專利名稱：用于輻射探測(cè)器的轉(zhuǎn)換器層的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種用于輻射探測(cè)器的制造方法和一種由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換器層以及具有此類轉(zhuǎn)換器層的一種輻射探測(cè)器和ー種醫(yī)療技術(shù)設(shè)備。
背景技術(shù)：
輻射探測(cè)器，尤其是直接轉(zhuǎn)換輻射探測(cè)器實(shí)現(xiàn)了定量地以及能量選擇地采集各個(gè)光子，例如X射線或伽馬射線等高能輻射。在直接轉(zhuǎn)換輻射探測(cè)器中，輻射的光子分別在由特殊半導(dǎo)體材料構(gòu)成的轉(zhuǎn)換器層中以電子空穴對(duì)的形式制造自由帶電粒子。通過X射線光子產(chǎn)生的帶電粒子對(duì)(電子空穴對(duì))通過施加外加電場(chǎng)向各自電極加速(電子向著陽(yáng)極，空穴向著陰極)，并且在其到達(dá)時(shí)在各個(gè)電極上引起脈沖，所述脈沖然后通過加強(qiáng)電子表現(xiàn)為電流脈沖或電壓脈沖。
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適用例如具有高原子序數(shù)的I1-V1-半導(dǎo)體形式的半導(dǎo)體材料，尤其是碲化鎘或硒化鎘，例如CdTe、CdZnTe, CdZnSe, CdTeSe或CdZnTeSe來(lái)探測(cè)高能輻射。這些材料較為適宜，因?yàn)檩^高的X射線吸附作用，尤其是對(duì)于醫(yī)學(xué)成像的能量范圍來(lái)說。然而其缺點(diǎn)之一在于半導(dǎo)體材料中較差的空穴傳遞以及與此相連的帶電粒子在缺陷中的吸收反應(yīng)，所述缺陷始終存在在真實(shí)晶體中，尤其在結(jié)晶界限和臨界面處，例如電極。為了彌補(bǔ)這ー缺點(diǎn)，在現(xiàn)有技術(shù)中建議構(gòu)成條紋、像素和各個(gè)集電極(傳統(tǒng)方式的陽(yáng)極)的其他結(jié)構(gòu)。所有這些表面結(jié)構(gòu)都用到所謂的“小像素效栗”。這正是基于，與非常小像素化的電極的轉(zhuǎn)換器層厚度相比，重量場(chǎng)在探測(cè)器較寬的范圍中變得非常小，并且在緊靠像素化電極附近急劇升高。這將導(dǎo)致，當(dāng)電荷載體到達(dá)電極附近處時(shí)，產(chǎn)生大部分的電荷信號(hào)。例如能夠利用這ー效果來(lái)降低通過空穴引起的信號(hào)的值。在此，“小像素效果”的效率與像素大小和轉(zhuǎn)換器層厚度之間的比例有直接的相互關(guān)系。為了制造配備有例如多個(gè)像素元件這種表面結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換器層，傳統(tǒng)上使用具有多步驟的以及其他刻蝕步驟、光效應(yīng)步驟、顯影步驟和清洗步驟的攝影平板法。污染和缺損的形成通常與此類攝影平板法相連，這使得此類轉(zhuǎn)換器層或探測(cè)器元件的制造成本増加，并且其功率經(jīng)常減弱(例如參見Milof及其他人的“Photoresist Process Optimizationfor Defects Using a Rigorous Lithography Simulator，，，IEEE1997, 57-60 頁(yè)X —般而言，工作步驟始終是污染源，一方面因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室空氣本身在無(wú)塵室中就不是不含顆粒的，另一方面因?yàn)榛瘜W(xué)試劑同樣不是百分之百純凈的。因此，在生產(chǎn)中對(duì)每ー加工步驟都存在不同的無(wú)塵室等級(jí)。小公司、研究所實(shí)驗(yàn)室一般具有如下無(wú)塵室等級(jí)，其中，例如在每立方英尺空氣中(約30X 30X 30cm3)允許存在始終多于200個(gè)的大小5 的顆粒。

發(fā)明內(nèi)容
基于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供ー種用于輻射探測(cè)器，特別是用于直接轉(zhuǎn)換輻射探測(cè)器的具有像素電極的此類轉(zhuǎn)換器層的可選的制造方法。根據(jù)本發(fā)明的制造方法在此是制造多個(gè)用于輻射探測(cè)器的轉(zhuǎn)換器層的方法(也就是說唯一一個(gè)或兩個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器層)，同時(shí)能夠在晶體生長(zhǎng)步驟中制造所述的輻射探測(cè)器。在此為這種轉(zhuǎn)換器層所設(shè)方法如下，其中，每ー個(gè)所制造的轉(zhuǎn)換器層包括用于施加像素電極的具有像素結(jié)構(gòu)的第一面，和用于施加反電極的第二面。為了制造這ー結(jié)構(gòu)，本方法包括在用于ー個(gè)或多個(gè)具有結(jié)構(gòu)化第一面的轉(zhuǎn)換器層的具有結(jié)構(gòu)形成元件的晶體生長(zhǎng)設(shè)備中的胚層上的半導(dǎo)體晶體的生長(zhǎng)步驟。轉(zhuǎn)換器層在此由半導(dǎo)體晶體形式的輻射探測(cè)材料組成，其中能夠直接計(jì)數(shù)各個(gè)射入到材料中的光子。在此類直接轉(zhuǎn)化材料中，通過在輻射探測(cè)材料中制造電學(xué)電荷載體(也就是說電子空穴對(duì))能夠通過計(jì)數(shù)率采集直接探測(cè)入射的輻射。