二維防護結(jié)構(gòu)及具有該結(jié)構(gòu)的輻射檢測器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及二維防護結(jié)構(gòu)及具有該結(jié)構(gòu)的輻射檢測器。具體地，一種半導體裝置包括半導體材料件。在半導體材料件的表面上存在許多電極，它們被構(gòu)造成帶有不同的電勢。一種防護結(jié)構(gòu)包括二維陣列的導電貼片，在所述電極處存在的電勢的影響下至少導電貼片中的一些帶有電勢。
【專利說明】 二維防護結(jié)構(gòu)及具有該結(jié)構(gòu)的輻射檢測器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體輻射檢測器。尤其是本發(fā)明涉及用于半導體輻射檢測器以控制半導體芯片的各個區(qū)域處的電勢的防護裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]該防護結(jié)構(gòu)通常用于半導體裝置，用來控制半導體芯片各個區(qū)域的電勢。芯片上的電壓越高，就越凸顯它們的重要性。以芯片上存在相對高電壓的半導體為例，我們會考慮半導體輻射檢測器。
[0003]圖1示意性說明了簡化的、部分切去的硅漂移檢測器(SDD)，這是用于檢測電磁輻射、特別是X射線的半導體輻射檢測器的一個例子。半導體材料的主體層101接收和吸收輻射，造成自由電荷載體的出現(xiàn)。主體層101的一個表面包括同心的P型植入環(huán)的配置，其中環(huán)102作為一個例子展示。同心環(huán)設(shè)置有絕對值逐漸增加的電勢，這樣如果SDD中心的電勢接近0，最外環(huán)可能有如-150V的電勢。環(huán)的數(shù)量在圖1中被極度簡化，現(xiàn)實的探測器可能有幾十個環(huán)。
[0004]與主體層的相對表面上的陰極層103 —起，同心環(huán)在主體層內(nèi)形成內(nèi)部電場，其朝向SDD的對于信號電荷來說最小的電勢能所在的部分驅(qū)動輻射感應(yīng)的電子。位于或接近中心，有一個陽極用來收集輻射感應(yīng)的電子。圖1的SDD包括集成的場效應(yīng)晶體管(FEF)，其電極表現(xiàn)為植入物104、105和106。最里面的植入環(huán)，即最靠近FET的那一個是陽極。從它到FET的門形成連接107。選擇性的結(jié)構(gòu)是已知的，其中陽極是在SDD的正中心，外部FET聯(lián)接到陽極，例如通過將單獨的FET芯片結(jié)合到SDD芯片的合適部分。
[0005]帶有位于或者靠近SDD芯片中心的陽極和FET的圓形SDD有著固有的缺點，即一些測量的輻射會碰到FET，它會干擾FET的運作并且會對制造FET的結(jié)晶材料造成輻射損傷。如圖1所示的結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)ET也會保留一些活性表面區(qū)域。作為一個選擇，已經(jīng)提出了所謂的微滴形成檢測器，也被稱為SD3或SDDD (硅漂移檢測器微滴)。圖2示意示出微滴形式檢測器的表面，再次為了圖形清晰度故意扭曲了結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量和相對大小。植入環(huán)的階梯式增加的電勢形成電場，它們是不對稱的，因此，其拱形形式在一側(cè)(圖2中的左側(cè))相對較寬，但在另一側(cè)(圖2中的右側(cè))變窄并變尖。最外層的植入環(huán)如201所示，用于此目的。
[0006]陽極區(qū)通常如202所示，它包括用于連接外部FET的導電貼片(如同圖2中的)和/或植入物，它們至少部分構(gòu)成集成檢測和放大元件，例如FET。植入環(huán)的非對稱形式使陽極區(qū)202脫離檢測器的活性區(qū)域，因此它比圖1中的結(jié)構(gòu)更少得暴露給輻射，并且也不會引起檢測中的任何死區(qū)。
