專利名稱：共面x射線光電二極管裝配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及一種改進(jìn)的X射線光電二極管，用于與X射線檢測(cè)裝置連接地使用的這種二極管的多單元陣列，以及使用本發(fā)明改進(jìn)光電二極管的改進(jìn)型X射線檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于作為計(jì)算機(jī)化層析X射攝影儀這類應(yīng)用的X射線檢測(cè)系統(tǒng)通常使用閃光晶體和光電二極管的組合。例如，一個(gè)CAT掃描儀系統(tǒng)通過在透過身體單個(gè)平面中不同角度上攝取的多個(gè)橫截面的X射線切片來操作。一個(gè)X射線源及一組檢測(cè)器放置在一環(huán)形臺(tái)架的兩對(duì)立側(cè)上，該臺(tái)架繞身體在所選平面中旋轉(zhuǎn)。由檢測(cè)器組產(chǎn)生的信號(hào)被數(shù)字化并通過數(shù)學(xué)處理產(chǎn)生出身體的橫截面圖象。
在閃光-光電二極管X射線檢測(cè)系統(tǒng)中，入射的X射線被閃光晶體吸收并轉(zhuǎn)換成可見光。然后該可見光被吸收到硅光電二極管中，它將光轉(zhuǎn)換成從P-N結(jié)開始擴(kuò)散的電子-空穴對(duì)并由此將產(chǎn)生出電流。因?yàn)樵撾娏魍ǔＪ呛苄》档?，故通常使用放大裝置放大該光電二極管信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成電壓。這種閃光-光電二極管-前置放大器系統(tǒng)的輸出是與入射到閃光晶體上的X射線通量成正比的電壓。這種類型的系統(tǒng)被描述在Thomas H.Newton和D.Gordon Potts編輯的“計(jì)算層析X射線攝影的技術(shù)狀況”第5卷(1981年)4127-4132中的由Promod Hague著的題為“閃光晶體-光電二極管陣列檢測(cè)器”的一章中，該章結(jié)合于此作為參考。
在典型的光電二極管結(jié)構(gòu)中，硅片被適當(dāng)?shù)負(fù)诫s，以致產(chǎn)生一個(gè)與硅片第一面鄰接的窄P型區(qū)或區(qū)域及與相對(duì)的第二面鄰接的窄N型區(qū)，該P(yáng)區(qū)和N區(qū)被一個(gè)硅片內(nèi)部的基本本征區(qū)隔開。例如，傳統(tǒng)上使用硼摻雜物形成P型區(qū)及使用磷摻雜物產(chǎn)生N型區(qū)。該光電二極管例如沿N型表面安裝在襯底上，及閃光晶體使用硅脂或另外透光的環(huán)氧樹脂作為相鄰的閃光晶體及光電二極管表面之間的連接劑沿P型表面安裝。在P區(qū)及N區(qū)上分別連接電端子以收集由該光電二極管產(chǎn)生的電流。
上述傳統(tǒng)光電二極管結(jié)構(gòu)通常非常適于檢測(cè)紅外范圍中的光，因?yàn)檫@些光電子在距離表面相對(duì)遠(yuǎn)的內(nèi)部位置上產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。因此，紅外射線的精確讀數(shù)需要在硅的許多內(nèi)部容積上收集電荷。相反地，眾知X射線閃光晶體典型地產(chǎn)生藍(lán)光子，它具有的波長(zhǎng)約為紅外射線波長(zhǎng)的一半。不同于紅外光，藍(lán)光子僅透入硅幾微米的數(shù)量級(jí)。因而，對(duì)于這種X射線檢測(cè)應(yīng)用，使用者發(fā)現(xiàn)，僅需要收集來自光電二極管表面及來自緊靠近光電二極管表面的內(nèi)部區(qū)域的光生電荷。
但是，與此同時(shí)，因?yàn)榕cX射線檢測(cè)相關(guān)的很低的電信號(hào)電平，所熟悉的“噪音”、“電交擾”、“光交擾”及“電響應(yīng)”的問題變得非常嚴(yán)重。這里所用的“電交擾”是指在多個(gè)相鄰的閃光晶體-光電二極管對(duì)和它們各自有關(guān)的電極的陣列中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。如果由入射到第一閃光晶體-光電二極管對(duì)的X射線通量產(chǎn)生的電信號(hào)在與一個(gè)相鄰的閃光晶體-光電二極管對(duì)相連接的電極上被偶然地“收集”到，則結(jié)果是錯(cuò)誤的檢測(cè)讀數(shù)。
