JP7271724B2 - フィールドリミッティングリング構成を有するｘ線センサ - Google Patents

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Description

本出願につながるプロジェクトは、協定書番号８３０２９４の下で欧州連合のホライズン２０２０研究および革新プログラムから資金提供を受けている。
提案された技術は、一般に、Ｘ線撮像などのＸ線用途に関し、より具体的には、Ｘ線検出器とも呼ばれるＸ線センサに関する。提案された技術はまた、Ｘ線センサを構築する方法、ならびにこのようなＸ線センサを備える検出器システムを有するＸ線撮像システムにも関する。
Ｘ線撮像などの放射線撮像は、医療用途および非破壊検査で長年にわたって使用されてきた。
通常、Ｘ線撮像システムは、Ｘ線源およびＸ線検出器システムを含む。Ｘ線源はＸ線を放出し、これは撮像される対象または物体を通過し、その後Ｘ線検出器システムによって記録される。一部の材料は他の材料よりも多くのＸ線を吸収するので、対象または物体の画像が形成される。Ｘ線検出器は、エネルギー統合検出器および光子計数検出器を含む、異なるタイプであってもよい。
従来のＸ線検出器設計は、通常、上面に、たとえば基板がｎ型高抵抗材料である場合にｐ型ドープされたストリップもしくは矩形または六角形領域の形態の、検出器ダイオード画素によって覆われた活性検出器領域を含む。上面はまた、いわゆるガードを含む、いわゆる接合終端領域も含む。
最大の感度を得るには、ＰｉＮダイオード構造のいわゆるドリフト領域を構築する検出器の高抵抗ｎ型部分の電荷が完全に空乏していなければならない。これには、構造内の最大電界の位置で接合破壊の状態に達することなく、厚さ５００から５５０μｍのｎ型領域で少なくとも３００ボルトの電圧を印加する必要がある。さらに、検出器は、不動態化酸化物内の照射の結果として生じる正の表面電荷に対する耐性を確保するために、著しく高い電圧を維持しなければならない。これは、表面の電界を増加させて破壊電圧を低減することが知られている。接合終端の機能は、電界強度を低下させ、正の酸化物電荷に対する耐性および照射下での検出器の十分に長い寿命を確保するために、検出器の表面に沿って電界を広げることである。
ＰｉＮダイオードおよび検出器に適用される接合終端には、２つの主要な概念がある。１つはマルチプルフローティングフィールドリングＭＦＦＲであり、２つ目はいわゆる接合終端拡張ＪＴＥである。ＭＦＦＲは、印加された逆電圧を、アノードｐ＋画素被覆領域を包囲するフローティングリング間の空間に閉じ込められた小さい部分に分割する原理を使用し、ＪＴＥは、空乏負に帯電したアクセプタ下のＪＴＥ中とやはり空乏正に帯電したドナー下のｎ型ドリフト領域中とのドーパント電荷間の電荷的中性の原理を使用する。両方の手法の特徴は、広い領域を使用することである。まさに電界還元の原理は、材料の大半と比較して表面における空乏領域幅を拡大することである。３００Ｖから８００Ｖの必要とされる電圧では、接合終端の幅はガードを含めて１００μｍから５００μｍの間である。フローティングリングは通常、画素ダイオードの縁部での潜在的な密集を回避するのに役立つ金属プレートを備えている。
ガードは、検出器の外側の領域から検出器縁部に向かって漏れ電流を収集する機能を有する最も外側のｐ型ドープリングと接触する最も外側の電極である。この電極は通常、アースに接続されている。
終端の特定の欠点は、活性検出器領域の損失である。また、より広い領域を覆うために多くの検出器が組み合わせられるため、各個別の検出器の失われた領域は、得られた画像の品質に悪影響を及ぼす検出器マトリックス内の「デッド」またはブラインド領域を構成する。
米国特許第４，３７７，８１６号明細書は、少なくとも１つのｐ－ｎ接合を有し、ｐ－ｎ接合の抑制挙動を改善するためのゾーンガードリングが設けられた、半導体素子に関する。ゾーンガードリングは実質的に、空間電荷領域電界が装置の縁部に到達するのを防止し、こうして電流の漏れを防止するために、いわゆるチャネルストッパフィールドストップとして機能する。これは、接合終端がなく、電界が装置の側壁表面に到達するのを防止する保護のみを備えた、単純な平面ダイオードを表す。
米国特許第８，０９３，６２４号明細書は、可視および近赤外波長で１００％に近づく曲線因子を可能にし、光学集束技術の必要性を排除する装置構造を有するアバランシェフォトダイオードに関する。ｎ型活性領域およびｐ型活性領域が提供される。ｎ型およびｐ型活性領域の１つ目は、第１の基板表面において半導体基板内に設けられる。ｎ型およびｐ型活性領域の２つ目は、基板内の第１の深さの活性領域の１つ目の下に設けられた高電界ゾーンと、第１の深さよりも深い基板内の第２の深さの第１の活性領域の横方向外側に設けられた中電界ゾーンと、基板内の高電界ゾーンおよび中電界ゾーンを接続するステップゾーンとを含む。この構成を用いて、フォトダイオード構造は、装置の高電界アバランシェ領域を迂回する光電子経路を実質的に禁止することによって、非アバランシェ光電子収集を防止する。ｐ＋領域として提供される、従来のチャネルストップ領域は、フォトダイオードの縁部に配置されている。フォトダイオードはまた、たとえば円形の構成で、フォトダイオードカソードを横方向に包囲する、カソードの外周の従来のガードリング構造も含み得る。アバランシェフォトダイオードは低電圧でアバランシェ状態（破壊）で動作し、画素ダイオードのアレイ全体を終端させる問題は解決されない。米国特許第８，０９３，６２４号明細書はむしろ、個別の画素ダイオードを分離するためにチャネルストッパが使用される、個別のフォトダイオードの設計および構成に関する。
欧州特許第０６６１７５３Ａ１号明細書は、横方向の接合変動に対する一貫性を保証する、空間的に付加的な微細から粗への増大スキームを有するフィールドリミッティングリングを含む半導体構造のための改善された縁部終端スキームに関する。この空間的増加スキームは、破壊電圧特性を大幅に向上させる。加えて、製造ばらつきに対する装置の非感受性をさらに保証するために、冗長リングが使用される。
検出器の設計に投資された全ての努力にもかかわらず、依然として改善の余地がある。提案された技術は、Ｘ線検出器に改善された接合終端、特にフィールドリミッティングリングＦＬＲを利用する接合終端を提供することを目的とする。
米国特許第４，３７７，８１６号明細書 米国特許第８，０９３，６２４号明細書 欧州特許第０６６１７５３Ａ１号明細書
Ｘ線検出器に改善された接合終端、特にフィールドリミッティングリングを利用する接合終端を提供することを目的とする。
特定の目的は、様々なＦＬＲに沿った電界ピークのバランスのとれた均一な広がりを保証する、フィールドリミッティングリングＦＬＲの特定の構成を有するＸ線検出器を提供することである。
別の目的は、たとえば使用されるＦＬＲの数Ｎが２≦Ｎ≦６である、少数のＦＬＲを利用するＸ線検出器のための様々なＦＬＲに沿った電界ピークのバランスのとれた均一な広がりを保証する、フィールドリミッティングリングの特定の構成を有するＸ線検出器を提供することである。
提案された技術のさらに別の目的は、改善された接合終端、特にフィールドリミッティングリングを利用する接合終端を有するＸ線検出器を構築する方法を提供することである。
特定の目的は、たとえば、長時間のＸ線曝露に対する破壊電圧および漏れ電流の耐性を提供し、長い検出器寿命を確保する、１ｃｍ２あたり１０１０から最小５ｘ１０１１個の電荷の広範な表面電荷濃度における様々なＦＬＲに沿った電界ピークのバランスのとれた均一な広がりを保証する、フィールドリミッティングリングＦＬＲの特定の構成を有するＸ線検出器を提供することである。
これらおよびその他の目的は、提案された技術の実施形態によって満たされる。
第１の態様によれば、Ｘ線センサの表面領域３に配置された複数の検出器ダイオードを備える活性検出器領域を有するＸ線センサが提供される。Ｘ線センサは、複数の検出器ダイオードを備える表面領域を包囲する接合終端をさらに備える。接合終端は、表面領域の端部に最も近く配置されたガードと、ガードの外側に配置されたフィールドストップと、ガードとフィールドストップとの間に配置された少なくとも２つのフィールドリミッティングリングＦＬＲとを備える。第１のＦＬＲは、間隔［４μｍ；１２μｍ］から選択されたガードからの距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲは、間隔［６．５μｍ；１５μｍ］から選択された第１のＦＬＲからの距離Δ２に配置され、距離は、距離Δ２が距離Δ１よりも大きくなるように選択される。
第２の目的によれば、Ｘ線を放出するように構成されたＸ線源を備えるＸ線撮像システムが提供される。Ｘ線撮像システムはまた、第１の目的による少なくとも１つのＸ線検出器を備えるＸ線検出器システムと、画像処理装置とを備える。
第３の目的によれば、Ｘ線センサを構築する方法が提供される。方法は、材料基板の表面領域上に複数の検出器ダイオードを提供するステップを備える。方法はまた、材料基板に表面領域を包囲する接合終端を提供するステップも備える。接合終端は、表面領域に隣接するガードリングを提供し、ガードリングの外側にフィールドストップを提供し、ガードとフィールドストップとの間に少なくとも２つのフィールドリミッティングリングＦＬＲを配置することによって構築され、第１のＦＬＲは、間隔［４μｍ；１２μｍ］から選択されたガードからの距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲは、間隔［６．５μｍ；１５μｍ］から選択された第１のＦＬＲからの距離Δ２に配置され、距離は、距離Δ２が距離Δ１よりも大きくなるように選択される。
提案された技術の実施形態は、非常に少数のＦＬＲであっても、ＦＬＲに沿った電界ピークのバランスのとれた均一な分布を有するＸ線検出器を可能にする。加えて、提案された技術によるＦＬＲの特定の構成は、ＦＬＲの数が少ないため、まばらな領域が多数のＦＬＲによって占有されないので、活性検出器領域が増加したＸ線検出器を可能にする。
他の利点は、詳細な説明を読めば理解されるだろう。
実施形態は、そのさらなる目的および利点と共に、添付図面と併せて以下の説明を参照することで、最もよく理解されるだろう。
