ЛАВИННЫЙ ФОТОДИОД В РЕЖИМЕ СЧЕТЧИКА ГЕЙГЕРА

1. Лавинный фотодиод, содержащий:
полупроводниковую обедненную область (204);
анод (208, 210);
катод (208, 210);
в котором падающие фотоны (202), имеющие длину волны в синем конце видимого спектра, поглощаются в обедненной области, с тем чтобы формировать носители заряда, и в котором носители заряда подвергаются ударной ионизации в обедненной области, с тем чтобы формировать ток лавинного процесса в фотодиоде.
2. Фотодиод по п.1, в котором фотодиод содержит принимающую свет поверхность (222) и электроизолирующий слой (202), и в котором электроизолирующий слой располагается между принимающей свет поверхностью и обедненной областью.
3. Фотодиод по п.2, в котором электроизолирующий слой изготовлен из слоя углубленного оксида пластины из кремния на диэлектрике (SOI; КНД).
4. Фотодиод по п.2, содержащий средство для уменьшения воздействия дефектов кристаллической решетки на поверхности раздела между обедненной областью и электроизолирующим слоем.
5. Фотодиод по п.4, в котором средство для уменьшения воздействия содержит тонкий легированный полупроводниковый слой (206).
6. Фотодиод по п.2, в котором фотодиод освещается сзади.
7. Фотодиод по п.2, в котором фотодиод содержит:
несущую пластину (217);
слой (212) межсоединений, физически расположенный между обедненной областью и несущей пластиной.
8. Фотодиод по п.1, содержащий сцинтиллятор (602), оптически соединенный с обедненной областью.
9. Фотодиод по п.8, в котором сцинтиллятор содержит одно вещество из множества, состоящего из LySO, LSO, LGSO или LaBr.
10. Фотодиод по п.1 в котором анод и катод выполнены в виде встречно-штыревой структуры.
11. Способ производства матрицы лавинных фотодиодов с использованием пластины (301) из кремния на диэлектрике, которая включает в себя подложку (302), кремниевый слой (304) и слой (202) из углубленного оксида, физически расположенный между подложкой и кремниевым слоем, способ содержит этапы, на которых:
формируют множество лавинных фотодиодов (100) в кремниевом слое, фотодиоды содержат анод, катод и обедненную область;
формируют множество электродов (214, 216), электрически соединенных с анодами и катодами соответствующих фотодиодов, причем множество электродов располагается на стороне кремниевого слоя, которая находится напротив слоя из углубленного оксида;
удаляют подложку, посредством чего фотодиоды освещаются через слой из углубленного оксида.
12. Способ по п.11, дополнительно содержащий этап, на котором прикрепляют несущую пластину (217) к матрице, причем множество электродов физически располагается между несущей пластиной и кремниевой пластиной.
13. Способ по п.11, содержащий этап, на котором формируют изолирующую область (218), который обеспечивает электрическую изоляцию между фотодиодами в матрице.
14. Способ по п.13, в котором изолирующая область формируется с использованием технологии локального оксидирования кремния.
15. Способ по п.11, содержащий этап, на котором формируют ионно-имплантированный слой (206) на поверхности раздела между слоем из углубленного оксида и кремниевого слоя.
16. Способ по п.11, содержащий этап, на котором размещают сцинтиллятор (602), оптически соединенный со слоем из углубленного оксида.
17. Датчик ионизирующего излучения, изготовленный с использованием способа по п.16.
18. Фотодиодная матрица, изготовленная с использование пластины из кремния на диэлектрике, которая содержит подложку (302), кремниевый слой (304) и слой (202) из углубленного оксида, физически расположенный между подложкой и кремниевым слоем, причем фотодиодная матрица изготовляется с использованием процесса, содержащего этапы, на которых:
формируют множество лавинных фотодиодов (100) в кремниевом слое, фотодиоды содержат анод, катод и обедненную область;
формируют множество электродов (214, 216), электрически соединенных с анодами и катодами соответствующих фотодиодов, причем множество электродов располагается на стороне фотодиодов напротив слоя из углубленного оксида;
прикрепляют несущую пластину (217) к пластине из кремния на диэлектрике, причем электроды физически располагаются между несущей пластиной и фотодиодами;
удаляют подложку с пластины из кремния на диэлектрике, посредством чего фотодиоды освещаются через слой из углубленного оксида.
