集成检测器设备及制造集成检测器设备的方法与流程

集成检测器设备及制造集成检测器设备的方法
1.本公开涉及用于直接检测x射线光子的集成检测器设备以及此类检测器设备的制造方法。
2.当前最先进的计算机断层扫描ct扫描仪使用闪烁体来吸收和转换携带医学诊断信息的x射线，例如，将其转换为可见光量子。然后，在第二步中，通过产生电流的传统硅光电二极管检测这些可见光子。不过，使用闪烁体方法使得无法对x射线光子进行计数，例如，计数以确定x射线能谱。
3.另一方面，直接检测器直接检测x射线光子并将其转化为电荷而不涉及闪烁体和转换为可见光，其提供了显著增强的空间分辨率，更重要的是，其还能解析检测到的x射线光子的能量。此外，希望检测器速度够快，例如能够对光子进行计数。典型的衰减时间小于1微秒。一些检测器的响应时间为100纳秒或更短。大多数直接检测器是基于吸收材料(例如cdte或cdznte)的。然而，这些材料的生长非常具有挑战性，因此其典型特征是产量低，通常在10％左右。此外，由于这些材料的脆性和对热冲击的敏感性，因此其集成需要低温组装工艺。这些缺点不仅限制了组装工艺的灵活性，还限制了集成密度、材料的选择和寄生效应导致的读出速度。
4.本文的目标是为x射线光子的直接检测提供一种改进的集成检测器设备及其制造方法，其克服了现有检测器的局限。
5.这一目标通过独立权利要求的主题来实现。该改进构思的各个方面是从属权利要求的主题事项。
6.该改进构思基于以下思路：将直接检测元件紧密集成到读出集成电路线路后端，而无需在直接检测元件与读出电路之间使用引线键合或引线凸点。特别是，该改进构思允许使用超过100℃的高温组装步骤。此外，该改进构思通过改进吸收器与线路后端之间的直接互连实现光子计数，从而实现足够快的直接检测，其响应时间为100ns或更短。
7.根据该改进构思，用于直接检测x射线光子的集成检测器设备包括cmos体，该cmos体包括衬底部分和布置在衬底部分的主表面上的电介质部分。该集成检测器设备还包括在cmos体中的集成电路，在cmos体的主表面处或上方具有用于形成电荷收集器的植入物。此外，电介质部分中的金属结构从电荷收集器延伸到背离衬底部分的电介质部分的接触表面，并且吸收部分被布置在电介质部分的接触表面上，其中该吸收部分包括与金属结构电接触的吸收元件。该集成检测器设备还包括电极结构，该电极结构与形成电接触件的吸收元件直接接触。该吸收元件被配置为吸收x射线光子并基于所吸收的x射线光子产生电荷。
8.在整个公开中，术语x射线辐射和x射线光子是指能量超过100ev高达约150kev的高能电离电磁辐射。这对应着波长范围为10pm至10nm的x射线光子。
9.cmos体的电介质部分能够是布置在衬底(例如硅晶圆或晶片)上的检测器设备的线路后端(beol)。cmos体包括读出集成电路，用于读出在吸收元件内形成的电荷并将基于电荷的电信号提供给处理器单元以进行进一步处理。其中，电介质部分包括一层电介质和晶体管，该层电介质例如包含金属结构的硅石，该金属结构是由通孔和金属互连形成的通孔结构或者存在于线路后端的金属化水平件(metallization level)。晶体管由衬底部分
主表面处或上方的植入物形成，其用作电荷收集器和栅极，该栅极通过金属结构使电荷收集器与吸收元件互连。
10.吸收部分被布置在cmos体上，使得吸收元件是穿过金属结构的电接触件。替代地，吸收元件也可以与金属化后端电接触。特别地，吸收部分与电介质部分的接触表面直接接触，电介质部分包括暴露的俯视图，用于与吸收部分的吸收元件建立电连接。与用于检测可见光的半导体检测器相比，吸收元件以类似的方式在吸收x射线量子时在吸收元件内产生电荷(例如电子空穴对)。所产生的电荷能被电荷收集器收集以形成检测信号。
11.电极结构被布置成与吸收元件直接接触并被配置成产生偏置或反向偏置高压电位，从而实现上述电荷收集。例如，该电极结构包括由金属层形成的电极，该金属层被布置在背离cmos体的吸收部分的顶表面上。
12.在一些实施例中，该集成检测器设备是单片半导体器件。
13.换言之，该集成检测器设备的这些实施例的特征在于其部件被一起集成在单个集成电路中。特别是，该集成检测器设备的制造不依赖于连接不同部件的任何焊接方式或替代方式。
