本發(fā)明涉及半導(dǎo)體輻射檢測器領(lǐng)域，特別是涉及一種雪崩光電晶體管。

背景技術(shù)：
具有通過雪崩效應(yīng)實現(xiàn)的信號放大的半導(dǎo)體檢測器通常用在用于單光子檢測的輻射接收器中。當(dāng)前常用的結(jié)構(gòu)需要用于保持場強的機(jī)構(gòu)，以便一方面通過擊穿場強進(jìn)行單光子檢測，即所謂的蓋革(Geiger)模式。另一方面還存在這樣的可能性，在檢測后使擊穿逆反，以便能快速地檢測后面其他的光子，即所謂的“猝熄(quenching)”。這里現(xiàn)存具有位于半導(dǎo)體之外的電阻或半導(dǎo)體電路的被動方案和集成到半導(dǎo)體中的主動的方案，它們都具有不同的優(yōu)缺點。數(shù)年以來一直有這樣的努力，即一體地集成這種熄滅(“猝熄”)。這既具有描述檢測器朝向輻射的半導(dǎo)體表面的利用的所謂填充系數(shù)方面的優(yōu)點，也具有時間上的優(yōu)點，其中降低了不能用于檢測的空轉(zhuǎn)時間(Totzeit)。這種解決方案提供了一種可能性，即將雪崩效應(yīng)和“猝熄”統(tǒng)一在一個一體的結(jié)構(gòu)中。這種解決方案的主要缺點在于，為了實現(xiàn)可靠的功能和發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓ぷ鼽c，必須使用電阻非常低的半導(dǎo)體層。此外還需要精確地協(xié)調(diào)半導(dǎo)體基體的幾何尺寸和層厚，因為由低電阻導(dǎo)致的功能限制這里導(dǎo)致非常狹窄的工藝上的窗口。這在晶片的中心到邊緣的取向附生層厚出現(xiàn)常見的不可避免的波動時，這會導(dǎo)致明顯的效率損失。此外由于直接使用低電阻的基體材料這一事實，導(dǎo)致了限定到非常小的像素幾何形狀(pixelgeometrie)上的功能限制。這主要是由于在低電阻的基體中僅能耗盡小的層厚，并且此時會非常快速地達(dá)到擊穿場強。由此直接導(dǎo)致的“浮動”結(jié)構(gòu)大的電容強烈限制了功能所需的電勢升程(Potentialhub)。這使得難以發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的恰當(dāng)?shù)墓ぷ鼽c。此外由于限制到非常小的像素以及其為了良好的量子產(chǎn)出必須的密度，所謂“寄生脈沖(afterpulsing)”會導(dǎo)致非常大的問題。在雪崩過程中的每個微等離子體中由于強烈地帶電的運動的電荷載體自發(fā)形成單個的輻射的光子。這些光子可能在所有空間方向上在半導(dǎo)體晶體的內(nèi)部輻射。這種輻射的光譜具有這樣的特性，即這些單個的光子平均能輻射7微米至8微米遠(yuǎn)，然后它們會在晶體中被吸收。如果利用低電阻的基體僅能實現(xiàn)最高約4微米的像素幾何形狀的結(jié)構(gòu)并且在兩個像素之間的空缺區(qū)域中設(shè)計成十分小，以使得實現(xiàn)良好的量子效率，則直接相鄰的像素的觸發(fā)構(gòu)成這種結(jié)構(gòu)的主要問題。因為實際上這種現(xiàn)象始終會干擾真正的測量。如果空缺區(qū)域放大，則量子效率明顯降低。這種設(shè)計上的兩難直接導(dǎo)致要采用低電阻的半導(dǎo)體層。文件DE69011809T2公開了一種半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)，它具有一個半導(dǎo)體主體，所述半導(dǎo)體主體具有第一可導(dǎo)電型的第一布置區(qū)域，所述第一布置區(qū)域與第二布置區(qū)域構(gòu)成第一pn結(jié)，所述第二布置區(qū)域具有與第一可導(dǎo)電型相反的第二可導(dǎo)電型，所述第二布置區(qū)域在半導(dǎo)體主體的主表面之一的旁邊提供，所述第一pn結(jié)至少在所述布置結(jié)構(gòu)的一個運行模式下是反向預(yù)加電壓(sperr-vorgespannt)的。設(shè)有另一個開放的區(qū)域，該區(qū)域具有第二導(dǎo)電型，該區(qū)域設(shè)置在第一布置區(qū)域的內(nèi)部，并遠(yuǎn)離半導(dǎo)體主體的主表面設(shè)置，而且與第二布置區(qū)域隔開間距提供，使得在一種布置結(jié)構(gòu)的操作模式中，所述第一pn結(jié)的耗盡區(qū)域在所述第一pn結(jié)擊穿之前，到達(dá)開放的附加區(qū)域。所述另一個區(qū)域構(gòu)成另一個pn結(jié)，該pn結(jié)具有高度摻雜的分離區(qū)域，所述分離區(qū)域具有第一導(dǎo)電型，所述分離區(qū)域設(shè)置在開放的所述另一個區(qū)域和第二布置區(qū)域之間的第一布置區(qū)域的內(nèi)部，并與第二布置區(qū)域隔開間距提供。由文件DE69721366T2已知一種二極管以及一種整流器電路裝置。所述二極管利用第一導(dǎo)體類型的第一半導(dǎo)體層、設(shè)置在第一半導(dǎo)體層中的第二導(dǎo)體類型的第二半導(dǎo)體層、與第一半導(dǎo)體層電連接的第一主電極以及第二主電極，第二主電極在第一和第二半導(dǎo)體層之間的過渡區(qū)域的邊緣部分內(nèi)部的接觸區(qū)域內(nèi)與第二半導(dǎo)體層接通，其中所述邊緣部分位于第二半導(dǎo)體區(qū)域的邊緣上。