[0007]根據(jù)漂移檢測器的基本原理，最外層的植入環(huán)201具有最高絕對值的電勢。為了可控制地降低朝向檢測器芯片邊緣203的電勢的絕對值，防護環(huán)圍繞植入環(huán)。圖2特意展示了內(nèi)部防護環(huán)204和外部205防護環(huán)，但防護環(huán)的數(shù)量可以從一個到十幾個。防護環(huán)可通過植入形成，或它們可以包括銑到半導體材料的槽和/或在其表面上產(chǎn)生的導體條。防護環(huán)可以浮動，或通過觸點將特別選定的電勢聯(lián)接到每個防護環(huán)；在圖2中，觸點206和207作為例子示出。防護環(huán)通過它們的自動獲得或選定的電勢減少了電擊穿的風險，而且更重要的是有助于在半導體材料內(nèi)成形電場，使得活性體積增加。
[0008]圖2的頂部的小圖示意了電勢沿垂直穿過最外面的植入環(huán)201和兩個防護環(huán)204和205的箭頭208的變化。在適當?shù)沫h(huán)，電勢是恒定的(大的負電勢Vhv針對植入環(huán)201，絕對值階梯遞減的電勢Vei和Ve2分別針對內(nèi)、外防護環(huán))。環(huán)之間有電勢逐漸變化的區(qū)。這里，我們假設(shè)檢測器芯片的邊緣203接地。
[0009]已知的半導體檢測器的結(jié)構(gòu)有一定的缺陷。導體軌道(沒在如圖2中展示，但是它們對于使電觸點在環(huán)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部是必要的)必須在相對較大(絕對值)電勢的區(qū)域下面經(jīng)過，這可能使制造復雜。也有植入環(huán)間的區(qū)域，在這里會出現(xiàn)表面產(chǎn)生電流。需要特別安排以便引出那些表面產(chǎn)生電流，使它們不與輻射感應(yīng)的信號電荷的測量混合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種防護結(jié)構(gòu)，用于可控地降低半導體裝置表面上的電勢，從制造的角度來看這是很有利的，并在設(shè)計半導體裝置的其他特征中提供了多樣性。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種包括這種防護結(jié)構(gòu)的半導體裝置。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種半導體輻射檢測器，其中表面電流的收集可以有效地實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種半導體輻射檢測器，其中有利的技術(shù)可以用來將導電軌道朝向檢測器的中心區(qū)域引導。
[0011]本發(fā)明的有利目標通過使用一種防護結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，該防護結(jié)構(gòu)中導電貼片構(gòu)成二維陣列。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的防護結(jié)構(gòu)的特征在于涉及防護結(jié)構(gòu)的獨立權(quán)利要求中記載的特征。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的半導體裝置的特征在于涉及半導體裝置的獨立權(quán)利要求中記載的特征。
[0014]這項專利申請給出的發(fā)明的示例性實施例不可解釋為對所附權(quán)利要求的適用性有所限制。該專利申請中使用的動詞“包括”作為開放限制，并不排除也存在沒有記載的特征。除非另外明確地指出，從屬權(quán)利要求中記載的特征可以相互自由組合。
