专利名称：检测元件、辐射检测器、医疗装置和产生检测元件的方法
技术领域：
本发明涉及一种带有半导体转换元件和多个安排于其上的像素化触点的检测元件、带有这样一种检测元件的辐射检测器、带有这样一种辐射检测器的医疗技术装置和产生一种带有半导体转换元件和多个安排于其上的像素化触点的检测元件用的方法。
背景技术：
为了检测离子辐射，特别是高能X射线和伽马射线，一般使用基于半导体材料的直接变换型辐射检测器。在直接变换型辐射检测器中对各个入射到半导体材料的光子进行计数，从而以此可以直接检测该辐射。为此，直接转换型辐射检测器通常有检测元件，除了为检测离子辐射而使用的辐射检测材料以外，它还有由适当的接触材料组成的用于至少一个阳极和一个阴极的至少两个触点。这时，该辐射检测材料和接触材料各有一个特定的载流子激发能量，并在理想的情况下在两个材料之间在边界面上有一个理想的欧姆型触点。因为通过具有触点的阳极或阴极，辐射检测材料与电子读出装置和检测器电压源电气连接。直接转换型辐射检测器例如基于由原子序数大的半导体化合物组成的辐射检测材料，例如，碲化镉或硒化镉半导体系统。这种材料由于X射线吸收率高，特别适用于医疗成像的能量范围。然而，这种辐射检测器的一个缺点是，在半导体材料中空穴迁移(Lochtransport)，以及与此相联系的、空穴中的载流子的捕获差，它们是在真实晶体中总是存在的，特别是在晶粒边界和边界面上，诸如电极。为了弥补这些缺点，在现有技术中建议形成各收集电极的，通常是阳极的带条、像素和其他结构。所有这些表面结构都利用所谓“小像素效应”。其依 据是，在与转换器层厚(转换元件半导体层的厚度)相比非常小的像素化电极下，在检测器一个宽的区域内重力场变得非常小，而且只有紧靠像素化电极处才急剧上升。这将导致，只有当载流子达到电极附近时，电荷信号的最大部分才会出现。例如，人们可以利用这些效应来减少通过空穴诱生的信号的贡献率。这时，“小像素效应”的效率直接与在像素大小和转换器层厚之间的比率相关。为了产生一个设有表面结构，例如，多个像素元件的转换器层，习惯上使用带有多个步骤，其中有腐蚀步骤、曝光步骤、显影步骤和清洗步骤的光刻方法。然而，用光刻方法通常会造成污染和形成缺陷，这可能使这样的转换层或检测元件的制造成本上升并往往使产量降低，例如，参见(Milof 等人在 “Photoresist Process Optimization for DefectsUsing a Rigorous Lithography Simulator，，，IEEE1997,第 57-60 页)一文。制造检测元件时清洗半导体转换器表面用的，特别是在淀积触点之前从转换元件表面清除干扰性化合物用的清洁剂会导致缺陷。为了对半导体元件进行清洗，一般使用腐蚀剂，例如，溴和甲醇的混合物。然而，该半导体元件的刚被腐蚀的表面反应性强。本发明人在内部研究中发现，刚制造的或者刚被清洗的转换元件的进一步光刻加工往往导致带有不希望有的特性的产品。于是，通过敷设光刻胶和此后需要的光刻和硬化步骤导致表面不小的改变，例如，形成氧化物，或在转换元件表面上引入杂质离子。所有这些影响改变接触材料-辐射检测材料过渡的特性，以至于检测元件中的电场可能受到干扰。例如，这样可能造成极化效应。这时，极化是一种使转换元件表面电场改变并因而使运行中的检测器计数率改变，同时使该界面上的电荷储存、检测器信号均匀性或这多种特性同时改变的现象。至今通过应用平面检测器，亦即，没有像素化电极结构的转换元件来躲开上述缺点。该带有一个或两个连续的金属触点的平面检测器，可以通过接触材料在刚清洗过的、优选腐蚀过的接触材料表面上直接进行淀积过程来制造，以便可以不出现老化。
发明内容
本发明的任务是找到经过改进的带有半导体(优选直接变换型)转换元件和安排于其上的像素化触点的检测离子辐射用的检测元件、辐射检测器和带有这样的检测元件的医疗技术装置以及制造这样的检测元件的方法。按照本发明的检测元件包括半导体转换元件和多个安排于其上的像素化触点。按照本发明，所述触点，特别是其像素化结构可以应用至少一个转换元件保护层上的光刻掩模，借助于光刻过程来产生。这时，该半导体转换元件由辐射检测材料组成，其中可以直接或间接地对入射该材料的各个光子进行计数。在直接变换的材料的情况下，可以通过在辐射检测材料中产生载流子、通过计数率采集，直接检测入射的辐射。