輻射這一概念被理解為適合于在輻射探測(cè)材料中釋放電荷載體的每ー類輻射，優(yōu)選的是高能輻射并且尤其是X射線射線或伽馬射線。依據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器中所用到的直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體連接的例子是I1-V1-半導(dǎo)體連接，尤其是硒化物和碲化物，例如CdSe、CdZnTe, CdTeSe, CdZnTeSe和CdMnTeSe基礎(chǔ)上的材料體系。半導(dǎo)體連接能夠優(yōu)選的從CdxZni_xTeySei_y (其中0 < x < I ;0彡y彡I)或CdxMrvJeySeh (其中0彡x彡1;0彡y彡I)中選取。通過依據(jù)本發(fā)明的制造方法制造轉(zhuǎn)換器層，其第一面包括用于施加像素電極的像素結(jié)構(gòu)，并且構(gòu)造用于施加反電極的其第二面。“像素結(jié)構(gòu)”在本發(fā)明范疇中意味著，第一面的轉(zhuǎn)換器層的表面具有如下表面結(jié)構(gòu)，即它將表面劃分在各個(gè)定義的像素中。能夠任意選取像素的形狀和結(jié)構(gòu)，其中，為了達(dá)到所謂的“小像素效果”，各個(gè)像素的邊長(zhǎng)或直徑與轉(zhuǎn)換器層的層厚相比格外小。優(yōu)選的結(jié)構(gòu)為圓形的或四邊形的，尤其是正方形的像素，但也有具有四角底面和圓角的像素，具有所定義的像素大小，也就是說，像素面在像素元件的平面中。tヒ如，像素的直徑或邊長(zhǎng)小于IOmm,優(yōu)選的小于或等于5mm,進(jìn)ー步優(yōu)選的在IOOiim和500 y m之間，例如200 u m。在各個(gè)像素元件之間優(yōu)選的例如以空腔或皺紋的形式構(gòu)成中間空間，其保證了各個(gè)待布置在像素元件上的電極元件的電學(xué)密封。根據(jù)本發(fā)明的制造方法通過晶體生長(zhǎng)過程中胚層上輻射探測(cè)材料的直接生長(zhǎng)解決了上述技術(shù)問題。在此能夠使用不同的晶體生長(zhǎng)過程，只要它們生長(zhǎng)出具有用于轉(zhuǎn)換器層目的特征的所希望的半導(dǎo)體晶體。對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來(lái)說已知用于在此使用到的半 導(dǎo)體材料的不同的晶體生長(zhǎng)過程，例如移動(dòng)加熱法(I)、垂直和水平高壓布里奇曼法(2)、垂直梯度凝固法(VGF)，例如VGF高壓布里奇曼(3)、物理氣相傳輸法(4)、Czochalsky法
(5)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉淀法(6)、液相取向附生法(7)或者分子束取向附生法(8)。上述方法I至5優(yōu)選的用于塊狀晶體(即體積晶體)。其他方法例如適合制造“薄的”、即直至幾十U m厚的層。在依據(jù)本發(fā)明的制造方法中，為了達(dá)到所希望的探測(cè)器材料，能夠使用由不均勻的晶核(例如Al2O3, Ge、GaAs, GaN等)構(gòu)成的胚層，或者使用由硒化鎘或碲化鎘基礎(chǔ)上具有相應(yīng)晶格參數(shù)的均勻晶核構(gòu)成的胚層。這實(shí)現(xiàn)了各個(gè)微晶或柱狀晶粒的生長(zhǎng)，由此，在轉(zhuǎn)換器層中盡可能少的構(gòu)成內(nèi)在的缺陷。在轉(zhuǎn)換器層中存在的內(nèi)在缺陷越少，通常電荷載體的活動(dòng)性就越高，并且其壽命也越長(zhǎng)，即電荷載體的活動(dòng)性-壽命-產(chǎn)品(所謂的y * T )。為了在轉(zhuǎn)換器層的第一面上布置各個(gè)像素元件的形狀、大小和厚度，在根據(jù)本發(fā)明的制造方法中，在晶體生長(zhǎng)設(shè)備中設(shè)有結(jié)構(gòu)形成元件，它在晶體生長(zhǎng)期間在各個(gè)像素元件之間保留例如空腔或皺紋形式的中間空間。換句話說，結(jié)構(gòu)形成元件用作轉(zhuǎn)換器層的各個(gè)像素元件之間的中間空間的占位物，它在從轉(zhuǎn)換器層中取出后留下空腔或皺紋。像素元件的精確度和大小依賴于結(jié)構(gòu)形成元件的質(zhì)量和性質(zhì)，因?yàn)樗门c之互補(bǔ)。依據(jù)本發(fā)明的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)，即它對(duì)于在轉(zhuǎn)換器層的面上形成具有像素元件的轉(zhuǎn)換器層并不需要照相平版印刷法。尤其是依據(jù)本發(fā)明的方法不要求刻蝕步驟用來(lái)在像素元件之間生成空腔或皺紋，從而在材料選取上不再有關(guān)于材料可刻蝕性的限制。通過照相平版印刷法一般的污染，尤其是通過刻蝕試劑的污染，或者表面上由于離子束刻蝕而造成的缺陷，這些并不出現(xiàn)在依據(jù)本發(fā)明的方法中。所必需的方法步驟數(shù)量較少是另ー優(yōu)點(diǎn)，由此可能進(jìn)ー步提高所制造的轉(zhuǎn)換器層的質(zhì)量。這樣也降低了此類轉(zhuǎn)換器層的制造成本。通過上述制造方法，依據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器層能夠以對(duì)于施加像素電極所匹配的結(jié)構(gòu)化的第一面和以具有提高質(zhì)量的第二面，且低成本的制造。