一种X射线传感器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种X射线传感器，X射线传感器包括多个X射线传感器像素单元，每个X射线传感器像素单元包括：本征半导体层100；分别位于本征半导体层100的相对的表面上的第一类型掺杂层110和第二类型掺杂层120，其中第一类型掺杂层110的外轮廓为正六边形；位于第一类型掺杂层110上的电极层106；覆盖电极层106的钝化层108；位于电极层106上的钝化层108中的焊接柱130；其中，多个X射线传感器像素单元规则排列，且呈蜂窝阵列排列，相邻的X射线传感器像素单元的第一类型掺杂层110等间隔且错位非正交排列。本发明专利技术的传感器较传统的矩形像素具有更大的像素密度，且探测像素的性能更加均匀。

X ray sensor and manufacturing method thereof

The invention discloses a X ray sensor, X ray sensor includes a plurality of X ray sensor pixel unit, each X ray sensor pixel unit includes: intrinsic semiconductor layer 100; located in the intrinsic semiconductor layer 100 of the first type doped on the opposite surfaces of layer 110 and second type 120 doping layer, wherein the outer profile the first type doped layer 110 is hexagonal; in the first type doped layer on the 110 electrode layer 106; covered electrode layer 106 passivation layer 108; in the 106 electrode passivation layer 108 in the welding column 130; wherein, a plurality of X ray sensor pixel units arranged regularly, and a cellular array. The first type doped with 110 equal interval and non orthogonal array sensor pixel dislocation layer adjacent to the X - ray unit. The sensor of the invention has larger pixel density than the traditional rectangular pixel, and the performance of the detected pixel is more uniform.

