DE102009017505B4 - Radiation detector, use of a radiation detector and method of making a radiation detector - Google Patents

Radiation detector, use of a radiation detector and method of making a radiation detector Download PDF

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Abstract

Strahlungsdetektor (100) mit zumindest einer Detektorzelle (1), wobei ein Halbleiterkörper (2) der Detektorzelle (1) – einen ersten Elektrodenbereich (3) umfasst, – einen zweiten Elektrodenbereich (5) umfasst, der weiter von einer Unterseite (70) des Halbleiterkörpers (2) abgewandten Oberseite (30) des Halbleiterkörpers (2) entfernt ist als der erste Elektrodenbereich (3), und – eine aktive Zone (4) umfasst, die sich zwischen dem ersten Elektrodenbereich (3) und dem zweiten Elektrodenbereich (5) befindet und die zur Erzeugung freier Ladungsträger mittels einer Lawinenmultiplikation eingerichtet ist, wobei sich der zweite Elektrodenbereich (5) von der Oberseite (30) des Halbleiterkörpers (2) und von einem Rand (46) der aktiven Zone (4) weg erstreckt, und wobei der Halbleiterkörper (2) eine Strahlungseintrittsfläche (32) aufweist und die Strahlungseintrittsfläche (32) einen Teil der Oberseite (30) des Halbleiterkörpers (2) darstellt.Radiation detector (100) with at least one detector cell (1), wherein a semiconductor body (2) of the detector cell (1) - comprises a first electrode region (3), - comprises a second electrode region (5), which further extends from an underside (70) of the Semiconductor body (2) facing away from top (30) of the semiconductor body (2) is removed than the first electrode region (3), and - comprises an active zone (4), which is between the first electrode region (3) and the second electrode region (5) and which is set up to generate free charge carriers by means of an avalanche multiplication, the second electrode region (5) extending from the top (30) of the semiconductor body (2) and from an edge (46) of the active zone (4), and wherein the semiconductor body (2) has a radiation inlet surface (32) and the radiation inlet surface (32) represents part of the top side (30) of the semiconductor body (2).

Description

Es wird ein Strahlungsdetektor angegeben. Darüber hinaus wird eine Verwendung eines solchen Strahlungsdetektors angegeben. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors angegeben.A radiation detector is specified. In addition, a use of such a radiation detector is specified. Furthermore, a method for producing a radiation detector is specified.

Die Druckschrift EP 1 755 171 A1 betrifft einen Siliziumbasierten Photomultiplier und einen Photodetektor. In der Veröffentlichung „Geiger-Mode Quad-Cell Array for Adaptive Optics” (Aull, B. F. et al, Conference an Quantum Electronics and Laser Sciene CLEO/QELS 2008, 04.–09.05.2008, San Jose, CA, USA) sind Lawinendetektorzellen im Geigermodus beschrieben. In US 3 860 454 A wird eine Feldeffekttransistorstruktur, in US 2005/0258449 A1 ein Lawinenphotodetektor und in US 5 719 414 A eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung beschrieben.The publication EP 1 755 171 A1 relates to a silicon-based photomultiplier and a photodetector. In the publication "Geiger Mode Quad-Cell Array for Adaptive Optics" (Aull, BF et al., Conference on Quantum Electronics and Laser Science CLEO / QELS 2008, 04.-09.05.2008, San Jose, CA, USA) are avalanche detector cells described in Geiger mode. In US Pat. No. 3,860,454 is a field effect transistor structure, in US 2005/0258449 A1 an avalanche photodetector and in US 5 719 414 A a photoelectric conversion device is described.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Strahlungsdetektor anzugeben, der eine hohe Sensitivität aufweist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Verwendung eines solchen Strahlungsdetektors anzugeben. Weiterhin besteht eine zu lösende Aufgabe darin, ein effizientes Verfahren zur Herstellung eines sensitiven Strahlungsdetektors anzugeben.An object to be solved is to provide a radiation detector which has a high sensitivity. Another object to be solved is to specify a use of such a radiation detector. Furthermore, an object to be solved is to provide an efficient method for producing a sensitive radiation detector.

Diese Aufgaben werden durch einen Strahlungsdetektor nach Anspruch 1 und dessen Verwendung nach Anspruch 14 sowie ein Verfahren nach Anspruch 15 gelöst.These objects are achieved by a radiation detector according to claim 1 and its use according to claim 14 and a method according to claim 15.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist dieser dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung zu detektieren. Die zu detektierende Strahlung weist zum Beispiel Wellenlängen im Spektralbereich zwischen 200 nm und 3000 nm auf, insbesondere im Spektralbereich zwischen 300 nm und 800 nm. Bevorzugt ist der Strahlungsdetektor dazu eingerichtet, Wellenlängen im Bereich zwischen 380 nm und 450 nm zu detektieren. Weiterhin bevorzugt ist der Strahlungsdetektor dazu eingerichtet, einzelne Photonen der Strahlung zu detektieren. Der Strahlungsdetektor kann zum Betrieb als Photonenzähler geeignet sein.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the latter is configured to detect electromagnetic radiation. The radiation to be detected has, for example, wavelengths in the spectral range between 200 nm and 3000 nm, in particular in the spectral range between 300 nm and 800 nm. The radiation detector is preferably set up to detect wavelengths in the range between 380 nm and 450 nm. Further preferably, the radiation detector is configured to detect individual photons of the radiation. The radiation detector may be suitable for operation as a photon counter.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors weist dieser zumindest eine Detektorzelle auf. Die Detektorzelle ist hierbei eine Einheit, die dazu eingerichtet ist, ein Detektorsignal zu generieren. Insbesondere ist eine Detektorzelle eine separat betreibbare Einheit.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the latter has at least one detector cell. The detector cell is in this case a unit which is set up to generate a detector signal. In particular, a detector cell is a separately operable unit.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors weist die Detektorzelle einen Halbleiterkörper auf. Beispielsweise umfasst der Halbleiterkörper Silizium oder besteht aus Silizium. Alternativ oder zusätzlich kann der Halbleiterkörper auch andere Elementhalbleiter oder Verbindungshalbleiter, zum Beispiel Germanium oder GaAs, beinhalten oder aus solchen bestehen.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the detector cell has a semiconductor body. By way of example, the semiconductor body comprises silicon or consists of silicon. Alternatively or additionally, the semiconductor body may also contain or consist of other element semiconductors or compound semiconductors, for example germanium or GaAs.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors weist der Halbleiterkörper eine Strahlungseintrittsfläche auf. Bevorzugt stellt die Strahlungseintrittsfläche einen Teil einer Oberseite des Halbleiterkörpers dar. Die Oberseite ist hierbei einer Unterseite des Halbleiterkörpers abgewandt. Insbesondere ist die Strahlungseintrittsfläche planar oder eben gestaltet. Die Strahlungseintrittsfläche ist dazu eingerichtet, mindestens einen Teil einer vom Strahlungsdetektor zu detektierende Strahlung in den Halbleiterkörper eintreten zu lassen.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the semiconductor body has a radiation entrance surface. The radiation entrance surface preferably forms part of an upper side of the semiconductor body. In this case, the upper side faces away from an underside of the semiconductor body. In particular, the radiation entrance surface is planar or planar. The radiation entrance surface is adapted to allow at least a part of a radiation to be detected by the radiation detector to enter the semiconductor body.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors umfasst der Halbleiterkörper der Detektorzelle einen ersten Elektrodenbereich. Insbesondere ist der erste Elektrodenbereich ein zusammenhängender Bereich. Bevorzugt ist der erste Elektrodenbereich ein flächig gestalteter Bereich des Halbleiterkörpers. Der erste Elektrodenbereich kann planar gestaltet sein und sich an der Strahlungseintrittsfläche und/oder an der Oberseite des Halbleiterkörpers befinden. Der erste Elektrodenbereich weist, beispielsweise in einer Richtung senkrecht zur Strahlungseintrittsfläche, bevorzugt eine Dicke von weniger als 200 nm, insbesondere von weniger als 100 nm auf. Der erste Elektrodenbereich kann dotiert ausgeführt sein. Zum Beispiel ist der erste Elektrodenbereich durch Implantation von Ionen in den Halbleiterkörper erzeugt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der erste Elektrodenbereich teilweise oder vollständig epitaktisch gewachsen ist.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the semiconductor body of the detector cell comprises a first electrode region. In particular, the first electrode region is a contiguous region. Preferably, the first electrode region is a flat area of the semiconductor body. The first electrode region may be designed planar and located on the radiation entrance surface and / or on the upper side of the semiconductor body. The first electrode region, for example in a direction perpendicular to the radiation entrance surface, preferably has a thickness of less than 200 nm, in particular less than 100 nm. The first electrode region may be doped. For example, the first electrode region is generated by implantation of ions into the semiconductor body. Alternatively or additionally, it is possible that the first electrode region has grown partially or completely epitaxially.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors umfasst der Halbleiterkörper einen zweiten Elektrodenbereich. Auch der zweite Elektrodenbereich bildet bevorzugt einen zusammenhängenden elektrisch leitenden Bereich aus. Zum Beispiel ist der zweite Elektrodenbereich durch Implantation und Dotierung mit Ionen erzeugt. Insbesondere befindet sich der zweite Elektrodenbereich weiter von einer Oberseite und/oder der Strahlungseintrittsfläche des Halbleiterkörpers entfernt als der erste Elektrodenbereich. Mit anderen Worten kann ein Abstand der ersten Elektrodenbereichs zur Oberseite des Halbleiterkörpers kleiner sein als ein Abstand des zweiten Elektrodenbereichs zur Oberseite.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the semiconductor body comprises a second electrode region. The second electrode region also preferably forms a continuous electrically conductive region. For example, the second electrode region is generated by implantation and doping with ions. In particular, the second electrode region is located further from an upper side and / or the radiation entrance surface of the semiconductor body than the first electrode region. In other words, a distance of the first electrode region from the upper side of the semiconductor body may be smaller than a distance of the second electrode region from the upper side.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors weist der Halbleiterkörper der Detektorzelle eine aktive Zone auf. Die aktive Zone befindet sich hierbei zwischen dem ersten Elektrodenbereich und dem zweiten Elektrodenbereich. Weiterhin ist die aktive Zone bevorzugt zur Erzeugung freier Ladungsträger mittels einer Lawinenmultiplikation eingerichtet. Beispielsweise ist die aktive Zone eine so genannte Avalanchezone.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the semiconductor body of the detector cell has an active zone. The active zone is in this case between the first electrode region and the second electrode region. Furthermore, the active zone is preferred for generating free charge carriers by means of a Avalanche multiplication set up. For example, the active zone is a so-called avalanche zone.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist, in Draufsicht auf die Oberseite gesehen insbesondere außerhalb eines von der aktiven Zone überdeckten Bereichs oder an einem Rand der aktiven Zone, der zweite Elektrodenbereich von der Oberseite des Halbleiterkörpers weiter entfernt als innerhalb des von der aktiven Zone überdeckten Bereichs und/oder erstreckt sich von der Oberseite weg. Der Rand stellt hierbei insbesondere eine laterale Begrenzung der aktiven Zone dar. Beispielsweise ist der Rand eine fiktive Fläche, die die aktive Zone lateral umlaufend umgibt.According to at least one embodiment of the radiation detector, seen in plan view on the top, in particular outside a region covered by the active zone or at an edge of the active zone, the second electrode region is farther from the top of the semiconductor body than within the region covered by the active zone and / or extends away from the top. In this case, the edge represents, in particular, a lateral boundary of the active zone. For example, the edge is a fictitious surface which surrounds the active zone laterally in a circle.

Zum Beispiel grenzen erster Elektrodenbereich oder zweiter Elektrodenbereich unmittelbar an die aktive Zone. In diesem Angrenzbereich weisen die Elektrodenbereiche bevorzugt einen konstanten Abstand zueinander auf. In einer lateralen Richtung neben der aktiven Zone erstreckt sich dann der zweite Elektrodenbereich, zumindest stellenweise, von der Oberseite weg und/oder weist in einer lateralen Richtung neben der aktiven Zone einen größeren Abstand zu dieser Oberseite auf als in einem in Draufsicht auf die Oberseite von der aktiven Zone überdeckten Bereich.For example, the first electrode region or second electrode region directly adjoin the active zone. In this adjacent region, the electrode regions preferably have a constant distance from one another. In a lateral direction next to the active zone, the second electrode region then extends, at least in places, away from the upper side and / or has a greater distance to this upper side in a lateral direction next to the active zone than in a top view of FIG the active zone covered area.