14.在一些实施例中，接触表面处的金属结构的材料是相对于吸收元件的材料的反应析出物(reaction educt)的催化剂。
15.例如，作为通孔结构延伸到接触表面的金属结构的顶部通孔是钨通孔，其相对于吸收元件的材料具有有利的成核特性或生长特性。替代地，金属结构的金属层(例如晶种层、铝层或铜层)能够充当吸收元件材料的生长位点。
16.在一些实施例中，该吸收元件的材料是金属卤化物钙钛矿，特别是无机金属卤化物钙钛矿，例如cspbbr3、cspbi3或cspbcl3。
17.众所周知，钙钛矿的特征在于良好的x射线吸收效率和高功率转换效率。此外，能将这些材料集成到现有的制造工艺中，而不受低温的限制。
18.在一些实施例中，该吸收元件的材料是卤化铊，特别是无机卤化铊，例如溴化铊(tlbr)、碘化铊(tli)或氯化铊(tlcl)。
19.在一些实施例中，该吸收元件与接触表面直接物理接触。
20.直接物理接触可确保与金属结构的顶部通孔的最佳电连接，例如，在接触表面或金属化线处与金属结构顶部通孔的最佳电连接。此外，通过这种方式，吸收元件能够从位于成核位点上具有良好直接x射线检测性能的材料局部生长，例如，在由具有良好成核特性或生长特性的材料(例如钨)制成的顶部通孔上。替代地，该材料也可以生长在beol所包含的金属化线上。
21.在一些实施例中，吸收部分还包括至少部分地包围着该吸收元件的钝化件，并且电极结构的电极被布置在背离接触表面的钝化件的表面上。
22.该钝化件能被应用到接触表面的暴露部分和吸收元件，以提供保护层。例如，该钝化层是聚酰亚胺层、二氧化硅层或氮化硅层。该钝化件的材料能够与电介质部分的材料相同。
23.电极结构的电极能够是施加在钝化件上的图案化或结构化金属层。它能通过通孔或任何其他类型的互连件连接到埋在钝化件内的吸收元件。替代地，该钝化件能够被沉积，使得吸收元件的顶部表面能够没有任何钝化件，以便与电极直接接触。
24.在一些实施例中，接触表面包括第一接合焊盘，并且吸收部分包括接合表面，该接合表面具有与吸收元件电接触的第二接合焊盘。其中，第一接合焊盘通过直接接合工艺与第二接合焊盘接合。
25.在一些情况下，会需要分别制造cmos体和吸收部分。例如，吸收部分的制造的特征在于与cmos体的制造不兼容的温度限制。换言之，如果吸收部分的制造工艺不是与cmos兼容的工艺，则这些实施例很合适。例如，接合焊盘由钛或钛化合物制成。
26.在一些实施例中，集成检测器设备没有连接元件(例如在cmos体与吸收部分之间的焊料凸点)。
27.这些实施例的特征在于它们的直接集成。包括后端部件和前端部件在内的整个检测器设备能在单个工艺中制造，而无需通过焊接将不同的部分互连，这可能会产生其他缺点，例如由于电连接不当而引起的额外信号损失通道。
28.在一些实施例中，集成检测器设备不含cdte和cdznte。
29.脆性和对热冲击的敏感性使这些材料不太适合集成，因为它们需要制造过程是低温组装过程。但是，如果制造过程不需要完全cmos兼容，则根据该改进构思，成熟的x射线吸收材料(如cdte和cdznte)会成为检测器设备的合适选择。
30.还可以通过医疗设备，特别是医学成像设备来实现前述目标，该医疗设备包括根据上述实施例之一的集成检测器设备。例如，该医学成像设备能够是具有用来启用光子计数检测机制的集成检测器设备的计算机断层扫描仪。为了实现光子计数，需要检测器材料作出快速响应，这通过实施例中所公开的短互连方案来实现。替代应用场景包括工业ct设备以及机场安检设备，例如行李检查。
31.还可以通过制造用于直接检测x射线光子的集成检测器设备的方法来实现前述目标。该制造方法包括通过将电介质部分布置到衬底部分的主表面上来形成cmos体，并在cmos体中形成集成电路，该cmos体在主表面处或上方具有植入物以形成电荷收集器。该方法还包括在电介质部分中形成金属结构，该金属结构从电荷收集器延伸到背离衬底部分的电介质部分的接触表面。该方法还包括通过形成与金属结构电接触的吸收元件在电介质部分的接触表面上布置吸收部分。该方法还包括提供电极结构，该电极结构与形成电接触件的吸收元件直接接触。吸收元件被配置成吸收x射线光子并基于所吸收的x射线光子产生电荷。
