半导体辐射检测器制造技术

本文公开一种辐射检测器(100)，其包括：包括第一组电触点(118A)和第二组电触点(118B)的电子器件层(120)；被配置为吸收辐射的辐射吸收层(110)；半导体衬底(103)，所述半导体衬底(103)的部分沿其厚度方向延伸到所述辐射吸收层(110)中，所述部分形成第一组电极(119A)和第二组电极(119B)；其中所述第一组电极(119A)和所述第二组电极(119B)相互交叉；其中所述半导体衬底(103)包括将所述第一组电极(119A)与所述第二组电极(119B)分开的p

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体辐射检测器

技术介绍

[0001]辐射检测器是一种测量辐射特性的设备。所述特性的示例可包括辐射的强度、相位和偏振的空间分布。辐射可以是与对象相互作用的辐射。例如，由辐射检测器测量的辐射可以是已经从对象穿透或从对象反射的辐射。辐射可以是电磁辐射，比如红外光、可见光、紫外光、X射线或γ射线。辐射可以是其他类型，比如α射线和β射线。
[0002]一种类型的辐射检测器是基于辐射和半导体之间的相互作用。例如，该类型的辐射检测器可具有吸收辐射并产生载流子(例如，电子和空穴)的半导体层和用于检测所述载流子的电路。
[0003]碲化镉锌(CdZnTe或Cd1‑
x
Zn
x
Te)是直接间隙半导体，并且是室温辐射检测的极好的候选者。碲化镉锌是碲化锌和碲化镉(CdTe)的合金，x值是碲化镉锌中锌的摩尔浓度。其x值从0.04到0.2的碲化镉锌被认为是检测器发展的前景，因为它可以处理和改善碲化镉的某些性能。例如，碲化镉和碲化镉锌都具有较大的原子序数，因此使材料具有出色的制动力，从而对入射的X射线、γ射线具有高吸收效率；并且具有较大的带隙(例如，1.5eV
‑
1.6eV)，从而可用于室温检测器；其还具有高电阻率，以实现辐射检测器的良好信噪比。同时，由于掺入锌，碲化镉锌具有比碲化镉更大的带隙，因此增加了最大可获得的电阻率。
[0004]碲化镉和碲化镉锌检测器的实际使用涵盖了广泛的应用，例如，医学和工业成像、工业测量和无损检测、安全和监视、核保障和不扩散以及天体物理学。
【专利技术内容】
[0005]本文公开一种辐射检测器，其包括：包括第一组电触点和第二组电触点的电子器件层；被配置为吸收辐射的辐射吸收层；半导体衬底，所述半导体衬底的部分沿其厚度方向延伸到所述辐射吸收层中，所述部分形成第一组电极和第二组电极；其中所述第一组电极和所述第二组电极相互交叉；其中所述半导体衬底包括将所述第一组电极与所述第二组电极分开的p
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n结；其中所述电子器件层和所述半导体衬底被结合，使得所述第一组电极被电连接到所述第一组电触点，并且所述第二组电极被电连接到所述第二组电触点。
[0006]根据实施例，所述辐射吸收层包括砷化镓、碲化镉、镉锌碲或其组合。
[0007]根据实施例，所述第一组电极和所述第二组电极被配置为被差分偏置。
[0008]根据实施例，所述第一组电极中的一个电极与所述第二组电极中的最邻近电极之间的距离不超过2λ，其中λ是所述辐射吸收层中载流子的平均自由程。
[0009]根据实施例，所述第二组电极为圆柱形。
[0010]根据实施例，所述第二组电极为棱柱形。
[0011]根据实施例，所述第一组电极包括栅格。
[0012]根据实施例，所述第二组电极是离散的。
[0013]根据实施例，所述第一组电极和所述第二组电极在所述厚度方向上共延。
[0014]根据实施例，所述p
‑
n结具有离散部分。
[0015]根据实施例，所述p
‑
n结位于所述半导体衬底的第一掺杂半导体区域和所述半导
体衬底的第二掺杂半导体区域的界面处。
[0016]根据实施例，所述第一掺杂半导体区域围绕所述第二掺杂半导体区域。
[0017]根据实施例，所述第二掺杂半导体区域与所述第二组电极处于电接触中。
[0018]根据实施例，所述第一掺杂半导体区域从所述半导体衬底的表面延伸到所述辐射吸收层和所述半导体衬底之间的界面。
[0019]根据实施例，所述第二掺杂半导体区域与所述第一掺杂半导体区域共延。
[0020]根据实施例，所述辐射吸收层包括多晶半导体。
[0021]根据实施例，所述电子器件层被配置为通过所述第一组电触点和所述第二组电触点将所述第一组电极和所述第二组电极偏置为不同的电压。
[0022]根据实施例，所述辐射是X射线。
[0023]根据实施例，所述电子器件层包括：第一电压比较器，其被配置为将所述第二组电触点的电触点电压与第一阈值进行比较；第二电压比较器，其被配置为将所述电压与第二阈值进行比较；计数器，其被配置为记录被所述辐射吸收层接收的辐射粒子的数目；控制器，其中所述控制器被配置为从所述第一电压比较器确定所述电压的绝对值等于或超过所述第一阈值的绝对值时启动时间延迟；其中所述控制器被配置为在所述时间延迟期间启动所述第二电压比较器；其中所述控制器被配置为如果所述第二电压比较器确定所述电压的绝对值等于或超过所述第二阈值的绝对值，则使所述计数器记录的数目增加一。
[0024]根据实施例，所述辐射检测器进一步包括电连接到所述电触点的积分器，其中所述积分器被配置为从所述电触点收集载流子。
[0025]根据实施例，所述控制器被配置为在所述时间延迟的开始或终结时启动所述第二电压比较器。
[0026]根据实施例，所述控制器被配置为将所述电触点连接到电接地。
[0027]根据实施例，所述电压的变化率在所述时间延迟终结时大致为零。
[0028]本文公开一种方法，其包括：通过蚀刻半导体衬底，部分地穿过其厚度，从所述半导体衬底形成第一组电极和第二组电极；在所述半导体衬底中形成第一掺杂半导体区域；在所述半导体衬底中形成第二掺杂半导体区域；在所述第一组电极和所述第二组电极之间引入半导体颗粒，从而形成辐射吸收层；将所述半导体衬底与包括第一组电触点和第二组电触点的电子器件层接合，以使所述第一组电极电连接至所述第一组电触点，并且所述第二组电极电连接至所述第二组电触点；其中所述第一掺杂半导体区域和所述第二掺杂半导体区域形成将所述第一组电极与所述第二组电极分开的p