“電響應(yīng)”在這里是指較厚的電介質(zhì)會(huì)使通過介質(zhì)的電信號(hào)的速度變慢，使其幅值降低及可能使電信號(hào)失真。如果，例如一傳統(tǒng)的X射線光電二極管結(jié)構(gòu)用于藍(lán)光子，在與閃光晶體-光電二極管界面相鄰的1-3微米的光電二極管“耗盡區(qū)”中產(chǎn)生的電信號(hào)將必需無再結(jié)合地穿過300微米的硅片以便達(dá)到相關(guān)的陰極端子，由此，產(chǎn)生出相對(duì)低的及可能不精確的檢測(cè)讀數(shù)。因此，需要減小產(chǎn)生的電荷必須經(jīng)過以達(dá)到相應(yīng)電端子的電荷通路長(zhǎng)度。
這里所使用的“光交擾”是指在第一閃光晶體-光電二極管對(duì)的閃光晶體中產(chǎn)生的光子其一部分可能進(jìn)入到第二個(gè)相鄰的光電二極管中的問題。類似地，來自第一閃光晶體的光子可能被金屬化電觸點(diǎn)反射并折射到相鄰的晶體中，然后再導(dǎo)入與相鄰晶體連接的光電二極管中。在每種情況下，其結(jié)果是在第二個(gè)相鄰的光電二極管中產(chǎn)生出電荷，而不是在第一閃光晶體-光電二極管對(duì)中產(chǎn)生出電荷，也是引起檢測(cè)誤差。當(dāng)X射線通量的一部分進(jìn)入到硅的電激活區(qū)并由于硅的直接電離產(chǎn)生出電荷時(shí)就引起了相應(yīng)的“噪音”問題。同樣，“噪音”現(xiàn)象的結(jié)果也是錯(cuò)誤的檢測(cè)讀數(shù)。
除去克服或減少傳統(tǒng)X射線光電二極管及光電二極管陣列的上問題外，在商業(yè)上最好是能生產(chǎn)出更方便、快速及低成本制造以及具有高均勻度的X射線光電二極管。這些及另外有關(guān)問題及現(xiàn)有技術(shù)光電二極管設(shè)計(jì)的限度將由本發(fā)明的共面光電二極管、共面光電二極管陣列及共面光電二極管X射線檢測(cè)系統(tǒng)在很大程度上被克服。
發(fā)明目的因此，本發(fā)明的總目的是提供共面X射線光電二極管和光電二極管陣列以及使用這種共面光電二極管的X射線檢測(cè)系統(tǒng)。
本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種具有便于沿著及在靠近光電二極管單個(gè)外表面產(chǎn)生和收集電荷的優(yōu)化幾何構(gòu)型的光電二極管。
本發(fā)明的另一目的是提供具有所有沿光電二極管單個(gè)外表面的電觸點(diǎn)的光電二極管。
本發(fā)明的又一目的是提供一種共面光電二極管組件，它易于適合使用在用于X射線檢測(cè)的相鄰光電二極管陣列中。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有降低交擾效果的相鄰共面光電二極管的陣列。
本發(fā)明的又一目的是提供包括閃光晶體和共面光電二極管對(duì)的陣列的X射線檢測(cè)系統(tǒng)。
本發(fā)明整體的目的是通過使用根據(jù)本發(fā)明的共面光電二極管及光電二極管陣列提供具有比類似的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)改善性能及更低生產(chǎn)成本的X射線檢測(cè)系統(tǒng)。
從以下結(jié)合附圖的說明將能更好地理解本發(fā)明的這些和另外的目的及優(yōu)點(diǎn)。發(fā)明概述本發(fā)明的共面光電二極管及共同光電二極管組件總地包括硅片，該硅片具有位于沿第一硅片表面相對(duì)淺的帶中的交替的P摻雜區(qū)和N摻雜區(qū)，并被稍微摻雜的硅所包圍。在任何具體的光電二極管或光電二極管陣列中，視各個(gè)P和N帶的相對(duì)寬度而定，或是P摻雜區(qū)或是N摻雜區(qū)是沿第一硅片表面占優(yōu)勢(shì)的。本發(fā)明的硅片還可具有另一摻雜區(qū)，它的極性與沿第一硅表面占優(yōu)勢(shì)的極性相反，并相對(duì)沿第一硅片表面的P和N區(qū)被稍微摻雜的硅區(qū)相隔開。使用根據(jù)本發(fā)明的光電二極管陣列的X射線檢測(cè)系統(tǒng)是通過用光環(huán)氧樹脂將X射線閃光晶體粘到每個(gè)光電二極管的第一硅片表面上以使得閃光晶體鄰近并連接到每個(gè)占優(yōu)勢(shì)的P帶或N帶上形成的。