PIPS^® Detectors

Description

Der passivierte, implantierte planare Siliziumdetektor (PIPS^®) ist ein Produkt der modernen Halbleitertechnologie. Bei den meisten Anwendungen ersetzt dieser Detektor die älteren Silizium-Oberflächenbarrieren-Detektoren (Silicon Surface Barrier, SSB) und Diffused-Junction-Detektoren (Diffused Junction, DJ), bei deren Herstellung seit 1960 keine Veränderung eingeführt wurde. Der PIPS-Detektor bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber den SSB- und DJ-Detektoren:

1. Alle Verbindungskanten sind verdeckt; es wird keine Epoxid-Kantenversiegelung benötigt oder verwendet.

2. Die Kontakte werden ionenimplantiert, um präzise, dünne, direkte Kontaktstellen für eine gute Alpha-Auflösung zu bilden.

3. Das Eingangsfenster ist stabil und robust – es lässt sich bequem und zuverlässig reinigen.

4. Der Leckstrom beträgt typischerweise 1/8 bis 1/100 desjenigen, der bei SSB- und DJ-Detektoren auftritt.

5. Die Dicke der Totschicht (Fenster) ist geringer als die von vergleichbaren SSB oder DJ-Detektoren.

6. Die Standarddetektoren sind auf 100 °C erhitzbar – wobei Spezialmodelle höher erhitzbar sind.

Der PIPS-Detektor wird anhand eines planaren Verfahrens unter Verwendung fotolithografischer Techniken zur Definition der Geometrien hergestellt. Die präzise Steuerung der Oxidpassivierung erfolgt mit Techniken, basierend auf firmeneigenen Know-How. Die Ionenimplantation dient der Bildung der präzise kontrollierten Verbindungsstellen, die für niedrige Leckströme und schmalbandige Eingangsfenster erforderlich sind. Die fotolithografische Technik eignet sich für praktisch jede Geometrie, die auf einen Durchmesser von 140 mm passt.

Der spezifische Widerstand der uniformen, ionenimplantierten Kontakte lässt sich präzise steuern, um positionsempfindliche Detektoren mit extrem schmalen Eingangsfenstern (<50 nm) zu erzeugen.

Niedriger Rückstrom bewirkt einen niedrigen Rauschbeitrag. Das hat der neu eingeführte Detektor X-PIPS™ unter Beweis gestellt, der sich als hervorragender Röntgendetektor bei Raumtemperatur erweist.

Anders als bei SSB-Detektoren, mit ihren rohen Verbindungskanten, die mit Epoxidharz versiegelt werden, um ein gewisses Maß an Stabilität zu erreichen, sind alle PIPS-Detektorverbindungen in den Siliziumwafer integriert. Diese Innovation bietet drei wesentliche Vorteile: 1) Die Stabilität des Geräts ist nicht von einem Epoxid-Dichtstoff abhängig; 2) Das Risiko eines Mikroplasmazusammenbruchs ist gering, was bei SSB-Detektoren durchaus auftreten kann; 3) Der Leckstrom beträgt nur einen kleinen Bruchteil dessen, was bei SSB- oder DJ-Detektoren auftritt.