專利名稱：X射線半導(dǎo)體成像器像素的電隔離的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體探測(cè)器，具體涉及醫(yī)療半導(dǎo)體探測(cè)器。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療工業(yè)中，諸如Si、GaAs、CdTe和CZT的直接轉(zhuǎn)換材料在諸如CT探測(cè)器、X射 線探測(cè)器、Gamma探測(cè)器、以及核醫(yī)學(xué)的模態(tài)中獲得了越來越多的重要性，其中，在核醫(yī)學(xué)中 閃爍器型探測(cè)器仍是現(xiàn)有技術(shù)。它們比閃爍器的優(yōu)點(diǎn)是具有好的能量分辨率的光子計(jì)數(shù)的 可能性。然而，由于電荷共享，所以這些直接轉(zhuǎn)換材料是易損的，電荷共享是通過若干鄰近 電極采集由單一光子產(chǎn)生的電荷云的現(xiàn)象。圖1示出了通過3個(gè)鄰近電極采集由一個(gè)光子 產(chǎn)生的電荷云。電荷共享的現(xiàn)象擾亂了探測(cè)器的頻譜分辨率和計(jì)數(shù)速率性能。在高速率探 測(cè)器中，電荷共享的現(xiàn)象限制了采用更小像素的努力。同時(shí)，K逃逸現(xiàn)象也限制了采用更小 像素大小。K逃逸主要由諸如X射線能量的原始能量通過諸如X射線量子的另一個(gè)量子部 分傳送到相鄰像素所造成的。因此，特別是在基于直接轉(zhuǎn)換材料的探測(cè)器中，存在解決或者減輕電荷共享的負(fù) 面影響的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供改進(jìn)的半導(dǎo)體探測(cè)器。在一個(gè)實(shí)施例中，減輕由電荷共享所 造成的負(fù)面效果并且因此改進(jìn)半導(dǎo)體探測(cè)器的頻譜分辨率和計(jì)數(shù)速率性能是有利的。在一個(gè)實(shí)施例中，減輕或者甚至消除半導(dǎo)體探測(cè)器的K逃逸現(xiàn)象并且因此改進(jìn)半 導(dǎo)體探測(cè)器的計(jì)數(shù)速率性能是有利的。在一個(gè)實(shí)施例中，減輕電荷共享和K逃逸在半導(dǎo)體探測(cè)器像素尺寸小型化方面的 負(fù)面影響是有利的。在第一方面中，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體探測(cè)器，包括布置 用于形成至少一個(gè)開口的多個(gè)陽極，每個(gè)開口由多個(gè)陽極中的兩個(gè)陽極形成；至少一個(gè)陰 極；位于多個(gè)陽極和至少一個(gè)陰極之間的探測(cè)器單元；其中，該探測(cè)器單元包括至少一個(gè) 溝槽，該至少一個(gè)溝槽中的每個(gè)具有與由多個(gè)陽極中的兩個(gè)陽極形成的至少一個(gè)開口中的 一個(gè)對(duì)準(zhǔn)的第一開口，至少一個(gè)溝槽中的每個(gè)朝向至少一個(gè)陰極延伸。在探測(cè)器單元中形 成一個(gè)或多個(gè)溝槽對(duì)引導(dǎo)由單一光子產(chǎn)生的電荷云使其被相應(yīng)陽極所接收、而不是被若干 鄰近陽極所接收是有效的。這提供了減輕電荷共享在頻譜分辨率和計(jì)數(shù)速率性能上的負(fù)面 影響的優(yōu)點(diǎn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)溝槽沿著垂直于其第一開口的平面的方向延伸。換言之， 每個(gè)溝槽垂直于由2個(gè)相應(yīng)鄰近陽極所形成的相應(yīng)開口的切面。容易制造這種形狀的溝槽。在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)溝槽沿著遠(yuǎn)離垂直于其第一開口的平面的方向延伸。換 言之，溝槽延伸的方向傾斜而不是垂直于由2個(gè)相應(yīng)鄰近陽極所形成的相應(yīng)開口的切面。
3由于這種形狀降低了減少探測(cè)器DQE(探測(cè)器量子效率)的現(xiàn)象，所以是有利的。在第二方 面中，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)溝槽包括有助于減輕、或者甚至消除K逃逸現(xiàn)象的負(fù) 面影響的絕緣體。優(yōu)選使用具有高原子序數(shù)Z的絕緣體。參考下文所描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些以及其他方面、特征和/或優(yōu)點(diǎn)將顯而 易見并且得到闡述。


