用于具有改进的内部电场的检测器的系统和方法与流程

背景技术：

本文中公开的主题一般涉及用于半导体辐射检测器的设备和方法。

辐射检测器可用于诸如伽玛射线和x射线辐射的电离辐射。例如，由碲化镉(cdte)或碲锌镉(cdznte或czt)制成的辐射检测器可用作用于包焊在核医学成像应用中的医疗成像的检测器。辐射检测器可在各种各样的领域中例如，与伽玛拍摄装置、单光子发射计算断层成像(spect)、正电子发射断层成像(pet)、计算断层成像(ct)、空间望远镜或国土安全性应用结合地采用。

在诸如半导体辐射检测器的直接转换检测器中，在检测器体积(bulk)中吸收电离辐射的检测到的光子。在检测器体积中光子的吸收位置中，每个吸收的光子创建由多个电子空穴对组成的电荷。在正偏置阳极与负偏置阴极之间跨检测器体积应用高电压偏置。带负电的电子向正偏置阳极漂移，并且作为可称为电子云的基团向阳极移动。类似地，但在相反方向上，带正电的空穴向负偏置阴极漂移，并且作为可称为空穴云的基团向阴极移动。

在电子云(其具有表述为(-q)的总电荷)向阳极漂移时，在阳极上感应到“镜像”电荷qe。在缺少小像素效应的情况下，qe与电子云从检测器体积中光子的吸收位置到阳极的漂移距离x成比例。电荷qe可通过下式给出：

等式(1)

在等式1中，q0是在离阳极的距离x的检测器体积中由光子的吸收产生的电子云的初始电荷，d是从阴极到阳极测量的检测器厚度，th是电子云从光子的吸收点(创建电子云之处)到阳极的漂移时间，以及τe是在电子与空穴重新组合或由禁带隙中的陷阱(trap)捕获前电子的寿命。

类似地，对于上述相同情况，空穴云具有向阴极漂移，并且感应到在阳极上的“镜像，，电荷qh的总电荷(+q)。在缺少小像素效应的情况下，qh与电子空穴从检测器块体中光子的吸收位置到阴极的漂移距离(d-x)成正比。电荷qh可表示为：

等式(2)

在等式(2)中，th是空穴云从光子的吸收点(创建空穴云之处)到阴极的漂移时间，并且τh是在空穴与电子重新组合或由禁带隙中的陷阱捕获前空穴的寿命。

电子和空穴分别带正电和负电，并且在相反方向上漂移。因此，在阳极上感应到的电荷qe和qh具有相同极性。电荷qe和qh可相加以给出通过下式给出的总诱导的电荷qt：

等式(3)

如果电子和空穴的寿命τe和τh明显长于电子和空穴分别到阳极和阴极的漂移时间te和th，则电子和空穴可到达阳极和阴极而不重新组合。在此种情况下，其中τe和τh＞＞te和th，等式(3)可表述为：

等式(3a)

在由等式(3a)表述的情况下，其中qt＝q0，如果电子云和空穴云分别一直沿其相应的距离漂移到阳极和阴极，而无电荷重新组合损耗，则存在完整电荷收集。倘若是完整电荷收集，在阳极上感应到的总电荷qt便是固定的，不取决于在检测器体积中的吸收深度(位置)，并且等于电子云或空穴云的初始电荷q0。

然而，采用cdte和czt检测器，由于低移动性，空穴云到阴极的漂移时间可远远大于空穴的寿命，即，th＞＞τh。在此种情况下，如从等式(3)能够看到的一样，空穴云中的大多数空穴在到达阴极前重新组合，并且因此无助于在阳极上诱导到的总电荷qt。

在此种情况下，电子的高移动性可导致远远短于电子的寿命，即，te＜＜τe的电子云到阳极的漂移时间。如从等式(3)能够看到的一样，在此种情况下，电子云中的大多数电子到达阳极，并且大多数电子通过完整电荷收集过程有助于在阳极上诱导的总电荷qt。

在此种情况下，电子云几乎是在阳极上诱导到的总电荷qt的唯一贡献者，并且在条件th＞＞τh和te＜＜τe下，等式(3)可表述为：

等式(4)

在此种情况下，在阳极上诱导到的电荷取决于在检测器体积中光子的吸收位置x，也称为相互作用的深度(doi)。在阳极处诱导到的电荷对doi的依赖性促使在阳极处的电信号根据doi，x变化。电荷对doi的依赖性创建了在检测器频谱中可称为低能尾(tail)的内容，如在检测器频谱的能量峰值(具有完整电荷收集的事件)周围只使用较窄的能量窗口时用于成像一样，这明显降低了检测器效率。如本文中所使用的，检测器效率可定义为在检测器频谱的能量峰值周围的能量窗口中检测到的光子的数量与在检测器频谱中检测到的光子的总数之间的比率。

为克服在光子计数检测器中的阳极信号取决于检测器体积中统计的光子的相互作用的深度(doi)的问题，过去已尝试了各种解决方案，包含小像素效应解决方案和极高电压解决方案。

在小像素效应解决方案中，包含小阳极配置的配置用来产生已知为“小像素效应”的内容。可注意到的是，在像素大小变得小于检测器厚度的一半或更小时，小像素效应可变得明显。由于小阳极，仅在电子云在阳极附近移动时，在阳极上诱导到的电荷才变得重要。这使得在阳极上感应到的信号与doi无关。远离小阳极移动的空穴云几乎无助于来自阳极的信号。相应地，在小像素效应存在时，在阳极处的信号与doi无关。

然而，小阳极可产生电场，其是足够强的以确保完整电荷收集，或者充分的电荷收集。相应地，可在小阳极之间插入导向栅(steeringgrid)，其中导向栅由低于阳极的电压的电压偏置。在此种布置中，导向栅辅助小阳极在检测器体积中创建电场，其可以是足够强的以确保由小阳极进行的完整或几乎完整电荷收集，并且同时导向栅的更低电压允许电子向小阳极漂移而未由导向栅收集。

虽然与导向栅组合的小阳极提供某种配置，其中来自阳极的信号通常与doi无关，但此种配置具有多个缺陷。例如，此种配置强制使用大量的小像素，这使得从大量像素采集的信号的处理变得复杂。作为另一个示例，导向栅要求与阳极的高电压(hv)偏置分开的hv偏置。此种布置使检测器的制作和组装变得复杂。

过去尝试的另一解决方案是极高电压解决方案。在极高电压解决方案下，在阴极与阳极之间跨检测器体积应用的hv偏置相对于正常操作条件显著增大，以在检测器体积中产生相对极高电场。使用此种方案，在相对极高电场下，甚至具有通常低移动性的空穴云可具有充分的漂移时间以允许空穴云在重新组合前到达阴极，并且因此根据等式(3)，降低或消除阳极的信号对doi的依赖性。极高电压解决方案也遭受多个缺陷。例如，增大hv增大了泄露电流，这可导致检测器的能量分辨率的降级。作为另一个示例，极高hv的使用可造成电压击穿。即使是轻微的电压击穿可在检测器的检测中产生错误事件。

技术实现要素：

在一个实施例中，提供了一种包含阴极、阳极和半导体晶圆的辐射检测器。半导体晶片具有相对的第一和第二表面。阴极安装到第一表面，并且阳极安装到第二表面。半导体晶圆配置成由在阴极与阳极之间的电压偏置以在半导体晶圆中生成电场，并且响应于吸收的辐射而生成电信号。电场具有某个强度，其具有设置成接近第一表面或第二表面中的对应的至少一个的至少一个局部最大值。

在另一实施例中，提供了一种形成辐射检测器的方法。方法包含提供具有第一表面和相对的第二表面的半导体晶圆。半导体晶圆配置成由在第一表面与第二表面之间的电压偏置以在半导体晶圆中生成电场，并且响应于吸收的辐射而生成电信号。而且，方法包含对半导体晶圆进行退火，其中退火被控制，使得电场具有某个强度，其具有设置成接近第一表面或第二表面中的对应的至少一个的至少一个局部最大值。此外，方法包含应用阴极到第一表面和应用阳极到第二表面。

附图说明

图1提供均匀和单调的扩散分布的图表。

图2提供根据各种实施例的作为在辐射检测器的阴极与阳极之间的距离的函数的对称扩散分布或分布轮廓(profile)的示意图。

图3是根据各种实施例的方法的流程图。

图4提供根据各种实施例的不对称扩散分布或扩散轮廓的示意图。

图5提供根据各种实施例的不对称扩散分布或扩散轮廓的示意图。

图6是根据各种实施例的方法的流程图。

图7提供根据各种实施例的不对称扩散分布或扩散轮廓的示意图。

图8提供根据各种实施例的不对称扩散分布或扩散轮廓的示意图。

图9是根据各种实施例的方法的流程图。

图10是根据各种实施例的提供不对称扩散分布或扩散轮廓的配置的示意图。

图11是根据各种实施例的提供不对称扩散分布或扩散轮廓的配置的示意图。

图12是根据各种实施例的方法的流程图。

图13是根据各种实施例的辐射检测器的示意图。

图14是根据实施例的核医学(nm)成像系统的示意框图。

具体实施方式

在结合附图阅读时，将更好地理解某些实施例的以下详细描述。就图形图示各种实施例的功能块的简图而言，功能块不一定指示硬件电路系统之间的划分。例如，一个或多个功能块(例如，处理器或存储器)可在单件硬件(例如，通用信号处理器或随机存取存储器块、硬盘或诸如此类)或多件硬件中实现。类似地，程序可以是独立程序，可以作为子例程包含在操作系统中，可以是安装的软件包的功能及诸如此类。应理解的是，各种实施例不限于图形中所示的布置和手段。