[0015]被認為是本發(fā)明的特征的新穎點特別在所附權(quán)利要求中進行了詳盡解釋。但本發(fā)明本身，就其自身的結(jié)構(gòu)及其操作方法，再加上額外的對象和其優(yōu)點，從下面所描述的具體實施例中，在閱讀的時候結(jié)合附圖將得到最好的理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1示出硅漂移檢測器；
[0017]圖2示出微滴形式硅漂移檢測器；
[0018]圖3示出導電貼片的陣列；
[0019]圖4示出圖3的導電貼片的電勢的一個例子；
[0020]圖5示出二維防護結(jié)構(gòu)；
[0021]圖6示出另外一種二維防護結(jié)構(gòu)；
[0022]圖7示出另外一種二維防護結(jié)構(gòu)；[0023]圖8示出另外一種二維防護結(jié)構(gòu)；
[0024]圖9示出另外一種二維防護結(jié)構(gòu)；
[0025]圖10示出一種二維防護結(jié)構(gòu)在微滴形式硅漂移檢測器中的使用；
[0026]圖11示出導電軌和一種二維防護結(jié)構(gòu)；
[0027]圖12示出表面電流的產(chǎn)生；
[0028]圖13示出表面電流的采集；以及
[0029]圖14示出導電貼片上的場板。
【具體實施方式】
[0030]圖3示意性說明了二維陣列的導電貼片，它被假定在半導體裝置的表面。半導體材料構(gòu)成每對相鄰的電導貼片間的電耦合。為了絕對精確，半導體材料提供所有導電貼片間的電連接，但是我們假定緊鄰的貼片之外的所有其他導電貼片間的相對距離足夠長，半導體材料的電阻足夠高，以便對于大多數(shù)實際目的只考慮相鄰貼片之間的電耦合就足夠了。
[0031]說貼片具有“傳導性”意思是他們的導電性顯著高于相鄰的半導體材料的導電性。換句話說，它們不必是例如表面上的金屬貼片。它們可以是例如特定導電類型的植入物。例如就半導體輻射檢測器而言，其信號載體是電子，導電貼片就可是P型植入物。
[0032]說陣列是“二維”的意思是至少有兩個不同的所謂重現(xiàn)主方向。在圖3的示例中，重現(xiàn)主方向是水平和豎直方向。沿重現(xiàn)主方向通過陣列，會反復遇到元素間的分離，分離使得陣列具有一定的特征形式，其中陣列的(相互比較相似的)元素以有條理的形式存在。在一個矩形陣列中，有條理的形式經(jīng)常被稱為行和列。
[0033]為了圖示的簡單，我們假定圖3中的導電貼片位于XY坐標系中。我們也假設(shè)右上方的貼片具有電勢VI，左上方的貼片具有電勢V2，右下角的貼片具有電勢V3，左下角的貼片具有電勢V4。之前說的電勢的絕對值的數(shù)量級是|V1| > V2 > V3 > |V4|。在存在于二維陣列角落的電勢的影響下，貼片間的電耦合網(wǎng)絡(luò)通過半導體材料使得中間導電貼片具有一定的電勢
[0034]圖4示意性說明了二維陣列導電貼片中的電勢絕對值的例子。我們假定每一貼片的導電性足夠高(與周圍介質(zhì)的導電性相比)以至于在單獨的貼片中，電勢是恒定的。貼片之間，電勢的絕對值作為函數(shù)隨著X坐標減小和Y坐標減小單調(diào)遞減。
[0035]像我們上面解釋的一樣，二維陣列的導電貼片可以用做防護結(jié)構(gòu)，用來可控地降低半導體裝置表面上的電勢的絕對值。實際中怎么實現(xiàn)并且具有哪些優(yōu)點，示例如下:
[0036]圖5示意性說明了一個簡易的二維防護結(jié)構(gòu)，它包括二維陣列(這里是一個正方形)的導電貼片。為了便于參考，我們說這個二維陣列有第一邊501、第二邊502、第三邊503和第四邊504。在同一件半導體材料的表面有許多電極，它們被構(gòu)造成具有不同的電勢。所述電極的第一集合是條形的，它們的末端沿著第一邊501緊鄰相應(yīng)一個導電貼片定位。圖5中，第一集合由505到506的電極組成。所述電極的第二集合是條形的，它們的末端沿著第三邊503緊鄰相應(yīng)一個導電貼片定位。圖5中，第二集合由507到508的電極組成。