全体的なＸ線撮像システムの一例を示す概略図である。 Ｘ線撮像システムの別の例を示す概略図である。 一実施形態による上から見たＸ線センサの一例を示す概略図である。 ２つのフィールドリミッティングリングＦＬＲが接合終端で使用されるときの、バランスのとれた電界ピークプロファイルを示すグラフである。 ３つのＦＬＲが接合終端で使用されるときの、バランスのとれた電界ピークプロファイルを示すグラフである。 等距離で配置された多数のフィールドリミッティングリングが使用されるときの、不均衡な電界ピークプロファイルを示すグラフである。 隣接するリング間に一定の間隔または距離を伴って配置されたフィールドリミッティングリングを有するＸ線センサの概略図である。 フィールドリミッティングリングＦＬＲが隣接するＦＬＲ間に異なる間隔を伴って配置されている、提案された技術によるＸ線センサの概略図である。 フィールドリミッティングリングＦＬＲの数が２である、提案された技術によるＸ線センサの概略図である。 フィールドリミッティングリングＦＬＲの数が３である、提案された技術によるＸ線センサの概略図である。 フィールドリミッティングリングＦＬＲの数が４である、提案された技術によるＸ線センサの概略図である。 フィールドリミッティングリングＦＬＲの数が５である、提案された技術によるＸ線センサの概略図である。 フィールドリミッティングリングＦＬＲの数が６である、提案された技術によるＸ線センサの概略図である。 ２つのＦＬＲが使用される提案された技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ２つのＦＬＲが使用される提案された技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ２つのＦＬＲが使用される提案された技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ２つのＦＬＲが使用される提案された技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ２つのＦＬＲが使用される提案された技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ２つのＦＬＲが使用される提案された技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ３つのＦＬＲが使用される提案された別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ３つのＦＬＲが使用される提案された別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ３つのＦＬＲが使用される提案された別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ３つのＦＬＲが使用される提案された別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ３つのＦＬＲが使用される提案された別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ３つのＦＬＲが使用される提案された別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ４つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ４つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ４つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ４つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ４つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ４つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ５つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ５つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ５つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ５つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ５つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ５つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ６つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ６つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ６つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ６つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ６つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 ６つのＦＬＲが使用される提案されたさらに別の技術の特定の例によって得られる有益な電界分布を示すグラフである。 提案された技術によるＸ線センサを構築する方法を示すフロー図である。
図面全体を通して、類似または対応する要素には同じ参照符号が使用されている。
一般に、本明細書で使用される全ての用語は、異なる意味が明確に与えられ、および／または使用されている文脈から暗示されているのでなければ、関連する技術分野における通常の意味にしたがって解釈されるべきである。要素、装置、構成要素、手段、ステップなどへの全ての言及は、そうではないと明確に示されない限り、要素、装置、構成要素、手段の少なくとも１つの事例を指すものとしてオープンに解釈されるべきである。本明細書に開示される任意の方法のステップは、あるステップが別のステップに続くかまたは先行すると明確に記載されない限り、および／またはあるステップが別のステップに続くかまたは先行しなければならないことが暗示的である場合を除き、開示されたとおりの順序で実行される必要はない。本明細書に開示される実施形態のいずれかの任意の特徴は、必要に応じて他の任意の実施形態に適用され得る。同様に、実施形態のいずれかの任意の利点が他の任意の実施形態に適用されてもよく、その逆も同様である。添付の実施形態のその他の目的、特徴、および利点は、以下の説明から明らかになるだろう。
提案された技術をより良く理解するために、簡単なシステム概要および／または技術的問題の分析から始めることが有用であろう。この目的のために、図１を参照する。この非限定例では、Ｘ線撮像システム１００は基本的に、Ｘ線源１０、Ｘ線検出器システム２０、および関連する画像処理装置３０を備える。一般に、Ｘ線検出器システム２０は、任意選択的なＸ線光学系によって集束され、物体または対象もしくはこれらの一部を通過した可能性のあるＸ線源１０からの放射線を記録するように構成されている。Ｘ線検出器システム２０は、画像処理装置３０による画像処理および／または画像再構築を可能にするために、Ｘ線検出器システム２０に組み込まれ得る適切なアナログ処理および読み出しエレクトロニクスを介して画像処理装置３０に接続可能である。
図２に示されるように、Ｘ線撮像システム１００の別の例は、Ｘ線を放出するＸ線源１０と、物体を通過した後のＸ線を検出するＸ線検出器システム２０と、検出器からの生の電気信号を処理してこれをデジタル化するアナログ処理回路２５と、補正の適用、その一時的な記憶、またはフィルタリングなどのさらなる処理動作を測定データに対して実行できるデジタル処理回路４０と、処理済みデータを記憶してさらなる後処理および／または画像再構築を実行できるコンピュータ５０と、を備える。
検出器全体は、Ｘ線検出器システム２０、または関連するアナログ処理回路２５と組み合わせられたＸ線検出器システム２０と見なされてもよい。
デジタル処理回路４０および／またはコンピュータ５０を含むデジタル部はデジタル画像処理システム３０と見なされてもよく、これはＸ線検出器からの画像データに基づいて画像再構築を実行する。したがって、画像処理システム３０は、コンピュータ５０、あるいはデジタル処理回路４０およびコンピュータ５０の組合せシステム、または場合により、デジタル処理回路が画像処理および／または再構築にもさらに特化された場合にはそれ自体がデジタル処理回路４０として見なされてもよい。
一般的に使用されるＸ線撮像システムの一例はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムであり、これは、Ｘ線の扇状ビームまたは円錐ビームを生成するＸ線源と、患者または物体を透過するＸ線の部分を記録するための対向するＸ線検出器システムとを含んでもよい。Ｘ線源および検出器システムは通常、撮像された物体の周りを回転するガントリ内に実装されている。
したがって、図２に示されるＸ線源１０およびＸ線検出器システム２０はこのように、たとえばＣＴガントリ内に実装可能であるなど、ＣＴシステムの一部として配置されてもよい。
現代のＸ線検出器は通常、入射Ｘ線を電子に変換する必要があり、これは典型的には光吸収またはコンプトン相互作用を通じて行われ、その結果生じる電子は通常、そのエネルギーが失われるまで、二次可視光を生成し、次にこの光が感光性材料によって検出される。半導体に基づく検出器もあるが、この場合、Ｘ線によって生成された電子は、印加された電界を通じて収集される電子正孔対に関して電荷を生成している。
従来のＸ線検出器はエネルギー積算型であるので、各検出光子から検出信号への貢献はそのエネルギーに比例し、従来のＣＴでは単一のエネルギー分布に対して測定値が取得される。したがって、従来のＣＴシステムによって生成された画像は特定の外観を有し、異なる組織または材料が特定の範囲内で典型的な値を示す。
光子計数検出器もまた、いくつかの用途で実現可能な代替として登場した。現在、これらの検出器は主にマンモグラフィにおいて商業的に入手可能である。原則的に各Ｘ線のエネルギーが測定可能であり、これは物体の組成に関する追加情報を生み出すので、光子計数検出器は利点を有する。この情報は、画質を向上させるため、および／または放射線量を低減するために、使用され得る。
エネルギー積算システムと比較して、光子計数ＣＴは以下の利点を有する。第１に、エネルギー統合検出器によって信号に組み込まれる電子ノイズは、光子計数検出器内のノイズフロアより上に最も低いエネルギー閾値を設定することによって拒絶され得る。第２に、エネルギー情報は検出器によって抽出されることが可能であり、これは最適なエネルギー重み付けによってコントラスト対ノイズ比を改善できるようにし、またいわゆる材料別の分解も可能にし、これによって検査の対象または物体中の異なる材料および／または成分を識別および定量化することができ、効率的に実行される。第３に、たとえばヨウ素またはガドリニウムなどの造影剤の分布を定量的に判断できるようにする、Ｋエッジ撮像（Ｋ－ｅｄｇｅ ｉｍａｇｉｎｇ）などの分解技術に寄与する３つ以上の基礎材料が使用されてもよい。第４に、検出器の残光がなく、これは高い角度分解能が得られることができることを意味する。最後になったが、より小さい画素サイズを使用することによってより高い空間分解能が達成され得る。
光子計数Ｘ線検出器の最も有望な材料は、テルル化カドミウムＣｄＴｅ、テルル化カドミウム亜鉛ＣＺＴ、およびシリコンＳｉである。ＣｄＴｅおよびＣＺＴは臨床ＣＴで使用される高エネルギーＸ線の高吸収効率のためにいくつかの光子計数スペクトルＣＴプロジェクトで採用されている。しかしながら、これらのプロジェクトはＣｄＴｅ／ＣＺＴのいくつかの欠点のためゆっくりと進行している。ＣｄＴｅ／ＣＺＴは電荷キャリア移動度が低いため、臨床現場で発生する１０分の１の束率で深刻なパルスパイルアップを引き起こす。この問題を緩和する方法の１つは画素サイズを縮小することであるが、これは電荷共有およびＫエスケープの結果としてスペクトルの歪みを増大させる。また、ＣｄＴｅ／ＣＺＴは電荷トラップの影響を受けるが、これは光子束が特定レベルより上に到達したときに出力計数率の急速な低下を引き起こす分極を招く。