如本文中所使用的，术语“系统”、“单元”或“模块”可包含操作以执行一个或更多个功能的硬件和/或软件系统。例如，模块、单元或系统可包含基于在诸如计算机存储器的有形且非暂时性计算机可读存储媒介上存储的指令来执行操作的计算机处理器、控制器或其它基于逻辑的装置。备选地，模块、单元或系统可包含基于装置的硬连线逻辑来执行操作的硬连线装置。附图中示出的各种模块或单元可表示基于软件或硬连线的指令、引导硬件执行操作的软件或其组合进行操作的硬件。

“系统”、“单元”或“模块”可包含或表示执行本文中描述的一个或更多个操作的硬件和关联指令(例如，在诸如计算机硬盘驱动、rom、ram或诸如此类的有形且非暂时性计算机可读存储媒介上存储的软件)。硬件可包含电子电路，电子电路包含和/或连接到诸如微处理器、处理器、控制器或诸如此类的一个或更多个基于逻辑的装置。这些装置可以是经适当编程或指示以从上述指令执行本文中描述的操作的现用装置。另外地或备选地，这些装置中的一个或更多个可与逻辑电路硬连线以执行这些操作。

如本文中所使用的，以单数陈述或以词″一″或“一个”进行的元素或步骤应被理解为不排除多个所述元素或步骤，除非明确陈述此类排除。此外，对“一个实施例”的提及不意图解释为排除也包含所述特征的附加实施例的存在。此外，除非明确相反地陈述，否则，“包括”或“具有”具有特定属性的要素或多个要素的实施例可包含不具有那个属性的附加要素。

各种实施例提供用于改进辐射检测器的性能的系统和方法。各种实施例经由通过检测器生成的电场的配置来提供例如碲锌镉(czt)检测器的改进的敏感度。通常，在各种实施例中，可配置检测器，使得生成的电场的最高强度是在阳极和/或阴极的附近。例如，可通过对在阳极和/或阴极应用到的表面下的层进行退火来提供生成的电场的此种分布。

在一些实施例中，可产生不对称退火层。例如，可提供其中阴极下的退火层薄于阳级下的退火层的层，从而导致在阳极下电场的更高强度，这又可导致即使使用较大阳极，也产生小像素类效应(small-pixellikeeffect)(例如，仅在电子云在阳极附近移动时，在阳极上的诱导到的电荷才变得重要，从而导致在阳极上感应到的信号与doi无关)。小像素类效应和大阳极的组合为操作提供了小像素类效应的益处(例如，对doi的不敏感度)连同用于改进的敏感度的高收集效率，而无需导向栅。因此，在保持良好的能量分辨率的同时，检测器的敏感度可得以改进。在不对称分布中，第一最大值(例如，位于接近第一表面的局部最大值)可比第二局部最大值(例如，位于接近与第一表面相对设置的第二表面的局部最大值)大得多。例如，在各种实施例中，除别的之外，第一局部最大值可以是第二局部最大值的50％、100％、200％或500％。在对称分布中，第一和第二局部最大值可实质上彼此类似，例如，在彼此的50％内。

由各种实施例提供的技术效果包含辐射检测器(例如可与nm成像检测器系统结合地利用的辐射检测器)的增大的敏感度。各种实施例的技术效果包含处理设备(例如，asic或偏置导向栅或提供用于小阳极的充分信道所要求的其它组件)的复杂性或费用中的降低，和/或电压击穿和/或泄露电流的消除或减少。各种实施例的技术效果包含在允许高收集效率的同时，检测器的敏感度中的改进。

各种实施例证实例如作为用于单光子计数的辐射检测器的提供改进性能的检测器的内部电场形状或配置。影响检测器体积中内部电场的形状的一个检测器制作过程是退火过程。

对于半导体晶圆，退火过程是例如在cdte或czt检测器的情况下通过在某个持续时间t内在某个压力p的例如碲(te)或镉(cd)气体的气氛下将检测器加热到某个温度t来校正和改进检测器半导体材料的化学计量的过程。由其制成检测器的半导体材料的“生长状态的”晶体稍微偏离理想或完美化学计量条件。例如，在cdte和czt的情况下，完美化学计量条件是cd(50％)te(50％)和(cdzn)(50％)te(50％)。例如，在czt的情况下，“生长状态的”半导体晶体可遭受稍微偏离完美化学计量条件，即不同于50％的(cdzn)或te馏分。这意味着czt材料可具有稍微过量的te或(cdzn)。

在czt中，在由其制成检测器的半导体材料充分偏离理想或完美化学计量时，检测器可包含te或cd或cd空位的包含物和沉淀物。此类沉淀物和/或空位可促使材料具有相对低的电阻率。退火过程(多个过程)改进了材料的化学计量，并且因此通过促使te或cd或cd空位的包含物和析出物从晶圆容积扩散到晶圆表面中和/或扩散出晶圆来增大由其制成检测器的材料(晶圆)的体积电阻率，并且同时可促使te或cd气体从晶圆表面扩散到体积中。

通常，退火过程主要是扩散过程。退火的效力和渗透到由其制成检测器的晶圆体积的容积中的量及从其中渗透出的量取决于扩散参数。扩散参数的示例包含晶圆温度t、晶圆置于的气体(例如，te或cd蒸汽)的压力p和退火过程持续的持续时间t。

由于退火过程改进了晶圆的体积电阻率，其与晶圆中的退火量成比例，因此，可注意到退火扩散轮廓和体积的电阻率轮廓是相关的且类似的。相应地，退火扩散轮廓和电阻率轮廓可由相同扩散轮廓以示意方式呈现。检测器中的内部电场与体积电阻率成比例。相应地，电场也能够由相同扩散轮廓以示意方式呈现。

对于某些常规检测器，可进行特定努力来选择控制退火过程的扩散的参数t、p和t，以重建到晶圆的容积中的深度扩散，以便跨整个晶圆厚度产生均匀或几乎均匀的退火，从而导致均匀和同质电阻率。检测器体积中的此种均匀和同质电阻率确保跨由退火晶圆制成的检测器的范围且在应用到晶圆表面上的阳极与阴极电极之间的均匀的内部电场。

图1提供以示意方式图示作为在辐射检测器的阴极12与阳极16之间的距离s的函数的扩散分布14的图表10。检测器的阳极16和阴极12接触件应用在检测器的相同表面上，从其中在退火期间发生到晶圆中的扩散和从晶圆向外的扩散。扩散轮廓14可理解成以示意方式表示以下每项：退火量的轮廓、由其制成检测器的晶圆的电阻率轮廓和在检测器的阳极16与阴极12之间应用hv偏置时在检测器的阳极16与阴极12之间产生的内部电场的轮廓。可注意的是，图1的扩散轮廓意图性质上是示意性的并且提供用于说明目的，并且意图表示一般行为。还可注意到的是，在扩散轮廓表示退火量、电阻率或内部电场时，轮廓可分别具有立方厘米(centimeters^-3)、欧姆厘米或伏/厘米的对应单位。

如在图1中看到的一样，描绘的轮廓14是几乎固定的和均匀的，作为阴极12与阳极16之间的距离s的函数。如上提及的一样，图1中描绘的轮廓14表示由用于辐射半导体检测器的常规制作过程产生的退火量、电阻率和内部电场的分布。

图1图示在根据各种实施例制成的半导体检测器20的体积22中作为在阴极36与阳极38之间的距离s的函数的分布曲线或分布轮廓28。检测器20可例如由cdte或czt材料制作。如上解释的一样，分布轮廓28可表示在检测器20的体积22中退火分布、电阻率分布或内部电场分布的一项或更多项。在各种实施例中，可通过控制诸如退火过程的t、p和t的扩散参数来配置分布轮廓28的形状。

例如，通过在检测器体积22中根据内部电场分布迭代调整如由普克尔盒(pockels-cell)法测量的退火过程的扩散参数t、p和t，可实现分布轮廓28的形状。普克尔盒法基于半导体辐射检测器(例如，cdte或czt)20的体积22中作为检测器体积22中的内部电场的强度分布的函数的红外(ir)辐射传播的偏振旋转的测量。因此，在各种实施例中，使用如从上述迭代调整获得的用于退火参数t、p和t的适当条件，可实现，修改，调整和/或成型所预期的内部电场分布(例如，分布轮廓28)。