[0037]我們也假定位于或者靠近第二邊502和第四邊504之間的角的電勢為零或者為絕對值較小的其他電勢。圖5示意性說明了接地連接509。作為例子，導電貼片陣列的右下角可以位于或者靠近具有接地連接的半導體材料件的邊緣。
[0038]電勢和正方形的導電貼片沒有直接聯(lián)接。然而，帶有使條形式電極具有特定電勢的聯(lián)接(盡管圖5中沒有單獨展示)。電極505和507的電勢的絕對值是最高的，電勢的絕對值向電極506和電極508降低。在存在于電極上的電勢和雖然稍微有限但是仍存在的下面的半導體材料的導電性的影響下，導電貼片的電勢分布和圖4中的非常相像。
[0039]貼片不必是正方形或者甚至矩形；陣列的兩個重現(xiàn)主方向也不必是互相垂直的。最重要的是，電極(它們的電勢使得導電貼片帶有各自的電勢)的延伸方向也不必和陣列重現(xiàn)方向平行。所有這些的例子都在圖6中展示。這里導電貼片的形式都是拉伸的六邊形，兩個重現(xiàn)主方向(它們與第一邊501和第二邊502以及第三邊503和第四邊504分別互相平行)互相位于對方的斜角處。在本實施例中，條形的電極都是彼此實質(zhì)平行或接近平行，至少在導電貼片陣列中緊鄰的區(qū)域內(nèi)如此，并延伸到與陣列的兩個重現(xiàn)主方向都呈斜角的方向。
[0040]圖7顯示了另一個實施例，其中二維陣列的導電貼片的形式并不都相同。在大多數(shù)情況下這樣設(shè)計導電貼片是有好處的，即使得相鄰對的導電貼片之間的物理距離不具有單個最小點，這樣可以將它形成的電場和電流分布在半導體材料的更寬部分上。
[0041]像上面已經(jīng)展示的一樣，已經(jīng)在電勢的最高絕對值存在于陣列角上的情況下解釋了二維陣列的導電貼片在兩個不同方向上(這里指陣列的兩個重現(xiàn)主方向)可控地降低電勢絕對值的能力。在圖5到圖7的例子中，所說的角指左上角(以圖5為例，這個角位于第一邊501和第三邊503之間的拐點)。根據(jù)有多少電極靠近這樣的角，也根據(jù)位于或者靠近所說的角的導電貼片陣列看起來怎么樣，下面情況中的一個可以適用:
[0042]-電極配置為具有絕對值最大的電勢，它的末端鄰近位于所說拐點的導電貼片定位(一個電極701，一個導電貼片702在角上；見圖7)。
[0043]-那些電極中的至少一個配置為具有絕對值最大的電勢，它們的末端鄰近位于所說拐點的導電貼片定位(幾個電極，一個導電貼片在角上；見圖5和圖6)。
[0044]-電極配置為具有絕對值最大的電勢，它的末端鄰近位于所說拐點的那些導電貼片定位(一個電極801，幾個導電貼片802、803在角上；見圖8)。
[0045]-那些電極中的至少一個配置為具有絕對值最大的電勢，它們的末端鄰近位于所說拐點的那些導電貼片定位(幾個電極，幾個導電片在角上)。
[0046]然而，二維陣列不必有直邊，或者它的角不必在存在最高絕對值電勢的位置。圖9說明了一個例子，其中根據(jù)上面用到的詞匯“第一邊”和“第三邊”之間沿著曲線901逐漸過渡。類似的逐漸變化和彎曲的形式也存在于二維陣列的另一側(cè)。
[0047]在上面的例子中，二維陣列的導電貼片覆蓋半導體裝置表面的數(shù)學上稱為“簡單連接的”的二維區(qū)域。這可能是非正式的特征，意味著陣列沒有孔。然而，這不是本發(fā)明的要求；例如，有可能建立至少一個所述電極定位于其內(nèi)側(cè)的環(huán)形二維陣列。
