタイプのダイオードの電荷増倍領域を形成する。

本発明の一態様によれば、放射線センサは、第２のタイプのドーピングでドープされ、第１の深さよりも深い第２の深さで基板内に形成される半導体材料の少なくとも第３の層も備える。特に、第３の層は、平面投影において横方向であり、最大で第２の領域と重なり合う第３の領域に影響を及ぼす。

上記のことから、第３の層は、第３の層が、第２の層上に部分的に重なることができるが、高電界領域のためのフレームを実質的に形成し、放射線の入射に起因して電荷の収集が生じる基板の領域との間に位置されることを主張することによって簡略化され得る。この意味で、第３の層は、好適には、基板内で生成された電荷が仮想ガードリングに向かうのを防ぎ、電荷を高電界領域に集束させる。言い換えれば、第３の層は、基板内に生成され、したがって高電界領域に向けられる電荷に関して実質的に漏斗機能を果たす。好適には、これは、そのような領域の拡張に関係なく当てはまる。

上記の実行により、センサの電圧降下の関連部分は、一般に、第１の層と第２の層との間に位置される。これは、第１の層が最も高い電界を有する領域であるからである。ほぼ同じ電圧降下が第１の層と第３の層との間でも特定される。これは、第３の層が一般に第２の層と同じ電位にあるからである。第３の層の上方でアバランシェの増大を回避するために、第３の層と第１の層との間の電圧降下が、第１の層と第２の層との間の電圧降下よりも著しく長い経路で発生されることが重要である。第２の層よりも深い第３の層の実行は、好適には、前述の経路を増大できるようにし、相殺しないにしても追加の電荷増倍を制限する。

本発明の他の態様によれば、放射線センサは、基板の外周に形成されて前面から前面と後面との間の中間領域まで同じ基板内に深さ方向で延在する少なくとも第１の絶縁領域を備える。特に、そのような第１の絶縁領域は、少なくとも第１及び第２の層上に横方向で配置される。図では、第１の絶縁領域がはるかに超えていることが観察されるが、これは本発明を限定するものとみなされるべきではない。

したがって、センサを形成する電荷増倍ダイオードの表面層間には、電気的、一般的には光学的な絶縁が存在する。しかしながら、好適には、絶縁領域によって横方向で影響されない基板の部分は、絶縁領域の悪影響を受けず、本発明の放射線センサのフィルファクタ値を増大させる。言い換えれば、絶縁領域は、下にある基板ではなく、電荷増倍が発生するダイオードの領域のみを絶縁することに限定することができ、その流入を回避することが分かる。

更に、実際にトレンチを形成するそのような絶縁領域は、両方の表面に影響を及ぼさず、前面のみに影響を及ぼすことが更に有利である。これは、後面が連続的で影響を受けず、したがって放射線の正確な入射に影響を及ぼし得る要素が存在しないか、又はいずれの場合もその高感度面を減少させるため、後面に照射されるように意図されたセンサの場合に特に有利である。

更に、追加の表面層の生成又はマイクロレンズなどの追加の要素の配置に悪影響を及ぼす可能性がある後面の不連続部はない。

更に好適には、光子収集領域の同じ体積において、本発明のセンサは、はるかに小さい高電界領域を有し、したがって、一般にセンサの暗ノイズのかなりの部分を形成するこの領域で生成されるノイズが低減される。

本発明の他の態様によれば、少なくとも１つのパッシベーション層が、第１の絶縁領域の側壁部と基板との間に、少なくとも第３の層の第２の深さから基板の後面に向かって介在される。特に、層は、デバイスの通常動作中に基板のものと同じタイプの多数キャリアを十分に高い濃度で含むため、空にはならない。

したがって、好適には、第３の層から基板の底部に向かって始まる絶縁領域の少なくとも１つの側方部分の不動態化が存在し、それにより、高電界領域を横切る最適な経路から電荷を逸脱することによって電荷の収集を妨げるか、さもなければ電荷の収集に悪影響を及ぼし得る電磁場の発生を回避する。これは、絶縁領域が電荷増倍ダイオードよりも深い場合に特に有利である。

