传感器单元、辐射检测器和制造传感器单元的方法技术

一种用于辐射检测器(12)的传感器单元(14)，所述传感器单元(14)包括：转换元件(22)，所述转换元件包括多个成像像素(30)，其中每个成像像素(30)被配置为将辐射直接转换为电荷，并且其中每个成像像素(30)包括电荷收集电极(28)；以及读出基板(24)，所述读出基板包括多个读出像素(32)，其中每个读出像素(32)通过所述电荷收集电极(28)上的连接位置处的互连部分(36)连接到相关联的成像像素(30)；其中每个读出像素(32)具有比所述多个成像像素(30)中的相关联的成像像素(30)小的面积；并且其中与所述电荷收集电极(28)相关的所述连接位置相对于相邻的电荷收集电极(28)有所改变。还提供一种辐射检测器(12)和制造传感器单元(14)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器单元、辐射检测器和制造传感器单元的方法
本公开总体涉及用于辐射检测器的传感器单元。具体地，提供了用于辐射检测器的传感器单元、包括至少一个传感器单元的辐射检测器和制造传感器单元的方法。
技术介绍
直接转换辐射检测器利用光电导体，诸如碲化镉(CdTe)转换元件，以捕获入射的X射线光子并且将入射的X射线光子直接转换为电荷。无法使光电导体传感器模块任意大。出于此原因，需要通过较小的传感器模块构建较大的辐射检测器。需要将较小的传感器模块电连接到供电和读出电路。在一些实现方式中，通过从电子器件层(诸如读出专用集成电路(ASIC)基板)的一侧或多侧进行的线接合来形成标准连接。如此，可将输入信号和输出(I/O)信号路由到电子器件层以及从电子器件层路由输入信号和输出信号。然而，此解决方案对辐射检测器的最大可实现的大小强加限制。为了覆盖暴露的线接合区域，有可能提供包括倾斜的传感器模块的辐射检测器，使得一个传感器模块的线接合区域被相邻的传感器模块的转换元件覆盖。以此方式，可避免在成像平面中的传感器模块之间的间隙。然而，此解决方案比较复杂，并且针对检测器的不同位置规定距将要成像的对象的不同距离。此外，辐射角度增加且可能会出现遮蔽。
技术实现思路
作为从电子器件层的一个或多个侧进行线接合的替代方案，可通过通孔穿过读出ASIC基板来形成传感器模块与供电和读出电路的连接。所述通孔常常称为穿硅通孔(TSV)，但可通过非硅材料的基板来制造它们。在此情况下，在后侧(参考转换元件)上形成所述连接。进而可堆叠较小的传感器模块以形成指定大小的辐射检测器。穿硅通孔的一个问题是它需要穿过读出基板(例如，硅基板)的空间。通孔的直径所占据的空间无法用于有效电路。读出基板中的一些信号需要附加的逻辑来驱动和接收信号以及其他功能。在光子计数像素化检测器中，每个读出像素中的空间是非常有限的，且因此在每个读出像素中没有可保留的空间来用于I/O(输入/输出)信号所需的附加的逻辑功能。在大多数常规的直接转换检测器中，成像像素和读出像素的面积(或占用面积)1比1匹配。也就是说，成像像素和读出像素具有相同的面积，并且成像像素在读出像素上方对准(在成像方向上)。本公开的一个目的是提供一种用于辐射检测器的传感器单元，所述传感器单元实现更简单的制造过程。本公开的另一目的是提供一种用于辐射检测器的传感器单元，所述传感器单元具有提高的信号完整性。本公开的另一目的是提供一种用于辐射检测器的传感器单元，所述传感器单元具有紧凑的设计。本公开的另一目的是提供一种用于辐射检测器的传感器单元，所述传感器单元解决了前述目的中的若干目的或所有目的的组合。本公开的另一目的是提供一种包括至少一个传感器单元的辐射检测器，所述辐射检测器解决了前述目的中的一个目的、若干目的或所有目的。本公开的另一目的是提供一种制造传感器单元的方法，所述方法解决了前述目的中的一个目的、若干目的或所有目的。根据一个方面，提供一种用于辐射检测器的传感器单元，所述传感器单元包括：转换元件，所述转换元件包括多个成像像素，其中每个成像像素被配置为将辐射直接转换为电荷，并且其中每个成像像素包括电荷收集电极；以及读出基板，所述读出基板包括多个读出像素，其中每个读出像素通过所述电荷收集电极上的连接位置处的互连部分连接到相关联的成像像素；其中每个读出像素具有比所述多个成像像素中的相关联的成像像素小的面积；并且其中与所述电荷收集电极相关的所述连接位置相对于相邻的电荷收集电极有所改变。通过设计具有比相关联的成像像素小的面积的每个读出像素并且通过改变与所述电荷收集电极相关的连接位置，有可能为共同的电子器件(例如，成像像素所共同的电子器件)提供区域，而不必占用所述成像像素的空间。所述区域可由可用于诸如I/O缓冲器等逻辑的街道构成。传感器单元进而将那个环境用于直接转换辐射检测器，互连部分的连接位置在电荷收集电极上何处并不重要。