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)X射線檢測(cè)光電二極管一個(gè)實(shí)施例的概要截面圖，它不是本發(fā)明的一部分或想要被本發(fā)明所覆蓋的；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的共面光電二極管(或共面二極管陣列的一部分)一個(gè)實(shí)施例的概要截面圖；圖3是沿圖2的共面光電二極管上的線3-3的放大概要剖面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的與相關(guān)的閃光晶體相連接的一個(gè)共面光電二極管陣列的局部透視圖。
本發(fā)明的詳細(xì)描述圖1為了比較的目的概要地表示了用于紅外光檢測(cè)應(yīng)用方面的一個(gè)典型現(xiàn)有技術(shù)的PIN光電二極管10的橫截面圖。光電二極管10包括一個(gè)硅片11，它具有沿該硅片第一表面14的P摻雜(P+)區(qū)域12。一個(gè)電觸點(diǎn)16沉積在區(qū)域12的表面部分上并通過導(dǎo)線部分18連接到陽極端子20。P摻雜區(qū)域12被硅塊(i(n))區(qū)域22包圍。與P+區(qū)域?qū)α⒌墓杵瑐?cè)包括用導(dǎo)電層26金屬化的N摻雜(n+)區(qū)域24。導(dǎo)線部分28及30分別將表面14上的電觸點(diǎn)32和34連接到金屬化導(dǎo)層26，導(dǎo)線部分36將金屬化層26連接到陰極端子38。
圖1的檢測(cè)裝置非常適用于檢測(cè)紅外光，因?yàn)榧t外光于可相對(duì)深地透入到硅片11中，且電荷可在距離光子進(jìn)入硅片的表面14相對(duì)遠(yuǎn)的地方被產(chǎn)生出來。但是，X射線檢測(cè)系統(tǒng)使用固態(tài)閃光晶體，例如包括鎢酸鎘、碘化銫、碘化鈉、亞鍺酸鉍或類似物，用于檢測(cè)目的將X射線轉(zhuǎn)換成藍(lán)光。這些傳統(tǒng)的X射線閃光晶體不能將X射線轉(zhuǎn)換成紅外光，而是將其轉(zhuǎn)換成具有波長(zhǎng)約400-600nm的藍(lán)光子，它至多能透入到硅片中幾微米。因此，在X射線檢測(cè)中，所有的電荷在距藍(lán)光進(jìn)入硅片的表面幾微米內(nèi)，如約1-3微米內(nèi)被產(chǎn)生出來。因?yàn)楣怆姸O管典型為300微米厚度的數(shù)量級(jí)，對(duì)于X射線檢測(cè)應(yīng)用，僅是傳統(tǒng)光電二極管頂部約1-2％用于除提供表面區(qū)域結(jié)構(gòu)支持以外的任何實(shí)際用途。
相反地，如圖2中所看到的，本發(fā)明的共面光電二極管專門地設(shè)計(jì)來有效地檢測(cè)由X射線閃光晶體產(chǎn)生的藍(lán)光。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的共面光電二極管50包括一個(gè)硅片52，它具有沿著并接近硅片第一表面58的p摻雜(p+)區(qū)域54及較深的N摻雜(n+)區(qū)域56的交替淺帶。p摻雜區(qū)域54及N摻雜區(qū)域56形成在硅塊(i(n))區(qū)域60中。如圖2中所示，區(qū)域54及區(qū)域56的交替帶還被硅塊區(qū)域60的窄帶61分隔開。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，區(qū)域54從表面58延伸到約1-2微米深，而區(qū)域56從表面58延伸到約2-3微米深。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，區(qū)域54的寬度范圍為約800至1000微米，區(qū)域56的寬度范圍為500至750微米，分隔區(qū)域54及56的相鄰帶的區(qū)域60的帶61其寬度范圍為約10至25微米。
