DE102011083392B3

DE102011083392B3 - Method for manufacturing number of conversion layers for radiation detector, involves growing semiconductor crystals on seed layer in crystal growth apparatus with structure-forming elements for one or more conversion layers

Info

Publication number: DE102011083392B3
Application number: DE201110083392
Authority: DE
Inventors: Fabrice Dierre; Matthias Strassburg; Peter Hackenschmied
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2031-09-27
Also published as: CN103022064A; CN103022064B

Abstract

The method involves producing conversion layer (3) whose structured side (4) is provided with a pixel structure for the application of a pixel electrode (12) and the unstructured side (5) for the application of counter electrode (11). The semiconductor crystals are grown on a seed layer in a crystal growth apparatus with structure-forming elements for one or more conversion layers having structured side. The structural forming elements are made of material which includes carbon, boron nitride coated quartz, carbon coated quartz, pyrolytic boron, pyrolytic carbon or combination.

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für Wandlerschichten für Strahlungsdetektoren.The invention relates to a manufacturing method for transducer layers for radiation detectors.

Strahlungsdetektoren, insbesondere direktkonvertierende Strahlungsdetektoren, ermöglichen eine quantitative und energieselektive Erfassung einzelner Photonen, beispielsweise einer hochenergetischen Strahlung wie z. B. Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung. In direktkonvertierenden Strahlungsdetektoren erzeugt jeweils ein Photon einer Strahlung in einer Wandlerschicht aus einem speziellen Halbleitermaterial freie Ladungsträger in der Form von Elektronen-Loch-Paaren. Die durch die Röntgenphotonen erzeugten Ladungsträgerpaare (Elektronen-Loch-Paare) werden durch das Anlegen eines äußeren elektrischen Feldes zur jeweiligen Elektrode beschleunigt (Elektronen zur Anode, Löcher zur Kathode) und influenzieren bei ihrem Eintreffen Pulse auf der jeweiligen Elektrode, die dann über eine Verstärkerelektronik als Strom- oder Spannungspuls nachgewiesen werden.Radiation detectors, in particular direct-converting radiation detectors, allow a quantitative and energy-selective detection of individual photons, such as a high-energy radiation such. B. X-rays or gamma rays. In direct-converting radiation detectors, in each case one photon of radiation in a converter layer made of a special semiconductor material generates free charge carriers in the form of electron-hole pairs. The charge carrier pairs (electron-hole pairs) generated by the X-ray photons are accelerated by the application of an external electric field to the respective electrode (electrons to the anode, holes to the cathode) and, on arrival, induce pulses on the respective electrode, which are then amplified be detected as a current or voltage pulse.

Zur Detektion von hochenergetischen Strahlungen eignen sich beispielsweise Halbleitermaterialien in Form von II-VI-Halbleitern mit hohen Atomzahlen, insbesondere Cadmiumtelluride oder Cadmiumselenide wie zum Beispiel CdTe, CdZnTe, CdZnSe, CdTeSe oder CdZnTeSe. Diese Materialien eignen sich auf Grund einer hohen Röntgenabsorption insbesondere für die Energiebereiche der medizinischen Bildgebung.Semiconductor materials in the form of II-VI semiconductors with high atomic numbers, in particular cadmium tellurides or cadmiumselenides such as, for example, CdTe, CdZnTe, CdZnSe, CdTeSe or CdZnTeSe, are suitable for the detection of high-energy radiation. These materials are particularly suitable for the energy fields of medical imaging due to a high X-ray absorption.

Einer ihrer Nachteile ist jedoch der schlechte Lochtransport in dem Halbleitermaterial und der damit verbundene Einfang von Ladungsträgern in Defekten, welche in einem Realkristall immer vorhanden sind, insbesondere an Korngrenzen und Grenzflächen wie z. B. Elektroden. Um diesen Nachteil auszugleichen, wurden beim Stand der Technik die Ausbildung von Streifen, Pixeln und anderen Strukturen der jeweiligen Sammelelektrode, herkömmlicherweise der Anode, vorgeschlagen. Alle diese Oberflächenstrukturen nutzen den so genannten „small-pixel-effect”. Dieser beruht darauf, dass bei im Vergleich zu der Wandlerschichtdicke sehr kleinen pixelierten Elektroden das Gesichtsfeld in einem weiten Bereich des Detektors sehr klein wird und erst in unmittelbarer Nähe der pixelierten Elektroden stark ansteigt. Dies führt dazu, dass der größte Teil des Ladungssignals erst entsteht, wenn die Ladungsträger die Nähe der Elektrode erreichen. Diesen Effekt kann man zum Beispiel ausnutzen, um den Beitrag des durch Löcher induzierten Signals zu reduzieren. Dabei korreliert die Effizienz des „small-pixel-effects” direkt mit dem Verhältnis zwischen der Pixelgröße und der Wandlerschichtdicke.However, one of their disadvantages is the poor hole transport in the semiconductor material and the associated trapping of charge carriers in defects which are always present in a real crystal, in particular at grain boundaries and interfaces such. B. electrodes. To compensate for this disadvantage, the prior art has proposed the formation of strips, pixels and other structures of the respective collecting electrode, conventionally the anode. All these surface structures use the so-called "small-pixel-effect". This is based on the fact that when compared to the converter layer thickness very small pixelated electrodes, the field of view in a wide range of the detector is very small and increases sharply only in the immediate vicinity of the pixelated electrodes. This leads to the fact that the largest part of the charge signal only arises when the charge carriers reach the vicinity of the electrode. For example, this effect can be exploited to reduce the contribution of the hole-induced signal. The efficiency of the "small-pixel-effect" correlates directly with the relationship between the pixel size and the converter layer thickness.

Um eine mit einer Oberflächenstruktur, z. B. einer Anzahl von Pixelelementen, versehenen Wandlerschicht zu erzeugen, wurde herkömmlicherweise ein fotolithografisches Verfahren mit mehreren Schritten, u. a. Ätzschritten, Belichtungsschritten, Entwicklungsschritten und Reinigungsschritten, eingesetzt. Üblicherweise sind mit diesem fotolithografischen Verfahren jedoch Kontaminationen und Defektbildungen verbunden, welche die Herstellungskosten für solche Wandlerschichten bzw. Detektorelemente ansteigen lassen und deren Leistungen häufig vermindern (siehe z. B. Milor et al. in „Photoresist Process Optimization for Defects Using a Rigorous Lithography Simulator”, IEEE 1997, S. 57–60). Generell sind Arbeitsschritte immer eine Quelle von Verunreinigungen, da zum einen die Laborluft selbst im Reinraum nicht partikelfrei ist und zum anderen die Chemikalien ebenfalls nicht hundertprozentig rein sind. Daher gibt es bei der Herstellung für jeden Prozessschritt unterschiedliche Reinraumklassen. Kleinere Firmen, Institutslabore haben oftmals nur Reinraumklassen, bei denen sich zum Beispiel in einem Luftvolumen von ca. 30 cm × 30 cm × 30 cm (Kubikfuß) immer noch mehr als 200 Partikel mit einer Größe von 5 μm befinden dürfen.To one with a surface structure, for. For example, to produce a number of pixel elements of provided transducer layer has conventionally been a multi-step photolithographic process, i.a. a. Etching steps, exposure steps, development steps and purification steps used. However, this photolithographic process usually involves contaminations and defect formations which increase the production costs for such converter layers or detector elements and frequently reduce their performance (see, for example, Milor et al., In "Photoresist Process Optimization for Defects Using a Rigorous Lithography Simulator ", IEEE 1997, pp. 57-60). In general, work steps are always a source of contamination, because on the one hand the laboratory air is not particle-free even in the clean room and on the other hand the chemicals are also not one hundred percent pure. Therefore, there are different cleanroom classes for each process step during production. Smaller companies, institute laboratories often only have cleanroom classes, where, for example, in an air volume of about 30 cm × 30 cm × 30 cm (cubic feet) may still be more than 200 particles with a size of 5 microns.

Zur Herstellung einzelner Wandlerschichten mit separierten Pixelelementen oder Frisch-Gitterstrukturen werden Gitterstrukturen im Kristallwachstumsprozess eingesetzt, die nach dem Kristallwachstum im Produkt verbleiben. Solche Verfahren zur Erzeugung einzelner Schichten sind z. B. in der WO 2010/052676 A2 oder der US 6,043,495 A beschrieben.To produce individual transducer layers with separated pixel elements or fresh grating structures, lattice structures are used in the crystal growth process, which remain in the product after crystal growth. Such methods for generating individual layers are e.g. B. in the WO 2010/052676 A2 or the US 6,043,495 A described.

US 7,758,843 B1 beschreibt Kristallwachstumsprozess und entsprechende Tiegelmaterialien. US Pat. No. 7,758,843 B1 describes crystal growth process and corresponding crucible materials.

Ausgehend von dem vorstehenden Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Herstellungsverfahren für solche Wandlerschichten für Strahlungsdetektoren, insbesondere für direktkonvertierende Strahlungsdetektoren, mit einer Pixelelektrode zu liefern.Based on the above prior art, it is an object of the present invention to provide an alternative manufacturing method for such detector layers for radiation detectors, in particular for direct-converting radiation detectors, with a pixel electrode.

