СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТЕКТИРУЮЩЕЙ МАТРИЦЫ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
METHOD FOR MANUFACTURING X-RAY DETECTION MATRIX

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в производстве детекторов электромагнитных излучений различной длины.
Известны способы изготовления полупроводниковых детекторов, включающие окисление кремниевой подложки n-типа проводимости, травление окисного слоя с лицевой стороны подложки в рабочей области и с ее обратной стороны, формирование p+-n-перехода с рабочей стороны подложки, создание контактов напылением в вакууме и последующее вытравливание окисленного слоя с обратной стороны подложки в рабочей области и травление подложки в этой же области для ее утончения, а после формирования сильнолегированного слоя n+-типа проводимости вытравливание окисного слоя с лицевой стороны подложки в рабочей области и формирование диффузией p+-n-перехода (см., например, патенты RU №1371475, МПК H01L 31/08, опубл. 15.05.1994; RU №2378738, МПК H01L 21/02, опубл. 10.01.2010).
Основными недостатками существующих способов изготовления детекторов излучений являются ограниченность размеров площади детектирования, связанная с возможными размерами полупроводниковых пластин, а также технологическая сложность и дороговизна их изготовления.
Задачей заявляемого технического решения является разработка высокотехнологичного способа изготовления детектирующей матрицы рентгеновского излучения, позволяющего получать матрицу произвольных размеров.
Технический результат изобретения заключается в возможности технологичного изготовления детектирующих матриц любого необходимого размера.
Технический результат по первому варианту достигается за счет того, что в способе изготовления детектирующей матрицы рентгеновского излучения производят нанесение слоя полупроводникового материала требуемой толщины на керамическую, стеклянную или полимерную непроводящую пластину, затем разрезают данную пластину на полосы требуемой ширины и соединяют полученные полосы с образованием слоистой плоскости, в которой чередуются полосы керамики, стекла или полимера и полосы полупроводникового материала, далее разрезают полученную плоскость на полосы в направлении, перпендикулярном расположению первоначальных полос керамики, стекла или полимера и полупроводникового материала, вставляют в места разрезов полосы керамики, стекла или полимера и снова соединяют все полосы между собой, к полученной матричной поверхности с одной стороны присоединяют общий потенциальный электрод, а с другой стороны производят монтаж индивидуальных электродов к каждой из полупроводниковых ячеек матрицы.
Технический результат по второму варианту достигается за счет того, что в способе изготовления детектирующей матрицы рентгеновского излучения производят нарезку керамических, стеклянных или полимерных непроводящих полос необходимой длины, толщины и ширины, затем через расстояния, равные линейному размеру детектирующей ячейки, вырезают в них пазы глубиной, равной половине ширины полосы, и толщиной, равной толщине полосы, после чего на поверхности металлической пластины, являющейся общим потенциальным электродом, выполняют углубления в виде сетки будущей матрицы, в данных углублениях собирают и закрепляют каркас матрицы из керамических, стеклянных или полимерных полос пазами навстречу, ячейки получившейся матрицы заполняют требуемым полупроводниковым веществом (например, в виде порошка), после чего производят его спекание в ячейках, а затем производят монтаж индивидуальных электродов ячеек матрицы со стороны поверхности, противоположной общему потенциальному электроду.
Техническая сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется чертежом, на котором изображена полученная в соответствии с заявляемыми способами детектирующая матрица, содержащая ячейки 1, заполненные полупроводниковым материалом, и керамические, стеклянные или полимерные изоляционные перегородки 2, общий потенциальный электрод 3 и индивидуальные электроды 4.
Изготовление детектирующей матрицы рентгеновского излучения в соответствии с первым вариантом изобретения производят следующим образом.
На керамическую, стеклянную или полимерную непроводящую пластину заданной толщины (например, 30 мкм) производят нанесение полупроводникового слоя (например, BiI3, HgI2, PbI2, CdZnTe, GaAs, Ge, Se). При этом толщину слоя напыления выбирают в соответствии с линейными размерами детектирующих ячеек. Так, если хотят получить детектирующие ячейки с размерами 50*50 мкм, то наносят слой соответствующей толщины. Далее полученную двухслойную пластину разрезают на полосы заданной ширины. Ширина полос соответствует глубине детектирующих ячеек. Полученные после разрезания полосы соединяют между собой (склеивают, спекают и т.п.) таким образом, чтобы слои полупроводникового и изоляционного (керамики, стекла, полимера) материалов чередовались. В результате получают пластину, состоящую из попеременно расположенных полос изолятора и полупроводника. Полученную пластину разрезают на части в направлении, перпендикулярном расположению изначальных полос изолятора и полупроводника, вставляют в места разрезов полосы изолятора (керамики, стекла, полимера), имеющие такие же геометрические размеры (длину, ширину и высоту), что и изначальные полосы изолятора, а затем снова соединяют (склеивают, спекают) все элементы между собой. После всех вышеперечисленных действий получают пластину, представляющую собой матрицу с ячейками 1 из полупроводникового материала и изоляционными перегородками 2 из керамики, стекла или полимера. С одной стороны к пластине присоединяют общий потенциальный электрод 3 (например, металлическую пластину), а с другой стороны - к каждой полупроводниковой ячейке присоединяют индивидуальные электроды 4.
Изготовление детектирующей матрицы рентгеновского излучения в соответствии со вторым вариантом изобретения производят следующим образом.
Керамическую, стеклянную или полимерную непроводящую пластину заданной толщины (например, 30 мкм) разрезают на полосы определенной ширины. Ширина полос соответствует глубине детектирующих ячеек. В нарезанных полосах через расстояния, равные линейному размеру детектирующей ячейки (например, 50 мкм), вырезают пазы глубиной, равной половине ширины полосы, и толщиной, равной толщине полосы. Затем на металлической пластине, являющейся общим потенциальным электродом 3, размечают и выполняют углубления под изоляционные перегородки 2 будущей матрицы, в углубления устанавливают собранный из керамических, стеклянных или полимерных полос, вставленных друг в друга пазами навстречу, каркас матрицы. В ячейках матрицы 1 производят одновременное выращивание полупроводниковых монокристаллов, либо ячейки заполняют расплавом или порошком полупроводникового материала, после чего производят его спекание и, одновременно, соединение с общим потенциальным электродом 3 и изоляционными стенками матрицы 2, нагревая до необходимой температуры, а затем производят монтаж индивидуальных электродов 4 в каждой ячейке матрицы со стороны поверхности матрицы, противоположной общему потенциальному электроду.
Предлагаемый способ изготовления детектирующей матрицы рентгеновского излучения является высокотехнологичным и позволяет получать детектирующие матрицы необходимых размеров с заданными размерами детектирующих ячеек.