光電二極管50圖示出一種結(jié)構(gòu)，其中P摻雜區(qū)54在表面58上占優(yōu)勢(shì)，如所看到的，與N摻雜區(qū)56相比，區(qū)54有相對(duì)大的寬度?？梢岳斫猓诒景l(fā)明的一個(gè)替換及實(shí)質(zhì)等同的實(shí)施例中，占優(yōu)勢(shì)的區(qū)54可以是N摻雜區(qū)，而區(qū)56則為P摻雜區(qū)。在又一實(shí)施例中，硅片52還可包括在區(qū)60下面的另一N摻雜區(qū)62，因此在N摻雜區(qū)62及沿硅片表面58的交替P和N摻雜區(qū)54和56之間形成了一個(gè)硅塊區(qū)60。還可以理解，在上述共面光電二極管的替換結(jié)構(gòu)中，其中占優(yōu)勢(shì)的區(qū)域54為N摻雜，底下的區(qū)62將摻雜成具有與沿表面58占優(yōu)勢(shì)(n+)區(qū)相反的極性(P+)。
如以上所討論的，占優(yōu)勢(shì)的極性區(qū)54(如圖2中所示為P+)包括淺帶，它們通常比反極性的交替帶56(圖2中所示，n+)較寬但較淺。每個(gè)占優(yōu)勢(shì)的極性區(qū)54與金屬化電觸點(diǎn)64相連接，及每個(gè)極性區(qū)56與金屬化電觸點(diǎn)66相連接。電觸點(diǎn)64及66分別沿每個(gè)極性帶54和56(從圖3可更清楚看出)并沿硅片表面58延伸，并在光電二極管50的一個(gè)邊緣上分別與陽極端子70和陰極端子72相連。應(yīng)該理解，在圖2中為了說明起見，電觸點(diǎn)64和66的寬度相對(duì)于帶54和56的寬度表示不成比例。通常電觸點(diǎn)64和66應(yīng)保持盡可能薄，以減少對(duì)通過閃光晶體74和光電二極管50之前的藍(lán)光的干擾或反射。在圖3中，電觸點(diǎn)64和66表示得更精確些。
在X射線檢測(cè)系統(tǒng)中，每個(gè)占優(yōu)勢(shì)的極性區(qū)54與合適的閃光晶體相聯(lián)系，后者如圖2中虛輪廓線所示并由標(biāo)號(hào)74表示。如從圖2中所看到的，在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，閃光晶體74尺寸是這樣的，即它覆蓋了占優(yōu)勢(shì)的極性帶54及帶54兩側(cè)的硅塊區(qū)60的帶61，并延伸到覆蓋各相鄰的反極性帶56?？墒褂瞄W光晶體定位裝置來使每個(gè)晶體相對(duì)它相關(guān)的光電二極管的帶54的定位便利。例如，為此目的，可在硅片表面58沉積金屬化定位標(biāo)記。通過傳統(tǒng)的裝置例如硅脂或另外透明的環(huán)氧樹脂作為連接介質(zhì)使閃光晶體74沿硅片表面58安裝在帶54的表面部分上。該環(huán)氧樹脂或膠層76(如圖4所示)其厚度的范圍典型為約25至50微米。
光電二極管50通常以類似于傳統(tǒng)光電二極管的方式工作，但具有大為改善的結(jié)果，以及減少了制造成本，這是由于優(yōu)化了該結(jié)構(gòu)的幾何形狀。于是，來自一X射線源的X射線進(jìn)入閃光晶體74，它將X射線轉(zhuǎn)換成藍(lán)光。其光電子從閃光晶體74進(jìn)入到淺的P摻雜區(qū)54，僅滲透到光電二極管中幾微米，在這里它們產(chǎn)生出電子-空穴對(duì)。這樣產(chǎn)生的電荷分別擴(kuò)散到P+和N+區(qū)，并從那里分別到達(dá)電觸點(diǎn)64和66，由此產(chǎn)生出與吸收到閃光晶體74的X射線78的通量成正比的電流。
在一光電二極管陣列中，每個(gè)如圖2中所示地構(gòu)成，反極性帶56位于每個(gè)占優(yōu)勢(shì)的極性帶54的每側(cè)，其深度與帶54的深度同樣大或比其更大些，它起到減小電交擾的“溝道截?cái)鄥^(qū)”的作用并通過阻斷相鄰光電二極管之間的電流泄漏來減少讀數(shù)誤差。同一或相鄰光電二極管的相鄰帶54和56之間的距離相對(duì)于帶54及56的寬度來說保持小值(約10-25微米量級(jí))，以使得來自閃光晶體的激發(fā)塊硅區(qū)60任何部分的光量減到最小。因?yàn)闇系澜財(cái)鄮?6阻擋電荷溢流到相鄰的溝道，任何二次電荷的發(fā)生將易于被本征帶54和56收集。應(yīng)該理解，在圖2和3中，分隔交替帶54和56的硅塊60的帶61的相對(duì)寬度以及相對(duì)硅片整個(gè)厚度的帶54和56的深度，為了說明的目的而被夸大了。