如在图2中看到的一样，扩散曲线的分布28(除别的之外，其表示检测器20的体积22中的内部电场分布)具有分别以区域r1和r3中的两个峰值30和34形式的两个最大值(或局部最大值)。区域r1表示靠近或接近阴极的区域，而区域r3表示靠近或接近阳极的区域。区域r2表示在r1与r3之间的中间区域。峰值30和34分别在表面24和26附近，其分别是在体积22与阴极36之间和在体积22与阳极38之间的接口。如在图2中看到的一样，最大值比在中间区域r2内的对应值大得多(例如，具有更高强度)。例如，在各种实施例中，除别的之外，最大值可具有是用于中间区域的值两倍、三倍、五倍或十倍的值。

对于图2中描绘的示例实施例，扩散过程在表面24和26开始(在体积22上应用阴极36和阳极38之前)，并且相应地与扩散量成比例的参数或特性的值接近表面24和26是最强的。根据扩散等式(补余误差函数erfc)，扩散浓度随着距表面24和26和到体积22中的距离而下降，使得仅(函数erfc的)低尾浓度在体积22的容积或内部中深度存在。相应地，最高电阻率和最高内部电场以在分布曲线28中峰值30和34的形式分别在区域r1和r3中在阴极36和阳极38下的表面24和26附近存在。

可注意到的是，描绘的轮廓28通过归一化任意单位为说明性目的而呈现。相应地，在轮廓28被归一化并且在体积22中表示电场分布、退火扩散分布或电阻率分布时的情况下，归一化形状分别与下列无关：跨检测器应用的hv偏置的量值、在退火过程期间扩散的成分或材料的初始浓度及电阻率的绝对值。

具有两个峰值34和30(分别在阳极38和阴极36下)的图2的分布轮廓28与均匀的图1的曲线14明显不同。例如，在为图2的退火扩散轮廓28选择和设置的参数t和p的条件下，但在远远长于用于图2的轮廓28的退火的持续时间t的退火持续时间t内，可形成图1的曲线14。一旦图1的曲线14是几乎均匀的，曲线14便变得对退火的持续时间不敏感(例如，超出使曲线变得几乎均匀所要求的持续时间的附加时间)。相应地，图1的曲线14比图2的扩散轮廓28更简单地实现，因为退火过程可在相对长的时间内进行，以有助于确保曲线14的均匀性或几乎均匀性。另一方面，为实现图2的轮廓28，例如可根据上面提及的迭代方法，获得和使用退火过程的参数t、p和t的更仔细或精确的调整和控制。

具有轮廓28的由图2描绘的检测器20与如图1所描绘的具有均匀轮廓的检测器相比，具有多个优点。例如，经由阴极36可收集由图2的检测器20接收的辐射，其中大多数辐射在区域r1中吸收，其中内部电场具有其局部最大值30。相应地，在区域r1中创建的构成在检测器20中创建的大部分电荷携带云(charge-carryingcloud)的电子云和空穴云靠近阴极36，并且在如由局部最大值30所示的相对强的内部电场下。此外，在区域r1处作用于空穴云的强电场及这些空穴云向阴极36行进的短距离有助于确保这些空穴云到阴极36的漂移时间th比空穴的寿命τh明显更短。在此情况下，通过完整电荷收集过程在阴极36中收集空穴云，这使得空穴对doi不太敏感。(如前面提及的一样，doi表示在体积中吸收光子的位置。)

作为轮廓28的另一示例优点，由于电子的高移动性，电子云向阳极38的漂移时间te满足在阳极38处的其完整电荷收集所需的条件，即，远远小于电子的寿命τe的漂移时间te。在此情况下，通过完整电荷收集过程在阳极38中收集电子云，这使得电子对doi不太敏感。

作为轮廓28的另一示例优点，即使在具有诸如轮廓28的轮廓的电场的情况下，阳极38无需是小的，并且无小的像素效应可由阳极38本身产生，在阳极38附近的电场的峰值34也产生了类似于小像素效应的效应。在阳极38和锐梯度附近的强电场(如由峰值34所示)通过移动的电子云感应在阳极38上的电荷，主要是在电子云移到阳极38附近时，类似于以小像素效应发生并且具有对应的权重函数。即使阳极接触件和像素不一定是小的(例如，不够小以无法在缺少诸如具有轮廓28的分布的修改的分布的情况下产生小像素效应)，并且小像素效应可不由阳极38本身产生，这也产生可称为“小像素类效应”的内容。然而，产生的小像素效应类似于由小像素产生的效应，因为通过电子云向阳极38移动而在阳极38上感应到的大多数电荷是由于也具有锐梯度的该处电场的高强度峰值而在这些阳极38附近产生。

图2的检测器20中阳极38附近的电场的高强度和高梯度由在阳极38附近具有峰值34或局部最大值的电场产生。峰值34的位置有助于使检测器20对doi不太敏感。在此种情况下，进一步降低对根据各种实施例制作或制造的图2的检测器20的doi的敏感度。检测器20对doi的敏感度的此降低是除如上面解释的一样，通过由接近阴极36的轮廓28的强度中峰值30产生的在阴极36附近更佳空穴云收集造成的此敏感度的降低之外的降低。

相应地，在电子和空穴均对doi不太敏感时，图2的检测器20对doi不太敏感，并且展示改进的性能。由阳极38附近的电场中峰值34的位置产生的小像素类效应进一步降低了检测器20对doi的敏感度。

可注意到的是，对于具有在阳极38与阴极36之间应用的值v的给定hv偏置，满足以下条件：

等式(5)

其中，d是在表面24与26之间测量的检测器20的体积22的厚度，e(s)是检测器20的体积22中的内部电场，并且s是在阴极36与阳极38之间距离坐标的值。

从等式(5)中，能够看到在沿检测器20的体积22的厚度d的电场内的积分是固定的，并且等于在阴极与阳极之间应用的hv偏置的值v。相应地，在区域r1和r3中峰值30和34附近的区域中电场的增强对应于区域r2中电场32的减弱。此外，在电场的区域r1与r3之间共享和拆分峰值30和34附近的区域中电场的强度的增强。

此外，在区域r1和r3中电场的峰值30和34附近的区域的增强后，可配置检测器20，使得在区域r2中的电场32保持足够强，以确保在区域r2中，电子云的漂移时间te远远短于电子的寿命τe。在控制和调整退火扩散过程，以便在检测器20的体积22中产生适当的分布轮廓28时，可将在中间区域r2中保持足够强的电场考虑在内。

为了说明分析，可将检测器20分成分别具有电阻r1、r2和r3的三个区域r1、r2和r3。由于区域r1、r2和r3串联电连接，因此，相同的电流流过这些区域。相应地，在跨检测器20的体积22的阴极36与阳极38之间的hv偏置为v时，则分别在区域r1、r2和r3上的电压降v1、v2和v3由电压分压器公式给出：

等式(6)

等式(7)

等式(8)

在区域r1、r2和r3的长度分别为l1、l2和l3时，在这些区域中的平均内部电场分别为e1、e2和e3，并且由下式给出：

等式(9)

等式(10)

等式(11)

其中，ρ1、ρ2和ρ3分别为在区域r1、r2和r3中的平均电阻。本示例中经由表面24和26的退火过程是对称的，并且由退火产生的高电阻ρ随着到体积22的距离而迅速下降。相应地，满足以下关系：

等式(12)ρ1＝ρ2＞＞ρ2

在等式(12)的条件下并且根据等式(9)-(11)，以下也适用：

等式(13)e1＝e3＞＞e2

相应地，分别在区域r1和r3中的峰值30和34具有内部电场的相同强度e′1＝e′3，其远远强于在区域r2中电场32的电场e′2。

在此示例中，作为包含在区域r1中峰值30的电场的强电场e′1改进了由阴极36进行的空穴云的收集。而且，作为包含在区域r3中峰值34的电场的强电场e′3改进了小像素类效应(即使对于大阳极)。两个强场均有助于降低检测器20对doi的敏感度。

图3是可用来制作诸如图2的检测器20(例如，接近阴极和阳极具有最大值或峰值的检测器)的检测器的方法50的流程图。在52处，例如使用圆盘锯(disk-saw)或线锯(wire-saw)，从半导体晶锭切成晶圆。在54处，在晶圆上进行受控和调整的退火过程。晶圆可具有在步骤62的切片过程期间产生的粗糙表面。可执行受控和调整的退火过程以形成具有退火扩散轮廓的晶圆，其在晶圆的表面附近中具有扩散组分的高浓度峰值(例如分别位于接近表面24和26的图2的轮廓28的峰值30和34)。在56处，对退火的晶圆的粗糙表面进行抛光和/或蚀刻以从这些表面去除或减轻表面和亚表面损坏或不一致。在58处，在晶圆的所抛光或蚀刻的表面上应用阴极和阳极接触件。在一些实施例中，可在第一表面上提供单个阴极，并且可在相反表面上提供多个阳极。阴极和/或阳极可通过金属蒸镀、金属喷溅、电镀或无电镀的一项或更多项应用以产生辐射检测器。

