X射线成像设备制造技术

本说明书涉及一种X射线成像设备，包括：

【技术实现步骤摘要】
X射线成像设备


[0001]本公开涉及一种X射线成像设备和制造这种设备的方法，特别是用于射线照相应用，例如在医学成像领域。

技术介绍

[0002]在已知的X射线成像设备中，可以区分间接转换设备和直接转换设备。
[0003]间接转换设备包括适于捕获光辐射的光电二极管阵列和布置在光电二极管阵列上方的闪烁体。在操作中，闪烁体由于吸收X射线而发光。闪烁体发出的光被光电二极管转换成电荷。因此，光电二极管阵列获取表示闪烁体发射的光分布的图像，该光分布本身表示闪烁体接收的X射线分布。
[0004]直接转换设备包括一层半导体转换材料，其适于将吸收的X射线直接转换为电荷。转换层被布置在适于读取转换材料中生成的电荷的基本电路阵列上方。在操作中，转换层由于吸收X射线而生成电荷。这些电荷由读出电路阵列读取。因此，读出电路阵列直接获取表示由转换材料接收的X射线分布的图像。
[0005]这里更特别地考虑了直接转换X射线成像设备的形成。

技术实现思路

[0006]一个实施例提供了一种X射线成像设备，包括：
[0007]‑
包括电连接元件的转移基板；
[0008]‑
像素阵列，每个像素阵列包括结合并电连接到转移基板的电连接元件的单片基础芯片，以及电连接到基础芯片的直接转换X光子检测器，
[0009]其中，在每个像素中，基础芯片包括用于从像素的检测器读取的集成电路。
[0010]根据一个实施例，在每个基础芯片中，用于从像素的检测器读取的集成电路以CMOS技术形成。
[0011]根据一个实施例，在每个像素中，检测器包括基于适于将X光子直接转换为电荷的半导体材料的有源检测堆叠，该半导体材料例如，来自非晶硒(a:Se)、砷化镓(GaAs)、碘化汞(HgI2)、氧化铅(PbO)、碲化镉(Cd(Zn)Te)或钙钛矿材料的组的材料。
[0012]根据一个实施例，有源检测堆叠在像素阵列的整个表面上连续延伸。
[0013]根据一个实施例，在每个像素中，检测器包括下电极和上电极，上电极是设备的所有像素共用的，并且下电极是每个像素独有的。
[0014]根据一个实施例，在每个像素中，检测器覆盖像素的基础芯片。
[0015]根据一个实施例，在每个像素中，像素的基础芯片包括无机LED和用于控制LED的集成电路。
[0016]另一个实施例提供了一种组件，其包括如上文所定义的第一堆叠的X射线成像设备和第二堆叠的X射线成像设备。
[0017]根据一个实施例，该组件包括第一设备和第二设备之间的过滤层。
[0018]另一个实施例提供了一种制造如上文所定义的X射线成像设备的方法，其中，通过临时支撑基板将基础芯片集体转移并结合到转移基板上。
[0019]根据一个实施例，该方法包括在将基础芯片转移和结合到转移基板上之后沉积平面化层的步骤。
[0020]根据一个实施例，该方法包括将检测器转移到平面化层的上表面上的步骤。
附图说明
[0021]前述特征及其他特征和优点将在以下具体实施例的非限制性描述中结合附图进行详细讨论，其中：
[0022]图1A、图1B、图1C、图1D、图1E和图1F是示出根据一个实施例的制造X射线成像设备的方法的示例的步骤的俯视图和横截面图；
[0023]图2是示出图1A、图1B、图1C、图1D、图1E和图1F的方法的替代实施例的横截面图；
[0024]图3A、图3B、图3C、图3D和图3E是示出根据一个实施例的制造X射线成像设备的基本像素芯片的方法的示例的步骤的横截面图；
[0025]图4A和图4B是示出根据一个实施例的制造X射线成像设备的方法的另一个示例的步骤的俯视图和横截面图；以及
[0026]图5是根据一个实施例的X射线成像设备的变型的横截面图。
具体实施方式
[0027]在各附图中，相同的特征由相同的附图标记指定。特别地，在各种实施例中共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记，并且可以设置相同的结构、尺寸和材料特性。