更に好適には、パッシベーション層は、第１の絶縁領域と基板との間の界面において生成される帯電素子の収集領域内にパッシベーション層が注入されることを防止する。

更に好適には、パッシベーション層が電気接点によって分極される場合、それは、基板に入射する放射線によって生成された電荷を高電界領域に向けて集束させる能力に寄与することができる。更に、絶縁領域が第３の層に対して基板の特に深い場合、前述の電荷の搬送作用に対するその側方不動態化の寄与が明らかに重要であることが依然として有利に観察される。
本発明の更なる特徴及び利点は、添付図面を用いて非限定的な例として示される、本発明に係る光学センサの好ましいが非排他的な実施形態の詳細な説明に照らしてより明らかになる。

最新技術に係る放射線センサを概略図で示す。 本発明に係る放射線センサを概略図で示す。 図２の放射線センサの実施形態の変形例を示す。 図２の放射線センサの実施形態の変形例を示す。 図２の放射線センサの実施形態の変形例を示す。

引用された図、特に図２を参照すると、放射線センサ１は、必ずしもそうとは限らないが、一般には、ガイガーモードで動作するように分極される１つ以上の電荷増倍ダイオード２を有するものとして記載される。説明を容易にするために、図に示されるセンサ１は単一のダイオード２を備えるが、そのような態様は本発明を限定するものと見なされてはならないことは明らかである。

より詳細には、電荷増倍ダイオード２は、一般に、インパクトイオン化機構に起因してアバランシェ型である。

したがって、センサ１は基板３を備え、該基板３は、半導体材料から形成されて、２つの表面、すなわち、前面４と、前面４の反対側の後面５とを有する。

前面４上には、第１のタイプのドーピングでドープされた半導体材料の第１の層８がある。図では、そのようなドーピングはｎ型であるが、この態様も本発明を限定するものと見なされてはならない。実際に、本明細書本文で引用されたドーピングのタイプの逆は、本特許の目的のためにいかなる違いも生じない。

第１の層８の厚さも、センサ１の設計パラメータにしたがって任意とすることができる。一般に、図面から推定することができるものにかかわらず、本特許に示される全ての層の厚さは、本発明に対する制限を伴うことなく放射線センサの設計パラメータに従うことが規定されている。

基板３の前面上の第１の層８の位置もまた、本発明にとって非限定的であると考えられる特徴である。これは、ここには示されていない実施形態の変形例が存在し、同じ第１の層が基板の深さ方向に（ただし前面の近く）に形成され、電気接点によって前面と接続されるからである。

第１の層８は、基板３の前面４の第１の中央領域を覆うように形成される。

第１のタイプとは電気的に反対の符号の第２のタイプのドーピングでドープされる半導体材料の第２の層９も存在する。一般に、基板３にも第２のタイプのドーピングがドープされるが、第２の層のドーピングレベルよりも低いドーピングレベルでドープされる。同様に、一般に、基板の後面５上には、一般に基板のドーピングに対してより高いドーピングで、第２のタイプのドーピングによりドープされる更なる層４０がある。図では、そのような更なるドープ層４０が後面５全体を覆うことが分かるが、そのような態様は、更なるドープ層が基板の後面の一部のみを覆う本発明の異なる実施形態を限定するものとみなされるべきではない。

第２の層９は、基板３内の第１の深さに形成され、第２の領域に影響を及ぼすように第１の層８と実質的に平行に延在する。更に、第２の層９と第１の層８との間には、センサ１の適切な分極の存在下で、電荷増倍を発生させるための高電界領域１０が検出可能である。

第１の層８及び第２の層９の外周には、同様の機能を果たすセルの縁部からの分離空間、実質的に仮想ガードリング１１があり、すなわち、仮想ガードリングは、活性領域の縁部における高電界を防止する機能を有する。

本発明の一態様によれば、光学センサ１は、第２のタイプのドーピング（したがって、第２の層９のドーピングと一致する）でドープされるとともに第１の深さよりも深い第２の深さで基板３内に形成される半導体材料の第３の層１２を備え、すなわち、この第３の層は、第２の層９の深さに対して深い深さで基板３内にある。特に、第３の層１２は、平面投影において第２の領域の側方にある第３の領域に影響を及ぼす。

すなわち、第３の層１２は、前述したように、電荷増倍ダイオード２のためのフレームを実質的に形成する。この意味で、好適には、第３の層は、基板３内で生成された電荷が仮想ガードリング１１に向かうのを防ぎ、それらの電荷をインパクトイオン化による増倍が起こる高電界領域１０に集束させる。