対照的に、シリコンは電荷キャリア移動度が高く、分極の問題がない。成熟した製造プロセスおよび比較的低いコストもまたその利点である。しかし、シリコンはＣｄＴｅ／ＣＺＴにはない制限を有する。したがって、シリコンセンサは、その低阻止能を補償するためにかなり厚くなければならない。典型的には、シリコンセンサは入射光子のほとんどを吸収するために数センチメートルの厚さを必要とするが、ＣｄＴｅ／ＣＺＴは数ミリメートルしか必要としない。一方、シリコンの長い減衰経路は、以下に説明されるように、検出器を異なる深さセグメントに分割することも可能にする。そしてこれは、シリコンベースの光子計数検出器がＣＴ内で高束を適切に処理できるようにする。
シリコンまたはゲルマニウムなどの単純な半導体材料を使用するとき、コンプトン散乱は、検出器内の電子正孔対への変換の前に多くのＸ線光子を高エネルギーから低エネルギーに変換させる。これにより、元々高いエネルギーで、大部分のＸ線光子を生じ、予想されたよりもはるかに少ない電子正孔対を生成し、ひいては光子束のかなりの部分がエネルギー分布の下端に現れる。したがって、可能な限り多くのＸ線光子を検出するためには、可能な限り低いエネルギーを検出する必要がある。
従来のＸ線センサ／検出器設計は、通常、上面に、たとえば基板がｎ型高抵抗材料である場合にｐ型ドープされたストリップもしくは矩形または六角形領域の形態の、検出器ダイオード画素によって覆われた活性検出器領域を含む。Ｘ線センサ／検出器設計における主な傾向によれば、上面は、いわゆる接合終端領域も含む。提案された技術は、改善された接合終端を有するＸ線検出器を提供することを目的とする。本発明者らは、ＦＬＲの特定の分布が、ＦＬＲにわたって高度にバランスのとれた電界ピークを生み出すことを、特に認識した。つまり、電界ピークの大きさは、ＦＬＲにわたってほぼ同じである。これは、接合終端のガードリングに対するＦＬＲの特定の分布に由来する。提案されたＸ線センサの特徴を説明する前に、ＦＬＲが設けられたＸ線センサの簡単な説明が提供される。ＦＬＲは、フローティングリング、またはフローティングフィールドリミッティングリングＦＦＬＲとさえ呼ばれることがあることに留意されたい。
ＦＬＲを利用するセンサ設計を説明するために、図３を参照する。図３では、いくつかの検出器ダイオード２、たとえば画素ダイオードが、ガードリングと呼ばれることもあるガード５と、フィールドストップ６と、ガード５とフィールドストップ６との間に配置されたいくつかのＦＬＲ７とを備える接合終端によってどのように取り囲まれるかが示されている。図３に示されるセンサ設計では、ガードリングの機能およびＦＬＲの機能は、典型的には明らかに異なり、分離している。ＦＬＲの機能は、装置周辺および装置の表面において電界を制御することである。通常、ガードリングの機能は、画素ダイオードのアレイであるセンサの周辺で生成された漏れ電流を完全に収集することである。ＦＬＲの概念は、高電圧の平坦なｐ－ｎ接合を終端するために使用されてもよく、ｐ－ｎ接合を包囲するダイオードの高ドープ側と同じドーピングタイプのいくつかの拡散同心リングの配置に基づいている。ダイオードに逆電圧が印加されると、電位は拡散リング間の空間によって吸収される。拡散リングは、多くの場合、拡散リングの両側に形成された内部拡散ｐ－ｎ接合の縁部付近の電界分布を広げて軟化させるために、金属またはポリシリコンのフィールドプレートを備える。通常、リング間の電位、ひいては表面電界を不動態化材料に対して十分に低く保つために、多数の等距離リングが必要とされる。リングの数は阻止電圧の値と共に増加し、ＦＬＲ終端は、比較的広い表面積を必要とするので、通常は空間効率が高くない。ＦＬＲ構造に加えて、フィールドストップリングは、チップの欠陥エッジ領域に向かう空間電荷領域の膨張を防止するために、リングとは逆のタイプのドーパントを使用することによって、リングの外側に設けられることが多い。ｎストップリングの重要性は、ｎ型低ドープ検出器バルク材料ならびにｐ型アノード領域およびｐ型ＦＬＲリングの場合に負の電荷を意味する反対極性の表面電荷の場合のみに限定される。通常、正の表面電荷は、酸化シリコン表面におけるＸ線曝露の結果として予想される。
Ｘ線検出器に使用される、提案されたＦＬＲ設計の特定の目的は、様々なＦＬＲにわたって電界ピーク間にバランスがあることを同時に保証しながら活性センサ領域の損失を低減するために、終端の横方向膨張を低減することである。つまり、電界ピークの大きさは、異なるＦＬＲにわたって比較的同じである。
最も空間効率の高い終端は、表面電界の矩形の分布をもたらすものである。これは、阻止電圧が電界の積分であるポアソン方程式から導かれる。ＦＬＲ終端の場合、表面における電界分布は、リング間の空間の各々から三角形分布の合計からなる。終端の横方向膨張を低減するために、リング間の間隔は、全ての間隔で等しい電界ピーク高さを確保し、また拡散リングの幅を最小化するような寸法でなければならない。
さらに、信頼性の観点から、センサの予測された寿命の間、準均一な等しい電界ピーク分布が維持されなければならない。Ｘ線照射への曝露下で、シリコンおよび二酸化シリコンの界面に近い酸化物中で、正の表面電荷の蓄積が起こる。正の表面電荷は、接合の高ドープ側がｐ型である場合に、ｐ－ｎ接合周辺に向かう電界分布のシフトを引き起こす。これは、最も内側のリングに属する電界最大値が増加し、外側のリングの電界最大値は減少することを意味する。電界分布は、主要なｐ－ｎ接合、すなわちガードリングに属するｐ－ｎ接合の外縁部に向かって最大値がシフトするにつれて、歪んでくる。空間効率の高い設計は、広範囲の、または少なくともおよそ０から、すなわち実際には１０１０ｃｍ－２から１ｘ１０１２ｃｍ－２までの表面電荷値での終端の完全な拡張における電界最大値を均等化するように調整されなければならない。
これに基づいて、提案された技術は、少なくとも３つの複雑さに対処するメカニズムを提供する。提案されたＦＬＲ分布は、ＦＦＲ接合終端の横方向拡張の減少を保証する。そしてこれは、より広い活性検出領域を保証する。提案されたＦＬＲ分布はまた、均一な表面電界分布も保証する。これは、ＦＦＲ終端の場合、比較的等しい大きさの電界ピークを意味する。提案されたＦＬＲ分布はまた、正の表面電荷に対する感受性の低下も保証する。これは、正の表面電荷の濃度の可能な限り高い値まで電界分布が均一になるという事実に由来する。Ｘ線検出器は、当然ながらＸ線放射に曝される。Ｘ線放射は、検出器の表面を覆う酸化物中に正電荷を蓄積させることが知られている。正の表面電荷は、ガードに向かう電界分布のシフト、およびＦＦＲ終端におけるガードと第１のリングとの間の電界値の増加を引き起こす。これにより、漏れ電流が増加し、最終的に電圧阻止特性が失われ、すなわち最大阻止電圧が低下する。これは、検出器の経年劣化の一部であり、用途における検出器の寿命に影響を及ぼす重要な特徴を構成する。
ここで、図３に示されるセンサ設計による接合終端を備えるＸ線センサの断面を示す図７を参照する。ここで、概略的に示されるＸ線センサ１は、検出器ダイオード２、接合終端４、およびフィールドストップ６を備える。次に接合終端は、ガード５と、いくつかのＦＬＲ７とを備える。隣り合うＦＬＲ間の距離Δは、この構成では一定であり、すなわち、ガード５と第１のＦＬＲ７との間の距離Δ１を含む隣り合うＦＬＲの各ペアの間の距離Δは同じである。図面はまた、ガードリング５と、最も近い検出器要素２との間の距離Δｇ、および最後のＦＬＲとフィールドストップ６との間の距離ΔＳの２つの追加の距離も示している。ＦＬＲのドーピングは、検出器材料のドーピングとは反対であるが、検出器ダイオード２およびガードリング５のドーピングとは同じであることに留意すべきである。つまり、検出器材料、たとえばシリコンがｎ型である場合には、ＦＬＲのドーピングはｐ型である。
先に進む前に、本開示で使用される表記の簡単な説明を提供する。表記Ｘｎとは、下記において、ＦＬＲの中心からガードの外縁部までの距離を意図している。ＦＬＲの中心とは、幅寸法に関してＦＬＲの中心または中点を意図している。ＦＬＲが幅δを有する場合、ＦＬＲの中心点はδ／２に位置する。ガードの外縁部とは、ＦＬＲに最も近いガードの縁部を意図している。つまり、ガードは、その内側では検出器ダイオード２に面し、その反対側の縁部では、ガードはＦＬＲに面する。したがって、反対側の縁部は、外縁部と呼ばれる。表記Δｎは、隣り合うＦＬＲ間、またはガードリングとその最も近いＦＬＲとの間の分離距離を指定し、Δ１はたとえば、ガードと第１のＦＬＲ、つまりガードの最も近くに設けられたＦＬＲとの間の分離距離を示すことができる。Δ２は、同様に、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の分離距離などを示すことができる。分離距離は、互いに対向するＦＬＲの縁部間の距離を指すことに留意すべきである。ＦＬＲの幅を考慮する場合、第１のＦＬＲの中心点と第２のＦＬＲの中心点との間の距離はΔ２＋σで与えられ、ここでδはＦＬＲの幅である。
提案された技術は、図７に示される設計を改善することを目的とする。これは特に、個々のＦＬＲが特定の方法で配置される、すなわち隣り合うＦＬＲ間の距離が特に選択されている、接合終端の特定の設計を提供することを目的とする。図７と同じ断面を示す図８を参照すると、提案された技術は、隣接するＦＬＲ間の特定の距離Δｎが特に効果的な接合終端を実現するように選択されるＸ線センサを提供する。４つのＦＬＲを備える図８の設計では、これは、４つの距離Δ１、Δ２、Δ３、およびΔ４、ならびに選択的にガードリングと、最も近い検出器ダイオード２との間の距離Δｇ、および最後のＦＬＲとフィールドストップ６との間の距離ΔＳも選択することに対応する。ガードの内縁部と、ガードに最も近い検出器ダイオードの外縁部との間の距離Δｇには、特殊な制限も適用される。この距離は、提案された技術によれば、好ましくは２０μｍ≦Δｇ≦３０μｍの間隔から選択されるべきである。
提案された技術の特定の実施形態を説明する前に、センサの基礎となる協働機能のより一般的な説明が提供される。本発明者らは、ＦＬＲを使用する接合終端を有するセンサの特に重要な特性が、全てのＦＬＲにわたってバランスのとれた電界ピークプロファイルを得ることであると認識した。つまり、電界ピークは、好ましくは、全てのＦＬＲにわたって比較的同じ大きさを有するべきである。この洞察を強調するために、比較的多数の等距離に配置されたＦＬＲを利用する特定の接合終端の電界ピークを示す図６を参照する。グラフから明らかなように、様々なＦＬＲにわたって電界ピークの大きさには大きな違いがある。むしろ、たとえば図４および図５に示されるようなプロファイルの方が望ましい。
発明者らはまた、全体的な本発明の活動の一部として、活性検出器領域を拡大するために、ＦＬＲの数Ｎは比較的小さいのが好ましく、好ましくはＮ≦６であるべきであることも認識した。しかしながら、活性センサ領域を拡大する要望はＦＬＲの数が減少することを要求する一方で、様々なＦＬＲにわたる電界ピークの大きさのこのような均一な分布は、多数のＦＬＲが使用されることを示すので、この制約は、電界ピークの取得およびその均一な分布の目的と矛盾する。しかしながら、本発明者らは、ＦＬＲがガードおよびその隣接物に対して特定の距離で分布されるＦＬＲの特定の構造は、特性を求めて接合終端に到達することを認識した。これらの構成は、６つ以下のＦＬＲを備える接合終端、具体的にはＦＬＲの数ＮがＮ＝２、Ｎ＝３、Ｎ＝４、Ｎ＝５、およびＮ＝６によって与えられる場合に適用される。