特別是通過用于多個(gè)在第一面上具有像素結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換器面的具有結(jié)構(gòu)形成元件的晶體生長(zhǎng)設(shè)備中的胚層上的半導(dǎo)體晶體的生長(zhǎng)，能夠制造表面結(jié)構(gòu)，其具有較低的污染程度，并且與傳統(tǒng)的照相平版印刷法制 造出的轉(zhuǎn)換器層相比在表面上具有更少的缺陷。 通過依據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器層的均勻半導(dǎo)體表面，轉(zhuǎn)換器層適合用于制造輻射探測(cè)器和包括醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的此類輻射探測(cè)器。根據(jù)本發(fā)明的輻射探測(cè)器包括上述制造的依據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器層，包括布置在第一面上的像素電極和布置在第二面上的反電極。根據(jù)本發(fā)明的輻射探測(cè)器由于前面所提到的依據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器層的優(yōu)點(diǎn)而具有均勻的探測(cè)器功率，尤其在探測(cè)器運(yùn)行時(shí)具有較低的電場(chǎng)變化。因此，它具有盡可能恒定的計(jì)數(shù)率采集，也就是說，計(jì)數(shù)率隨著時(shí)間僅僅很小的偏離，并且因此適用于極其高流量的輻射，尤其是X射線射線或伽馬射線(例如在計(jì)算機(jī)斷層造影中)?？蛇x地，輻射探測(cè)器還能夠通過運(yùn)用分析電子裝置來(lái)讀取探測(cè)器信號(hào)，它例如能夠直接被構(gòu)造為輻射探測(cè)器的組成部分。替換地，分析電子裝置還能夠被構(gòu)造為獨(dú)立的可與輻射探測(cè)器相連的系統(tǒng)。因?yàn)橹八岬降膬?yōu)點(diǎn)并且特別是因?yàn)榧幢阍诹?xí)慣的使用條件下均勻度和恒定計(jì)數(shù)率的改善，依據(jù)本發(fā)明的輻射探測(cè)器適合用于醫(yī)療技術(shù)設(shè)備中，尤其是在具有較高的輻射強(qiáng)度的X射線和/或伽馬射線的條件下的計(jì)數(shù)率采集的設(shè)備中。因此本發(fā)明還建造了具有依據(jù)本發(fā)明的輻射探測(cè)器的醫(yī)療技術(shù)設(shè)備。對(duì)此特別優(yōu)選的例子是X射線系統(tǒng)、伽馬射線系統(tǒng)、CT-系統(tǒng)或放射性核素-發(fā)射-斷層造影系統(tǒng)，例如PET系統(tǒng)或SPECT系統(tǒng)。從屬權(quán)利要求以及隨后的說明包含本發(fā)明特別有利的實(shí)施方式和進(jìn)ー步擴(kuò)展，其中詳盡的指明，依據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器層、依據(jù)本發(fā)明的輻射探測(cè)器和依據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療技術(shù)設(shè)備還能夠相應(yīng)于從屬權(quán)利要求對(duì)轉(zhuǎn)換器層的制造方法進(jìn)ー步改進(jìn)，反之亦然。在依據(jù)本發(fā)明的制造方法優(yōu)選的實(shí)施方式中，結(jié)構(gòu)形成元件直接布置在胚層上。也就是說，在取得由合適的均勻的或不均勻的晶核構(gòu)成的胚層之后，一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)形成元件如下布置在胚層上，即它是中間空間的占位物，例如以在像素元件之間空腔或皺紋的形式示出。在此，結(jié)構(gòu)形成元件的形狀、大小和厚度正好與像素元件之間的中間空間的形式相匹配。在胚層上半導(dǎo)體晶體的生長(zhǎng)步驟中僅僅實(shí)現(xiàn)基于結(jié)構(gòu)形成元件之間的胚層的晶體生長(zhǎng)。只要晶體生長(zhǎng)將結(jié)構(gòu)形成元件之間的整個(gè)中間空間填滿，就實(shí)現(xiàn)圍繞結(jié)構(gòu)形成元件的進(jìn)ー步生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致各個(gè)晶核或柱狀晶粒的聯(lián)合，并在結(jié)構(gòu)形成元件之上形成整面的結(jié)晶層。由此，半導(dǎo)體晶體構(gòu)成的連續(xù)轉(zhuǎn)換器層在上部范圍中，即相對(duì)胚層以在胚層上對(duì)齊的結(jié)晶像素元件結(jié)構(gòu)構(gòu)造。結(jié)晶像素元件結(jié)構(gòu)通過構(gòu)造在胚層上的模型預(yù)定出結(jié)構(gòu)形成元件。當(dāng)胚層脫落并取下結(jié)構(gòu)形成元件之后，所制造出的半導(dǎo)體晶體層能夠被應(yīng)用為具有結(jié)構(gòu)化第一面的轉(zhuǎn)換器層。在該方法的擴(kuò)展中或者在依據(jù)本發(fā)明的制造方法的其它實(shí)施方式中，在晶體生長(zhǎng)設(shè)備中，例如在熔化坩堝中，多個(gè)優(yōu)選的在晶體的生長(zhǎng)設(shè)備中彼此間隔的層能夠被布置在結(jié)構(gòu)形成元件上。