接觸區(qū)域和過渡部的邊緣部分之間的最短側(cè)向間距不短于第一半導(dǎo)體層中的少數(shù)載流子的擴(kuò)散長度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是，提供一種用于輻射檢測器的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的技術(shù)以及一種基于這種技術(shù)的輻射檢測器，所述技術(shù)和輻射檢測器避免現(xiàn)有技術(shù)的缺點。特別是應(yīng)能在具有較好的量子效率的輻射檢測器中實現(xiàn)較大的像素結(jié)構(gòu)以及在較大的空缺范圍上實現(xiàn)所謂的“寄生脈沖”的減少。還應(yīng)以較大的精度輔助工作點的形成和效率。所述目的根據(jù)本發(fā)明通過一種按獨立權(quán)利要求1的用于輻射檢測器的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。此外還提供一種根據(jù)獨立權(quán)利要求11的輻射檢測器。本發(fā)明有利的實施方式是個從屬權(quán)利要求的主題。用于輻射檢測器的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)設(shè)有由第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體材料組成的基體和在所述基體上用半導(dǎo)體層形成的半導(dǎo)體基體，其中，所述半導(dǎo)體層與所述基體相比設(shè)計成高電阻的。所述半導(dǎo)體層也是第一導(dǎo)電型的。所述半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體材料以一定摻雜濃度電摻雜?？梢栽O(shè)定，所述半導(dǎo)體基體與所述基體相比具有基本上相同的導(dǎo)電性。在所述半導(dǎo)體基體內(nèi)形成摻雜區(qū)域，這些摻雜區(qū)域埋入所述半導(dǎo)體基體并相互絕緣地構(gòu)成。所述摻雜區(qū)域具有與所述第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型。所述摻雜區(qū)域以大于所述半導(dǎo)體基體中的摻雜濃度的摻雜濃度電摻雜。在所述半導(dǎo)體基體內(nèi)設(shè)有至少一個另外的摻雜區(qū)域，該摻雜區(qū)域同樣埋入其中。所述至少一個另外的摻雜區(qū)域是第一導(dǎo)電型并配設(shè)給一個或多個所述摻雜區(qū)域。此外，所述至少一個另外的摻雜區(qū)域以大于所述半導(dǎo)體基體中的摻雜濃度的摻雜濃度電摻雜。最后，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有一個覆蓋層，該覆蓋層設(shè)置在半導(dǎo)體基體上并具有第二導(dǎo)電型。此外還設(shè)定一種輻射檢測器、特別是雪崩檢測器，如雪崩光電晶體管，它設(shè)有所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。當(dāng)在輻射檢測器中使用所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)時，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)始終在截止方向上工作。在所建議的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述摻雜區(qū)域埋入在所述基體上構(gòu)成的所述半導(dǎo)體基體中，這意味著，這些摻雜區(qū)域具有環(huán)繞的、到所述半導(dǎo)體基體邊緣的間距。這些摻雜區(qū)域相互絕緣或分離地構(gòu)成。優(yōu)選利用這些摻雜區(qū)域形成一個在所述半導(dǎo)體基體內(nèi)的一個平面中延伸的、面式的、多個摻雜區(qū)的布置結(jié)構(gòu)。以這種方式可以在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成在面中延伸的像素布置結(jié)構(gòu)。所述摻雜區(qū)域的面式的布置結(jié)構(gòu)在所述半導(dǎo)體基體的面中延伸?，F(xiàn)在附加地設(shè)置至少一個另外的摻雜區(qū)域并將其配設(shè)給所述摻雜區(qū)域中的一個或多個，所述另外的摻雜區(qū)域本身優(yōu)選同樣在所述半導(dǎo)體基體的表面中延伸，這優(yōu)選意味著，在所述半導(dǎo)體基體在其中延伸的面的俯視圖中，所述至少一個另外的摻雜區(qū)域與所述一個或多個配設(shè)的摻雜區(qū)域構(gòu)成至少部分面式的重疊部。當(dāng)在輻射檢測器中使用這種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)時，這意味著在朝所述檢測器的光電有效的區(qū)域(傳感器表面)的觀察方向的面式的重疊。所述半導(dǎo)體基體具有一定的電摻雜濃度，利用所述摻雜濃度形成弱的電摻雜，使得所述半導(dǎo)體基體與所述基體相比是高電阻的，相反所述基體構(gòu)造成低電阻的。與此相對，所述摻雜區(qū)域具有一定的摻雜濃度，所述摻雜濃度足以在運行中抑制載流子的耗盡。