在间接变换的所谓闪烁检测器的辐射材料的情况下，在辐射检测材料中一般进行电子的激励及其向光子的转变。该按照本发明的检测元件还包括安排在转换元件上的用于至少一个阳极和一个阴极的触点。为了解决本任务，至少一个触点是带有各个像素元件的所谓像素化触点。只在阳极侧或者只在阴极侧形成转换元件上的像素化触点，其中优选的是，不仅在阳极侧上而且在阴极侧上形成这样的触点，这些都属于检测元件的这个定义。对像素元件尺寸的要求越来越高，其中至今的制造尽可能小的像素元件方法在约500 μ m情况下已经达 到其极限。特别是由于传统制造过程的不精确性导致检测元件中各个元件像素尺寸的变化。结果是计数率采集时的不均匀性。然而，当按照本发明借助于光刻过程制造按照本发明的检测元件中的触点时，可以达到对辐射检测器所要求的像素结构的准确度。按照本发明的检测元件包括至少一个像素化触点。在本发明的意义上“像素化触点”意味着，该接触层(任选的还有多个接触层)具有一种接触层分为各个已定义的像素元件(所谓“像素”)的结构。该像素元件的形式和形状可以任意选择，其中各个像素元件的边长或直径最好比该转换元件的转换器层(半导体层)的层厚小，以便达到所谓“小像素效应”。推荐的结构是圆形或四边形和特别是正方形像素，但还可以是带有四边形基本面和圆角的，带有确定的像素大小，亦即，在该像素元件平面上确定的像素面积的像素。该像素的示例性直径或边长小于10mm，优选小于或等于5mm，更优选在100 μ m和500 μ m之间，作为示例250μπι。接触层中各个像素元件之间的中间间隔，例如，以凹洞或凹槽的形式形成，保证各个像素元件电气上隔离。这个凹洞和凹槽还可以用其电阻一般比主体材料高一个数量级以上的适当材料填充。这样的填充同时用作为表面保护。因为在该接触层中各个像素元件的大小处于一个至今无法达到的量度上，特别是各个像素元件的均匀性在按照本发明的检测元件中得以改善，按照本发明的检测元件在其极化特性和电场均匀性方面，与传统制造的检测元件相比有所改善。按照本发明的检测元件的这些和其他优点使之适用于辐射检测器和特别是在用于X射线和/或伽马射线计数率采集的检测器中。因而，本发明还旨在提出一种带有多个按照本发明的检测元件的辐射检测器。按照本发明的检测元件可以在阳极侧和/或阴极侧包括像素化触点。该辐射检测器还可以任选地具有用于读出检测器信号的分析电子电路，其例如可以直接形成为辐射检测器的组成部分。作为替代方案，分析电子电路还可以形成为单独的、可与辐射检测器连接的系统。由于上面解释的优点，特别是由于在极化效应方面的改善和电场的均匀性的改善，即使在一般应用条件的情况下，按照本发明的辐射检测器也适用于在医疗技术装置中的应用。它们尤其适用于带有X射线和/或伽马射线计数率检测仪器的应用，特别是辐射强度较高时。因而本发明还旨在提出一种带有按照本发明的辐射检测器的医疗技术装置。据此，这样的按照本发明的医疗技术装置包括根据上面详细解释的辐射检测器和X射线系统、伽马射线系统、CT系统或放射性核素-发射-断层摄影术，例如，PET系统或者SPECT系统。按照本发明该检测元件可以通过以下方法产生，它至少包括应用安排于转换元件保护层上的光刻掩模，借助于光刻过程在半导体转换元件上形成像素化触点的步骤。在光刻过程(光刻)中第一曝光步骤借助于曝光把光掩模的图像传递到对光敏感的光刻胶(亦称“光刻漆”)上。接着，在显影步骤溶解光刻胶被曝光的部位(光刻负片)。作为替代方案，当光刻胶在光下硬化(光刻正片)时，还可以溶掉未曝光的部位。于是，出现一个光刻掩模，这使进一步通过化学和物理过程处理处于其下的材料，这里是转换元件成为可能。例如，这可以通过在光刻掩模凹处引入材料或者通过凹槽的腐蚀或去除光刻掩模中凹处下面的材料进行。从属权项以及下面的描述尤其包含本发明有利的配置和扩展，其中明确指出，按照本发明的辐射检测器、按照本发明的医疗技术装置和按照本发明的方法，还可以根据对于检测元件的从属权项进行改进，反之亦然。在一个推荐的实施形式中，该像素化触点可以包括一个或者多个接触层，特别是金属层。各个接触层可以由金属和/或金属合金组成，并更优选包括稀有金属或稀有金属合金。可优选使用的金属或稀有金属，更确切地说不是单独使用，就是在混合物或合金中使用，其示例是钮、钼、金、钌、铱、错、铜、镍、钛、铟、招、鹤和钥。优选采用多层触点，它不仅由一个接触层，而是由两个、三个或多个彼此重叠安排的接触层组成。