圖3是沿圖2中線3-3的光電二極管50的剖面的放大圖，它能更好地表現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明光電二極管的優(yōu)選幾何構(gòu)型。如從圖3中看到的，占優(yōu)勢(shì)的P摻雜區(qū)54通常為位于沿光電二極管50的表面58(見圖2)中心的矩形區(qū)域。沿所有四邊，矩形P摻雜區(qū)54被硅塊區(qū)60的相對(duì)窄的帶61所包圍，由此確定了第二個(gè)較大的矩形。沿著該硅塊區(qū)域60的第二個(gè)較大矩形61的所有各邊是一個(gè)包括N摻雜區(qū)56的溝道截?cái)鄥^(qū)。在光電二極管的兩端上設(shè)置區(qū)域56即溝道截?cái)鄥^(qū)可減少或使與邊緣效應(yīng)有關(guān)的電荷泄漏最小。顯然，在本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施例中，其中溝道截?cái)鄥^(qū)56基本完全圍繞著實(shí)際為矩形的區(qū)54、硅塊區(qū)60的周圍帶61，且該溝道截止區(qū)56也具有矩形形狀。
為了說明的目的，在P摻雜區(qū)54及N摻雜區(qū)56的剖面圖上電觸點(diǎn)64和66是重疊放置的。如圖3中所看到的，從觸點(diǎn)64到相應(yīng)電端子的電連接是通過在激活區(qū)54的短邊上的焊接區(qū)70來達(dá)到的。當(dāng)圖3中的光電二極管50用于多個(gè)相鄰單元的共面光電二極管陣列時(shí)，如圖4中所示，一個(gè)環(huán)繞光電二極管的單金屬化層使陣列中每個(gè)單獨(dú)的電觸點(diǎn)66相互連接。并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)還使用在共面光電二極管陣列上相鄰閃光晶體之間的隔離材料片75，如圖4所示，用于減少光的交擾。
圖4表示使用根據(jù)本發(fā)明的共面光電二極管陣列的X射線檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。如圖4中所示，硅片52包括多個(gè)沿平面表面58形成的并延伸到硅塊(i(n))區(qū)60中的多個(gè)交替的P摻雜(P+)區(qū)54及N摻雜(n+)區(qū)56。區(qū)54和區(qū)56的交替帶被硅塊區(qū)60的窄帶61分隔開。如圖4中所示，P摻雜區(qū)54在表面54上占優(yōu)勢(shì)，正如與N摻雜區(qū)56相比區(qū)54的寬度相對(duì)大，由圖中能看出。如以上結(jié)合圖2所描述的，可以理解，在本發(fā)明的一個(gè)替換及實(shí)質(zhì)等同的實(shí)施例中，該占優(yōu)勢(shì)區(qū)54可為N摻雜的，而區(qū)56則將是P摻雜的。
如圖4中所示，在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，不占優(yōu)勢(shì)的區(qū)域56延伸到硅塊區(qū)60中的深度大于占優(yōu)勢(shì)區(qū)54的深度。與每個(gè)區(qū)54相連的是沿區(qū)54部分緊靠表面58附近延伸的金屬化電觸點(diǎn)64。類似地，與每個(gè)區(qū)56相連接的是沿區(qū)56部分緊靠表面58延伸的金屬化電觸點(diǎn)66。
與每個(gè)占優(yōu)勢(shì)區(qū)54相連接的還有利用環(huán)氧樹脂或膠層76粘在表面58上的閃光晶體74。每個(gè)閃光晶體74最好這樣地相對(duì)與其相關(guān)的占優(yōu)勢(shì)區(qū)54定尺寸和定位，即它不僅覆蓋了全部區(qū)域54而且還覆蓋了區(qū)54側(cè)面的各個(gè)區(qū)帶56之間的表面58的整個(gè)部分，及還部分地覆蓋到側(cè)面的區(qū)帶56，如圖4中所示。在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，例如圖4中所示，隔離材料片75可有利地位于相鄰的閃光晶體74之間，以減少相鄰晶體和它們相關(guān)區(qū)域54之間光的散射。