【技术实现步骤摘要】
一种X射线传感器及其制造方法
本专利技术属于半导体器件领域，尤其涉及一种X射线传感器及其制造方法。
技术介绍
X射线探测器是一种将X射线能量转换为可供记录的电信号的装置，在X射线光源聚焦后，穿过待测样品后的X射线通过X射线传感器转换为可供记录的电信号，而后通过信号处理进行成像。目前，半导体器件的探测器由于其体积小、速度快、便于信息处理以及设计灵活等优点，得到了广泛的应用，成为探测器市场的主流。硅基像素探测器是目前常用的一种X射线传感器，主要包括PIN二极管器件的像素阵列，通过铟柱将传感器像素单元的电极与读芯片封装，形成硅基探测器，该种探测器具有高空间分辨率、快速响应能力和高时间分辨能力，然而，也对传感器的集成度和探测图像的均匀性提出了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种X射线传感器及其制造方法，像素间的隔离距离更小，提高像素密度以及探测图像的均匀性。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种X射线传感器，包括多个X射线传感器像素单元，每个X射线传感器像素单元包括：本征半导体层；分别位于本征半导体层的相对的两个表面上的第一类型掺杂层和第二类型掺杂层，其中，第一类型掺杂层的外轮廓为正六边形；位于第一类型掺杂层上的电极层；覆盖电极层的钝化层；位于电极层上的焊接柱；其中，多个X射线传感器像素单元规则排列，且呈蜂窝阵列排列，相邻的X射线传感器像素单元的第一类型掺杂层等间隔且错位非正交排列。可选的，所述电极层的外轮廓为与第一类型掺杂层同心的正六边形。可选的，还包括包围蜂窝阵列的保护环。此外，本专利技术还提供了一种X射线传感器的制造方法，包括：提供本征半导体层；在本征半导体层的相对的两个表面上分别形成第一类型掺杂层和第二类型掺杂层，其中，第一类型掺杂层的外轮廓为正六边形，第一类型掺杂层规则排列，且呈蜂窝阵列排列，相邻的第一类型掺杂层等间隔且错位非正交排列；在第一类型掺杂层上形成电极层；覆盖钝化层；在电极层上形成焊接柱。可选的，形成第一类型掺杂层至电极层的步骤包括：在本征半导体层上形成介质层；刻蚀介质层，在介质层中形成第一注入区，第一注入区的外轮廓为正六边形，每一条第一注入区规则排列，相邻条的第一注入区等间隔且错位非正交排列；进行离子注入，在第一注入区的本征半导体衬底中形成第一类型掺杂层；在第一类型掺杂层上形成电极层。可选的，所述第一注入区暴露本征半导体层；在形成第一注入区之后、进行离子注入之前，还包括：进行氧化工艺，在第一注入区的暴露的表面上形成氧化物的盖层。可选的，刻蚀介质层，在介质层中形成第一注入区的步骤还包括：刻蚀部分厚度的介质层，在介质层中形成第一注入区，第一注入区内剩余的介质层为盖层。可选的，形成电极层的步骤包括：对盖层进行刻蚀，形成与第一类型掺杂层的外轮廓相似且同心的正六边形的接触区；在接触区上形成电极层。本专利技术实施例提供的X射线传感器及其制造方法，X射线传感器像素的第一类型掺杂层的外轮廓为六边形，在组成像素阵列时，相邻的第一类型掺杂层等间隔且错位非正交排列，呈蜂窝排列，像素间的间距变小，同等面积下，较传统的矩形像素具有更大的像素密度，此外，第一类型掺杂层与相邻的第一类型掺杂层的各边的间隔都基本相等，使得探测像素的性能更加均匀，提高了探测器的性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了根据本专利技术实施例的X射线传感器的俯视结构示意图；图1A示出了图1的AA向截面结构示意图；图2-图12示出了根据本专利技术的实施例的制造方法形成X射线传感器的各个制造过程中的传感器结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。本专利技术提供了一种X射线传感器，参考图1和图1A所示，图1为X射线传感器的俯视图，图1A为一个X射线传感器像素单元的截面结构示意图，该X射线传感器包括多个X射线传感器像素单元，每个X射线传感器像素单元包括：本征半导体层100；分别位于本征半导体层100的相对的表面上的第一类型掺杂层110和第二类型掺杂层120，其中第一类型掺杂层110的外轮廓为正六边形；位于第一类型掺杂层110上的电极层106；覆盖电极层106的钝化层108；位于电极层106上的钝化层108中的焊接柱130；其中，多个X射线传感器像素单元规则排列，且呈蜂窝阵列排列，相邻的X射线传感器像素单元的第一类型掺杂层110等间隔且错位非正交排列。在本专利技术中，提出了一种PIN型X射线传感器，该传感器的像素单元中，第一掺杂层采用了正六边形的外轮廓，该种外轮廓的像素单元在排列成阵列时，X射线传感器像素单元规则排列，为了便于描述和理解，以下将X射线传感器规则排列描述为像素条，即像素单元的第一类型掺杂层的中心点在一条直线上，整齐排列为一条直线，例如可以呈行排列、列排列或斜线排列等，且相邻的像素条的第一类型掺杂层等间隔且错位非正交排列，使得像素单元呈蜂窝阵列排列，即每个X射线像素单元的第一类型掺杂层中的各边分别和与其相邻的X射线像素的第一类型掺杂层的一个边相互平行，且等间隔排列，当然，对于边界处的像素单元，如第一行、最末行或每一像素条的两端的像素单元，仅X射线像素单元的第一类型掺杂层中的部分边分别和与其相邻的X射线像素的第一类型掺杂层的一个边相互平行，且等间隔排列。由于采用了上述形状的第一类型掺杂层以及排列方式，使得像素单元间的间距变小，同等面积下，较传统的矩形像素具有更大的像素密度，此外，第一类型掺杂层与相邻的第一类型掺杂层的各边的间隔都基本相等，使得探测像素的性能更加均匀。在本专利技术中，所述本征半导体层100可以为半导体衬底，该半导体衬底可以具有低掺杂，在本实施例中，所述本征半导体层100为高阻硅衬底。第一类型掺杂层110和第二掺杂层120具有相反的掺杂类型，通常地，第一类型掺杂层110为P+掺杂，如B离子的掺杂，第二掺杂层120通常为N掺杂，如P离子掺杂。第一类型掺杂层110、本征半导体层100和第二类型掺杂层120形成了PIN型的器件，本实施例中，第一类型掺杂层110通过其周围的本征半导体层100上的介质层102实现与周围有源区的隔离，该介质层为进行离子注入形成第一类型掺杂层110时的掩膜层。在第一类型掺杂层110上形成有电极层106，为了提高与第一类型掺杂层110的接触面积，所述电极层的外轮廓为正六边形，该正六边形与第一类型掺杂层110的外轮廓基本相似。在电极层106上覆盖有钝化层108，钝化层起到保护器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线传感器，其特征在于，包括多个X射线传感器像素单元，每个X射线传感器像素单元包括：本征半导体层；分别位于本征半导体层的相对的两个表面上的第一类型掺杂层和第二类型掺杂层，其中，第一类型掺杂层的外轮廓为正六边形；位于第一类型掺杂层上的电极层；覆盖电极层的钝化层；位于电极层上的焊接柱；其中，多个X射线传感器像素单元规则排列，且呈蜂窝阵列排列，相邻的X射线传感器像素单元的第一类型掺杂层等间隔且错位非正交排列。

【技术特征摘要】
1.一种X射线传感器，其特征在于，包括多个X射线传感器像素单元，每个X射线传感器像素单元包括：本征半导体层；分别位于本征半导体层的相对的两个表面上的第一类型掺杂层和第二类型掺杂层，其中，第一类型掺杂层的外轮廓为正六边形；位于第一类型掺杂层上的电极层；覆盖电极层的钝化层；位于电极层上的焊接柱；其中，多个X射线传感器像素单元规则排列，且呈蜂窝阵列排列，相邻的X射线传感器像素单元的第一类型掺杂层等间隔且错位非正交排列。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述电极层的外轮廓为与第一类型掺杂层同心的正六边形。3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，还包括包围蜂窝阵列的保护环。4.一种X射线传感器的制造方法，其特征在于，包括：提供本征半导体层；在本征半导体层的相对的两个表面上分别形成第一类型掺杂层和第二类型掺杂层，其中，第一类型掺杂层的外轮廓为正六边形，第一类型掺杂层规则排列，且呈蜂窝阵列排列，相邻的第一类型掺杂层等间隔且错位非正交排列；在第一类型掺杂层上形成电极层；覆盖钝化层；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷华湘，贾云丛，袁烽，陈大鹏，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11