圖1圖示了電荷共享現(xiàn)象；圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括垂直于多個(gè)陽極表面的溝槽的半導(dǎo) 體探測(cè)器；圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括沿著遠(yuǎn)離多個(gè)陽極的垂直方向的傾 斜角度延伸的溝槽的半導(dǎo)體探測(cè)器；圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括被絕緣體填充的溝槽的半導(dǎo)體探測(cè)
ο
具體實(shí)施例方式在圖2中示出了減輕或者克服當(dāng)前半導(dǎo)體探測(cè)器中電荷共享效應(yīng)缺點(diǎn)的結(jié)構(gòu)化 半導(dǎo)體探測(cè)器的實(shí)施例。探測(cè)器200包括多個(gè)陽極210、至少一個(gè)陰極220以及探測(cè)器單 元240?？梢詫㈥枠O和至少一個(gè)陰極以平行或者以其它配置來布置。每?jī)蓚€(gè)鄰近陽極形成 開口 230。溝槽250從每個(gè)開口延伸到探測(cè)器單元240中，其方向垂直于開口 230的平面。 每個(gè)溝槽250具有第一開口 252，其可以具有與相應(yīng)開口 230相同的寬度、或者可以大于/ 小于相應(yīng)開口 230。顯然可以看出，由于溝槽的存在，由光子產(chǎn)生的電荷云被一個(gè)相應(yīng)的陽 極而不是兩個(gè)或多個(gè)鄰近陽極接收。圖3中示出了另一個(gè)實(shí)施例，其中，溝槽的延伸方向不垂直于開口 230的平面，即 每個(gè)溝槽的第一開口 252’的平面。每個(gè)溝槽250’或者至少部分溝槽，沿著不垂直于開口 230的傾斜方向延伸，即其沿第一開口 252’的方向延伸。采用傾斜方向可以減輕由減少制 動(dòng)力所造成的減少DQE(探測(cè)器量子效率)的缺點(diǎn)。溝槽250’延伸方向的角度可以根據(jù)包 括機(jī)械穩(wěn)定性、制動(dòng)力、傳感器材料的密度和厚度、并且還有所使用的X射線頻譜的一些因 素而改變。技術(shù)人員可以使延伸方向的角度適應(yīng)實(shí)際情況?？蛇x地，可以稍微增大探測(cè)器 單元240(例如，所使用晶體)的厚度。在圖2和圖3的實(shí)施例中，溝槽的深度可以根據(jù)需求和/或制造技術(shù)而改變。溝 槽可以稍微延伸到探測(cè)器單元240內(nèi)，延伸到探測(cè)器單元240的中間、或者甚至從開口 230 延伸到陰極平面。在后者的情況下，溝槽具有位于陰極表面的第二開口?？梢詫D2和圖3中所示的實(shí)施例以任何結(jié)構(gòu)形式組合。例如，允許將分別沿著 垂直于它們第一開口 252的平面的方向延伸的部分溝槽和沿著遠(yuǎn)離它們第一開口 252的平 面的垂直方向的傾斜方向延伸的部分溝槽組合。特別是對(duì)于探測(cè)不到諸如X射線光子的入 射光子的探測(cè)器單元部分，溝槽沿著垂直方向延伸。對(duì)于探測(cè)器單元的其他部分，溝槽沿著 傾斜方向延伸，這有利于改進(jìn)DQE。K逃逸由從探測(cè)器單元中的原子釋放K殼層電子的光電效應(yīng)造成，該K殼層幾乎立即被來自更高殼層的電子重新填充，并且因此以K逃逸光子的形式釋放特征量的能量。可 以將該光子在探測(cè)器單元中從一個(gè)地方傳送到另一個(gè)地方，并且可以給出在探測(cè)器中其他 處的另一個(gè)信號(hào)。圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該實(shí)施例中減輕/消除了 K逃逸現(xiàn)象。 給每個(gè)溝槽250”填充以用參考標(biāo)號(hào)260表示的絕緣體，該絕緣體可以有效阻止該遷移能量 即K逃逸光子，并且因此可以抑制或者甚至防止擾動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生。可選地，絕緣體由具有高原 子序數(shù)Z的絕緣材料制造。圖2至4中所示的半導(dǎo)體探測(cè)器的實(shí)施例可以用于至少包括CT掃描器、X射線探 測(cè)器和伽瑪射線探測(cè)器的醫(yī)療裝置。圖2至4中所示的實(shí)施例可以以任何結(jié)構(gòu)形式組合。雖然參考特定實(shí)施例對(duì)本 發(fā)明進(jìn)行了描述，但是不是要將其限制于這里所給出的特定形式。而是本發(fā)明的范圍僅由 所附權(quán)利要求來限定。在權(quán)利要求中，使用動(dòng)詞“包括”及其變形不排除存在其它元件或步 驟。雖然可以將各個(gè)特征包括在不同權(quán)利要求中，但是可以有利地對(duì)它們進(jìn)行組合，并且包 括于不同權(quán)利要求中不意味著特征的組合不是可行的和/或有利的。另外，單一參考不排 除多個(gè)。此外，不應(yīng)該將權(quán)利要求中的參考標(biāo)記解釋為對(duì)范圍的限制。