既に、実質的な漏斗効果について言及した。これは、漏斗効果が、電荷増倍効果が得られる高電界領域１０への放射線の入射により基板３で発生した電荷を搬送する機能を、粗くはあるが効果的に実証するからである。

好適には、電荷の効率的な集束機構に類似するこのような搬送に起因して、少なくとも第２の層９及び高電界層１０のサイズは、第１の層８のサイズではないにしても縮小することができ、それにより、以下の利点が得られる。
－仮想ガードリング１１のための空間が潜在的により多く存在する。

これは、一般に重要であるが、セルの小さいサイズにとって基本的であり、仮想ガードリング１１が有効であるために必要な最小サイズは、第１の層８及び第２の層９のための空間を残すことなく、セルの全幅を使用する。
－ダイオード２の容量が低減され、これにより、特にアナログＳｉＰＭで通常使用されるいわゆる「耐クエンチ性」によって得られる受動的電荷増倍クエンチ機構の場合、より速い充電時間でマイクロセルを構築することが可能になる。
－より低いカソード容量は、検出された各光子について高電界層１０を通過する電荷の平均数として定義される、電荷増倍効果から導出されるより低い利得にも対応する。全体的に低い利得は、関連するノイズを少なくすることを可能にする。

しかしながら、半導体材料１２の第３の層によって実行される集束効果は、更なる建設的な手段の使用も可能にする。

本発明の他の態様によれば、放射線センサ１は第１の絶縁領域１５を備え、第１の絶縁領域１５は、基板３の外周に形成されるとともに、前面４から始まって前面と後面５との間の中間領域まで同じ基板３内に深さ方向で延びる。特に、この図は、そのような第１の絶縁領域１５が少なくとも第１の層８、第２の層９、及び第３の層１２において側方に配置されることを示している。しかしながら、そのような態様は、例えば、絶縁領域が最初の２つの層に隣接するだけであるか、又は第３の層よりも深い、本発明の異なる実施形態を限定するものとみなされるべきではない。しかしながら、更なる実施形態の変形例については後述する。

一般に、絶縁領域１５は、基板３をエッチングし、そのようにして得られた溝に、必ずしもそうではないが一般にはアイソレータ（一般には、同じ基板３が形成される半導体材料の酸化物）である１つ以上の材料を挿入することによって形成されるが、このような態様も本発明を限定するものとみなすべきではなく、材料は任意であってもよく、絶縁領域は、記載されたものに対して異なる方法で得ることができる。上記の場合にも依然として当てはまるが、一般には、ただし必ずしもそうではなく、半導体材料はシリコンであり、したがって酸化物はシリコンである。

いずれの場合でも、絶縁領域１５の機能は、少なくともセンサ１を形成する隣接セルの表面部分間の機能的分離である。前述したように、絶縁領域１５は、その後に高電界領域１０に向けられる電荷の収集を妨げるか、さもなければ悪影響を及ぼし得る電界又は電磁場を生成する可能性があるため、絶縁領域１５によって横方向に影響されない基板部分３は、そのような起こり得る悪影響を受けず、本発明の放射線センサ１のフィルファクタ値を増大させる。

更に、好適には、実際にはトレンチを形成するそのような絶縁領域１５は、両面に影響を及ぼさず、前面４のみに影響を及ぼす。これは、後面５が連続的で影響を受けず、したがって光子の入射に影響を及ぼし得る要素がないため、後面５に照射されるように意図された放射線センサ１の場合に特に有利である。

それでも、前述したように、追加の表面層の生成又はレンズなどの追加の要素の位置決めに悪影響を及ぼし得る不連続部が後面上にない。

本発明の他の態様によれば、パッシベーション層１８が、第３の層１２に対する第２の深さから始まって、第１の絶縁領域１５の側壁部と基板３との間に介在される。

本発明の幾つかの実施形態によれば、パッシベーション層は、第２のタイプのドーピングでドープされた半導体材料の層から成る。本発明の他の実施形態によれば、パッシベーション層は、第１の絶縁領域の対象部分を適切に分極することにより第１の絶縁領域に隣接する基板部分に適切な電荷を誘起することによって形成される。したがって、前述のパッシベーション層が形成される態様は、本発明にとって限定的な特徴ではない。

