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在讀出電子器件和/或光傳感器中具有抗混疊濾波器的成像探測器的制造方法與工藝

文檔序號(hào):11412566閱讀:427來源:國知局
在讀出電子器件和/或光傳感器中具有抗混疊濾波器的成像探測器的制造方法與工藝
下文總體上涉及成像探測器并且更具體地涉及在讀出電子器件和/或光傳感器中具有抗混疊濾波器的成像探測器,并且下文結(jié)合計(jì)算斷層攝影(CT)來進(jìn)行描述。

背景技術(shù):
CT掃描器通常包括安裝在圍繞檢查區(qū)域關(guān)于z軸旋轉(zhuǎn)的可旋轉(zhuǎn)機(jī)架上的X射線管。X射線管發(fā)射穿過檢查區(qū)域的輻射。探測器陣列在檢查區(qū)域的對側(cè)與X射線管相對,對向一角度弧,該探測器陣列探測穿過檢查區(qū)域的輻射并且生成指示該輻射的信號(hào)。重建器處理該信號(hào)并且重建指示檢查區(qū)域和在掃描期間位于檢查區(qū)域中的對象或目標(biāo)的一部分的體積圖像數(shù)據(jù)。在Chappo等人的美國專利6510195中所描述的CT探測器陣列包括一行或多行探測器片塊(tile)。每個(gè)探測器片塊包括閃爍體層,所述閃爍體層光耦合到探測器像素(例如,16或更多)的二維(2D)背照射光電二極管陣列。通過凸點(diǎn)接合使光電二極管陣列接合到載體基板上。封裝在專用集成芯片(ASIC)中的讀出電子器件也接合在載體基板上。載體基板包括向讀出電子器件路由由探測器像素產(chǎn)生的信號(hào)的電極。在Luhta等人的美國專利申請公開2009/0121146中,CT探測器片塊包括具有光敏感區(qū)和非光敏感區(qū)的硅光電二極管。使用該片塊,光電二極管陣列是硅基板的光敏感區(qū)的一部分,并且非光敏感區(qū)包括使各探測器像素與焊盤(bondingpad)互連的電極。硅ASIC直接接合到硅基板的非光敏感區(qū),以與焊盤電通信,并且因此與探測器像素電通信。ASIC包括用于各探測器像素的讀出電子器件,該讀出電子器件包括用于各像素的模擬電子器件和數(shù)字電子器件。圖1圖示了范例現(xiàn)有技術(shù)ASIC102的一部分,其包括針對第一探測器像素的第一讀出電子器件104和針對第二不同像素的第二讀出電子器件106。第一讀出電子器件104包括第一模擬部件108和第一數(shù)字部件110,并且第二讀出電子器件106包括第二模擬部件114和第二數(shù)字部件116。ASIC102還包括公共數(shù)字電子器件112,公共數(shù)字電子器件112包括公共數(shù)字部件118。注意,圍繞部件108-118的虛線并不指示ASIC102的物理結(jié)構(gòu),而是被包括以闡明模擬讀出電子器件部件、數(shù)字讀出電子器件部件和公共讀出電子器件部件之間的說明性分組,以及像素之間的讀出電子器件部件的說明性分組。令人遺憾的是,模擬讀出電子器件和數(shù)字讀出電子器件108-118在相同的基板120中,因而易受基板噪聲的影響。此外,模擬讀出電子器件和數(shù)字讀出電子器件108-118在相同的基板120中,因而模擬讀出電子器件108和114易受來自于數(shù)字讀出電子器件110,116和118的噪聲的影響,反之亦然。用于降低噪聲污染的一種方法是使模擬讀出電子器件和數(shù)字讀出電子器件與基板電隔離,并且使模擬讀出電子器件和數(shù)字讀出電子器件相互電隔離。如圖2所示,這已經(jīng)通過CMOS三阱或淺溝槽隔離實(shí)現(xiàn)了。