図９は、Ｘ線センサ１を示す概略図である。Ｘ線センサ１は、Ｘ線センサ１の表面領域に配置された複数の検出器ダイオード２を備える活性検出器領域３を有する。Ｘ線センサ１は、複数の検出器ダイオード２を備える表面領域３を包囲する接合終端４をさらに備える。接合終端４は、表面領域３の端部に最も近く配置されたガード５と、ガード５の外側に配置されたフィールドストップ６と、ガード５とフィールドストップ６との間に配置された少なくとも２つのフィールドリミッティングリングＦＬＲとを備え、第１のＦＬＲ７１は間隔［４μｍ；１２μｍ］から選択されたガード５からの距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲ７２は間隔［６．５μｍ；１５μｍ］から選択された第１のＦＬＲ７１からの距離Δ２に配置される。提案された技術によれば、追加の制約は、距離Δ２が距離Δ１よりも大きくなければならないことである。
言い換えると、相互およびガード５に対して特に選択された距離で、特定の構成で提供された少なくとも２つのＦＬＲを備える接合終端を有するＸ線センサ１が提供される。選択される距離は、好ましくは、２つ、３つ、４つ、５つ、または６つのＦＬＲを備える接合終端において、ガード５に最も近いものである、最初の２つのＦＬＲに対して選択される。選択された距離は、ＦＬＲにわたって均一な電界ピーク分布が非常に限られた数のＦＬＲで達成され得るという驚くべき結果をもたらす。
ここで、本明細書で企図される実施形態のいくつかが、添付図面を参照してより完全に説明される。しかしながら、他の実施形態は、本明細書に開示された主題の範囲に含まれ、開示された主題は、本明細書に明記される実施形態にのみ限定されると解釈されるべきではない。むしろこれらの実施形態は、主題の範囲を当業者に伝えるために例として提供される。
提案された技術の効果的な実施形態によれば、距離Δ１が１０±０．５μｍであり、距離Δ２が１３±０．５μｍであるＸ線センサが提供される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きいという制約も満たされるべきである。
言い換えると、相互およびガード５に対して特定の距離構成で提供された少なくとも２つのＦＬＲを備える接合終端を有するＸ線センサ１が提供される。選択された距離は、２つのＦＬＲのみが使用されるという事実にもかかわらず、ＦＬＲにわたって均一な電界ピーク分布を生み出すことが示されてきた。
図９は、提案された技術によるＸ線センサ１の特定の実施形態の概略図を提供する。Ｘ線センサ１は、複数の検出器ダイオード２を備える表面領域３に隣接して示される接合終端４を備えるが、実際には、これは表面領域３全体を包囲しており、図３を参照されたい。接合終端４は、表面領域３の端部に最も近く配置されたガード５と、ガード５の外側に配置されたフィールドストップ６と、ガード５とフィールドストップ６との間に配置された２つのフィールドリミッティングリングＦＬＲとを備える。提案された技術によれば、第１のＦＬＲ７１は、間隔［４μｍ；１２μｍ］から選択されたガード５からの距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲ７２は、間隔［６．５μｍ；１５μｍ］から選択された第１のＦＬＲ７１からの距離Δ２に配置される。提案された技術によれば、距離Δ１よりも大きい距離Δ２という追加の制約もまた満たされるべきである。
一例として、第２のＦＬＲとフィールドストップ６との間の距離Δｓは、好ましくは間隔［２０μｍ；５０μｍ］から、好ましくは間隔［４０μｍ；５０μｍ］から選択される。最も内側のＦＬＲと、これに最も近い検出器ダイオードとの間の距離Δｇは、提案された技術の実施形態によれば、好ましくは間隔［２０μｍ；３０μｍ］から選択されるべきである。
図１４ａ～図１４ｆは、言及された間隔内の距離の特定の選択のために、および１ｘ１０１１ｃｍ－２と５ｘ１０１１ｃｍ－２と同じくらい異なる正の表面電荷密度のために提案された技術によって得られる有益な電界分布を示すグラフを提供する。
図１４ａは、２つのＦＬＲおよびフィールドストップを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは８μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１１μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１４ｂは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された２つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは８μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１１μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合も終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１４ｃは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された２つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは１０μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１３μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１４ｄは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された２つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは１０μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１３μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合も終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１４ｅは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された２つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは１２μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１５μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１４ｆは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された２つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは１２μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１５μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合も終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
提案されたＸ線センサ１の別の可能な実施形態は、複数の検出器ダイオード２を備える表面領域３に隣接して示される接合終端４を備えるが、実際には、これは表面領域３全体を包囲しており、図３を参照されたい。接合終端４は、表面領域３の端部に最も近く配置されたガード５と、ガード５の外側に配置されたフィールドストップ６と、ガード５とフィールドストップ６との間に配置された少なくとも３つのフィールドリミッティングリングＦＬＲとを備える。提案された技術によれば、第１のＦＬＲ７１は、間隔［７μｍ；１１μｍ］から選択されたガード５からの距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲ７２は、間隔［１０μｍ；１４μｍ］から選択された第１のＦＬＲ７１からの距離Δ２に配置され、第３のＦＬＲ７３は、間隔［１３μｍ；１７μｍ］から選択された第２のＦＬＲ７２からの距離Δ３に配置される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きいという制約も満たされるべきである。
一例として、第３のＦＬＲとフィールドストップ６との間の距離Δｓは、好ましくは間隔［２０μｍ；５０μｍ］から、好ましくは間隔［４０μｍ；５０μｍ］から選択される。最も内側のＦＬＲと、これに最も近い検出器ダイオードとの間の距離Δｇは、提案された技術の実施形態によれば、好ましくは間隔［２０μｍ；３０μｍ］から選択されるべきである。
図１５ａ～図１５ｆは、言及された間隔および所与の表面電荷内の距離の特定の選択のために提案された技術によって得られる電界分布を示すグラフを提供する。縦軸は表面上の電界に対応し、横軸はμｍ単位の距離である。
図１５ａは、３つのＦＬＲおよびフィールドストップを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは７μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１０μｍであり、第２のＦＬＲと第３のＦＬＲとの間の距離は１３μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１５ｂは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された３つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは７μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１０μｍであり、第２のＦＬＲと第３のＦＬＲとの間の距離は１３μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合にも、終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１５ｃは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された３つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは９μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１２μｍであり、第２のＦＬＲと第３のＦＬＲとの間の距離は１５μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１５ｄは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された３つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは９μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１２μｍであり、第２のＦＬＲと第３のＦＬＲとの間の距離は１５μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合にも、終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１５ｅは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された３つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは１１μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１４μｍであり、第２のＦＬＲと第３のＦＬＲとの間の距離は１７μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１５ｆは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された３つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは１１μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１４μｍであり、第２のＦＬＲと第３のＦＬＲとの間の距離は１７μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度のときにも、終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