In mindestens einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors umfasst dieser zumindest eine Detektorzelle, wobei ein Halbleiterkörper der Detektorzelle einen ersten Elektrodenbereich aufweist. Weiterhin umfasst der Halbleiterkörper einen zweiten Elektrodenbereich, der weiter von einer Oberseite des Halbleiterkörpers entfernt ist als der erste Elektrodenbereich. Zwischen dem ersten Elektrodenbereich und dem zweiten Elektrodenbereich befindet sich eine aktive Zone, die zur Erzeugung freier Ladungsträger mittels einer Lawinenmultiplikation eingerichtet ist. In Draufsicht auf die Oberseite des Halbleiterkörper gesehen erstreckt sich, insbesondere außerhalb eines von der aktiven Zone überdeckten Bereichs und/oder an einem Rand der aktiven Zone, der zweite Elektrodenbereich weg von der Oberseite.In at least one embodiment of the radiation detector, the latter comprises at least one detector cell, wherein a semiconductor body of the detector cell has a first electrode region. Furthermore, the semiconductor body comprises a second electrode region, which is farther away from an upper side of the semiconductor body than the first electrode region. Between the first electrode region and the second electrode region is an active zone, which is set up to generate free charge carriers by means of avalanche multiplication. In a plan view of the upper side of the semiconductor body, in particular outside a region covered by the active zone and / or at an edge of the active zone, the second electrode region extends away from the upper side.

Über die sich von der Oberseite weg erstreckenden Teile der zweiten Elektrode ist eine definierte Gestaltung insbesondere der Ausdehnung der aktiven Zone ermöglicht. Beispielsweise sind in Randbereichen des ersten Elektrodenbereichs hin zum zweiten Elektrodenbereich Feldüberhöhungen eines elektrischen Feldes vermeidbar. Hierdurch ist eine hohe Detektionsgenauigkeit realisierbar.By way of the parts of the second electrode extending away from the top side, a defined configuration, in particular the extent of the active zone, is made possible. For example, in the edge regions of the first electrode region toward the second electrode region, field elevations of an electric field can be avoided. As a result, a high detection accuracy can be realized.

Feldüberhöhungen entstehen zum Beispiel durch scharfe Kanten oder abrupte Begrenzungen von Elektroden. Durch die Feldüberhöhungen kann in einem Halbleiterkörper und insbesondere in oder in der Nähe einer aktiven Zone lokal eine elektrische Feldstärke so groß sein, dass auch ohne eine Absorption eines Photons ein Lawinendurchbruch resultieren kann. Solche Lawinendurchbrüche, welche nicht durch die Absorption eines der Photonen einer zu detektierenden Strahlung ausgelöst sind, erhöhen den Dunkelstrom des Strahlungsdetektors, wodurch die Detektionsgenauigkeit reduziert ist.Field elevations arise, for example, due to sharp edges or abrupt boundaries of electrodes. As a result of the field elevations, in a semiconductor body and in particular in or in the vicinity of an active zone, an electric field strength can be locally so great that an avalanche breakdown can also result without absorption of a photon. Such avalanche breakdowns, which are not triggered by the absorption of one of the photons of a radiation to be detected, increase the dark current of the radiation detector, whereby the detection accuracy is reduced.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors weist der erste Elektrodenbereich zwei Haupterstreckungsrichtungen auf. Die erste Haupterstreckungsrichtung ist insbesondere diejenige Richtung oder eine der Richtungen, entlang der der erste Elektrodenbereich eine größte Ausdehnung aufweist. Die zweite Haupterstreckungsrichtung ist bevorzugt senkrecht zur ersten Haupterstreckungsrichtung orientiert. Mit anderen Worten bilden die beiden Haupterstreckungsrichtungen insbesondere zwei orthogonale Geraden. Im Falle eines ebenen, rechteckig geformten ersten Elektrodenbereichs zum Beispiel erstrecken sich die Haupterstreckungsrichtungen entlang zweier benachbarter Rechteckseiten.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the first electrode region has two main directions of extension. The first main extension direction is in particular that direction or one of the directions along which the first electrode region has a greatest extent. The second main extension direction is preferably oriented perpendicular to the first main extension direction. In other words, the two main extension directions in particular form two orthogonal lines. For example, in the case of a planar, rectangular shaped first electrode region, the main directions of extension extend along two adjacent sides of the rectangle.

Durch die zwei Haupterstreckungsrichtungen ist eine Ebene definiert, die den ersten Elektrodenbereich schneidet. Beispielsweise schneidet diese Ebene den ersten Elektrodenbereich in einer Zone des ersten Elektrodenbereichs, die sich am nächsten an der Strahlungseintrittsfläche befindet und/oder die sich am weitesten von einer der Strahlungseintrittsfläche abgewandten Seite des Halbleiterkörpers entfernt befindet. Bevorzugt ist die Ebene parallel zur Oberseite des Halbleiterkörpers ausgerichtet, wobei die Oberseite einen zweidimensionalen Teilbereich der Ebene darstellt.The two main directions of extension define a plane which intersects the first electrode region. By way of example, this plane intersects the first electrode region in a zone of the first electrode region which is located closest to the radiation entrance surface and / or which is located farthest from a side of the semiconductor body which faces away from the radiation entrance surface. The plane is preferably aligned parallel to the upper side of the semiconductor body, the upper side representing a two-dimensional subregion of the plane.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors weist die aktive Zone, insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Oberseite des Halbleiterkörpers und/oder zur Ebene, eine Dicke zwischen einschließlich 0,4 μm und 3 μm auf, bevorzugt zwischen einschließlich 0,7 μm und 1,8 μm.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the active zone, in particular in a direction perpendicular to the upper side of the semiconductor body and / or to the plane, has a thickness of between 0.4 μm and 3 μm, preferably between 0.7 μm and 1.8 inclusive microns.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors weist der Halbleiterkörper an einer dem ersten Elektrodenbereich abgewandten Unterseite einen Bodenbereich auf. In dem Bodenbereich beträgt, zumindest stellenweise, ein spezifischer Widerstand des Halbleiterkörpers mindestens 0,50 kΩcm. Insbesondere beträgt der spezifische Widerstand mindestens 1,00 kΩcm oder mindestens 3,00 kΩcm. Mit anderen Worten ist der Halbleiterkörper in dem Bodenbereich hochohmig ausgebildet.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the semiconductor body has a bottom region on an underside facing away from the first electrode region. In the bottom region, at least in places, a specific resistance of the semiconductor body is at least 0.50 kΩcm. In particular, the specific resistance is at least 1.00 kΩcm or at least 3.00 kΩcm. In other words, the semiconductor body is formed in the bottom region of high impedance.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist an der Unterseite des Halbleiterkörpers ein Träger angebracht. Über den Träger kann der Halbleiterkörper mechanisch gestützt sein. Durch den Einsatz eines Trägers ist eine geringe Dicke des Halbleiterkörpers, insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Ebene und/oder zur Oberseite des Halbleiterkörpers, realisierbar. Durch die geringe Dicke des Halbleiterkörpers ist beispielsweise ein Störstrom von einer dem ersten Elektrodenbereich abgewandten Rückseite des Halbleiterkörpers her reduzierbar, wodurch sich die Detektionsgenauigkeit erhöhen kann.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, a carrier is attached to the underside of the semiconductor body. The semiconductor body can be mechanically supported via the carrier. By using a carrier is a small thickness of the semiconductor body, in particular in a direction perpendicular to the plane and / or the top of the semiconductor body, realized. Due to the small thickness of the semiconductor body, for example, a noise current can be reduced from a rear side of the semiconductor body facing away from the first electrode region, as a result of which the detection accuracy can be increased.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist der Träger mechanisch mit dem Halbleiterkörper über eine dielektrische Verbindungsschicht verbunden. Die Verbindungsschicht kann eine Bondschicht, zum Beispiel eine Siliziumdioxidbondschicht, sein.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the carrier is mechanically connected to the semiconductor body via a dielectric connection layer. The bonding layer may be a bonding layer, for example, a silicon dioxide bonding layer.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors umfasst dieser eine Mehrzahl von insbesondere gleichartigen Detektorzellen. Beispielsweise beinhaltet der Strahlungsdetektor mindestens 16 Detektorzellen, bevorzugt mindestens 64 Detektorzellen. Bevorzugt sind die Detektorzellen einander benachbart. Benachbart kann bedeuten, dass in einer lateralen Richtung die Detektorzellen aneinander grenzen.According to at least one embodiment of the radiation detector, the latter comprises a plurality of, in particular, similar detector cells. For example, the radiation detector includes at least 16 detector cells, preferably at least 64 detector cells. Preferably, the detector cells are adjacent to each other. Adjacent may mean that the detector cells adjoin one another in a lateral direction.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist zwischen zumindest zwei der benachbarten Detektorzellen mindestens ein Graben ausgebildet. Der Graben erstreckt sich hierbei bevorzugt von der Oberseite des Halbleiterkörpers hin zur Unterseite des Halbleiterkörpers. Es ist nicht erforderlich, dass der Graben den Halbleiterkörper hin zur Unterseite vollständig durchdringt, jedoch ist dies möglich. Der mindestens eine Graben weist weiterhin wenigstens eine Grabenwand auf. Die Grabenwand bildet insbesondere eine Grenzfläche des Halbleiterkörpers hin zu dem Graben. Der Graben kann vollständig oder zum Teil mit einem oder mit mehreren verschiedenen Feststoffen befüllt sein.According to at least one embodiment of the radiation detector, at least one trench is formed between at least two of the adjacent detector cells. In this case, the trench preferably extends from the top side of the semiconductor body to the bottom side of the semiconductor body. It is not necessary that the trench completely penetrate the semiconductor body towards the bottom, but this is possible. The at least one trench furthermore has at least one trench wall. In particular, the trench wall forms an interface of the semiconductor body towards the trench. The trench may be completely or partially filled with one or more different solids.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors schließt die Grabenwand mit der Oberseite des Halbleiterkörpers einen Winkel zwischen einschließlich 75° und 130° ein, insbesondere zwischen einschließlich 85° und 105°. Beispielsweise ist mindestens eine der Grabenwände oder sind alle Grabenwände senkrecht zu der Oberseite des Halbleiterkörpers ausgerichtet.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the trench wall with the top side of the semiconductor body encloses an angle of between 75 ° and 130 ° inclusive, in particular between 85 ° and 105 ° inclusive. For example, at least one of the trench walls or all trench walls are aligned perpendicular to the upper side of the semiconductor body.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors sind die Detektorzellen matrixartig angeordnet.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the detector cells are arranged like a matrix.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors sind alle Detektorzellen gleichartig ausgebildet.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, all detector cells are of identical design.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors umfasst die Detektorzelle oder umfasst mindestens eine der Detektorzellen oder umfassen alle Detektorzellen wenigstens einen Löschwiderstand. Der Löschwiderstand ist hierbei bevorzugt mit dem jeweiligen ersten Elektrodenbereich oder dem jeweiligen zweiten Elektrodenbereich der betreffenden Detektorzelle elektrisch leitend verbunden. Elektrisch leitend verbunden kann hierbei bedeuten, dass zwischen dem Löschwiderstand und dem ersten Elektrodenbereich kein signifikanter elektrischer Widerstand vorliegt, insbesondere wenn kein Lawinendurchbruch erfolgt. Beispielsweise beträgt der Widerstand einer Verbindungsleitung zwischen dem ersten Elektrodenbereich und dem Löschwiderstand höchstens 1% eines Wertes des Löschwiderstandes. Bevorzugt ist der Widerstand der Verbindungsleitung ein ohmscher Widerstand.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the detector cell or comprises at least one of the detector cells or comprise all detector cells at least one erase resistance. In this case, the erasure resistance is preferably electrically conductively connected to the respective first electrode region or to the respective second electrode region of the relevant detector cell. Electrically conductively connected may mean that there is no significant electrical resistance between the soldering resistor and the first electrode region, in particular if no avalanche breakdown occurs. For example, the resistance of a connection line between the first electrode region and the erase resistance is at most 1% of a value of the erosion resistance. Preferably, the resistance of the connecting line is an ohmic resistance.