在晶體生長(zhǎng)設(shè)備內(nèi)半導(dǎo)體晶體的生長(zhǎng)步驟中，由此半導(dǎo)體晶體能夠在結(jié)構(gòu)形成元件上的層上部和下部之間構(gòu)造。它可以是單晶的或者多晶的，但還可以具有多個(gè)粒狀界面，只要它將結(jié)構(gòu)形成元件之間的所有中間空間完全填滿，并且具有輻射探測(cè)特性。由此可以在晶體生長(zhǎng)過程中培植半導(dǎo)體晶體，從中能夠獲得多個(gè)轉(zhuǎn)換器層。例如可以通過在各個(gè)層的方向上或者在結(jié)構(gòu)形成元件的位置上半導(dǎo)體晶體的鋸碎或剪碎，并且通過從各個(gè)層上取下結(jié)構(gòu)元件，能夠獲得具有結(jié) 構(gòu)化的第一面的多個(gè)轉(zhuǎn)換器層。由此與傳統(tǒng)方法相比節(jié)省了非常多個(gè)步驟，從而能夠非常經(jīng)濟(jì)的實(shí)施這一方法。在制造方法的其它優(yōu)選實(shí)施方式中，使用具有像素電極元件形式的片段的ー個(gè)或多個(gè)晶格作為結(jié)構(gòu)形成元件。為了將其例如直接施加在胚層上，可以使用這種晶格，從而能夠圍繞它制造出唯一轉(zhuǎn)換器層。但是還可以在晶體生長(zhǎng)設(shè)備中定義的距離上相應(yīng)的晶格處設(shè)置多個(gè)此類層或位置，從而在晶體生長(zhǎng)步驟中能夠同時(shí)生成多個(gè)轉(zhuǎn)換器層。晶格的片段在此相應(yīng)于待制造的像素電極元件的形狀。片段可以被構(gòu)造為圓形、四邊形、正方形、六邊形或者是像素電極任何其他合適的形狀。片段的大小受待制造的像素電極面的希望大小影響。通過晶格表示連續(xù)的結(jié)構(gòu)形成元件，為了在接下來(lái)圍繞它生長(zhǎng)出相應(yīng)的半導(dǎo)體晶體，其能夠相對(duì)簡(jiǎn)單的以定義的距離安裝在晶體生長(zhǎng)設(shè)備中。制造出的半導(dǎo)體晶體的形狀和大小取決于所使用晶體生長(zhǎng)設(shè)備的形態(tài)和大小。結(jié)構(gòu)形成元件的層之間的距離在此應(yīng)該等于或略大于所希望的轉(zhuǎn)換器層厚度。由此能夠?qū)崿F(xiàn)，每個(gè)轉(zhuǎn)換器層在晶體沿著結(jié)構(gòu)元件裁剪之后具有第一結(jié)構(gòu)化表面和第二非結(jié)構(gòu)化表面。優(yōu)選的厚度，也就是距離在100 Ii m至20mm的范圍中，進(jìn)ー步優(yōu)選的為500 u m至5mm,還進(jìn)ー步優(yōu)選的為Imm至3mm。典型的，為了考慮到在通過晶體剪切之后拋光所略去的厚度，使用厚度補(bǔ)充(所謂的“利潤(rùn)率”)。對(duì)此，典型的1011111至50011111，優(yōu)選的30iim至150iim被計(jì)入剪切面上的“利潤(rùn)率”。在依據(jù)本發(fā)明的制造方法中所使用的結(jié)構(gòu)形成元件由如下材料制造，為了實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體晶體冷卻后的脫落，其并不附著在熔化的晶體材料上，或者與之反應(yīng)。此外，該材料在晶體生長(zhǎng)期間由此同樣示出較低的用于晶核形成的傾斜。用于結(jié)構(gòu)形成元件的材料比如是碳或者以氮化硼或碳涂層的石英、熱解的硼或熱解的碳。各種晶體生長(zhǎng)過程能夠應(yīng)用依據(jù)本發(fā)明的制造方法，其中，探測(cè)器材料能夠直接生長(zhǎng)在胚層上。在此可以借助切割過程制造出轉(zhuǎn)換器層。這優(yōu)選可以是液相或氣相切割過程，或者是從溶液(例如THM)或從熔化態(tài)(Bridgman、Czochralsky)中的切割。在這ー過程中，習(xí)慣上將晶體從(例如由石英或石墨構(gòu)成的)熔化坩堝中在一定的溫度條件下或者由溶液、液相中或者由氣相中水平的或垂直的取出。所取出的晶體的長(zhǎng)度在此是幾毫米(例如用于制造轉(zhuǎn)換器層)至數(shù)厘米，或者如果要在晶體中同時(shí)制造多個(gè)轉(zhuǎn)換器層，則甚至為米。通過在胚層上直接的晶體生長(zhǎng)來(lái)制造轉(zhuǎn)換器層結(jié)束之后，胚層優(yōu)選機(jī)械的例如通過在胚層和晶體層之間的界面上的折斷或分離從轉(zhuǎn)換器層上掲下來(lái)。由此，轉(zhuǎn)換器層結(jié)構(gòu)化的第一面與晶體像素元件和在其之間的結(jié)構(gòu)形成元件一起露出來(lái)。在結(jié)構(gòu)形成元件析取之后，于是完成了具有現(xiàn)在為間隔的像素元件的形式的結(jié)構(gòu)化表面的轉(zhuǎn)化器層的第一面。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在轉(zhuǎn)換器層生長(zhǎng)之后或者在胚層部分分離之后機(jī)械地或者化學(xué)地完全或部分刻蝕胚層，從而具有像素結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換器層保留在其第一面上。在此優(yōu)選的方法為胚層的刻蝕或磨光或研磨。如果生長(zhǎng)出的半導(dǎo)體晶體的層厚過厚，或者如果多個(gè)轉(zhuǎn)換器層在唯一的晶體上培養(yǎng)，則該方法可選地附加地包括一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器層成為具有合適層厚的逐個(gè)層的裁剪步驟。