X射线辐射传感器装置的制作方法

本公开涉及一种x射线辐射传感器装置，该x射线辐射传感器装置可以在需要大型的辐射敏感传感器的x射线产品中使用。本公开还涉及一种使用x射线辐射进行医学诊断的装置。

背景技术：

1、在x射线设备中，由x射线源发射的x射线辐射在穿过对象(例如人体组织)后被探测和评估。在x射线诊断中，多种应用(例如乳房x射线摄影术)需要大型的x射线辐射敏感传感器。传统的方法是提供x射线辐射敏感传感器作为cmos传感器。然而，大尺寸的cmos传感器存在一些问题。

2、由于晶粒的大面积、例如14.5cm×12cm，产量会受到工艺缺陷的严重影响，从而导致高产量损失。在标准的制造方法中，使用dfm规则构造传感器，该规则源自广泛的缺陷尺寸和密度研究。此外，需要大量的维护以保持缺陷密度得到控制。足够大的缺陷可能导致整个晶圆必须被丢弃。

3、另一个问题涉及在构造x射线辐射传感器时对晶圆的非有效面积利用。构造简单的大型晶粒(例如14.5cm×12cm)、如乳房x射线摄影术所要求的那样，意味着很大一部分晶圆面积不能被利用。例如，在乳房x射线摄影术中，对于8英寸的晶圆，仅利用了大约55％的晶圆。

4、此外，大尺寸的cmos传感器的制造过程通常需要在制造过程中进行拼接。特别是，大于掩模版区域(reticle area)的大传感器区域需要金属线的拼接，因为x射线辐射传感器装置通常大于cmos制造过程中的步进场(step field)的最大尺寸。这增加了制造的复杂性，并且因此增加了装置的最终成本。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种x射线辐射传感器装置，该x射线辐射传感器装置允许构造具有大的探测器面积的x射线传感器，同时避免了上述高产量损失、低面积利用率、需要拼接和高装置成本的缺点。

2、另一种要解决的技术问题在于，提供一种用于医学诊断的装置，该用于医学诊断的装置具有大型x射线传感器，该大型x射线传感器可以被制造同时避免上述产量损失、低面积利用率、需要拼接和高装置成本的问题。

3、权利要求1说明了x射线辐射传感器装置的第一实施例，该x射线辐射传感器装置允许简化其制造过程、提高产量并以低成本制造。

4、第一实施例的x射线辐射传感器装置包括直接x射线转换层、多个电极以及多个像素传感器阵列，所述多个电极响应于x射线转换层内的x射线光子的相互作用而提供电荷。x射线辐射传感器装置还包括至少一个中介层(interposer)，该中介层具有顶表面和底表面。直接x射线转换层设置在至少一个中介层的顶表面上。多个电极设置在至少一个中介层的顶表面上。多个像素传感器阵列设置在至少一个中介层的底表面上。至少一个中介层被配置为将每个像素传感器阵列电耦合到多个电极的相应部分。

5、所提出的x射线辐射传感器装置的第一实施例的设计允许构造可在四侧对接的x射线传感器装置。因此，可以使用小的像素传感器阵列来构造基于直接x射线转换原理的任意大的x射线辐射探测器、例如尺寸为掩模版区域。特别是，无需在敏感区域进行拼接即可构造完整的x射线辐射传感器装置。

6、至少一个中介层可以包含硅材料。至少一个硅中介层可以用于通过将像素传感器阵列连接到至少一个硅中介层的顶表面上的电极来将至少一个硅中介层的底表面上的像素传感器阵列耦合到x射线辐射。

7、根据x射线辐射传感器装置的第一实施例的可能配置，至少一个中介层包括多个第一导电路径，用于将每个像素传感器阵列电耦合到多个电极的相应部分。

8、每个像素传感器阵列包括多个像素读取单元。多个像素传感器阵列的每个像素读取单元被配置为响应于从多个电极的相应部分的相应电极接收的电荷而提供相应的电信号。相应的像素传感器阵列的每个像素读取单元通过第一导电路径中的相应一个第一导电路径而电连接到多个电极的相应部分的电极中的相应一个电极。

9、在权利要求4中说明了x射线辐射传感器装置的第二实施例，该x射线辐射传感器装置允许简化其制造过程、提高产量并以低成本制造。

10、第二实施例的x射线辐射传感器装置包括将x射线辐射转换为可见光的x射线转换层、多个像素传感器阵列和至少一个中介层，该中介层具有顶表面和底表面。x射线转换层设置在至少一个中介层的顶表面上。至少一个中介层包括多个光电二极管。多个像素传感器阵列设置在至少一个中介层的底表面上。至少一个中介层被配置为将每个像素传感器阵列电耦合到多个光电二极管的相应部分。

11、所提出的x射线辐射传感器装置的第二实施例的设计允许构造可在四侧对接的x射线传感器装置。因此，可以使用小的像素传感器阵列来构造基于间接x射线转换原理的任意大的x射线辐射探测器、例如尺寸为掩模版区域。特别是，无需在敏感区域进行拼接即可构造完整的x射线辐射传感器装置。

12、至少一个中介层可以包含硅材料。至少一个硅中介层可以用于通过将像素传感器阵列连接到至少一个硅中介层中的光电二极管来将至少一个硅中介层的底表面上的像素传感器阵列耦合到x射线辐射。

13、根据x射线辐射传感器装置的第二实施例的配置，至少一个中介层包括多个第一导电路径，用于将每个像素传感器阵列电耦合到多个光电二极管的相应部分。

14、根据x射线辐射传感器装置的第二实施例的另一种配置，每个像素传感器阵列包括多个像素读取单元。多个像素传感器阵列的每个像素读取单元被配置为响应于从多个光电二极管的相应部分的相应光电二极管接收的电荷而提供相应的电信号。相应像素传感器阵列的每个像素读取单元通过第一导电路径中的相应一个第一导电路径电连接到多个光电二极管的相应部分的光电二极管中的相应一个光电二极管。

15、根据x射线辐射传感器装置的第一和第二实施例的可能配置，至少一个中介层被配置为将多个像素传感器阵列中的至少第一像素传感器阵列和多个像素传感器阵列中的至少第二像素传感器阵列彼此电耦合。

16、根据x射线辐射传感器装置的第一和第二实施例的可能配置，至少一个中介层包括至少一个第二导电路径，用于将多个像素传感器阵列中的至少第一像素传感器阵列电连接到多个像素传感器阵列中的至少第二像素传感器阵列。这意味着，使用至少一个中介层来提供小的像素传感器阵列之间的连接。

17、根据x射线辐射传感器装置的第一和第二实施例的可能配置，传感器装置包括至少一个集成电路。至少一个集成电路被配置为评估多个像素传感器阵列的像素读取单元的相应的电信号。至少一个集成电路被配置为响应于对多个像素传感器阵列的像素读取单元的相应电信号的评估而提供输出信号。

18、至少一个中介层被配置为将至少一个集成电路电耦合到多个像素传感器阵列中的每个像素传感器阵列。至少一个中介层包括多个第三导电路径，用于将至少一个集成电路电连接到多个像素传感器阵列中的每个像素传感器阵列。这意味着，至少一个中介层被用于提供像素传感器阵列和至少一个集成电路之间的电连接。

19、根据x射线辐射传感器装置的第一和第二实施例的可能配置，至少一个集成电路设置在至少一个中介层的底表面上。在这种情况下，x射线辐射传感器装置被配置为可在四侧对接。

20、根据x射线辐射传感器装置的第一和第二实施例的可能配置，传感器装置包括多个所述至少一个中介层。每个像素传感器阵列设置在多个所述至少一个中介层中的相应一个中介层的底表面上。多个所述至少一个中介层并排地布置。

21、根据x射线辐射传感器装置的第一实施例的可能配置，多个电极的每个部分设置在多个所述至少一个中介层中的相应一个中介层的顶表面上。设置在并排地布置的多个所述至少一个中介层的顶表面上的多个电极的相应部分彼此邻接而在其之间不形成间隙。

22、因此，可以使用小的像素传感器阵列构造任意大的x射线辐射传感器装置。

23、根据x射线辐射传感器装置的第一和第二实施例的可能配置，传感器装置包括支撑基板。多个像素传感器阵列和至少一个集成电路安装到该支撑基板。

24、在权利要求18中说明了一种用于医学诊断的装置。

25、用于医学诊断的装置包括x射线探测器，该x射线探测器包括多个根据如上所述的实施例之一的x射线辐射传感器装置。用于医学诊断的装置可以被配置为x射线设备或者尤其被配置为计算机断层扫描仪。

26、x射线辐射传感器装置的附加的特征和优点在下面的详细描述中阐述。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都只是示例性的，并且旨在提供用于理解权利要求的性质和特征的概述或框架。