Der Löschwiderstand kann auch als Quench Resistor bezeichnet werden. Beispielsweise ist der Löschwiderstand aus Polysilizium gefertigt. Insbesondere weist der Löschwiderstand einen Widerstand von mindestens 100 kΩ auf. Bevorzugt beträgt der Löschwiderstand zwischen einschließlich 300 kΩ und 2 MΩ.The erosion resistance can also be referred to as a quench resistor. For example, the erase resistor is made of polysilicon. In particular, the erosion resistor has a resistance of at least 100 kΩ. The erosion resistance is preferably between 300 kΩ and 2 MΩ inclusive.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors erstreckt sich der Löschwiderstand in oder über den Graben. Weist der Strahlungsdetektor mehrere Detektorzellen auf, so erstreckt sich mindestens einer der Löschwiderstände, bevorzugt alle Löschwiderstände, teilweise oder vollständig in oder über den Graben. Beispielsweise erstreckt sich wenigstens der Löschwiderstand oder einer der Löschwiderstände entlang der Grabenwand oder entlang mindestens einer der Grabenwände. Hierdurch ist die verfügbare Fläche für die Strahlungseintrittsfläche durch den Löschwiderstand mit Vorteil nicht oder nicht maßgeblich verringert.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the erase resistance extends into or over the trench. If the radiation detector has a plurality of detector cells, then at least one of the extinguishing resistors, preferably all the extinguishing resistors, extends partially or completely into or over the trench. For example, at least the erase resistance or one of the erosion resistors extends along the trench wall or along at least one of the trench walls. As a result, the available surface area for the radiation entrance surface is advantageously not or not significantly reduced by the soldering resistance.

Gemäß zumindest. einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors, bei dem dieser mehrere Detektorzellen aufweist, sind zumindest zwei der benachbarten Detektorzellen optisch voneinander getrennt. Beispielsweise werden in der aktiven Zone aus einem zu detektierenden Photon über den Lawineneffekt 105 bis 106 Lawinenelektronen erzeugt. Etwa pro 105 erzeugter Lawinenelektroden kann im Mittel ein sekundäres Photon entstehen. Das sekundäre Photon kann in einer benachbarten Detektorzelle ein zusätzliches, nicht erwünschtes Fehlsignal generieren. Sind die Detektorzellen optisch voneinander getrennt, so sind derartige Fehlsignale unterdrückbar.At least. According to one embodiment of the radiation detector in which it has a plurality of detector cells, at least two of the adjacent detector cells are optically separated from one another. For example, 10 5 to 10 6 avalanche electrons are generated in the active zone from a photon to be detected via the avalanche effect. Approximately per 10 5 generated avalanche electrodes can arise on average a secondary photon. The secondary photon can generate an additional unwanted false signal in an adjacent detector cell. If the detector cells are optically separated from each other, then such false signals can be suppressed.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors sind benachbarte Detektorzellen durch eine Beschichtung auf wenigstens einer der Grabenwände optisch voneinander getrennt. Die Beschichtung kann reflektierend und/oder absorbierend bezüglich der sekundären Photonen wirken. Beispielsweise ist die Beschichtung durch eine metallische Beschichtung realisiert.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, adjacent detector cells are optically separated from one another by a coating on at least one of the trench walls. The coating may be reflective and / or absorbing with respect to the secondary photons. For example, the coating is realized by a metallic coating.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors sind benachbarte Detektorzellen durch eine Füllung des Grabens voneinander optisch isoliert. Beispielsweise ist die Füllung durch ein Metall gebildet.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, adjacent detector cells are optically isolated from one another by a filling of the trench. For example, the filling is formed by a metal.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors, bei dem dieser mehrere Detektorzellen aufweist, ist der mindestens eine zweite Elektrodenbereich durch eine, insbesondere durch Ionenimplantation erzeugte, Dotierzone im Halbleiterkörper gestaltet, die Erhebungen aufweist, die beispielsweise kappenartig gestaltet sind. Jeder der aktiven Zonen ist hierbei bevorzugt eine der Erhebungen der Dotierzone zugeordnet.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, in which the latter has a plurality of detector cells, the at least one second electrode region is designed by a doping zone, in particular produced by ion implantation, in the semiconductor body, which has elevations which are designed, for example, like a cap. Each of the active zones is in this case preferably assigned to one of the elevations of the doping zone.

Beispielsweise ist die Dotierzone bezüglich ihrer elektrischen Leitfähigkeit von der Umgebung abgegrenzt, so dass eine elektrische Leitfähigkeit der Dotierzone eine elektrische Leitfähigkeit der Umgebung insbesondere um mindestens einen Faktor 5, bevorzugt um mindestens einen Faktor 50, speziell um mindestens einen Faktor 100, übersteigt. Eine Dotierstoffkonzentration der Dotierzone ist bevorzugt um mindestens einen Faktor 5, insbesondere um einschließlich einen Faktor 5 bis einen Faktor 1000, gegenüber der Umgebung erhöht. Zum Beispiel beträgt die Dotierstoffkonzentration der Dotierzone zumindest stellenweise wenigstens 1017 pro cm3.For example, the doping zone is delimited from the environment with respect to its electrical conductivity, so that an electrical conductivity of the doping zone exceeds an electrical conductivity of the surroundings, in particular by at least a factor of 5, preferably by at least a factor of 50, especially by at least a factor of 100. A dopant concentration of the doping zone is preferably increased by at least a factor of 5, in particular by a factor of 5 to a factor of 1000, relative to the environment. For example, the dopant concentration of the doping zone is at least in places at least 10 17 per cm 3 .

Kappenartige Erhebungen kann bedeuten, dass die Dotierzone ähnlich einem Eierkarton gestaltet ist. Beispielsweise ist ein Teilbereich der Dotierzone eben ausgestaltet und parallel zur Oberseite des Halbleiterkörpers und/oder zur durch den ersten Elektrodenbereich definierten Ebene ausgerichtet. Ausgehend von diesem Teilbereich der Dotierzone erstrecken sich die Erhebungen der Dotierzone dann hin zur durch den ersten Elektrodenbereich definierten Ebene und/oder hin zur Oberseite. Die Erhebungen sind beispielsweise pyramidenstumpfartig oder kegelstumpfartig geformt. Ein zu dem Teilbereich der Dotierzone paralleler Teil der Erhebungen, der sich näher als der Teilbereich an der Oberseite und/oder an der durch den ersten Elektrodenbereich definierten Ebene befindet, grenzt bevorzugt an die aktive Zone.Cap-like elevations may mean that the doping zone is shaped like an egg carton. By way of example, a subregion of the doping zone is embodied in a planar manner and aligned parallel to the upper side of the semiconductor body and / or to the plane defined by the first electrode region. Starting from this partial region of the doping zone, the elevations of the doping zone then extend toward the plane defined by the first electrode region and / or towards the upper side. The elevations are, for example, truncated pyramid or truncated cone-shaped. A part of the elevations parallel to the subregion of the doping zone, which is closer than the subarea at the upper side and / or at the plane defined by the first electrode region, preferably adjoins the active zone.

Zum Beispiel weist die Dotierzone, durch die der mindestens eine zweite Elektrodenbereich gebildet ist, eine gleichmäßige Dicke auf. Bevorzugt ist dann die Dicke über den gesamten Strahlungsdetektor hinweg gleichmäßig.For example, the doping zone through which the at least one second electrode region is formed has a uniform thickness. Preferably, the thickness is then uniform across the entire radiation detector.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist der zweite Elektrodenbereich außerhalb der aktiven Zone zumindest stellenweise parallel zur Oberseite des Halbleiterkörpers und/oder zu der durch den ersten Elektrodenbereich definierten Ebene orientiert. Die den zweiten Elektrodenbereich bildende Dotierzone ist zwischen zumindest zwei der benachbarten Detektorzellen bevorzugt eine durchgehende Zone. Insbesondere ist die Dotierzone eine über den gesamten Strahlungsdetektor hinweg durchgehende Zone.According to at least one embodiment of the radiation detector, the second electrode region outside the active zone is oriented at least in places parallel to the upper side of the semiconductor body and / or to the plane defined by the first electrode region. The doping zone forming the second electrode region is preferably a continuous zone between at least two of the adjacent detector cells. In particular, the doping zone is a continuous zone over the entire radiation detector.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors beträgt ein Anteil einer Fläche des ersten Elektrodenbereichs an einer Gesamtfläche des Strahlungsdetektors, in Draufsicht auf die Oberseite des Halbleiterkörper gesehen, mindestens 25%, bevorzugt mindestens 30%, insbesondere mindestens 45%.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, a proportion of a surface of the first electrode region on a total surface of the radiation detector, viewed in plan view on the upper side of the semiconductor body, is at least 25%, preferably at least 30%, in particular at least 45%.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors weist der erste Elektrodenbereich in Draufsicht auf die Oberseite am Rand der aktiven Zone einen Bereich auf, der sich tiefer in den Halbleiterkörper erstreckt als ein Bereich innerhalb eines von der aktiven Zone überdeckten Gebiets. Mit anderen Worten erstreckt sich der erste Elektrodenbereich an dem Rand von der Oberseite des Halbleiterkörpers und/oder von der Ebene weg. Der erste Elektrodenbereich kann am Rand der aktiven Zone eine wannenartige Gestaltung aufweisen. Bevorzugt umläuft der sich tiefer in den Halbleiterkörper ersteckende Bereich des ersten Elektrodenbereichs die aktive Zone vollständig.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the first electrode region, in a plan view of the upper side at the edge of the active zone, has a region which extends deeper into the semiconductor body than a region within a region covered by the active zone. In other words, the first electrode region extends at the edge from the top side of the semiconductor body and / or away from the plane. The first electrode region may have a trough-like design at the edge of the active zone. Preferably, the region of the first electrode region which extends deeper into the semiconductor body completely circumscribes the active zone.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors weist der sich tiefer in den Halbleiterkörper erstreckende Bereich des ersten Elektrodenbereichs einen größeren Abstand zum zweiten Elektrodenbereich auf als der Bereich des ersten Elektrodenbereichs, der sich innerhalb des von der aktiven Zone überdeckten Gebiets befindet.According to at least one embodiment of the radiation detector, the region of the first electrode region extending deeper into the semiconductor body has a greater distance from the second electrode region than the region of the first electrode region which is located within the region covered by the active zone.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors durchdringt der erste Elektrodenbereich den Halbleiterkörper, in einer Richtung senkrecht zur Oberseite und/oder zur Ebene, nicht. Der erste Elektrodenbereich reicht also nicht bis zur Unterseite des Halbleiterkörpers oder bis zum zweiten Elektrodenbereich.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the first electrode region does not penetrate the semiconductor body, in a direction perpendicular to the top side and / or to the plane. The first electrode region does not extend to the underside of the semiconductor body or to the second electrode region.

Darüber hinaus wird eine Verwendung eines Strahlungsdetektors angegeben. Die Verwendung kann sich beispielsweise auf einen Strahlungsdetektor beziehen, wie er in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben ist.In addition, a use of a radiation detector is specified. The use may, for example, relate to a radiation detector as described in connection with one or more of the above-mentioned embodiments.

In mindestens einer Ausführungsform der Verwendung des Strahlungsdetektors wird dieser mit einer elektrischen Spannung betrieben, die gleich oder größer einer Durchbruchspannung der Detektorzelle ist. Die Spannung liegt hierbei zwischen dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Elektrodenbereich an.In at least one embodiment of the use of the radiation detector, it is operated with an electrical voltage that is equal to or greater than a breakdown voltage of the detector cell. The tension is between the at least one first and the at least one second electrode region.

Durchbruchspannung kann hierbei bedeuten, dass an dem ersten Elektrodenbereich und an dem zweiten Elektrodenbereich eine Spannung in Sperrrichtung anliegt. Die Durchbruchspannung entspricht der Spannung, bei der ohne eine äußere Störung, etwa durch Absorption eines Photons, gerade noch kein signifikanter Stromfluss vom ersten Elektrodenbereich zum zweiten Elektrodenbereich, oder umgekehrt, erfolgt.Breakthrough voltage may mean that a voltage in the reverse direction is applied to the first electrode region and to the second electrode region. The breakdown voltage corresponds to the voltage at which no significant current flow from the first electrode region to the second electrode region, or vice versa, takes place without an external disturbance, for example due to the absorption of a photon.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Verwendung beträgt die elektrische Spannung mindestens ein 1,05-faches und bevorzugt höchstens ein 1,15-faches der Durchbruchspannung. Beispielsweise liegt die Durchbruchspannung zwischen einschließlich 20 V und 100 V, insbesondere zwischen einschließlich 30 V und 40 V.In accordance with at least one embodiment of the use, the electrical voltage is at least 1.05 times and preferably at most 1.15 times the breakdown voltage. For example, the breakdown voltage is between 20 V and 100 V inclusive, in particular between 30 V and 40 V inclusive.