在此合適的層厚優(yōu)選的能夠設(shè)置為100 Ii m至20mm,優(yōu)選的從500 y m至5mm并且進(jìn)一步優(yōu)選的從Imm至3_。在此，優(yōu)選的在胚層分離之前或之后，轉(zhuǎn)換器層在結(jié)構(gòu)形成元件之上或者在結(jié)構(gòu)形成元件的層間通過半導(dǎo)體晶體的整個(gè)寬度切割。在此這樣實(shí)施切割，使得轉(zhuǎn)換器層包括連續(xù)的層范圍和通過結(jié)構(gòu)形成元件穿孔的層范圍。在此其目的在于，如下實(shí)施切割，即要求盡可能少的后處理步驟，例如精磨或額外的刻蝕。由此，與傳統(tǒng)的照相平版 印刷法相比由于明顯減少的方法步驟數(shù)量該方法的成本能夠降低，并且能夠同時(shí)提高所得產(chǎn)品的質(zhì)量。為了得到具有輻射探測(cè)材料構(gòu)成的像素結(jié)構(gòu)的第一面和置于其中的結(jié)構(gòu)形成元件，對(duì)于施加切割的優(yōu)選位置在沿著結(jié)構(gòu)形成元件上各個(gè)層與胚層對(duì)齊的面上實(shí)現(xiàn)。在此，當(dāng)其如下布置在晶體生長(zhǎng)設(shè)備中吋，即結(jié)構(gòu)形成元件的層距與待制造的轉(zhuǎn)換器層的厚度相符，在結(jié)構(gòu)形成元件上每層之間分別只需要一次切割。由此，不但能夠并不十分昂貴的制造大量由單一晶棒構(gòu)成的轉(zhuǎn)換器層，而且還能夠相當(dāng)節(jié)省材料的制造它。因?yàn)榛旧喜恍枰涛g步驟，所以表面通常相當(dāng)均勻，從而該轉(zhuǎn)換器層適合于制造具有高磁通密度的輻射探測(cè)器。在晶體生長(zhǎng)步驟或者胚層分離步驟或者剪切成各個(gè)轉(zhuǎn)換器層步驟之后，可選地連接有從每個(gè)分離器層中將結(jié)構(gòu)形成元件分離的步驟，從而具有像素結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換器層保留在其第一面上。因此它對(duì)于簡(jiǎn)易的析取是合適的，即由非粘附的材料制造結(jié)構(gòu)形成元件，并且其在晶體生長(zhǎng)期間也不與熔化的或者溶解的半導(dǎo)體材料反應(yīng)。依據(jù)本發(fā)明制造的轉(zhuǎn)換器層具有匹配于實(shí)施像素電極的結(jié)構(gòu)化第一面和用于反電極的大部分非結(jié)構(gòu)化的第二面。依據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器層在此能夠通過上述制造方法成本低廉的制造，并且在輻射探測(cè)器中作為轉(zhuǎn)換器層在各個(gè)像素元件之間具有較低的電荷交換。對(duì)于所制造的半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)的均勻性，尤其是其表面的均勻性來(lái)說，該轉(zhuǎn)換器層相對(duì)于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器層有所改善。尤其是它在輻射探測(cè)器運(yùn)行期間對(duì)電場(chǎng)具有很小的改變，并且僅僅弓I起較低的時(shí)間上的計(jì)數(shù)率改變。因此，依據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器層非常適用于在輻射探測(cè)器中的應(yīng)用，特別是在高電流時(shí)的應(yīng)用，例如對(duì)X射線射線或伽馬射線(例如在計(jì)算機(jī)斷層造影中)。依據(jù)本發(fā)明的輻射探測(cè)器在此包括之前詳細(xì)闡述過的轉(zhuǎn)換器層以及第一面上的像素電極和第二面上的反電極。不僅像素電極而且還有反電極能夠在此通過金屬化直接安裝在轉(zhuǎn)換器層上，或者預(yù)制的接觸層能夠與轉(zhuǎn)換器層相接觸。依據(jù)本發(fā)明的輻射探測(cè)器可以被實(shí)施為肖特基探測(cè)器或歐姆探測(cè)器。在肖特基探測(cè)器中出現(xiàn)從半導(dǎo)體到金屬(電極)的單向過度，也就是說，此類探測(cè)器單向截止。在歐姆探測(cè)器中，電荷載體(電子或空腔)能夠雙向流動(dòng)，也就是說，從半導(dǎo)體流向金屬，反之亦然。歐姆探測(cè)器并不像肖特基探測(cè)器那樣具有截止效果。此類輻射探測(cè)器可以被實(shí)施為單獨(dú)元件或者作為由兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)探測(cè)器組成的組合元件。在多個(gè)探測(cè)器中還習(xí)慣上說成探測(cè)器列陣，其經(jīng)常由単獨(dú)的半導(dǎo)體基礎(chǔ)元件構(gòu)成，它配備有作為絕緣封鎖元件的分隔板和電極。具有像素化電極的輻射探測(cè)器如在這里所描述的那樣，能夠視作此類探測(cè)器列陣的替換組件，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)射入輻射探測(cè)器材料的光子進(jìn)行除了時(shí)間上分辨地還有位置上分辨地采集。在此類探測(cè)器陣列中優(yōu)選從陰極側(cè)射入輻射，該陰極施加或氣化滲鍍?cè)诎雽?dǎo)體基礎(chǔ)元件上。在單獨(dú)探測(cè)器元件中，射入方向基本上不取決于電極的構(gòu)造，并且還能夠側(cè)向的或者同樣從陰極側(cè)或陽(yáng)極側(cè)進(jìn)行。