提案された技術の好適な実施形態によれば、距離Δ１が９±０．５μｍであり、距離Δ２が１２±０．５μｍであり、距離Δ３が１５±０．５μｍであるＸ線センサが提供される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きいという制約も満たされるべきである。
提案された技術の別の特定の実施形態は、接合終端４が少なくとも４つのＦＬＲを備え、第１のＦＬＲ７１は間隔［６μｍ；１０μｍ］から選択されたガード５からの距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲ７２は間隔［９μｍ；１３μｍ］から選択された第１のＦＬＲ７１からの距離Δ２に配置され、第３のＦＬＲ７３は間隔［１２μｍ；１６μｍ］から選択された第２のＦＬＲ７２からの距離Δ３に配置され、第４のＦＬＲ７４は間隔［１５μｍ；１９μｍ］から選択された第３のＦＬＲ７３からの距離Δ４に配置される、Ｘ線センサを提供する。図１１は、このようなＸ線センサ１の概略図を提供する。第４のＦＬＲとフィールドストップ６との間の距離Δｓは、好ましくは間隔［２０μｍ；５０μｍ］から、好ましくは間隔［４０μｍ；５０μｍ］から選択される。最も内側のＦＬＲと、これに最も近い検出器ダイオードとの間の距離Δｇは、提案された技術によれば、好ましくは間隔［２０μｍ；３０μｍ］から選択されるべきである。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きく、距離Δ４が距離Δ３よりも大きいという制約も満たされるべきである。
図１６ａ～図１６ｆは、言及された間隔および所与の表面電荷内の距離の特定の選択のために提案された技術によって得られる有益な電界分布を示すグラフを提供する。縦軸は表面上の電界に対応し、横軸はμｍ単位の距離である。
図１６ａは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された４つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは６μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は９μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１２μｍであり、第３と第４の間隔の間の距離は１５μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１６ｂは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された４つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは６μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は９μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１２μｍであり、第３と第４の間隔の間の距離は１５μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合も終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１６ｃは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された４つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは８μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１１μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１４μｍであり、第３と第４の間隔の間の距離は１７μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１６ｄは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された４つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは８μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１１μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１４μｍであり、第３と第４の間隔の間の距離は１７μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合も終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１６ｅは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された４つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは１０μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１３μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１６μｍであり、第３と第４の間隔の間の距離は１９μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１６ｆは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された４つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは１０μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１３μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１６μｍであり、第３と第４の間隔の間の距離は１９μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合も終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
４つのＦＬＲを有するＸ線センサの好適な実施形態は、距離Δ１が８±０．５μｍであり、距離Δ２が１１±０．５μｍであり、距離Δ３が１４±０．５μｍであり、第４の距離Δ４が１７±０．５μｍであるＸ線センサによって提供される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きく、距離Δ４が距離Δ３よりも大きいという制約も満たされるべきである。
提案された技術の別の特定の実施形態は、接合終端４が少なくとも５つのＦＬＲを備え、第１のＦＬＲ７１は間隔［５μｍ；９μｍ］から選択されたガード５からの距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲ７２は間隔［８μｍ；１２μｍ］から選択された第１のＦＬＲ７１からの距離Δ２に配置され、第３のＦＬＲ７３は間隔［１０．５μｍ；１４．５μｍ］から選択された第２のＦＬＲ７２からの距離Δ３に配置され、第４のＦＬＲ７４は間隔［１３．５μｍ；１７．５μｍ］から選択された第３のＦＬＲ７３からの距離Δ４に配置され、第５のＦＬＲ７５は間隔［１６μｍ；２０μｍ］から選択された第４のＦＬＲ７４からの距離Δ５に配置される、Ｘ線センサを提供する。図１４は、このようなＸ線センサ１の概略図を提供する。第５のＦＬＲとフィールドストップ６との間の距離Δｓは、好ましくは間隔［２０μｍ；５０μｍ］から、好ましくは間隔［４０μｍ；５０μｍ］から選択される。最も内側のＦＬＲと、これに最も近い検出器ダイオードとの間の距離Δｇは、提案された技術によれば、好ましくは間隔［２０μｍ；３０μｍ］から選択されるべきである。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きく、距離Δ４が距離Δ３よりも大きく、距離Δ５が距離Δ４よりも大きいという制約も満たされるべきである。
図１７ａ～図１７ｆは、言及された間隔および所与の表面電荷内の距離の特定の選択のために提案された技術によって得られる有益な電界分布を示すグラフを提供する。縦軸は表面上の電界に対応し、横軸はμｍ単位の距離である。
図１７ａは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された５つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは５μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は８μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１０．５μｍであり、第３と第４のＦＬＲとの間の距離は１３．５μｍであり、第４と第５のＦＬＲとの間の距離は１６μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１７ｂは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された５つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは５μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は８μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１０．５μｍであり、第３と第４のＦＬＲとの間の距離は１３．５μｍであり、第４と第５のＦＬＲとの間の距離は１６μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合も終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１７ｃは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された５つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは７μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１０μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１２．