就是說所述摻雜區(qū)域在運行中不會發(fā)生載流子耗盡。在所述半導(dǎo)體基體的區(qū)域內(nèi)，在所述摻雜區(qū)域和所述覆蓋層之間形成雪崩區(qū)域，即具有高的電場強度(高電場)的區(qū)域，在所述區(qū)域內(nèi)，當(dāng)在輻射檢測器中使用所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)時，由于撞擊會發(fā)生自由載流子的復(fù)制(雪崩效應(yīng))。在所述摻雜區(qū)域和所述基體之間的區(qū)域中在半導(dǎo)體基體中形成熄滅區(qū)域。設(shè)置在所述半導(dǎo)體基體上的覆蓋層以與位于其下的半導(dǎo)體基體的導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型制造。以這種方式，在所述覆蓋層和所述半導(dǎo)體基體之間形成pn節(jié)，當(dāng)在輻射檢測器中使用所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)時，所述pn結(jié)在運行中起到頂部二極管的作用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，這里建議，使用高電阻的半導(dǎo)體基體替代低電阻的半導(dǎo)體基體。為形成高電阻，所述半導(dǎo)體基體(高電阻的半導(dǎo)體基體)可以具有至少為500歐姆厘米的單位電阻(單位體積電阻)。高電阻的上限可以構(gòu)成到基體材料的固有電導(dǎo)的過渡。此外，附加于常見的摻雜區(qū)域，還在所述半導(dǎo)體基體中設(shè)有一個或多個另外的摻雜區(qū)域。這些摻雜區(qū)域在所述半導(dǎo)體基體中構(gòu)成附加的摻雜區(qū)，并使得可以提供以前低電阻的半導(dǎo)體基體的功能。特別是有助于精確地調(diào)整工作點。借助于所述至少一個另外的配設(shè)于一個或多個摻雜區(qū)域的摻雜區(qū)域，可以實現(xiàn)與在整個半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中所需的載流子耗盡區(qū)域的結(jié)構(gòu)和運行所需的勢壘高度的調(diào)整脫離關(guān)聯(lián)。設(shè)置一個或多個另外的摻雜區(qū)域在設(shè)計半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)時提供了附加的自由度，從而這里也可以調(diào)整工作點，所述工作點例如可以補償所采用的取向附生基體的層厚波動。一個優(yōu)選的改進(jìn)方案設(shè)定，所述至少一個另外的摻雜區(qū)域在朝向覆蓋層的側(cè)面上和/或在朝向基體的側(cè)面上構(gòu)成所述摻雜區(qū)域。對于構(gòu)造成面式布置結(jié)構(gòu)的摻雜區(qū)域，這使得可以在面式的布置結(jié)構(gòu)的下方和/或上方設(shè)置所述至少一個另外的摻雜區(qū)域。也可以設(shè)定，所述至少一個另外的摻雜區(qū)域在所述摻雜區(qū)域在半導(dǎo)體基體的面式的布置形式中在一個多個在相鄰的摻雜區(qū)域之間的中間區(qū)域中延伸。在構(gòu)成所述至少一個另外的摻雜區(qū)域時，在所述摻雜區(qū)域的朝向覆蓋層的側(cè)面上，所述至少一個另外的摻雜區(qū)域優(yōu)選設(shè)置在半導(dǎo)體基體的在覆蓋層和所述摻雜區(qū)域之間的區(qū)域中。當(dāng)所述至少一個另外的摻雜區(qū)域設(shè)置在所述摻雜區(qū)域朝向基體的側(cè)面時，所述至少一個另外的摻雜區(qū)域優(yōu)選設(shè)置在半導(dǎo)體基體的在所述摻雜區(qū)域和所述基體之間的區(qū)域中。在一個適宜的實施方式中可以設(shè)定，所述至少一個另外的摻雜區(qū)域與所述一個或多個配設(shè)的摻雜區(qū)域接觸地構(gòu)成。這種接觸可以構(gòu)成為面式的?？梢栽O(shè)定，所述至少一個另外的摻雜區(qū)域在一個區(qū)域內(nèi)與配設(shè)的摻雜區(qū)域重疊并且此外一直構(gòu)成到所述摻雜區(qū)域之間的中間區(qū)域中。一個有利的實施方式設(shè)定，所述至少一個另外的摻雜區(qū)域在所述至少一個另外的摻雜區(qū)域與所述一個或多個摻雜區(qū)域重疊地形成的重疊區(qū)域內(nèi)具有這樣的層厚，所述層厚與所述至少一個另外的摻雜區(qū)域在重疊區(qū)域之外的層厚不同。當(dāng)在輻射檢測器中使用所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)時，這種重疊沿對借助半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成的輻射檢測器的光電有效的面的觀察方向形成。上述關(guān)于層厚的說明涉及橫向于摻雜區(qū)域的面式延展的延伸方向。一個改進(jìn)方案優(yōu)選設(shè)定，對于所述至少一個另外的摻雜區(qū)域，在重疊區(qū)域中的層厚小于重疊區(qū)域之外的層厚。在一個有利的實施方式中可以設(shè)定，所述至少一個另外的摻雜區(qū)域構(gòu)造成用于多個所述摻雜區(qū)域的連貫的摻雜區(qū)域。