19. Фотодиод по п.18, в котором процесс дополнительно содержит этап, на котором формируют изолирующую канавку (218), которая простирается между слоем межсоединений и слоем из углубленного оксида.
20. Лавинный фотодиод, содержащий:
первую легированную полупроводниковую область (208, 210), которая образует катод фотодиода;
вторую легированную полупроводниковую область (208, 210), которая образует анод фотодиода;
третью полупроводниковую область (204), оптически соединенную с принимающей свет поверхностью фотодиода, причем по существу вся третья полупроводниковая область истощается, когда фотодиод работает в лавинном режиме;
слой (212) межсоединений, содержащий первый электрод (214), электрически соединенный с первой легированной полупроводниковой областью, и второй электрод (216), электрически соединенный со второй легированной полупроводниковой областью, причем третья полупроводниковая область (204) физически располагается между слоем межсоединений и принимающей свет поверхностью.
21. Фотодиод по п.20, в котором первая легированная полупроводниковая область, вторая легированная полупроводниковая область и третья полупроводниковая область образуют один фотодиод из множества, состоящего из фотодиода типа pπn и фотодиода типа pνn.
22. Фотодиод по п.21 в котором третья полупроводниковая область имеет толщину, менее чем приблизительно 500 нм.
23. Фотодиод по п.20, содержащий изолирующую канавку (218), которая окружает фотодиод.
24. Фотодиод по п.20, содержащий электроизолирующий слой (202), расположенный между третьей полупроводниковой областью и принимающей свет поверхностью.
25. Фотодиод по п.24, в котором электроизолирующий слой содержит диоксид кремния, и в котором электроизолирующий слой является по существу проницаемым для света, имеющего длину волны в синем конце оптического спектра.
26. Фотодиод по п.25, содержащий слой пассивации, расположенную на поверхности раздела между третьей полупроводниковой областью и электроизолирущим слоем.
27. Фотодиод по п.20, содержащий несущую пластину (217), расположенную на стороне фотодиодов напротив принимающей свет поверхности.
28. Фотодиод по п.27, в котором несущая пластина содержит стекло.
29. Фотодиод по п.20, в котором первая и вторая легированные полупроводниковые области являются концентрическими.
30. Фотодиод по п.20, содержащий сцинтиллятор (602), оптически соединенный с третьим полупроводниковым слоем.
31. Устройство, содержащее:
область (708) исследования;
опору (716) для объекта, выполненную с возможностью поддерживать объект (718) исследования в области исследования;
матрицу (102) датчиков излучения, содержащую:
чувствительную к излучению поверхность (222), которая обращена к области исследования;
матрицу из лавинных фотодиодов (100), в которой каждый фотодиод содержит анод, катод и обедненную область, причем фотоны, поглощенные обедненной областью фотодиода, формируют носители заряда, и причем носители заряда подвергаются ударной ионизации в обедненной области фотодиода для формирования тока лавинного процесса в фотодиоде;
слой (212) межсоединений, содержащий множество электродов (214, 216), которые обеспечивают электрические соединения с фотодиодами, причем слой межсоединений располагается на стороне фотодиодной матрицы, которая находится напротив принимающей излучение поверхности.
32. Устройство по п.31, в котором матрица датчиков излучения включает в себя сцинтиллятор (602), который принимает ионизирующее излучение от области исследования.
33. Устройство по п.32, в котором сцинтиллятор содержит одно вещество из множества, состоящего из лютеция и лантана.
34. Устройство по п.31, в котором лавинные фотодиоды работают в режиме счетчика Гейгера.