[0028]为了清楚起见，仅详细说明和描述了有助于理解本文所述实施例的步骤和元件。特别地，所描述的X射线成像设备的各种可能的应用没有被详细说明，所描述的实施例与所有或大多数已知的X射线成像应用兼容，并且更具体地，与能够利用大尺寸X射线成像设备的应用兼容，例如，具有大于10cm并且优选地大于20cm的横向尺寸的设备。此外，没有详细示出所述设备的直接转换检测器和电子控制电路的形成，基于本公开的指示，这些元件的形成在本领域技术人员的能力范围内。这里的X射线指的是，例如，由能量在例如从1000eV(电子伏特)至20MeV(兆电子伏特)范围内的光子形成的辐射。
[0029]除非另有说明，否则当提及连接在一起的两个元件时，这表示除了导体之外没有任何中间元件的直接连接；并且当提及耦合在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以被连接，或者它们可以经由一个或多个其他元件耦合。
[0030]在以下描述中，当提及限定绝对位置(诸如术语“前”、“后”、“顶”、“底”、“左”、“右”等)或相对位置(诸如术语“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等)的术语，或者提及限定方向的术语(诸如术语“水平”、“垂直”等)时，除非另有规定，否则是指附图的横截面图的方向。
[0031]除非另有规定，否则“大概”、“近似”、“大致”和“大约”表示在10％以内，并且优选地在5％以内。
[0032]根据所述实施例的一个方面，提供了一种X射线成像设备，其包括转移基板和形成在转移基板上的X射线检测像素阵列。每个检测像素包括基于适于将X光子直接转换成电荷
的半导体转换材料的检测器，其形成在转移基板上并电耦合或连接到转移基板的电连接元件(电连接的轨道、区域、端子或衬垫)，以及单片基础芯片，其结合并电连接到转移基板的电连接元件。在每个像素中，基础芯片例如通过转移基板的至少一个电连接元件连接到X射线检测器。基础芯片包括用于从X射线检测器读取的至少一个集成电路，优选地以CMOS技术形成。
[0033]每个基础芯片包括连接表面，该连接表面包括多个电连接垫(也被称为端子或平台)，其旨在被连接到用于芯片控制的转移基板。每个基础芯片包括连接表面，该连接表面包括多个电连接垫(也被称为端子或平台)，其旨在被连接到用于芯片控制的转移基板。芯片被转移到转移基板上，它们的连接表面面向转移基板的连接表面，并且被结合到转移基板，以便将每个芯片的电连接垫连接到转移基板的对应电连接垫。
[0034]所述实施例的优点在于，它们能够以相对低的成本获得大尺寸的成像设备，例如具有大于10cm，优选地大于20cm的横向尺寸，同时受益于单片集成电路的优点，例如CMOS电路，用于从X射线检测器读取。一个优点特别在于，相对于基于TFT(“薄膜晶体管”)晶体管的电路，这种单片集成电路引入低读出噪声，TFT是通过直接在转移基板上连续沉积多个薄层而形成的。另一个优点是读取速度方面的增益，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种X射线成像设备，包括：
‑
包括电连接元件的转移基板(100)；
‑
像素阵列，每个像素阵列包括结合并电连接到所述转移基板(100)的电连接元件的单片基础芯片(153)，以及电连接到所述基础芯片(153)的直接转换X光子检测器(XD)，其中，在每个像素中，所述基础芯片(153)包括用于从所述像素的所述检测器(XD)读取的集成电路。2.根据权利要求1所述的设备，其中，在每个基础芯片(153)中，用于从所述像素的所述检测器(XD)读取的所述集成电路以CMOS技术形成。3.根据权利要求1所述的设备，其中，在每个像素中，所述检测器(XD)包括基于适于将X光子直接转换成电荷的半导体材料的有源检测堆叠(103)，所述半导体材料例如来自包括非晶硒(a:Se)、砷化镓(GaAs)、碘化汞(HgI2)、氧化铅(PbO)、碲化镉锌(Cd(Zn)Te)或钙钛矿材料的组的材料。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述有源检测堆叠(103)在所述像素阵列的整个表面上连续延伸。5.根据权利要求3所述的设备，其中，在每个像素中...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗索瓦，
申请(专利权)人：原子能与替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：