Diese Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a manufacturing method according to claim 1.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist dabei ein Verfahren zur Herstellung einer Anzahl von Wandlerschichten (d. h. zwei oder mehrere Wandlerschichten) für Strahlungsdetektoren, die gleichzeitig in einem Kristallwachstumsschritt erzeugt werden können. Das Verfahren ist dabei für solche Wandlerschichten ausgelegt, bei denen jede der hergestellten Wandlerschichten eine erste Seite mit einer Pixelstruktur für das Aufbringen einer Pixelelektrode und eine zweite Seite für das Aufbringen einer Gegenelektrode umfasst. Zur Erzeugung dieser Struktur umfasst das Verfahren den Schritt des Aufwachsens eines Halbleiterkristalls auf einer Keimschicht in einer Kristallwachstumsvorrichtung mit Strukturbildungselementen für mehrere Wandlerschichten mit strukturierter erster Seite.The production method according to the invention is a method for producing a number of converter layers (ie two or more converter layers) for radiation detectors, which can be generated simultaneously in a crystal growth step. The method is designed for such converter layers, in which each of the converter layers produced comprises a first side with a pixel structure for the application of a pixel electrode and a second side for the application of a counter electrode. To generate this structure, the method comprises the step growing a semiconductor crystal on a seed layer in a crystal growth device having pattern-forming elements for a plurality of first-layer structured first-order converter layers.

Eine Wandlerschicht besteht dabei aus einem Strahlungsdetektionsmaterial in Form eines Halbleiterkristalls, in dem die einzelnen, in das Material einfallenden Photonen direkt gezählt werden können. Bei einem solchen direktkonvertierenden Material kann durch die Erzeugung von elektrischen Ladungsträgern, d. h. von Elektronen-Loch-Paaren, in dem Strahlungsdetektionsmaterial die einfallende Strahlung über eine Zählratenerfassung direkt nachgewiesen werden. Unter Strahlung wird jegliche Art von Strahlung verstanden, die sich zur Freisetzung von Ladungsträgern in dem Strahlungsdetektionsmaterial eignet, bevorzugt hochenergetische Strahlung und insbesondere Röntgen- oder Gammastrahlung. Beispiele für direktkonvertierende Halbleiterverbindungen, die in einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für eine Wandlerschicht eingesetzt werden können, sind II-VI-Halbleiterverbindungen, insbesondere Selenide und Telluride, wie zum Beispiel Materialsysteme auf Basis von CdSe, CdZnTe, CdTeSe, CdZnTeSe und CdMnTeSe. Bevorzugt können Halbleiterverbindungen aus Cd_xZn_1-xTe_ySe_1-y (mit 0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1) oder Cd_xMn_1-xTe_ySe_1-y (mit 0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1) ausgewählt werden.A transducer layer consists of a radiation detection material in the form of a semiconductor crystal, in which the individual, incident in the material photons can be counted directly. In such a direct-converting material, by generating electric charge carriers, ie, electron-hole pairs, in the radiation detecting material, the incident radiation can be directly detected by count rate detection. Radiation is understood to mean any type of radiation which is suitable for releasing charge carriers in the radiation detection material, preferably high-energy radiation and in particular x-ray or gamma radiation. Examples of direct-converting semiconductor compounds that can be used in a converter layer manufacturing method according to the invention are II-VI semiconductor compounds, in particular selenides and tellurides, for example material systems based on CdSe, CdZnTe, CdTeSe, CdZnTeSe and CdMnTeSe. Preferably, semiconductor compounds of Cd _x Zn _1-x Te _y Se _1-y (where 0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1) or Cd _x Mn _1-x Te _y Se _1-y (where 0 ≤ x ≤ 1 0 ≤ y ≤ 1).

Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren wird eine Wandlerschicht erzeugt, deren erste Seite eine Pixelstruktur für das Aufbringen einer Pixelelektrode umfasst und deren zweite Seite für das Aufbringen einer Gegenelektrode ausgestaltet ist. „Pixelstruktur” im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Oberfläche der Wandlerschicht der ersten Seite eine Oberflächenstruktur besitzt, welche die Oberfläche in einzelne definierte Pixel unterteilt. Die Form und Gestalt der Pixel kann beliebig gewählt sein, wobei die Seitenlänge oder der Durchmesser der einzelnen Pixel im Vergleich zu der Schichtdicke der Wandlerschicht bevorzugt klein ist, um den so genannten ”small-pixel-effect” zu erzielen. Bevorzugte Strukturen sind kreisförmige oder viereckige und insbesondere quadratische Pixel, aber auch Pixel mit einer viereckigen Grundfläche und abgerundeten Ecken, mit einer definierten Pixelgröße, d. h. Pixelfläche in der Ebene der Pixelelemente. Beispielhafte Durchmesser bzw. Kantenlängen der Pixel sind kleiner als 10 mm, bevorzugt, kleiner oder gleich 5 mm, weiter bevorzugt zwischen 100 μm und 500 μm, beispielhaft 200 μm. Zwischen den einzelnen Pixelelementen werden bevorzugt Zwischenräume, z. B. in Form von Hohlräumen bzw. Furchen, ausgebildet, die eine elektrische Abschottung der einzelnen, auf den Pixelelementen anzuordnenden Elektrodenelemente gewährleisten.The inventive production method produces a converter layer whose first side comprises a pixel structure for applying a pixel electrode and whose second side is designed for applying a counterelectrode. "Pixel structure" in the sense of the invention means that the surface of the converter layer of the first side has a surface structure which divides the surface into individual defined pixels. The shape and shape of the pixels can be chosen arbitrarily, wherein the side length or the diameter of the individual pixels in comparison to the layer thickness of the converter layer is preferably small in order to achieve the so-called "small-pixel effect". Preferred structures are circular or square and in particular square pixels, but also pixels with a quadrangular base and rounded corners, with a defined pixel size, d. H. Pixel area in the plane of the pixel elements. Exemplary diameters or edge lengths of the pixels are less than 10 mm, preferably less than or equal to 5 mm, more preferably between 100 μm and 500 μm, by way of example 200 μm. Between the individual pixel elements are preferably spaces, z. B. in the form of cavities or grooves, which ensure an electrical isolation of the individual, to be arranged on the pixel elements electrode elements.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren löst die vorstehende Aufgabe durch das direkte Aufwachsen des Strahlungsdetektionsmaterials auf einer Keimschicht in einem Kristallwachstumsprozess. Hierbei können verschiedene Kristallwachstumsprozesse eingesetzt werden, solange sie zu dem gewünschten Halbleiterkristall mit den für eine Wandlerschicht zweckmäßigen Eigenschaften führen. Dem Fachmann auf diesem Gebiet sind verschiedene Kristallwachstumsprozesse für die hier verwendeten Halbleitermaterialien bekannt, wie z. B. das Travelling Heater Method-Verfahren (1), vertikale und horizontale High-Pressure-Bridgman-Verfahren (2), Vertical Gradient Freeze (VGF) Verfahren, wie z. B. das VGF High Pressure Bridgman (3), Physical Vapor Transport Verfahren (4), Czochalsky Verfahren (5), Metal Organic Chemical Vapor Deposition-Verfahren (6), Liquid Phase Epitaxy Verfahren (7) oder Molecular Beam Epitaxy Verfahren (8). Bevorzugt für Bulkkristalle (also Volumenkristalle) sind die vorstehend genannten Verfahren 1 bis 5. Die anderen Verfahren eignen sich z. B. zur Herstellung von „dünnen”, also bis zu einigen 10 μm dicken Schichten.The manufacturing method of the present invention achieves the above object by directly growing the radiation detection material on a seed layer in a crystal growth process. Here, various crystal growth processes can be used, as long as they lead to the desired semiconductor crystal having the properties suitable for a transducer layer. Those skilled in the art will appreciate various crystal growth processes for the semiconductor materials used herein, such as: B. the Traveling Heater Method method ( 1 ), vertical and horizontal high-pressure bridging methods ( 2 ), Vertical Gradient Freeze (VGF) methods, such as. For example, the VGF High Pressure Bridgman ( 3 ), Physical Vapor Transport Method ( 4 ), Czochalsky method ( 5 ), Metal Organic Chemical Vapor Deposition Process ( 6 ), Liquid Phase Epitaxy Procedure ( 7 ) or Molecular Beam Epitaxy Method ( 8th ). Preferred for bulk crystals (ie bulk crystals) are the aforementioned methods 1 to 5 , The other methods are suitable for. As for the production of "thin", ie up to several 10 microns thick layers.