32.在该方法的一些实施例中，形成金属结构包括提供具有顶部通孔的通孔结构，该顶部通孔由在接触表面处的钨制成。
33.根据该改进构思，考虑选择检测器设备的吸收元件的合适材料，钨(例如钙钛矿)能够展现出有利的成核特性或生长特性。
34.在一些其他实施例中，形成吸收元件包括对吸收元件的材料进行图案化、结构化和/或抛光。
35.为了从沉积到接触表面上的吸收材料层中定义单个吸收元件，例如，能够执行蚀刻或离子铣削过程以赋予吸收元件形成所需的最终形状。
36.在一些实施例中，布置吸收部分还包括形成至少部分包围吸收元件的钝化件，并且提供电极结构包括将电极布置在背离接触表面的钝化件的表面上。
37.该钝化件能被应用到接触表面的暴露部分和吸收元件，以提供保护层。例如，该钝
化层是聚酰亚胺层、二氧化硅层或氮化硅层。该钝化件的材料能够与电介质部分的材料相同。
38.电极结构的电极能够是施加在钝化件上的图案化或结构化金属层。它能通过通孔或任何其他类型的互连件连接到埋在钝化件内的吸收元件。或者，该钝化件的沉积方式使得吸收元件的顶部表面能够没有任何钝化件，以便与电极直接接触。
39.在一些其他实施例中，布置吸收部分包括在接触表面上生长，特别是选择性生长吸收元件的材料，其中在接触表面上的金属结构的区域充当成核位点。
40.在一些实施例中，布置吸收部分包括在吸收部分与cmos体之间执行直接接合过程或混合接合过程。
41.在一些实施例中，该制造方法是完全cmos兼容的工艺。
42.这意味着整个制造工艺与cmos工艺所需的温度(例如高达400℃)兼容。相比之下，现有技术解决方案由于吸收材料的限制，其整个制造过程中的温度通常低于100℃。
43.在一些实施例中，布置吸收部分包括在接触表面上沉积电介质层，图案化和结构化电介质层以形成电介质层内的沟槽，以及在沟槽内沉积吸收元件。
44.本领域技术人员的读者从如上所述的集成检测器设备的实施例中可以轻松了解到该方法的其他实施例。
45.总之，该改进构思能够将直接检测元件紧密集成到读出集成电路线路的后端。此外，根据该改进构思的检测器设备在直接检测元件与读出ic之间没有引线键合或引线凸点，整个制造工艺能够使用超过100℃的高温组装步骤。此外，所提出的构思可实现支持快速操作的极低寄生互连，这是光子计数等应用的先决条件。
46.以下对示例性实施例的附图的描述可以进一步说明和解释该改进构思的各个方面。具有相同结构和相同效果的集成检测器设备的部件和部件分别以等效的附图标记出现。只要集成检测器设备的部件和部件在不同附图中的功能彼此对应，则在后续的每一个附图中不再对其重复描述。
47.在附图中：
48.图1示出了根据该改进构思的集成检测器设备的示例性实施例的中间产物；
49.图2a至图2c说明了用于制造集成检测器设备的方法的示例性实施例的工艺步骤；
50.图3a至图3c说明了用于制造集成检测器设备的方法的另一示例性实施例的工艺步骤；
51.图4a至图4c说明了用于制造集成检测器设备的方法的另一示例性实施例的工艺步骤；
52.图5a至图5f说明了用于制造集成检测器设备的方法的另一示例性实施例的工艺步骤；以及
53.图6示出了根据该改进构思的集成检测器设备的示例性实施例。
54.图1示出了根据该改进构思的集成检测器设备的示例性实施例的中间产物的横截面示意图。更具体地，图1示出了用作在后续附图中说明的另外的制造步骤的可能起始产物的cmos体10。
55.cmos体10包括衬底部分11，例如，该衬底部分11是硅晶圆或硅晶片。在衬底部分11的主表面上布置有电介质部分12。例如，电介质部分12包括诸如二氧化硅或氮化硅之类的
硅石。电介质部分12的特征在于接触表面15，其位于电介质部分12背离衬底部分11的一侧上。接触表面15是通过例如化学机械抛光、cmp或蚀刻背面工艺而形成的表面。