[0048]圖10說明了本發(fā)明的一個實施例，其中半導體裝置是漂移檢測器。它包括半導體材料件，被配置為收集在定位在其表面上的電極的電勢產(chǎn)生的電場的影響下在半導體材料件內(nèi)的輻射感應(yīng)的電荷載體。更特別的是，它包括由一系列漂移電極覆蓋的活性區(qū)域，其在半導體材料內(nèi)形成朝著收集點(陽極區(qū)域)驅(qū)動所述輻射感應(yīng)的電荷的電場，收集點可以在活性區(qū)域內(nèi)或外面。在圖10中的示例性漂移檢測器中，半導體材料件具有微滴形式，帶有寬端1001和尖端1002，以便活性區(qū)域1003定位在寬端內(nèi)(或者靠近寬端)，陽極區(qū)域1004定位在尖端內(nèi)(或靠近尖端)，在所說的活性區(qū)域外。
[0049]像在圖10中說明的漂移檢測器在半導體材料件的表面上或靠近該表面包括環(huán)繞所述表面中心部分的一個或更多個防護環(huán)。在圖10的上半部，防護環(huán)被示意性地顯示為很多線，它們大致遵循檢測器的微滴形式，靠近半導體材料件的外邊沿。然而，如同在局部放大中顯示的，這種情況下，防護環(huán)不連續(xù)。二維陣列的導電貼片定位成與寬端和尖端之間的半導體材料件的邊緣1005相鄰并與其平行地延伸。每個防護環(huán)的連續(xù)部分(以及最外面的漂移電極)環(huán)繞寬端中的更加中心定位的電極，但是被一系列導電貼片打斷。例如，最外面的防護環(huán)的連續(xù)部分的端部1011和構(gòu)成陣列中最外面的線的導電貼片序列1012被局部放大顯示。
[0050]防護環(huán)并不需要包含連續(xù)部分。在本發(fā)明的一個實施例中，圍繞定位在寬端中的漂移電極的防護環(huán)部分也可包括一系列連續(xù)的導電貼片。
[0051]圖10也展示了微滴形式漂移檢測器可具有的許多其他優(yōu)點。雖然由于選擇的裁切而在局部放大中看不見，二維陣列的導電貼片沿微滴形式的兩邊(即也沿著在圖10上半部中幾乎直地延伸的邊)對稱存在。因此，大多數(shù)的漂移電極也不是連續(xù)的環(huán)而是新月形式的。每一個新月形式的漂移電極都有和一個二維陣列最里面的邊(圖5中的術(shù)語:“第一邊”)處的導電貼片相鄰的一個端部和與另一二維陣列最里面的邊(“第一邊”)處的導電貼片相鄰的另一端。作為一個例子，新月形式的漂移電極1013如圖所示。
[0052]實際上，上面提到的新月形式的漂移電極，即它們的端部和二維陣列最里面的邊處的導電貼片相鄰的漂移電極只構(gòu)成不斷擴大的漂移電極序列中的每隔一個(每第二個)漂移電極。在它們的每一個連續(xù)對之間，漂移檢測器包括較短的新月形式漂移電極，它的端部比首先提到的新月形式漂移電極的端部更遠離二維陣列的最里面的邊。電極1014是這些相對較短的漂移電極的例子。
[0053]圖10還展示了一個例子，說明了漂移電極怎么被配置為具有不同的電勢。每對連續(xù)的漂移電極由一定長度的狹窄導電橋連接在一起，其中橋1015作為一個例子展示。每個橋的具體電導率和物理尺寸被選定成使得橋具有希望的電阻，這樣漂移電極可以有效地構(gòu)成一個電阻連接鏈。電勢只需要被特別地聯(lián)接到鏈中的第一個和最后一個電極，之后，它們之間的電阻連接負責將每個中間漂移電極的電勢設(shè)置為適當?shù)闹怠?br> [0054]比較圖3至圖5，二維陣列的導電貼片可以具有以下的邊:
[0055]第一邊:和新月形式漂移電極的(較長的那個)的端部相鄰的邊，
[0056]第二邊:和半導體材料件的邊緣1005相鄰的邊(雖然所述邊緣在實際中可能比圖10中的更加遠離導電貼片)，
[0057]第三邊:和環(huán)繞漂移檢測器的寬端的防護環(huán)(和最外面的漂移電極)的連續(xù)部分的端部相鄰的邊，以及
[0058]第四邊:和圍繞漂移檢測器的尖端彎曲的防護環(huán)(和最外面的漂移電極)的較短連續(xù)部分的端部相鄰的邊。
