[发明专利]可见光检测半导体辐射检测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体辐射检测器，尤其涉及一种具有改进的内部栅极的半导体辐射检测器。 

背景技术

辐射被转换为半导体材料中的电子空穴对。在半导体辐射检测器中，通过电场使电子空穴对分离。所测量的电荷类型被称为信号电荷，而相反的电荷类型被称为二次电荷(secondary charge)。 

通过引用结合于此的专利申请WO 2006/018470A1、WO2006/018477A1、PCT/FI2006/000009以及PCT/FI2006/000058披露了具有改进的内部栅极(MIG)的半导体辐射检测器。在半导体材料为硅的情况下，专利申请WO 2006/018470A1、WO 2006/018477A1中介绍的MIG检测器最适于检测低能量X-射线以及适于检测粒子和近红外线辐射。在半导体材料是硅的情况下，后两个申请中介绍的MIG检测器适于检测低亮度级环境下的可见光。MIG检测器由本体层、在本体层之上的第二导电类型的MIG层、在MIG层之上的第一导电类型的阻挡层以及在阻挡层之上的第二导电类型的像素掺杂部组成。在阻挡层之上也可能有第一导电类型的沟道阻断(stop)掺杂部。MIG检测器能够非破坏性读取信号电荷、在信号电荷和表面生成的电荷之间进行隔离，并且其具有低电容。由于这  些原因，在所有半导体辐射检测器中，MIG结构提供了最好的可能检测灵敏度。 

然而，与MIG检测器相关的问题在于低动态范围。这是由于MIG的低全阱容量(full well capacity)造成的。行复位或卷帘式快门机构为各个像素提供均等的累积时间，其改善了图像质量，尤其在使用较短的累积时间的情况下。PCT/FI2006/000009和PCT/FI2006/000058的MIG检测器包括第二导电类型的附加清除(clear)接触部(例如，PCT/FI2006/000058中的1334)，其也可被用作抗模糊(anti blooming)漏极，以及控制信号电荷从MIG层到清除接触部的流动的清除栅极(例如，PCT/FI2006/000058中的1343)。由于一行像素的清除栅极可以相互连接并且可以为相互连接的一行栅极提供一个复位信号，因此这种配置使得能够进行行复位。由于最靠近清除栅极的像素掺杂部(例如，PCT/FI2006/000058中的1333)除了作为漏极之外也可起到附加清除栅极的作用，因此，前述配置使得实际上能够独立复位各像素。这要求这些像素掺杂部在像素矩阵中以例如行形式进行连接以及清除栅极在像素矩阵中以列形式进行连接。独立复位配置的问题在于在复位操作期间会有大的电流在漏极和清除接触部之间流过，这增加了装置的功耗。 

尤其关于静止图像的行复位的问题在于快速移动的物体的图像是模糊的，这是因为尽管累积时间相同，但在不同行中累积周期的开始和结束点不同。 

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种具有改进的动态范围的MIG检测器。本发明的另一个目的在于为PCT/FI2006/000009和PCT/FI2006/000058中介绍的MIG检测器提供全局电子快门，从而使得对于检测器的所有像素，累积周期的开始和结束时间相同。本 发明的另一个目的在于为WO 2006/018470 A1和WO 2006/018477A1中介绍的MIG检测器提供行复位。本发明的又一个目的在于为PCT/FI2006/000009和PCT/FI2006/000058中介绍的MIG检测器提供以降低的功耗对像素进行独立复位。 

本发明的这些目的通过权利要求1的半导体辐射检测器来实现，该半导体辐射检测器包括：半导体材料的本体层，以及在本体层的第一表面上按以下顺序包括：第二导电类型的半导体材料的改进的内部栅极层、第一导电类型的半导体材料的阻挡层以及第二导电类型的半导体材料的像素掺杂部，这些像素掺杂部用于连接到至少一个像素电压，以创建对应于像素掺杂部的像素，其特征在于该装置包括第一导电类型的第一接触部，所述像素电压被定义为像素掺杂部和第一接触部之间的电势差。