层数可以任意选择，只要不因此出现导体损耗或只出现少量导体损耗即可。通过多层触点，例如，可以通过半导体材料或电极上的导电性或电子水平的相应的调整来调整向辐射检测材料的电子过渡、极化效应、把电极引出到分析电子电路等。即使在制造像素元件的情况下，例如，为了可以将光刻过程中的腐蚀速率与各种材料匹配，采用不同的层结构可能是适宜的。这样，钼层，后跟一个金层可以改善氢氧化钾的腐蚀过程(钼比金的腐蚀快约100倍)，因为最终敷设的层对所使用的腐蚀剂耐受性较强。诸如反应性离子腐蚀、等离子体腐蚀等物理剥离过程也是如此。特别推荐的金属层顺序是Pt/Au或者Au/Ni/Au。在检测元件的另一个推荐的实施例中，转换元件保护层包括安排在转换元件表面上的绝缘层，特别是氧化物或氮化物层， 和/或由有机和/或聚合物化合物形成的层。这样的层的示例是Si02、Si3N4或蜡。这样一种氧化物、氮化物或者聚合物保护层可以在确定的厚度、结构和成份上具有在半导体材料和接触材料之间稳定地和可重复地提供电子过渡的特性。这样一种保护层一般即使在环境条件下其易受侵蚀性或反应性都比其清洗之后转换元件的高活性表面低得多。尤其当在表面清洗之后短时间或尽可能立即产生保护层时，可以阻止老化过程和其他污染，或者至少将其降低到微小程度，以便特别是改善可重复性。表面清洗之后到产生保护层的时间间隔推荐为几分钟至几秒，例如，约小于lOmin，更优选约小于5min。保护层，特别是采取氧化物层的形式的层厚优选约小于I μ m，更优选在约Inm和约500nm之间，特别优选约小于IOOnm,例如，约20nm或更小。一个这样的氧化物层不是可以通过在转换元件表面上敷设氧化物，就是在现有的转换元件表面层上实现相应的氧化物相来产生。“安排”的概念包括这两个方案和对于专业人员作为变化公知的用于表面氧化物层的制造方法。一个推荐的替代方案是，应用氧等离子体在半导体元件表面上产生氧化物。但其替代方案是，可以使用氧化物层电镀或淀积方法，以便在转换元件表面上产生一个这样的保护层。可以优选把杂质离子，例如，卤化物，特别是氯、碘、溴嵌入氧化物层，以便进一步改善电子特性。这些杂质离子使得可以产生特定的电子水平，以便这样减小极化。把这样的氧化物或含卤素的氧化物引入转换元件上层的离子注入技术，对在转换元件表面上产生氧化物层用的添加方法是一个推荐的替代方案。视氧化物层的层厚而定，可以形成欧姆型触点或肖特基型触点。其他优点是改善，亦即，减少运行时电场的改变并因此获得比较恒定的计数率。在应用辐射检测器时，这总体上导致检测器特性的改善，特别是在均匀性和时间上的信号稳定性，亦即，计数率随时间漂移方面。除了上述优点以外，氧化物层不仅在制造时可以具有防止污染的保护层功能，而是还可以在电极之间具有钝化层的功能。作为氧化物 保护层的替代方案，如上所述，在另一个方案中检测元件的转换元件保护层可以包括触点的一个或者多个接触层。更准确地说，该触点可以本身或者与一个优选安排于其下的氧化物层一起构造转换元件保护层。这里还可以以此减少或排除通过老化过程等对转换元件清洗后的和高活性的表面的污染，并且进一步光刻加工，亦即，应用在该接触层上涂覆或建立的光刻掩模，使产生像素化触点成为可能。因此，利用这样的检测元件制造的辐射检测器具有整个检测器特性得到改善的均匀性，特别是在运行中改善电场的改变并以此达到更恒定的计数率采集。在一个推荐的实施形式中，按照本发明的检测元件包括带有辐射检测材料的半导体转换元件，该辐射检测材料是由半导体化合物和特别是带有直接变换特性的半导体化合物建立的。可以在按照本发明的检测元件中使用的直接变换型半导体化合物的示例是I1-VI族或II1-V族半导体化合物，特别是硒化物、碲化物、锑化物、氮化物、砷化物和磷化物，例如，基于 CdSe, CdZnTe, CdTeSe, CdZnTeSe, CdMnTeSe, GaSb, GaInSb, GaInAsSb,GaInPSb, AlInSb, AlInAsSb, GaN, GaInN, GaAsN, GaInAsN 和 InP 的材料系统。一种特别优选的半导体材料是基于其高原子序数的CdTe或CdZnTe，CdMnTe或相应的硒化物或混合物形式，CdxZrvxTeySeh (其中O彡x彡1;0彡y彡I)和CdxMrvJepeh(其中 O 彡 x 彡 1;0 彡 y 彡 I)。
