[发明专利]传感器芯片的制造方法和计算机断层探测器

说明书

本发明涉及传感器芯片，特别是用于计算机断层探测器的传感器芯片，其具有被电气连接到辐射检测元件(9)的模数转换器(10)。本发明所解决的问题是限定了尽可能成本高效和可靠的传感器芯片。根据本发明，该问题通过仅使用在其上施加传感器芯片的所有所需的部件(7、9、10)的一个单晶基板(1)而得以解决，其中在导体路径(14、15)之间或者基板的两侧(12、13)的触点之间的过孔触点(6)被用作适用以将两侧(12、13)的部件(7、9、10)连接到彼此。

本发明涉及传感器芯片，特别是用于计算机断层探测器的传感器芯片，其具有被电气连接到辐射检测元件的模数转换器。进而，本发明涉及计算机断层探测器，这样的传感器芯片的制造方法，以及用于操作传感器芯片的方法。

传感器芯片通常被理解为是指传感器电路，其电气和电子部件被施加在半导体衬底上或被集成在其中。半导体衬底通常被指定为晶片或基板，其作为整体被制造有多个传感器电路以便于随后将这些传感器电路彼此分开并且在制造过程之后对它们进行布线。

这样的传感器芯片被用在计算机断层探测器(CT探测器)，其被用于医学成像。如果高分辨率(即每个表面的高数量的像素)得到保证，计算机断层允许更好的诊断。一个传感器芯片通常对应一个像素，由此实现期望的分辨率，其通常需要多个传感器芯片。在半导体衬底中的光刻集成已经有利于为了所需的该多个像素而降低成本。

此外，传感器芯片必须适于与附加的传感器芯片以预定义的二维方式布置，以便于精确地定义像素间距。每个维度需要两个相邻的传感器芯片的平坦布置。因此，横向地布置总共四个传感器芯片必须是可能的。特别是针对如对于大面积CT探测器而言常规的该四边形布置要求，基于半导体衬底的传感器也是非常合适的。

例如，DE102007022197A1公开了在X射线计算机断层中使用的用于X射线探测器的探测器元件。该探测器元件具有基于半导体衬底的若干部件(即检测元件)，具有电子电路的模块，以及被布置在前述两者之间并且具有两个功能的触点元件，该两个功能即在一方面确保传感器元件的机械稳定并且在另一方面将检测元件的信号输出触点的几何布置通过其导体路径适配到模块的信号输入触点的几何布置。

用于辐射探测器的探测器模块从DE102010011582B4中已知，其具有使得下游重新布线在关联的衬底上的光电转换器层的功能，由此，因为信号输出触点的新颖布置，外部读出电子器件的基于导线的连接变得更加容易。

现有方案的制造和材料成本非常高昂，特别是因为通常必须采用所谓的晶片键合方法或者仅仅接触成本就非常高。

本发明的任务在于针对前述特性以及正面性质(诸如质量或服务寿命)的传感器芯片改进制造过程并且减少材料成本。

根据本发明，该目的被具有权利要求1的特征的传感器芯片、具有权利要求9的特征的计算机断层探测器、具有权利要求10的特征的传感器芯片的制造方法以及具有权利要求11的特征的传感器的操作方法所实现。

根据本发明，一种特别是用于计算机断层扫描探测器的传感器芯片具有被电气连接到辐射检测元件的模数转换器以及晶体基板，其中辐射检测元件的部件以及模数转换器的部件被光刻地集成在晶体基板的一个探测器侧上。这是极为有利的，因为两个晶体基板不需要通过必要电路的光刻集成工艺以便于随后以同样昂贵方式的键合方法被联接到彼此。进而，根据本发明的传感器芯片确保电子电路的鲁棒性非常好，特别是在CT探测器中的多个传感器芯片的情况下帮助后者实现更稳定的操作以及更长的服务寿命。此外，获得了安装空间的同样有利的优化。

辐射检测元件可以是光电二极管或者光电二极管阵列，其各种掺杂的转换基于光刻掩膜通过一层接一层的半导体层沉积而被实现。在该过程中，辐射检测元件可以检测分析辐射，换言之，在断层的情况下该分析辐射也是已经经由活体的身体透射并且因此携载医学信息的辐射。辐射检测元件将该分析辐射转换为模拟电气信号，使得在其中包含的医学信息可以被电气地传递。