In den erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann eine Keimschicht aus heterogenen Keimen (z. B. Al₂O₃, Ge, GaAs, GaN, usw.) oder aus homogenen Keimen auf Basis von Cd-Seleniden oder Telluriden mit weitgehend übereinstimmenden Gitterparametern zu dem gewünschten Detektormaterial eingesetzt werden. Dies ermöglicht das Wachstum von einzelnen Kristalliten oder säulenartigen Kristallkörnern, wodurch möglichst wenige intrinsische Fehlstellen in der Wandlerschicht ausgebildet werden. Je weniger intrinsische Fehlstellen in der Wandlerschicht vorhanden sind, desto höher ist in der Regel die Ladungsträgerbeweglichkeit und deren Lebensdauer also das Ladungsträgerbeweglichkeits-Lebensdauer-Produkt (das sogenannte μ·τ).In the production process according to the invention, a seed layer of heterogeneous nuclei (eg Al ₂ O ₃ , Ge, GaAs, GaN, etc.) or of homogeneous nuclei based on Cd-selenides or tellurides with largely matching lattice parameters can be used for the desired detector material become. This allows the growth of individual crystallites or columnar crystal grains, thereby forming as few intrinsic defects as possible in the transducer layer. The fewer intrinsic defects in the transducer layer are present, the higher the charge carrier mobility and its lifetime is therefore generally the charge carrier mobility lifetime product (the so-called μ ·τ).

Für die Ausgestaltung der Form, Größe und Dicke der einzelnen Pixelelemente auf der ersten Seite der Wandlerschicht werden in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren Strukturbildungselemente in der Kristallwachstumsvorrichtung vorgesehen, welche die die Zwischenräume, z. B. in Form von Hohlräumen bzw. Furchen, zwischen den einzelnen Pixelelementen während des Kristallwachstums freihalten. In anderen Worten ausgedrückt, dienen die Strukturbildungselemente als Platzhalter für die Zwischenräume zwischen den einzelnen Pixelelementen der Wandlerschicht, die nach dem Herauslösen aus der Wandlerschicht die Hohlräume bzw. Furchen zurücklassen. Die Genauigkeit und die Größe der Pixelelemente hängen von der Qualität und der Beschaffenheit der Strukturbildungselemente ab, da diese genau komplementär zu ihnen sind.For the embodiment of the shape, size and thickness of the individual pixel elements on the first side of the converter layer, structure-forming elements are provided in the crystal growth apparatus in the production method according to the invention, which comprises the gaps, e.g. In the form of cavities or grooves, between the individual pixel elements during crystal growth. In other words, the patterning elements serve as placeholders for the spaces between the individual pixel elements of the transducer layer, which leave the cavities after being released from the transducer layer. The accuracy and size of the pixel elements depend on the quality and nature of the patterning elements since they are exactly complementary to them.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es zur Bildung von Wandlerschichten mit Pixelelementen auf einer Seite der Wandlerschicht keine fotolithografischen Verfahren benötigt. Insbesondere bedarf das erfindungsgemäße Verfahren keines Ätzschritts zur Erzeugung von Hohlräumen oder Furchen zwischen den Pixelelementen, so dass bezüglich der Materialauswahl keine Beschränkung bezüglich der Ätzbarkeit des Materials notwendig ist. Auch die üblichen Verunreinigungen durch die fotolithografischen Schritte, insbesondere die Verunreinigungen durch die Ätzchemikalien bzw. die Defektstellen auf der Oberfläche aufgrund des Ionenstrahlätzens, treten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht auf.The inventive method has the advantage that it is used to form transducer layers Pixel elements on one side of the transducer layer does not require photolithographic processes. In particular, the method according to the invention does not require any etching step for producing cavities or furrows between the pixel elements, so that with regard to the choice of material, no restriction with regard to the etchability of the material is necessary. The usual impurities by the photolithographic steps, in particular the contamination by the etching chemicals or the defect sites on the surface due to the ion beam etching, do not occur in the inventive method.

Ein weiterer Vorteil ist die geringe Anzahl an erforderlichen Verfahrensschritten, wodurch eine weitere Verbesserung der Qualität der hergestellten Wandlerschichten möglich ist. Dadurch verringern sich auch die Herstellungskosten für eine solche Wandlerschicht.Another advantage is the small number of required process steps, which further improve the quality of the converter layers produced is possible. This also reduces the production costs for such a converter layer.

Durch das vorstehend erläuterte Herstellungsverfahren kann eine Wandlerschicht mit einer für das Aufbringen einer Pixelelektrode angepassten strukturierten ersten Seite und einer zweiten Seite mit einer verbesserten Qualität und zu geringeren Kosten hergestellt werden. Insbesondere kann durch das Aufwachsen eines Halbleiterkristalls auf einer Keimschicht in einer Kristallwachstumsvorrichtung mit Strukturbildungselementen für eine Anzahl von Wandlerschichten mit einer Pixelstruktur auf der ersten Seite eine Oberflächenstruktur mit einem geringeren Grad an Verunreinigungen und mit weniger Fehlstellen auf der Oberfläche im Vergleich zu den herkömmlichen fotolithografisch hergestellten Wandlerschichten bereitgestellt werden.By the manufacturing method explained above, a converter layer having a patterned first side adapted for applying a pixel electrode and a second side improved in quality and at a lower cost can be manufactured. In particular, by growing a semiconductor crystal on a seed layer in a crystal growth device having patterning elements for a number of transducer layers having a pixel structure on the first side, a surface structure having a lower degree of impurities and fewer defects on the surface compared to the conventional photolithographically fabricated transducer layers to be provided.

Durch die homogeneren Halbleiteroberflächen der erfindungsgemäß hergestellten Wandlerschichten eignen sich die Wandlerschichten zur Herstellung von Strahlungsdetektoren und von solche Strahlungsdetektoren umfassenden medizintechnischen Geräten. Ein Strahlungsdetektor umfasst eine wie vorstehend beschrieben hergestellte Wandlerschicht, eine auf deren ersten Seite angeordnete Pixelelektrode und eine auf deren zweiten Seite angeordnete Gegenelektrode. Die Strahlungsdetektoren haben aufgrund der vorstehend erwähnten Vorteile der erfindungsgemäß hergestellten Wandlerschichten eine homogenere Detektorleistung und insbesondere eine geringere Variation des elektrischen Feldes im Betrieb des Detektors. Deshalb haben sie eine weitgehend konstante Zählratenerfassung, d. h. lediglich eine geringe Abweichung der Zählrate mit der Zeit, und sind deshalb für die Bestrahlung unter extrem hohen Flüssen, insbesondere bei Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung (zum Beispiel in der Computertomographie) geeignet. Optional kann der Strahlungsdetektor auch über eine Auswerteelektronik zum Auslesen eines Detektorsignals verfügen, die z. B. direkt als ein Bestandteil des Strahlungsdetektors ausgebildet sein kann. Alternativ kann die Auswerteelektronik auch als separates, mit dem Strahlungsdetektor verbindbares System ausgebildet sein.Due to the more homogeneous semiconductor surfaces of the converter layers according to the invention, the converter layers are suitable for the production of radiation detectors and medical devices comprising such radiation detectors. A radiation detector comprises a converter layer produced as described above, a pixel electrode arranged on the first side thereof and a counterelectrode arranged on the second side thereof. The radiation detectors have due to the aforementioned advantages of the converter layers according to the invention a more homogeneous detector performance and in particular a smaller variation of the electric field in the operation of the detector. Therefore, they have a largely constant count rate detection, i. H. only a slight deviation of the counting rate with time, and are therefore suitable for irradiation under extremely high fluxes, in particular X-rays or gamma rays (for example in computed tomography). Optionally, the radiation detector also have an evaluation for reading a detector signal, the z. B. can be formed directly as part of the radiation detector. Alternatively, the transmitter can also be designed as a separate, connectable to the radiation detector system.

Die hierin beschriebenen Strahlungsdetektoren eignen sich auf Grund der vorstehend erläuterten Vorteile und insbesondere wegen der Verbesserung der Homogenität und der konstanten Zählrate auch bei gewöhnlichen Einsatzbedingungen für den Einsatz in medizintechnischen Geräten und insbesondere in Geräten mit einer Zählratenerfassung unter Röntgen- und/oder Gammabestrahlung, insbesondere mit höherer Strahlungsintensität. Deshalb richtet sich die Erfindung auch auf ein medizintechnisches Gerät mit einem solchen Strahlungsdetektor. Besonders bevorzugte Beispiele hierfür sind Röntgensysteme, Gammastrahlensysteme, CT-Systeme oder Radionuklid-Emissions-Tomographiesysteme wie z. B. PET-Systeme oder SPECT-Systeme.The radiation detectors described herein are suitable for use in medical devices and in particular in devices with count rate detection under X-ray and / or gamma irradiation, in particular with the advantages described above and in particular because of improving the homogeneity and the constant count rate higher radiation intensity. Therefore, the invention is also directed to a medical device with such a radiation detector. Particularly preferred examples of these are x-ray systems, gamma ray systems, CT systems or radionuclide emission tomography systems such. B. PET systems or SPECT systems.

Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung, wobei explizit darauf hingewiesen wird, dass die erfindungsgemäß hergestellte Wandlerschicht, der hierin beschriebene Strahlungsdetektor und das hierin beschriebene medizintechnische Gerät auch entsprechend den abhängigen Ansprüchen zum Herstellungsverfahren für eine Wandlerschicht weitergebildet sein können und umgekehrt.The dependent claims and the following description contain particularly advantageous refinements and developments of the invention, it being explicitly pointed out that the transducer layer produced according to the invention, the radiation detector described herein and the medical device described herein can also be developed in accordance with the dependent claims for the production method for a transducer layer can and vice versa.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sind die Strukturbildungselemente direkt auf der Keimschicht angeordnet. Das heißt, dass nach dem Vorlegen einer Keimschicht aus geeigneten homogenen oder heterogenen Keimen ein oder mehrere Strukturbildungselemente auf dieser Keimschicht derart angeordnet werden, dass sie Platzhalter für die Zwischenräume, z. B. in Form von Hohlräumen bzw. Furchen, zwischen den Pixelelementen darstellen. Dabei sind die Gestalt, die Größe und die Dicke dieser Strukturbildungselemente genau an die Form der Zwischenräume zwischen den Pixelelementen angepasst. In dem Schritt des Aufwachsens eines Halbleiterkristalls auf der Keimschicht erfolgt nun ein Kristallwachstum ausgehend von der Keimschicht zwischen den Strukturbildungselementen. Sobald das Kristallwachstum die gesamten Zwischenräume zwischen den Strukturbildungselementen ausgefüllt hat, erfolgt ein weiteres Wachstum um die Strukturbildungselemente herum, so dass es zu einem Zusammenschluss der einzelnen Kristallkörner bzw. säulenartigen Kristalle und zur Ausbildung einer vollflächigen Kristallschicht oberhalb der Strukturbildungselemente kommt. Dadurch wird eine durchgehende Wandlerschicht aus einem Halbleiterkristall im oberen Bereich, d. h. entgegengesetzt der Keimschicht mit einer auf die Keimschicht hin ausgerichteten kristallinen Pixelelementstruktur ausgebildet. Die kristalline Pixelelementstruktur wird durch das auf der Keimschicht ausgebildete Muster an Strukturbildungselementen vorgegeben.In a preferred embodiment of the production method according to the invention, the structure-forming elements are arranged directly on the seed layer. That is, after the presentation of a seed layer of suitable homogeneous or heterogeneous nuclei, one or more structure-forming elements are arranged on this seed layer such that they are placeholders for the interspaces, for. In the form of cavities or furrows, between the pixel elements. The shape, the size and the thickness of these pattern-forming elements are exactly adapted to the shape of the spaces between the pixel elements. In the step of growing a semiconductor crystal on the seed layer, a crystal growth now takes place starting from the seed layer between the structure-forming elements. As soon as the crystal growth has filled the entire interstices between the structure-forming elements, further growth takes place around the structure-forming elements, so that an association of the individual crystal grains or columnar crystals and the formation of a full-area crystal layer above the structure-forming elements occurs. Thereby, a continuous transducer layer of a semiconductor crystal in the upper region, ie opposite to the seed layer with an aligned on the seed layer crystalline pixel element structure formed. The crystalline pixel element structure is predetermined by the pattern of structure-forming elements formed on the seed layer.

Nach dem Ablösen der Keimschicht und dem Herauslösen der Strukturbildungselemente kann die erzeugte Halbleiterkristallschicht als eine Wandlerschicht mit strukturierter erster Seite verwendet werden.After peeling off the seed layer and leaching out the patterning elements, the generated semiconductor crystal layer may be used as a patterned first side transducer layer.

In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren sind in der Kristallwachstumsvorrichtung, zum Beispiel einem Schmelztiegel, mehrere – in einer Wachstumsrichtung des Kristalls voneinander beabstandete – Schichten an Strukturbildungselementen angeordnet. In dem Schritt des Aufwachsens des Halbleiterkristalls innerhalb der Kristallwachstumsvorrichtung können sich dadurch zwischen sowie unterhalb und oberhalb der Schichten an Strukturbildungselemente Halbleiterkristalle ausbilden. Diese können monokristallin oder polykristallin sein, können aber auch mehrere granulare Grenzflächen aufweisen, solange sie alle Zwischenräume zwischen den Strukturbildungselementen vollflächig ausfüllen und Strahlungsdetektionseigenschaften aufweisen. Dadurch kann in einem Kristallwachstumsprozess ein Halbleiterkristall gezüchtet werden, aus dem mehrere Wandlerschichten gewonnen werden können. Beispielsweise kann man durch Zersägen bzw. Zerschneiden des Halbleiterkristalls in Richtung der einzelnen Schichten bzw. Lagen an Strukturbildungselementen und durch Herauslösen der Strukturelemente aus den einzelnen Schichten mehrere Wandlerschichten mit strukturierter erster Seite gewinnen. Dadurch werden sehr viele Einzelschritte im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren eingespart, so dass das Verfahren sehr kostengünstig ausgestaltet werden kann.In the production method of the present invention, in the crystal growth apparatus, for example, a crucible, a plurality of layers spaced apart in a growth direction of the crystal are arranged on pattern forming elements. In the step of growing the semiconductor crystal within the crystal growth device, semiconductor crystals may thereby be formed between and below and above the layers of patterning elements. These may be monocrystalline or polycrystalline, but may also have multiple granular interfaces, as long as they fill all the spaces between the structure-forming elements over the entire surface and have radiation detection properties. As a result, in a crystal growth process, a semiconductor crystal can be grown, from which a plurality of converter layers can be obtained. For example, by sawing or cutting the semiconductor crystal in the direction of the individual layers or layers of structure-forming elements and by detaching the structure elements from the individual layers, it is possible to obtain a plurality of converter layers with a structured first side. As a result, a great many individual steps are saved in comparison with the conventional methods, so that the method can be designed very cost-effectively.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens werden als Strukturbildungselemente ein oder mehrere Gitter mit Ausschnitten in Form von Pixelelektrodenelementen eingesetzt. Diese Gitter können eingesetzt werden, um sie zum Beispiel direkt auf einer Keimschicht aufzubringen, so dass eine Wandlerschicht um diese herum erzeugt werden kann. Es werden mehrere solcher Schichten bzw. Lagen an entsprechenden Gittern in definierten Abständen in einer Kristallwachstumsvorrichtung vorgesehen, so dass in einem Kristallwachstumsschritt mehrere Wandlerschichten gleichzeitig erzeugt werden können. Die Ausschnitte der Gitter entsprechen dabei der Form der zu erzeugenden Pixelelektrodenelemente. Diese Ausschnitte können kreisförmig, viereckig, quadratisch, sechseckig oder in irgendeiner anderen geeigneten Form von Pixelelektroden ausgestaltet sein. Die Größe der Ausschnitte bestimmt sich nach der gewünschten Größe der zu erzeugenden Pixelelektrodenfläche. Dadurch, dass die Gitter zusammenhängende Strukturbildungselemente darstellen, können diese relativ einfach in definierten Abständen in einer Kristallwachstumsvorrichtung angebracht werden, um anschließend um diese herum den entsprechenden Halbleiterkristall zu züchten.In a further preferred embodiment of the production method, one or more gratings with cutouts in the form of pixel electrode elements are used as structure-forming elements. For example, these gratings can be used to apply them directly to a seed layer so that a transducer layer can be created around them. Several such layers are provided on respective gratings at defined intervals in a crystal growth device so that multiple transducer layers can be generated simultaneously in a crystal growth step. The sections of the grids correspond to the shape of the pixel electrode elements to be generated. These cutouts may be circular, quadrangular, square, hexagonal, or any other suitable form of pixel electrode. The size of the cutouts is determined by the desired size of the pixel electrode area to be generated. The fact that the lattices represent coherent structure-forming elements allows them to be attached relatively easily at defined intervals in a crystal growth apparatus in order subsequently to grow the corresponding semiconductor crystal therearound.

Die Form und Größe des hergestellten Halbleiterkristalls richtet sich dabei nach der Gestalt und der Größe der verwendeten Kristallwachstumsvorrichtung. Die Abstände zwischen den Schichten der Strukturbildungselemente sollten dabei gleich oder etwas größer als die gewünschte Wandlerschichtdicke sein. Dadurch kann man erreichen, dass jede Wandlerschicht eine erste strukturierte Oberfläche und eine zweite unstrukturierte Oberfläche nach dem Schneiden des Kristalls entlang der Strukturelemente aufweist. Bevorzugte Dicken, d. h. Abstände, sind im Bereich von 100 μm bis 20 mm, weiter bevorzugt von 500 μm bis 5 mm, noch weiter bevorzugt von 1 mm bis 3 mm. Typischerweise werden Dickenergänzungen (sogenannte „Margins”) eingesetzt, um die durch ein Polieren nach dem Schneiden des Kristalls wegfallenden Dicken zu berücksichtigen. Dafür werden typischerweise 10 μm bis 500 μm, bevorzugt 30 μm bis 150 μm als „Margin” an den Schnittflächen einkalkuliert.The shape and size of the semiconductor crystal produced depends on the shape and size of the crystal growth apparatus used. The distances between the layers of the structure-forming elements should be equal to or slightly larger than the desired transducer layer thickness. As a result, it can be achieved that each transducer layer has a first structured surface and a second unstructured surface after the crystal has been cut along the structural elements. Preferred thicknesses, d. H. Distances are in the range of 100 microns to 20 mm, more preferably from 500 microns to 5 mm, even more preferably from 1 mm to 3 mm. Typically, "margins" are used to account for the thicknesses lost by polishing after cutting the crystal. For this, typically 10 μm to 500 μm, preferably 30 μm to 150 μm, are calculated as "margins" at the cut surfaces.