[0059]漂移檢測器中絕對值最大的電勢位于最外面的漂移電極處，根據(jù)上面的指定，它結(jié)束于二維陣列導電貼片的第一邊和第三邊之間的拐點處或附近。從這起，電勢的絕對值開始在二維陣列的兩個重現(xiàn)主方向上減小。[0060]圍繞圖10的局部放大的左下處的漂移檢測器的尖端彎曲的防護環(huán)(和最外面的漂移電極)的較短連續(xù)部分是否明確聯(lián)接到特定的電勢是一個設(shè)計選擇。即使它們沒有明確聯(lián)接，它們也由于附近的其他導電部分的電勢而具有一定的電勢。這些較短的連續(xù)部分的至少最外面的一個1016通常聯(lián)接到絕對值低的固定電勢，如接地電勢(OV)。即使較短的連續(xù)部分的最里面的一個1017的電勢的絕對值也不很高，因為它不會去接近那些具有最高絕對值電勢的漂移電極。
[0061]作為對照，我們簡單地考慮一下現(xiàn)有技術(shù)類型的微滴形式的硅漂移檢測器，其中所有環(huán)形的電極(包括具有最高絕對值電勢的電極)都環(huán)繞著整個檢測器表面。這意味著，在緊湊包裝的幾何形狀的尖端中，在相對短的距離上電勢有比較大的差異。此外，如果任何導電軌道(又稱電交叉(electric crossover))被放置在表面上,例如用于形成到集成FET或突點結(jié)合到陽極區(qū)域內(nèi)的連接墊的FET的連接，這樣的軌道需要和半導體材料件的表面嚴格絕緣以防止電故障。
[0062]在圖11中，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的微滴形式的半導體輻射檢測器中的二維陣列導電貼片內(nèi)的一些電勢值的例子。由于圖11的左下部的防護環(huán)和電極的較短連續(xù)部分的電勢值和沿著二維陣列導電貼片的左(即“第四”)邊的相同或者至少接近，導電軌道和它必須穿過的電極環(huán)之間的最大電勢差在10伏特的級別，而不是現(xiàn)有技術(shù)裝置的如150伏的級別。
[0063]圖11所示的裝置在至少一個絕緣層(圖11中沒有單獨顯示)上包括至少一個導電軌道1101、1102、1103，絕緣層使得導電軌道和半導體材料件的表面上的電極電絕緣。導電軌道1101、1102和1103延伸到位于尖端內(nèi)的陽極區(qū)域，穿過二維陣列的導電貼片的與環(huán)繞寬端的電極部分隔離的電極部分。由于電勢差異較小，對所述的絕緣層也沒有太嚴格的要求。穿過環(huán)形式漂移電極的導電軌道是已知的,例如從現(xiàn)有技術(shù)文件US6455858已知。
[0064]圖12是半導體輻射檢測器、特別是漂移檢測器的一部分穿過圖13所示的線A-A的示意橫截面。該半導體材料件1201包括多個連續(xù)的漂移電極1202、1203、1204、1205和1206。在連續(xù)的漂移電極之間的每個間隔內(nèi)，在和/或接近半導體材料件的表面處是一個區(qū)域，那里產(chǎn)生所謂的表面電流或表面產(chǎn)生電荷載體。區(qū)域1207被示出為例。表面產(chǎn)生電荷載體的產(chǎn)生是一個必然發(fā)生的物理事實，是無法避免的；不過，半導體輻射檢測器的設(shè)計應(yīng)該使得表面產(chǎn)生電荷載體盡可能小地干擾輻射感應(yīng)電荷載體(即所謂的信號電荷)的產(chǎn)生和測量。
[0065]現(xiàn)有技術(shù)出版物，W.Chen 等人的:“Large Area Cylindrical Silicon DriftDetector”，IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.39, n0.4,1992 表明檢測器表面上的氧化物層內(nèi)的固定正電荷的存在保持表面產(chǎn)生電子接近表面。所述出版物建議使用所謂的“河”(它們是在漂移電極中的間隙序列)來引導電子朝向檢測器的中心，在那里通過電極收集它們。然而，Chen的已知解決方案需要小心控制電極環(huán)的間隙和收集電極的設(shè)置，這樣在結(jié)構(gòu)上引入了額外的復雜性。
