用于辐射探测器的转换器层的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用于辐射探测器（10）的多个转换器层（3）的制造方法，其中，每个转换器层（3）包括用于施加像素电极（12）的具有像素结构的第一面（4）和用于施加反电极（11）的第二面，所述制造方法包括在用于一个或多个具有结构化第一面（4）的转换器层（3）的具有结构形成元件（52）的晶体生长设备中的胚层（50）上的半导体晶体（54，60）的生长步骤。此外本发明专利技术涉及一种通过本方法制造的转换器层（3）以及一种辐射探测器（10）和一种具有此类转换器层（3）或此类辐射探测器（10）的医疗技术设备（20）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种用于辐射探測器的制造方法和一种由此产生的转换器层以及具有此类转换器层的一种辐射探測器和ー种医疗技术设备。
技术介绍
辐射探測器，尤其是直接转换辐射探測器实现了定量地以及能量选择地采集各个光子，例如X射线或伽马射线等高能辐射。在直接转换辐射探測器中，辐射的光子分别在由特殊半导体材料构成的转换器层中以电子空穴对的形式制造自由带电粒子。通过X射线光子产生的带电粒子对(电子空穴对)通过施加外加电场向各自电极加速(电子向着阳极，空穴向着阴极)，并且在其到达时在各个电极上引起脉冲，所述脉冲然后通过加强电子表现为电流脉冲或电压脉冲。·适用例如具有高原子序数的I1-V1-半导体形式的半导体材料，尤其是碲化镉或硒化镉，例如CdTe、CdZnTe, CdZnSe, CdTeSe或CdZnTeSe来探测高能辐射。这些材料较为适宜，因为较高的X射线吸附作用，尤其是对于医学成像的能量范围来说。然而其缺点之一在于半导体材料中较差的空穴传递以及与此相连的带电粒子在缺陷中的吸收反应，所述缺陷始终存在在真实晶体中，尤其在结晶界限和临界面处，例如电极。为了弥补这ー缺点，在现有技术中建议构成条纹、像素和各个集电极(传统方式的阳极)的其他结构。所有这些表面结构都用到所谓的“小像素效栗”。这正是基于，与非常小像素化的电极的转换器层厚度相比，重量场在探测器较宽的范围中变得非常小，并且在紧靠像素化电极附近急剧升高。这将导致，当电荷载体到达电极附近处时，产生大部分的电荷信号。例如能够利用这ー效果来降低通过空穴引起的信号的值。在此，“小像素效果”的效率与像素大小和转换器层厚度之间的比例有直接的相互关系。为了制造配备有例如多个像素元件这种表面结构的转换器层，传统上使用具有多步骤的以及其他刻蚀步骤、光效应步骤、显影步骤和清洗步骤的摄影平板法。污染和缺损的形成通常与此类摄影平板法相连，这使得此类转换器层或探測器元件的制造成本増加，并且其功率经常减弱(例如參见Milof及其他人的“Photoresist Process Optimizationfor Defects Using a Rigorous Lithography Simulator，，，IEEE1997, 57-60 页X —般而言，工作步骤始終是污染源，一方面因为实验室空气本身在无尘室中就不是不含颗粒的，另一方面因为化学试剂同样不是百分之百纯净的。因此，在生产中对每ー加工步骤都存在不同的无尘室等级。小公司、研究所实验室一般具有如下无尘室等级，其中，例如在每立方英尺空气中(约30X 30X 30cm3)允许存在始终多于200个的大小5 的颗粒。
技术实现思路
基于现有技术，本专利技术要解决的技术问题在于，提供ー种用于辐射探測器，特别是用于直接转换辐射探測器的具有像素电极的此类转换器层的可选的制造方法。根据本专利技术的制造方法在此是制造多个用于辐射探測器的转换器层的方法(也就是说唯一一个或两个或多个转换器层)，同时能够在晶体生长步骤中制造所述的辐射探測器。在此为这种转换器层所设方法如下，其中，每ー个所制造的转换器层包括用于施加像素电极的具有像素结构的第一面，和用于施加反电极的第二面。为了制造这ー结构，本方法包括在用于ー个或多个具有结构化第一面的转换器层的具有结构形成元件的晶体生长设备中的胚层上的半导体晶体的生长步骤。转换器层在此由半导体晶体形式的辐射探測材料组成，其中能够直接计数各个射入到材料中的光子。在此类直接转化材料中，通过在辐射探測材料中制造电学电荷载体(也就是说电子空穴对)能够通过计数率采集直接探測入射的辐射。辐射这一概念被理解为适合于在辐射探測材料中释放电荷载体的每ー类辐射，优选的是高能辐射并且尤其是X射线射线或伽马射线。依据本专利技术的转换器中所用到的直接转换半导体连接的例子是I1-V1-半导体连接，尤其是硒化物和碲化物，例如CdSe、CdZnTe, CdTeSe, CdZnTeSe和CdMnTeSe基础上的材料体系。半导体连接能够优选的从CdxZni_xTeySei_y (其中0 < x < I ;0彡y彡I)或CdxMrvJeySeh (其中0彡x彡1;0彡y彡I)中选取。通过依据本专利技术的制造方法制造转换器层，其第一面包括用于施加像素电极的像素结构，并且构造用于施加反电极的其第二面。“像素结构”在本专利技术范畴中意味着，第一面的转换器层的表面具有如下表面结构，即它将表面划分在各个定义的像素中。