虽然图2的检测器20比常规检测器对doi更不敏感，但图2的检测器20中内部电场的对称峰值30和34可不够强到无法为空穴云产生完美的完整电荷收集和/或完美的小像素类效应。已发现，以另一蜂值的区域的电场的强度为代价进一步增强峰值(例如，图2的峰值30或34)的区域中甚至仅一个可提供空穴云的改进电荷收集或改进的小像素类效应(取决于增强区域的位置和减弱区域的位置)。在此种情况下，其中只实质上改进边缘区域中的一个(例如，阴极区域或阳极区域)中的电场以更接近完美或理想或更有效，甚至以其它边缘区域为代价(由此降低其它边缘区域的效应)，在各种实施例中相对于图2的检测器，仍可改进检测器性能。例如，以阳极为代价来增强在阴极附近场的力量(strength)或强度可改进空穴收集，而以阴极为代价来增强在阳极附近场的力量或强度可改进小像素类效应。

相应地，可修改具有两个对称高强度峰值30和34的图2的检测器20(如由轮廓28所描绘)的内部电场以具有如图4和5所示的不对称轮廓。根据此修改，在通过相同hv分别偏置图2、4和5的检测器20、80和110时，分别在不对称检测器80(参见图4)和不对称检测器110(参见图5)中电场轮廓84和114的峰值强度86和120各高于图2的检测器20的对称峰值的峰值强度30和34。

另一方面，在通过相同hv分别偏置图2、4和5的检测器20、80和110时，分别在不对称检测器80和110中电场轮廓84和114的峰值强度90和116各小于图2的电场28的对称峰值的峰值强度30和34。可将峰值强度86(在图4的检测器80的阴极92附近)和120(在图5的检测器110的阳极124附近)理解为相对于对称轮廓是增强的，而可将峰值强度90(在图4的检测器80的阳极95附近)和116(在图5的检测器110的阴极122附近)理解为相对于对称轮廓是减弱的。

图4和5分别根据各种实施例，以示意方式图示用于检测器80和110的轮廓或分布。在图4和5的实施例中，以在阴极或阳极的另一个的强度为代价已增强了接近阴极或阳极中的一个的强度。也就是说，以另一峰值为代价增强图4的峰值80和90的一个峰值或图5的峰值116和120的一个峰值的电场强度，以便相对于图2的检测器20，修改检测器80和110的性能。从对称布置变更图4的峰值86和90和图5的峰值116和120，其中以另一峰值为代价(或者减弱一个峰值以有益于另一峰值)增大或增强一个峰值的强度。峰值的变更分别提供不对称形状到图4和5的分布轮廓84和114。

例如，对于图4中描绘的检测器80，通过从区域r3(位于阳极95附近)的强退火层去除一部分(区域rp)以降低区域r3的厚度，由此降低阳极95附近的层或区域的电阻和平均电阻ρ，增强了(位于阴极92附近)检测器80的电场的轮廓84的峰值86。虽然增强了在阴极92的区域r1中的电场强度，但从区域r3去除区域rp也降低了在图4中描绘的检测器80的阳极附近的峰值90的电场强度。

在各种实施例中，图4的检测器80的制作可通过在某些方面与本文中结合图2的检测器20讨论的过程类似的受控和/或调整的退火过程来开始。例如，可在用来制作图2的检测器20的具有相同初始厚度(例如，厚度d)的晶圆上进行用于检测器80的退火过程。在对应于图2的体积22的表面24和26的如图4所示的体积82的表面96与98之间测量检测器80的厚度d(或初始厚度)。

对于示例检测器80，在退火过程完成后，可从检测器80的体积82的表面96去除层100。如图4中所描绘，层100的去除量等于区域rp的宽度。区域rp的去除在体积82具有厚度d时在表面96开始，并且在体积82的厚度减少到表面94时结束，其中体积82具有厚度d-rp。可例如通过抛光、研磨、蚀刻或加工等等来去除半导体材料而不引入重大或实质性的表面和/或亚表面损坏，实现区域rp的去除。在去除区域rp和从表面94去除表面或亚表面损坏(例如，通过对表面94进行抛光或蚀刻)后，可在表面94上应用阳极95。

可注意到的是，图4的检测器80的区域r1和r2的宽度类似于图2的检测器20的区域r1和r2的对应宽度。然而，检测器80的区域r3的宽度比检测器20的区域r3的宽度更窄了从检测器80的体积82去除的量rp(层100)。在检测器80的区域r3中，去除的区域rp具有最高电阻，因为区域rp是最靠近其中退火扩散开始并且其中体积82的电阻最高的表面96的区域。根据扩散等式erfc，电阻随着到体积82的距离而较快地减小。此外，去除区域rp也从区域r3去除了区域rp的电阻，并且因此也有助于在检测器80的变薄区域r3中电阻r3和平均电阻ρ3的降低。

在此种情况下，在去除区域rp后保留的变薄区域r3具有电阻r3和平均电阻ρ3，其比图2的检测器20的区域r3或在去除区域rp前图4的检测器80中区域r3的电阻r3和平均电阻ρ3小得多。在去除区域rp前，检测器80的区域r3与图4的检测器80的区域r1对称。对于图4中描绘的实施例，在去除区域rp后，区域r1和r3的电阻r1和r3与平均电阻ρ1和ρ3分别满足以下关系：

等式(14)r1＞＞r3和ρ1＞＞ρ3

如果将区域r3的电阻r3和平均电阻ρ3的最低渐近值理解为区域r2的电阻r2和平均电阻ρ2的值，则以下适用：

等式(15)r3＞r2和ρ3＞ρ2

从等式(14)和(15)的关系中，以下关系遵循：

等式(16)r1＞＞r3＞r2和ρ1＞＞ρ3＞ρ2

在等式(16)中关系的条件下，并且根据等式(9)-(11)，分别对应于在检测器80的体积82中内部电场的轮廓84中方面86、88和90的在图4的检测器80的区域r1、r2和r3中的平均电场e1，e2和e3之间的关系可表述为：

等式(17)e1＞＞e3＞e2

相应地，在通过相同hv分别偏置图4和2的检测器80和20时，检测器80的轮廓84的峰值86的强度明显强于检测器20的轮廓28的峰值30的强度，从而导致了通过检测器80对空穴云的更佳收集。另一方面，在此情况下，检测器80的轮廓84的峰值90的强度明显弱于检测器20的轮廓28的峰值34的强度，从而导致了与用于检测器20相比，用于检测器80的降低的小像素类效应。

在此种情况下，由检测器80的阴极92对空穴云的收集与由检测器20的阴极36对空穴云的收集相比明显或实质性更有效。然而，检测器80的小像素类效应弱于检测器20的小像素类效应。不过，在各种实施例中，由检测器80的阴极92对空穴云的改进或几乎完美的收集使得检测器80与图2的检测器20相比，对doi不太敏感。

可注意到的是，相对于在检测器20中轮廓28的峰值30的强度，检测器80的轮廓84的峰值86的强度的增强是使区域r3变薄等于rp的宽度的量的结果，并且不是由于检测器80的总厚度从等于d(如用于检测器20一样)减少的原因。例如，d在3-10毫米的范围中，并且rp在0.1-0.8毫米的范围中时，

因此，如本文中讨论的一样，类似的压力、温度和时间可用于为对称和不对称晶圆均退火的晶圆的每个表面(例如，为便于处理，或处理方便起见)；然而，在退火后，随后可从变薄的表面或区域去除层以提供不对称分布或轮廓。最初可对晶圆或体积进行退火用于类似或对称初始分布或轮廓，并且随后从一侧去除材料以产生不对称的分布或轮廓。在各种实施例中，可将阴极侧或阳极侧变薄。

图5提供通过从阴极侧去除了材料，并且在阳极侧上具有增强峰值的检测器110的体积112的轮廓114的示意图。在各种实施例中，图5的检测器110的制作可通过在某些方面与用来制作图2的检测器20的过程类似的受控和调整的退火过程来开始。可在与用来制作图2的检测器20的具有相同厚度d的晶圆上进行退火过程。如在图5中看到的一样，在对应于图2的体积22的表面24和26的体积112的表面126与128之间测量厚度d。

在退火过程完成后，可从体积112的表面126去除层130。如图5中所描绘，层130的去除量等于区域rp的宽度。区域rp的去除在体积112具有厚度d时在表面126开始，并且继续到表面127，在该点体积112具有厚度d-rp。区域rp的去除可通过抛光、研磨、蚀刻或加工等等的一项或更多项来完成。通常，材料的去除可由配置成去除半导体材料而无实质性或重大表面和亚表面损坏的一个或更多个过程执行。在去除区域rp和从表面127去除表面和亚表面损坏后，可在表面127上应用阴极122。阳极124也可应用到未从其中去除材料的表面128。在一些实施例中，两个表面均去除了至少一些材料，以去除表面缺陷，但一个表面可去除了更多材料以提供不对称分布。