Weiterhin wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors angegeben. Beispielsweise kann mittels des Verfahrens ein Strahlungsdetektor hergestellt werden, wie er in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben ist. Merkmale des Strahlungsdetektors sind daher auch für das hier beschriebene Verfahren offenbart und umgekehrt.Furthermore, a method for producing a radiation detector is also specified. For example, by means of the method, a radiation detector can be produced, as described in connection with one or more of the abovementioned embodiments. Characteristics of the radiation detector are therefore also disclosed for the method described here and vice versa.

In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses die Schritte:

  • – Bereitstellen eines Halbleiterkörpers für den Strahlungsdetektor,
  • – Ausbilden einer strukturierten Maske auf einer Oberseite des Halbleiterkörpers,
  • – Ausbilden mindestens eines zweiten Elektrodenbereichs im Halbleiterkörper durch Implantation zumindest eines Dotierstoffes,
  • – Ausbilden mindestens eines ersten Elektrodenbereichs des Halbleiterkörpers, wobei mindestens eine aktive Zone zwischen dem mindestens einen zweiten Elektrodenbereich und dem mindestens einen ersten Elektrodenbereich gebildet wird, und
  • – Fertigstellen des Strahlungsdetektors,
wobei, parallel zu einer Implantationsrichtung oder in Draufsicht auf die Oberseite des Halbleiterkörpers gesehen, außerhalb eines von der aktiven Zone überdeckten Bereichs und/oder an einem Rand des von der aktiven Zone überdeckten Bereichs eine Implantationstiefe größer ist als, parallel zur Implantationsrichtung oder in Draufsicht auf die Oberseite des Halbleiterkörpers gesehen, innerhalb des von der aktiven Zone überdeckten Bereichs. Die Implantation des Dotierstoffs erfolgt weiterhin, parallel zur Implantationsrichtung oder in Draufsicht auf die Oberseite des Halbleiterkörpers gesehen, zumindest innerhalb des von der aktiven Zone überdeckten Bereichs durch ein die Maske bildendes Material hindurch.In at least one embodiment of the method, this comprises the steps:
  • Providing a semiconductor body for the radiation detector,
  • Forming a structured mask on an upper side of the semiconductor body,
  • Forming at least one second electrode region in the semiconductor body by implantation of at least one dopant,
  • Forming at least one first electrode region of the semiconductor body, wherein at least one active zone is formed between the at least one second electrode region and the at least one first electrode region, and
  • - completion of the radiation detector,
wherein, seen parallel to an implantation direction or in plan view of the top of the semiconductor body, outside an area covered by the active zone and / or at an edge of the area covered by the active zone, an implantation depth is greater than, parallel to the implantation direction or in plan view seen the top of the semiconductor body, within the area covered by the active zone. The implantation of the dopant further takes place, parallel to the implantation direction or in a plan view of the upper side of the semiconductor body, at least within the area covered by the active zone through a material forming the mask.

Die angegebenen Schritte des Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Jedoch ist auch eine von der angegebenen Auflistung abweichende Reihenfolge der Verfahrensschritte möglich. Ebenso ist es möglich, dass zwei oder mehrere Schritte zu einem einzigen Schritt zusammenfassbar sind.The specified steps of the process can be carried out in the order given. However, an order of the method steps deviating from the listed list is also possible. It is also possible that two or more steps are summarized into a single step.

Die Implantationstiefe ist hierbei bevorzugt eine mittlere projizierte Eindringtiefe in den Halbleiterkörper oder eine Tiefe, in der eine maximale Konzentration des Dotierstoffes durch die Implantation resultiert.The implantation depth here is preferably a mean projected penetration depth into the semiconductor body or a depth in which a maximum concentration of the dopant results from the implantation.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Ausbilden des zweiten Elektrodenbereichs und das Ausbilden der aktiven Zone im selben Verfahrensschritt.In accordance with at least one embodiment of the method, the formation of the second electrode region and the formation of the active zone take place in the same method step.

Beispielsweise wird hierbei ein Bereich des Halbleiterkörpers, der sich näher an der Strahlungseintrittsfläche befindet als der zu bildende zweite Elektrodenbereich, durch die Ionenimplantation, die zur Erzeugung des zweiten Elektronenbereichs führt, bezüglich der Polarität der Majoritätsladungsträger umgekehrt. Zum Beispiel ist der Bereich, in dem die aktive Zone erzeugt wird, vor der Implantation des Dotierstoffs p-dotiert und nach der Implantation n-dotiert. Der Bereich der aktiven Zone wird also durch die Implantation umdotiert.For example, an area of the semiconductor body, which is located closer to the radiation entrance surface than the second electrode area to be formed, is reversed by the ion implantation, which leads to the generation of the second electron area, with respect to the polarity of the majority charge carriers. For example, the region in which the active region is generated is p-doped prior to implantation of the dopant and n-doped after implantation. The area of the active zone is thus re-doped by the implantation.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Halbleiterkörper vor dem Ausbilden des zweiten Elektrodenbereichs einen spezifischen Widerstand von mindestens 0,50 kΩcm auf, insbesondere von mindestens 1,00 kΩcm. Mit anderen Worten ist der Halbleiterkörper vor der Implantation hochohmig. Bei dem Halbleiterkörper kann es sich um Silizium handeln, das vor der Implantation eine Dotierstoffkonzentration von höchstens 1013 pro cm3 aufweist, insbesondere von höchstens 3 × 1012 pro cm3.In accordance with at least one embodiment of the method, before the formation of the second electrode region, the semiconductor body has a specific resistance of at least 0.50 kΩcm, in particular of at least 1.00 kΩcm. In other words, the semiconductor body is high-impedance before implantation. The semiconductor body may be silicon which, prior to implantation, has a dopant concentration of at most 10 13 per cm 3 , in particular of at most 3 × 10 12 per cm 3 .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist der spezifische Widerstand des Halbleiterkörpers nach dem Erzeugen des zweiten Elektrodenbereichs zumindest stellenweise einen Wert von mindestens 0,05 kΩcm auf.In accordance with at least one embodiment of the method, the specific resistance of the semiconductor body after the generation of the second electrode region has a value of at least 0.05 kΩcm at least in places.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird an einer der Oberseite abgewandten Unterseite des Halbleiterkörpers über ein Bonden mit einer dielektrischen Verbindungsschicht ein Träger angebracht. Bei dem Bonden kann es sich um ein Waferbonden handeln. Die dielektrische Verbindungsschicht ist bevorzugt durch Siliziumdioxid gebildet.In accordance with at least one embodiment of the method, a carrier is attached to an underside of the semiconductor body facing away from the upper side via a bonding with a dielectric connection layer. The bonding may be a wafer bonding. The dielectric compound layer is preferably formed by silicon dioxide.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der erste Elektrodenbereich teilweise oder vollständig durch ein epitaktisches Wachsen hergestellt.In accordance with at least one embodiment of the method, the first electrode region becomes partially or completely produced by epitaxial growth.

Die Maske wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren derart ausgebildet, dass diese am Rand der aktiven Zone Flanken aufweist, die schräg zur Oberseite des Halbleiterkörpers orientiert sind. Mit anderen Worten sind die Flanken der Maske nicht senkrecht zur Oberseite ausgerichtet. Beim Ausbilden des zweiten Elektrodenbereichs durch die Implantation wird ein Verlauf der Flanken der Maske nachgebildet. Mit anderen Worten weist der zweite Elektrodenbereich bezüglich eines Höhenprofils, in einer Richtung senkrecht zur Oberseite des Halbleiterkörpers, eine Gestaltung auf, die der Gestaltung der Maske entspricht. Das Implantationsprofil bildet also das Maskenprofil nach.The mask is formed in the proposed method such that it has flanks at the edge of the active zone, which are oriented obliquely to the top of the semiconductor body. In other words, the flanks of the mask are not aligned perpendicular to the top. When the second electrode region is formed by the implantation, a profile of the flanks of the mask is reproduced. In other words, with respect to a height profile, in a direction perpendicular to the upper side of the semiconductor body, the second electrode region has a design which corresponds to the design of the mask. The implantation profile thus replicates the mask profile.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Maske so aufgebracht, dass sich die Maske mit zunehmendem Abstand von der Oberseite des Halbleiterkörpers zumindest stellenweise verjüngt.In accordance with at least one embodiment of the method, the mask is applied in such a way that the mask tapers at least in places as the distance from the top side of the semiconductor body increases.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Strahlungsdetektor hergestellt, wie er in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben beschriebenen Ausführungsformen des Strahlungsdetektors angegeben ist.In accordance with at least one embodiment of the method, a radiation detector as set forth in connection with one or more of the embodiments of the radiation detector described above is produced.

Ein hier beschriebener Strahlungsdetektor kann beispielsweise als Lawinenphotodiode eingesetzt werden. Insbesondere können hier beschriebene Strahlungsdetektoren im so genannten Geiger-Modus als so genannte Photomultiplier verwendet werden. Zum Beispiel sind hier beschriebene Strahlungsdetektoren in medizinischen Geräten einsetzbar.A radiation detector described here can be used, for example, as an avalanche photodiode. In particular, radiation detectors described here in the so-called Geiger mode can be used as so-called photomultipliers. For example, radiation detectors described herein can be used in medical devices.

Nachfolgend wird ein hier beschriebener Strahlungsdetektor sowie ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch nicht unbedingt maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.Hereinafter, a radiation detector described herein and a method described herein with reference to the drawings using exemplary embodiments will be explained in more detail. The same reference numerals indicate the same elements in the individual figures. However, it is not necessarily true-to-scale references, but individual elements may be exaggerated to improve understanding.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Strahlungsdetektors, 1 FIG. 2 is a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a radiation detector described here. FIG.

2 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Detektorzelle, 2 a schematic plan view of an embodiment of a detector cell described herein,

3 eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Strahlungsdetektors mit einer Mehrzahl von Detektorzellen, three FIG. 2 a schematic top view of a further exemplary embodiment of a radiation detector described here having a plurality of detector cells, FIG.

4 bis 6 schematische Schnittdarstellungen von weiteren Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Strahlungsdetektoren, 4 to 6 schematic sectional views of further embodiments of radiation detectors described herein,

7 eine schematische Illustration eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines hier beschriebenen Strahlungsdetektors, und 7 a schematic illustration of an embodiment of a method described herein for producing a radiation detector described herein, and

8 eine schematische Schnittdarstellung einer Detektoreinheit. 8th a schematic sectional view of a detector unit.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Detektorzelle 1 eines Strahlungsdetektors 100 in einer Schnittdarstellung gezeigt. In einem Halbleiterkörper 2 ist ein zweiter Elektrodenbereich 5 über Ionenimplantation erzeugt. An einer Strahlungseintrittsfläche 32 des Halbleiterkörpers 2, die einen Teil einer Oberseite 30 des Halbleiterkörpers darstellt, befindet sich ein erster Elektrodenbereich 3. Zwischen einem Teil 3a des ersten Elektrodenbereichs 3 und dem zweiten Elektrodenbereich 5 ist eine aktive Zone 4 gebildet. Die aktive Zone 4 ist in einer lateralen Richtung von einem Rand 46 begrenzt. Beispielsweise stellt der Rand 46 eine fiktive laterale Begrenzungsfläche der aktiven Zone 4 dar.In 1 is an embodiment of a detector cell 1 a radiation detector 100 shown in a sectional view. In a semiconductor body 2 is a second electrode area 5 generated by ion implantation. At a radiation entrance surface 32 of the semiconductor body 2 that are part of a top 30 of the semiconductor body, there is a first electrode area three , Between a part 3a of the first electrode region three and the second electrode region 5 is an active zone 4 educated. The active zone 4 is in a lateral direction from an edge 46 limited. For example, the border represents 46 a fictitious lateral boundary surface of the active zone 4 represents.