能够任意选取像素的形状和结构，其中，为了达到所谓的“小像素效果”，各个像素的边长或直径与转换器层的层厚相比格外小。优选的结构为圆形的或四边形的，尤其是正方形的像素，但也有具有四角底面和圆角的像素，具有所定义的像素大小，也就是说，像素面在像素元件的平面中。tヒ如，像素的直径或边长小于IOmm,优选的小于或等于5mm,进ー步优选的在IOOiim和500 y m之间，例如200 u m。在各个像素元件之间优选的例如以空腔或皱纹的形式构成中间空间，其保证了各个待布置在像素元件上的电极元件的电学密封。根据本专利技术的制造方法通过晶体生长过程中胚层上辐射探測材料的直接生长解决了上述技术问题。在此能够使用不同的晶体生长过程，只要它们生长出具有用于转换器层目的特征的所希望的半导体晶体。对于本领域的专业人员来说已知用于在此使用到的半 导体材料的不同的晶体生长过程，例如移动加热法(I)、垂直和水平高压布里奇曼法(2)、垂直梯度凝固法(VGF)，例如VGF高压布里奇曼(3)、物理气相传输法(4)、Czochalsky法(5)、金属有机化学气相沉淀法(6)、液相取向附生法(7)或者分子束取向附生法(8)。上述方法I至5优选的用于块状晶体(即体积晶体)。其他方法例如适合制造“薄的”、即直至几十U m厚的层。在依据本专利技术的制造方法中，为了达到所希望的探測器材料，能够使用由不均匀的晶核(例如Al2O3, Ge、GaAs, GaN等)构成的胚层，或者使用由硒化镉或碲化镉基础上具有相应晶格參数的均匀晶核构成的胚层。这实现了各个微晶或柱状晶粒的生长，由此，在转换器层中尽可能少的构成内在的缺陷。在转换器层中存在的内在缺陷越少，通常电荷载体的活动性就越高，并且其寿命也越长，即电荷载体的活动性-寿命-产品(所谓的y * T )。为了在转换器层的第一面上布置各个像素元件的形状、大小和厚度，在根据本专利技术的制造方法中，在晶体生长设备中设有结构形成元件，它在晶体生长期间在各个像素元件之间保留例如空腔或皱纹形式的中间空间。换句话说，结构形成元件用作转换器层的各个像素元件之间的中间空间的占位物，它在从转换器层中取出后留下空腔或皱纹。像素元件的精确度和大小依赖于结构形成元件的质量和性质，因为它正好与之互补。依据本专利技术的方法具有如下优点，即它对于在转换器层的面上形成具有像素元件的转换器层并不需要照相平版印刷法。尤其是依据本专利技术的方法不要求刻蚀步骤用来在像素元件之间生成空腔或皱纹，从而在材料选取上不再有关于材料可刻蚀性的限制。通过照相平版印刷法一般的污染，尤其是通过刻蚀试剂的污染，或者表面上由于离子束刻蚀而造成的缺陷，这些并不出现在依据本专利技术的方法中。所必需的方法步骤数量较少是另ー优点，由此可能进ー步提高所制造的转换器层的质量。这样也降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于辐射探测器（10）的多个转换器层（3）的制造方法，其中，每个转换器层（3）包括用于施加像素电极（12）的具有像素结构的第一面（4）和用于施加反电极（11）的第二面，所述制造方法包括在用于一个或多个具有结构化第一面（4）的转换器层（3）的具有结构形成元件（52）的晶体生长设备中的胚层（50）上的半导体晶体（54，60）的生长步骤。

【技术特征摘要】
2011.09.26 DE 102011083392.71.一种用于辐射探测器(10)的多个转换器层(3)的制造方法，其中，每个转换器层(3)包括用于施加像素电极(12)的具有像素结构的第一面(4)和用于施加反电极(11)的第二面，所述制造方法包括在用于一个或多个具有结构化第一面(4)的转换器层(3)的具有结构形成元件(52)的晶体生长设备中的胚层(50)上的半导体晶体(54，60)的生长步骤。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，将所述结构形成元件(52)布置在所述胚层(50)上。3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，在所述晶体生长设备中将多个层布置在所述结构形成元件(52)上。4.根据上述权利要求中任一项所述的制造方法，其中，使用一个或多个具有像素电极元件(A)形式的片段的晶格作为结构形成元件(52)。5.根据上述权利要求中任一项所述的制造方法，其中，所述结构形成元件(52)由如下材料制造，该材料包括碳、以氮化硼涂层的石英、以碳涂层的石英、热解的硼、热解的碳或者它们的组合。6.根据上述权利要求中任一项所述的制造方法，其中，所述转换器层(3)借助从溶液或熔化态中的剪切过程或者借助液相或气相剪切过程制造。7.根据上述权利要求中任一项所述的制造方法，其中，在所述转换器层(3，54)生长之后，从转换器层上机械地去除胚层(50 )。8.根据上述权利要求中任一项所述的制造方法，其中，在所述转换器层(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：F迪尔，P哈肯施迈德，M斯特拉斯伯格，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：