Die in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eingesetzten Strukturbildungselemente sind aus einem Material hergestellt, welches nicht an das geschmolzene Kristallisationsmaterial anhaftet oder mit diesem eine Reaktion eingeht, um ein Ablösen nach dem Erkalten des Halbleiterkristalls zu ermöglichen. Außerdem zeigt das Material dadurch ebenfalls eine geringe Neigung zur Keimbildung während des Kristallwachstums. Beispielhafte Materialien für die Strukturbildungselemente sind Kohlenstoff oder mit Bornitrid oder Kohlenstoff beschichtetes Quarz, pyrolytisches Bor oder pyrolytischer Kohlenstoff.The patterning elements used in the manufacturing method of the present invention are made of a material which does not adhere to or react with the molten crystallization material to allow peeling after the cooling of the semiconductor crystal. In addition, the material also shows a low tendency for nucleation during crystal growth. Exemplary materials for the patterning elements are carbon or boron nitride or carbon coated quartz, pyrolytic boron or pyrolytic carbon.

Für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann jeder Kristallwachstumsprozess verwendet werden, mit dem das Detektionsmaterial direkt auf einer Keimschicht aufgewachsen werden kann. Die Wandlerschicht kann dabei mittels eines Abscheidungsprozesses erzeugt werden. Dies kann bevorzugt ein Flüssigphasen- oder Gasphasenabscheidungsprozess oder eine Abscheidung aus einer Lösung (z. B. THM) oder einer Schmelze (Bridgman, Czochralsky) sein. In diesem Prozess wird gewöhnlicherweise ein Kristall in einem Schmelztiegel (zum Beispiel aus Quarz oder Graphit) unter bestimmten Temperaturbedingungen entweder aus einer Lösung, einer Flüssigphase oder aus der Gasphase horizontal oder vertikal gezogen. Die Länge des gezogenen Kristalls liegt dabei bei wenigen Millimetern (z. B. zum Erzeugen einer Wandlerschicht) bis zu mehreren Zentimetern oder sogar Metern, wenn gleichzeitig mehrere Wandlerschichten in einem Kristall erzeugt werden sollen.For the production method according to the invention, any crystal growth process can be used with which the detection material can be grown directly on a seed layer. The converter layer can be generated by means of a deposition process. This may preferably be a liquid phase or vapor deposition process or a solution (eg THM) or melt deposition (Bridgman, Czochralsky). In this process, a crystal in a crucible (for example made of quartz or graphite) is usually drawn horizontally or vertically under certain temperature conditions either from a solution, a liquid phase or from the gas phase. The length of the pulled crystal is a few millimeters (for example, to create a transducer layer) up to several centimeters or even meters, if at the same time several transducer layers are to be generated in a crystal.

Nach Beendigung der Erzeugung einer Wandlerschicht durch direktes Kristallwachstum auf einer Keimschicht wird die Keimschicht bevorzugt mechanisch, zum Beispiel durch ein Brechen oder Abspalten an der Grenzfläche zwischen Keimschicht und Kristallschicht, von der Wandlerschicht abgelöst. Dadurch wird die strukturierte erste Seite der Wandlerschicht mit den kristallinen Pixelelementen und den dazwischenliegenden Strukturbildungselementen freigelegt. Nach dem Herauslösen der Strukturbildungselemente ist somit die erste Seite der Wandlerschicht mit der strukturierten Oberfläche in Form von nunmehr beabstandeten Pixelelementen fertiggestellt.After completion of the generation of a transducer layer by direct crystal growth on a seed layer, the seed layer is preferably detached from the transducer layer mechanically, for example by breaking or splitting off at the interface between seed layer and crystal layer. As a result, the structured first side of the converter layer with the crystalline pixel elements and the intermediate structure-forming elements is exposed. After the structure-forming elements have been released, the first side of the converter layer with the structured surface in the form of now-spaced pixel elements is thus finished.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Keimschicht nach dem Aufwachsen der Wandlerschicht oder nach der Ablösung eines Teils der Keimschicht mechanisch oder chemisch vollständig oder zum Teil abgetragen werden, so dass Wandlerschichten mit einer Pixelstruktur auf ihrer ersten Seite zurückbleiben. Bevorzugte Methoden hierfür sind ein Ätzschritt oder ein Abschleifen oder Läppen der Keimschicht.In a preferred embodiment, after the growth of the transducer layer or after the detachment of a part of the seed layer, the seed layer can be completely or partially removed, mechanically or chemically, so that transducer layers with a pixel structure remain on their first side. Preferred methods for this are an etching step or a grinding or lapping of the seed layer.

Falls die Schichtdicke des aufgewachsenen Halbleiterkristalls zu dick ist oder falls mehrere Wandlerschichten in einem einzigen Kristall gezüchtet worden sind, umfasst das Verfahren optional zusätzlich den Schritt des Zuschneidens der einen oder mehreren Wandlerschichten in Einzelschichten mit einer geeigneten Schichtdicke. Geeignete Schichtdicken können dabei bevorzugt auf 100 μm bis 20 mm, bevorzugt von 500 μm bis 5 mm und weiter bevorzugt von 1 mm bis 3 mm eingestellt werden. Dabei wird bevorzugt vor oder nach der Ablösung der Keimschicht die Wandlerschicht oberhalb der Strukturbildungselemente oder zwischen den Schichten der Strukturbildungselemente über die gesamte Breite des Halbleiterkristalls geschnitten. Hierbei wird der Schnitt so gelegt, dass die Wandlerschicht einen durchgehenden Schichtbereich und einen durch die Strukturbildungselemente durchbrochenen Schichtbereich umfasst. Zweckmäßig ist es dabei, den Schnitt so zu legen, dass möglichst wenige Nachbehandlungsschritte, wie zum Beispiel ein Nachschleifen oder ein zusätzlicher Ätzschritt, erforderlich sind. Dadurch können die Kosten des Verfahrens aufgrund der deutlich reduzierten Anzahl an Verfahrensschritten bezüglich der herkömmlichen fotolithografischen Verfahren reduziert werden und gleichzeitig kann die Qualität der erhaltenen Produkte verbessert werden.If the layer thickness of the grown semiconductor crystal is too thick or if multiple transducer layers have been grown in a single crystal, the method optionally additionally comprises the step of tailoring the one or more transducer layers into single layers having a suitable layer thickness. Suitable layer thicknesses can be adjusted preferably to 100 μm to 20 mm, preferably from 500 μm to 5 mm and more preferably from 1 mm to 3 mm. In this case, preferably before or after the detachment of the seed layer, the converter layer is cut above the pattern-forming elements or between the layers of the pattern-forming elements over the entire width of the semiconductor crystal. In this case, the cut is laid so that the converter layer comprises a continuous layer region and a layer region which is interrupted by the structure-forming elements. It is expedient to lay the cut so that as few post-treatment steps as possible, such as a regrinding or an additional etching step, are required. Thereby, the cost of the process can be reduced due to the significantly reduced number of process steps with respect to the conventional photolithographic processes, and at the same time, the quality of the obtained products can be improved.

Eine bevorzugte Stelle für das Anlegen des Schnittes erfolgt entlang der zur Keimschicht gerichteten Seite einer jeden Schicht an Strukturbildungselementen, um so die erste Seite mit einer Pixelstruktur aus Strahlungsdetektionsmaterial und dazwischenliegenden Strukturbildungselementen zu erhalten. Dabei ist zwischen jeder Schicht an Strukturbildungselementen jeweils nur ein Schnitt notwendig, wenn diese in der Kristallwachstumsvorrichtung derart angeordnet worden sind, dass der Schichtabstand der Strukturbildungselemente in etwa der Dicke der zu erzeugenden Wandlerschichten entspricht. Dadurch kann man nicht nur sehr kostengünstig eine größere Anzahl von Wandlerschichten aus einem einzigen Kristallstab erzeugen, sondern man kann diese auch recht materialsparend erzeugen. Da grundsätzlich keine Ätzschritte notwendig sind, ist in der Regel die Oberfläche recht homogen, so dass diese Wandlerschichten zur Herstellung von Strahlungsdetektoren mit einer hohen Flussdichte geeignet sind.A preferred site for applying the cut is along the seed layer side of each layer of patterning elements so as to obtain the first page having a pixel structure of radiation detection material and intermediate patterning elements. In this case, only one cut is necessary in each case between each layer of structure-forming elements if they have been arranged in the crystal growth apparatus such that the layer spacing of the pattern-forming elements corresponds approximately to the thickness of the transducer layers to be produced. As a result, you can not only very cost-effectively produce a larger number of converter layers of a single crystal rod, but you can also produce this quite material-saving. Since basically no etching steps are necessary, the surface is generally quite homogeneous, so that these converter layers are suitable for the production of radiation detectors with a high flux density.

