Im erfolgreich abgeschlossenen Projekt DefEin wurden Dotiertechnologien entwickelt, die eine hohe Energieauflösung von aus Silizium bestehenden Strahlungssensoren ermöglichen, indem die hochdotierten Gebiete auf der Eintrittsseite der zu detektierenden Strahlung möglichst flach gehalten werden.
Für viele Sensoren ist es entscheidend, dass der Energieverlust der eindringenden Strahlung in den nichtsensitiven oberflächennahen Zonen des Sensors (der „Totzone“) so gering wie möglich ist, um eine möglichst hohe Empfindlichkeit zu erreichen. Zu diesen nichtsensitiven Gebieten gehören die hochdotierten Siliziumbereiche an der Oberfläche des Sensors. Daher ist es erforderlich, diese hochdotierten Bereiche auf einen möglichst kleinen Bereich zu beschränken, sie also möglichst flach zu halten. Gleichzeitig muss aber eine ausreichende Leitfähigkeit (ausgedrückt durch den Flächenwiderstand) gewahrt werden.
Bisherige Dotiertechniken waren nur in geringfügigem Maß auf diese besonderen Anforderungen eingestellt, weil ein durch die Dotierung notwendiger Aktivierungs- und Ausheilschritt zu einer Verschmierung der Dotierstoffe und damit zu einer räumlichen Ausdehnung der Totzone führt.
Im CiS Forschungsinstitut wurden daher sehr flache Dotierprofile mit ausreichend geringen Flächenwiderständen entwickelt. Die Methode besteht aus der Plasmaimmersionsionenimplantation (PIII) und einem angepassten Aktivierungsschritt über einen RTA-Prozess („rapid thermal annealing“). Damit werden Sensoren möglich, die eine deutlich höhere Empfindlichkeit bzw. verbesserte untere Schwelle der Energieauflösung gegenüber UV-Strahlung, niederenergetischen Teilchen, wie Alpha- und Betastrahlung, und Ionenstrahlung in sogenannten Delta-E-E-Detektoren haben. Folgende Branchen können von der Entwicklung profitieren: Messtechnik (für Untersuchungsmethoden die auf UV-Licht oder niederenergetische Elektronen) beruhen, Umweltmesstechnik (für die präzise Untersuchung von Alpha- und Betastrahlern), Medizintechnik (zum Nachweis der UV-Strahlung in der Bekämpfung von Keimen mittels UV-Strahlung) und die Hochenergiephysik (zum isotopengenauen Nachweis in der Schwerionenforschung).
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Projekt „Si-Detektoren mit flachem Eintrittsfenster“ (DefEin) wurden gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz.
FKZ: 49MF190072