其他半导体化合物类似于上面作为示例解释的CdTe系统构成。利用这一知识本发明还可以转移到其他半导体化合物系统上。此外，上列半导体化合物还可以附带地用掺杂材料掺杂。这样的掺杂材料同样是专业人员已知的。按照本发明的辐射检测器的一个推荐的实施例包括上面更详细地解释的检测元件，带有至少一个像素化触点和任选的一个读出检测器信号用的电子测量电路。按照本发明的辐射检测器可以视所采用的检测元件而定，制作成肖特基型检测器或欧姆型检测器。在肖特基型检测器的情况下从半导体到金属(电极)的过渡只在一个方向上发生，亦即，这样的检测器在一个方向上截止。在欧姆型检测器的情况下电子可以在两个方向上流动，亦即，从半导体到金属和反转过来。因此，欧姆型检测器不像肖特基型检测器那样有这种截止效应。这样的辐射检测器可以制为单独的元件或制为由两个或多个单独的检测器组成的结合元件。人们一般还把多个检测器称为检测器阵列，它往往由单个的半导体基础元件建立，它设有作为绝缘隔离元件的间隔和电极。在这样一种检测器阵列中辐照的入射优选从敷设或气相淀积在半导体基础元件上的阴极一侧进行。在一个单独的检测元件上，入射方向基本上与电极的形成无关，并还可以从一侧或者同样从阴极一侧或阳极一侧进行。由于其关于如下方面的性能上的改善:即在转换元件和触点之间的接触、和由此所达到的对空间电荷效应和极化的防止以及更均匀的电场，按照本发明的检测器适用于应用带有高的流密度的X射线和/或伽马射线的医疗技术装置的应用。这样的按照本发明的医疗技术装置包括上面更详细地解释的辐射检测器和X射线系统、伽马射线系统、PET系统、CT系统或者SPECT系统。在这样的仪器上高辐射通量的测量，正如特别是在计算机X断层摄影术上出现的，由于避免或降低转换元件和触点之间边界面上的极化，并由于较均匀的电场和较稳定的信号(计数率时间漂移的改善)而成为可能。因此，可以无需巨额设备费用，即使在环境温度的情况下在高辐射通量下也能达到良好的能量分辨率。应用带有按照本发明的像素化触点的检测元件的另一个优点在于，可以以高准确度产生非常小的像素化接触件。
按照本发明的方法的一个推荐的实施例包括用清洁剂和/或腐蚀剂清洗半导体转换元件表面的步骤。这种清洗步骤优选在转换元件的进一步处理之前，就是说，在敷设保护层之前进行。但是作为替代方案，该清洗步骤也可以在产生光刻掩模的光刻步骤之后进行。若有必要，则可以在腐蚀之后进行适当的钝化或者表面改性。当例如，腐蚀过程导致非常疏水的表面时，对金属化步骤用亲水剂进行相应的处理可能是适宜的。由此产生的优点是，较不疏水的表面使传统的光刻过程和在触点淀积之前直接腐蚀成为可能。示例性清洁剂或腐蚀剂是卤素(例如，碘、溴等)和/或卤素化合物(例如，溴萘)和溶剂，优选有机溶剂，例如，醇(甲醇、异丙醇、乙二醇)的混合物。特别优选的混合物是碘和/或溴在异丙醇和/或乙二醇中的混合物、溴萘在异丙醇中的混合物。在这些溶液中卤素的浓度优选在约0.01%至约20%，更优选从约0.05%至约15%，特别优选从约0.1%至约10%的范围内。若其他另外指出，则浓度说明总是涉及容积百分数。作为替代的清洁剂，例如，是酸，优选弱酸(例如，甲酸、乙酸、磷酸)、强酸(例如，盐酸、硫酸、硝酸)或其混合物。酸在这些清洁剂中的浓度优选处于约0.1 %到100%。
上列清洁剂，亦即，含酸的和含卤素的清洁剂，可以单独或任意彼此结合使用，只要它们适用来清洗半导体表面的一般污染物，例如，沉淀和/或杂质离子，例如，氧化物。这些替代的清洁剂，例如，还优选适用于从半导体表面清除来自光刻过程的光刻胶或显影剂的残余物。这样清洗步骤的另一个优点是，该表面上较少残余物还会导致触点半导体边界面中较小的不均匀性。由此制造的辐射检测器因此具有较均匀的检测器性能。此外，较均匀的边界面还导致在辐射检测器运行过程中电场改变的减少，并因此，导致一个较恒定的计数率米集。总而言之，这样的一个清洗步骤可以改善辐射检测器或医疗技术装置的总体性能。由于触点半导体边界面更好的均匀性，特别是均匀性和时间上的恒定的信号响应，作为其他优点很显著。在按照本发明的方法的另一个推荐的实施例中，氧化物层可以安排在半导体转换元件已清洗的表面上作为转换元件保护层。这里所谓的安排理解为以确定的厚度、结构和成份在表面上施加附加的保护层。该氧化物层首先用来形成触点最下面的接触层和转换器表面之间的中间层。