[发明专利]用于粒子检测的单片硅像素检测器以及系统和方法

权利要求书

1.一种用于带电粒子或X射线光子的检测的单片CMOS集成像素检测器(240，340)，包括：

a、具有至少1kΩcm的电阻率的p型掺杂硅晶片(220，310，310’)，其具有包括CMOS处理的读出电子装置(250，350)的前侧(224，314，314’)以及与前侧相对的背侧(228，318)，所述读出电子装置包括像素电子装置(258，358)；

b、与像素电子装置(258，358)通信并且定义像素尺寸的电荷收集器(252，352)；以及

c、高电压接触件(282，382)；

其中，被布置在电荷收集器(252，352)下方的硅晶片(220，310，310’)的区段形成像素检测器(240，340)的吸收体层(226，316)；并且其中当像素检测器(240，340)处于操作中时，电荷收集器(252，352)被布置成接收当带电粒子或X射线光子(270，370)入射在吸收体层(226，316)上时所生成的漂移过吸收体层(226，316)的电荷；并且其中读出电子装置被布置成把所述电荷转换成数字信号，所述数字信号可以被存储、处理并且作为图像显示在计算机屏幕上。

2.根据权利要求1所述的单片CMOS集成像素检测器，其中，吸收体层(226，316)包括从以下一组范围当中的一个范围所选择的电阻率：1-5kΩcm，5-10kΩcm，10-20kΩcm，20-30kΩcm，以及30-50kΩcm。

3.根据权利要求1所述的单片CMOS集成像素检测器，其中，p型掺杂硅晶片(220，310，310’)包括从以下一组范围当中的一个范围所选择的电阻率：1-5kΩcm，5-10kΩcm，10-20kΩcm，20-30kΩcm，以及30-50kΩcm。

4.根据权利要求1所述的单片CMOS集成像素检测器，其中，当像素检测器(240，340)处于操作中时，吸收体层(226，316)被全耗尽。

5.根据权利要求1所述的单片CMOS集成像素检测器，其中，像素尺寸包括从以下一组尺寸范围当中的一个尺寸范围所选择的尺寸：100-200μm，50-100μm，20-50μm，以及5-20μm。

6.根据权利要求1所述的单片CMOS集成像素检测器，其中，p型掺杂高电阻率硅晶片(310，310’)通过具有键合界面(338)的共价晶片键合(334)被键合到p型掺杂低电阻率晶片(320，320’)。

7.根据权利要求1所述的单片CMOS集成像素检测器，其中，p型掺杂高电阻率硅晶片(310，310’)通过具有键合界面(338)的共价晶片键合(334)被键合到减薄的p型掺杂低电阻率晶片(320，320’)。

8.根据权利要求6和7当中的一条所述的单片CMOS集成像素检测器，其中，键合界面(338)包括位错网络。

9.一种形成用于带电粒子或X射线光子的检测的单片CMOS集成像素检测器的方法，所述方法包括以下步骤：

a、提供具有至少1kΩcm的电阻率的p型掺杂硅晶片(220，310，310’)，所述硅晶片具有前侧(224，314，314’)和背侧(228，318)；

b、通过在前侧对硅晶片进行CMOS处理，提供包括电荷收集器(252，352)和像素电子装置(258，358)的读出电子装置(250，350)；

c、在背侧提供高电压接触件(282，382)；

d、将电荷收集器布置成接收当带电粒子或X射线光子(270，370)入射在吸收体层(226，316)上时所生成的电荷；以及

e、将读出电子装置布置成把所述电荷转换成数字信号，并且将所述信号存储、处理并且作为图像显示在计算机屏幕上。