在這種實施方式中，所述至少一個另外的摻雜區(qū)域制成為連續(xù)的層。該實施方式或其它實施方式可以有選擇地在制造中在沉積半導(dǎo)體材料時在不采用掩膜的情況下形成。一個改進(jìn)方案設(shè)定，所述至少一個另外的摻雜區(qū)域與所述摻雜區(qū)域面式地重疊并繞重疊面形成基本上環(huán)繞地保持相同的突出部，在所述突出部中所述至少一個另外的摻雜區(qū)域相對于所述摻雜區(qū)域中的一個側(cè)向突出。在朝所述摻雜區(qū)域的面式布置形式的觀察方向上，這意味著，所述至少一個另外的摻雜區(qū)域彎曲覆蓋配設(shè)的摻雜區(qū)域并環(huán)繞地以相同的周邊突出。一個優(yōu)選的改進(jìn)方案設(shè)定，所述至少一個另外的摻雜區(qū)域至少局部地以與所述一個或多個配設(shè)的摻雜區(qū)域相同的層厚構(gòu)成。上述層厚說明涉及摻雜區(qū)域的橫向于面式延展的延伸方向。在一個適宜的實施方式中可以設(shè)定，在所述半導(dǎo)體基體的一個在覆蓋層和所述摻雜區(qū)域之間的區(qū)域內(nèi)構(gòu)成一個或多個附加的上部的摻雜區(qū)域，所述上部的摻雜區(qū)域在所述半導(dǎo)體基體內(nèi)在雪崩區(qū)域的從覆蓋層到所述摻雜區(qū)域的延展上限定雪崩區(qū)域。利用所述雪崩區(qū)域形成復(fù)制區(qū)域，在復(fù)制區(qū)域內(nèi)在入射并要檢測的光被吸收后由于碰撞出現(xiàn)自由載流子的復(fù)制。這在高場強(高強場)的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。借助于所述一個或多個附加的上部的摻雜區(qū)域可以實現(xiàn)單獨地設(shè)計雪崩區(qū)域。一個有利的實施方式設(shè)定，所述半導(dǎo)體基體在所述基體和所述摻雜區(qū)域之間的區(qū)域中形成一個或多個附加的下部的摻雜區(qū)域，所述下部的摻雜區(qū)域在所述半導(dǎo)體基體中在熄滅區(qū)域的從摻雜區(qū)域到基體的延展上限定所述熄滅區(qū)域。借助于所述熄滅區(qū)域，此前發(fā)生的雪崩效應(yīng)重新被熄滅，以便能快速地檢測后面的光子(“猝熄”)。借助于所述一個或多個附加的下部的摻雜區(qū)域可以實現(xiàn)單獨地設(shè)計半導(dǎo)體基體中的熄滅區(qū)域。附圖說明下面特別是參考實施方式來解釋本發(fā)明的其它方面。這里參考附圖來說明。其中：圖1示出已知的半導(dǎo)體檢測器的布置結(jié)構(gòu)的示意圖，圖2示出半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，其中在半導(dǎo)體基體中在摻雜區(qū)域旁邊設(shè)置配設(shè)給所述摻雜區(qū)域的另外的摻雜區(qū)域，圖3示出沿圖2的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的線AA的電勢的示意圖，圖4示出圖2中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，其中示出摻雜區(qū)域的電容，圖5示出一個像素的結(jié)構(gòu)的簡化的替代線路圖，圖6示出時間進(jìn)程的示意圖，圖7示出半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，其中示出另外的摻雜區(qū)域的側(cè)向延展的一個實施例，圖8示出半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，其中示出另外的摻雜區(qū)域的側(cè)向延展的另一個實施例，圖9示出半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，其中示出另外的摻雜區(qū)域的側(cè)向延展的另一個實施例，圖10示出半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，其中示出另外的摻雜區(qū)域的側(cè)向延展的另一個實施例，圖11示出具有附加的上部摻雜區(qū)域的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖，圖12示出具有附加的下部摻雜區(qū)域的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖，圖13示出示出具有附加的上部和下部摻雜區(qū)域的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖，以及圖14示出用于輻射檢測器的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與被動熄滅(“猝熄”)相結(jié)合的示意圖。