对于其中体积112具有与图2的检测器20的宽度d相同的初始宽度d的情况，可注意到的是，图5的检测器110的区域r2(中间区域)和r3(接近阳极124的区域)的宽度分别类似于图2的检测器20的区域r2和r3的宽度。然而，检测器110的区域r1的宽度比检测器20的区域r1的宽度更窄了从检测器110的体积112去除的量rp(层130)。在检测器110的区域r1中，去除的区域rp具有最高电阻(例如，比区域r3的其它部分更高)，因为它是最靠近其中退火扩散开始并且其中体积112的电阻最高的表面126的部分。根据扩散等式erfc，体积112的电阻如图5所示随着增大到体积112的距离而迅速下降。此外，去除区域rp也从区域r1去除了区域rp的电阻，并且因此也有助于在检测器110的变薄区域r1中电阻r1和平均电阻ρ1的降低。

在此种情况下，在去除区域rp后保留的变薄区域r1具有电阻r1和平均电阻ρ1，其比图2的检测器20的区域r1或在区域rp去除前图5的检测器110的区域r1的电阻r1和平均电阻ρ1小得多。在去除区域rp前，检测器110的区域r1与检测器110的区域r3对称。相应地，区域r1和r3的电阻r1和r3与平均电阻ρ1和ρ3分别满足以下关系：

等式(18)r3＞＞r1和ρ3＞＞ρ1

在区域r1的电阻r1和平均电阻ρ1的最低渐近值是区域r2的电阻r2和平均电阻ρ2的值时，以下适用：

等式(19)r1＞r2和ρ1＞ρ2

从等式(18)和(19)的关系中，以下关系遵循：

等式(20)r3＞＞r1＞r2和ρ3＞＞ρ1＞ρ2

在等式(20)中关系的条件下，并且根据等式(9)-(11)，分别对应于在体积112中内部电场的轮廓114的部分116、118和120的在图5的检测器110的区域r1、r2和r3中的平均电场e1，e2和e3之间的关系可表述如下：

等式(21)e3＞＞e1＞e2

在这些条件下，在通过相同hv分别偏置图2和5的检测器110和20时，检测器110的轮廓114的峰值120的强度实质性或明显强于检测器20的轮廓28的峰值34的强度，从而导致了比用于检测器20更强的用于检测器110的小像素类效应。另一方面，在相同条件下，检测器110的轮廓114的峰值116的强度实质性或明显弱于检测器20的轮廓28的峰值30的强度，从而导致了与检测器20的阴极24相比，由检测器110的阴极122对空穴云的不太有效的收集。

在此种情况下，检测器110中的小像素类效应远远强于检测器20中的小像素类效应，但由检测器110对空穴云的收集效率比用于检测器20不太有效。在各种实施例中，检测器110的几乎完美或实质性改进的小像素类效应使得检测器110与图2的检测器20相比，对doi不太敏感。

可注意到的是，相对于检测器20的轮廓28的峰值34的强度，检测器110的轮廓114的峰值120的强度的增强由区域r1变薄等于rp的宽度的量产生。峰值120的增强不是由于检测器110的总厚度从d减小到d-rp的原因。例如，其中d在3-10毫米的范围中，并且rp在0.1-0.8毫米的范围，

还可注意到的是，检测器110的小像素类效应提供了几乎完美或几乎理想的小像素效应的优点，但不存在小像素的缺陷(例如，与小像素要求的更大数量的信道有关的缺陷或与导向栅所要求的电压有关的缺陷)。

图6提供根据各种实施例可用来制作检测器(例如，图4和5的检测器80和110)的方法150的流程图。在152处，例如通过圆盘锯或线锯从半导体晶锭切成晶圆(例如，诸如czt晶圆的半导体晶圆)。在154处，在通过在152处的切片产生的晶圆上进行受控和调整的退火过程，以在晶圆的相对外部表面附近具有例如对应于图2的轮廓28的峰值30和34的扩散组分的高浓度峰值的每个晶圆的体积内提供退火扩散轮廓。例如，如本文中讨论的一样，通过调整扩散参数t(温度)、p(气体压力)和t(退火时间)，可控制退火。

在156处，通过从晶圆的一个表面去除层，产生了扩散组分及其浓度的不对称退火扩散轮廓(及诸如电场轮廓的对应属性)。例如，在一些实施例中，可使用抛光、研磨、蚀刻或加工等等的一项或更多项，从退火的晶圆的一个表面去除具有在大约100-1000μm(或大约0.1-1.0毫米)范围厚度的层。在一些实施例中，晶圆的边缘区域的宽度(例如，图2、4和5的检测器20、80和110的区域r1和r3)可在800-1000μm(或大约0.8-1.0毫米)的范围中。相应地，为创建不对称退火扩散轮廓(例如，本文中讨论的轮廓84和114)，可将从检测器厚度中去除的层厚度配置或选择成足够厚，以创建不对称效应。去除的层越厚，产生的不对称效应就越强。然而，在此层的厚度达到区域r1或r3的宽度时，对去除的层的厚度的进一步去除将实质上无助于不对称效应，因为在区域r1和r3外，分布曲线是在区域r2中，其中分布曲线通常是平坦的。因此，在各种实施例中，对于具有在800-1000μm范围的初始边缘区域的晶圆，在156处去除的层的典型厚度可在100-1000μm的范围中。可注意到的是，本文中讨论的特定范围意味着为了说明的目的而作为示例，并且范围的其它值可在各种实施例中采用。

在图示的实施例中，在158处，可处理由在152处的切片产生的晶圆的粗糙表面和/或在156处从其中去除层的表面，以从这些表面去除表面和亚表面损坏或缺陷。例如，表面可以是抛光或蚀刻的一个或更多个。例如，可注意到的是，如由图6的箭头166所描绘，即使步骤156在图6中出现在步骤158之前，但这些步骤可以以不同顺序执行(例如，所有或一部分步骤158可在所有或一部分步骤156之前进行)。

在160处，选择制作的检测器的类型或配置。例如，如果选择类似于检测器80(例如，具有轮廓，轮廓具有接近阴极而不是阳极的更大峰值)的检测器，则方法150继续到162。然而，如果选择类似于检测器110(例如，具有轮廓，轮廓具有接近阳极而不是阴极的更大峰值)的检测器，则方法150继续到162。

如果在160处选择的检测器类型具有检测器80的类型，则在162处，将阳极应用到在156处从其中去除了层的晶圆的表面，并且将阴极应用到相对的表面。阴极和阳极应用到的表面可进行抛光和蚀刻(例如，在158处)。

如果在160处选择的检测器类型具有检测器110的类型，则在164处，将阴极应用到在156处从其中去除了层的晶圆的表面，并且将阳极应用到相对的表面。阴极和阳极应用到的表面可进行抛光和蚀刻(例如，在158处)。

可注意到的是，在步骤162和/或164处完成的在晶圆的所抛光或蚀刻的表面上阳极和阴极的应用可通过金属蒸镀、金属喷溅、电镀或无电镀的一项或更多项来执行。

还可注意到的是，可另外或备选采用其它技术以产生具有如本文中讨论的不对称轮廓。例如，结合图6讨论的制作方法导致从所处理的晶圆的体积中去除相对厚的层(例如，在一些实施例中，高达1000μm(或大约1.0毫米))。此种层的去除可能比预期更昂贵，例如由于损失了由其制成晶圆的相对大量的相对昂贵的半导体材料，或者作为另一个示例由于与去除此类相对厚的层关联的设备时间和人工时间量。

现在将结合由图7和8以示意方式描绘的实施例和图9的方法200的流程图，讨论产生对应于不对称电场轮廓的不对称扩散轮廓的备选技术。例如，在上面结合图6描述的制作过程中，在切成晶圆后在晶圆上执行退火过程。可注意到的是，在切片过程后，晶圆可具有粗糙表面，通过其执行到晶圆的体积中和到其外的退火过程的扩散。通过其进行退火过程的扩散的表面的粗糙度增强了退火过程的扩散。例如，粗糙表面可具有相对大的表面面积(例如，相对于平滑的表面)，其增强了在退火期间的扩散。作为另一个示例，粗糙表面可包含损坏或缺陷(或其相对更大的量)，例如表面损坏、亚表面损坏、微裂纹、晶格空位或晶格无序的一项或更多项，这也增强了扩散。

相应地，在各种实施例中，通过控制通过其执行退火扩散的表面的粗糙度，可控制退火扩散过程的效率。例如，通过例如抛光过程使晶圆粗糙的一个表面平滑相对于非平滑表面(未进行平滑或进行了比平滑表面更低程度的平滑的相对表面)降低了通过平滑表面的退火扩散效率。如果在切片后对晶圆的一个表面进行平滑，并且在切片后对晶圆的相对表面原样保持粗糙(或实质性或明显降低的程度地平滑)，则与通过平滑的表面相比，随后的退火扩散过程通过粗糙表面可实质性或明显更有效。退火效率的差别取决于在相对表面之间是粗糙度或平滑度的差别程度。