いずれの場合も、図面において、パッシベーション層１８が第１の絶縁領域１５全体と基板３との間に介在されることが分かるが、そのような態様は本発明を限定するものとみなされるべきではない。

したがって、好適には、絶縁領域１５の前述の側壁部は、縁部において不動態化され、基板３と第１の絶縁領域１５との間の界面における熱生成キャリアの注入を低減する。すなわち、センサ１の暗電流が低減される。更に、同じ不動態化によって、基板３からの電荷の収集を妨げる電磁場の発生が回避される。

図において、第３の層１２によって影響を受ける第３の領域は、第１の側ではパッシベーション層１８と接触しているが、反対側では、第２の層９とパッシベーション層１８との間の距離と実質的に一致する長さにわたって延在することが更に分かる。

好適には、第３の層１２及びパッシベーション層１８は同じタイプの極性を有するため、それらの電気接点は、必要であると考えられる場合、例えばパッシベーション層１８に接続された電気接点によって、それらに一緒に電力を供給することを可能にする。したがって、そのような単一の電源は、基板３に入射する光子によって生成された電荷を高電界領域１０に向かって集束させる能力を高める。

明らかに、そのような特徴は、本発明を限定するものと見なされてはならない。実際には、第３の層とパッシベーション層とが互いに接触している必要がないのと同様に、第３の層とパッシベーション層との両方が供給される必要はなく、又はともに供給される必要もない。また、反対側の第３の層が第２の層とパッシベーション層との間の距離と実質的に一致する長さにわたって延在するという事実は、本発明を限定するものとみなされるべき特徴ではなく、第３の層の延在は、平面投影において第３の層と第２の層とが部分的に重なり合うように大きくなり得る。

更に、図では、第３の層１２がセンサ１の表面に平行に延在することが分かるが、そのような態様もまた、本発明を限定するものとみなされるべきではなく、第３の層は、実質的に斜めの延在部又は任意の他のものを有することができる。

しかしながら、好適には、絶縁領域１５が第３の層１２の基板３においてより深い場合、パッシベーション層１８は、第３の層１２によって実行される前述の電荷の搬送作用において能動的に協働することが依然として分かる。

パッシベーション層１８が第３の層１２にしたがって適切に分極されていれば、そのような寄与も有利に増大する。

更に好適には、絶縁領域１５が第３の層１２よりも基板３において特に深い場合、前述の電荷の搬送作用に対するパッシベーション層１８の寄与が確実に関連することにも留意されたい。

そのような第３の層１２との協働は、今述べたことに限定されない。実際、パッシベーション層１８が存在しない場合、絶縁領域１５は、望ましくない電界によって基板３内の電荷の収集を妨げる可能性がある。

図では、半導体材料の第１の層８が固有ではないことが分かる。実際には、半導体材料の第４の層２０が、常に第１のタイプのドーピングでドープされ、第１の層８の上方の基板３の前面４上に形成される。特に、第４の層２０のドーピングは、第１の層８のドーピングよりも多い。それにより、実質的に、第１の層８がパターニングされ、すなわち、第１の層８は、好適には、特に縁部においてそれに関与する電界をモデル化することを可能にするドーピング漸次性を有する。更に、ドーピング勾配を更にモデル化するために、第４の層２０及び第１の層８において異なるドーピング種を使用することができる。いずれの場合も、これは仮想ガードリング１１の効果を高める。したがって、潜在的に、そのような仮想ガードリング１１の拡張を低減することができる。

後者の態様は、実際には、放射線センサ１の効率に関連する。前述の場合、実際には、第１の領域の外周とパッシベーション層１８（すなわち、第１の層８とパッシベーション層１８との間）との間の距離は、第２の領域（したがって、第２の層９）と同じパッシベーション層１８との間の距離と同様に、予め規定される。しかしながら、ここには示されていない実施形態の変形例によれば、第１の領域は、基板の前面全体を実質的に覆う絶縁領域と接触している。そのような場合、パッシベーション層が絶縁領域を所定の深さからのみ覆うことは明らかである。