５μｍであり、第３と第４のＦＬＲとの間の距離は１５．５μｍであり、第４と第５のＦＬＲとの間の距離は１８μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１７ｄは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された５つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは７μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１０μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１２．５μｍであり、第３と第４のＦＬＲとの間の距離は１５．５μｍであり、第４と第５のＦＬＲとの間の距離は１８μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合も終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１７ｅは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された５つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは９μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１２μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１４．５μｍであり、第３と第４のＦＬＲとの間の距離は１７．５μｍであり、第４と第５のＦＬＲとの間の距離は２０μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１７ｆは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された５つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは９μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１２μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１４．５μｍであり、第３と第４のＦＬＲとの間の距離は１７．５μｍであり、第４と第５のＦＬＲとの間の距離は２０μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合も終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
５つのＦＬＲを有するＸ線センサの好適な実施形態は、距離Δ１が７±０．５μｍであり、距離Δ２が１０±０．５μｍであり、距離Δ３が１２．５±０．５μｍであり、距離Δ４が１５．５±０．５μｍであり、第５の距離Δ５が１８±０．５μｍであるＸ線センサによって提供される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きく、距離Δ４が距離Δ３よりも大きく、距離Δ５が距離Δ４よりも大きいという制約も満たされるべきである。
図１３に概略的に示される、提案された技術のさらに別の特定の実施形態は、接合終端４が６つのＦＬＲ７を備え、第１のＦＬＲ７１は間隔［４μｍ；８μｍ］から選択されたガード５からの距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲ７２は間隔［６．５μｍ；１０．５μｍ］からの第１のＦＬＲ７１からの距離Δ２に配置され、第３のＦＬＲ７３は間隔［９μｍ；１３μｍ］から選択された第２のＦＬＲ７２からの距離Δ３に配置され、第４のＦＬＲ７４は間隔［１１．５μｍ；１５．５μｍ］から選択された第３のＦＬＲ７３からの距離Δ４に配置され、第５のＦＬＲ７５は間隔［１４μｍ；１８μｍ］から選択された第４のＦＬＲ７４からの距離Δ５に配置され、第６のＦＬＲ７６は間隔［１７μｍ；２１μｍ］から選択された第５のＦＬＲ７５からの距離Δ６に配置される、Ｘ線センサ１を提供する。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きく、距離Δ４が距離Δ３よりも大きく、距離Δ５が距離Δ４よりも大きく、距離Δ６が距離Δ５よりも大きいという制約も満たされるべきである。
図１８ａ～図１８ｆは、言及された間隔および所与の表面電荷内の距離の特定の選択のために提案された技術によって得られる有益な電界分布を示すグラフを提供する。縦軸は表面上の電界に対応し、横軸はμｍ単位の距離である。
図１８ａは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された６つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは４μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は６．５μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は９μｍであり、第３と第４のＦＬＲとの間の距離は１１．５μｍであり、第４と第５のＦＬＲとの間の距離は１４μｍであり、第５と第６のＦＬＲとの間の距離は１７μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１８ｂは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された６つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは５μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は８μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１０．５μｍであり、第３と第４のＦＬＲとの間の距離は１３．５μｍであり、第４と第５のＦＬＲとの間の距離は１６μｍであり、第５と第６のＦＬＲとの間の距離は１９μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度のときにも、終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１８ｃは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された６つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは６μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は８．５μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１１μｍであり、第３と第４のＦＬＲとの間の距離は１３．５μｍであり、第４と第５のＦＬＲとの間の距離は１６μｍであり、第５と第６のＦＬＲとの間の距離は１９μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１８ｄは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された６つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは６μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は８．５μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１１μｍであり、第３と第４のＦＬＲとの間の距離は１３．５μｍであり、第４と第５のＦＬＲとの間の距離は１６μｍであり、第５と第６のＦＬＲとの間の距離は１９μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度のときにも、終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１８ｅは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された６つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは８μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１０．５μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１３μｍであり、第３と第４のＦＬＲとの間の距離は１５．５μｍであり、第４と第５のＦＬＲとの間の距離は１８μｍであり、第５と第６のＦＬＲとの間の距離は２１μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、１ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度の場合に終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
図１８ｆは、ガードリングとフィールドストップとの間に配置された６つのＦＬＲを有する接合終端を示す。ガードリングと第１のＦＬＲとの間の距離は、この特定のグラフでは８μｍであり、第１のＦＬＲと第２のＦＬＲとの間の距離は１０．５μｍであり、第２と第３のＦＬＲとの間の距離は１３μｍであり、第３と第４のＦＬＲとの間の距離は１５．５μｍであり、第４と第５のＦＬＲとの間の距離は１８μｍであり、第５と第６のＦＬＲとの間の距離は２１μｍである。これらの値は、特定の間隔の範囲内であり、５ｘ１０１１ｃｍ－２の正の表面電荷密度のときにも、終端にわたってバランスのとれたピーク分布を生み出す。
６つのＦＬＲを有するＸ線センサ１の特に好適な実施形態は、距離Δ１が６±０．５μｍであり、距離Δ２が８．５±０．５μｍであり、距離Δ３が１１±０．５μｍであり、距離Δ４が１３．５±０．５μｍであり、距離Δ５が１６±０．５μｍであり、距離Δ６が１９±０．５μｍであるＸ線センサ１によって提供される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きく、距離Δ４が距離Δ３よりも大きく、距離Δ５が距離Δ４よりも大きく、距離Δ６が距離Δ５よりも大きいという制約も満たされるべきである。
前述のＸ線センサの好適な実施形態は、活性検出器領域が、１ｘ１０１０／ｃｍ３から１ｘ１０１２／ｃｍ３の間隔のドーピング濃度を有するドープ材料を備えるＸ線センサによって提供される。
前述のＸ線センサの別の好適な実施形態は、活性検出器領域が、フィールドリミッティングリングと反対のドーピングタイプを有するドープシリコンを備えるＸ線センサによって提供される。
前述のＸ線センサのさらに別の好適な実施形態は、ガード５に最も近い検出器ダイオード２とガード５との間の距離が間隔［２０μｍ；３０μｍ］内になるように選択される、Ｘ線センサによって提供される。
提案された技術の任意選択の実施形態によれば、ガード５の幅は好ましくは、間隔［３０μｍ；５０μｍ］内、より好ましくは間隔［４０μｍ；５０μｍ］内になるように選択される。これらの選択は、全てのＦＬＲ構成、すなわちＮ＝２、Ｎ＝３、Ｎ＝４、Ｎ＝５、およびＮ＝６に適用される。
提案された技術の任意選択の実施形態によれば、フィールドリミッティングリングＦＬＲの幅は、好ましくは間隔［５μｍ；１５μｍ］内になるように選択される。これらの選択は、全てのＦＬＲ構成、すなわちＮ＝２、Ｎ＝３、Ｎ＝４、Ｎ＝５、およびＮ＝６に適用される。
提案された技術の追加の実施形態は、フィールドストップ６に最も近いＦＬＲ７とフィールドストップ６との間の距離が間隔［２０μｍ；５０μｍ］から、好ましくは間隔［４０μｍ；５０μｍ］から選択されるＸ線センサを提供する。これらの選択は、全てのＦＬＲ構成、すなわちＮ＝２、Ｎ＝３、Ｎ＝４、Ｎ＝５、およびＮ＝６に適用される。
提案されたＸ線センサは、好ましくはＸ線撮像システム内で使用され得る。特定のシステムは、Ｘ線を放出するように構成されたＸ線源１０を備えるＸ線撮像システム１００によって提供される。Ｘ線撮像システム１００はまた、提案された技術による少なくとも１つのＸ線センサ１を備えるＸ線検出器システム２０も備える。Ｘ線撮像システム１００はまた、画像処理装置３０も備える。このようなＸ線撮像システムの実施形態は、図１および図２に概略的に示されている。
提案された技術はまた、前述の実施形態によるＸ線センサを構築する方法も提供する。以下では、提案された方法をある程度詳細に説明する。
図１９は、Ｘ線センサ１を構築する方法の一例を示す概略フロー図である。方法は、材料基板の表面領域上に複数の検出器ダイオードを提供するステップＳ１を備える。方法はまた、材料基板に表面領域を包囲する接合終端を提供するステップＳ２も備える。方法はまた、
・表面領域に隣接するガードリングを提供するステップＳ３と、
・ガードリングの外側にフィールドストップを提供するステップＳ４と、
・ガード５とフィールドストップ６との間に少なくとも２つのフィールドリミッティングリングＦＬＲ７を配置するステップＳ５であって、第１のＦＬＲ７１は、間隔［４μｍ；１２μｍ］から選択されたガード５からの距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲ７２は、間隔［６．５μｍ；１５μｍ］から選択された第１のＦＬＲ７１からの距離Δ２に配置される、ステップと
によって接合終端を構築することも備える。提案された技術によれば、距離Δ２は、距離Δ１よりも長くなるように選択される。
提案された技術の特定の実施形態によれば、少なくとも２つのＦＬＲを配置するステップＳ５は２つのＦＬＲを配置することを備え、第１のＦＬＲ７１は１０±０．５μｍによって与えられる距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲ７２は１３±０．５μｍによって与えられる第１のＦＬＲ７１からの距離Δ２に配置される、方法が提供される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きいという制約も満たされるべきである。
提案された技術の特定の実施形態によれば、少なくとも２つのＦＬＲを配置するステップＳ５は、３つのＦＬＲを配置することを備え、第１のＦＬＲ７１は間隔［７μｍ；１２μｍ］から選択されたガード５からの距離Δ１にあり、第２のＦＬＲ７２を間隔［１０μｍ；１４μｍ］から選択された第１のＦＬＲ７１からの距離Δ２に配置し、第３のＦＬＲ７３を間隔［１３μｍ；１７μｍ］から選択された第２のＦＬＲ７２からの距離Δ３に配置する、方法が提供される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きいという制約も満たされるべきである。
提案された技術の特定の実施形態によれば、少なくとも２つのＦＬＲを配置するステップＳ５は、少なくとも３つのＦＬＲを配置することを備え、第１のＦＬＲ７１は９±０．５μｍによって与えられる距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲ７２は１２±０．５μｍによって与えられる第１のＦＬＲ７１からの距離Δ２に配置され、第３のＦＬＲ７３は１５±０．５μｍによって与えられる第２のＦＬＲ７２からの距離Δ３に配置される、方法が提供される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きいという制約も満たされるべきである。
提案された技術のさらに別の実施形態によれば、少なくとも２つのＦＬＲを配置するステップＳ５は、ガード５とフィールドストップ６との間に４つのＦＬＲを配置することを備え、第１のＦＬＲ７１は間隔［６μｍ；１０μｍ］から選択されたガード５からの距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲ７２は間隔［９μｍ；１３μｍ］から選択された第１のＦＬＲ７１からの距離Δ２に配置され、第３のＦＬＲ７３は間隔［１２μｍ；１６μｍ］から選択された第２のＦＬＲ７２からの距離Δ３に配置され、第４のＦＬＲ７４は間隔［１５μｍ；１９μｍ］から選択された第３のＦＬＲ７３からの距離Δ４に配置される、方法が提供される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きく、距離Δ４が距離Δ３よりも大きいという制約も満たされるべきである。
提案された技術の特定の実施形態によれば、少なくとも２つのＦＬＲを配置するステップＳ５は、少なくとも４つのＦＬＲを配置することを備え、距離Δ１は８±０．５μｍであり、距離Δ２は１１±０．５μｍであり、距離Δ３は１４±０．５μｍであり、距離Δ４は１７±０．５μｍである、方法が提供される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きく、距離Δ４が距離Δ３よりも大きいという制約も満たされるべきである。
提案された技術によれば、少なくとも２つのＦＬＲを配置するステップＳ５は、ガード５とフィールドストップ６との間に少なくとも５つのＦＬＲを配置することを備え、第１のＦＬＲ７１は間隔［５μｍ；９μｍ］から選択されたガード５からの距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲ７２は間隔［８μｍ；１２μｍ］から選択された第１のＦＬＲ７１からの距離Δ２に配置され、第３のＦＬＲ７３は間隔［１０．５μｍ；１４．５μｍ］から選択された第２のＦＬＲ７２からの距離Δ３に配置され、第４のＦＬＲ７４は間隔［１３．５μｍ；１７．５μｍ］から選択された第３のＦＬＲ７３からの距離Δ４に配置され、第５のＦＬＲ７５は間隔［１６μｍ；２０μｍ］から選択された第４のＦＬＲ７４からの距離Δ５に配置される、方法が提供される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きく、距離Δ４が距離Δ３よりも大きく、距離Δ５が距離Δ４よりも大きいという制約も満たされるべきである。
提案された技術の特定の実施形態によれば、少なくとも２つのＦＬＲを配置するステップＳ５は、５つのＦＬＲを配置することを備え、距離Δ１は７±０．５μｍであり、距離Δ２は１０±０．５μｍであり、距離Δ３は１２．５±０．５μｍであり、距離Δ４は１５．５±０．５μｍであり、距離Δ５は１８±０．５μｍである、方法が提供される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きく、距離Δ４が距離Δ３よりも大きく、距離Δ５が距離Δ４よりも大きいという制約も満たされるべきである。
提案された技術の特定の実施形態によれば、少なくとも２つのＦＬＲを配置するステップＳ５は、ガード５とフィールドストップ６との間に６つのＦＬＲを配置することを備え、第１のＦＬＲ７１は間隔［４μｍ；８μｍ］から選択されたガード５からの距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲ７２は間隔［６．５μｍ；１０．５μｍ］から選択された第１のＦＬＲ７１からの距離Δ２に配置され、第３のＦＬＲ７３は間隔［９μｍ；１３μｍ］から選択された第２のＦＬＲ７２からの距離Δ３に配置され、第４のＦＬＲ７３は間隔［１１．５μｍ；１５．５μｍ］から選択された第３のＦＬＲ７２からの距離Δ４に配置され、第５のＦＬＲ７５は間隔［１４μｍ；１８μｍ］から選択された第４のＦＬＲ７４からの距離Δ５に配置され、第６のＦＬＲ７６は間隔［１７μｍ；２１μｍ］から選択された第５のＦＬＲ７５からの距離Δ６に配置される、方法が提供される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きく、距離Δ４が距離Δ３よりも大きく、距離Δ５が距離Δ４よりも大きく、距離Δ６が距離Δ５よりも大きいという制約も満たされるべきである。
提案された技術の特定の実施形態によれば、少なくとも２つのＦＬＲを配置するステップＳ５は、６つのＦＬＲを配置することを備え、距離Δ１は６±０．５μｍであり、距離Δ２は８．５±０．５μｍであり、距離Δ３は１１±０．５μｍであり、距離Δ４は１３．５±０．５μｍであり、距離Δ５は１６±０．５μｍであり、距離Δ６は１９±０．５μｍである、方法が提供される。以下の制約、すなわち距離Δ２が距離Δ１よりも大きく、距離Δ３が距離Δ２よりも大きく、距離Δ４が距離Δ３よりも大きく、距離Δ５が距離Δ４よりも大きく、距離Δ６が距離Δ５よりも大きいという制約も満たされるべきである。
提案された技術の特定の実施形態によれば、材料基板の表面領域上に複数の検出器ダイオードを提供するステップＳ１は、１ｘ１０１０ｃｍ－３から１ｘ１０１２ｃｍ－３の間隔のドーピング濃度を有するドープ材料を備える基板の表面領域上に複数の検出器ダイオードを提供することを備える、上記の実施形態のいずれかによる方法が提供される。
提案された技術の特定の実施形態によれば、表面領域がフィールドリミッティングリングと反対のドーピングタイプを有するドープシリコンを備える方法が提供される。
提案された技術のさらに別の実施形態によれば、表面領域に隣接するガード５を提供するステップＳ３は、ガード５に最も近い検出器ダイオード２からの間隔［２０μｍ；３０μｍ］から選択された距離にガード５を配置することを備える、方法が提供される。
提案された技術の追加の実施形態は、ガード５とフィールドストップ６との間に少なくとも２つのフィールドリミッティングリングＦＬＲ７を配置するステップＳ５は、フィールドストップ６からの間隔［２０μｍ；５０μｍ］から、好ましくは間隔［４０μｍ；５０μｍ］から選択された距離に、フィールドストップ６に最も近いＦＬＲ７を配置することを備える、方法を提供する。

Claims (7)

  1. Ｘ線センサ（１）であって、前記Ｘ線センサ（１）は、前記Ｘ線センサ（１）の表面領域（３）に配置された複数の検出器ダイオード（２）を備える活性検出器領域を有し、前記Ｘ線センサ（１）は、前記複数の検出器ダイオード（２）を備える前記表面領域（３）を包囲する接合終端（４）をさらに備え、前記接合終端（４）は、前記表面領域（３）の端部に最も近く配置されたガード（５）と、前記ガード（５）の外側に配置されたフィールドストップ（６）と、前記ガード（５）と前記フィールドストップ（６）との間に配置された少なくとも２つのフィールドリミッティングリングＦＬＲ（７）とを備え、第１のＦＬＲ（７１）は、間隔［４μｍ；１２μｍ］から選択された前記ガード（５）からの距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲ（７２）は、間隔［６．５μｍ；１５μｍ］から選択された前記第１のＦＬＲ（７１）からの距離Δ２に配置され、前記距離Δ２は前記距離Δ１よりも大きく、