图7以示意方式描绘具有不对称退火扩散轮廓184的检测器180，并且也以示意方式描绘在通过hv偏置检测器180时在检测器180中产生的对应的电场轮廓(也示为184)。轮廓184中电场的高强度峰值186由在退火过程期间通过体积182的粗糙表面的高效退火扩散过程产生，其对于图7中描绘的实施例，检测器180中体积182的表面198是在退火过程期间体积182的粗糙表面。例如在退火后可对检测器180的表面198进行抛光和/或蚀刻，以去除表面和/或亚表面损坏来准备好表面198，以便应用阴极192到表面198。

轮廓184中电场的低强度峰值190由通过体积182的平滑表面的相对低效退火扩散过程产生，其在图示的实施例中是表面194。在退火后可对检测器180的表面194进一步进行抛光和/或蚀刻，以去除表面和/或亚表面损坏，为应用阳极196到表面194做好准备。

类似于图4的检测器80，由于在检测器180的阴极192附近具有高强度峰值186的轮廓184，图7的检测器180在由阴极192收集空穴云方面具有增大的效率。检测器180在某些方面与图4的检测器80类似；然而，不同于检测器80，检测器180是在未从晶圆体积182去除相对厚的层的情况下制作。相应地，与检测器80相比，可制作具有类似性能或效率的检测器180而无与从体积182去除相对厚的层关联的费用，由此降低了材料损失、设备时间或人工时间的一项或更多项。

图8以示意方式描绘具有不对称退火扩散轮廓214的检测器210，并且也以示意方式表示在通过hv偏置检测器210时在检测器210中产生的电场轮廓(也示为214)。轮廓214中电场的高强度峰值220由通过体积212的粗糙表面的高效退火扩散过程产生。对于图8中描绘的实施例，检测器210的体积212的表面228在退火过程期间是粗糙表面(其中相对表面226在退火期间是平滑表面)。例如在退火后可对检测器210的表面228进一步进行抛光和/或蚀刻，以去除表面和/或亚表面损坏，为应用阳极224到表面228做好准备。

轮廓214中电场的低强度峰值216由通过体积182的平滑表面的相对低效退火扩散过程产生。对于图8中描绘的实施例，检测器210的表面226(阴极222随后将应用到该表面)在退火过程期间是体积212的平滑表面。可对检测器210的表面226进行抛光和/或蚀刻，以去除表面和/或亚表面损坏，准备好表面226，以便应用阴极192到该表面。

类似于图5的检测器110的图8的检测器210由于位于检测器210的阳极224附近的电场轮廓214的高强度峰值220而展示了相对强的小像素类效应。然而，不同于检测器110，可在未从晶圆体积212去除相对厚的层的情况下制作检测器210。相应地，可制作展示了与检测器110类似性能或效率的检测器210而无与从体积去除相对厚的层关联的费用，例如材料损失、设备时间和/或人工时间。

图9提供可用来制作诸如本文中讨论的检测器180或检测器210的检测器的方法240的流程图。在242处，从半导体晶锭切成晶圆。例如使用圆盘锯或线锯，可从晶锭切成晶圆。切片可在晶圆的相对侧上导致粗糙表面。在244处，在图示的实施例中，对每个晶圆的粗糙表面的一个表面进行平滑，而与用于每个晶圆的平滑表面相对的表面保持为如从242的切片接收的粗糙表面(或备选地，可对与平滑表面相对的表面进行比平滑表面更低程度的平滑)。

在246处，经由在晶圆上的受控和调整的退火过程，经由在一侧上的粗糙表面和经由在另一侧上的平滑表面，提供扩散组分和组分的浓度的不对称退火扩散轮廓，以便为晶圆提供具有扩散组分的高和低浓度峰值的不对称退火扩散轮廓，例如图7和8中所描绘。所描绘的示例中更高的峰值接近粗糙表面，并且所描绘的示例中更低峰值接近平滑表面。

在描绘的实施例的248处，处理在246处退火的晶圆的粗糙表面和平滑表面以从表面去除表面和/或亚表面损坏。例如可对表面进行抛光和/或蚀刻，以便为阴极或阳极应用到其处做好准备。

在250处，将检测器的类型(例如，如根据分布轮廓和峰值的位置/相对大小定义)选择为检测器180的类型(例如，接近阴极的轮廓的最高峰值)或检测器210的类型(例如，接近阳极的轮廓的最高峰值)。如果在250处选择的检测器类型是检测器180的类型，则方法240继续到252。在252处，应用阴极接触件到每个晶圆的粗糙表面(例如，随后已进行抛光和/或蚀刻的退火期间的粗糙表面)，并且应用阳极接触件到平滑表面(例如，在退火期间的平滑表面)。如果在250处选择的检测器类型是检测器210的类型，则方法240继续到254。在254处，应用阳极接触件到每个晶圆的粗糙表面(例如，随后已进行抛光和/或蚀刻的退火期间的粗糙表面)，并且应用阴极接触件到平滑表面(例如，在退火期间的平滑表面)。同样地，可注意到的是，在步骤252或254处在晶圆的表面上阳极和阴极的应用可经由金属蒸镀、金属喷溅、电镀或无电镀的一项或更多项来实现。

现在将结合由图10和11的示意图和图12的流程图，讨论产生对应于不对称电场轮廓的不对称退火扩散轮廓的备选技术的另一示例。

从上述中，对于本文中结合图4-6描述的制作过程，通过去除相对厚的退火层来产生不对称退火扩散轮廓。对于本文中结合图7-9描述的制作过程，在退火过程前，与相对表面相比，一个表面是平滑的(或更大程度地平滑)。因此，可注意到的是，对于图4-9的示例，用于创建不对称退火扩散轮廓的过程涉及至少一个处理步骤，其中对每个晶圆的一个表面进行处理(例如，除在晶圆的两侧上执行的其它步骤外地处理)以便创建退火扩散轮廓的不对称性。对于结合图10-12讨论的示例，去除了对一个表面进行另外处理的附加步骤。

图10以示意方式描绘从其中随后可制成辐射检测器的半导体晶圆280。在晶圆280的至少一部分退火期间，表面282和284中的一个与诸如石英板的板286或适合在高温使用的其它纯材料接触。在图示的实施例中，表面284与板接触。备选地，表面284可与板286近接触，但在部分或全部退火过程期间间隔开相对极小的距离。在退火过程期间，晶圆280通过气体290的气氛，例如在cdte或czt晶圆周围的te或cd蒸汽包围。在各种实施例中，可将气体290限定在由图10中的容积292以示意方式图示的加热室中。板286可经由在板286与晶圆280之间的接口288，附接或接合到晶圆280的表面284，或者定位在其附近。在图示的实施例中，板286在与表面284接触或近接触固定时起作用以经由晶圆280的表面284防止或部分防止在晶圆280周围的气体290的扩散。

在退火过程中和在退火扩散过程的控制中，利用了在晶圆280周围的气体290。在扩散是到晶圆280中的情况下，气体290是扩散源。在扩散是从晶圆280的体积294的内部到晶圆280的外部区域或多个区域的情况下，周围的气体290创建和/或影响保持扩散的浓度梯度。周围的气体290与在晶圆280的表面上存在并且相应地可形成新复合物的扩散组分交互。晶圆280的表面上新复合物的创建降低了在与气体290交互前在晶圆280的表面上以前存在的原组分的浓度。此浓度降低创建了浓度梯度，其促使更多组分扩散到在其中它们与气体290交互的晶圆280的表面。通过扩散到达表面的组分的浓度通过与气体290的交互而降低，并且因此此类组分到体积294中的附加扩散得以增强。此过程可通过在气体290和扩散组分之间的交互而得以保持，并且可在退火过程期间根据扩散律一再自行重复。

相应地，在晶圆280的表面周围气体290的存在在退火扩散过程中起到作用，并且控制在晶圆280的表面周围的气体量(例如，经由在表面或其附近的板286的放置)控制了退火扩散过程的效率。例如，无论板286是否与表面接触，可控制在板与表面之间的距离和/或板286在表面处或在其附近的时间比例或量，以控制相对于表面扩散过程的效率。

在图10中，晶圆280放置在板286上或在其附近，使得到达的气体290进入到在晶圆280与板286之间的接口288中受在晶圆280与板286之间间隙的大小限制和控制。相应地，经由通过板286的存在减少到达其的气体290的晶圆280的表面284执行的退火扩散过程效率低于经由气体290自由到达(例如，不受板286阻碍)的晶圆280的相对表面282进行的退火扩散过程。经由表面282和284的退火扩散过程的不同效率在体积294中形成不对称退火扩散轮廓，其中体积294中扩散组分的浓度具有两个峰值，即，在表面282(气体290自由流到的表面)下或在其附近的高浓度峰值和在表面284(板286阻碍到其的气体290的流动或可用性的表面)下的更低峰值浓度峰值。体积294中产生的不对称退火扩散轮廓通常可类似于本文中讨论的不对称退火扩散轮廓84、114、184和214。