已經(jīng)證實(shí)，本發(fā)明的共面光電二極管及光電二極管陣列與現(xiàn)有技術(shù)的X射線檢測(cè)系統(tǒng)的性能相比，其產(chǎn)生出約25％的X射線檢測(cè)性能改善。這種性能的改進(jìn)被認(rèn)為應(yīng)歸因于電及光交擾的減少，電荷更好的收集，低電容及更快速的響應(yīng)，所有這些均產(chǎn)生于本發(fā)明共面光電二極管幾何構(gòu)型的優(yōu)化。除上述性能改善外，本發(fā)明的共面光電二極管還能更方便、更快速及低成本地被制造，因?yàn)樗械谋匾ば虿僮?即，摻雜硅片及對(duì)摻雜區(qū)形成必要的電連接)均是在硅片的單個(gè)表面上進(jìn)行的。另外，該簡(jiǎn)化的制造工序其本身導(dǎo)致了在各共面光電二極管中更高的均勻度，由此保證了產(chǎn)品的可重復(fù)性及改善了產(chǎn)量。
所描述的本發(fā)明實(shí)施例意在作為說明而非作為限制。對(duì)于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說在不偏離由附設(shè)權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明范圍的情況下可以作出各種修改和改變。
權(quán)利要求
1.用于X射線檢測(cè)的共面光電二極管，包括半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置具有一個(gè)吸收面及與該所述面相鄰接的(a)第一摻雜區(qū)，它具有第一極性并延伸到所述半導(dǎo)體裝置中一個(gè)第一深度；(b)第二摻雜區(qū)，它具有與第一摻雜區(qū)極性相反的極性，并延伸到所述半導(dǎo)體裝置中一個(gè)第二深度，該第二深度實(shí)質(zhì)上等于或大于所述第一深度；(c)一個(gè)實(shí)際上未摻雜區(qū)，它隔離所述第一及第二區(qū)并位于它們下部；及(d)第一電接觸裝置，它沿所述吸收面連接到所述第一區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共面光電二極管，其中所述第一摻雜區(qū)沿所述面的表面區(qū)域大于所述第二摻雜區(qū)沿所述面的表面區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共面光電二極管，其中所述第一摻雜區(qū)實(shí)際上被所述第二摻雜區(qū)包圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共面光電二極管，其中所述第二摻雜區(qū)實(shí)質(zhì)上無偏置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共面光電二極管，還包括第三摻雜區(qū)，它在所述未摻雜區(qū)的下面并具有與所述第二摻雜區(qū)相同的極性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共面光電二極管，其中所述第一深度的范圍為約1-2微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的共面光電二極管，其中所述第二深度的范圍為約2-3微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共面光電二極管，其中所述第一深度的范圍為約1-2微米及所述第二深度的范圍為約2-3微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共面光電二極管，還包括第二電接觸裝置，它連接到所述第二區(qū)的表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的共面光電二極管，其中所述第二電接觸裝置包括沿所述第二區(qū)的表面的一個(gè)窄金屬條。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共面光電二極管，其中所述半導(dǎo)體裝置包括一個(gè)硅片。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共面光電二極管，其中所述第一區(qū)是P摻雜一區(qū)及所述第二區(qū)是N摻雜區(qū)。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共面光電二極管，其中所述第一區(qū)是N摻雜區(qū)及所述第二區(qū)是P摻雜區(qū)。