示例性氧化方法是在转换元件表面上产生氧化物的氧等离子体方法或者建立适宜的氧化物层的电镀过程。淀积的氧化物层可以在混合物中包括其他杂质离子，例如，卤素(例如，氯)。作为替代方案，产生氧化物层的步骤还可以通过把氧化物离子引入转换元件的处于表面的层，例如，通过离子注入方法进行。还可以把这两个方法结合起来，亦即，把氧化物离子引入或施加在转换元件表面上是适宜的，只要以此产生一个带有确定特性的保护层即可。所述层最好包括小于500nm，更优选小于20nm的厚度，以便每个淀积方法或离子注入法都可以使用，特别是以可重复的结果在该表面中和/或在其上产生已定义的氧化物层。在按照本发明的方法中用来产生光刻掩模的光刻过程优选包括下列步骤:籲直接或者间接在转换元件保护层上敷设光刻胶层， 使光刻胶层曝光，和 使光刻胶层显影，形成光刻掩模。该光刻胶层优选直接敷设在转换元件保护层，例如，氧化物层或接触层上面，通过标准方法，例如，刮板或旋转涂覆方法获得。作为光刻胶可以使用传统的化合物，只要它们在给定的条件下可以曝光和显影即可。若有必要，第一硬化步骤，例如，可以通过加热进行，以便为显影准备光刻胶层。此后对该光刻胶层通过光掩模和/或通过光刻胶的单个区域的选择性曝光进行曝光步骤，以便按照正版或负版光刻方法定义像素元件区。这时，在显影步骤中仍旧留下的区域通过光化学横向交联和/或通过加热交联硬化。在下一步骤中在定义像素元件区和光刻胶层相应硬化之后在形成光刻掩模的情况下显影。该显影步骤通过溶解没有硬化的光刻胶区域(例如，用基于碱的试剂，优选含氢氟酸的氢氧化钾溶液等)进行。例如，可以用上列清洁剂进行另一个清洗步骤。这样制造的光刻掩模可以敷设在接触件层上， 以便透过光刻掩模的凹处腐蚀或用机械方法除去该接触件层。这时，在该光刻胶层下面，亦即，在未被腐蚀的区域中可以产生接触件。因而、在一个推荐的实施形式中按照本发明的方法包括下列步骤: 作为转换元件保护层或者除了转换元件保护层以外产生一个或多个接触层， 敷设光刻掩模，和 透过该掩模构造一个或多个接触层。作为替代方案，该光刻掩模还可以敷设在氧化物层上，以便在该光刻掩模的凹处通过引入接触材料，例如，电镀一个或多个金属层，可以建立单个的接触件。据此，按照本发明的方法的另一个推荐的实施例的特征在于下列步骤: 为该像素化触点产生一个带凹处的光刻掩模，和 在该光刻掩模的凹处产生一个或多个接触层。在另一个推荐的实施例中，按照本发明方法还包括分离光刻掩模，释放像素化触点的步骤。所谓“分离”不仅理解为用机械方法清除光刻掩模，例如，借助于光刻胶材料的膨胀和刮去涌出的材料，或者用化学方法清除，例如，通过溶解光刻胶材料。在这个步骤后可以接着冲刷步骤，以清洗像素化触点元件结构。在分离步骤和冲刷步骤中采用的药剂不仅在光刻胶材料特性方面，而且在转换器元件材料或触点元件材料方面进行适配，以便达到尽可能闻的效率和对广品尽可能小的损害。在按照本发明的方法中像素化触点特别优选通过光刻方法直接或者间接在转换元件表面上产生，其中触点由一个或多个接触层建立。这优选包括金属和/或金属合金。若使用不同材料的多个层作为接触件，则例如，最上层可以这样配置，使得光刻所需要的显影剂不侵蚀或溶解该层或很难侵蚀或溶解该层。其示例是由钼层和安排于其上的金层形成的触点。因为金对氢氧化 物的可溶性比钼小300倍，故含有氢氧化钾的显影剂可以用于敷设在金层上的光刻胶。金层附带地起到至电极的突出的导电体的作用。在制造按照本发明的检测元件时应用一个或多个金属层作为接触件同样是有利的，以便为形成各个像素元件使用适当的药剂或腐蚀方法。这样的结构形成方法的示例是干腐蚀或者使用适当的化学药品或溶液的液体腐蚀、反应性离子腐蚀(RIE)或者等离子体腐蚀，例如，用电感耦合的等离子体(ICP)、离子射线腐蚀和类似的方法。此外，干腐蚀的优点是腐蚀可以在一个步骤中进行。若必须腐蚀多个不同的接触层，则干腐蚀与用液体或溶液的腐蚀相比可能特别有利，因为可能必须针对不同的材料使用多种不同的腐蚀剂。不仅对于干腐蚀，而且对于液体腐蚀，相应的腐蚀剂可以与接触层中各自的材料匹配。若要在光刻掩模凹处之间或在其中敷设一个或多个层，特别是金属层，则为此已知的淀积方法，例如，气相淀积、电镀或溅射涂膜和类似的方法，例如，从溶液中电化学或者无电流淀积金属适用。按照本发明的方法的其他优点是，可以在各自工艺步骤中使用诸如光刻、干腐蚀、金属淀积方法等标准工艺。