[0066]圖12還示出一種可以采取的可能措施使表面產(chǎn)生電荷載體不能干擾信號電荷的測量和產(chǎn)生。所謂的場板1208鄰近連續(xù)漂移電極間的間隔定位并由電絕緣層1209與其電隔離。在場板1208和間隔內(nèi)側(cè)上的漂移電極之間存在導電連接。所說的導電連接最容易通過在電絕緣層1209中布置開口來形成，由此形成場板1208的金屬化與漂移電極1202接觸。由于導電連接，場板具有和間隔內(nèi)側(cè)上的漂移電極相同的電勢，它應(yīng)該充分地吸引表面產(chǎn)生電荷載體，以便避免它們和信號電荷混合。例如從現(xiàn)有技術(shù)出版物A.Bischoff等人的“Breakdown protection and long-term stabilization for S1-detectors，，，NuclearInstruments and Methods in Physics Research A326 (1993), pp.27-37 中已知將導電材料放在漂移電極間的間隔之上的建議，其對于這種導電材料使用名稱“重疊門”。
[0067]圖13示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括終止漂移電極和二維陣列導電貼片的半導體裝置(這里為微滴形式的漂移檢測器)如何同時包括用于收集表面產(chǎn)生電荷載體的配置。該配置被配置為導致漂移電極的端部之間的間隔出來的所述表面產(chǎn)生電荷載體進入被二維陣列導電貼片覆蓋的區(qū)域。所說區(qū)域內(nèi)的電勢比漂移電極間的間隔內(nèi)的電勢高(即，負性較小)，這意味著表面產(chǎn)生電子會受到朝向二維陣列導電貼片的內(nèi)(即，“第一”)邊和之上的吸引力，如圖13中用箭頭1301所示的。該配置也包括場板，例如圖12所示的那種，場板只需要吸引表面產(chǎn)生電荷足夠長的時間讓它們朝向并且越過限制流到二維陣列導電貼片覆蓋的區(qū)域。與線A-A相吻合的六個場板已經(jīng)在陰影區(qū)被顯示。
[0068]某種場板也可在二維陣列導電貼片中使用。圖14示意說明了 5個導電貼片，它們位于二維陣列的最里面(即“第一”)的邊，新月形漂移電極的端部在它們上面可見。圖14的下部示出了沿線B-B的橫截面。每一個導電貼片1401具有通過電絕緣層1403到它的導電連接1402。在最后提到的頂部上是貼片特異的“場板”1404，它在水平方向上延伸到兩個連續(xù)的導電貼片間的間隙上方，在這個方向上會出現(xiàn)絕對值最大的電勢。這種導電貼片特異的場板形式確保對二維陣列導電貼片覆蓋的區(qū)域內(nèi)的表面產(chǎn)生電荷載體適用最合適的吸引力。
[0069]對于上面描述的實施方式可能會有變化或改動，但沒有超出所附權(quán)利要求中限定的保護范圍。例如，即使微滴形式半導體輻射檢測器已經(jīng)作為一個例子描述，但也可在更加傳統(tǒng)的圓形檢測器里使用二維陣列導電貼片作為防護結(jié)構(gòu)。本發(fā)明不限制檢測和放大元件(特別是FET)實施的方式，而是允許使用例如集成的、突點結(jié)合或引線結(jié)合的FET。
【權(quán)利要求】
1.一種用于可控地降低半導體裝置表面上的電勢絕對值的防護結(jié)構(gòu)，包括: -二維陣列的導電貼片，至少一些導電貼片在存在于所述二維陣列的邊處的電勢的影響下具有電勢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防護結(jié)構(gòu)，其中，所述二維陣列覆蓋所述半導體裝置的表面的簡單連接的二維區(qū)域。