Durch die aktive Zone 4 ist, in einer Richtung senkrecht zur Strahlungseintrittsfläche 32, ein Zentralbereich 40 definiert. Mit anderen Worten überdeckt die aktive Zone 4 in Draufsicht auf die Oberseite 30 den Zentralbereich 40. In einer lateralen Richtung schließt sich an den Zentralbereich 40 ein Randbereich 6 an, der den Zentralbereich 40 vollständig in einer lateralen Richtung umgibt. In dem Zentralbereich 40 befindet sich der zweite Elektrodenbereich 5 näher an der Oberseite 30 des Halbleiterkörpers 2 als in den Randbereichen 6. In einem Übergangsbereich zwischen dem Zentralbereich 40 und den Randbereichen 6 erstreckt sich der zweite Elektrodenbereich 5 von der Oberseite 30 des Halbleiterkörpers 2 weg. In diesem Übergangsbereich zwischen dem Zentralbereich 40 und den Randbereichen 6 sind, von der Oberseite 30 her gesehen, tiefer in den Halbleiterkörper 2 reichende Gebiete 3b des ersten Elektrodenbereichs 3 geformt. Durch den Teil 3b des ersten Elektrodenbereichs 3 und die sich von der Oberseite 30 wegerstreckenden Teile des zweiten Elektrodenbereichs 5 werden insbesondere elektrische Feldüberhöhungen in diesem Übergangsbereich vermieden.Through the active zone 4 is, in a direction perpendicular to the radiation entrance surface 32 , a central area 40 Are defined. In other words, it covers the active zone 4 in top view on top 30 the central area 40 , In a lateral direction closes to the central area 40 a border area 6 at the central area 40 completely surrounds in a lateral direction. In the central area 40 is the second electrode area 5 closer to the top 30 of the semiconductor body 2 as in the border areas 6 , In a transition area between the central area 40 and the edge areas 6 the second electrode area extends 5 from the top 30 of the semiconductor body 2 path. In this transitional area between the central area 40 and the edge areas 6 are, from the top 30 her, deeper into the semiconductor body 2 reaching areas 3b of the first electrode region three shaped. Through the part 3b of the first electrode region three and extending from the top 30 wegerstreckenden parts of the second electrode region 5 In particular, electrical field peaks in this transition region are avoided.

Eine Dicke der aktiven Zone 4, in einer Richtung senkrecht zur Strahlungseintrittsfläche 32 beträgt beispielsweise zirka 1,2 μm. Ein Abstand des zweiten Elektrodenbereichs 5 zur Oberseite 5 in den Randbereichen 6 beträgt zum Beispiel zirka 1,8 μm. Eine Dicke des zweiten Elektrodenbereichs 5, in einer Richtung senkrecht zur Oberseite 30, liegt insbesondere zwischen einschließlich zirka 300 nm und 500 nm. Zum Beispiel weist der Teil 3a des ersten Elektrodenbereichs 3 eine Fläche von 60 μm mal 60 μm oder 120 μm mal 120 μm auf.A thickness of the active zone 4 in a direction perpendicular to the radiation entrance surface 32 is for example about 1.2 microns. A distance of the second electrode area 5 to the top 5 in the border areas 6 is for example about 1.8 microns. A thickness of the second electrode region 5 in a direction perpendicular to the top 30 , in particular between about 300 nm and 500 nm inclusive. For example, the part 3a of the first electrode region three an area of 60 μm by 60 μm or 120 μm by 120 μm.

Zwischen dem ersten Elektrodenbereich 3 und dem zweiten Elektrodenbereich 5 liegt eine Spannung an, die eine Durchbruchspannung übersteigt. Tritt ein Photon durch die Strahlungseintrittsfläche 32 in die aktive Zone 4 ein, und erzeugt dieses Photon in der aktiven Zone 4 ein freies Elektron, so werden aufgrund der angelegten Spannung lawinenartig freie Ladungsträger erzeugt. Bevorzugt kann die Ladungsträgerlawine durch ein einziges Photon ausgelöst werden. Ein durch diese Ladungsträger generierter Strom fließt über eine elektrische Leitung 18a, etwa aus Aluminium, von dem Teil 3a des ersten Elektrodenbereichs 3 ab und gelangt zu einem Löschwiderstand 9. Durch den Stromfluss kommt es an dem Löschwiderstand 9 zu einem Spannungsabfall. Durch den Spannungsabfall wird die zwischen dem Teil 3a des ersten Elektrodenbereichs 3 und dem zweiten Elektrodenbereich 5 anliegende Spannung unter die Durchbruchspannung abgesenkt und die lawinenartige Erzeugung von Ladungsträgern kommt zum Erliegen. Eine Dauer der Erzeugung der Ladungsträger beträgt insgesamt bevorzugt höchstens 50 ns, insbesondere höchstens 1 ns. Das heißt, zirka nach der angegebenen Dauer ist die Detektorzelle 1 erneut zur Detektion eines weiteren Photons bereit.Between the first electrode area three and the second electrode region 5 is a voltage that exceeds a breakdown voltage. If a photon passes through the radiation entrance surface 32 into the active zone 4 and generates this photon in the active zone 4 a free electron, an avalanche-like free charge carrier is generated due to the applied voltage. Preferably, the charge carrier avalanche can be triggered by a single photon. A current generated by these charge carriers flows via an electrical line 18a of aluminum, of the part 3a of the first electrode region three and arrives at a Löschwiderstand 9 , Due to the current flow, it comes to the Löschwiderstand 9 to a voltage drop. Due to the voltage drop is the between the part 3a of the first electrode region three and the second electrode region 5 applied voltage is lowered below the breakdown voltage and the avalanche-like generation of charge carriers comes to a standstill. A total duration of the generation of the charge carriers is preferably at most 50 ns, in particular at most 1 ns. That is, approximately after the specified duration is the detector cell 1 again ready to detect another photon.

Der zweite Elektrodenbereich 5 ist n-dotiert und weist eine hohe Dotierstoffkonzentration zum Beispiel in der Größenordnung von 1018 pro cm3 auf. Zwischen dem zweiten Elektrodenbereich 5 und der Oberseite 30 liegt ein n-dotierter Bereich 17 vor. In dem n-dotierten Bereich 17 ist eine Dotierstoffkonzentration zum Beispiel mit 1015 bis 1016 pro cm3, deutlich geringer als in dem zweiten Elektrodenbereich 5. Der erste Elektrodenbereich 3 ist p-dotiert und weist eine Dotierstoffkonzentration in der Größenordnung von 1019 pro cm3 bis 1020 pro cm3 auf. Die p-Dotierungen und n-Dotierungen können auch jeweils umgekehrt vorliegen.The second electrode area 5 is n-doped and has a high dopant concentration, for example of the order of 10 18 per cm 3 . Between the second electrode area 5 and the top 30 lies an n-doped region 17 in front. In the n-doped region 17 is a dopant concentration, for example, 10 15 to 10 16 per cm 3 , significantly lower than in the second electrode region 5 , The first electrode area three is p-doped and has a dopant concentration of the order of 10 19 per cm 3 to 10 20 per cm 3 . The p-type dopants and n-type dopants may also be reversed in each case.

Im Betrieb des Strahlungsdetektors 100 liegt in Sperrrichtung eine Spannung beispielsweise in der Größenordnung von 38 V zwischen dem ersten Elektrodenbereich 3 und dem zweiten Elektrodenbereich 5 an. Die angelegte Spannung liegt bevorzugt 5% bis 15% über der Durchbruchspannung. Im Falle eines n-dotierten zweiten Elektrodenbereichs 5 und eines p-dotierten ersten Elektrodenbereichs 3 liegt an dem ersten Elektrodenbereich 3 bevorzugt eine negative Spannung an und der zweite Elektrodenbereich 5 ist bevorzugt geerdet.In operation of the radiation detector 100 is in the reverse direction, for example, a voltage of the order of 38 V between the first electrode region three and the second electrode region 5 at. The applied voltage is preferably 5% to 15% above the breakdown voltage. In the case of an n-doped second electrode region 5 and a p-doped first electrode region three is located at the first electrode area three prefers a negative voltage and the second electrode area 5 is preferably grounded.

An einer der Oberseite 30 abgewandten Unterseite 70 des Halbleiterkörpers 2 befindet sich optional ein Bodenbereich 7 des Halbleiterkörpers 2. In diesem Bodenbereich 7 ist der Halbleiterkörper 2 nur schwach dotiert mit einer Dotierstoffkonzentration in der Größenordnung von beispielsweise 1012 pro cm3. Das heißt, der Halbleiterkörper 2 ist im Bodenbereich 7 hochohmig. Ein spezifischer Widerstand des Halbleiterkörpers 2 in dem Bodenbereich 7 beträgt beispielsweise mindestens 3 kΩcm. Hierdurch ist eine Ladungsträgerlebensdauer in dem hochohmigen Bodenbereich 7, im Vergleich zu einem niederohmigeren Halbleitermaterial mit einer herkömmlichen Dotierstoffkonzentration, besonders groß. Daher eignet sich der Bodenbereich 7 insbesondere als Sperrschicht und als Rückseitenisolation der Detektorzelle 1.At one of the top 30 opposite bottom 70 of the semiconductor body 2 is optionally a floor area 7 of the semiconductor body 2 , In this floor area 7 is the semiconductor body 2 only weakly doped with a dopant concentration in the order of, for example, 10 12 per cm 3 . That is, the semiconductor body 2 is in the ground area 7 high impedance. A specific resistance of the semiconductor body 2 in the floor area 7 is for example at least 3 kΩcm. This results in a charge carrier lifetime in the high-resistance ground area 7 , particularly large compared to a lower-resistance semiconductor material having a conventional dopant concentration. Therefore, the floor area is suitable 7 in particular as a barrier layer and as a backside insulation of the detector cell 1 ,

Der Löschwiderstand 9 an der Oberseite 30 ist mit Polysilizium gestaltet und beträgt zum Beispiel mehrere 100 kΩ. Der Löschwiderstand 9 ist bevorzugt in eine Deckschicht 16, beispielsweise aus Siliziumdioxid, eingebettet. Die Deckschicht 16 kann, mit Ausnahme der Strahlungseintrittsfläche 32, die gesamte Oberseite 30 des Halbleiterkörpers 2 bedecken. Eine Dicke der Deckschicht 16, insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Oberseite 30, liegt insbesondere im Bereich zwischen einschließlich 100 nm und 300 nm.The erosion resistance 9 at the top 30 is designed with polysilicon and is for example several 100 kΩ. The erosion resistance 9 is preferably in a cover layer 16 , For example, of silicon dioxide, embedded. The cover layer 16 can, with the exception of the radiation entrance surface 32 , the entire top 30 of the semiconductor body 2 cover. A thickness of the cover layer 16 , in particular in a direction perpendicular to the top 30 , is in particular in the range between 100 nm and 300 nm inclusive.

Optional kann an der Strahlungseintrittsfläche 32 eine Antireflexionsschicht 15, zum Beispiel aus Siliziumnitrid, aufgebracht sein. Eine Dicke der Antireflexionsschicht 15 beträgt zum Beispiel zirka 40 nm. Bevorzugt dient die Antireflexionsschicht 15 als Maske beim Auftragen der Deckschicht 16.Optionally, at the radiation entrance surface 32 an antireflection coating 15 , For example, of silicon nitride, be applied. A thickness of the antireflection layer 15 is for example about 40 nm. Preferably, the antireflection layer is used 15 as a mask when applying the topcoat 16 ,

Ebenso ist es optional möglich, an der Unterseite 70 des Halbleiterkörpers 2 einen, in 1 nicht explizit dargestellten Träger 8 anzubringen, der den Halbleiterkörper 2 mechanisch stützt.Likewise, it is optionally possible at the bottom 70 of the semiconductor body 2 one, in 1 not explicitly shown carrier 8th attaching the semiconductor body 2 mechanically supports.

Bevorzugt ist weiterhin auf, an oder über einer Grabenwand 12, die den Halbleiterkörper 2 in einer lateralen Richtung begrenzt, eine Beschichtung 13 aufgebracht. Über die Beschichtung 13, die durch ein Metall gebildet sein kann, können benachbarte Detektorzellen 1 des Strahlungsdetektors 100 optisch voneinander isoliert sein. Die Grabenwand 12 weist zur Oberseite 30 einen Winkel α von zirka 125° auf.Preference is furthermore given to, on or above a trench wall 12 that the semiconductor body 2 bounded in a lateral direction, a coating 13 applied. About the coating 13 , which may be formed by a metal, adjacent detector cells 1 of the radiation detector 100 be optically isolated from each other. The trench wall 12 points to the top 30 an angle α of about 125 °.