这时，光刻方法的高准确度导致结构的改善并使像素化接触件较小的尺寸成为可能。因而，按照本发明的方法制造的检测元件，或按此制造的辐射检测器，适用于测量高辐射强度(例如，大于IxlO9光子/mm2.s)用的医疗技术装置的应用，并因此，适用于例如计算机X光断层摄影术检验的应用。当采用按照本发明的方法制造检测元件时，与用传统方法制造的检测元件的差异在于它们的方法，例如，腐蚀接触层的方法、氧化物层或半导体-接触件的边界面的厚度和结构。检验氧化物层用的检验方法，例如，是电子显微镜检验(例如，借助于SEM))。检验在转换元件和金属触点之间的边界面用的推荐的方法是，例如，二次离子质谱仪(SIMS)或电流-电压测量(IV测量)。
现将参照附图根据实施例对本发明作较详细的说明。因此，这些附图只应该用来阐明本发明，而不应该把本发明仅限于此。附图中:图1是按照本发明的检测元件按照第一实施例的各制造步骤的次序示意图；图2是按照本发明的检测元件按照第二实施例的各制造步骤的次序示意图；图3是按照本发明的检测元件按照第三实施例的各制造步骤的次序示意图；图4是按照本发明的检测元件按照第四实施例的各制造步骤的次序的示意图；图5是腐蚀步骤之前检测元件的图解；图6是腐蚀步骤之后检测元件的图解；图7是按照本发明的辐射检测器的实施例；而图8是按照本发明的医疗技术装置的一个实施例。
具体实施例方式在图1中表示按照本发明的检测元件按照第一实施例的各制造步骤的次序。
首先在步骤al)提供半导体转换元件3，并用清洁剂，在这种情况下是溴和甲醇(溴用量的10倍)的混合物，对转换元件的至少一个侧面(这里是上侧)进行清洗处理。以此通过腐蚀从上表面清除来自半导体制造或表面老化造成的污染物，特别是在其上形成的氧化物。以此出现一个高活性的半导体表面。转换元件刚清洗的半导体表面在步骤bl)尽可能迅速地用保护层，这里是第一金属层51覆盖。这个实施例中，通过无电流钼(Pt)淀积，产生一个约20nm厚度，保护该高活性半导体表面的金属层作为第一接触层51。敷设一个附加的金属层作为第二接触层52。可以任选地用其他涂层或者覆盖层(未示出)补充该接触层，并用来保护处于其下的转换元件表面。(步骤Cl)形成保护层4)。在步骤dl)借助于旋转涂覆法在该保护层4上敷设全面积的光刻胶层8。为了烘干和硬化，在炉中加热整个层状结构。此后用光，例如，特定波长的激光，通过光掩模(未示出)在未被光掩模覆盖的区域7上对光刻胶层8曝光，以此使光刻胶层8的区域7交联。交联导致光刻胶材料可溶性改变。光刻胶层8不交联的区域在步骤Π)，光刻过程的显影步骤，用显影剂，这里是KOH和HF溶掉。以此留下金属层52上的光刻掩模9。通过这个光刻掩模在步骤gl)由处于其下的接触层构造出像素化接触件。为此，宜用构造过程或剥离过程，例如，干腐蚀或溶剂腐蚀。视金属层51和52的材料选择而定可以使用相应的腐蚀剂。该腐蚀剂这样选定，即它们能相对有选择性地去掉或溶解掉金属层51和52，但尽可能少腐蚀光刻掩模9。该显影步骤这样进行，使得在没有敷设光刻掩模9的区域中的金属层51和52基本上完全被去除或溶解。亦即，在这些位置处释放转换元件3的表面并这时各个像素元件5相应地在电气上彼此分离。在下一步骤hi)用机械或化学方法从最上层的金属层52溶解掉或去除光刻掩模9，以便释放转换元件上的像素化触点5。此后，这样制造的按照本发明的检测元件I可以被再次清洗或者进一步处理。图2表示按照本发明的检测元件按照第二实施例的各制造步骤的次序示意图。该方法在步骤a2)和b2)至h2)基本上与图1的步骤al)至hi)相同。与图1方法不同之处在于，清洗步骤a2)之后步骤m)在转换元件3上形成氧化物层作为保护层4。借助于氧等离子体在转换元件3表面上以一个确定的厚度安排氧化物层4，以便保护其高活性表面。接着，在这个氧化物层4上在步骤b2)和c2)敷设第一接触层51以及第二接触层52。此后接着，在通过反应性离子腐蚀从处于其下的层结构(堆叠)构造像素化接触件5 (步骤g2)和h2))之前借助于光刻过程形成光刻掩模9 (步骤d2)至f2))。视腐蚀剂的使用而定，不仅可以腐蚀金属层51和52，而且可以腐蚀氧化物层4。若希望如此，则氧化物层4还可以作为保护层部分或者全部留在转换元件表面3上。