在圖2中,第一阱202將模擬讀出電子器件108和114與基板120和數(shù)字讀出電子器件110,116和118電隔離,并且第二阱204將數(shù)字讀出電子器件110、116和118與基板120和模擬溝道108和114電隔離。然而,該方法并沒有降低同一阱中的讀出電子器件之間的串?dāng)_,而該串?dāng)_能夠不利地影響探測器線性度、增益和噪聲性能并且限制低劑量成像。已經(jīng)結(jié)合探測器使用抗混疊濾波在由ASIC處理之前通過限制信號(hào)的帶寬來降低量子噪聲和電子噪聲。已經(jīng)通過一階低通濾波器或多階低通濾波器實(shí)現(xiàn)了該抗混疊濾波。圖3中圖示了一種無源二階的實(shí)現(xiàn)方式,其中抗混疊濾波器包括電阻器302和304、電容器306和308、輸入電極310和輸出電極312。經(jīng)濾波的信號(hào)隨后被路由到ASIC102以進(jìn)行處理。令人遺憾的是,該濾波器增加電子器件的整體占用空間并且可能不足以提供足夠的抗混疊濾波,當(dāng)不想要的更高頻率的噪聲成分依然在經(jīng)濾波的信號(hào)中時(shí),抗混疊濾波的不足可能會(huì)限制低噪聲性能和低劑量成像。還可以以額外的區(qū)、功率和成本來利用有源濾波器。鑒于至少以上內(nèi)容,存在對其他抗混疊濾波器配置未解決的需求。本文所描述的方面解決了上述問題和/或其他問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
在一個(gè)方面中,一種成像裝置包括探測器陣列,所述探測器陣列具有至少一個(gè)探測器片塊。所述探測器片塊包括光傳感器陣列,所述光傳感器陣列具有定位于非光敏感區(qū)內(nèi)的個(gè)體光敏感探測器像素的二維陣列。所述成像設(shè)備還包括讀出電子器件,所述讀出電子器件耦合到所述光傳感器陣列并且包括對應(yīng)于個(gè)體探測器像素的個(gè)體讀出溝道阱。所述成像設(shè)備還包括針對探測器像素的抗混疊濾波器,所述抗混疊濾波器定位于以下中的至少一個(gè)中:對應(yīng)于所述探測器像素的光傳感器陣列的區(qū)域或?qū)?yīng)于所述探測器像素的讀出電子器件的區(qū)域。在另一個(gè)方面中,一種方法包括:經(jīng)由定位于光傳感器陣列或讀出電子器件中的一個(gè)中的抗混疊濾波器,將探測器像素的輸出信號(hào)路由到對應(yīng)于所述探測器像素的讀出電子器件,其中,所述探測器像素是成像探測器的光傳感器陣列中的多個(gè)探測器像素中的一個(gè),其中,所述探測器像素的所述讀出電子器件定位于對應(yīng)于所述探測器像素的阱中;并且借助于讀出電子器件來處理所述信號(hào)。在另一個(gè)方面中,一種成像探測器陣列包括光傳感器陣列,所述光傳感器陣列具有定位于非光敏感區(qū)內(nèi)的個(gè)體光敏感探測器像素的二維陣列。所述成像探測器陣列還包括耦合到所述光傳感器陣列的讀出電子器件,所述讀出電子器件包括:個(gè)體讀出溝道阱,每個(gè)阱對應(yīng)于個(gè)體探測器像素。所述成像探測器陣列還包括針對個(gè)體讀出溝道阱的抗混疊濾波器,所述抗混疊濾波器定位于所述光傳感器陣列或所述讀出電子器件中的至少一個(gè)中。附圖說明本發(fā)明可以采取各種部件和各部件的布置的形式,并且可以采取各種步驟和各步驟安排形式。附圖僅是為了說明優(yōu)選實(shí)施例而不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明的限制。圖1描繪了在模擬讀出電子器件、數(shù)字讀出電子器件和基板之間沒有電隔離的現(xiàn)有技術(shù)成像探測器ASIC的一部分。