[发明专利]具有场限环配置的X射线传感器

说明书

所提出的技术提供了一种X射线传感器(1)，该X射线传感器具有有源检测器区，该有源检测器区包括布置在该X射线传感器(1)的表面区(3)上的多个检测器二极管(2)。该X射线传感器(1)进一步包括围绕包括该多个检测器二极管(2)的该表面区(3)的结终端(4)。该结终端(4)包括布置为最靠近该表面区(3)的端部的防护层(5)、布置在该防护层(5)外部的场截止层(6)和布置在该防护层(5)与该场截止层(6)之间的至少两个场限环FLR(7)，其中，第一FLR(7)被布置在距该防护层(20)的距离Δ₁处，该距离选自10区间[4μm；12μm]，第二FLR(7₂)被布置在距该第一FLR(7)的距离Δ₂处，该距离选自区间[6.5μm；14μm]，并且其中，距离Δ₂大于距离Δ₁。所提出的技术还提供了一种用于构造这样的X射线传感器和X射线成像系统(100)的方法，该X射线成像系统包括X射线检测器系统(20)，该X射线检测器系统包括至少一个这样的X射线传感器(1)。

技术领域

所提出的技术总体上涉及X射线应用，比如X射线成像，并且更具体地涉及X射线传感器，也被称为X射线检测器。所提出的技术还涉及一种用于构造X射线传感器的方法和具有包括这种X射线传感器的检测器系统的X射线成像系统。

背景技术

射线照相成像，比如X射线成像，已经在医学应用和无损测试中使用了多年。

通常，X射线成像系统包括X射线源和X射线检测器系统。X射线源发射X射线，这些X射线穿过要成像的受试者或对象并且然后由X射线检测器系统记录。由于一些材料比其他材料吸收更大部分的X射线，因此就会形成受试者或对象的图像。X射线检测器可以是不同类型的，包括能量积分检测器和光子计数检测器。

传统的X射线检测器设计通常在顶侧包括由检测器二极管像素覆盖的有源检测器区域，例如，在衬底是n型高电阻率材料的情况下，以p型掺杂条状或矩形或六边形区域的形式。顶侧还包括所谓的结终端区域，该区域包括所谓的防护层(guard)。

为了最大化敏感性，检测器的建立了所谓的PiN二极管结构的漂移区的高电阻n型部分必须完全耗尽电荷。这需要对500μm-550μm厚的n型区域施加至少300伏特的电压，而不会在结构中的最大电场位置处达到结击穿的条件。此外，检测器必须承受显著更高的电压，以确保耐受由于钝化氧化物中的照射而产生的正表面电荷。已知这会增加表面处的电场并且降低击穿电压。结终端(junction termination)的功能是沿检测器表面分散电场，以减小电场强度并且确保对正氧化物电荷的耐受性和检测器在照射下的足够长的寿命。

应用于PiN二极管和检测器的结终端有两个主要概念。一个是多浮置场环MFFR并且第二个是所谓的结终端扩展JTE。MFFR使用的原理是将施加的反向电压分成包含在阳极p+像素覆盖区域周围的浮置环之间的空间中的小部分，并且JTE使用的原理是在带负电的受体耗尽下JTE中的掺杂电荷与在带正电的供体耗尽下n型漂移区中的掺杂电荷之间的电荷中和。这两种技术的特点是其使用较大面积。场衰减原理是与材料的大部分中的耗尽区宽度相比，扩大表面处的耗尽区宽度。对于所需的300V至800V电压，结终端(包括防护层)的宽度在100μm与500μm之间。浮置环通常配有金属板，有助于避免像素二极管的边缘处的潜在拥挤。

防护层是接触最外面的p型掺杂环的最外面的电极，其具有收集来自检测器外部区域和朝向检测器边缘的泄漏电流的功能。该电极通常接地。

终端的特定缺点是有源检测器区域的损失。同样，由于组合了许多检测器以覆盖更大区域，因此每个单独检测器中的损失区域构成了检测器矩阵中的″死区″或盲区，这对于所获得的图像的质量具有负面影响。