基板３の前面上の第４の層２０の位置もまた、本発明にとって非限定的であると考えられる特徴である。これは、同じ第４の層が、基板の深さ方向に形成され（ただし、前面の近くであり、いずれにせよ前面と第１の層との間に少なくとも部分的に介在される）、電気接点によって前面と接続される、ここには示されていない実施形態の変形例があるからである。しかしながら、他の実施形態の変形例では、同じ第４の層が成形されて前述の電気接点を備える。

以前は、本発明の利点の１つは、絶縁領域１５が基板３の後面５に影響を及ぼさないことであると言われていた。しかしながら、特定の状況では、隣接するダイオード２と基板３間の結合に全体的に影響を及ぼす分離が存在することが必要な場合がある。

図３に示す実施形態の変形例によれば、センサ１００が半導体材料の第５の層１３０を備え、この第５の層１３０は、第２のタイプのドーピングでドープされ、パッシベーション層１１８と基板１０３の後面１０５との間に介在される。そのような第５の層１３０は、好適には、センサ１００の隣接セル間の機能的隔離を増大させることを可能にする。

更に、第５の層１３０は、一般には同じタイプの更なるドープ層１４０を有する後面１０５と接触している。バックライト付きセンサ１００内で光子入口窓を覆うそのような更なる層１４０は、給電されなければならない。好適には、そのような電源は、第５の層１３０及びパッシベーション層１１８を介して、したがって、センサ１００の前面に配置された電気接点を有することができる。これにより、センサ１００の背面の金属化を回避することができる。

しかしながら、そのような絶縁は、図１に示される更なる実施形態の変形例によれば、特に光学レベルでは不十分であると考えることができ、図４に示すように、放射線センサ２００は、基板２０３の外周に作られ、後面２０５から深さ方向に延びる第２の絶縁領域２３２を備える。したがって、好適には、隣接するセル間の機能的絶縁を適切に較正することができる。

この場合も、パッシベーション層２１８と同じ利点を有し、第２のタイプのドーピングを有し、設計パラメータに応じた厚さを有するドープ半導体材料の第６の層２３３が、第２の絶縁領域２３２と基板２０３との間に介在される。しかしながら、このような態様も、本発明を限定するものとみなされるべきではなく、第６の層は、異なる実施形態の変形例には存在しなくてもよい。

第２の絶縁領域２３２の深さも本発明を限定するものではない。言い換えれば、第２の絶縁領域２３２がパッシベーション層２１８と接することは必須ではない。第１に、実際には、本明細書に示されていない異なる実施形態の変形例によれば、第２の絶縁領域は、第６の層がパッシベーション層に接触するのと同じように第１の絶縁領域に接触する。

図５に示される更なる実施形態の変形例によれば、第１の絶縁領域３１５及び第２の絶縁領域３３２は、パッシベーション層３１８及び第６の層３３３と同様に離間したままである。隣接するセル間の機能的絶縁を確保するために、第２のタイプのドーピングを伴うドープ半導体材料の第７の層３３５がそれらの間に介在される。

上記に照らして、本発明の放射線センサは、全ての予め設定された目的を達成することが理解される。

特に、マイクロセルの充填率が改善されているため、同等のセンサに対して性能が改善されている。

より詳細には、絶縁領域は、基板への入射がより低く、それらを覆う特別なドーピング層の存在によって、いわゆるデッドエッジの発生に対するそれらの寄与を実質的に相殺しないにしても減少させる。

第３の層及びパッシベーション層は、基板内で発生した電荷の高電界層への搬送を改善し、電荷増倍効果を効果的に引き起こすことを可能にする。

本発明は、添付の特許請求の範囲に全て含まれる多くの変更及び変形を受ける可能性がある。更に、添付の特許請求の範囲によって規定される発明の保護範囲から逸脱することなく、全ての詳細が更に他の技術的に等価な要素によって置き換えられてもよく、材料が必要に応じて異なってもよい。

Claims (10)