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共面光電二極管，其中所述第一摻雜區(qū)包括位于所述面中心的第一表面部分，且所述第一摻雜區(qū)在它的每個(gè)側(cè)面除所述第一表面外均被所述未摻雜區(qū)包圍。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共面光電二極管，其中所述第一摻雜區(qū)包括位于沿所述面中心的第一基本矩形的帶，及所述第二摻雜區(qū)包括圍繞所述第一矩形帶的第二較大的矩形帶，所述第一和第二矩形帶被所述未摻雜區(qū)的帶隔開。
16.用于檢測(cè)由吸收到閃光晶體中的X射線產(chǎn)生的光的裝置，所述裝置包括光電二極管裝置，該光電二極管裝置具有交替的P摻雜區(qū)及N摻雜區(qū)以及沿著所述光電二極管裝置的單個(gè)共面表面定位的相關(guān)電觸點(diǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中或是所述P摻雜區(qū)或是所述N摻雜區(qū)占優(yōu)勢(shì)，且非占優(yōu)勢(shì)的摻雜區(qū)至少圍繞每個(gè)占優(yōu)勢(shì)摻雜區(qū)的周邊的一部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中P摻雜區(qū)及N摻雜區(qū)被實(shí)質(zhì)上未摻雜材料的帶分隔開。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中每個(gè)非占優(yōu)勢(shì)的摻雜區(qū)延伸的深度基本上等于或大于相鄰的占優(yōu)勢(shì)的摻雜區(qū)的深度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中光電二極管裝置包括多個(gè)以相鄰關(guān)系排成行的多個(gè)單獨(dú)的光電二極管單元。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中每個(gè)所述光電二極管單元包括一個(gè)共面的光電二極管表面，該表面具有至少一個(gè)被未摻雜材料包圍的占優(yōu)勢(shì)的摻雜區(qū)帶，該未摻雜區(qū)接著又被非占優(yōu)勢(shì)的摻雜區(qū)包圍。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，還包括與每個(gè)光電二極管單元的占優(yōu)勢(shì)摻雜區(qū)相連接的X射線閃光晶體。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中每個(gè)所述閃光晶體沿所述光電二極管單元的所述表面被粘在其相關(guān)的光電二極管單元上。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中每個(gè)所述閃光晶體這樣地相對(duì)于其相關(guān)的光電二極管單元定尺寸及定位，即它基本上覆蓋非占優(yōu)勢(shì)的摻雜區(qū)的所述帶之間的所述表面部分并覆蓋到非占優(yōu)勢(shì)摻雜區(qū)的每個(gè)所述帶。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中每個(gè)所述閃光晶體用光環(huán)氧樹脂粘在其相關(guān)的光電二極管單元上。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，還包括設(shè)在每個(gè)光電二極管單元上的閃光晶體定位裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中所述閃光晶體定位裝置包括在所述表面上的金屬定位標(biāo)記。
28.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中非占優(yōu)勢(shì)摻雜區(qū)實(shí)質(zhì)上無偏置。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述P摻雜區(qū)和N摻雜區(qū)形成在實(shí)質(zhì)上未摻雜的材料層中。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，還包括在與所述P摻雜區(qū)及N摻雜區(qū)相反側(cè)上的另一非占優(yōu)勢(shì)的摻雜區(qū)。