56.cmos体10包括读出集成电路、金属结构14和可选的其它元件(例如金属互连件)，读出集成电路由位于衬底部分11的主表面处或上方的植入物13形成。在该实施例中，金属结构14包括具有通孔和金属层的通孔结构。这种通孔结构是该领域的常见结构，且在本公开中不再作进一步的详细说明。在该实施例中，金属结构14还包括布置在植入物13与金属结构14的通孔之间的栅极元件14b，植入物13和栅极元件14b有效地形成晶体管元件。此外在该实施例中，金属结构14的特征在于顶部通孔14a，顶部通孔14a延伸至接触表面15并且是，例如钨通孔。金属结构14将由植入物13形成的电荷收集器与接触表面15互连。能够将电介质部分12视为集成检测器设备的线路后端beol。在接触表面15处的金属结构14的材料是充当吸收元件21的材料或其析出物的成核位点的催化剂。
57.图2a至图2c示出了根据基于图1的cmos体10作为起始产物的制造方法的第一实施例的集成检测器设备的其他中间产物的横截面示意图。在图2a所示的第一步中，吸收元件21被沉积到顶部通孔14a的每个上。更具体地，吸收材料选择性地生长在充当成核位点的顶部通孔14a上。换言之，顶部通孔14a的材料(例如钨)相对于吸收元件21的材料的反应析出物是催化剂。例如，吸收元件21由金属卤化物钙钛矿制成，特别是由无机金属卤化物钙钛矿(例如cspbbr3)制成。替代地，吸收元件21由吸收x射线光子并直接将x射线光子转换为电荷的其他材料或化合物制成。
58.在上图所示生长吸收元件21之后，图2b随后示出了对吸收材料作出的进一步处理。更具体地，在该步骤中，吸收材料被图案化和结构化，或者被替代地抛光，以便在接触表面15上实现吸收元件21所需的最终形状。
59.为了最终形成吸收部分20，如图2c所示，在该方法的实施例中通过将钝化材料(例如二氧化硅、氮化硅或聚酰亚胺)沉积到接触表面15和吸收元件21上来实现外包层或钝化件22，其沉积方式使得接触表面15和吸收元件21都被钝化件22覆盖。
60.图3a至图3c示出了根据基于图1的cmos体10作为起始产物的制造方法的第二实施例的集成检测器设备的其他中间产物的横截面示意图。在该制造方法的实施例中，图3a说明了吸收材料层状生长在全部的或基本上全部的接触表面15上。在该实施例中，例如吸收材料还能是金属卤化物钙钛矿，特别是无机金属卤化物钙钛矿，例如cspbbr3。替代地，吸收元件21能是替代材料，该替代材料适合作为x射线吸收器并且适于如上所述层状生长。
61.图3b说明了后续步骤，在该步骤中吸收材料被图案化和/或结构化，以便在金属结构14的每个通孔14a上形成最终的吸收元件21。类似于制造方法的第一实施例，如图3c所示，将钝化件22施加到接触表面15和吸收元件21的暴露部分，因此在该实施例中最终形成吸收部分20。
62.图4a至图4c示出了根据基于图1的cmos体10作为起始产物的制造方法的第三实施例的集成检测器设备的其他中间产物的横截面示意图。在该制造方法的实施例中，如图4a所示，将电介质层25(例如二氧化硅层或氮化硅层)沉积到图1的cmos体10的接触表面15上。电介质层25的材料能够与电介质部分12的材料相同。随后，电介质层25被结构化和/或图案化，例如通过蚀刻工艺，以在电介质层25内形成沟槽25a，沟槽25a使接触表面15的部分暴露，金属结构14的顶部通孔14a位于电介质层25。
63.随后，图4b示出了在电介质层25的沟槽25a中吸收材料的生长。与前面描述的制造方法的实施例类似，吸收材料能够沉积或选择性地在作为成核位点的顶部通孔14a上的沟槽25a内生长。
64.图4c说明了通过顶部表面的平坦化，例如通过cmp或非选择性蚀刻背面来最终形成吸收部分20。
65.图5a至图5f示出了根据基于图1的cmos体10作为起始产物的制造方法的第三实施例的集成检测器设备的其他中间产物的横截面示意图。图5a说明了在电介质部分12的接触表面15上形成第一接合焊盘16之后的集成检测器设备1的中间产物。例如，第一接合焊盘16是由钛或钛化合物制成的混合接合焊盘，例如。为了有效地接合，在该步骤中接触表面15的特征在于rms表面粗糙度小于1nm。
66.图5b和图5c说明了分别制造吸收部分20。如图5b所示，将绝缘体层20b和吸收材料层20c沉积在处理衬底20a(例如硅晶圆或晶片)的主表面上。在未示出的替代实施例中，将吸收材料层20c直接沉积到处理衬底20a上，中间没有任何绝缘体材料。例如，绝缘体材料20b能够充当吸收材料层20c的生长催化剂。