附圖標(biāo)記列表1取向附生基體2取向附生基體1上的半導(dǎo)體基體3半導(dǎo)體基體2上的覆蓋層4半導(dǎo)體基體2的摻雜區(qū)10半導(dǎo)體基體14上的覆蓋層12基體13半導(dǎo)體基體14中的摻雜區(qū)/區(qū)域14基體12上的半導(dǎo)體基體15半導(dǎo)體基體14中的另外的摻雜區(qū)/區(qū)域16在熱動力平衡中的電勢變化曲線17沒有雪崩擊穿的電勢變化曲線18具有表面區(qū)域中的高場強的電勢變化曲線19在觸發(fā)事件之后的電勢變化曲線20在“猝熄”狀態(tài)下的電勢變化曲線21頂部二極管上的表面電勢22頂部二極管上的表面電勢23在基極區(qū)域中的勢壘高度24在具有存儲的電子電荷的基極區(qū)域中的勢壘高度25完整“猝熄”的結(jié)構(gòu)的基極區(qū)域中的勢壘高度26通過空穴流出引起的發(fā)射極區(qū)域的電勢升程27通過所存儲的電子電荷引起的發(fā)射極區(qū)域的電勢升程28空穴電荷的輸送方向和最高場強的位置29電子電荷的輸送方向和最高場強的位置30空穴電荷的輸送方向和最高場強的位置31電子電荷的輸送方向和最高場強的位置32電子電荷側(cè)向在發(fā)射極區(qū)域旁邊的輸送方向33在雪崩擊穿以下的電場強度范圍34集電極運行區(qū)35電子電荷側(cè)向在發(fā)射極區(qū)域旁邊的輸送方向36電子電荷側(cè)向發(fā)射極區(qū)域中的輸送方向37發(fā)射極區(qū)域的最低電勢38發(fā)射極區(qū)域的中間電勢39發(fā)射極區(qū)域的最高電勢40空穴電荷從發(fā)射極區(qū)域向集電極運行區(qū)域中的輸送方向41半導(dǎo)體基體14中的附加的上部摻雜區(qū)42半導(dǎo)體基體14中的雪崩場強的受限制的區(qū)域43半導(dǎo)體基體14中的附加的下部摻雜區(qū)域44半導(dǎo)體基體14中的雪崩場強的受限制的區(qū)域45啟動時間范圍46雙極放大、時間范圍47雪崩“猝熄”時間范圍48結(jié)構(gòu)復(fù)位時間范圍49重新建立工作點的時間范圍50頂部二極管的端子51用于工作點調(diào)整的端子，被動“猝熄”52“浮動”的區(qū)域的電勢變化曲線100半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具體實施方式在一個實施例中，由用于半導(dǎo)體基體的、n導(dǎo)電型的材料出發(fā)。但本發(fā)明也可以沒有限制地轉(zhuǎn)用到p導(dǎo)電型的基體上。在這種情況下所述的導(dǎo)電型可以周期時地調(diào)換。圖1示出已知的半導(dǎo)體檢測器的示意圖。在電阻非常低的n型的取向附生基體1上設(shè)置低電阻的p型半導(dǎo)體基體2，所述p型半導(dǎo)體基體2具有n導(dǎo)電型的頂部二極管3。大致在這種布置結(jié)構(gòu)的中心設(shè)有n型摻雜區(qū)4，該摻雜區(qū)是完全絕緣并且“浮動”的。這里僅示出一個具有三個摻雜區(qū)4的小的局部。但實際的構(gòu)件可能具有上千個摻雜區(qū)，它們設(shè)置成陣列或也可以設(shè)置成六邊形的區(qū)域。這里缺點是用于是低電阻層完全耗盡的大的工作點電壓并且當(dāng)然還有“浮動”的結(jié)構(gòu)與低電阻相關(guān)聯(lián)的大電容。所述電容大大限制了運行所需的電勢升程，從而僅有非常小的像素能夠以此時足夠小的電容發(fā)揮功能。與此相關(guān)聯(lián)的是前面所述的在像素-空缺區(qū)域面積比例方面的缺點，并由此還有量子效率以及當(dāng)然還有同樣與小尺寸相關(guān)的并且這里非常強烈地出現(xiàn)的“寄生脈沖”和由于錯誤的半導(dǎo)體基體6材料選擇出現(xiàn)的“偽寄生脈沖”。所述結(jié)構(gòu)中的這種“偽寄生脈沖”現(xiàn)象在下面的布置末尾還將再次詳細(xì)說明。圖2示出半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的示意性剖視圖，其中在半導(dǎo)體基體14中在摻雜區(qū)域13的旁邊給這些摻雜區(qū)域配設(shè)另外的摻雜區(qū)域15。在該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100中高電阻的、n型摻雜的半導(dǎo)體層形成半導(dǎo)體基體14。所述半導(dǎo)體層優(yōu)選具有300歐姆厘米或更大的值。當(dāng)在輻射檢測器中使用所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)時，所述另外的摻雜區(qū)15用于精確地調(diào)整半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的工作點，所述另外的摻雜區(qū)是n導(dǎo)電型的并且由此具有和半導(dǎo)體基體14相同的導(dǎo)電型，但具有比半導(dǎo)體基體14明顯更高的摻雜濃度。半導(dǎo)體基體14這里構(gòu)造成n導(dǎo)電型的非常低電阻的基體12上的取向附生層。基體12在該實施方式中是取向附生基體。構(gòu)造成浮動的區(qū)域的摻雜區(qū)13是p導(dǎo)電型的并在運行中不會發(fā)生載流子完全耗盡。這與所述另外的摻雜區(qū)域15的情況相反，所述另外的摻雜區(qū)域可以發(fā)生載流子的完全耗盡。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)10由p導(dǎo)電型的覆蓋層10覆蓋，所述覆蓋層1與相鄰的半導(dǎo)體基體14一起形成頂部二極管的pn結(jié)。為了使半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100作為輻射檢測器運行，在覆蓋層10和基體之間施加反向電壓。