具有轉(zhuǎn)換器層、在轉(zhuǎn)換器層的第一面上的像素電極和轉(zhuǎn)換器層第二面上的反電極的用于此類輻射探測(cè)器的制造方法包括借助依據(jù)本發(fā)明的制造方法的轉(zhuǎn)換器層的制造步驟，以及在轉(zhuǎn)換器層的第一面上施加像素元件和在轉(zhuǎn)換器層的第二面上施加反電極。電極例如能夠通過金屬化直接制造或完成在轉(zhuǎn)換器層上，并與轉(zhuǎn)換器層接觸。 因?yàn)殍b于轉(zhuǎn)換器層的均勻性而改善的功率，特別是改善的表面結(jié)構(gòu)，以及由此實(shí)現(xiàn)的整體探測(cè)效率的改善，特別是較低的時(shí)間計(jì)數(shù)率偏移，依據(jù)本發(fā)明的輻射探測(cè)器適合于利用具有較高磁通密度的X射線和/或伽馬射線在醫(yī)療技術(shù)設(shè)備中的應(yīng)用。此類依據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療技術(shù)設(shè)備相應(yīng)地包括之前詳細(xì)描述的輻射探測(cè)器和X射線系統(tǒng)、伽馬系統(tǒng)、CT系統(tǒng)或放射性核素-發(fā)射-斷層造影系統(tǒng)，例如PET系統(tǒng)或SPECT系統(tǒng)。在此類設(shè)備中，由于在運(yùn)行期間轉(zhuǎn)換器層中較低的電場(chǎng)改變，能夠測(cè)量較高的輻射通量，正如其尤其在計(jì)算機(jī)斷層造影中發(fā)生的那樣。因此，在沒有較高設(shè)備技術(shù)花費(fèi)的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)較高輻射通量時(shí)的恒定計(jì)數(shù)率。


隨后結(jié)合實(shí)施例參考附圖進(jìn)一歩解釋本發(fā)明。附圖在此僅為說明本發(fā)明而使用，但本發(fā)明并不會(huì)局限于此。附圖中圖1示出了具有像素化第一面和非結(jié)構(gòu)化第二面的依據(jù)本發(fā)明制造的轉(zhuǎn)換器層，圖2示出了依據(jù)本發(fā)明的輻射探測(cè)器的實(shí)施例，圖3示出了依據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的實(shí)施例，圖4示出了依據(jù)本發(fā)明的用于轉(zhuǎn)換器層的制造方法的第一實(shí)施方式，圖5示出了依據(jù)本發(fā)明的用于轉(zhuǎn)換器層的制造方法的第二實(shí)施方式，圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的制造方法所產(chǎn)生的晶體的示意性截面視圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了依據(jù)本發(fā)明制造的具有像素化第一面4和非結(jié)構(gòu)化第二面5的轉(zhuǎn)換器層3。在像素化第一面上并排布置多個(gè)像素元件A。這些像素元件A優(yōu)選構(gòu)成具有規(guī)律結(jié)構(gòu)的陣列。對(duì)此，它們能夠布置在轉(zhuǎn)換器層第一面的表面上的列和行中。圖2示出了依據(jù)本發(fā)明的輻射探測(cè)器10的實(shí)施例，其在這里裝配了分析電子裝置13。為了構(gòu)成探測(cè)器，在此示出了具有陰極11和像素化陽(yáng)極12(在圖4中僅示出了具有較少像素元件A的轉(zhuǎn)換器層的片段)的依據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器層3。待探測(cè)的電離輻射，例如X射線輻射R在此擊中輻射探測(cè)器10的陰極面。但依據(jù)本發(fā)明的輻射探測(cè)器基本上還能夠如下構(gòu)成，即待探測(cè)的輻射R從其他入射方向入射到輻射探測(cè)器上，例如這樣調(diào)整輻射探測(cè)器，使得陰極面和陽(yáng)極面與輻射的入射方向平行。輻射探測(cè)器10在此配備有分析電子裝置13，為了首先預(yù)放大在像素元件A中探測(cè)到的信號(hào)，該分析電子裝置對(duì)于每一個(gè)像素元件A具有預(yù)放大器14。預(yù)放大器14與像素元件A的耦合在附圖中的介紹非常簡(jiǎn)化。基本方法對(duì)于專業(yè)人員來(lái)說是已知的，例如輻射探測(cè)器能夠讀取并進(jìn)ー步處理信號(hào)。預(yù)放大器14與信號(hào)處理設(shè)備15相連，在其中進(jìn)ー步處理信號(hào)，并且隨后例如傳輸給分析単元(未示出)。圖3示出了醫(yī)療技術(shù)設(shè)備20(在此是X射線系統(tǒng)20)的非常簡(jiǎn)單的實(shí)施例。其具有X射線輻射器21、帶有分析電子裝置13的依據(jù)本發(fā)明的輻射探測(cè)器10以及系統(tǒng)控制設(shè)備22。X射線輻射器21和輻射探測(cè)器10在運(yùn)行中如下彼此相対的布置，即X射線輻射器21的放射方向指向輻射探測(cè)器10的方向。為了位置分辨地采集從X射線輻射器21發(fā)出的并通過檢查對(duì)象P減弱的X射線輻射R，從而利用輻射探測(cè)器10拍攝X射線圖像，檢查對(duì)象P，例如患者或患者的身體部分被合適地定位于X射線輻射器21和輻射探測(cè)器10之間。