具有嵌入在tft平板中的cmos传感器的x射线成像器的制造方法_4

文档序号:9568422阅读:来源:国知局
示的成像设备420中的CMOS传感器404倒置或者被布置成使得在闪烁体层406中生成的光在被CMOS检测像素414检测之前穿过CMOS晶片412。这一配置是有利的,因为柔性连接器418对CMOS检测像素414的访问可以更容易而不需要在CMOS晶片412中有通孔。背照式CMOS传感器404还可以提供在CMOS传感器404中的光敏元件上方堆叠电子电路的可能性,因此,可以使得用于像素电路中的光电二极管和存储电容器的空间最小化,以便实现用于CMOS传感器的更高的填充因子和动态范围。在一些实施例中,可以在制作背照式传感器时使CMOS晶片412减薄为例如大致10 μ m。
[0049]图6图示示例性成像设备440,其是图4所示的成像设备400的另外的变型。相比较而言,图6所示的成像设备440在很多方面类似于图4所示的成像设备400,并且包括TFT平板检测器402、CM0S传感器404以及在TFT平板402与CMOS传感器404之间的闪烁体层406。TFT平板402、闪烁体层406和CMOS传感器404被布置成使得x射线在闪烁体层406中传播之前穿过TFT平板402。不同于图4所示的成像设备400,图6所示的成像设备440还包括在闪烁体层406与CMOS传感器404之间的光纤面板(F0FP)422。光纤面板422可以直接向面朝上的CMOS传感器404传输在闪烁体406中生成的光子而没有分辨率损失。F0FP 422可以包含铅玻璃纤维以防止X射线与CMOS传感器404的直接相互作用,否则其可能引起尖刺噪声。光纤面板422还可以在闪烁体层406与CMOS传感器404外围之间提供空间以使得柔性连接器418能够与CMOS传感器404的顶部上的CMOS检测像素414接触。
[0050]参考图7,现在将描述另一示例性成像设备500。成像设备500包括CMOS传感器502、TFT平板检测器504以及在CMOS传感器502与TFT平板504之间的闪烁体层506。CMOS传感器502、闪烁体层506和TFT平板504被布置成使得x射线能够在闪烁体层506中传播之前穿过CMOS传感器504。
[0051]CMOS传感器502可以包括晶片508和在晶片508上制造的检测器阵列510。CMOS传感器502可以包括采集由X射线直接在CMOS晶片中生成的电荷并且将电荷分流到接地以防止尖刺噪声的电路。CMOS电路可以被设计和制造成具有足够的耐辐射性以避免CMOS传感器中缺陷的生成。
[0052]TFT平板504可以包括由例如玻璃或其他透明材料制成的衬底512以及TFT检测器阵列514。闪烁体层506可以通过例如闪烁体蒸镀工艺直接沉积在TFT面板504上并且位于TFT检测器阵列514之上。晶片508上的CMOS检测器阵列510可以通过例如胶合、按压或其他合适的方式耦合到闪烁体506。替选地,闪烁体506可以沉积在具有窗口的可拆卸板(诸如铝或碳纤维板)上,CMOS传感器502安装在窗口中。闪烁体506可以蒸镀在包括可拆卸板和CMOS传感器的组件上,并且然后组件可以通过例如胶合、按压或者其他合适的方式耦合到TFT面板504。TFT面板504可以提供相对较大的有效检测区区,诸如30x30cm或30x40cm。闪烁体层506可以基本上覆盖TFT面板504的整个有效检测区区。CMOS传感器502可以提供有限的有效检测区区,诸如10x10cm,并且可以集中在闪烁体层下面。
[0053]在图7所示的实施例中,TFT面板504面朝上或者被布置成使得TFT检测器阵列514与闪烁体层506接触。CMOS传感器502倒置或者被布置成使得CMOS检测像素510与闪烁体层506接触。CMOS传感器502被示出为在设备的中央;然而,CMOS传感器502也可以位于设备的侧部或其他位置附近。
[0054]CMOS传感器502、闪烁体层506和TFT面板504的整个组件可以用防潮层(未示出)(诸如二萘嵌苯等)来密封。可选地,CMOS传感器的外围中的闪烁体可以涂覆有光学涂层520以增强或减小TFT面板504的反射率使得板的中央的TFT像素514的反射率与TFT面板的其余部分更好地匹配。替选地,可拆卸反射器可以安装在CMOS传感器502的外围周围。
[0055]在图7中,到CMOS传感器502的检测像素510的电连接可以通过晶片508的背面来制作。例如,可以在CMOS传感器502的制造期间形成晶片508中的通孔以使得柔性连接器516能够与检测像素510连接。柔性连接器516可以被制成为充分薄使得其基本上不会衰减通过其的X射线。可能由弯曲连接器516引起的阴影可以在图像处理期间使用合适的软件来被校正。到TFT面板504的检测像素514的电连接可以通过带式自动键合(TAB)、导线键合或其他合适的装置518来实现。