Dadurch, dass der Halbleiterkörper 2 und die aktive Zone 4 insbesondere nicht durch ein epitaktisches Wachsen auf zum Beispiel einem Wachstumssubstrat erzeugt sind, weist der Halbleiterkörper 2 eine hohe Kristallqualität auf. Mit anderen Worten weist der Halbleiterkörper 2 eine geringere Dichte an Kristallstörstellen auf als eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschicht. Durch die höhere Kristallqualität ist ein Dunkelstrom der Detektorzelle 1 reduzierbar und somit eine Detektionsgenauigkeit steigerbar.Due to the fact that the semiconductor body 2 and the active zone 4 In particular, not produced by an epitaxial growth on, for example, a growth substrate, the semiconductor body 2 a high crystal quality. In other words, the semiconductor body 2 a lower density of crystal defects than an epitaxially grown semiconductor layer. Due to the higher crystal quality is a dark current of the detector cell 1 reducible and thus a detection accuracy steigerbar.

In 2 ist eine Draufsicht auf eine der Detektorzellen 1 des Strahlungsdetektors 100 dargestellt. Beispielsweise ist die Detektorzelle 1 gemäß 1 gestaltet. In Draufsicht auf den Halbleiterkörper 2 weist der erste Elektrodenbereich 3a, 3b zwei zueinander senkrecht orientierte Haupterstreckungsrichtungen H1, H2 auf. Über diese Haupterstreckungsrichtungen H1, H2 ist eine Ebene 35 definiert. Die Ebene 35 schneidet den ersten Elektrodenbereich 3a. Insbesondere stellt die Strahlungseintrittsfläche 32 und/oder die Oberseite 30 des Halbleiterkörpers 2 einen zweidimensionalen Teil der Ebene 35 dar, vergleiche 1.In 2 is a plan view of one of the detector cells 1 of the radiation detector 100 shown. For example, the detector cell 1 according to 1 designed. In plan view of the semiconductor body 2 has the first electrode area 3a . 3b two mutually perpendicular main directions of extension H1, H2. About this main extension directions H1, H2 is a plane 35 Are defined. The level 35 cuts the first electrode area 3a , In particular, the radiation entrance surface 32 and / or the top 30 of the semiconductor body 2 a two-dimensional part of the plane 35 see, compare 1 ,

In Draufsicht auf den Halbleiterkörper 2 ist der erste Elektrodenbereich 3a rechteckig oder quadratisch gestaltet. In dem Zentralbereich 40 und in dem Übergangsbereich zwischen dem Zentralbereich 40 und den Randbereichen 6 weist der zweite Elektrodenbereich 5 eine pyramidenstumpfartige Formgebung auf.In plan view of the semiconductor body 2 is the first electrode area 3a rectangular or square designed. In the central area 40 and in the transition area between the central area 40 and the edge areas 6 has the second electrode area 5 a truncated pyramid shape on.

Entlang aller vier Seiten des ersten Elektrodenbereichs 3a befinden sich Gräben 11a, 11b. Die Gräben 11a, 11b weisen Beschichtungen 13 auf, über die benachbarte Detektorzellen 1 optisch voneinander isoliert sind. Die Beschichtung 13 ist zum Beispiel eine Metallschicht. Eine Signalleitung 19, die über eine elektrische Leitung 18b mit dem Löschwiderstand 9 verbunden ist, verläuft entlang einer der Seiten des ersten Elektrodenbereichs 3a.Along all four sides of the first electrode area 3a there are ditches 11a . 11b , The trenches 11a . 11b have coatings 13 on, about the adjacent detector cells 1 are optically isolated from each other. The coating 13 is for example a metal layer. A signal line 19 that have an electrical line 18b with the erase resistance 9 is connected, runs along one of the sides of the first electrode region 3a ,

In 3 ist eine Draufsicht auf den Strahlungsdetektor 100 zu sehen. Der Strahlungsdetektor 100 umfasst eine Vielzahl der Detektorzellen 1. Die Detektorzellen 1 sind matrixartig angeordnet. Jede der Detektorzellen 1 ist identisch gestaltet, etwa gemäß 2.In three is a plan view of the radiation detector 100 to see. The radiation detector 100 includes a plurality of the detector cells 1 , The detector cells 1 are arranged like a matrix. Each of the detector cells 1 is identically designed, approximately according to 2 ,

Alle Signalleitungen 19 der Detektorzellen 1 sind zu einem elektrischen Anschlussbereich 50 geführt, der beispielsweise als Bondpad gestaltet ist. Elektrische Leitungen 18c sind über die elektrischen Anschlussbereiche 31 kontaktierbar. Über die elektrischen Leitungen 18c sind die zweiten Elektrodenbereiche 5 auf ein definiertes elektrisches Potenzial legbar.All signal lines 19 the detector cells 1 are to an electrical connection area 50 guided, which is designed for example as a bond pad. Electric lines 18c are about the electrical connection areas 31 contactable. About the electrical wires 18c are the second electrode areas 5 can be laid down to a defined electrical potential.

Die einzelnen Detektorzellen 1 sind bevorzugt elektrisch parallel geschaltet. Signale der einzelnen Detektorzellen 1 können bevorzugt kumuliert und zu einem Gesamtsignal verarbeitet werden. Insbesondere kann die Anzahl an Detektorzellen 1, die auf einen Lichtstrom auf den Strahlungsdetektor 100 ein Signal liefert, näherungsweise proportional zu dem Lichtstrom sein. Das Gesamtsignal gibt dann zum Beispiel wieder, wie viele einzelne Detektorzellen 1 ein Signal liefern. Hierdurch ist eine Stärke des Lichtstroms bestimmbar.The individual detector cells 1 are preferably electrically connected in parallel. Signals of the individual detector cells 1 can preferably be cumulated and processed into a total signal. In particular, the number of detector cells 1 pointing to a luminous flux on the radiation detector 100 provides a signal approximately proportional to the luminous flux. The total signal then gives, for example, how many individual detector cells 1 provide a signal. As a result, a strength of the luminous flux can be determined.

In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Detektorzelle 1 oder des Strahlungsdetektors 100 dargestellt. An der Unterseite 70 des Halbleiterkörpers 2 befindet sich eine dielektrische Verbindungsschicht 80. Über diese Verbindungsschicht 80 ist der Halbleiterkörper 2 mit einem Träger 8 fest verbunden. Der Halbleiterkörper 2 ist hierbei insbesondere nicht epitaktisch auf dem Träger 8 oder der Verbindungsschicht 80 gewachsen.In 4 is another embodiment of the detector cell 1 or the radiation detector 100 shown. On the bottom 70 of the semiconductor body 2 there is a dielectric connection layer 80 , About this connection layer 80 is the semiconductor body 2 with a carrier 8th firmly connected. The semiconductor body 2 is in this case in particular not epitaxially on the carrier 8th or the connection layer 80 grown.

Der Träger 8 stützt den Halbleiterkörper 2 mechanisch. Die Verbindungsschicht 80 ist elektrisch isolierend, so dass der Halbleiterkörper 2 mit dem Träger 8 nicht elektrisch leitend verbunden ist. Eine Dicke der Verbindungsschicht 8, insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Ebene 35, beträgt bevorzugt zwischen einschließlich 2 nm und 2,4 μm, insbesondere zwischen einschließlich 50 nm und 100 nm.The carrier 8th supports the semiconductor body 2 mechanically. The connection layer 80 is electrically insulating, so that the semiconductor body 2 with the carrier 8th is not electrically connected. A thickness of the bonding layer 8th , in particular in a direction perpendicular to the plane 35 is preferably between 2 nm and 2.4 μm inclusive, in particular between 50 nm and 100 nm inclusive.

Anders als im Ausführungsbeispiel gemäß 1 kann der Halbleiterkörper 2 gemäß 4 vor dem Erzeugen des zweiten Elektrodenbereichs 5 eine höhere Dotierstoffkonzentration aufweisen, da eine elektrische Rückseitenisolation über die Verbindungsschicht 80 erfolgt und nicht über einen Bodenbereich 7 des Halbleiterkörpers 2 wie etwa gemäß 1. Hierdurch können kostengünstigere Halbleitermaterialien für den Halbleiterkörper 2 eingesetzt werden. Auch kann über die Verbindungsschicht 80 ein störender Stromfluss von der Unterseite 70 des Halbleiterkörpers 2 hin zum zweiten Elektrodenbereich 5 unterdrückt werden.Unlike the embodiment according to 1 can the semiconductor body 2 according to 4 before generating the second electrode region 5 have a higher dopant concentration, since an electrical backside isolation over the interconnect layer 80 takes place and does not have a floor area 7 of the semiconductor body 2 like according to 1 , As a result, less expensive semiconductor materials for the semiconductor body 2 be used. Also can via the connection layer 80 a disturbing current flow from the bottom 70 of the semiconductor body 2 towards the second electrode area 5 be suppressed.

Der Träger 8 kann hierbei über die Verbindungsschicht 80 mit dem Halbleiterkörper 2 über ein Waferbonden befestigt sein. Ebenso ist es möglich, dass die Verbindungsschicht 80 über beispielsweise eine Ionenimplantation in dem Träger 8 erzeugt ist. Die Verbindungsschicht 80 ist in diesem Fall in dem Träger 8 vergraben. Der Halbleiterkörper 2 kann dann an einer Seite des Trägers 8, unter der die Verbindungsschicht 80 vergraben ist, zum Beispiel epitaktisch erzeugt sein.The carrier 8th This can be done via the connection layer 80 with the semiconductor body 2 be attached via a Waferbonden. Likewise it is possible that the connecting layer 80 via, for example, ion implantation in the carrier 8th is generated. The connection layer 80 is in this case in the carrier 8th buried. The semiconductor body 2 can then be on one side of the carrier 8th under which the bonding layer 80 is buried, for example, epitaxially generated.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 5 ist der Löschwiderstand 9 auf, an oder über der Grabenwand 12 in dem Graben 11 angebracht. Mit anderen Worten erstreckt sich der Löschwiderstand 9 entlang der Grabenwand 12. Hierdurch verringert sich ein lateraler Platzbedarf des Löschwiderstands 9. Die Strahlungseintrittsfläche 32 kann somit einen größeren Anteil an einer Fläche der Oberseite 30 des Halbleiterkörpers 2 einnehmen. Die Oberseite 30 ist also effizienter zur Detektion nutzbar, ein Anteil der Strahlungseintrittsfläche 32 an der Oberseite 30 kann vergrößert sein.According to the embodiment according to 5 is the soldering resistance 9 on, at or above the trench wall 12 in the ditch 11 appropriate. In other words, the erase resistance extends 9 along the trench wall 12 , This reduces a lateral space requirement of the soldering resistor 9 , The radiation entrance surface 32 Thus, a larger proportion of an area of the top 30 of the semiconductor body 2 taking. The top 30 is therefore more efficient for detection, a proportion of the radiation entrance surface 32 at the top 30 can be enlarged.

Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit der Gräben 12 ist in 6 illustriert. Der Winkel α zwischen der Grabenwand 12 und der Ebene 35 beziehungsweise der Oberseite 30 beträgt zirka 90°. Der Graben 11 ist mit einem Material einer Füllung 38 bevorzugt vollständig gefüllt. Bei dem Material der Füllung 38 handelt es sich beispielsweise um Wolfram.Another design option for the trenches 12 is in 6 illustrated. The angle α between the trench wall 12 and the plane 35 or the top 30 is about 90 °. The ditch 11 is with a material of a filling 38 preferably completely filled. In the material of the filling 38 For example, it is tungsten.

Beispielsweise sind die Gräben 12 der Detektorzellen 1 gemäß den 1, 4 und 5 gemäß 7 ausgeformt.For example, the trenches 12 the detector cells 1 according to the 1 . 4 and 5 according to 7 formed.

