ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДЕТЕКТОР ИЗЛУЧЕНИЯ, ОПТИМИЗИРОВАННЫЙ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ВИДИМОГО СВЕТА

1. Полупроводниковый детектор излучения, содержащий подложку (103) из полупроводникового материала, на первой стороне которой в указанном далее порядке расположены:
слой (104, 304) модифицированного внутреннего затвора (МВ3) из полупроводника с электропроводностью второго типа,
запирающий слой (105) из полупроводника с электропроводностью первого типа и
пиксельные легирования (111, 112, 1331, 1332, 1333, 1334, 2206) полупроводником с электропроводностью второго типа, выполненные с возможностью создания соответствующих им пикселей при приложении хотя бы одного пиксельного напряжения,
отличающийся тем, что:
содержит первый контакт из полупроводника с электропроводностью первого типа, причем указанное пиксельное напряжение определяется как разность потенциалов между пиксельным легированием и первым контактом, а
подложка (103) обладает электропроводностью первого типа.
2. Детектор излучения по п.1, отличающийся тем, что несколько пиксельных легирований (111, 112, 1331, 1332, 1333, 1334, 2206) образуют внутрипиксельный транзистор, построенный на пиксельном легировании, причем указанный транзистор может быть как полевым, так и биполярным, а детектор излучения содержит цепь считывания сигнального заряда, адаптированную для измерения электрических характеристик внутрипиксельных транзисторов, связанных с размерами эффективного канала или базы внутрипиксельных транзисторов.
3. Детектор излучения по п.2, отличающийся тем, что цепь считывания сигнального заряда адаптирована для измерения электрических характеристик внутрипиксельного транзистора, связанных с уменьшением ширины канала или базы, вызываемым индуцированными излучением дырками или электронами, накапливающимися в слое модифицированного внутреннего затвора в месте, совпадающем с пикселем, содержащим указанный внутрипиксельный транзистор.
4. Детектор излучения по п.2, отличающийся тем, что цепь считывания сигнального заряда адаптирована для измерения электрических характеристик внутрипиксельного транзистора, связанных с увеличением ширины канала или базы, вызванным индуцированными излучением электронами или дырками, накапливающимися в модифицированном внутреннем запирающем слое в месте, совпадающем с пикселем, содержащим указанный внутрипиксельный транзистор.
5. Детектор излучения по п.2, отличающийся тем, что канал полевого транзистора ниже затвора полевого транзистора обедняется, а импульс сигнальных зарядов, создаваемых излучением и входящих в модифицированный внутренний затвор, детектируется как импульс тока в затворе.
6. Детектор излучения по п.1, отличающийся тем, что содержит область ограничителя канала между пикселями.
7. Детектор излучения по п.5, отличающийся тем, что отношение площади области ограничителя канала одного пикселя к общей площади пикселя составляет не менее 0,3.
8. Детектор излучения по п.5, отличающийся тем, что область ограничителя канала содержит легирования (121, 122, 1121, 1221, 1521, 1721) с электропроводностью первого типа, противоположной типу электропроводности пикселей.
9. Детектор излучения по п.8, отличающийся тем, что легирования областей ограничителя канала между пикселями соответствуют первому контакту.
10. Детектор излучения по п.9, отличающийся тем, что вторичные заряды, которые создаются в подложке, собираются на легированиях областей ограничителя канала.
11. Детектор излучения по п.10, отличающийся тем, что подложка выполнена более тонкой со стороны второй поверхности, а полупроводниковый детектор излучения освещается с задней поверхности (102).
12. Детектор излучения по п.1, отличающийся тем, что первый контакт (725) находится на задней поверхности (102) детектора или вне активной области на передней поверхности (101) детектора, или на краю (700) детекторного кристалла.
13. Детектор излучения по п.12, отличающийся тем, что вторичные заряды, которые создаются в подложке, собираются первым контактом (725).
14. Детектор излучения по п.1, отличающийся тем, что детектор освещается с передней поверхности.
15. Детектор излучения по п.1, отличающийся тем, что в запирающем слое (105) с электропроводностью первого типа имеется легированная область (1393) с электропроводностью второго типа или локальное ослабление (3396) легирования запирающего слоя между слоем (104) модифицированного внутреннего затвора с электропроводностью второго типа и пиксельным легированием (1334, 1434, 1634, 3334) с электропроводностью второго типа, или имеется канавка (1334, 1393, 1494, 1695) между слоем (104) модифицированного внутреннего затвора и передней поверхностью детектора.