圖3示出電勢沿圖2的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100中的線AA的示意圖。曲線16示出處于熱動態(tài)平衡的電勢，所述電勢繪出靜態(tài)的擴(kuò)散電勢。在其上標(biāo)注了處于不同結(jié)晶深度的區(qū)域：10-覆蓋層(頂部二極管)，覆蓋層這里用作電荷的集電極和控制電極；15-另外的摻雜區(qū)域，該摻雜區(qū)域被稱為雪崩光電晶體管的基極區(qū)域；13-浮動的、非耗盡的摻雜區(qū)域，該摻雜區(qū)域這里用作不是直接連接在電勢上的、用于空穴電荷的發(fā)射極；以及，12-基體的對極。如果相對于基體12在通過覆蓋層10形成的頂部二極管上施加一個電勢21，則電勢走勢根據(jù)曲線17改變。在浮動的發(fā)射極的上方和下方的區(qū)域中形成電場，并且空穴電荷經(jīng)由利用所述另外的摻雜區(qū)15建立的勢壘23流向頂部二極管。僅有非常少的電子隨著單光子檢測所需的非常小的暗電流流入構(gòu)成基極區(qū)域的另外的摻雜區(qū)15，所述電子由于缺少側(cè)向勢壘總是可以流向基體12。就是說所述另外的摻雜區(qū)15這里實際上保持無電荷，由于空穴電荷的費米-玻耳茲曼統(tǒng)計而在摻雜區(qū)域13中建立勢壘23，該摻雜區(qū)域構(gòu)成用于空穴電荷載流子的發(fā)射極區(qū)域。當(dāng)然，該發(fā)射極區(qū)域還保護(hù)暗電流的空穴電荷，所述空穴電荷在下部區(qū)域中朝基體12的方向分布地生成并流入摻雜區(qū)13(發(fā)射極區(qū)域)。為了實現(xiàn)真正的工作點，頂部二極管的電勢提高到值22。曲線18示出該電勢相應(yīng)的走勢?？梢钥吹?，在靠近覆蓋層10(頂部二極管)的上部區(qū)域中的電場強度超過雪崩擊穿所需的場強。單個的觸發(fā)事件，例如單個射入的光子觸發(fā)雪崩擊穿。這里產(chǎn)生兩種類型的載流子，即電子和空穴。所形成的空穴受電場的影響向沿箭頭28的方向運動到頂部二極管的區(qū)域中并由頂部二極管吸收。所形成的電子沿箭頭方向29運動并首先匯集在所述另外的摻雜區(qū)15(基極區(qū)域)中。這個過程非常快，僅持續(xù)幾皮秒。位于基極區(qū)域中的電子電荷使得在這里構(gòu)成的勢壘降低并由于其存在使得這里的電勢沿負(fù)方向偏移。由此摻雜區(qū)13(發(fā)射極區(qū)域)中的電勢從值39下降到在圖3中用38表示的值。此外，現(xiàn)在由于降低的勢壘2來自摻雜區(qū)13的空穴電荷開始朝頂部二極管流動。這個過程用箭頭40表示，并且所述的電勢走勢在圖3中用曲線19示出。空穴電荷的損失使得發(fā)射極區(qū)域的電勢進(jìn)一步降低到值37。由此，電勢繼續(xù)偏移，如曲線20中示出的那樣。這個過程也非?？?，并且在集電極充電時間很短的同時，載流子同樣在幾個皮秒的范圍內(nèi)到達(dá)頂部二極管。可以看到，現(xiàn)在在前部區(qū)域中，之前存在的擊穿場強消失了。這個過程被稱為“猝熄(熄滅)”并且在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100上部區(qū)域中的雪崩擊穿由此終止。但同時由于幾何尺寸設(shè)計，在摻雜區(qū)13的后部區(qū)域(發(fā)射極區(qū)域)中形成這樣的場強，該場強可以導(dǎo)致雪崩擊穿。但是，這只有在這里也存在觸發(fā)這種擊穿的載流子時才會發(fā)生。在出現(xiàn)暗場的情況下，這種情況極少發(fā)生。電子電荷的較大的部分在基極區(qū)域中由于在這里流過的空穴電荷而復(fù)合。電子剩余的存儲在這里的部分現(xiàn)在一部分經(jīng)由非常低的勢壘流入發(fā)射極區(qū)域(摻雜區(qū)13)并且最晚在這里復(fù)合，如圖3的箭頭36所示。但所述電子電荷的非常小的剩余部分非常緩慢地在這里存在的并且在箍斷范圍內(nèi)運行的、埋入的MOS通道中側(cè)向流出。這個過程由于所述通道的高電阻持續(xù)幾百納秒或者幾微秒。在圖3中該過程用箭頭35示出。所述從摻雜區(qū)13的側(cè)向流出的剩余電荷的第一波已經(jīng)在這里進(jìn)入非常高的電場，現(xiàn)在直到在區(qū)域30、31中在這里立即發(fā)生的雪崩擊穿只需要幾個皮秒，替換之前流入頂部二極管的空穴電荷并由此使電勢偏移到區(qū)域39中，如曲線18所示。就是說，在非常短的時間之后，在前部區(qū)域(覆蓋層10下方的上部區(qū)域)中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100重新接入蓋革模式，而與電子電荷的實際側(cè)向流出還能持續(xù)多久無關(guān)。電子電荷的這種進(jìn)一步的流出現(xiàn)在不再與繼續(xù)朝基體12流動的電子電荷的雪崩式放大相關(guān)聯(lián)，并且進(jìn)入發(fā)射極區(qū)域的空穴涌入電流以自限制地方式恰好在當(dāng)在后部區(qū)域中低于雪崩效應(yīng)的臨界場強時停止在這里。由于在單光子檢測的情況下對于數(shù)千個像素，涉及相同像素的兩個單一事件之間的靜止間歇也是足夠大的，電子電荷進(jìn)一步的非常緩慢的流出不會造成大的工作點問題。