3.一種半導體裝置，包括: -半導體材料件， -在所述半導體材料件的表面上，多個電極被配置為具有不同的電勢，和-防護結(jié)構(gòu)，其包括二維陣列的導電貼片，至少一些導電貼片在存在于所述二維陣列的邊處的電勢的影響下具有電勢。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導體裝置，其中: -所述二維陣列具有第一邊、與所述第一邊相對的第二邊、第三邊以及與所述第三邊相對的第四邊， -所述第二邊和半導體材料件的邊緣相鄰， -所述電極的第一集合是條形式的并且具有沿著所述第一邊與相應(yīng)一個導電貼片相鄰定位的端部，且 -所述電極的第二集合是條形式的并且具有沿著所述第三邊與相應(yīng)一個導電貼片相鄰定位的端部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的 半導體裝置，其中: -在所述電極的第一集合和第二集合中，所述電極或其中的至少一個能夠具有最大絕對值的電勢，該一個或多個電極的端部與定位在所述第一邊和第三邊之間的拐點處的一個或多個導電貼片相鄰定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導體裝置，其中: -半導體裝置是漂移檢測器，其能夠收集在所述電極的電勢形成的電場的影響下在所述半導體材料件內(nèi)的輻射感應(yīng)電荷載體， -在所述半導體材料件的所述表面上，半導體裝置包括一個或更多個防護環(huán)，其圍繞所述表面的中部， -所述防護環(huán)中的至少一個包括所述導電貼片的序列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導體裝置，其中: -半導體材料件具有微滴形式，帶有寬端和尖端， -所述防護環(huán)的所述至少一個的一部分環(huán)繞位于所述寬端中的電極，并且 -在所述寬端和尖端之間，所述導電貼片序列平行于半導體材料件的邊緣延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導體裝置，包括: -二維陣列的導電貼片，其沿著所述微滴形式的兩邊， -所述寬端中的所述表面上的多個新月形式的漂移電極，每一個新月形式的漂移電極的一端和位于一個二維陣列最里面的邊處的導電貼片相鄰，另一端和另一二維陣列的最里面的邊處的導電貼片相鄰。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導體裝置，其中: -端部與二維陣列最里面的邊處的導電貼片相鄰的所述新月形式的漂移電極構(gòu)成漂移電極的擴展序列中的每隔一個漂移電極， -在所述新月形式的漂移電極的每個連續(xù)對之間，所述半導體裝置包括較短的新月形式漂移電極，該較短的新月形式漂移電極的端部比所述每隔一個漂移電極的端部更加遠離二維陣列的所述最里面的邊。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導體裝置，其中: -半導體裝置在至少一個絕緣層上包括至少一個導電軌道，絕緣層使所述導電軌道和所述表面上的電極電隔離，和 -所述導電軌道延伸到位于所述尖端穿過電極部分內(nèi)的陽極區(qū)域內(nèi)，所述二維陣列導電貼片將其與圍繞所述寬端的電極部分分離。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導體裝置，包括用于收集表面產(chǎn)生電荷載體的配置，該配置能夠?qū)⑺鲭姾奢d體從漂移電極端部之間的間隙引出并進入所述二維陣列導電貼片覆蓋的區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導體裝置，其中，所述配置包括多個導電場板，其和連續(xù)的漂移電極間的相應(yīng)間隔相鄰定`位并與所述間隔通過電絕緣層電隔離。
【文檔編號】B82Y40/00GK103515175SQ201310222542
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月20日
【發(fā)明者】P·科斯塔莫 申請人:牛津儀器分析公司