1. １つ以上の電荷増倍ダイオード（２）を有するダイオード放射線センサにおいて、前記放射線センサ（１；１００；２００；３００）は、
   －前面（４）と、前記前面（４）の反対側の後面（５；１０５；２０５）とを有する、半導体材料から形成される基板（３；１０３；２０３；３０３）と、
   －第１のタイプのドーピングでドープされ、前記基板（３；１０３；２０３；３０３）の前記前面（４）の少なくとも第１の中央領域を覆うように前記基板（３；１０３；２０３；３０３）の前記前面（４）の少なくとも近くに形成される半導体材料の少なくとも１つの第１の層（８）と、
   －前記第１のタイプとは電気的に反対の符号の第２のタイプのドーピングでドープされ、前記基板（３；１０３；２０３；３０３）内の第１の深さに形成される半導体材料の少なくとも１つの第２の層（９）であって、
   前記第２の層（９）が、前記第１の層（８）と前記第２の層（９）との間の第２の領域に影響を及ぼすように前記第１の層（８）と実質的に平行であり、
   前記第２の領域が、前記センサ（１；１００；２００；３００）の分極により、電荷増倍効果をもたらすための高電界領域（１０）を生成する、第２の層（９）と、
   －前記第２のタイプのドーピングでドープされ、前記第１の深さよりも深い第２の深さで前記基板（３；１０３；２０３；３０３）内に形成される半導体材料の少なくとも１つの第３の層（１２）であって、
   平面投影において横方向であり且つ最大でも前記第２の領域と部分的に重なり合う第３の領域に影響を及ぼす、第３の層（１２）と、
   －前記基板（３；１０３；２０３；３０３）の周囲に形成され、少なくとも前記第１の層（８）及び前記第２の層（９）に対して横方向に配置されるように前記前面（４）から前記前面（４）と前記後面（５；１０５；２０５）との間の中間領域まで前記基板（３；１０３；２０３；３０３）内に深さ方向で延在する少なくとも１つの第１の絶縁領域（１５；３１５）と、
   少なくとも前記第３の層（１２）の前記第２の深さから前記後面（５；１０５；２０５）に向かって前記第１の絶縁領域（８）の少なくとも側壁部と前記基板（３；１０３；２０３；３０３）との間に介在されるパッシベーション層（１８；１１８；２１８；３１８）と、
   を備えるダイオード放射線センサ。
2. 前記第１のタイプのドーピングでドープされ、前記第１の層（８）の上方の前記基板（３；１０３；２０３；３０３）の前記前面（４）の少なくとも近くに形成される半導体材料の少なくとも１つの第４の層（２０）を備え、
   前記第４の層（２０）の前記ドーピングは、前記第１の層（８）の導電率よりも大きい前記第４の層（２０）の導電率を得るように前記第１の層（８）の前記ドーピングよりも多い、請求項１に記載の放射線センサ。
3. 前記第２の領域の外周の各点は、前記パッシベーション層（１８；１１８；２１８；３１８）から少なくとも１つの所定の距離だけ離間される、請求項１又は２に記載の放射線センサ。
4. 第１の側で前記第３の層（１２）によって影響を受ける前記第３の領域は、前記パッシベーション層（１８；１１８；２１８；３１８）と接触しており、
   前記所定の距離と少なくとも一致する長さにわたって反対方向に延びる、請求項３に記載の放射線センサ。
5. 前記第２のタイプのドーピングでドープされ、前記パッシベーション層（１１８）と前記基板（１０３）の前記後面（１０５）との間に介在される半導体材料の少なくとも１つの第５の層（１３０）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の放射線センサ。
6. 前記基板（２０３；３０３）の外周に形成され、前記後面（２０５）から始まって前記基板（２０３；３０３）内に深さ方向に延びる少なくとも１つの第２の絶縁領域（２３２；３３２）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の放射線センサ。
7. 前記第２のタイプのドーピングでドープされる半導体材料の少なくとも１ツールの第６の層（２３３；３３３）を備え、前記第６の層（２３３；３３３）は、前記第２の絶縁領域（２３２；３３２）と前記基板（２０３；３０３）との間に介在される、請求項６に記載の放射線センサ。
8. 前記第２のタイプのドーピングでドープされ、前記パッシベーション層（３１８）と前記第６の層（３３３）との間に介在される半導体材料の少なくとも１つの第７の層（３３５）を備える、請求項７に記載の放射線センサ。
9. 前記絶縁領域（１５；２３２；３３２）が前記半導体材料の酸化物から形成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の放射線センサ。
10. 前記基板の前記後面上に前記第２のタイプのドーピングでドープされる更なる層（４０；１４０）を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の放射線センサ。

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