图11以示意方式图示用于产生不对称退火扩散轮廓的方法的附加示例。类似于结合图10讨论的示例实施例，图11的示例实施例控制到表面的气体的流动或可用性；然而，在图11中，代替采用板286，另一晶圆起到类似于板286的作用的作用(例如，限制气体316到达晶圆310的表面a)。虽然晶圆310限制气体316到达晶圆312的表面a，但气体316可被限定在由图11中的容积318以示意方式图示的加热室中。

相应地，晶圆312充当用于晶圆310的挡板(例如，阻碍气体316的流动或可用性)，并且同时晶圆310充当用于晶圆312的挡板。相应地，对于图11中所描绘的实施例，可消除附加的板(例如，图10的板286)的使用。对于至少一部分的退火过程通过附接具有对应侧面a的成对晶圆310和312，这些侧面彼此附接或接合(或者彼此定位足够靠近以阻碍气体316的可用性)，在图11中产生不对称退火扩散轮廓。相应地，经由在晶圆310与312的表面a之间的接口314，气体316的到达受到限制，并且经由表面a的退火扩散过程的效率得以降低。例如，通过调整在表面a之间接口314的间隙大小和/或表面a彼此接触或近接触的时间量以阻碍气体316的可用性，能够控制经由表面a的退火扩散过程的效率。气体316可自由访问晶圆310和312的侧面b(与侧面a相对)。相应地，经由侧面b的退火扩散过程比经由侧面a的退火扩散过程更有效。在此情况下，每对晶圆310和312经由其侧面a具有更低效退火，并且经由其侧面b具有更高效退火。

经由晶圆310和312的表面a和b的退火扩散过程的不同效率在晶圆310和312的体积320和322中创建不对称退火扩散轮廓。体积320和322中扩散组分的浓度具有两个峰值。第一更高峰值位于表面b下或在其附近，并且第二更低峰值位于表面a下或在其附近。晶圆310和312的体积320和322中产生的不对称退火扩散轮廓通常可类似于本文中讨论的不对称退火扩散轮廓84、114、184和214。

图12是可用来制作诸如检测器180和检测器210的检测器的方法340的流程图。在342处，例如使用圆盘锯或线锯，从半导体晶锭切成晶圆。接着，在344处，通过调整在表面与阻挡表面之间的接口间隙(在一些实施例中，可将间隙调整到零值，在该点间隙不存在，并且表面与阻挡表面彼此接触)，控制在退火室中气体到达进入所退火的晶圆的一个表面。阻挡表面例如可以是板的表面，或者作为另一示例，可以是另一晶圆的表面。在所描绘实施例中，允许气体自由访问晶圆的另一表面(例如，与气体的访问受阻挡表面阻碍的表面相对的表面)。

在346处，产生扩散组分及其浓度的不对称退火扩散轮廓。例如，在346处，可执行受控和调整的退火过程。在晶圆的一侧上，经由在处理步骤314中调整的接口间隙，执行退火以形成具有扩散组分的高和低浓度峰值的不对称退火扩散轮廓。高浓度峰值接近气体的流动或可用性不受阻碍的表面来提供，而低浓度峰值位于用来阻碍气体到晶圆的对应表面的流动或可用性的可调整接口间隙附近。

在348处，可对以高效率退火过程的表面和以更低效率退火过程的表面进行抛光和/或蚀刻。可执行例如在348处的处理以去除或降低表面和/或亚表面损坏以便为阴极和阳极的应用准备好表面。

在350处，将制作的检测器的类型选择为检测器180的类型(例如，具有轮廓，轮廓具有接近阴极侧的更高峰值)或检测器210的类型(例如，具有轮廓，轮廓具有接近阳极侧的更高值)。如果在处理步骤350中选择的检测器类型是检测器180的类型，则方法340继续到352。在352处，应用阴极接触件到在退火期间自由(或更自由)访问气体的表面，并且应用阳极接触件到在退火期间访问气体受阻碍的表面(例如，在接口间隙附近的表面和344的阻挡表面)。如果在350处选择的检测器类型是检测器210的类型，则方法340继续到354。在354处，应用阴极到在退火期间访问气体受阻碍的表面，并且应用阳极到在退火期间自由(或更自由)访问气体的表面。同样可注意到的是，在晶圆的所抛光或蚀刻的表面上阳极和阴极的应用可通过使用金属蒸镀、金属喷溅、电镀或无电镀的一项或更多项来执行。

如本文中讨论的一样，应注意的是，在检测器的一个或更多个边缘区域(例如，区域r1和r3)中电场的峰值增强后，中间区域(或所描绘检测器的区域r2)中的电场应优选保持足够强，以确保在区域r2中电子云的漂移时间te比电子的寿命τe短得多。在控制和调整退火扩散过程时可将此方面考虑在内，以便在辐射检测器的体积中产生适当的电场分布轮廓，而不考虑电场分布是对称还是不对称。

图13提供根据实施例的检测器组合件1300的示意框图。检测器组合件1300包含处理的晶圆1310，其包含阴极和阳极接触件、模拟前端(afe)1320和数字读出板(drb)1330。准直器(未示出)可与检测器组合件1300连同使用以将辐射引导到检测器组合件1300。晶圆1310或瓦片(tile)可如本文中所述地那样配置。在各种实施例中，在检测器组合件1300可采用多个晶圆1310。在图示的实施例中，描绘了四个晶圆1310；然而，在各种实施例中可采用其它数量的晶圆或瓦片。afe1320可操作耦合到晶圆1310，并且drb1330可操作耦合到afe1320。afe1320和/或drb1330可形成为具有晶圆1310的单个单元的一部分，或者可与晶圆1310分开容纳。例如，afe1320可配置为直接附接到一个或更多个晶圆1310的印刷板。drb1330可配置成提供对应于由afe1320提供的信息的数字输出。由drb1330提供的信息可用来重构图像。

图14是具有安装在机架上的多个成像检测器头组合件(例如，可成行安装，以鸢尾花形状或其它配置安装，例如其中可移动检测器载体1016呈径向朝向患者身体1010对齐)的nm成像系统1000的示意图。具体而言，多个成像检测器1002安装到机架1004。在图示的实施例中，成像检测器1002配置为在受试者1010(例如，患者)上和下方耦合到机架1004的两个单独检测器阵列1006和1008。检测器阵列1006和1008可直接耦合到机架1004，或者可经由支撑构件1012耦合到机架1004以允许整个阵列1006和/或1008相对于机架1004移动(例如，如由图14中箭头t所观察的在左方向或右方向上的横向平移)。另外，每个成像检测器1002包含检测器单元1014，至少一些检测器单元安装到从机架1004延伸的可移动检测器载体1016(例如，可由马达驱动以促成其移动的支撑臂或致动器)。在一些实施例中，检测器载体1016允许检测器单元1014例如以线性方式朝向和离开受试者1010移动。因此，在图示的实施例中，检测器阵列1006和1008并联安装在受试者1010的上方和下方，并且允许检测器单元1014在图示为与支撑构件1012(通常在机架1004上水平耦合)垂直的一个方向(由箭头l指示)上的线性移动。然而，如本文中所述，其它配置和定向是可能的。应注意的是，可移动检测器载体1016可以是允许检测器单元1014相对于支撑构件1012和/或机架1004移动的任何类型的支撑，在各种实施例中，其允许检测器单元1014以线性方式朝向和离开支撑构件1012移动。

在各种实施例中，每个成像检测器1002比常规全身或通用成像检测器更小。常规成像检测器可大到足以同时为患者身体的大部分或全部宽度成像，并且可具有大约50厘米或更大的直径或更大尺寸。相比之下，每个成像检测器1002可包含耦合到相应的检测器载体1016并且具有例如4厘米到20厘米的尺寸，并且可由碲化镉(czt)瓦片或模块形成的一个或更多个检测器单元1014。然而，可注意到的是，设想了包含例如具有多行模块的检测器单元1014的不同配置和阵列大小。

应理解的是，成像检测器1002可相对于彼此为不同大小和/或形状，例如正方形、长方形、圆形或其它形状。每个成像检测器1002的实际视场(fov)可与相应的成像检测器的大小和形状直接成比例。

机架1004可形成有如图示的通过其的孔径1018(例如，开口或膛)。诸如患者床的患者工作台1020配置有支撑机件(未示出)，以在孔径1018内的多个观看位置的一个或更多个并且相对于成像检测器1002支撑和携带受试者1010。备选地，机架1004可包括多个机架段(未示出)，每个段可独立移动支撑构件1012或一个或更多个成像装置1002。

机架1004也可以以其它形状配置，例如“c”、“h”、和“l”，并且可绕受试者1010旋转。例如，机架1004可形成为闭环或圆状物，或者形成为允许在成像时轻松访问到受试者1010，并且有利于装载和卸载受试者1010以及降低在一些受试者1010中的幽闭恐怖的开弧或弧。