[0056]仍然参考图7,在操作中,X射线通过CMOS传感器502的背面进入成像设备500,即X射线穿过CMOS晶片508并且然后在闪烁体506中传播之前穿过CMOS检测像素510。在闪烁体层506和CMOS传感器510的界面附近生成的光可以通过CMOS检测像素510以高分辨率来检测。在闪烁体506和TFT面板504的界面附近生成的光可以通过大面积的TFT检测器阵列514的来检测。
[0057]图8图示作为图7所示的成像设备500的变型的示例性成像设备520。相比较而言,图8所示的成像设备520在很多方面类似于图7所示的成像设备500。例如,图8所示的成像设备520包括CMOS传感器502、TFT平板检测器504以及在CMOS传感器502与TFT平板504之间的闪烁体层506。CMOS传感器502、闪烁体层506和TFT平板504被布置成使得X射线在闪烁体层506中传播之前穿过CMOS传感器502。不同于图7所示的成像设备500,在图8所示的成像设备520中,CMOS传感器502面朝上或者被布置成使得CMOS晶片508与闪烁体层506接触,并且在操作中,在闪烁体506中生成的光在被CMOS检测像素510检测之前穿过CMOS晶片508。与CMOS检测像素510的弯曲连接516可以制作在CMOS传感器502的顶部上。另外,CMOS晶片508可以更薄,例如为大约10 μπι以减小到下面的闪烁体506的X射线衰减。这一配置可以提供在CMOS传感器502中的光电二极管之上堆叠电子电路的可能性,并且因此,可以使得用于像素电路中的光电二极管和存储电容器的空间最小化,以便实现用于CMOS传感器502的更高的填充因子和动态范围。
[0058]图9图示作为图7所示的成像设备500的另外的变型的示例性成像设备540。相比较而言,图9所示的成像设备540在很多方面类似于图7所示的成像设备500。例如,图9所示的成像设备540包括CMOS传感器502、TFT平板检测器504以及在CMOS传感器502与TFT平板504之间的闪烁体层506。CMOS传感器502、闪烁体层506和TFT平板504被布置成使得X射线在闪烁体层506中传播之前穿过CMOS传感器502。不同于图7所示的成像设备500,在图9所示的成像设备540中,可以在CMOS传感器502的检测像素510的顶部上沉积闪烁体材料522的薄层。闪烁体层522的成分可以与闪烁体层506相同或不同。闪烁体层522的厚度可以被选择为使得电连接器516能够与CMOS传感器502的检测像素510连接,但是并非足够大以使得穿过CMOS传感器502进入下面的TFT检测器阵列514的X射线明显衰减。通常,闪烁体层522的厚度可以是25-150 μπι。到TFT面板504的检测像素514的电连接518可以通过带式自动键合(TAB)、导线键合或其他合适的装置来制作。
[0059]图10图示作为图7所示的成像设备500的另外的变型的示例性成像设备560。相比较而言,图10所示的成像设备560在很多方面类似于图7所示的成像设备500,并且包括CMOS传感器502、TFT平板检测器504以及在CMOS传感器502与TFT平板504之间的闪烁体层506。CMOS传感器502、闪烁体层506和TFT平板504被布置成使得x射线在闪烁体层506中传播之前穿过CMOS传感器502。不同于图7所示的成像设备500,图10所示的成像设备560还包括在闪烁体层506与CMOS传感器502之间的光纤面板(F0FP) 524。光纤面板524可以直接向面朝下的CMOS传感器502传输在闪烁体506中生成的光子而没有分辨率损失。F0FP 524可以是X射线透明的,使得X射线能够穿过其以激发下面的闪烁体506。F0FP 524还可以在闪烁体层506与CMOS传感器502外围之间提供空间以使得柔性连接器516能够与CMOS检测像素510接触,从而消除对CMOS晶片508中的通孔的需要。
[0060]图11是图示根据本公开的一些实施例的示例性成像方法的流程图。成像设备可以是以上结合图1-10描述的任何成像设备。例如,成像设备可以包括第一检测器阵列(例如CMOS检测器阵列)、第二检测器阵列(例如TFT检测器阵列)以及在第一和第二检测器阵列之间的闪烁体层。第一检测器阵列可以包括限定第一有效检测区区的多个第一检测像素,并且第二检测器可以包括限定大于第一有效检测区区的
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