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n结。
[0029]根据实施例，所述半导体颗粒包括砷化镓、碲化镉、镉锌碲或其组合。
[0030]根据实施例，在所述第一组电极和所述第二组电极之间引入所述半导体颗粒包括熔融所述半导体颗粒。
[0031]根据实施例，所述第一组电极和所述第二组电极被配置为差分偏置。
[0032]根据实施例，所述第一组电极中的一个电极与所述第二组电极中的最邻近电极之间的距离不超过2λ，其中λ是所述辐射吸收层中载流子的平均自由程。
[0033]根据实施例，所述第二组电极为圆柱形。
[0034]根据实施例，所述第二组电极为棱柱形。
[0035]根据实施例，所述第一组电极包括栅格。
[0036]根据实施例，所述第二组电极是离散的。
[0037]根据实施例，所述电子器件层被配置为通过所述第一组电触点和所述第二组电触点将所述第一组电极和所述第二组电极偏置为不同的电压。
[0038]根据实施例，所述第一掺杂半导体区域围绕所述第二掺杂半导体区域。
[0039]根据实施例，所述第二掺杂半导体区域与所述第二组电极处于电接触中。
[0040]根据实施例，所述第一掺杂半导体区域从所述半导体衬底的表面延伸到所述辐射吸收层和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种辐射检测器，其包括：包括第一组电触点和第二组电触点的电子器件层；被配置为吸收辐射的辐射吸收层；半导体衬底，所述半导体衬底的部分沿其厚度方向延伸到所述辐射吸收层中，所述部分形成第一组电极和第二组电极；其中所述第一组电极和所述第二组电极相互交叉；其中所述半导体衬底包括将所述第一组电极与所述第二组电极分开的p
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n结；其中所述电子器件层和所述半导体衬底被结合，使得所述第一组电极被电连接到所述第一组电触点，并且所述第二组电极被电连接到所述第二组电触点。2.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述辐射吸收层包括砷化镓、碲化镉、镉锌碲或其组合。3.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述第一组电极和所述第二组电极被配置为被差分偏置。4.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述第一组电极中的一个电极与所述第二组电极中的最邻近电极之间的距离不超过2λ，其中λ是所述辐射吸收层中载流子的平均自由程。5.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述第二组电极为圆柱形。6.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述第二组电极为棱柱形。7.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述第一组电极包括栅格。8.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述第二组电极是离散的。9.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述第一组电极和所述第二组电极在所述厚度方向上共延。10.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述p
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n结具有离散部分。11.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述p
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n结位于所述半导体衬底的第一掺杂半导体区域和所述半导体衬底的第二掺杂半导体区域的界面处。12.如权利要求11所述的辐射检测器，其中所述第一掺杂半导体区域围绕所述第二掺杂半导体区域。13.如权利要求11所述的辐射检测器，其中所述第二掺杂半导体区域与所述第二组电极处于电接触中。14.如权利要求11所述的辐射检测器，其中所述第一掺杂半导体区域从所述半导体衬底的表面延伸到所述辐射吸收层和所述半导体衬底之间的界面。15.如权利要求11所述的辐射检测器，其中所述第二掺杂半导体区域与所述第一掺杂半导体区域共延。16.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述辐射吸收层包括多晶半导体。17.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述电子器件层被配置为通过所述第一组电触点和所述第二组电触点将所述第一组电极和所述第二组电极偏置为不同的电压。18.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述辐射是X射线。19.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述电子器件层包括：
第一电压比较器，其被配置为将所述第二组电触点的电触点电压与第一阈值进行比较；第二电压比较器，其被配置为将所述电压与第二阈值进行比较；计数器，其被配置为记录被所述辐射吸收层接收的辐射粒子的数目；控制器，其中所述控制器被配置为从所述第一电压比较器确定所述电压的绝对值等于或超过所述第一阈值的绝对值时启动时间延迟；其中所述控制器被配置为在所述时间延迟...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹培炎，刘雨润，
申请(专利权)人：深圳帧观德芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：