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體探測(cè)器，包括 布置用于形成至少一個(gè)開口的多個(gè)陽極，每個(gè)開口由所述多個(gè)陽極中的兩個(gè)陽極形成； 至少一個(gè)陰極； 位于所述多個(gè)陽極和所述至少一個(gè)陰極之間的探測(cè)器單元；其中，所述探測(cè)器單元包括至少一個(gè)溝槽，所述至少一個(gè)溝槽中的每個(gè)具有第一開口，所述第一開口與由所述多個(gè)陽極中的兩個(gè)陽極形成的所述至少一個(gè)開口中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)，所述至少一個(gè)溝槽中的每個(gè)朝向所述至少一個(gè)陰極延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體探測(cè)器，其中，所述至少一個(gè)溝槽中的每個(gè)沿著垂直于 該溝槽的第一開口的平面的方向延伸。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體探測(cè)器，其中，所述至少一個(gè)溝槽中的每個(gè)沿著不垂直 于該溝槽的第一開口的平面的方向延伸。
4.如權(quán)利要求2或3所述的半導(dǎo)體探測(cè)器，其中，所述至少一個(gè)溝槽中的每個(gè)具有與所 述至少一個(gè)陰極的表面對(duì)準(zhǔn)的第二開口。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體探測(cè)器，其中，所述至少一個(gè)溝槽中的每個(gè)包括絕緣體。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體探測(cè)器，其中，所述絕緣體由具有高原子序數(shù)Z的材料制成。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體探測(cè)器，其中，所述探測(cè)器單元由直接轉(zhuǎn)換材料制成。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體探測(cè)器，其進(jìn)一步配置用于探測(cè)χ射線量子。
9.一種包括半導(dǎo)體探測(cè)器的醫(yī)療掃描器，其中，所述半導(dǎo)體探測(cè)器包括-布置用于形成至少一個(gè)開口的多個(gè)陽極，每個(gè)開口由所述多個(gè)陽極中的兩個(gè)陽極形成；-至少一個(gè)陰極；-位于所述多個(gè)陽極和所述至少一個(gè)陰極之間的探測(cè)器單元； 其中，所述探測(cè)器單元包括至少一個(gè)溝槽，所述至少一個(gè)溝槽中的每個(gè)具有第一開口， 所述第一開口與由所述多個(gè)陽極中的兩個(gè)陽極形成的所述至少一個(gè)開口中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)，所 述至少一個(gè)溝槽中的每個(gè)朝向所述至少一個(gè)陰極延伸。
10.如權(quán)利要求9所述的醫(yī)療掃描器，其為CT掃描器、X射線探測(cè)器以及伽瑪射線探測(cè) 器中的任何一個(gè)。
全文摘要
為了減輕出現(xiàn)在半導(dǎo)體探測(cè)器中的電荷共享的影響，提供了一種改進(jìn)的半導(dǎo)體探測(cè)器(200)，其包括布置用于形成至少一個(gè)開口(230)的多個(gè)陽極(210)，每個(gè)開口由該多個(gè)陽極中的兩個(gè)陽極形成；至少一個(gè)陰極(220)；位于該多個(gè)陽極和該至少一個(gè)陰極之間的探測(cè)器單元(240)；其中，該探測(cè)器單元包括至少一個(gè)溝槽(250)，該至少一個(gè)溝槽中的每個(gè)具有與由多個(gè)陽極中的兩個(gè)陽極形成的至少一個(gè)開口中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)的第一開口(252)，至少一個(gè)溝槽中的每個(gè)朝向至少一個(gè)陰極擴(kuò)展。通過在探測(cè)器單元中形成溝槽，可以通過相應(yīng)陽極而不是幾個(gè)鄰近陽極接收由單一光子產(chǎn)生的電荷云，這因此改進(jìn)了半導(dǎo)體探測(cè)器的頻譜分辨率和計(jì)數(shù)速率。
文檔編號(hào)H01L27/146GK101911299SQ200880123119
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者E·勒斯?fàn)? R·普羅克紹 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司