Nach den Schritten des Kristallwachstums bzw. der Entfernung der Keimschicht oder des Schneidens in einzelne Wandlerschichten kann sich optional der Schritt des Entfernens der Strukturbildungselemente aus einer jeden Wandlerschicht anschließen, so dass Wandlerschichten mit einer Pixelstruktur auf ihrer ersten Seite zurückbleiben. Für ein einfaches Herauslösen ist es deshalb günstig, dass die Strukturbildungselemente aus einem nicht haftenden Material hergestellt sind und dass dieses auch während des Kristallwachstums nicht mit dem geschmolzenen oder gelösten Halbleitermaterial reagiert.After the steps of crystal growth or removal of the seed layer or cutting into individual transducer layers, the step of removing the patterning elements from each transducer layer may optionally be followed so that transducer layers having a pixel structure remain on their first side. For ease of extraction it is therefore advantageous that the structure-forming elements are made of a non-adhesive material and that this does not react with the molten or dissolved semiconductor material even during crystal growth.

Die erfindungsgemäß hergestellten Wandlerschichten weisen eine für das Aufbringen einer Pixelelektrode angepasste strukturierte erste Seite und eine meist unstrukturierte zweite Seite für die Gegenelektrode auf. Die Wandlerschichten können dabei durch das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren kostengünstig erzeugt werden und weisen als Wandlerschicht in einem Strahlungsdetektor einen geringen Ladungsaustausch zwischen den einzelnen Pixelelementen auf. Auch bezüglich der Homogenität der erzeugten Halbleiterkristallstruktur, insbesondere von deren Oberflächen, sind diese Wandlerschichten gegenüber den herkömmlichen Wandlerschichten verbessert. Insbesondere weisen sie eine geringe Änderung des elektrischen Feldes während des Betriebs eines Strahlungsdetektors auf und verursachen nur eine geringe zeitliche Zählratenveränderung.The converter layers produced according to the invention have a structured first side adapted for the application of a pixel electrode and a mostly unstructured second side for the counterelectrode. In this case, the converter layers can be produced inexpensively by the production method described above and, as a converter layer in a radiation detector, have a low charge exchange between the individual pixel elements. Also with respect to the homogeneity of the generated semiconductor crystal structure, in particular of their surfaces, these converter layers are improved compared to the conventional converter layers. In particular, they exhibit a small change in the electric field during the operation of a radiation detector and cause only a small temporal Zählratenveränderung.

Deshalb eignen sich die erfindungsgemäß hergestellten Wandlerschichten hervorragend für die Anwendung in Strahlungsdetektoren, insbesondere für die Anwendung bei hohen Stromflüssen, beispielsweise bei Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung (z. B. in der Computertomographie). Die Strahlungsdetektoren umfassen dabei eine vorstehend im Detail erläuterte Wandlerschicht sowie eine Pixelelektrode auf der ersten Seite und eine Gegenelektrode auf der zweiten Seite. Sowohl die Pixelelektrode als auch die Gegenelektrode können dabei durch eine Metallisierung direkt auf der Wandlerschicht aufgebracht werden oder vorgefertigte Kontaktschichten können mit der Wandlerschicht kontaktiert werden.Therefore, the converter layers produced according to the invention are outstandingly suitable for use in radiation detectors, in particular for use with high current flows, for example in the case of X-radiation or gamma radiation (eg in computed tomography). The radiation detectors comprise a converter layer explained above in detail, as well as a pixel electrode on the first side and a Counter electrode on the second side. Both the pixel electrode and the counter electrode can be applied by metallization directly on the transducer layer or prefabricated contact layers can be contacted with the transducer layer.

Die Strahlungsdetektoren können als Schottky-Detektoren oder als Ohmsche Detektoren ausgeführt werden. Bei einem Schottky-Detektor findet ein Übergang vom Halbleiter zum Metall (Elektrode) nur in einer Richtung statt, d. h. ein solcher Detektor sperrt in einer Richtung. Bei einem Ohmschen Detektor können die Ladungsträger (Elektronen oder Löcher) in beide Richtungen fließen, d. h. vom Halbleiter ins Metall und umgekehrt. Ein Ohmscher Detektor hat also nicht diesen Sperreffekt wie ein Schottky-Detektor.The radiation detectors can be designed as Schottky detectors or as ohmic detectors. In a Schottky detector, a transition from semiconductor to metal (electrode) occurs only in one direction, i. H. such a detector locks in one direction. With an ohmic detector, the charge carriers (electrons or holes) can flow in both directions, i. H. from semiconductor to metal and vice versa. So an ohmic detector does not have this blocking effect like a Schottky detector.

Ein solcher Strahlungsdetektor kann als singuläres Element oder als kombiniertes Element aus zwei oder mehreren einzelner Detektoren ausgeführt werden. Bei mehreren Detektoren spricht man gewöhnlich auch von einem Detektorarray, welches häufig aus einem einzelnen Halbleitergrundelement aufgebaut ist, das mit Septen als isolierenden Sperrelementen und Elektroden versehen worden ist. Ein Strahlungsdetektor mit einer pixelierten Elektrode wie er hier beschrieben ist, kann als ein alternatives Bauelement zu einem solchen Detektorarray angesehen werden und ermöglicht neben einer zeitlichen auch eine örtlich aufgelöste Erfassung der in das Strahlungsdetektionsmaterial eingestrahlten Photonen.Such a radiation detector may be implemented as a singular element or as a combined element of two or more individual detectors. In the case of several detectors, one usually also speaks of a detector array, which is often composed of a single semiconductor base element which has been provided with septa as insulating blocking elements and electrodes. A radiation detector with a pixelated electrode as described here can be regarded as an alternative component to such a detector array and, in addition to temporally, also permits a locally resolved detection of the photons irradiated into the radiation detection material.

In einem solchen Detektorarray erfolgt der Einfall der Bestrahlung bevorzugt von Seiten der Kathode, die auf das Halbleitergrundelement aufgebracht bzw. aufgedampft worden ist. In einem singulären Detektorelement ist die Einstrahlungsrichtung grundsätzlich unabhängig von der Ausbildung der Elektroden und kann auch seitlich oder ebenfalls von der Seite der Kathode oder der Anode erfolgen.In such a detector array, the incidence of the radiation preferably takes place from the side of the cathode which has been applied or vapor-deposited onto the semiconductor base element. In a singular detector element, the irradiation direction is fundamentally independent of the formation of the electrodes and can also take place laterally or likewise from the side of the cathode or the anode.

Ein Herstellungsverfahren für solche Strahlungsdetektoren mit einer Wandlerschicht, einer Pixelelektrode auf der ersten Seite der Wandlerschicht und einer Gegenelektrode auf der zweiten Seite der Wandlerschicht umfasst die Schritte der Herstellung einer Wandlerschicht mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sowie das Aufbringen von Pixelelementen auf der ersten Seite der Wandlerschicht und das Aufbringen einer Gegenelektrode auf der zweiten Seite der Wandlerschicht. Die Elektroden können zum Beispiel durch Metallisierung direkt auf der Wandlerschicht erzeugt oder gefertigt und mit der Wandlerschicht kontaktiert werden.A manufacturing method for such radiation detectors with a converter layer, a pixel electrode on the first side of the converter layer and a counter electrode on the second side of the converter layer comprises the steps of producing a converter layer by means of the manufacturing method according to the invention and the application of pixel elements on the first side of the converter layer and the Applying a counter electrode on the second side of the transducer layer. For example, the electrodes can be produced or fabricated directly on the converter layer by metallization and contacted with the converter layer.

Aufgrund ihrer verbesserten Leistung hinsichtlich der Homogenität der Wandlerschicht, insbesondere der verbesserten Oberflächenstrukturen, und der dadurch erreichten Verbesserung der Gesamtdetektorleistung, insbesondere der geringen zeitlichen Zählratenverschiebung, sind die vorstehend beschriebenen Strahlungsdetektoren für die Anwendung in einem medizintechnischen Gerät mit Anwendung von Röntgen- und/oder Gammastrahlung mit hohen Flussdichten geeignet. Ein solches medizintechnisches Gerät umfasst demgemäß einen vorstehend im Detail erläuterten Strahlungsdetektor und ein Röntgensystem, Gammastrahlensystem, CT-System oder Radionuklid-Emissions-Tomographiesystem wie z. B. PET-System oder SPECT-System.Because of their improved performance with respect to the homogeneity of the transducer layer, in particular the improved surface structures, and the resulting improvement in overall detector performance, especially the low temporal count rate shift, the radiation detectors described above are for use in a medical device using X-ray and / or gamma radiation suitable for high flux densities. Such a medical device accordingly comprises a radiation detector explained in detail above and an X-ray system, gamma ray system, CT system or radionuclide emission tomography system such. B. PET system or SPECT system.