16. Детектор излучения по п.15, отличающийся тем, что отношение общей концентрации легирования с электропроводностью первого типа в месте локального ослабления легирования запирающего слоя к общей концентрации легирования с электропроводностью первого типа при внесении ее в том же месте без локального ослабления запирающего слоя составляет менее 0,9.
17. Детектор излучения по п.15, отличающийся тем, что затвор (1343, 1443, 1643, 1695) адаптирован для управления потоком сигнальных зарядов из слоя (104) модифицированного внутреннего затвора к пиксельному легированию (1334, 1434, 1634, 3334) или к передней поверхности детектора через легированную область (1393) с электропроводностью второго типа, через локальное ослабление (3396) легирования запирающего слоя или через канавку (1334, 1393, 1494, 1695).
18. Детектор излучения по п.17, отличающийся тем, что затвор (1443) формируется из легирования с электропроводностью первого типа.
19. Детектор излучения по п.17, отличающийся тем, что затвор (1343, 1643) формируется из МОП-структуры.
20. Детектор излучения по п.1, отличающийся тем, что область (1726) с электропроводностью первого типа или структура канавки (1727, 1728) проходит через слой модифицированного внутреннего затвора с электропроводностью второго типа для улучшения сбора вторичных зарядов из подложки (103).
21. Детектор излучения по п.1, содержащий структуры (1771, 1772, 1773, 1774, 1775, 1776, 1777), улучшающие разделение сигнальных зарядов и зарядов, создаваемых поверхностью.
22. Детектор излучения по п.1, отличающийся тем, что слой модифицированного внутреннего затвора имеет разрывы.
23. Детектор излучения по п.1, отличающийся тем, что содержит слой (808) полупроводникового материала с электропроводностью первого типа между подложкой и слоем модифицированного внутреннего затвора.
24. Детектор излучения по п.1, отличающийся тем, что для улучшения градиента потенциала, переносящего сигнальный заряд в слое модифицированного внутреннего затвора, он выполнен, по меньшей мере, с одной из следующих особенностей: с изменением в легировании запирающего слоя, с разрывом в легировании слоя модифицированного внутреннего затвора (1991, 1591), с усилением (1392) легирования слоя модифицированного внутреннего затвора, с изменением в легировании подложки рядом со слоем МВ3.
25. Детектор излучения по любому из пп.1-24, отличающийся тем, что содержит локальное усиление (1392) легирования слоя модифицированного внутреннего затвора под затвором полевого транзистора или под эмиттером биполярного плоскостного транзистора с целью улучшения динамического диапазона детектора.
26. Способ детектирования излучения, включающий:
подключение нескольких пикселей (111, 112, 113, 114) на поверхности полупроводникового детектора излучения к пиксельному напряжению и
освещение указанного полупроводникового детектора излучения;
отличающийся тем, что включает
сбор индуцированных излучением сигнальных зарядов первого типа с подложки (103), из слоя модифицированного внутреннего затвора и из запирающего слоя полупроводникового детектора излучения в локальные минимумы (412) трехмерной функции потенциала для указанных зарядов первого типа, причем локальные минимумы совпадают по расположению с пикселями (111) в слое (104, 304) модифицированного внутреннего затвора, расположенными рядом с указанным слоем подложки (103), и
детектирование количества сигнальных зарядов, собранных в локальных минимумах, которые совпадают с пикселями (111).
27. Способ по п.26, отличающийся тем, что детектирование количества сигнальных зарядов включает наблюдение характеристик внутрипиксельных транзисторов, связанных с размерами эффективного канала или базы внутрипиксельных транзисторов.
28. Способ по п.27, отличающийся тем, что детектирование количества сигнальных зарядов включает наблюдение электрических характеристик внутрипиксельных транзисторов, связанных с уменьшением размеров канала или базы внутрипиксельных транзисторов.
29. Способ по п.28, отличающийся тем, что детектирование количества сигнальных зарядов включает наблюдение электрических характеристик внутрипиксельных транзисторов, связанных с увеличением размеров канала или базы внутрипиксельных транзисторов.
30. Способ по п.29, отличающийся тем, что детектирование количества сигнальных зарядов включает перенос связанного с пикселем заряда через несколько пикселей на считывающий пиксель и наблюдение электрических характеристик указанного считывающего пикселя.