另外的成像检测器(未示出)可定位成形成检测器阵列行或围绕受试者1010的弧或环。通过在相对于受试者1010的多个位置处定位多个成像检测器1002，例如沿成像轴(例如，受试者1010的从头到脚趾方向)，可更快地采集对更大的fov特定的图像数据。

每个成像检测器1002具有指向受试者1010或受试者内的感兴趣区域的辐射检测面。

图14中的准直器1022(和检测器)为便于说明而描绘为在每个检测器头中的单个准直器。然而，应注意到的是，准直器1022可在不同实施例中以各种布置配置。可选的是，对于采用一个或更多个平行孔准直器的实施例，多孔准直器可构建成与检测器单元1014的像素配准，在一个实施例中，检测器单元114是czt检测器。然而，可使用其它材料。通过强迫光子通过一个膛以便主要通过一个像素收集，配准准直可改进空间分辨率。另外，由于在像素的边缘附近或在两个相邻像素之间的检测器区域可已降低敏感度或者减小能量分辨率或其它性能降级，因此，配准准直可改进像素化检测器的敏感度和能量响应。使准直器隔片直接位于像素的边缘上方降低了光子撞击在这些性能降级位置处的机会，而不降低光子通过准直器的总体概率。

控制器单元1030可控制患者工作台1020、成像检测器1002(其可配置为一个或更多个臂)、机架1004和/或准直器1022(在各种实施例中随与其耦合的成像检测器1002移动)的移动和定位。设置在采集前或采集期间或者在不同图像采集之间运动的范围，以保持例如指向或“瞄准”受试者1010的特定区或区域或沿整个受试者1010的每个成像检测器1002的实际fov。运动可以是如本文中更详细描述地那样在多个方向上同时，并发或按顺序的组合或复杂运动。

控制器单元1030可具有机架马达控制器1032、工作台控制器1034、检测器控制器1036、枢轴控制器1038及准直器控制器1040。可由处理单元1050自动命令，由操作员手动或者是其组合控制控制器1030、1032、1034、1036、1038、1040。机架马达控制器1032可相对于受试者1010移动成像检测器1002，例如，个别移动，分段或子集移动，或者以相互之间的固定关系同时移动。例如，在一些实施例中，机架控制器1032可促使成像检测器1002和/或支撑构件1012相对于受试者1010移动或者绕受试者110旋转，这可包含小于或高达180度(或更多)的运动。

工作台控制器1034可移动患者工作台1020，以相对于成像检测器1002定位受试者1010。患者工作台1020例如可以从上到下的方向上、从内到外的方向上以及从右到左的方向上移动。检测器控制器1036可控制每个成像检测器1002的移动，以如本文中更详细描述地那样作为群组一起移动或者个别移动。检测器控制器1036也可在一些实施例中控制成像检测器1002的移动，以移近和远离受试者1010的表面，例如通过以线性方式控制检测器载体1016朝向或离开受试者1010的平移移动(例如，滑动或伸缩移动)。可选的是，检测器控制器1036可控制检测器载体1016的移动以允许检测器阵列1006或1008的移动。例如，检测器控制器1036可控制由t箭头图示(并且由如图14中所观看的示为向左和向左)的检测器载体1016的横向移动。在各种实施例中，检测器控制器1036可控制检测器载体1016或支撑构件1012在不同的横向方向上移动。检测器控制器1036可控制检测器1002及其准直器1022的回转运动。在一些实施例中，检测器1002和准直器1022可绕轴回转或旋转。

枢轴控制器1038可控制在检测器载体1016的末端处检测器单元1014的轴转或旋转移动和/或检测器载体1016的轴转或旋转移动。例如，一个或更多个检测器单元1014或检测器载体1016可绕至少一个轴旋转以从多个成角方向查看受试者1010，以例如在3dspect或3d成像操作模式中采集3d图像数据。准直器控制器1040可调整可调准直器的位置，利用带有可调带(或叶片)或一个或多个可调针膛的准直器。

应注意的是，一个或更多个成像检测器1002的运动可在与严格轴向或径向不同的方向上，并且在各种实施例中，可使用在几个运动方向上的运动。因此，术语“运动控制器”可用来指示用于所有运动控制器的集体名称。应注意的是，可组合各种控制器，例如，可组合检测器控制器1036和枢轴控制器1038以提供本文中描述的不同移动。

在采集受试者1010或受试者1010的一部分的图像前，可将成像检测器1002、机架1004、患者工作台1020和/或准直器1022调整到诸如第一或初始成像位置及随后的成像位置。成像检测器1002可每个定位成为受试者1010的一部分成像。备选地，例如在小型受试者1010的情况下，一个或更多个成像检测器1002可未用来采集数据，例如在检测器阵列1006和1008末端的成像检测器1002，它们如图14中示出地那样处在远离受试者1010的回缩位置。定位可由操作员手动完成和/或自动完成，这可包含例如使用诸如在当前采集前，例如通过诸如x射线计算断层成像(ct)、mri、x射线、pet或超声波的另一成像模态采集的其它图像的图像信息。在一些实施例中，可由相同系统例如在混合系统(例如，spect/ct系统)中采集诸如其它图像的用于定位的附加信息。另外，检测器单元1014可配置成采集非nm数据，例如x射线ct数据。在一些实施例中，多模态成像系统例如可提供以便允许执行nm或spect成像及x射线ct成像，这可包含如本文中更详细讨论的双模态或机架设计。

在定位成像检测器1002、机架1004、患者工作台1020和/或准直器1022后，使用一个或更多个成像检测器1002采集诸如三维(3d)spect图像等一个或更多个图像，这可包含使用降低或最小化在检测器单元1014之间间隔的组合运动。在各种实施例中，可组合和重构由每个成像检测器1002采集的图像数据成复合图像或3d图像。

在各种实施例中，数据采集系统(das)1060接收由成像检测器1002产生的电信号数据，并且将此数据转换成数字信号以便随后处理。然而，在各种实施例中，数据信号由成像检测器1002生成。除处理单元1050外，还可提供图像重构装置1062(其可以为处理装置或计算机)和数据存储装置1064。应注意的是，与数据采集、运动控制、数据处理和图像重构的一项或更多项有关的一个或更多个功能可通过硬件、软件和/或通过可在成像系统1000内或其附近定位，或者可远程定位的共享处理资源完成。另外，可提供用户输入装置1066以接收用户输入(例如，控制命令)及用于显示图像的显示器1068。das1060接收来自检测器1002的采集的图像及机架1004、支撑构件1012、检测器单元1014、检测器载体1016和检测器1002的对应的横向、垂直、旋转和回转坐标，以便准确地重构图像，其包含3d图像及其切片。

可注意到的是，本文中描述的各种方法可采用本文中讨论的各种实施例(例如，系统和/或方法)的结构或方面。在各种实施例中，可忽略或添加某些步骤，可组合某些步骤，可同时执行某些步骤，可并发执行某些步骤，可将某些步骤拆分成多个步骤，可以以不同顺序执行某些步骤，或者可以以迭代方式重新执行某些步骤或步骤系列。在各种实施例中，来自一个所描绘的方法的一个或更多个步骤可与来自一个或更多个其它所描绘的方法的一个或更多个步骤结合或连同使用。

如本文中所使用的，“配置成”执行任务或操作的结构、限制或元素以对应于任务或操作的方式特别地在结构上形成，构建或适应。为了清晰和避免疑问的目的，只能够经修改以执行任务或操作的对象未如本文中使用地那样“配置成”执行任务或操作。相反，如本文中所使用的“配置成”的使用表示结构性适应或特性，并且表示被描述为“配置成”执行任务或操作的任何结构、限制或元素的结构要求。

要理解，上述描述意图说明的而不是限制的。例如，上述实施例(和/或其方面)可相互组合使用。另外，在不脱离其范围的情况下，可进行许多修改以使特定情况或材料适应各种实施例的教导。虽然本文中描述的材料的尺寸和类型意图定义各种实施例的参数，但它们无意于限制，并且只是示范的。在审查上面描述时，许多其他实施例对于本领域的技术人员将是显而易见的。因此，应参考所附权利要求书连同这类权利要求书所被赋予的等同物的全部范围来确定各种实施例的范围。在所附权利要求书中，术语“包含”和“其中”用作相应术语“包括”和“其中”的易懂英语等同物。此外，在下面权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等只用作标记，而不是意图对其对象强加数字要求。此外，下面的权利要求书的限制没有以方法加功能形式来书写并且不意图基于35u.s.c.§112(f)，除非并且直到这类权利要求限制确切地使用后面是缺乏进一步结构的功能陈述的短语“用于...的部件”。

本书面描述使用包含最佳模式的示例来公开各种实施例，并且还使得本领域技术人员能够实践本公开，包含制作和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本公开的可取得的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这类其他示例具有没有不同于权利要求书的文字语言的结构元件，或者如果它们包含具有与权利要求书的文字语言的无实质差异的等效结构元件，则它们意图处于权利要求书的范围之内。