為了例如由探測(cè)器信號(hào)重建圖像并且將該圖像發(fā)給用戶或者儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，在此借助非常簡(jiǎn)化介紹的系統(tǒng)控制設(shè)備22實(shí)現(xiàn)對(duì)X射線輻射器21的控制，該系統(tǒng)控制設(shè)備22還接收由分析電子裝置13處理過的探測(cè)器信號(hào)用于進(jìn)一歩處理。在圖4中示意性依其順序示出了依據(jù)本發(fā)明的制造方法第一替換的實(shí)施方式的各個(gè)步驟。其中，在步驟a)中將胚層50放在晶體生長(zhǎng)設(shè)備(未示出)中。在步驟b)中在胚層50上施加晶格(在此以截面視圖示出)作為具有規(guī)則布置的片段53的結(jié)構(gòu)形成元件52。在胚層50和晶格52的這ー設(shè)計(jì)中，在步驟c)中如下長(zhǎng)久的實(shí)施晶體生長(zhǎng)過程C)，直至晶格52完全長(zhǎng)滿并形成連續(xù)的結(jié)晶層。由此，直接在步驟c)中制造轉(zhuǎn)換器層54。在制造轉(zhuǎn)換器層54之后，在步驟d)中分離胚層。這可以借助機(jī)械方法通過沿著胚層50和結(jié)晶轉(zhuǎn)換器層54之間的界面的分離或者折斷實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的方法和所需工具對(duì)于 專業(yè)人員是已知的。替換地，該步驟還能夠在隨后的時(shí)間點(diǎn)實(shí)施，例如作為本方法的最后步驟。在圖4所示的制造方法中，在可選地并且還可以在胚層50分離前實(shí)施的步驟e)中，通過在切割線SL上轉(zhuǎn)換器層54的連續(xù)范圍的剪碎或分裂將轉(zhuǎn)換器層54的層厚設(shè)置為希望的層厚。替換地還可以通過磨光或研磨達(dá)到希望的層厚。最后，晶格52在此在步驟f)中與轉(zhuǎn)換器層54分離，從而其一起保留結(jié)構(gòu)化的第一面與像素元件A。隨后可以在該像素元件和轉(zhuǎn)換器層的第二面上例如借助金屬化施加電扱。圖5示出了替換的制造方法，其中所有步驟直至步驟d)基本上類似地實(shí)施。胚層50根據(jù)在此所示的實(shí)施方式并非機(jī)械分離，而是借助機(jī)械或化學(xué)方法也就是說在破壞胚層50的情況下去除。作為機(jī)械方法在此可以考慮胚層50的磨光或研磨，與此相對(duì)的，在化學(xué)去除中例如實(shí)現(xiàn)胚層的刻蝕。如果機(jī)械分離在依據(jù)本發(fā)明的制造方法的第一替換中不能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)，并且胚層50的殘留物保留在結(jié)晶轉(zhuǎn)換器層54的表面上，則除了使用胚層在步驟d)中的分離之外附加地還可以使用圖5所示的方法，只要由此表面上的污染程度并不過量提升。在圖6中示出了通過依據(jù)本發(fā)明的制造方法在生長(zhǎng)設(shè)備GD中獲得的晶體60的示意性截面視圖。晶體60在其下端部還具有胚層50，以及在其內(nèi)部具有在晶格52處的多個(gè)位置(在圖6中僅示例性地示出了ー些位置)。它們以規(guī)律的間距布置在整個(gè)晶體長(zhǎng)度L上，其中，第一位置并不直接設(shè)在胚層上。替換地，如圖4和圖5所示的那樣，晶格的第一位置還可以直接設(shè)置在胚層50上。從具有多個(gè)結(jié)構(gòu)形成元件上的位置的晶體60中能夠切割出多個(gè)轉(zhuǎn)換器層。優(yōu)選的，正如根據(jù)切割線SL所示的那樣如下放置切片，使得其沿著每個(gè)晶格52水平實(shí)施。由此，晶格在每個(gè)水平切片的一個(gè)面上露出。該面在除去晶格52之后構(gòu)成為具有像素元件的第ー層。其他切割邊緣同時(shí)構(gòu)成了轉(zhuǎn)換器層的用于施加反電極的第二面。因此在這種情況下不再需要附加的刻蝕步驟或者后處理步驟。如果必須調(diào)節(jié)層厚，則可選地可以實(shí)施進(jìn)ー步切割或者后處理步驟，例如轉(zhuǎn)換器層的磨光或研磨。
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最后再次指出的是，在之前詳細(xì)描述的制造方法中，轉(zhuǎn)換器層、輻射探測(cè)器和醫(yī)療技術(shù)設(shè)備僅僅是優(yōu)選的實(shí)施例，只要其通過權(quán)利要求規(guī)定，專業(yè)人員就可以以不同的方式對(duì)其進(jìn)行修正，而并不脫離本發(fā)明的范圍。當(dāng)使用其他半導(dǎo)體材料例如II1-V半導(dǎo)體如GaAs代替依據(jù)本發(fā)明的方法和依據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器層中的CdTe半導(dǎo)體時(shí)，特別能夠達(dá)到相同或者至少相似的效果。為了完整性起見還要指出的是，使用不定冠詞“ー個(gè)”并不排除所涉及的特征還能夠多樣存在。同樣，“元件”、“設(shè)備”或者“裝置”這些概念作為組成部分并不排除它們由多個(gè)部件構(gòu)成，它們?cè)诳赡芮闆r下還能夠空間上分布。
權(quán)利要求
