[发明专利]辐射敏感探测器

说明书

技术领域

本申请总体上涉及辐射敏感探测器。尽管是结合在计算机断层成像 (CT)系统的特定应用描述的本申请，但其还涉及到希望探测辐射并生成 表示所探测辐射的信号的其他应用。

背景技术

X射线计算机断层成像(CT)系统包括具有多个切片的二维探测器或 探测器元件的行。例如，示范性系统包括十六(16)、三十二(32)或六十 四(64)行以及其他行数的探测器元件。

适当的探测器元件包括将闪烁体生成的光转换成相应电流或光电流的 光电二极管。一种这样的光电二极管是背照明光电二极管(BIP)，其一般 在第一(或背)侧接收光并通过位于与第一侧相对的第二(或前)侧上的 电触点输送相应的电流。前侧通常是在其上执行CMOS处理步骤，例如处 理电路的一侧，而在背侧上通常不实施电路。使用电触点位于与光接收侧 (背侧)相对的一侧(前侧)的光电二极管允许较紧密地将这种探测器元 件的矩阵之内的个体探测器元件对接(在所有4个侧面)，因为探测器元件 不需要间隔开来容纳导电迹线，在其他情况下，迹线从光电二极管向读出 电子装置传送电流。减小探测器元件之间的空间可以增大每单位面积的光 接收区域。

通过BIP的电触点和集成电路的电触点将BIP电连接到具有读出电子 装置的集成电路。不过，触点之间的电连接可能会带来电噪声。在低电流 水平下，这种噪声可能大于量子噪声。结果，可能无法在输入信号范围上 实现量子受限操作；尽管对于较高电流水平而言这是可能实现的。

还将读出电子装置与BIP集成在公共衬底中，由此来减轻电连接带来 的电噪声。令人遗憾的是，读出电子装置可能需要比用于形成BIP的CMOS 工艺更昂贵的CMOS工艺，使用更昂贵的CMOS工艺来形成具有集成读出 电子装置的BIP可能会增加BIP的制造成本。此外，集成的读出电子装置 可能会占据探测器元件之内本来用于接收辐射的空间，从而可能会减少光 电二极管的有效光接收面积。此外，可能会限制读出电子装置可用的空间， 从而仅能在其中集成读出电子装置的子集。

本申请的各个方面解决了上述问题和其他问题。

发明内容

根据一个方面，一种设备包括：X射线源，其生成横穿检查区域的透 射辐射；以及探测器，其包括探测所述辐射并生成表示辐射的信号的光转 换器。所述光转换器包括背侧上的光接收区域。光接收区域接收表示所探 测辐射的光。所述光转换器还包括前侧之内的读出电子装置，前侧与所述 背侧相对。读出电子装置处理表示所接收光的光电流以生成表示所探测辐 射的信号。所述光转换器还包括置于光接收区域和读出电子装置之间的光 电二极管。光电二极管产生光电流。重建器重建所述信号以生成表示检查 区域的图像数据。

在另一方面中，一种设备包括：X射线源，其生成横穿检查区域的透 射辐射；以及探测器，其包括半导体衬底，所述探测器探测所述辐射并生 成表示辐射的信号。半导体衬底包括背侧上的光接收区域。光接收区域接 收表示所接收辐射的光。半导体衬底还包括产生表示光的光电流的光电二 极管、位于前侧且处理光电流以生成信号的读出电子装置以及位于背侧和 读出电子装置之间的势垒。势垒屏蔽读出电子装置，使其不受光电二极管 的p掺杂外延区域中的电荷影响。重建器重建所述信号以生成表示检查区 域的图像数据。

在另一方面中，一种方法包括：在光转换器的背侧体积中接收光；利 用所述光转换器的光电二极管产生表示所述光的光电流信号；以及利用位 于所述光转换器前侧上的读出电子装置输出表示所述光电流的信号。前侧 与背侧相对，电荷势垒位于所述体积和读出电子装置之间并较靠近读出电 子装置。

在另一方面中，辐射敏感探测器元件包括：位于所述探测器元件背侧 上的光接收区域，所述光接收区域接收光。置于探测器元件之内的光电二 极管产生表示光的光电流。读出电子装置位于所述探测器元件的前侧上， 从而使得所述光电二极管位于所述光接收区域和所述读出电子装置之间， 所述读出电子装置处理所述光电流以生成表示所述光电流的信号。所述光 电二极管和所述读出电子装置形成于公共衬底中。