In solchen Geräten ist die Messung von hohen Strahlenflüssen, wie sie insbesondere in der Computertomographie vorkommen, aufgrund der verringerten Veränderung des elektrischen Feldes in der Wandlerschicht während des Betriebs möglich. Somit kann ohne großen apparatetechnischen Aufwand eine konstante Zählrate bei hohen Strahlenflüssen erzielt werden.In such devices, the measurement of high beam fluxes, such as occur in particular in computed tomography, due to the reduced change in the electric field in the converter layer during operation is possible. Thus, a constant count rate can be achieved at high beam fluxes without much technical equipment.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Daher sollen die Zeichnungen lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung dienen, aber die Erfindung soll nicht darauf eingeschränkt werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments with reference to the accompanying drawings. Therefore, the drawings are merely illustrative of the invention, but the invention is not intended to be limited thereto. Show it:

1 eine erfindungsgemäß hergestellte Wandlerschicht mit pixelierter erster Seite und unstrukturierter zweiter Seite, 1 a converter layer produced according to the invention with a pixelated first side and an unstructured second side,

2 ein Ausführungsbeispiel eines Strahlungsdetektors, 2 an embodiment of a radiation detector,

3 ein Ausführungsbeispiel eines medizintechnischen Geräts, 3 an embodiment of a medical device,

4 eine erste Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für eine Wandlerschicht, 4 A first embodiment of a manufacturing method for a converter layer,

5 eine zweite Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für eine Wandlerschicht, 5 A second embodiment of a manufacturing method for a converter layer,

6 eine schematische Schnittansicht eines gemäß einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens gezogenen Kristalls. 6 a schematic sectional view of a pulled according to a manufacturing method of the invention crystal.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäß hergestellte Wandlerschicht 3 mit einer pixelierten ersten Seite 4 und einer unstrukturierten zweiten Seite 5. Auf der pixelierten ersten Seite ist eine Anzahl von Pixelelementen A nebeneinander angeordnet. Bevorzugt bilden diese Pixelelemente A ein Array mit einer regelmäßigen Struktur aus. Dazu können sie in Spalten und Zeilen auf der Oberfläche der ersten Seite der Wandlerschicht angeordnet sein.The 1 shows a transducer layer produced according to the invention 3 with a pixelated first page 4 and an unstructured second page 5 , On the pixelated first page, a number of pixel elements A are arranged side by side. Preferably, these pixel elements A form an array having a regular structure. For this purpose, they can be arranged in columns and rows on the surface of the first side of the converter layer.

Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Strahlungsdetektor 10, welcher hier mit einer Auswerteelektronik 13 ausgestattet ist. Zur Ausbildung des Detektors ist hier eine erfindungsgemäß hergestellte Wandlerschicht 3 mit einer Kathode 11 und einer pixelierten Anode 12 (in der 4 ist nur ein Ausschnitt der Wandlerschicht mit ein paar wenigen Pixelelementen A dargestellt) gezeigt. Die zu detektierende ionisierende Strahlung, z. B. Röntgenstrahlung R, trifft hier auf die Kathodenseite des Strahlungsdetektors 10. Grundsätzlich kann ein Strahlungsdetektor aber auch so ausgebildet sein, dass die zu detektierende Strahlung R von einer anderen Einfallsrichtung aus auf den Strahlungsdetektor fällt, beispielsweise, dass der Strahlungsdetektor so ausgerichtet ist, dass die Kathodenseite und die Anodenseite parallel zur Einfallsrichtung der Strahlung liegen. The 2 shows an embodiment of a radiation detector 10 , which here with a transmitter 13 Is provided. For the formation of the detector here is a transducer layer produced according to the invention 3 with a cathode 11 and a pixelated anode 12 (in the 4 only a section of the converter layer is shown with a few pixel elements A). The ionizing radiation to be detected, for. B. X radiation R, meets here on the cathode side of the radiation detector 10 , In principle, however, a radiation detector can also be designed such that the radiation R to be detected falls onto the radiation detector from another direction of incidence, for example, that the radiation detector is oriented so that the cathode side and the anode side are parallel to the direction of incidence of the radiation.

Der Strahlungsdetektor 10 ist hier mit einer Auswerteelektronik 13 versehen, welche für jedes Pixelelement A einen Vorverstärker 14 aufweist, um ein in diesem Pixelelement A detektiertes Signal zunächst vorzuverstärken. Die Kopplung der Vorverstärker 14 an die Pixelelemente A ist in der Figur sehr vereinfacht dargestellt. Dem Fachmann sind die grundsätzlichen Methoden, wie Signale von einem Strahlungsdetektor ausgelesen und weiterverarbeitet werden können, bekannt. Die Vorverstärker 14 sind mit einer Signalverarbeitungseinrichtung 15 verbunden, in der die Signale weiter verarbeitet und dann z. B. an eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt) weitergegeben werden.The radiation detector 10 is here with a transmitter 13 provided, which for each pixel element A a preamplifier 14 in order to pre-amplify a detected signal in this pixel element A first. The coupling of the preamplifier 14 to the pixel elements A is shown very simplified in the figure. The person skilled in the basic methods, such as signals from a radiation detector can be read and processed further known. The preamps 14 are with a signal processing device 15 connected, in which the signals processed further and then z. B. to an evaluation (not shown).

Die 3 zeigt ein sehr einfaches Ausführungsbeispiel für ein medizintechnisches Gerät 20, hier ein Röntgensystem 20. Dieses weist einen Röntgenstrahler 21, einen Strahlungsdetektor 10 mit einer Auswerteelektronik 13 sowie eine Systemsteuereinrichtung 22 auf. Der Röntgenstrahler 21 und der Strahlungsdetektor 10 sind im Betrieb so einander gegenüberliegenden angeordnet, dass die Abstrahlrichtung des Röntgenstrahlers 21 in Richtung des Strahlungsdetektors 10 weist. Ein Untersuchungsobjekt P, beispielsweise ein Patient bzw. ein Körperteil des Patienten, wird dann passend zwischen dem Röntgenstrahler 21 und dem Strahlungsdetektor 10 positioniert, um zur Aufnahme eines Röntgenbildes mit dem Strahlungsdetektor 10 die vom Röntgenstrahler 21 ausgesendete und durch das Untersuchungsobjekt P abgeschwächte Röntgenstrahlung R ortsaufgelöst zu erfassen. Die Ansteuerung des Röntgenstrahlers 21 erfolgt hier mittels einer sehr vereinfacht dargestellten Systemsteuereinrichtung 22, welche auch die von der Auswerteelektronik 13 verarbeiteten Detektorsignale zur weiteren Bearbeitung übernimmt, um beispielsweise ein Bild aus den Detektorsignalen zu rekonstruieren und einem Benutzer auszugeben oder in einem Speicher zu hinterlegen.The 3 shows a very simple embodiment of a medical device 20 , here an x-ray system 20 , This has an X-ray source 21 , a radiation detector 10 with an evaluation electronics 13 and a system controller 22 on. The X-ray source 21 and the radiation detector 10 are arranged opposite each other in operation so that the emission direction of the X-ray source 21 in the direction of the radiation detector 10 has. An examination subject P, for example a patient or a body part of the patient, then fits between the X-ray emitter 21 and the radiation detector 10 positioned to receive an X-ray image with the radiation detector 10 that of the X-ray source 21 emitted and by the examination object P attenuated X-ray R spatially resolved to detect. The control of the X-ray source 21 takes place here by means of a system control device shown very simplified 22 which also includes those from the transmitter 13 processed detector signals for further processing, for example, to reconstruct an image from the detector signals and output to a user or deposit in a memory.

In 4 sind die einzelnen Schritte einer ersten alternativen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens schematisch in ihrer Abfolge dargestellt.In 4 the individual steps of a first alternative embodiment of the production method are shown schematically in their sequence.

Dabei wird in Schritt a) eine Keimschicht 50 in einer Kristallwachstumsvorrichtung (nicht gezeigt) vorgelegt. Im Schritt b) wird auf die Keimschicht 50 ein Gitter (hier als Schnittansicht gezeigt) als Strukturbildungselement 52 mit regelmäßig angeordneten Ausschnitten 53 aufgebracht. In dieser Anordnung von Keimschicht 50 und Gitter 52 wird in Schritt c) der Kristallwachstumsprozess c) so lange durchgeführt, bis das Gitter 52 vollständig zugewachsen ist und sich darüber eine durchgehende Kristallschicht ausgebildet hat. Dadurch wird die Wandlerschicht 54 direkt im Schritt c) erzeugt.In this case, in step a) a seed layer 50 in a crystal growth apparatus (not shown). In step b) is applied to the seed layer 50 a grid (shown here as a sectional view) as a pattern forming element 52 with regularly arranged cutouts 53 applied. In this arrangement of germ layer 50 and grid 52 In step c), the crystal growth process c) is carried out until the grid 52 completely grown over and has formed a continuous crystal layer. As a result, the converter layer 54 generated directly in step c).

Nach der Erzeugung der Wandlerschicht 54 wird in Schritt d) die Keimschicht abgespalten. Dies kann durch ein Spalten oder Brechen entlang der Grenzfläche zwischen der Keimschicht 50 und der kristallinen Wandlerschicht 54 mittels eines mechanischen Verfahrens erfolgen. Entsprechende Verfahren und erforderliche Werkzeuge sind dem Fachmann bekannt. Alternativ kann dieser Schritt aber auch zu einem späteren Zeitpunkt, zum Beispiel als letzter Schritt des Verfahrens, erfolgen.After the generation of the converter layer 54 In step d), the seed layer is split off. This can be done by splitting or breaking along the interface between the seed layer 50 and the crystalline converter layer 54 done by a mechanical method. Corresponding methods and required tools are known to the person skilled in the art. Alternatively, however, this step can also take place at a later time, for example as the last step of the method.