圖2描繪了現(xiàn)有技術(shù)成像探測器ASIC的一部分,其中,借助公共模擬阱和公共數(shù)字阱來使模擬讀出電子器件與數(shù)字讀出電子器件相互電隔離并且使模擬讀出電子器件和數(shù)字讀出電子器件與基板電隔離。圖3描繪了用于圖1或圖2的讀出電子器件的現(xiàn)有技術(shù)外部抗混疊電路。圖4圖示了包括具有在每像素的基礎(chǔ)上的至少模擬讀出電子器件電隔離的探測器片塊、并且包括抗混疊濾波ASIC和/或光傳感器的成像系統(tǒng)。圖5圖解地圖示了探測器片塊的范例。圖6圖解地圖示了探測器片塊的范例,其中,用于各探測器像素的模擬讀出電子器件和數(shù)字讀出電子器件定位于對應(yīng)的模擬溝道阱中。圖7圖解圖示了圖6的變化,其中,像素的模擬讀出電子器件和數(shù)字讀出電子器件定位于不同的溝道中。圖8圖解圖示了范例探測器片塊,其中,抗混疊電路定位于讀出電子器件的層中。圖9圖示了圖8的探測器片塊的透視圖,圖示了抗混疊電路、個(gè)體像素溝道阱和個(gè)體探測器像素之間的幾何關(guān)系。圖10圖解地圖示了其中抗混疊電路定位于光傳感器層中的說明性探測器片塊。圖11圖示了圖10的探測器片塊的透視圖,其示出抗混疊電路、個(gè)體像素溝道阱和個(gè)體探測器像素之間的幾何關(guān)系。圖12圖示了抗混疊電路的示范性配置。圖13圖示了示范性方法。具體實(shí)施方式首先參考圖4,圖示了諸如計(jì)算斷層攝影(CT)掃描器的成像系統(tǒng)400。成像系統(tǒng)400包括大體固定的機(jī)架402和旋轉(zhuǎn)機(jī)架404。旋轉(zhuǎn)機(jī)架404由固定機(jī)架402可旋轉(zhuǎn)地支撐并且圍繞檢查區(qū)406關(guān)于縱軸或z軸旋轉(zhuǎn)。諸如X射線管的輻射源408由旋轉(zhuǎn)機(jī)架404支撐并與旋轉(zhuǎn)機(jī)架404一起旋轉(zhuǎn),并且輻射源408產(chǎn)生穿過檢查區(qū)域406的大致為錐形、扇形、楔形或其他形狀的輻射束。輻射敏感探測器陣列412在檢查區(qū)406對面與輻射源408相對,對向一角度弧并且探測穿過檢查區(qū)域406的輻射。輻射敏感探測器陣列412包括一行或多行416探測器片塊418,行416相對彼此沿著Z軸布置。探測器片塊418經(jīng)由焊球、凸點(diǎn)和/或其他方式耦合到探測器模塊419,探測器模塊419安裝在系統(tǒng)400中,其相對彼此沿著Z軸布置。暫時(shí)轉(zhuǎn)到圖5,其圖示了探測器片塊418的非限制性范例。為了清楚和解釋的目的,以分解視圖示出了片塊418,其中片塊418的各部件是彼此分離的。片塊418包括閃爍體層420,閃爍體層420光耦合到光傳感器422,光傳感器422包括在光傳感器422的第一側(cè)428上的非光敏感區(qū)426內(nèi)的多個(gè)光敏感區(qū)(探測器像素)424。圖示的光傳感器422是背照射光傳感器,該背照射光傳感器具有電極(不可見),該電極將探測器像素424與定位于光傳感器422的第二對側(cè)430上的焊盤等(不可見)互連。在另一個(gè)實(shí)施例中,光傳感器422是具有從第一側(cè)428向?qū)?cè)430上的焊盤路由信號(hào)的通孔的前照射光傳感器。閃爍體層420可以包括多個(gè)閃爍體像素,每個(gè)閃爍體像素對應(yīng)于一個(gè)探測器像素424。ASIC(讀出電子器件)432包括多個(gè)像素溝道...
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