所述连接位置可布置在电荷收集电极的不同部分上，进而产生不在读出像素中提供并且可用于其他电路和通孔的一个或多个自由区域。每个读出像素的面积可比相关联的成像像素的面积小至少1％。在其他方面，每个读出像素的面积可比相关联的成像像素的面积小至少5％、10％、20％或40％。读出像素和成像像素的这些区域可与辐射检测器的图像平面平行。与电荷收集电极相关的连接位置改变的定义暗示着在连接位置之间的中心到中心的距离在至少一个方向上不同。举例来说，电荷收集电极上的连接位置的偏移距离可在传感器单元的延伸平面中在至少一个方向上递增地增加和/或减小。因此，读出像素和成像像素是歪斜的。传感器单元可以可替代地称为传感器模块或瓦片。辐射检测器可包括仅一个传感器单元。可替代地，可组合两个或更多个传感器单元以提供辐射检测器。在整个本公开中，转换元件可称为光电检测器并且可由至少一个半导体基板(诸如CdTe或碲化镉锌(CdZnTe或CZT)基板)构成(或包括所述至少一个半导体基板)。所述转换元件可包括连续的转换基板或若干分立的转换部分。在任何情况下，根据本公开的转换元件可由被配置为响应于入射辐射而产生一个或多个电荷载流子的元件(诸如基板)构成。成像像素可以可替代地称为传感器像素或晶体像素。读出像素可以可替代地称为读出单元。读出基板可包括诸如ASIC等读出电路，或者由所述读出电路构成。电荷收集电极可以可替代地称为检测器衬垫。多个读出像素可布置成至少两个读出组，使得在所述读出组之间形成至少一个街道。在此情况下，每个读出组中的读出像素可比相关联的成像像素更紧凑地布置。可替代地，每个读出组可具有比相关联的成像组小的面积，其中每个成像组中的每个成像像素连接到对应的读出组中的相关联的读出像素。与读出组的读出像素相关联的成像像素因此形成与所述读出组相关联的成像组。每个读出像素可具有在第一方向上的读出像素第一宽度，并且每个成像像素可具有在所述第一方向上的成像像素第一宽度，并且读出像素第一宽度可小于成像像素第一宽度。在此情况下，读出像素可布置成多个读出组，并且每个读出组中的读出像素可在所述第一方向上比相关联的成像像素更紧凑地布置，使得在所述读出组之间在所述第一方向上形成至少一个街道。可替代地，读出像素可布置成多个读出组，并且每个读出组可具有比每个成像组的在第一方向上的第一宽度小的在第一方向上的第一宽度，使得在读出组之间在所述第一方向上形成至少一个街道，其中每个成像组中的每个成像像素连接到对应的读出组中的相关联的读出像素。根据一个非限制性示例，成像像素各自具有在第一方向上的约150μm的尺寸，并且读出像素各自具有在第一方向上的约143μm的尺寸。在此情况下，至少一个街道可具有在第一方向上的约112μm的宽度(对于在两个读出组之间的街道，各自在第一方向上包括八个读出像素)。此外，每个读出像素可具有在第一方向上的读出像素第一宽度和在第二方向(例如，垂直于所述第一方向)上的读出像素第二宽度，每个成像像素可具有在第一方向上的成像像素第一宽度和在第二方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于辐射检测器(12)的传感器单元(14)，所述传感器单元(14)包括：/n-转换元件(22)，所述转换元件包括多个成像像素(30)，其中每个成像像素(30)被配置为将辐射直接转换为电荷，并且其中每个成像像素(30)包括电荷收集电极(28)；以及/n-读出基板(24)，所述读出基板包括多个读出像素(32)，其中每个读出像素(32)通过所述电荷收集电极(28)上的连接位置处的互连部分(36)连接到相关联的成像像素(30)；/n其中每个读出像素(32)具有比所述多个成像像素(30)中的相关联的成像像素(30)小的面积；并且/n其中与所述电荷收集电极(28)相关的所述连接位置相对于相邻的电荷收集电极(28)有所改变。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180515 SE 1850561-01.一种用于辐射检测器(12)的传感器单元(14)，所述传感器单元(14)包括：
-转换元件(22)，所述转换元件包括多个成像像素(30)，其中每个成像像素(30)被配置为将辐射直接转换为电荷，并且其中每个成像像素(30)包括电荷收集电极(28)；以及
-读出基板(24)，所述读出基板包括多个读出像素(32)，其中每个读出像素(32)通过所述电荷收集电极(28)上的连接位置处的互连部分(36)连接到相关联的成像像素(30)；
其中每个读出像素(32)具有比所述多个成像像素(30)中的相关联的成像像素(30)小的面积；并且
其中与所述电荷收集电极(28)相关的所述连接位置相对于相邻的电荷收集电极(28)有所改变。