An der Oberseite 30 ist der Graben 11 vollständig von der Deckschicht 16 abgedeckt. An einer der Oberseite 30 abgewandten Seite der Deckschicht 16 kann die Signalleitung 19 und/oder der Löschwiderstand 9 aufgebracht sein. Durch eine solche Ausgestaltung der Gräben 11 lässt sich der Flächenanteil der Strahlungseintrittsfläche 32 an der Fläche der Oberseite 30 des Halbleiterkörpers 2 weiter vergrößern.At the top 30 is the ditch 11 completely off the topcoat 16 covered. At one of the top 30 opposite side of the cover layer 16 can the signal line 19 and / or the erosion resistance 9 be upset. By such a configuration of the trenches 11 can the area fraction of the radiation entrance surface 32 on the surface of the top 30 of the semiconductor body 2 continue to enlarge.

In 7 ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung des Strahlungsdetektors 100 und/oder der Detektorzelle 1 illustriert. Auf der Oberseite 30 des Halbleiterkörpers 2 wird eine Maske 14 aufgebracht. Ein Material der Maske 14 ist beispielsweise ein Streuoxid, insbesondere Siliziumdioxid. Das Streuoxid beziehungsweise die Maske 14 stellt ein zusätzliches, von einem zu implantierenden Dotierstoff bei einer Implantation zu durchdringendes Material dar. Da die Gesamtstrecke, die der Dotierstoff bei der Implantation in einem Material zurücklegt näherungsweise konstant ist, spiegelt sich eine Maskenstruktur der Maske 14 in einem vergrabenen Implantationsprofil im Halbleiterkörper 2 wider.In 7 is schematically a method of manufacturing the radiation detector 100 and / or the detector cell 1 illustrated. On the top 30 of the semiconductor body 2 becomes a mask 14 applied. A material of the mask 14 is for example a litter oxide, in particular silicon dioxide. The litter oxide or the mask 14 represents an additional material to be penetrated by a dopant to be implanted during implantation. Since the total distance covered by the dopant during implantation in a material is approximately constant, a mask structure of the mask is reflected 14 in a buried implantation profile in the semiconductor body 2 contrary.

Durch die Implantation mit dem Dotierstoff durch die Oberseite 30 des Halbleiterkörpers 2, symbolisiert durch Pfeile, wird der zweite Elektrodenbereich 5 erzeugt, der also der Maskenstruktur oder Oberflächenform der Maske nachgebildet wird. Die Dotierung erfolgt beispielsweise mit Phosphorionen mit einer Energie von zirka 3,5 MeV. Durch die Ionenimplantation erfolgt auch gleichzeitig ein Ausbilden der aktiven Zone 4, da zwischen dem zweiten Elektrodenbereich 5 und der Oberseite 30 durch die Implantation eine schwächer ausgeprägte Dotierung im Bereich 17 erfolgt. Eine Polarität der Majoritätsladungsträger in dem Bodenbereich 7 und dem Bereich 17 kann hierdurch unterschiedlich ausgeprägt sein. Der Bereich 17 kann also im Vergleich zum Bodenbereich 7 umdotiert sein.By implantation with the dopant through the top 30 of the semiconductor body 2 , symbolized by arrows, becomes the second electrode area 5 generated, which is therefore the mask structure or surface shape of the mask replicated. The doping takes place for example with phosphorus ions with an energy of about 3.5 MeV. By ion implantation also takes place simultaneously forming the active zone 4 because between the second electrode area 5 and the top 30 due to the implantation a weaker doping in the area 17 he follows. One polarity of the majority carriers in the bottom area 7 and the area 17 This can be different. The area 17 So it can be compared to the ground area 7 be redistributed.

In einem nachfolgenden, nicht dargestelltem Verfahrensschritt wird die Maske 14 entfernt. Anschließend wird der erste Elektrodenbereich 3a, 3b beispielsweise auch durch Ionenimplantation oder durch Epitaxie an der Oberseite 30 des Halbleiterkörpers 2 ausgebildet.In a subsequent process step, not shown, the mask becomes 14 away. Subsequently, the first electrode region 3a . 3b for example, by ion implantation or by epitaxy on the top 30 of the semiconductor body 2 educated.

In 8 ist eine nicht mit einem solchen Verfahren hergestellte Detektoreinheit 200 gezeigt. Zur Herstellung der Detektoreinheit 200 gemäß 8 wird auf dem Träger 8 eine hoch dotierte Schicht epitaktisch abgeschieden, die einen Teil 5a des zweiten Elektrodenbereichs ausbildet. Anschließend wird auf dieser Schicht 5a der niedrig dotierte Bereich 17, der die aktive Zone 4 umfasst, epitaktisch gewachsen. Durch das epitaktische Wachsen des Elektrodenbereichs 5a und des dotierten Bereichs 17 weisen diese eine vergleichsweise hohe Anzahl von Gitterfehlern auf. Dies kann eine Detektionsgenauigkeit der Detektoreinheit 200 vermindern. Insbesondere kann ein Dunkelstrom in der aktiven Zone 4 durch die Gitterfehler erhöht sein.In 8th is a detector unit not made with such a method 200 shown. For the production of the detector unit 200 according to 8th gets on the carrier 8th a highly doped layer epitaxially deposited, which is a part 5a of the second electrode region is formed. Subsequently, on this layer 5a the low doped region 17 who is the active zone 4 includes, epitaxially grown. By the epitaxial growth of the electrode area 5a and the doped region 17 these have a comparatively high number of lattice defects. This can be a detection accuracy of the detector unit 200 Reduce. In particular, a dark current in the active zone 4 be increased by the lattice defects.

Ein weiterer Teil 5b des zweiten Elektrodenbereichs ist durch Ionenimplantation erzeugt, ebenso wie der erste Elektrodenbereich 3.Another part 5b of the second electrode region is generated by ion implantation, as is the first electrode region three ,

Zur Herstellung der Detektoreinheit 200 gemäß 8 sind also mindestens zwei Epitaxieschritte sowie mindestens zwei Implantationsschritte erforderlich. Insbesondere zum Ausbilden des zweiten Elektrodenbereichs 5 sind mindestens zwei Epitaxieschritte und eine weitere Ionenimplantation erforderlich. Im Gegensatz hierzu kann bei einem hier beschriebenen Verfahren, etwa wie in 7 illustriert, der zweite Elektrodenbereich 5 über einen einzigen Implantationsschritt ausgebildet werden, wodurch eine größere Homogenität der aktiven Zone 4 erzielbar ist und somit eine höhere Detektionsgenauigkeit realisiert werden kann.For the production of the detector unit 200 according to 8th So at least two Epitaxieschritte and at least two implantation steps are required. In particular for forming the second electrode region 5 At least two epitaxy steps and a further ion implantation are required. In contrast, in a method described here, such as in 7 illustrated, the second electrode area 5 be formed over a single implantation step, whereby a greater homogeneity of the active zone 4 can be achieved and thus a higher detection accuracy can be realized.

Claims (21)