67.图5c示出了吸收部分20的后续中间产物，在该中间产物中第二接合焊盘24在电介质层20d内形成，电介质层20d被沉积在吸收材料层20c上。例如，第二接合焊盘24同样是由钛或钛化合物制成的混合接合焊盘。此外同样地，接合表面23的特征在于rms表面粗糙度小于1nm。第二接合焊盘24能够利用通孔24a电连接到吸收材料层20c。替代地，第二接合焊盘24能够与吸收材料层20c直接物理接触和电接触。
68.图5d示出了将图5c的吸收部分20的中间产物接合到图5a的cmos体10之后的集成检测器设备1的中间产物。例如，该接合是通过混合或直接接合工艺完成的，其方式使得第一接合焊盘16和第二接合焊盘24直接物理接触和电接触。特别地，在第一接合焊盘16与第二接合焊盘24之间没有其他的连接元件，例如焊料凸点。
69.随后，如图5e所示，在对吸收材料层20c进行图案化和结构化之前，首先将处理衬底20a和可选的绝缘层20b移除。在未示出的替代实施例中，吸收材料层20c保持非结构化。最后，通过沉积与其他实施例一致的如上所述的钝化件22来最终形成吸收部分20。
70.图6示出了根据该改进构思的集成检测器设备1的示例性实施例的横截面示意图。电极结构30被布置在最终形成的设备1上以诱导电荷在吸收材料21内分离或迁移。为此，电极31(例如实现为图案化和结构化的金属层)被沉积到钝化件22上，并利用通孔32或金属互连件与吸收元件21电互连。在替代实施例中，例如在移除吸收元件21上方的钝化材料之后，电极31能够与吸收元件21直接物理接触和电接触。
71.用于直接检测x射线光子的集成检测器设备1的实施例及其制造方法的实施例在代表示例性实施例的附图中示出，因此它们并不构成根据该改进构思的所有实施例的完整列表。例如，实际的集成检测器设备可能在附加部件、形状和配置方面与所示实施例有所不同。特别是，在各个附图中所示的特征可以相互组合并由此形成根据该改进构思的其他实施例。
72.本专利申请要求德国专利申请10 2020 132 323.9的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
73.附图标记说明
[0074]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
集成检测器设备
[0075]
10
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cmos体
[0076]
11
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衬底部分
[0077]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电介质部分
[0078]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
植入物
[0079]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
金属结构
[0080]
14a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
顶部通孔
[0081]
14b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
栅极
[0082]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接触表面
[0083]
16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一接合焊盘
[0084]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
吸收部分
[0085]
20a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
处理衬底
[0086]