31.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述占優(yōu)勢(shì)的摻雜區(qū)延伸到約1-2微米的深度，所述非占優(yōu)勢(shì)的摻雜區(qū)延伸到約2-3微米的深度。
32.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述電觸點(diǎn)包括分別沿所述P摻雜區(qū)和N摻雜區(qū)的表面延伸的窄金屬條。
33.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述光電二極管包括一個(gè)硅片。
34.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述P摻雜區(qū)占優(yōu)勢(shì)。
35.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述N摻雜區(qū)占優(yōu)勢(shì)。
36.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，還包括定位在相鄰閃光晶體之間的隔離材料片。
37.一種X射線檢測(cè)系統(tǒng)，其中組合地包括一個(gè)X射線源；將X射線轉(zhuǎn)換成光的閃光晶體裝置；將光轉(zhuǎn)換成電流的光電二極管裝置，所述晶體裝置及光電二極管裝置沿它們之間的界面相互粘接；用于相對(duì)所述X射線源定位晶體及光電二極管裝置的框架裝置；用于收集在光電二極管裝置中產(chǎn)生的電荷的電導(dǎo)體裝置；及用于將來自光電二極管裝置的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成X射線檢測(cè)量度的電裝置；該系統(tǒng)的改進(jìn)包括靠近所述界面的所述光電二極管裝置的交替P摻雜區(qū)及N摻雜區(qū)，其中所述P摻雜區(qū)及N摻雜區(qū)被未摻雜材料帶隔開，所述摻雜區(qū)中非占優(yōu)勢(shì)的摻雜區(qū)至少包圍著每個(gè)占優(yōu)勢(shì)摻雜區(qū)周界的一部分，并且它延伸到光電二極管裝置中的深度基本上等于或大于所述占優(yōu)勢(shì)摻雜區(qū)的深度；及分別與所述P摻雜區(qū)和N摻雜區(qū)相連的并沿所述界面定位的電觸點(diǎn)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的X射線檢測(cè)系統(tǒng)，其中所述光電二極管裝置包括以相鄰關(guān)系排成行的單獨(dú)光電二極管單元的陣列，每個(gè)光電二極管單元包括被未摻雜材料包圍的所述占優(yōu)勢(shì)的摻雜區(qū)的帶，該未摻雜材料又被非占優(yōu)勢(shì)的摻雜區(qū)所包圍。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的X射線檢測(cè)系統(tǒng)，其中所述晶體裝置包括與每個(gè)光電二極管單元的占優(yōu)勢(shì)摻雜區(qū)相連接的閃光晶體。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的X射線檢測(cè)系統(tǒng)，還包括定位在相鄰閃光晶體之間的隔離材料片。
全文摘要
所公開的是一種共面光電二極管(50)結(jié)構(gòu),它具有在X射線檢測(cè)方面的特殊應(yīng)用,其中被未摻雜材料(61)分開的交替P摻雜區(qū)(54)及N摻雜區(qū)(56)沿光電二極管及其相關(guān)的X射線閃光晶體(74)之間的表面定位并延伸到該表面以下相對(duì)淺的深度。
文檔編號(hào)G01T1/24GK1185233SQ96193669
公開日1998年6月17日 申請(qǐng)日期1996年5月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月8日
發(fā)明者亞歷山大·T·博特卡, 本·蒂韋爾, 索林·馬爾科維奇 申請(qǐng)人:模擬技術(shù)有限公司