Strahlungsdetektor (100) mit zumindest einer Detektorzelle (1), wobei ein Halbleiterkörper (2) der Detektorzelle (1) – einen ersten Elektrodenbereich (3) umfasst, – einen zweiten Elektrodenbereich (5) umfasst, der weiter von einer Unterseite (70) des Halbleiterkörpers (2) abgewandten Oberseite (30) des Halbleiterkörpers (2) entfernt ist als der erste Elektrodenbereich (3), und – eine aktive Zone (4) umfasst, die sich zwischen dem ersten Elektrodenbereich (3) und dem zweiten Elektrodenbereich (5) befindet und die zur Erzeugung freier Ladungsträger mittels einer Lawinenmultiplikation eingerichtet ist, wobei sich der zweite Elektrodenbereich (5) von der Oberseite (30) des Halbleiterkörpers (2) und von einem Rand (46) der aktiven Zone (4) weg erstreckt, und wobei der Halbleiterkörper (2) eine Strahlungseintrittsfläche (32) aufweist und die Strahlungseintrittsfläche (32) einen Teil der Oberseite (30) des Halbleiterkörpers (2) darstellt.Radiation detector ( 100 ) with at least one detector cell ( 1 ), wherein a semiconductor body ( 2 ) of the detector cell ( 1 ) - a first electrode area ( three ), - a second electrode region ( 5 ) further from a lower side ( 70 ) of the semiconductor body ( 2 ) facing away from the top ( 30 ) of the semiconductor body ( 2 ) is removed as the first electrode area ( three ), and - an active zone ( 4 ) located between the first electrode region ( three ) and the second electrode area ( 5 ) and which is set up to generate free charge carriers by means of avalanche multiplication, wherein the second electrode region ( 5 ) from the top ( 30 ) of the semiconductor body ( 2 ) and from an edge ( 46 ) of the active zone ( 4 ), and wherein the semiconductor body ( 2 ) a radiation entrance surface ( 32 ) and the radiation entrance surface ( 32 ) a part of the top ( 30 ) of the semiconductor body ( 2 ). Strahlungsdetektor (100) nach Anspruch 1, bei dem der Halbleiterkörper (2) an der dem ersten Elektrodenbereich (3) abgewandten Unterseite (70) einen Bodenbereich (7) aufweist, wobei in dem Bodenbereich (7) ein spezifischer Widerstand des Halbleiterkörpers (2) wenigstens stellenweise 0,50 kΩcm übersteigt.Radiation detector ( 100 ) according to claim 1, in which the semiconductor body ( 2 ) at the first Electrode area ( three ) facing away from the bottom ( 70 ) a floor area ( 7 ), wherein in the bottom area ( 7 ) a resistivity of the semiconductor body ( 2 ) at least in places exceeds 0.50 kΩcm. Strahlungsdetektor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem an der Unterseite (70) des Halbleiterkörpers (2) ein Träger (8) angebracht ist, wobei eine mechanische Verbindung zwischen dem Halbleiterkörper (2) und dem Träger (8) über eine dielektrische Verbindungsschicht (80) hergestellt ist.Radiation detector ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which on the underside ( 70 ) of the semiconductor body ( 2 ) A carrier ( 8th ), wherein a mechanical connection between the semiconductor body ( 2 ) and the carrier ( 8th ) via a dielectric compound layer ( 80 ) is made. Strahlungsdetektor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Detektorzelle (1) wenigstens einen Löschwiderstand (9) umfasst, wobei der Löschwiderstand (9) mit dem ersten Elektrodenbereich (3) oder mit dem zweiten Elektrodenbereich (5) elektrisch leitend verbunden ist.Radiation detector ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the detector cell ( 1 ) at least one erosion resistance ( 9 ), wherein the erase resistance ( 9 ) with the first electrode region ( three ) or with the second electrode area ( 5 ) is electrically connected. Strahlungsdetektor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (2) in einer lateralen Richtung von mindestens einem Graben (11) mit zumindest einer Grabenwand (12) begrenzt ist.Radiation detector ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the semiconductor body ( 2 ) in a lateral direction of at least one trench ( 11 ) with at least one trench wall ( 12 ) is limited. Strahlungsdetektor (100) nach den Ansprüchen 4 und 5, bei dem sich der Löschwiderstand (9) zumindest teilweise in oder über den Graben (11) erstreckt.Radiation detector ( 100 ) according to claims 4 and 5, in which the erosion resistance ( 9 ) at least partially in or over the trench ( 11 ). Strahlungsdetektor (100) nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Grabenwand (12) mit der Oberseite (30) des Halbleiterkörpers (2) einen Winkel (α) zwischen einschließlich 75° und 105° einschließt.Radiation detector ( 100 ) according to claim 5 or 6, wherein the trench wall ( 12 ) with the top ( 30 ) of the semiconductor body ( 2 ) includes an angle (α) between 75 ° and 105 ° inclusive. Strahlungsdetektor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Elektrodenbereich (5), in Draufsicht auf die Oberseite (30), außerhalb eines von der aktiven Zone (4) überdeckten Bereichs zumindest stellenweise parallel zur Oberseite (30) des Halbleiterkörpers (2) ausgerichtet ist.Radiation detector ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the second electrode region ( 5 ), in top view on the top ( 30 ), outside one of the active zone ( 4 ) covered area at least in places parallel to the top ( 30 ) of the semiconductor body ( 2 ) is aligned. Strahlungsdetektor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich der erste Elektrodenbereich (3) im Halbleiterkörper (2) am Rand (46) der aktiven Zone (4) von der Oberseite (30) des Halbleiterkörpers (2) weg erstreckt, wobei der erste Elektrodenbereich (3) den Halbleiterkörper (2) in einer Richtung senkrecht zur Oberseite (30) nicht vollständig durchdringt.Radiation detector ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the first electrode region ( three ) in the semiconductor body ( 2 ) on the edge ( 46 ) of the active zone ( 4 ) from the top ( 30 ) of the semiconductor body ( 2 ), wherein the first electrode region ( three ) the semiconductor body ( 2 ) in a direction perpendicular to the top ( 30 ) does not penetrate completely. Strahlungsdetektor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine Mehrzahl von benachbarten Detektorzellen (1) umfasst.Radiation detector ( 100 ) according to one of the preceding claims, comprising a plurality of adjacent detector cells ( 1 ). Strahlungsdetektor (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem zumindest eine, mindestens einen der zweiten Elektrodenbereiche (5) bildende Dotierzone mit Erhebungen gestaltet ist, wobei jeder der aktiven Zonen (4) eine der Erhebungen der Dotierzone zugeordnet ist.Radiation detector ( 100 ) according to the preceding claim, wherein at least one, at least one of the second electrode regions ( 5 ) is formed with elevations, wherein each of the active zones ( 4 ) is associated with one of the elevations of the doping zone. Strahlungsdetektor (100) nach dem Anspruch 11, bei dem die den zweiten Elektrodenbereich (5) bildende Dotierzone zwischen zumindest zwei der benachbarten Detektorzellen (1) eine durchgehende Zone ist.Radiation detector ( 100 ) according to claim 11, in which the second electrode region ( 5 ) forming doping zone between at least two of the adjacent detector cells ( 1 ) is a continuous zone. Strahlungsdetektor (100) nach Anspruch 5, 6 oder 7 und nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem zumindest zwei der benachbarten Detektorzellen (1) durch eine Beschichtung (13) auf der Grabenwand (12) optisch voneinander getrennt sind, wobei die Beschichtung (13) für Sekundärphotonen aufgrund der Lawinenmultiplikation undurchlässig ist.Radiation detector ( 100 ) according to claim 5, 6 or 7 and any one of claims 10 to 12, wherein at least two of the adjacent detector cells ( 1 ) by a coating ( 13 ) on the trench wall ( 12 ) are optically separated from each other, the coating ( 13 ) is impermeable to secondary photons due to avalanche multiplication. Verwendung eines Strahlungsdetektors (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Betrieb mit einer elektrischen Spannung, anliegend zwischen dem mindestens einen ersten Elektrodenbereich (3) und dem mindestens einen zweiten Elektrodenbereich (5), wobei die Spannung gleich oder größer einer Durchbruchspannung der Detektorzelle (1) ist.Use of a radiation detector ( 100 ) according to one of the preceding claims for operation with an electrical voltage, lying between the at least one first electrode region ( three ) and the at least one second electrode region ( 5 ), wherein the voltage is equal to or greater than a breakdown voltage of the detector cell ( 1 ). Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (100) mit den Schritten: – Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (2) für den Strahlungsdetektor (100), – Ausbilden einer strukturierten Maske (14) auf einer Oberseite (30) des Halbleiterkörpers (2), – Ausbilden eines zweiten Elektrodenbereichs (5) im Halbleiterkörper (2) durch Implantation zumindest eines Dotierstoffes, – Ausbilden eines ersten Elektrodenbereichs (3) des Halbleiterkörpers (2), wobei sich der erste Elektrodenbereich (3) näher an einer Oberseite (30) des Halbleiterkörpers (2) befindet als der zweite Elektrodenbereich (5), wobei eine aktive Zone (4) zwischen dem zweiten Elektrodenbereich (5) und dem ersten Elektrodenbereich (3) gebildet ist, wobei die Maske (14) derart ausgebildet wird, dass an einem Rand der aktiven Zone (4) die Maske (14) schräg zur Oberseite (30) des Halbleiterkörpers (2) verlaufende Flanken aufweist, und wobei bei der Implantation des zweiten Elektrodenbereichs (5) ein Verlauf der Flanken der Maske (14) nachgebildet wird, und – Fertigstellen des Strahlungsdetektors (100), wobei, in Draufsicht auf die Oberseite (30) gesehen, außerhalb eines von der aktiven Zone (4) überdeckten Bereichs oder an einem Rand (46) der aktiven Zone (4) eine Implantationstiefe größer ist als innerhalb des von der aktiven Zone (4) überdeckten Bereichs, und wobei, in Draufsicht auf die Oberseite (30) gesehen, zumindest innerhalb des von der aktiven Zone (4) überdeckten Bereichs die Implantation durch ein die Maske (14) bildendes Material hindurch erfolgt.Method for producing a radiation detector ( 100 ) comprising the steps of: - providing a semiconductor body ( 2 ) for the radiation detector ( 100 ), - forming a structured mask ( 14 ) on a top side ( 30 ) of the semiconductor body ( 2 ), - forming a second electrode region ( 5 ) in the semiconductor body ( 2 ) by implanting at least one dopant, - forming a first electrode region ( three ) of the semiconductor body ( 2 ), wherein the first electrode region ( three ) closer to a top ( 30 ) of the semiconductor body ( 2 ) is located as the second electrode region ( 5 ), where an active zone ( 4 ) between the second electrode area ( 5 ) and the first electrode area ( three ) is formed, wherein the mask ( 14 ) is formed such that at one edge of the active zone ( 4 ) the mask ( 14 ) at an angle to the top ( 30 ) of the semiconductor body ( 2 ), and wherein during the implantation of the second electrode region ( 5 ) a course of the flanks of the mask ( 14 ), and - completing the radiation detector ( 100 ), wherein, in plan view on the top ( 30 ), outside one of the active zone ( 4 ) covered area or at one edge ( 46 ) of the active zone ( 4 ) an implantation depth is greater than within that of the active zone ( 4 ) covered area, and wherein, in plan view of the top ( 30 ), at least within that of the active zone ( 4 ) covered area implanted through a mask ( 14 ) forming material is carried through. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Halbleiterkörper (2) vor dem Ausbilden des zweiten Elektrodenbereichs (5) einen spezifischen Widerstand von mindestens 0,50 kΩcm aufweist und nach dem Ausbilden des zweiten Elektrodenbereichs (5) der spezifische Widerstand des Halbleiterkörpers (2) zumindest stellenweise höchstens 0,05 kΩcm beträgt. Method according to the preceding claim, wherein the semiconductor body ( 2 ) before forming the second electrode region ( 5 ) has a specific resistance of at least 0.50 kΩcm and after the formation of the second electrode region ( 5 ) the resistivity of the semiconductor body ( 2 ) is at least in places at most 0.05 kΩcm. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei an einer der Oberseite (30) abgewandten Unterseite (70) des Halbleiterkörpers (2) über ein Bonden mit einer dielektrischen Verbindungsschicht (80) ein Träger (8) angebracht wird.A method according to claim 15 or 16, wherein on one of the upper side ( 30 ) facing away from the bottom ( 70 ) of the semiconductor body ( 2 ) via a bonding with a dielectric compound layer ( 80 ) A carrier ( 8th ) is attached. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der erste Elektrodenbereich (3) wenigstens zum Teil epitaktisch gewachsen wird.Method according to one of claims 15 to 17, wherein the first electrode region ( three ) is epitaxially grown, at least in part. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei mit dem Ausbilden des zweiten Elektrodenbereichs (5) eine Dotierung der aktiven Zone (4) erfolgt.Method according to one of claims 15 to 18, wherein with the formation of the second electrode region ( 5 ) a doping of the active zone ( 4 ) he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die Maske (14) so aufgebracht wird, dass sich die Maske (14) mit zunehmendem Abstand von der Oberseite (30) des Halbleiterkörpers (2) zumindest stellenweise verjüngt.Method according to one of claims 15 to 19, wherein the mask ( 14 ) is applied so that the mask ( 14 ) with increasing distance from the top ( 30 ) of the semiconductor body ( 2 ) at least partially rejuvenated. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei ein Strahlungsdetektor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt wird.Method according to one of claims 15 to 20, wherein a radiation detector ( 100 ) is produced according to one of claims 1 to 13.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202010012735U1 (en) 2010-09-17 2011-04-14 Ketek Gmbh Radiation detector and use of a radiation detector
DE102011110689B4 (en) 2011-08-16 2015-07-09 Ketek Gmbh Radiation detector and use of the same
JP5926921B2 (en) 2011-10-21 2016-05-25 浜松ホトニクス株式会社 Photodetector
DE102012215637A1 (en) 2012-09-04 2014-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Radiation detector for performing positron emission tomography (PET) for time-of-flight (TOF) determination, has detector cell that is provided with plate-shaped portion on which radiation to be detected is radiated on front surface
DE102016114204B4 (en) 2016-08-01 2018-12-20 Ketek Gmbh Radiation detector and method of manufacturing a plurality of radiation detectors
EP4020019B1 (en) 2018-10-19 2024-05-08 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Radiation detector, method for producing a radiation detector and method for operating a radiation detector
CN113985470A (en) * 2021-10-28 2022-01-28 清华大学 High-purity germanium detector

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3860454A (en) * 1973-06-27 1975-01-14 Ibm Field effect transistor structure for minimizing parasitic inversion and process for fabricating
US5719414A (en) * 1993-03-16 1998-02-17 Sato; Keiji Photoelectric conversion semiconductor device with insulation film
US20050258449A1 (en) * 2004-05-10 2005-11-24 Gerhard Lutz Avalanche radiation detector
EP1755171A1 (en) * 2004-05-05 2007-02-21 DOLGOSHEIN, Boris Anatolievich Silicon photomultiplier (variants) and a cell therefor
US8093624B1 (en) * 2006-02-15 2012-01-10 Massachusetts Institute Of Technology High fill-factor avalanche photodiode

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3769109A (en) * 1972-04-19 1973-10-30 Bell Telephone Labor Inc PRODUCTION OF SiO{11 {11 TAPERED FILMS
NL7513161A (en) * 1975-11-11 1977-05-13 Philips Nv PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF A SEMICONDUCTOR DEVICE, AND DEVICE MANUFACTURED ACCORDING TO THE PROCEDURE.
JPS54107291A (en) * 1978-02-10 1979-08-22 Nec Corp Avalanche photo diode
JPS5572083A (en) * 1978-11-27 1980-05-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor photo-detector
DE3003391C2 (en) * 1980-01-31 1984-08-30 Josef Dipl.-Phys. Dr. 8041 Fahrenzhausen Kemmer Radiation detector with a passivated pn semiconductor junction
JPS6180875A (en) * 1984-09-27 1986-04-24 Nec Corp Semiconductor device
JPS61191082A (en) * 1985-02-20 1986-08-25 Fujitsu Ltd Semiconductor light receiving element
US4579626A (en) * 1985-02-28 1986-04-01 Rca Corporation Method of making a charge-coupled device imager
JPH0738140A (en) * 1993-07-19 1995-02-07 Hamamatsu Photonics Kk Avalanche photodiode
JP3091903B2 (en) * 1994-08-17 2000-09-25 セイコーインスツルメンツ株式会社 Avalanche photodiode and method of manufacturing the same
KR100197134B1 (en) * 1996-06-29 1999-07-01 김영환 Avalanch photodiode and the manufacturing method thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3860454A (en) * 1973-06-27 1975-01-14 Ibm Field effect transistor structure for minimizing parasitic inversion and process for fabricating
US5719414A (en) * 1993-03-16 1998-02-17 Sato; Keiji Photoelectric conversion semiconductor device with insulation film
EP1755171A1 (en) * 2004-05-05 2007-02-21 DOLGOSHEIN, Boris Anatolievich Silicon photomultiplier (variants) and a cell therefor
US20050258449A1 (en) * 2004-05-10 2005-11-24 Gerhard Lutz Avalanche radiation detector
US8093624B1 (en) * 2006-02-15 2012-01-10 Massachusetts Institute Of Technology High fill-factor avalanche photodiode

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Aull, B. F.; Renzi, M. J.; Loomis, A. H.; Young, D. J.; [u. a.]: Geiger-Mode Quad-Cell Array for Adaptive Optics. In: Conference on Quantum Electronics and Laser Science CLEO/QELS 2008; 04.-09.05.2008; San Jose, CA, USA. *
Renzi, M. J.; Aull, B. F.; Kosicki, B. B.; Reich, R. K.; Young D. J.: High-fill-factor silicon Geiger-mode avalanche photodiode arrays for photon-counting applications. In: Solid state research, 2005, no. 1, S. 29-33. - ISSN 0099-5800 *

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