20b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
绝缘层
[0087]
20c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
吸收材料层
[0088]
20d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电介质层
[0089]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
吸收元件
[0090]
22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
钝化件
[0091]
23
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接合表面
[0092]
24
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二接合焊盘
[0093]
24a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
通孔
[0094]
25
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电介质层
[0095]
30
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电极结构
[0096]
31
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电极
[0097]
32
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
通孔

技术特征：
1.一种用于直接检测x射线光子的集成检测器设备(1)，所述集成检测器设备(1)包括：-cmos体(10)，其包括衬底部分(11)和布置在所述衬底部分的主表面上的电介质部分(12)；-在所述cmos体(10)中的集成电路，其在所述主表面处或上方具有用来形成电荷收集器的植入物(13)；-在所述电介质部分(12)中的金属结构(14)，其从所述电荷收集器延伸到所述电介质部分(12)背离所述衬底部分(11)的接触表面(15)；-布置在所述电介质部分的接触表面(15)上的吸收部分(20)，该吸收部分包括与所述金属结构(14)电接触的吸收元件(21)；和-电极结构(30)，其与形成电接触件的所述吸收元件(21)直接接触，其中-所述吸收元件(21)被配置成吸收x射线光子并基于所吸收的x射线光子产生电荷。2.根据权利要求1所述的集成检测器设备(1)，其中，所述金属结构(14)是通孔结构或者存在于线路后端的金属化水平件。3.根据权利要求1或2所述的集成检测器设备，其中，所述集成检测器设备(1)为单片半导体器件。4.根据权利要求1至3之一所述的集成检测器设备，其中，所述接触表面(15)处的所述金属结构(14)的材料是相对于所述吸收元件(21)的材料的反应析出物的催化剂。5.根据权利要求1至4之一所述的集成检测器设备(1)，其中，所述吸收元件(21)的材料为金属卤化物钙钛矿，特别是诸如cspbbr3之类的无机金属卤化物钙钛矿。6.根据权利要求1至5之一所述的集成检测器设备(1)，其中，所述吸收元件(21)与所述接触表面(15)直接物理接触。7.根据权利要求1至6之一所述的集成检测器设备(1)，其中，所述吸收部分(20)还包括至少部分包围所述吸收元件(21)的钝化件(22)，并且所述电极结构(30)的电极(31)被布置在所述钝化件(22)背离所述接触表面(15)的表面上。8.根据权利要求1至7之一所述的集成检测器设备(1)，其中-所述接触表面(15)包括第一接合焊盘(16)，并且所述吸收部分(20)包括具有第二接合焊盘(24)的接合表面(23)，所述第二接合焊盘(24)与所述吸收元件(21)电接触；和-所述第一接合焊盘(16)通过直接接合工艺接合到所述第二接合焊盘(24)。9.根据权利要求1至8之一所述的集成检测器设备(1)，其中，所述集成检测器设备(1)在所述cmos体(10)与所述吸收部分(20)之间没有诸如焊料凸点之类的连接元件。