上部的電勢39和下部的電勢37之間的電勢升程具體有多大，主要取決于所述另外的摻雜區(qū)15的尺寸和由此建立的勢壘23以及浮動的摻雜區(qū)13的所有四個在圖4中示出的分電容的總電容。此外，在圖4中還示出了電子電荷從所述另外的摻雜區(qū)15(基極區(qū)域)到基體12的路徑。具有朝基體12的最高場強的區(qū)域的大概位置用點標(biāo)出，在這些區(qū)域中，電子電荷的一些部分倍增。這里所形成的空穴電荷直接流回發(fā)射極區(qū)域(摻雜區(qū)13)并由此恢復(fù)工作點。圖5中的替代線路圖因此僅是進(jìn)行了簡化，因為為了簡化視圖起見這里省去了與相鄰的像素所存在的耦合電容。在圖5中D1表示在位置34處一個像素的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的上部部分中的雪崩二極管，D2表示一個像素的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的下部部分中的雪崩二極管，而C1和C2表示與雙極晶體管T1的“浮動”的發(fā)射極的電容。虛線示出的二極管結(jié)構(gòu)不是真實存在的，在這里僅是示意性的，第一雪崩二極管D2由從晶體管T1的基極流出的電子電荷e-供電，并這里通過雪崩倍增產(chǎn)生的空穴電荷e+流入發(fā)射極區(qū)域。圖6結(jié)合半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100中的前面說明的過程示出時間進(jìn)程的示意圖。在啟動區(qū)域45中，在上部的雪崩二極管D1中吸收單個光子，并開始雪崩倍增。在這個階段，產(chǎn)生兩個類型的25000至100000個載流子，因為這里和在這個時刻電池強度大于雪崩擊穿所需的場強。這些載流子與電場分離?？昭娏髁魅腠敳慷O管，電子電荷流入所述另外的摻雜區(qū)域15(基極區(qū)域)。這在幾皮秒之內(nèi)發(fā)生。此后在基極區(qū)域中所述另外的摻雜區(qū)域15和浮動的摻雜區(qū)域13(發(fā)射極區(qū)域)之間的勢壘的電勢降低，并且另外的存儲在電容C1、C2上的空穴電荷開始朝利用覆蓋層10形成的頂部二極管流動。這在該區(qū)域46中被記錄為電流升高。這里流動的載流子的總數(shù)取決于雙極結(jié)構(gòu)的電流放大率，并且在10...100...1000之間。由于摻雜區(qū)域13較大的空穴損失該區(qū)域的電勢降低，使得D1中的雪崩過程停止。此外，這里通過倍增所產(chǎn)生的電子電荷的大部分在基極區(qū)域15中復(fù)合。這個過程也非?？?，并且只需要很少的另外幾皮秒。由于電子電荷的損失，所述另外的摻雜區(qū)域15和摻雜區(qū)域13之間的勢壘較大，并且通向頂部二極管的電流中斷，如在區(qū)域47中示出的那樣。在所述另外的摻雜區(qū)域15(基極)中，現(xiàn)在還只有較少的電子電荷，這些電子電荷只能在一個像素的側(cè)面流出。這里朝基體12流動的第一電子電荷現(xiàn)在開始在下面的二極管D2中的第二雪崩過程。這個過程也非?？欤⑶矣纱嗽跁r間段48中更新發(fā)射極電容C1、C2的空穴電荷，并由此將整個結(jié)構(gòu)帶回上部的雪崩二極管D1的準(zhǔn)備好接收光子的蓋革模式。由于在時間范圍49中只有非常少的電子還保留在所述另外的摻雜區(qū)域15中，這些電子電荷在明顯更長的、可以在微秒范圍內(nèi)的時間段內(nèi)從在箍斷區(qū)域內(nèi)工作的“埋藏通道”區(qū)域向基體12流出，并在此時只有較少倍增或者完全沒有倍增，因為隨著返回上部區(qū)域34的蓋革模式，這里不再存在對于載流子明顯的倍增足夠高的電場。由于這種機(jī)制，在二極管D2中平均產(chǎn)生恰好這樣多空穴電荷，使得發(fā)射極區(qū)域接通曲線18的上部工作點。平均而言，這里空穴電荷可能更多或更少。如果更少，則電勢的工作點只是略微地偏移。但如果更多，則多余的載流子朝頂部二極管流動。但因為這里作為經(jīng)由從摻雜區(qū)域13向頂部二極管的載流子擴(kuò)散實現(xiàn)的擴(kuò)散電勢而建立勢壘高度，所使用的載流子類型是不可更換的?？昭姾稍诠柚幸酝ǔ閗＝0.002的系數(shù)小于電子電荷的概率觸發(fā)雪崩。如果在這里對于所述結(jié)構(gòu)使用相反的導(dǎo)電型，即p型半導(dǎo)體作為取向附生層和n型半導(dǎo)體用于“浮動的”發(fā)射極，則勢壘高度通過電子向n型的頂部二極管的流動建立。這些電子此時以非常高的概率導(dǎo)致另一次雪崩擊穿，該雪崩擊穿錯誤地作為“寄生脈沖”歸結(jié)于來自相鄰像素的假想發(fā)射的光子。但現(xiàn)在就僅涉及一種“偽寄生脈沖”，這是由于錯誤的材料選擇以及由于通過上面所述的經(jīng)由勢壘實現(xiàn)的電子擴(kuò)散而重新建立工作點的過程引起的。由此得出，優(yōu)選所述“浮動”的發(fā)射極和頂部二極管總是p導(dǎo)電型的并且包圍它的高電阻的半導(dǎo)體層和所述另外的摻雜區(qū)域15應(yīng)是n導(dǎo)電型的，如果選擇硅作為基本材料的話。圖7和8分別示出半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的一個示意性剖視圖，其中這些實施例針對所述另外的摻雜區(qū)域15的不同的側(cè)向延展示出。利用在圖9中示出的構(gòu)型，可以避免由于使用高電阻的半導(dǎo)體基體14而可能首先出現(xiàn)的問題。