In dem in 4 gezeigten Herstellungsverfahren wird im Schritt e), der optional ist und auch vor der Ablösung der Keimschicht 50 erfolgen kann, die Schichtdicke der Wandlerschicht 54 durch ein Zerschneiden oder Spalten des durchgehenden Bereichs der Wandlerschicht 54 an der Schnittlinie SL auf eine gewünschte Schichtdicke eingestellt. Man kann die gewünschte Schichtdicke alternativ auch durch ein Schleifen oder Läppen erzielen.In the in 4 The production process shown in step e), which is optional and also before the detachment of the seed layer 50 can take place, the layer thickness of the converter layer 54 by cutting or splitting the continuous region of the transducer layer 54 set at the cutting line SL to a desired layer thickness. Alternatively, the desired layer thickness can be achieved by grinding or lapping.

Als Letzes wird hier das Gitter 52 im Schritt f) aus der Wandlerschicht 54 entfernt, so dass diese mit einer strukturierten ersten Seite mit Pixelelementen A zurückbleibt. Auf diese Pixelelemente und die zweite Seite der Wandlerschicht können danach die Elektroden, z. B. mittels einer Metallisierung, aufgebracht werden.The last thing here is the grid 52 in step f) from the converter layer 54 so that it remains with a structured first page of pixel elements A. On these pixel elements and the second side of the transducer layer can then electrodes, z. B. by means of a metallization, are applied.

Die 5 zeigt ein alternatives Herstellungsverfahren, in dem alle Schritte bis auf Schritt d) im Wesentlichen analog ausgeführt werden. Gemäß der hier gezeigten Ausführungsform wird die Keimschicht 50 nicht mechanisch abgespalten, sondern mittels eines mechanischen oder chemischen Verfahrens, d. h. unter Zerstörung der Keimschicht 50, entfernt. Als mechanische Verfahren hierfür sind Abschleifen oder Lappen der Keimschicht 50 denkbar, wohingegen beim chemischen Entfernen beispielsweise ein Ätzen der Keimschicht erfolgt. Falls in der ersten Alternative des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens die mechanische Ablösung nicht so genau erfolgen kann und noch Rückstände der Keimschicht 50 auf der Oberfläche der kristallinen Wandlerschicht 54 zurückbleiben, ist es auch möglich, ein in 5 gezeigtes Verfahren zusätzlich zu dem Ablösen der Keimschicht im Schritt d) einzusetzen, solange dadurch nicht der Grad an Verunreinigungen auf der Oberfläche übermäßig ansteigt.The 5 shows an alternative manufacturing method in which all steps except step d) are carried out substantially analogously. According to the embodiment shown here, the seed layer becomes 50 not mechanically split off, but by means of a mechanical or chemical process, ie destruction of the seed layer 50 , away. As a mechanical method for this purpose are grinding or lobes of the seed layer 50 conceivable, whereas, for example, during chemical removal, etching of the seed layer takes place. If, in the first alternative of the production process according to the invention, the mechanical detachment can not take place so accurately and still residues of the seed layer 50 on the surface of the crystalline converter layer 54 it is also possible to stay in one 5 shown method in addition to the detachment of the seed layer in step d), as long as it does not increase the degree of contamination on the surface excessively.

In der 6 ist eine schematische Schnittansicht eines mit einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren in Wachstumsrichtung GD gezogenen Kristalls 60 gezeigt. Der Kristall 60 hat an seinem unteren Ende noch die Keimschicht 50 sowie in seinem Inneren mehrere Lagen an Gittern 52 (in 6 sind exemplarisch nur ein paar Lagen gezeigt). Diese sind in regelmäßigen Abständen über die gesamte Kristalllänge L angeordnet, wobei die erste Lage nicht direkt auf der Keimschicht vorgesehen ist. Alternativ kann die erste Lage der Gitter auch direkt auf der Keimschicht 50 vorgesehen sein, so wie es in den 4 und 5 gezeigt ist.In the 6 FIG. 12 is a schematic sectional view of a crystal grown in the growth direction GD according to the present invention. FIG 60 shown. The crystal 60 has at its lower end still the germ layer 50 and in its interior several layers of bars 52 (in 6 By way of example only a few layers are shown). These are arranged at regular intervals over the entire crystal length L, wherein the first layer is not provided directly on the seed layer. Alternatively, the first layer of the grid can also be directly on the seed layer 50 be provided, as it is in the 4 and 5 is shown.

Aus diesem Kristall 60 mit einer Vielzahl an Lagen an Strukturbildungselementen können mehrere Wandlerschichten geschnitten werden. Bevorzugt werden die Schnitte – wie anhand der Schnittlinie SL gezeigt – so gesetzt, dass sie entlang eines jeden Gitters 52 horizontal geführt werden. Dadurch werden die Gitter auf der einen Seite eines jeden horizontalen Schnittes freigelegt. Diese Seite bildet dann nach dem Herauslösen des Gitters 52 die erste Schicht mit Pixelelementen aus. Die andere Schnittkante bildet gleichzeitig die zweite Seite der Wandlerschicht für das Aufbringen der Gegenelektrode aus. Somit ist in diesem Fall kein zusätzlicher Ätzschritt oder Nachbearbeitungsschritt notwendig. Falls die Schichtdicke noch angepasst werden muss, können optionale weitere Schnitte oder auch Nachbearbeitungsschritte wie z. B. ein Abschleifen oder Läppen der Wandlerschicht durchgeführt werden.For this crystal 60 With a plurality of layers of patterning elements, a plurality of transducer layers can be cut. Preferably, as shown in section line SL, the cuts are made to travel along each grid 52 be guided horizontally. This exposes the grids on one side of each horizontal cut. This page forms then after the leaching out of the grid 52 the first layer of pixel elements. The other cutting edge simultaneously forms the second side of the transducer layer for the application of the counter electrode. Thus, in this case, no additional etching step or post-processing step is necessary. If the layer thickness still needs to be adjusted, optional further cuts or post-processing steps such. B. a grinding or lapping of the converter layer can be performed.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass gleiche oder zumindest ähnliche Effekte erzielt werden, wenn ein anderes Halbleitermaterial, z. B. ein III-V-Halbleiter wie GaAs anstelle eines CdTe-Halbleiters in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eingesetzt wird.It is finally pointed out again that the same or at least similar effects are achieved when another semiconductor material, eg. For example, a III-V semiconductor such as GaAs is used instead of a CdTe semiconductor in the production process of the present invention.

Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe „Element”, „Einrichtung” oder „Vorrichtung” als Bauteile nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.For the sake of completeness, it is also pointed out that the use of indefinite articles does not exclude "a" or "one", that the characteristics in question can also be present multiple times. Likewise, the terms "element", "device" or "device" as components do not exclude that they consist of several components, which may also be spatially distributed.

Claims

Manufacturing method for a number of converter layers ( 3 ) for radiation detectors ( 10 ), each transducer layer ( 3 ) a first page ( 4 ) having a pixel structure for applying a pixel electrode ( 12 ) and a second side for the application of a counter electrode ( 11 ) comprising the step of growing a semiconductor crystal ( 54 . 60 ) on a germ layer ( 50 ) in a crystal growth device having a plurality of layers of structure-forming elements spaced apart in the growth direction of the crystal ( 52 ) for several converter layers ( 3 ) with a structured first page ( 4 ).

Manufacturing method according to claim 1, in which structure-forming elements ( 52 ) on the germ layer ( 50 ) to be ordered.

Manufacturing method according to one of the preceding claims, wherein as structuring elements ( 52 ) one or more grids are used with cutouts in the form of pixel electrode elements (A).

Manufacturing method according to one of the preceding claims, wherein the structure-forming elements ( 52 ) are made of a material comprising carbon, boron nitride coated quartz, carbon coated quartz, pyrolytic boron, pyrolytic carbon, or a combination thereof.

Manufacturing method according to one of the preceding claims, wherein the converter layer ( 3 ) is produced by means of a deposition process from a solution or from a melt or by means of a liquid phase or vapor deposition process.

Manufacturing method according to one of the preceding claims, wherein after the growth of the converter layer ( 3 . 54 ) the germ layer ( 50 ) is mechanically detached from the transducer layer.

Manufacturing method according to one of the preceding claims, wherein after the growth of the converter layer ( 3 . 54 ) or after detachment of a part of the seed layer ( 50 ), the seed layer is completely or partially removed mechanically or chemically from the transducer layer, so that the transducer layer with the structure-forming elements ( 52 ) remains.

The manufacturing method according to one of the preceding claims, wherein the method additionally comprises the step of trimming the transducer layers ( 3 . 54 ) in suitable layer thicknesses.

The manufacturing method according to claim 8, wherein the layer thicknesses are set to 100 μm to 20 mm, preferably from 500 μm to 5 mm, and more preferably from 1 mm to 3 mm.

Manufacturing method according to claim 8 or 9, wherein the section along the germ layer ( 50 ) directed side of each layer of structure-forming elements ( 52 ), so the first page ( 4 ) having a pixel structure (A) of radiation-detecting material and intermediate pattern-forming elements.

A manufacturing method according to any one of the preceding claims, wherein the method comprises the step of removing the patterning elements ( 52 ) from each transducer layer ( 3 . 54 ) such that converter layers having a pixel structure (A) on their first side ( 4 ) remain behind.