10.根据权利要求1至9之一所述的集成检测器设备(1)，其中，所述集成检测器设备(1)没有cdte和cdznte。11.根据权利要求1至10之一所述的集成检测器设备(1)，其中，所述接触表面(15)处的所述金属结构(14)的材料是催化剂，所述催化剂充当所述吸收元件(21)的材料或其析出物的成核位点。12.一种用于制造直接检测x射线光子的集成检测器设备(1)的方法，所述方法包括：-通过在衬底部分(11)的主表面上布置电介质部分(12)来形成cmos体(10)；-在所述cmos体(10)中形成集成电路，该集成电路在所述主表面处或上方具有用来形成电荷收集器的植入物(13)；
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在所述电介质部分(12)中形成金属结构(14)，该金属结构(14)从所述电荷收集器延伸到所述电介质部分(12)背离所述衬底部分(11)的接触表面(15)；-通过形成与所述金属结构(14)电接触的吸收元件(21)将吸收部分(20)布置在所述电介质部分(12)的接触表面(15)上；和-提供与形成电接触件的所述吸收元件(21)直接接触的电极结构(30)；其中-所述吸收元件(21)被配置成吸收x射线光子并基于所吸收的x射线光子产生电荷。13.根据权利要求12所述的方法，其中，形成所述金属结构(14)包括在所述接触表面(15)上提供通孔结构，该通孔结构具有由钨制成的顶部通孔(14a)。14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，形成所述吸收元件(21)包括对所述吸收元件(21)的材料进行图案化、结构化和/或抛光。15.根据权利要求12至14之一所述的方法，其中-布置所述吸收部分(20)还包括形成至少部分包围所述吸收元件(21)的钝化件(22)；和-提供所述电极结构(30)包括在所述钝化件(22)背离所述接触表面(15)的表面上布置电极(31)。16.根据权利要求12至15之一所述的方法，其中，布置所述吸收部分(20)包括在所述接触表面(15)上生长，特别是选择性生长所述吸收元件(21)的材料，其中，所述接触表面(15)处的金属结构(14)的区域充当成核位点。17.根据权利要求12至15之一所述的方法，其中，布置所述吸收部分(20)包括在所述吸收部分(20)与所述cmos体(10)之间执行直接接合工艺。18.根据权利要求12至17之一所述的方法，其中，所述制造方法是完全cmos兼容的工艺。19.根据权利要求12至18之一所述的方法，其中，布置所述吸收部分(20)包括：-在所述接触表面(15)上沉积电介质层(25)；-图案化和结构化所述电介质层(25)以在所述电介质层(25)内形成沟槽(25a)；和-在所述沟槽(25a)内沉积所述吸收元件(21)。20.根据权利要求12至19之一所述的方法，其中，所述接触表面(15)处的所述金属结构(14)的材料是催化剂，所述催化剂充当所述吸收元件(21)的材料或其析出物的成核位点。

技术总结
一种用于直接检测X射线光子的集成检测器设备(1)，其包括：CMOS体(10)，该CMOS体(10)包括衬底部分(11)和布置在所述衬底部分的主表面上的电介质部分(12)；在所述CMOS体(10)中的集成电路，其在所述主表面处或上方具有用来形成电荷收集器的植入物(13)；以及在所述电介质部分(12)中的金属结构(14)，其从所述电荷收集器延伸到所述电介质部分(12)背离所述衬底部分(11)的接触表面(15)。该设备还包括：布置在所述电介质部分的接触表面(15)上的吸收部分(20)，该吸收部分包括与所述金属结构(14)电接触的吸收元件(21)；以及与形成电接触件的所述吸收元件(21)直接接触的电极结构(30)。所述吸收元件(21)被配置成吸收X射线光子并基于所吸收的X射线光子产生电荷。收的X射线光子产生电荷。收的X射线光子产生电荷。


技术研发人员：延斯
受保护的技术使用者：AMS国际有限公司
技术研发日：2021.11.18
技术公布日：2023/7/21