在“浮動”的發(fā)射極區(qū)域(摻雜區(qū)域13)具有大的電勢升程時，如在圖3用26和27示出的那樣和運行所需要的那樣，可能由此存在這樣的問題，即僅通過空缺區(qū)域中低的摻雜實現(xiàn)的兩個直接相鄰的發(fā)射極區(qū)域(摻雜區(qū)域13)之間的對空穴電荷的勢壘降低，以至于空穴電荷開始在它們之間流動。整面的另外的摻雜區(qū)15在整個像素區(qū)域內(nèi)可以有效地防止這種情況。利用在圖10中示出的、所述另外的摻雜區(qū)15的偏移的植入深度，可以實現(xiàn)摻雜濃度的工作點適配。由于在直接位于發(fā)射極區(qū)域13上方的區(qū)域中，所述另外的摻雜區(qū)域15的n型摻雜的一些部分由摻雜區(qū)域13的明顯濃度更高的p型摻雜補償，這里可以實現(xiàn)比空缺區(qū)域小的摻雜濃度。由此一方面在基極區(qū)域建立了足夠的勢壘，另一方面所述勢壘在空缺區(qū)域被放大，以便分離直接相鄰的發(fā)射極區(qū)域。圖11示出具有附加的上部摻雜區(qū)域41的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的示意圖。借助于所述附加的上部摻雜區(qū)41，在覆蓋層10下方的區(qū)域42上限定高場強的區(qū)域(高場，雪崩區(qū)域)。由此可以在系統(tǒng)上實現(xiàn)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的較小的運行電壓。圖12示出具有附加的下部摻雜區(qū)域43的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的示意圖。借助于所述附加的下部摻雜區(qū)域43，在摻雜區(qū)域13下方的區(qū)域44上限定熄滅區(qū)域(“猝熄”)。圖13示出具有附加的上部和下部摻雜區(qū)域41、43的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的示意圖。這里附加地在表面附近使用在圖11中示出結(jié)構(gòu)。由此得到兩個串聯(lián)的雪崩結(jié)構(gòu)，這兩個結(jié)構(gòu)通過具有浮動的發(fā)射極的雙極晶體管結(jié)構(gòu)相互耦合?？傮w上通常存在這樣的目標(biāo)，即像素幾何形狀設(shè)計得較大，以便限制“寄生脈沖”問題。為此需要較小的結(jié)構(gòu)電容。但如果覆蓋層10和基體12之間起耗盡作用的總層厚很大，則可能出現(xiàn)這樣的問題，即，使發(fā)射極的電勢復(fù)位所需的雪崩場在結(jié)構(gòu)的下部部分中難以實現(xiàn)。因此，這里雪崩區(qū)域通過n型摻雜區(qū)43限制在用44表示的區(qū)域上?？偟谋匦璧墓ぷ鼽c電壓由此進(jìn)一步降低。最后還應(yīng)對于所述結(jié)構(gòu)的第二種可能的并且在實踐中可能經(jīng)常出現(xiàn)的被動熄滅(“猝熄”)的情況進(jìn)行解釋。這種情況總是恰好出現(xiàn)在當(dāng)摻雜區(qū)域13下方的電場沒有變得足以在這里實現(xiàn)雪崩擊穿時。例如當(dāng)“浮動”的摻雜區(qū)域13和通過基體12形成的下部的對極之間的間距很大時，才可能由于幾何原因出現(xiàn)這種情況。在這種情況下，相鄰的浮動區(qū)域之間的電勢差可能很大，使得在它們之間出現(xiàn)載流子流，這種情況下是空穴的載流子流。帶有載流子的與此相連的MOS體積通道始終處于箍斷區(qū)域并且因此總體上是電阻很高的。因此這在圖14中示意性地用這里僅為沿一個維度的電阻表示?！案印钡膮^(qū)域這里形成面式的二維陣列或者對于六邊形的情況構(gòu)成網(wǎng)，其中相應(yīng)地所有相鄰的像素結(jié)構(gòu)高電阻地相互耦合。此時當(dāng)然會出現(xiàn)這樣的情況，即，位于檢測器的中心的結(jié)構(gòu)構(gòu)成與圖14中所示位于邊緣區(qū)域中的工作點電勢不同的工作點電勢52。另外通過邊緣區(qū)域中的布局可以確保，靠外的像素保持在確定的電勢水平，即工作點端子51。當(dāng)然，這種形式的熄滅由于其被動的特性和連接的高電阻比上面所述的具有雙極晶體管的主動結(jié)構(gòu)慢得多。此外可以設(shè)定，在所述結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域，電勢足夠大，以便能夠?qū)⒍O管D2的雪崩效應(yīng)用于復(fù)位，但由于空穴電荷在邊緣區(qū)域上的高電阻耦合，不能在相同的檢測器的邊緣區(qū)域中實現(xiàn)上述情況。就是說，這里很難實現(xiàn)為此所需的高電勢。由此在中央?yún)^(qū)域中非?？焖俚闹鲃訌?fù)位的時間和邊緣區(qū)域中明顯較慢的復(fù)位相結(jié)合。這里給出了一種新型的半導(dǎo)體檢測器，所述半導(dǎo)體檢測器記載了雪崩區(qū)域與雙極晶體管結(jié)構(gòu)的耦合。由此在每個單個的像素中實現(xiàn)了非?？焖俚闹鲃印扳ā薄Ｇ懊娴恼f明、附圖和權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的特征單獨地以及按任意的組合對于以本發(fā)明的不同的實施方式實現(xiàn)部分都是重要的。