1.一種用于輻射探測(cè)器(10)的多個(gè)轉(zhuǎn)換器層(3)的制造方法，其中，每個(gè)轉(zhuǎn)換器層(3)包括用于施加像素電極(12)的具有像素結(jié)構(gòu)的第一面(4)和用于施加反電極(11)的第二面，所述制造方法包括在用于一個(gè)或多個(gè)具有結(jié)構(gòu)化第一面(4)的轉(zhuǎn)換器層(3)的具有結(jié)構(gòu)形成元件(52)的晶體生長(zhǎng)設(shè)備中的胚層(50)上的半導(dǎo)體晶體(54，60)的生長(zhǎng)步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，將所述結(jié)構(gòu)形成元件(52)布置在所述胚層(50)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其中，在所述晶體生長(zhǎng)設(shè)備中將多個(gè)層布置在所述結(jié)構(gòu)形成元件(52)上。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，使用一個(gè)或多個(gè)具有像素電極元件(A)形式的片段的晶格作為結(jié)構(gòu)形成元件(52)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，所述結(jié)構(gòu)形成元件(52)由如下材料制造，該材料包括碳、以氮化硼涂層的石英、以碳涂層的石英、熱解的硼、熱解的碳或者它們的組合。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，所述轉(zhuǎn)換器層(3)借助從溶液或熔化態(tài)中的剪切過程或者借助液相或氣相剪切過程制造。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，在所述轉(zhuǎn)換器層(3，54)生長(zhǎng)之后，從轉(zhuǎn)換器層上機(jī)械地去除胚層(50 )。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，在所述轉(zhuǎn)換器層(3，54)生長(zhǎng)之后，或者部分胚層(50 )從轉(zhuǎn)換器層上分離之后，機(jī)械或者化學(xué)地完全或者部分地磨損胚層，從而保留具有所述結(jié)構(gòu)形成元件(52)的轉(zhuǎn)換器層。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，所述方法額外地包括將一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器層(3，54)切割成合適層厚的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其中，將所述層厚設(shè)置為100μ m至20mm，優(yōu)選的為500 μ m至5mm,并且進(jìn)一步優(yōu)選的為Imm至3mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的制造方法，其中，為了從輻射探測(cè)材料和置于其間的結(jié)構(gòu)形成元件中得到具有像素結(jié)構(gòu)(A)的第一面(4)，沿著所述結(jié)構(gòu)形成元件(52)上每個(gè)層之一與胚層(50)對(duì)準(zhǔn)的面實(shí)現(xiàn)切割。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，所述方法包括將所述結(jié)構(gòu)形成元件(52)從每個(gè)轉(zhuǎn)換器層(3，54)中去除的步驟，從而具有像素結(jié)構(gòu)(A)的轉(zhuǎn)換器層保留在其第一面(4)上。
13.一種轉(zhuǎn)換器層，具有為施加像素電極匹配的結(jié)構(gòu)化第一面(4)和對(duì)于在第一面(4)上具有像素結(jié)構(gòu)(A)的多個(gè)轉(zhuǎn)換器層通過在具有結(jié)構(gòu)形成元件(52)的晶體生長(zhǎng)設(shè)備中的胚層(50)上半導(dǎo)體晶體(54)的生長(zhǎng)而制造的第二面(5)。
14.一種輻射探測(cè)器(10)，包括根據(jù)權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)換器層(3)，其中，在第一面上布置像素電極(12)，并且在第二面上布置反電極(11)。
15.一種醫(yī)療技術(shù)設(shè)備(20)，特別是計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求14所述的輻射探測(cè)器(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于輻射探測(cè)器(10)的多個(gè)轉(zhuǎn)換器層(3)的制造方法，其中，每個(gè)轉(zhuǎn)換器層(3)包括用于施加像素電極(12)的具有像素結(jié)構(gòu)的第一面(4)和用于施加反電極(11)的第二面，所述制造方法包括在用于一個(gè)或多個(gè)具有結(jié)構(gòu)化第一面(4)的轉(zhuǎn)換器層(3)的具有結(jié)構(gòu)形成元件(52)的晶體生長(zhǎng)設(shè)備中的胚層(50)上的半導(dǎo)體晶體(54，60)的生長(zhǎng)步驟。此外本發(fā)明涉及一種通過本方法制造的轉(zhuǎn)換器層(3)以及一種輻射探測(cè)器(10)和一種具有此類轉(zhuǎn)換器層(3)或此類輻射探測(cè)器(10)的醫(yī)療技術(shù)設(shè)備(20)。
文檔編號(hào)H01L31/18GK103022064SQ201210344538
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者F.迪爾, P.哈肯施邁德, M.斯特拉斯伯格 申請(qǐng)人:西門子公司