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Dokumentenidentifikation DE4032034A1 25.04.1991
Titel Röntgendetektor
Anmelder Siemens AG, 8000 München, DE
Erfinder Ahne, Hellmut, Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., 8551 Röttenbach, DE;
Hammerschmidt, Albert, Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.;
Lindner, Rolf, Dr.rer.nat.;
Schulz, Reiner, Dipl.-Phys., 8520 Erlangen, DE
DE-Anmeldedatum 09.10.1990
DE-Aktenzeichen 4032034
Offenlegungstag 25.04.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.04.1991
IPC-Hauptklasse G01T 1/202
IPC-Nebenklasse H01L 31/0368   B32B 27/08   
IPC additional class // C09D 181/06,179/08,179/04,169/00  
Zusammenfassung Es soll ein Röntgendetektor mit einem Szintillator (2) und einem damit in Kontakt stehenden Photosensor (4) aus einem Halbleiterschichtaufbau geschaffen werden, bei dem bei einfachem Aufbau eine sichere Verbindung des Photosensors (4) mit dem Szintillator (2) erfolgt.
Zwischen dem Szintillator (2) und dem Photosensor (4) ist eine die Unebenheiten der Szintillatoroberfläche ausfüllende, auf ihrer dem Photosensor (4) zugewandten Seite ebene Planarisierungsschicht (3) vorgesehen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Röntgendetektor mit einem Szintillator und einem damit in Kontakt stehenden Photosensor.

Für die Anwendung in bildgebenden Röntgensystemen werden kostengünstige Detektoren mit guten physikalischen Eigenschaften benötigt. Ein häufig eingesetzter Detektortyp besteht aus einer Kombination von Szintillator und Photodiode. Ein geeigneter Szintillator wandelt die Röntgenstrahlung in sichtbares Licht um, welches dann von einer Photodiode in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.

Die Szintillatoren können auf Photodioden aus kristallinem Silizium geklebt werden; Photodioden aus kristallinem Silizium sind jedoch teuer und die Klebestelle ist nicht unproblematisch. Es wäre von Vorteil, wenn die Photosensoren z.B. aus amorphem Silizium direkt auf dem Szintillator abgeschieden werden könnten. Photosensoren aus z. B. a-Si : H können preiswert hergestellt werden, und die Klebestelle entfällt. Durch die geringe Dicke (1-10 µm) und die Strukturierbarkeit der Photosensoren ergäben sich neue technische Möglichkeiten.

In letzter Zeit sind gesinterte Szintillationskeramiken mit sehr guten physikalischen Eigenschaften entwickelt worden. Auf solchen Sinterkeramiken können Dünnschichtphotosensoren bevorzugt abgeschieden werden. Da die Sinterkeramiken porös sind, treten an der Oberfläche immer Unebenheiten und Löcher auf. An diesen Unebenheiten und Löchern kann der Halbleitersensor jedoch kurzgeschlossen und damit unbrauchbar werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgendetektor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei Verwendung eines Halbleiter-Photosensors eine sichere Verbindung zwischen diesem Photosensor und dem Szintillator ohne eine Klebestelle erfolgt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Szintillator und dem Photosensor eine die Unebenheiten der Szintillatoroberfläche ausfüllende, auf ihrer dem Photosensor zugewandten Seite ebene Planarisierungsschicht vorgesehen ist.

Die Planarisierungsschicht aus organischem oder anorganischem Material, die die Szintillatoroberfläche bedeckt, sollte folgende Eigenschaften aufweisen:

  • - gutes Planarisieren und Auffüllen der Poren und Löcher
  • - gute optische Transparenz
  • - Resistenz gegen Röntgenstrahlung
  • - Wärmebeständigkeit bis 350°C im Vakuum
  • - kein Ausgasen im Vakuum
  • - chemische Beständigkeit beim Abscheideprozeß des Photosensors.


Beispiele besonders gut geeigneter Polymere sind:

Polyethersulfone (PES), Polycarbonate (PC), Polyimide (PI) und Polybenzoxazole (PBO).

Überraschend hierbei ist, daß auch die geforderte thermische Beständigkeit und Strahlenresistenz von PES und PC gegeben ist, obwohl prinzipiell unter SO2- oder CO2-Abspaltung ein Polymerabbau erfolgen könnte, der bei ähnlichen Stoffklassen bekannt und beabsichtigt ist, um Resiststrukturen zu erzeugen. Das Planarisieren und Auffüllen von Löchern mit sehr kleinem Durchmesser erfolgt trotz des hohen Molekulargewichtes sehr gut. Bei PI und PBO kommt hinzu, daß die für die Transparenz verantwortlichen Hexafluorisopropylgruppen keinen Abbau erleiden und auch Polymere mit Molekulargewichten in relativ weiten Grenzen einsetzbar sind.

Die Anwendung des Vakuum-Tauchverfahrens bei Drücken von z. B. 100 bis 10-3 mbar führt zu einem weitgehenden Auffüllen der Löcher und Poren. Das Substrat, also der Szintillator, kann dabei zuerst beschichtet und dann einem Vakuum ausgesetzt, oder gleich im Vakuum beschichtet werden.

Die Planarisierungswirkung kann verbessert werden durch das Aufbringen zweier Schichten; die erste besteht aus einem Material mit niedriger Viskosität, die zweite aus einem mit höherer Viskosität.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 die Röntgenstrahlung bezeichnet, die in einem Szintillator 2 in Licht umgewandelt wird. Der Szintillator 2 ist auf seiner Oberfläche porös und mit Löchern versehen. Deshalb ist auf der dem Photosensor 4 zugewandten Oberfläche des Szintillators 2 eine Planarisierungsschicht 3 der beschriebenen Art aufgebracht, die auf ihrer dem Photosensor 4 zugewandten Seite eben ist. Der Photosensor 4 kann vorzugsweise aus a-Si:H und der Szintillator 2 aus Keramikmaterial bestehen.

In der Zeichnung ist gestrichelt eine weitere Schicht 5 angedeutet, die eine höhere Viskosität als die Schicht 3 aufweist und zwischen der Schicht 3 und dem Photosensor 4 angeordnet werden kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Röntgendetektor mit einem Szintillator (2) und einem damit in Kontakt stehenden Photosensor (4) aus einem Halbleiterschichtaufbau, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Szintillator (2) und dem Photosensor (4) eine die Unebenheiten der Szintillatoroberfläche ausfüllende, auf ihrer dem Photosensor (4) zugewandten Seite ebene Planarisierungsschicht (3) vorgesehen ist.
  2. 2. Röntgendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Planarisierungsschicht (3) von einem Polymer gebildet ist.
  3. 3. Röntgendetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Planarisierungsschicht (3) von einem der Polymere PES, PC, PI, PBO gebildet ist.
  4. 4. Röntgendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Planarisierungsschicht (3) und dem Photosensor (4) eine weitere Schicht (5) mit höherer Viskosität als die Planarisierungsschicht liegt.






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