这里这个实施例没有示出，但是为了保护转换元件表面，也为了以后的进一步加工步骤这可能是有利的。图3表示按照本发明的检测元件按照第三实施例的各制造步骤的次序示意图。在步骤a3)对转换元件3进行清洗，接着用类似于图2所描述的方法产生氧化物层4 (步骤m))。在步骤d3)至f3)像在图1和2中描述的那样在氧化物层4上形成光刻掩模9。在光刻掩模9的凹处19，在步骤η)借助于无电流淀积在氧化物层4上淀积由第一金属层51和第二金属层 52组成的接触件。在步骤h3)用机械或化学方法溶解掉光刻掩模9。例如，这可以借助于膨胀通过溶剂进行，以此光刻掩模9可以比较简单地从氧化物层4溶掉，例如，通过除去从金属层突出的掩模9。以此产生检测元件I成品，带有转换元件层3、氧化物层4和安排于其上的像素化触点5。这里还可以接着进行其他加工步骤，特别是清洗步骤或净化步骤。在图4中表示按照本发明的检测元件按照第四实施例的各制造步骤次序示意图。在步骤a4)提供转换元件3，其上侧和下侧在接着的步骤b4)进行清洗，更确切地说用溴和甲醇混合物清洗。在步骤c4)不仅从上侧而且从下侧各自淀积金属层51。还可以任选地形成其他金属层或接触件层(未示出)。在步骤f4)借助于光刻过程在上侧产生光刻掩模9。接着，在步骤g4)透过该光刻掩模9在未被覆盖的区域中腐蚀或机械去除处于其下的金属层51。在步骤h4)通过光刻掩模9的溶解，释放具有像素化结构的触点5。由此得出的检测元件I在这种顺序下，在下面有全面积地形成的金属层51、转换元件3和像素化触点5。这时，该触点可以由一个或多个接触层，优选金属层形成。若希望如此，则还可以把该下金属层51结构化成像素化层。图5表示按照图4中示意地显示的制造步骤产生的检测元件图解，在产生光刻掩模9之后，就是说，在步骤f4)之后。在顶视图中人们看见硬化和显影步骤之后留下的掩模9区域带有溶掉的凹处19。这是下一个腐蚀步骤之前的状态。图6表示腐蚀步骤g4)之后图5的检测元件的图解。该被掩模9覆盖的区域在腐蚀步骤中大体不加改变地留下，亦即，在这里基本上不发生材料被去除。在凹处19的区域中在凹处看到的金属层被去除，除了转换元件(颜色较深的区域)。光刻掩模9被溶掉之后释放出处于其下的触点(未不出)。它基本上具有与掩膜区域9相同的尺寸和形状。即使各个像素元件具有约小于250nm的边长，以此也可以用高的准确度并简单地在转换元件上产生一个清晰可辨的由接触材料形成的像素图案。这样产生的检测元件突出地适用于可以测量高的辐射强度(例如> IxlO9)的辐射检测器或医疗技术装置。因此，它们可以突出地用于计算机X光断层摄影术用途。图7表示按照本发明的辐射检测器10的一个实施例，这里配有分析电子电路13。这里该检测元件按照本发明包括转换元件3，在阴极K 一侧带有全面积的接触层11。在阳极A —侧该像素化触点12呈矩阵状(在图7只显示一行所述检测元件的一段)彼此相邻地安排并被凹处或间隔24彼此分离。 待检测的电离化辐射，例如，X射线R在这里射在辐射检测器10的阴极侧。但是按照本发明的辐射检测器基本上还可以形成为这样，使得待检测的辐射R从另一个入射方向入射辐射检测器，例如该辐射检测器这样取向，使得阴极侧和阳极侧平行于辐射的入射方向。该辐射检测器10在这里配有分析电子电路13，其对于每个像素化接触件12都有前置放大器14，以便对在转换元件3中出现的并引向像素化接触件12的信号首先进行前置放大。在该图中非常简化地显示前置放大器14耦合到阳极A。专业人员都知道可以如何读出和进一步处理辐射检测器的信号的基本方法。该前置放大器14与信号处理装置15连接，其中对该信号进一步处理，然后传递到分析单元(未示出)。图8表示医疗技术装置20，这里是X射线系统20，一个非常简单的实施例。它有X射线源21、带有分析电子电路13的按照本发明的辐射检测器10以及系统控制装置22。X射线源21和辐射检测器10运行时这样安排，使得彼此处于相对位置，X射线源21的辐射方向向着福射检测器10。检验对象P，例如病人或病人的身体部分，这时定位于X射线源21和辐射检测器10之间，以便用辐射检测器10记录X射线图像，其由X射线源21发射并通过检验对象P而被减弱的X射线R进行分辨地采集。X射线源21的控制在这里借助于一个非常简化地显示的系统控制装置22进行，它还承担对由分析电子电路13处理的检测器信号的进一步处理，例如，以便从检测器信号重构图像并提供给用户或者在存储器中保存。最后要再次指出，上述详细描述的检测元件、辐射检测器、医疗技术装置和生产检测元件的方法只是为了探讨而推荐的实施例，专业人员可以用不同的方法对它进行改变，而不脱离本发明的由权利要求书预先给定的范围。当像素化触点只在这样一个检测元件的一侧，不是阳极侧就是阴极侧使用时，特别是可以达到相同的或者至少类似的作用。为完全起见，还要指出，使用不定冠词 “一个”或“一”不一定仅仅指一个，相关特征还可以多次存在。概念“单元”作为组件并不排除它由多个组件组成，在某些情况下还可以在空间上分布。