    前記距離Δ １ は１０±０．５μｍであり、前記距離Δ ２ は１３±０．５μｍであり、
    または、
    前記接合終端（４）は、少なくとも３つのＦＬＲを備え、第１のＦＬＲ（７ １ ）は間隔［７μｍ；１１μｍ］から選択された前記ガード（５）からの距離Δ １ に配置され、第２のＦＬＲ（７ ２ ）は間隔［１０μｍ；１４μｍ］から選択された前記第１のＦＬＲ（７ １ ）からの距離Δ ２ に配置され、第３のＦＬＲ（７ ３ ）は間隔［１３μｍ；１７μｍ］から選択された前記第２のＦＬＲ（７ ２ ）からの距離Δ ３ に配置され、前記距離Δ ３ は前記距離Δ ２ よりも大きく、前記距離Δ １ は９±０．５μｍであり、前記距離Δ ２ は１２±０．５μｍであり、前記距離Δ ３ は１５±０．５μｍであり、
    または、
    前記接合終端（４）は、少なくとも４つのＦＬＲを備え、第１のＦＬＲ（７ １ ）は間隔［６μｍ；１０μｍ］から選択された前記ガード（５）からの距離Δ １ に配置され、第２のＦＬＲ（７ ２ ）は間隔［９μｍ；１３μｍ］から選択された前記第１のＦＬＲ（７ １ ）からの距離Δ ２ に配置され、第３のＦＬＲ（７ ３ ）は間隔［１２μｍ；１６μｍ］から選択された前記第２のＦＬＲ（７ ２ ）からの距離Δ ３ に配置され、第４のＦＬＲ（７ ４ ）は間隔［１５μｍ；１９μｍ］から選択された前記第３のＦＬＲ（７ ３ ）からの距離Δ ４ に配置され、前記距離Δ ２ は前記距離Δ １ よりも大きく、前記距離Δ ３ は前記距離Δ ２ よりも大きく、前記距離Δ ４ は前記距離Δ ３ よりも大きく、前記距離Δ １ は８±０．５μｍであり、前記距離Δ ２ は１１±０．５μｍであり、前記距離Δ ３ は１４±０．５μｍであり、前記第４の距離Δ ４ は１７±０．５μｍであり、
    または、
    前記接合終端（４）は、少なくとも５つのＦＬＲを備え、第１のＦＬＲ（７ １ ）は間隔［５μｍ；９μｍ］から選択された前記ガード（５）からの距離Δ １ に配置され、第２のＦＬＲ（７ ２ ）は間隔［８μｍ；１２μｍ］から選択された前記第１のＦＬＲ（７ １ ）からの距離Δ ２ に配置され、第３のＦＬＲ（７ ３ ）は間隔［１０．５μｍ；１４．５μｍ］から選択された前記第２のＦＬＲ（７ ２ ）からの距離Δ ３ に配置され、第４のＦＬＲ（７ ４ ）は間隔［１３．５μｍ；１７．５μｍ］から選択された前記第３のＦＬＲ（７ ３ ）からの距離Δ ４ に配置され、第５のＦＬＲ（７ ５ ）は間隔［１６μｍ；２０μｍ］から選択された前記第４のＦＬＲ（７ ４ ）からの距離Δ ５ に配置され、前記距離Δ ２ は前記距離Δ １ よりも大きく、前記距離Δ ３ は前記距離Δ ２ よりも大きく、前記距離Δ ４ は前記距離Δ ３ よりも大きく、前記距離Δ ５ は前記距離Δ ４ よりも大きく、前記距離Δ １ は７±０．５μｍであり、前記距離Δ ２ は１０±０．５μｍであり、前記距離Δ ３ は１２．５±０．５μｍであり、前記第４の距離Δ ４ は１５．５±０．５μｍであり、前記距離Δ ５ は１８±０．５であり、
    または、
    前記接合終端（４）は６つのＦＬＲ（７）を備え、第１のＦＬＲ（７ １ ）は間隔［４μｍ；８μｍ］から選択された前記ガード（５）からの距離Δ １ に配置され、第２のＦＬＲ（７ ２ ）は間隔［６．５μｍ；１０．５μｍ］から選択された前記第１のＦＬＲ（７ １ ）からの距離Δ ２ に配置され、第３のＦＬＲ（７ ３ ）は間隔［９μｍ；１３μｍ］から選択された前記第２のＦＬＲ（７ ２ ）からの距離Δ ３ に配置され、第４のＦＬＲ（７ ４ ）は間隔［１１．５μｍ；１５．５μｍ］から選択された前記第３のＦＬＲ（７ ３ ）からの距離Δ ４ に配置され、第５のＦＬＲ（７ ５ ）は間隔［１４μｍ；１８μｍ］から選択された前記第４のＦＬＲ（７ ４ ）からの距離Δ ５ に配置され、第６のＦＬＲ（７ ６ ）は間隔［１７μｍ；２１μｍ］から選択された前記第５のＦＬＲ（７ ５ ）からの距離Δ ６ に配置され、前記距離Δ ２ は前記距離Δ １ よりも大きく、前記距離Δ ３ は前記距離Δ ２ よりも大きく、前記距離Δ ４ は前記距離Δ ３ よりも大きく、前記距離Δ ５ は前記距離Δ ４ よりも大きく、前記距離Δ ６ は前記距離Δ ５ よりも大きく、前記距離Δ １ は６±０．５μｍであり、前記距離Δ ２ は８．５±０．５μｍであり、前記距離Δ ３ は１１±０．５μｍであり、前記距離Δ ４ は１３．５±０．５μｍであり、前記距離Δ ５ は１６±０．５μｍであり、前記距離Δ ６ は１９±０．５μｍである、
    Ｘ線センサ。
  2. 前記活性検出器領域は、１ｘ１０１０ｃｍ－３から１ｘ１０１２ｃｍ－３の間隔のドーピング濃度を有するドープ材料を備える、請求項１に記載のＸ線センサ。
  3. 前記活性検出器領域は、前記フィールドリミッティングリングと反対のドーピングタイプを有するドープシリコンを備える、請求項１に記載のＸ線センサ。
  4. 前記ガード（５）に最も近い前記検出器ダイオード（２）と前記ガード（５）との間の距離は、間隔［２０μｍ；３０μｍ］内になるように選択される、請求項１に記載のＸ線センサ。
  5. 前記フィールドストップ（６）に最も近い前記ＦＬＲ（７）と前記フィールドストップ（６）との間の距離は、間隔［２０μｍ；５０μｍ］から、好ましくは間隔［４０μｍ；５０μｍ］から選択される、請求項１に記載のＸ線センサ。
  6. Ｘ線撮像システム（１００）であって、
    －Ｘ線を放出するように構成されたＸ線源（１０）と、
    －請求項１から５のいずれか一項に記載の少なくとも１つのＸ線センサ（１）を備えるＸ線検出器システム（２０）と、
    －画像処理装置（３０）と
    を備えるＸ線撮像システム。
  7. Ｘ線センサ（１）を構築する方法であって、前記方法は、
    －材料基板の表面領域上に複数の検出器ダイオード（２）を提供するステップ（Ｓ１）と、
    －前記材料基板に前記表面領域を包囲する接合終端を提供するステップ（Ｓ２）とを備え、前記接合終端は、
    －前記表面領域に隣接するガード（５）を提供するステップ（Ｓ３）と、
    －前記ガード（５）の外側にフィールドストップを提供するステップ（Ｓ４）と、
    －前記ガード（５）と前記フィールドストップ（６）との間に少なくとも２つのフィールドリミッティングリングＦＬＲ（７）を配置するステップ（Ｓ５）であって、第１のＦＬＲ（７１）は、間隔［４μｍ；１２μｍ］から選択されたガード（５）からの距離Δ１に配置され、第２のＦＬＲ（７２）は、間隔［６．５μｍ；１５μｍ］から選択された前記第１のＦＬＲ（７１）からの距離Δ２に配置され、前記距離Δ２は前記距離Δ１よりも大きい、ステップ（Ｓ５）と
    によって構築され、
    前記距離Δ １ は１０±０．５μｍであり、前記距離Δ ２ は１３±０．５μｍであり、
    または、
    前記接合終端（４）は、少なくとも３つのＦＬＲを備え、第１のＦＬＲ（７ １ ）は間隔［７μｍ；１１μｍ］から選択された前記ガード（５）からの距離Δ １ に配置され、第２のＦＬＲ（７ ２ ）は間隔［１０μｍ；１４μｍ］から選択された前記第１のＦＬＲ（７ １ ）からの距離Δ ２ に配置され、第３のＦＬＲ（７ ３ ）は間隔［１３μｍ；１７μｍ］から選択された前記第２のＦＬＲ（７ ２ ）からの距離Δ ３ に配置され、前記距離Δ ３ は前記距離Δ ２ よりも大きく、前記距離Δ １ は９±０．５μｍであり、前記距離Δ ２ は１２±０．５μｍであり、前記距離Δ ３ は１５±０．５μｍであり、
    または、
    前記接合終端（４）は、少なくとも４つのＦＬＲを備え、第１のＦＬＲ（７ １ ）は間隔［６μｍ；１０μｍ］から選択された前記ガード（５）からの距離Δ １ に配置され、第２のＦＬＲ（７ ２ ）は間隔［９μｍ；１３μｍ］から選択された前記第１のＦＬＲ（７ １ ）からの距離Δ ２ に配置され、第３のＦＬＲ（７ ３ ）は間隔［１２μｍ；１６μｍ］から選択された前記第２のＦＬＲ（７ ２ ）からの距離Δ ３ に配置され、第４のＦＬＲ（７ ４ ）は間隔［１５μｍ；１９μｍ］から選択された前記第３のＦＬＲ（７ ３ ）からの距離Δ ４ に配置され、前記距離Δ ２ は前記距離Δ １ よりも大きく、前記距離Δ ３ は前記距離Δ ２ よりも大きく、前記距離Δ ４ は前記距離Δ ３ よりも大きく、前記距離Δ １ は８±０．５μｍであり、前記距離Δ ２ は１１±０．５μｍであり、前記距離Δ ３ は１４±０．５μｍであり、前記第４の距離Δ ４ は１７±０．５μｍであり、
    または、
    前記接合終端（４）は、少なくとも５つのＦＬＲを備え、第１のＦＬＲ（７ １ ）は間隔［５μｍ；９μｍ］から選択された前記ガード（５）からの距離Δ １ に配置され、第２のＦＬＲ（７ ２ ）は間隔［８μｍ；１２μｍ］から選択された前記第１のＦＬＲ（７ １ ）からの距離Δ ２ に配置され、第３のＦＬＲ（７ ３ ）は間隔［１０．５μｍ；１４．５μｍ］から選択された前記第２のＦＬＲ（７ ２ ）からの距離Δ ３ に配置され、第４のＦＬＲ（７ ４ ）は間隔［１３．５μｍ；１７．５μｍ］から選択された前記第３のＦＬＲ（７ ３ ）からの距離Δ ４ に配置され、第５のＦＬＲ（７ ５ ）は間隔［１６μｍ；２０μｍ］から選択された前記第４のＦＬＲ（７ ４ ）からの距離Δ ５ に配置され、前記距離Δ ２ は前記距離Δ １ よりも大きく、前記距離Δ ３ は前記距離Δ ２ よりも大きく、前記距離Δ ４ は前記距離Δ ３ よりも大きく、前記距離Δ ５ は前記距離Δ ４ よりも大きく、前記距離Δ １ は７±０．５μｍであり、前記距離Δ ２ は１０±０．５μｍであり、前記距離Δ ３ は１２．５±０．５μｍであり、前記第４の距離Δ ４ は１５．５±０．５μｍであり、前記距離Δ ５ は１８±０．５であり、
    または、
    前記接合終端（４）は６つのＦＬＲ（７）を備え、第１のＦＬＲ（７ １ ）は間隔［４μｍ；８μｍ］から選択された前記ガード（５）からの距離Δ １ に配置され、第２のＦＬＲ（７ ２ ）は間隔［６．５μｍ；１０．５μｍ］から選択された前記第１のＦＬＲ（７ １ ）からの距離Δ ２ に配置され、第３のＦＬＲ（７ ３ ）は間隔［９μｍ；１３μｍ］から選択された前記第２のＦＬＲ（７ ２ ）からの距離Δ ３ に配置され、第４のＦＬＲ（７ ４ ）は間隔［１１．５μｍ；１５．５μｍ］から選択された前記第３のＦＬＲ（７ ３ ）からの距離Δ ４ に配置され、第５のＦＬＲ（７ ５ ）は間隔［１４μｍ；１８μｍ］から選択された前記第４のＦＬＲ（７ ４ ）からの距離Δ ５ に配置され、第６のＦＬＲ（７ ６ ）は間隔［１７μｍ；２１μｍ］から選択された前記第５のＦＬＲ（７ ５ ）からの距離Δ ６ に配置され、前記距離Δ ２ は前記距離Δ １ よりも大きく、前記距離Δ ３ は前記距離Δ ２ よりも大きく、前記距離Δ ４ は前記距離Δ ３ よりも大きく、前記距離Δ ５ は前記距離Δ ４ よりも大きく、前記距離Δ ６ は前記距離Δ ５ よりも大きく、前記距離Δ １ は６±０．５μｍであり、前記距離Δ ２ は８．５±０．５μｍであり、前記距離Δ ３ は１１±０．５μｍであり、前記距離Δ ４ は１３．５±０．５μｍであり、前記距離Δ ５ は１６±０．５μｍであり、前記距離Δ ６ は１９±０．５μｍである、
    方法。
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