2.根据权利要求1所述的传感器单元(14)，其中所述多个读出像素(32)布置成至少两个读出组(40)，使得在所述读出组(40)之间形成至少一个街道(42)；并且其中每个读出组(40)中的所述读出像素(32)比所述相关联的成像像素(30)更紧凑地布置，或者其中每个读出组(40)具有比相关联的成像组小的面积，其中每个成像组中的每个成像像素(30)连接到对应的读出组(40)中的相关联的读出像素(32)。


3.根据权利要求1或2所述的传感器单元(14)，其中每个读出像素(32)具有在第一方向上的读出像素第一宽度并且每个成像像素(30)具有在所述第一方向上的成像像素第一宽度，并且其中所述读出像素第一宽度小于所述成像像素第一宽度。


4.根据权利要求3所述的传感器单元(14)，其中所述读出像素(32)布置成多个读出组(40)；并且其中每个读出组(40)中的所述读出像素(32)比所述相关联的成像像素(30)在所述第一方向上更紧凑地布置，使得在所述第一方向上在所述读出组(40)之间形成至少一个街道(42)，或
其中每个读出组(40)具有比每个成像组的在所述第一方向上的第一宽度小的在所述第一方向上的第一宽度，使得在所述第一方向上在所述读出组(40)之间形成至少一个街道(42)，其中每个成像组中的每个成像像素(30)连接到所述对应的读出组(40)中的所述相关联的读出像素(32)。


5.根据权利要求1或2所述的传感器单元(14)，其中每个读出像素(32)具有在第一方向上的读出像素第一宽度和在第二方向上的读出像素第二宽度，其中每个成像像素(30)具有在所述第一方向上的成像像素第一宽度和在所述第二方向上的成像像素第二宽度，其中所述读出像素第一宽度小于所述成像像素第一宽度，并且其中所述读出像素第二宽度小于所述成像像素第二宽度。


6.根据权利要求5所述的传感器单元(14)，其中所述读出像素(32)布置成多个读出组(40)；并且其中每个读出组(40)中的所述读出像素(32)比所述相关联的成像像素(30)在所述第一方向上且在所述第二方向上更紧凑地布置，使得在所述第一方向上且在所述第二方向上在所述读出组(40)之间形成至少一个街道(42)，或
其中每个读出组(40)具有比每个成像组的在所述第一方向上的第一宽度和在所述第二方向上的第二宽度小的在所述第一方向上的第一宽度和在所述第二方向上的第二宽度，使得在所述第一方向上且在所述第二方向上在所述读出组(40)之间形成至少一个街道(42)，其中每个成像组中的每个成像像素(30)连接到所述对应的读出组(40)中的所述相关联的读出像素(32)。


7.根据权利要求2、4或6中任一项所述的传感器单元(14)，所述传感器单元还包括布置在所述至少一个街道(42)中的通孔(44)。


8.根据权利要求2、4、...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·乌尔博格，
申请(专利权)人：爱克斯康特有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE