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放射檢測器和放射檢測裝置制造方法
【專利摘要】本申請公開了放射檢測器和放射檢測裝置。根據實施例的放射檢測器包括：半導體襯底；設置在半導體襯底第一表面側的光檢測單元；設置的覆蓋光檢測單元的第一絕緣膜；覆蓋第一絕緣膜的第二絕緣膜；設置在第二絕緣膜上的閃爍體；設置在第一和第二絕緣膜之間的互連，連接到光檢測單元；通過第一開口底部部分連接到互連的第一電極；設置在半導體襯底第二表面中的區域上的第二電極，該區域與光檢測單元的至少部分相對；設置在圍繞第一電極但不圍繞第二電極的區域中的第二開口；以及覆蓋第一和第二電極與第一和第二開口的絕緣樹脂層。
【專利說明】放射檢測器和放射檢測裝置
[0001]MM
[0002]本文件中描述的實施例一般涉及放射檢測器和放射檢測裝置。
[0003]直量
[0004]在諸如放射成像裝置或者計算機斷層掃描系統這樣的放射成像系統中，從X射線源發出X射線束來檢測例如病人或者行李之類的目標或物體。X射線束在穿過檢測目標時會發生衰減，然后進入放射檢測器。因為放射檢測器中的陣列布置了檢測像素，所以進入放射檢測器的X射線束就會進入陣列中布置的檢測像素。每個檢測像素檢測到的放射強度通常取決于X射線的衰減程度。陣列中布置的檢測像素的各個檢測元件產生與各個檢測元件相互獨立地感應到的衰減X放射束相對應的電信號。這些信號被傳送到數據處理系統用于分析，最終由數據處理系統形成圖像。
[0005]附圖簡沭
[0006]圖1顯示與根據第一實施例的放射檢測器的剖視圖；
[0007]圖2顯示第一實施例的放射檢測器的一個像素的平面圖；
[0008]圖3顯示第一實施例的放射檢測器的像素陣列的平面圖；
[0009]圖4顯示根據第一實施例的第一改型的放射檢測器的剖視圖；
[0010]圖5顯示根據第一實施例的第二改型的放射檢測器的剖視圖；
[0011]圖6(a)到圖6(c)顯示制造第一實施例的放射檢測器的過程的剖視圖；
[0012]圖7 (a)到圖7 (c)顯示制造第一實施例的放射檢測器的過程的剖視圖；
[0013]圖8 (a)到圖8 (c)顯示制造第一實施例的放射檢測器的過程的剖視圖；
[0014]圖9顯示根據第二實施例的放射檢測器的剖視圖；
[0015]圖10顯示根據第三實施例的放射檢測器的剖視圖；
[0016]圖11 (a)到圖11 (b)顯示制造第三實施例的放射檢測器的過程的剖視圖；以及
[0017]圖12(a)到圖12(c)用來解釋根據第四實施例的裝置放射檢測裝置的簡圖。
[0018]詳細描沭
[0019]根據實施例的放射檢測器包括:具有第一表面和在第一表面相對側的第二表面的半導體襯底；設置在半導體襯底的第一表面側的光檢測單元；設置在第一表面上的第一絕緣膜，覆蓋光檢測單元；覆蓋第一絕緣膜的第二絕緣膜；設置在第二絕緣膜上的閃爍體，將放射線轉變成可見光；穿透半導體襯底和第一絕緣膜的第一開口 ；設置在第一絕緣膜和第二絕緣膜之間的互連，連接到光檢測單元；通過第一開口底部連接互連的第一電極，該第一電極設置在第一開口的底部表面和側部表面上以及第二表面的部分上；設置在半導體襯底的第二表面中的區域上的第二電極，該區域與光檢測單元的至少部分相對；設置在半導體襯底上的第二開口，該第二開口處于一區域中，該區域圍繞第一電極但不圍繞第二電極；以及覆蓋第一電極、第二電極、第一開口和第二開口的絕緣樹脂層，該絕緣樹脂層具有第三開口和第四開口，第三開口通向第一電極，第四開口通向第二電極。
[0020]在描述本發明實施例之前，先解釋實施例是如何開發出來的。
[0021]在間接轉換型的放射檢測器中，通過放射線進入閃爍體生成的可見光被例如光電二極管或光電倍增管之類的光檢測單元檢測到。
[0022]對于包含這樣的閃爍體和光檢測單元組成的像素陣列的放射檢測器，需要高密度地制造大量的像素，以利用陣列化像素獲得高質量CT圖像。然而，從高密度制造并使用引線鍵合相互互連的像素中提取電信號十分困難。鑒于此，通常需要被稱為TSV(穿硅通孔)電極的穿過電極。
[0023]在光檢測單元上形成TSV電極的情況下，TSV電極的形成通常在光檢測單元在半導體襯底形成之后(“后通孔”)。如果光檢測單元在半導體襯底中的形成在TSV電極的形成之后(“先通孔”)，則TSV電極的材料需要能夠承受在光檢測單元制造過程中的各種載荷(例如累積熱)，因此TSV電極的材料受限制。
[0024]通過制造TSV電極的一般方法，在其中已經形成光檢測單元的半導體襯底中形成用于形成TSV電極的貫穿孔，并形成將TSV電極與半導體襯底絕緣并隔離的絕緣層。之后，利用鍍膜或類似技術完成TSV電極。此時，在貫穿孔的側壁上形成的絕緣膜(以下稱為TSV絕緣膜)的擊穿電壓非常重要。尤其是，如果是工作在蓋格模式(Geiger mode)下的雪崩光電二極管(以下稱為APD)，則在APD的陰極和陽極之間需要約20V到80V的相對高電壓來驅動。因此，APD的TSV絕緣膜需要有足夠高的擊穿電壓。就是說，如果在APD上制備TSV電極，則有必要對TSV絕緣膜的擊穿電壓給予足夠的重視。
[0025]為了提高TSV絕緣膜的擊穿電壓，發明人從以下幾方面加以考慮。
[0026]在形成TSV電極的情況下，如果半導體襯底很厚，則貫穿孔開口的形成比較困難。因此，需要用粘合劑將支撐件與襯底結合，并通過打磨使襯底變薄。之后，就形成了貫穿孔的開口。因此，如果要形成TSV絕緣膜，有必要對粘合劑的耐熱性給予重視。例如，在用等離子CVD(化學氣相沉積)法形成TSV絕緣膜的情況下，可以在相對低的溫度下形成絕緣膜，例如，考慮粘合劑的耐熱性，在例如200°C的較低溫度下形成Si02膜，但膜的質量和擊穿電壓會低于那些高溫氧化膜或者使用高溫等離子的CVD膜。尤其是，CVD氣流在貫穿孔的底部要比在襯底表面時速度慢，因此，絕緣膜質量的退化在底部比較明顯。在TSV絕緣膜使用樹脂材料制成的情況下，在由樹脂制成的絕緣膜形成之后，在貫穿孔底部形成接觸孔栓，然后形成TSV電極。這種情況下，使用樹脂制成的絕緣膜在接觸孔栓和TSV電極形成過程中會發生退化，TSV絕緣膜的擊穿電壓會變低。
[0027]為了提高TSV絕緣膜的擊穿電壓，要形成穿透硅襯底和圍繞每個TSV電極的隔離槽，而且在硅襯底中形成器件和TSV電極之前在隔離槽中形成絕緣膜。通過該制造方法，以如下方式在隔離槽中形成硅基絕緣膜。就是說，在形成隔離槽之后，在隔離槽內壁上形成多晶硅膜，并用熱氧化技術將多晶硅膜修改為Si02膜。在Si02膜的空隙中，用CVD技術進一步形成Si02膜。這種情況下，選擇在隔離槽中要形成的絕緣膜類型，需要考慮在形成隔離槽之后的器件形成過程和通孔電極形成過程中的各種載荷(例如累積熱)。
[0028]采用這種制造方法，TSV絕緣膜仍然需要足夠高的耐熱性，絕緣膜材料的選擇有限。雖然隔離槽中的絕緣膜是硅基絕緣膜，但每個隔離槽的寬度需要造的更小來避免空隙，因此，加工隔離槽變得困難。進一步，因為隔離槽填充的是硬且脆的硅基絕緣膜，在處理變薄的硅襯底時，隔離槽部分有可能會破裂。而且，在隔離槽中形成絕緣膜的過程變得復雜，導致更高的制造成本。
[0029]發明人已進行了深入研究，設法開發出能提高TSV絕緣膜的擊穿電壓的放射檢測器和放射檢測裝置。下面描述放射檢測器和放射檢測裝置的實施例。
[0030]以下結合參照附圖描述實施例。然而，需要指出附圖僅為示意性的，各組成部分之間的厚度和平面尺寸關系，以及各層之間的寬度比與現實不盡相同。因此，具體的厚度和尺寸需要在考慮下面的描述后確定。而且，組成部分之間的關系和比例可能隨圖而變化。
[0031](第一實施例)
[0032]根據本實施例的放射檢測器包括:具有第一表面和在第一表面相對側的第二表面的半導體襯底；在半導體襯底的第一表面側的光檢測單元；在第一表面上形成的覆蓋光檢測單元的第一絕緣膜；覆蓋第一絕緣膜的第二絕緣膜；在第二絕緣膜上的閃爍體，將射線轉換成可見光；貫穿半導體襯底和第一絕緣膜的第一開口 ；在第一絕緣膜和第二絕緣膜之間的互連，連接到光檢測單元；在第一開口的底表面和側表面上以及第二表面的部分上的第一電極，通過第一開口底部連接到互連；在其中已形成光檢測單元的半導體襯底的第二表面上的第二電極，該半導體襯底已被第一開口劃分；在半導體襯底中形成的第二開口，處于圍繞第一電極但不圍繞第二電極的區域中；以及覆蓋半導體襯底的第二表面中的第一電極、第二電極、第一開口和第二開口的絕緣樹脂層，具有在該絕緣樹脂層中形成的第三開口和第四開口，第三開口通向第一電極，第四開口通向第二電極。
[0033]參照圖1到圖3描述根據第一實施例的放射檢測器。如圖3所示，第一實施例的放射檢測器10包含以矩陣形式布置在半導體襯底(圖1中所示的半導體襯底12)上的像素20。圖3顯示了一個5x5像素陣列。如圖2所示，每個像素20包含有單元21，這些單元21由如鋁制的互連30相互并聯連接。互連30連接到為各個像素20設置的TSV電極44a。還為各個像素20設置一個底部表面電極44b。圖1顯示了圍繞TSV電極44a的區域的剖視圖。
[0034]如圖1所示，本實施例的放射檢測器10包括包含在半導體襯底12的一個表面上的各個單元21中的光檢測單元22。光檢測單元22由雪崩光電二極管(以下被稱為APD)形成。如Si02制的絕緣膜24被放置來覆蓋那些光檢測單元22。如多晶硅制的電阻器26放置在絕緣膜24上。為各個光檢測單元22設置和設計電阻器26，以提取光檢測單元22的特性。由Si02層形成的層間絕緣膜28被放置來覆蓋電阻器26。互連30放置在層間絕緣膜28上。互連30通過層間絕緣膜28和絕緣膜24中形成的觸點29a與光檢測單元22連接，并通過層間絕緣膜28中形成的觸點29b和29c與電阻器26連接。就是說，光檢測單元22通過觸點29a，29b，和29c和互連30與電阻器26串聯連接。如Si02制的絕緣膜36被放置來覆蓋互連30。將X射線轉換成可見光的閃爍體70通過粘合劑60放置在絕緣膜36上。
[0035]通向互連30的貫穿孔40在半導體襯底12的表面(底部表面)中形成，該表面與其中形成光檢測單元22的那個表面相對。針對各個像素20以一一對應的形式設置貫穿孔40。在每個貫穿孔40中，由如鈦(Ti)層和銅(Cu)層的導電材料形成具有層疊結構的種晶層42a，銅(Cu)層被用來覆蓋貫穿孔40的底部表面和側部表面，并延伸到半導體襯底12的底部表面。鈦(Ti)層是勢壘金屬。如銅(Cu)制的電極44a被用來覆蓋種晶層42，因此電極44a可以充當TSV電極。隔離槽46在半導體襯底12中形成，以圍繞各個貫穿孔40。隔離槽46被設計為穿透半導體襯底12，到達圖1中的絕緣膜24。利用隔離槽46，每個像素20的TSV電極44a與包括光檢測單元22的單元21隔離開來。種晶層42b也在各個隔離槽46的外側的半導體襯底12的底部表面區域中形成，如銅(Cu)制的電極44b在種晶層42b上形成。電極44b充當底部表面電極。底部表面電極44b是對半導體襯底12施加電壓的端子。樹脂制的絕緣膜50連接到半導體襯底12的底部表面，以覆蓋TSV電極44a、底部表面電極44b、和隔離槽46。在絕緣膜50中，形成通向TSV電極44a的開口 50a和通向底部表面電極44f的開口 50b。
[0036]在具有這種結構的放射檢測器10中，當X射線如圖1從上方進入閃爍體70時，X射線被閃爍體70轉換成可見光。然后可見光通過粘合劑60、絕緣膜36、絕緣膜28、和絕緣膜24，被光檢測單元22檢測到。閃爍體70釋放出的可見光的光子數量與進入閃爍體70的放射能量成比例。相應的，穿過被檢測目標的放射能量可以通過對閃爍體70釋放出的可見光光子數量進行計數來測量。利用CT或類似系統的這種功能，通過能量辨析可以獲得CT圖像或者彩色CT圖像。
[0037]在本實施例中，每個像素20都具有包括以蓋格模式工作的APD形成的光檢測單元22的單元21，與對應的陣列中的互連30并聯布置。以蓋格模式運行的APD是光電二極管，每當光子進入APD時發出電流脈沖。本實施例中，APD 22在每個像素20中與對應的互連30并聯連接。這樣，可以減少每個像素20未檢測到的光子數量。因為陣列中的每個像素20具有并聯連接的APD 22，獲得的電流脈沖的波高與光子進入的AH)數量成比例。通過測量這個脈沖的波高，就可以測量進入放射檢測器10的光子數量，或者進入閃爍體70的放射能量。
[0038](第一改型)
[0039]圖4顯示了根據第一實施例的第一改型的放射檢測器。第一改型的放射檢測器1A與圖1所示的第一實施例的放射檢測器I基本相同，除了以下不同:例如，由Si02制成并由CVD(化學氣相沉積)法形成的絕緣膜41進一步用來覆蓋其上形成貫穿孔40和隔離槽46的半導體襯底12的底部表面，種晶層42a和42b被形成來覆蓋絕緣膜41，并且TSV電極44a和底部表面電極44b分別在種晶層42a和42b上形成。與貫穿孔40底部表面對應的開口在絕緣膜41中形成，并且種晶層42a被形成來覆蓋開口。
[0040](第二改型)
[0041]圖5顯示了根據第一實施例的第二改型的放射檢測器。第二改型的放射檢測器1B與圖1所示的第一實施例的放射檢測器I基本相同，不同之處在于，隔離槽46的底部表面到達互連30。
[0042](制造方法)
[0043]現在參照圖6 (a)到圖8 (C)，描述制造第一實施例的放射檢測器10的方法。
[0044]首先，如圖6(a)所示，由APD形成的光檢測單元22在硅襯底12的一個表面上形成。硅襯底12可以是如725微米厚的硅襯底。絕緣膜24被形成來覆蓋硅襯底12的其上形成AH)光檢測單元22的那個表面。多晶硅制的電阻器26在絕緣膜24上形成。然后由Si02層形成的層間絕緣膜28形成來覆蓋電阻器26。在層間絕緣膜28和絕緣膜24中形成通向光檢測單元22和電阻器26的開口，并且開口中填充如鋁或鎢的導電材料，形成觸點29a、29b和29c。然后在層間絕緣膜28上形成如鋁制的互連30，并連接到觸點29a、29b、和29c。這時，光檢測單元22通過觸點29a、29b、和29c、以及互連30與電阻器26串聯連接。然后在層間絕緣膜28上形成如Si02制的絕緣膜36以覆蓋互連30。
[0045]如圖6 (b)所示，作為透明支撐件的支撐玻璃84與硅襯底12用粘合劑82黏合。支撐玻璃84的厚度可以是500微米。
[0046]之后，如圖6 (C)所示，利用支撐玻璃84充當支撐件，硅襯底12被打磨并變薄到約40微米至100微米的厚度。
[0047]如圖7 (a)所示，硅襯底12和支撐玻璃84被顛倒位置。在此位置在半導體襯底12的將要形成TSV電極44a的底部表面上，用RIE (反應離子蝕刻)形成貫穿孔40。這時，貫穿孔40的底部部分到達互連30。互連30也可以充當RIE的蝕刻中止層。
[0048]如圖7(b)所示，用RIE形成圍繞各個貫穿孔40的隔離槽46。隔離槽46的底部部分穿透硅襯底12。在穿透硅襯底12后，可蝕刻隔離槽46至絕緣膜24的部分。替代地，如圖5所示的第二改型，隔離槽46可以像貫穿孔40 —樣到達互連30。每個隔離槽46的寬度(圖中的水平方向長度)是5微米到50微米。
[0049]如圖7(c)所示，接著用濺射法堆疊鈦(Ti)層和銅(Cu)層形成層疊結構的種晶層，以覆蓋各個貫穿孔40的底部表面和側部表面，以及半導體襯底12的底部表面。之后，用電鍍電解工藝在種晶層上形成比如一層銅膜。這里，鍍銅不是完全填充貫穿孔40的填充型，而是非填充型(一種共形類型)。在之后階段，貫穿孔40的凹形部分用樹脂制的絕緣膜50填充。通過圖案化種晶層和銅膜，種晶層42a和TSV電極44a就在貫穿孔40的底部表面和側部表面上、半導體襯底12的底部表面的部分上、以及種晶層42b上形成，并且底部表面電極44b在隔離槽46的外側的半導體襯底12的底部表面上形成。
[0050]如圖8(a)所示，接著在半導體襯底12底部表面上形成樹脂制的絕緣膜50，以覆蓋TSV電極44a和底部表面電極44b。然后在絕緣膜50中形成分別通向TSV電極44a和底部表面電極44b的開口 50a和開口 50b。例如，絕緣膜50可以是光敏阻焊劑。這種情況下，在光敏阻焊劑覆層形成之后，使用預定的光掩模進行曝光和顯影，形成具有開口 50a和50b的絕緣膜50。替代地，絕緣膜50可以用非光敏絕緣樹脂(比如環氧樹脂或丙烯酸樹脂)來形成。這種情況下，在非光敏絕緣樹脂覆層形成以后，在非光敏絕緣樹脂覆層上形成預定圖案的抗蝕劑掩模。接著通過蝕刻圖案化絕緣樹脂，以形成具有開口 50a和50b的絕緣膜50。
[0051]之后，如圖8(b)所示，將支撐玻璃84從半導體襯底12分離。這時，粘合劑82也從絕緣膜36上分離。
[0052]最后，如圖8 (C)所示，將粘合劑60涂敷到絕緣膜36上，然后粘結閃爍體70和硅襯底12。結果，就完成了圖1所示的放射檢測器10。閃爍體70可以由諸如LGSO ((Lu, Gd) 2Si05)或者LYSO(鈰摻雜釔硅酸镥)之類的材料制成。粘合劑60的透明度需要足以傳輸從閃爍體70產生的可見光。粘合劑60的厚度約為10微米到100微米。
[0053]通過上述的制造方法，形成了隔離槽46，從而大幅提高TSV絕緣膜50的擊穿電壓或者TSV電極44a和底部表面電極44b之間的擊穿電壓。而且，因為貫穿孔40和隔離槽46填充有絕緣樹脂50，可以憑借處理變薄硅襯底12時樹脂的機械強度和合適的彈性效應防止晶片破損。如果加寬隔離槽46來提高隔離槽46的加工性能，則隔離槽46可以容易地被絕緣樹脂50填充。相應的，可以容易地加工隔離槽46。更進一步，因為絕緣樹脂50對貫穿孔40和隔離槽46的填充是整體形成，可以簡化制造工藝，且可降低制造成本。
[0054]根據第一實施例及其改型，可以獲得能提高TSV絕緣膜擊穿電壓的放射檢測器。
[0055](第二實施例)
[0056]圖9是與根據第二實施例的放射檢測器的剖視圖。第二實施例的放射檢測器1C與圖1所示的第一實施例的放射檢測器I基本相同，不同之處在于，在與形成貫穿孔40和隔離槽46的區域對應的絕緣膜36的區域上形成了由氮化硅(SiN)制成的絕緣層63a和63b。這些絕緣層63a和63b可以補償因為要形成貫穿孔40和隔離槽46而將硅襯底12變薄所損失的強度。
[0057]第二實施例可以獲得與第一實施例相同的那些效果。第一實施例的第一改型和第二改型也適用于第二實施例的放射檢測器。
[0058](第三實施例)
[0059]圖10是根據第三實施例的放射檢測器的剖視圖。第二實施例的放射檢測器1D與圖1所示的第一實施例的放射檢測器I基本相同，不同之處在于，支撐玻璃84放置在絕緣膜36和閃爍體70之間，并且支撐玻璃84用粘合劑82與絕緣膜36粘結，并用粘合劑68與閃爍體70粘結。
[0060]現在參照圖11(a)到圖11(b)，描述了第三實施例的放射檢測器1D的制造方法。在圖8所示步驟之前和當中，采用與第一實施例中相同的方法制造放射檢測器10D。與第一實施例中從半導體襯底12上分離支撐玻璃84不同，在樹脂制的絕緣膜50上形成分別通向TSV電極44a和底部表面電極44b的開口 50a和50b (圖8 (a))之后，支撐玻璃84被減薄(圖11 (a))。這個減薄用打磨和蝕刻完成。支撐玻璃84的厚度從500微米減少到如50微米到150微米之間。
[0061]最后，如圖11 (b)所示，閃爍體70用粘合劑68粘結到變薄的支撐玻璃84上。結果，就完成了圖10所示的放射檢測器10D。閃爍體70可以由諸如LGS0((Lu，Gd)2Si05)或者LYSO(鈰摻雜釔硅酸镥)之類的材料制成。粘合劑68和82中的每個的透明度都需要足以透射閃爍體70發出的可見光。粘合劑68和82的厚度約10微米到100微米。
[0062]第三實施例可以獲得與第一實施例相同的那些效果。更進一步，有了支撐玻璃84，第三實施例的放射檢測器1D比第一實施例的放射檢測器10有更高的強度。相應的，在處理放射檢測器時，可以更有效的防止破損。
[0063]根據第一到第三實施例及其改型到現在的描述，形成穿透半導體襯底的隔離槽來圍繞TSV。相應的，可以大幅提高TSV絕緣膜的擊穿電壓(TSV電極與底部表面電極之間的擊穿電壓)。
[0064]而且，因為TSV電極部分的貫穿孔和隔離槽被絕緣樹脂整體填充，可以憑借處理變薄硅襯底時樹脂的機械強度和適當的彈性效應防止晶片破損。如果加寬隔離槽來提高隔離槽的加工性能，則可以容易地用絕緣樹脂填充隔離槽。相應的，可以容易的加工隔離槽。更進一步，因為用于填充貫穿孔和隔離槽的絕緣樹脂是整體形成，可以簡化制造工藝，并可降低制造成本。
[0065]第一實施例的第一改型或第二改型可以適用于第三實施例的放射檢測器。而且，第三實施例可以適用于第二實施例。
[0066](第四實施例)
[0067]參照圖12(a)到圖12 (C)，描述了根據第四實施例的放射檢測裝置的結構。圖12(a)是第四實施例的放射檢測裝置500的結構剖視圖。
[0068]如圖12 (a)所示，放射檢測裝置500包括放射管520、放置在放射管520相對側的放射檢測單元510以及信號處理單元580。
[0069]放射管520是向對面的放射檢測單元510發射諸如X射線之類的放射束530的近似扇形的器件。從放射管520中發出的放射束530經過支架(未畫出)上的檢測目標540，進入放射檢測單元510。
[0070]每個放射檢測單元510都是包括接收從放射管520中發出并部分穿過檢測目標540的放射束530的入射面221、將放射線轉換成可見光、并用電信號檢測可見光的器件。放射檢測裝置500包括布置為近似弧形的放射檢測單元510和通過信號線150從放射管520連接到各自放射檢測單元510的相對側上的電極的信號處理單元580。
[0071]放射檢測單元510將進入入射面221的放射線(放射束530)轉換成可見光，并用后面描述的光電轉換兀件114將可見光轉換(光電轉換)成電信號(電流)。
[0072]準直器550是放置在放射檢測單元510的入射面221側的光學系統，將放射線折射使其以經準直方式進入放射檢測單元550。
[0073]信號處理單元580通過信號線150接收由各自放射檢測單元510光電轉換的電信號(電流)，并根據電流值計算進入各自放射檢測單元510的放射能量。根據進入各自放射檢測單元510的放射能量，信號處理單元580生成按照檢測目標540的物質進行著色的放射圖像。
[0074]放射管520和放射檢測單元510設計為圍繞檢測目標540旋轉。利用這種布置，放射檢測裝置500可以生成檢測目標540的側橫截面圖像。
[0075]根據本實施例的放射檢測裝置500不僅可以用來生成人體的橫斷面圖像，而且可以用作檢測裝置，例如熒光屏檢測對象的安檢裝置。
[0076]現在參照圖12(b)和圖12 (C)，描述放射檢測單元510及其結構。圖12(b)顯示了放射檢測單元510近似弧形的布置。圖12(c)概略的顯示了放射檢測單元510的放射檢測器10的結構。
[0077]如圖12 (b)所示，放射檢測單元510布置為近似弧形，準直器550放置在放射入射面側。如圖12(c)所示，在放射檢測單元510中，放射檢測器10被固定在設備支撐面板200上。放射檢測器10包含一個其中布置有光電轉換元件114的光電轉換層110，和將放射線轉換成閃爍突光的閃爍體210。光電轉換層110和閃爍體210形成層疊結構,光電轉換層110的入射面側通過粘結層與閃爍體210的放射面側粘結在一起。
[0078]閃爍體210包含有按照預定間距在兩個方向上互相垂直形成的光發射層215。光電轉換層110和閃爍體210被光反射層215分割成以矩陣形式布置的光電轉換組件220。光電轉換組件220包含有光電轉換元件114，每個光電轉換組件220可以檢測入射放射線的倉tfi。
[0079]在圖12(a)到圖12(c)中顯示的放射檢測裝置500中，放射檢測器510是根據第一到第三實施例及其改型的放射檢測器。光電轉換元件114相當于第一到第三實施例中描述的像素20。
[0080]根據第四實施例，可以獲得包括能夠提高TSV絕緣膜擊穿電壓的放射檢測器的放射檢測裝置。
[0081 ] 第一到第三實施例的放射檢測器及其改型以及第四實施例的放射檢測裝置不僅可以用來獲得人體、動物、或者植物的側橫斷面圖像，而且可以用作各種檢測裝置，例如熒光屏檢測對象的安檢儀。
[0082]在描述確定的實施例時，這些實施例僅以例子的方式來表現，但這并不意味著對發明的范圍進行限制。事實上，在此描述的新方法和新系統可以按照各種其它形式體現；更進一步，可以對此處描述的方法和系統的進行形式上的各種省略、替代和變化，而不背離本發明的精神。所附權利要求及其等價物旨在覆蓋屬于本發明范圍和精神內的這些形式和改型。
【權利要求】
1.一種放射檢測器包括: 半導體襯底，具有第一表面和位于所述第一表面相對側的第二表面； 光檢測單元，設置在所述半導體襯底的第一表面的一側； 第一絕緣膜，設置在所述第一表面上以覆蓋所述光檢測單元； 第二絕緣膜，覆蓋所述第一絕緣膜； 閃爍體，設置在所述第二絕緣膜上，用于將放射線轉換成可見光； 第一開口，所述第一開口穿透所述半導體襯底和所述第一絕緣膜； 互連，設置在第一絕緣膜和第二絕緣膜之間，并連接到所述光檢測單元； 第一電極，通過第一開口的底部連接至所述互連，所述第一電極設置在所述第一開口的底部表面和側部表面上以及所述第二表面的部分上； 第二電極，設置在所述半導體襯底的第二表面中的區域上，所述區域與所述光檢測單元的至少部分相對； 第二開口，設置在所述半導體襯底中，所述第二開口處于一區域中，所述區域圍繞所述第一電極但不圍繞所述第二電極；以及 絕緣樹脂層，覆蓋所述第一電極、所述第二電極、所述第一開口和所述第二開口，所述絕緣樹脂層具有設置在所述絕緣樹脂層中的第三開口和第四開口，所述第三開口通向所述第一電極，所述第四開口通向所述第二電極。
2.如權利要求1所述的檢測器，其中所述第二開口也穿透所述第一絕緣膜，并通向所述互連。
3.如權利要求1所述的檢測器，進一步包括 金屬種晶層，在所述第一電極與所述第一開口的底部和側部表面之間。
4.如權利要求1所述的檢測器，進一步包括 第三絕緣膜，在所述第一電極與所述第一開口的底部和側部表面之間， 其中， 通向所述互連的孔設置在所述第三絕緣膜的一部分中，所述一部分對應于所述第一開口的底部部分，以及 所述第一電極通過所述孔連接到所述互連。
5.如權利要求4所述的檢測器，進一步包括 金屬種晶層，設置在第三絕緣膜和第一電極之間。
6.如權利要求1所述的檢測器，進一步包括 由氮化硅制成的絕緣層，所述絕緣層設置在所述第二絕緣膜的多個區域上，所述多個區域對應于所述第一開口和所述第二開口。
7.如權利要求1所述的檢測器，其中所述閃爍體和所述第二絕緣膜用粘合劑相粘結。
8.如權利要求1所述的檢測器，包括 多個像素，以矩陣形式布置在所述半導體襯底上， 其中 每個像素包括多個單元、所述第一電極、所述第二電極、和所述互連， 每個單元包括所述光檢測單元，以及 在每個像素中，所述單元與所述互連并聯連接。
9.如權利要求1所述的檢測器，其中所述光檢測單元包括雪崩光電二極管。
10.一種放射檢測裝置包括: 如權利要求1所述的放射檢測器； 放射管，所述放射管發出放射線穿過物體射向放射檢測器，所述放射管設置在所述放射檢測器的相對側；以及 信號處理單元，所述信號處理單元處理從所述放射檢測器輸出的信號。
11.如權利要求10所述的裝置，其中第二開口也穿透所述第一絕緣膜，并通向所述互連。
12.如權利要求10所述的裝置，進一步包括 金屬種晶層，設置在所述第一電極與所述第一開口的底部和側部表面之間。
13.如權利要求10所述的裝置，進一步包括 第三絕緣膜，設置在所述第一電極與所述第一開口的底部和側部表面之間， 其中， 通向所述互連的孔設置在所述第三絕緣膜的一部分中，所述部分對應于所述第一開口的底部部分，以及 所述第一電極通過所述孔連接到所述互連。
14.如權利要求13所述的裝置，進一步包括 金屬種晶層，設置在所述第三絕緣膜和所述第一電極之間。
15.如權利要求10所述的裝置，進一步包括 由氮化硅制成的絕緣層，所述絕緣層設置在第二絕緣膜的多個區域上，所述多個區域對應于所述第一開口和所述第二開口。
16.如權利要求10所述的裝置，其中所述閃爍體和所述第二絕緣膜用粘合劑相粘結。
17.如權利要求所述10的裝置，包括 多個像素，以矩陣形式布置在半導體襯底上， 其中 每個像素包括多個單元、所述第一電極、所述第二電極、和所述互連， 每個單元包括所述光檢測單元，以及 在每個像素中，所述單元與所述互連并聯連接。
18.如權利要求10所述的裝置，其中所述光檢測單元包括雪崩光電二極管。
【文檔編號】G01T1/20GK104459757SQ201410438440
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2013年9月20日
【發明者】八木均, 長谷川勵, 熱田昌己, 細野靖晴, 佐佐木啟太, 河田剛 申請人:株式會社東芝