权利要求
1.一种带有半导体转换元件(3)和多个安排于其上的像素化触点(5)的检测元件(I)，其中该触点(5)能够在应用光刻掩模(9)的情况下借助于光刻过程在至少一个转换元件保护层(4)上制造。
2.按照权利要求1的检测元件，其中所述触点(5)包括一个或者多个由金属和/或金属合金制成的接触层(51，52)。
3.按照权利要求1或2的检测元件,其中该转换元件保护层(4)包括安排在转换元件(3)表面上的绝缘层，特别是氧化物或氮化物层，和/或由有机和/或聚合物化合物形成的层。
4.按照上列权利要求中一项的检测元件，其中该转换元件保护层(4)包括该触点(5)的一个或者多个接触层(51，52)。
5.按照上列权利要求中一项的检测元件，其中该半导体转换元件(3)包括由CdxZrvJepeh (其中 O ≤ X ≤ I ；0 ≤ y ≤ I)和 CdxMrvJeySeh (其中 O ≤x ≤ I ；0≤y ≤I)形成的辐射检测材料。
6.一种带有多个按照上列权利要求中一项的检测元件(I)的辐射检测器(10)，其中该检测元件在阳极侧(11)和/或阴极侧(12)上包括像素化触点(5)和任选的读出检测器信号用的分析电子电路(13)。
7.一种带有一个或多个按照权利要求6的辐射检测器(10)的医疗技术装置(20)。
8.—种产生带有半导体转换元件(3)和多个安排于其上的像素化触点(5)的检测元件(I)用的方法，包括应用安排于转换元件保护层(4)上的光刻掩模(9)，借助于光刻过程在半导体转换元件(3)上形成像素化触点(5)的步骤。
9.按照权利要求8的产生检测元件用的方法，包括用清洁剂和/或腐蚀剂清洗半导体转换元件(3)表面的步骤。
10.按照权利要求8或9的产生检测元件用的方法，包括在半导体转换元件(3)的清洗过的表面上安排氧化物层作为转换元件保护层(4)。
11.按照权利要求8至10中一项的产生检测元件用的方法，其中该光刻过程用下列步骤产生光刻掩模(9)，包括: 籲直接或间接在转换元件保护层(4)上敷设光刻胶层(8) ； 使光刻胶层(8)曝光；和 使光刻胶层(8)显影，形成光刻掩模(9)。
12.按照权利要求8至11中一项的产生检测元件用的方法，其中形成像素化触点(5)的步骤包括下列步骤: 籲作为转换元件保护层(4),或者除转换元件保护层(4)以外,产生一个或多个接触层(51,52), 敷设光刻掩模(9)，和 透过掩模构造一个或多个接触层(51，52)。
13.按照权利要求8至11中一项的产生检测元件用的方法，其中形成像素化触点(5)的步骤包括下列步骤: 籲为像素化触点(5)产生带有凹处(19)的光刻掩模(9)，和 在光刻掩模(9)的凹处(19)产生一个或多个接触层(51，52)。
14.按照权利要求8至13中一项的产生检测元件用的方法，包括分离光刻掩模(19)，释放像素化触点(5)的步骤。
15.按照权利要求8至14中一项的方法，其中由一个或多个接触层(51，52)形成的触点(5)用金属和/或金属合金制 造。
全文摘要
本发明涉及带有半导体转换元件(3)和多个安排于其上的像素化触点(5)的检测元件(1)、带有这样一种检测元件的辐射检测器、带有一个或多个这样的辐射检测器的医疗技术装置以及产生检测元件用的方法，它包括在应用安排于转换元件保护层(4)上的光刻掩模(9)的情况下借助于光刻过程在半导体转换元件(3)上形成像素化触点(5)的步骤。
文档编号H01L31/115GK103219399SQ20121059936
公开日2013年7月24日 申请日期2012年12月24日 优先权日2011年12月23日
发明者F·迪里, P·哈肯施密德, 片伯部弘志, 岸纪行, C·施罗特, 白木弘幸, M·斯特拉斯伯格, 玉城充 申请人:西门子公司