放射检测器和放射检测装置制造方法
【专利摘要】本申请公开了放射检测器和放射检测装置。根据实施例的放射检测器包括：半导体衬底；设置在半导体衬底第一表面侧的光检测单元；设置的覆盖光检测单元的第一绝缘膜；覆盖第一绝缘膜的第二绝缘膜；设置在第二绝缘膜上的闪烁体；设置在第一和第二绝缘膜之间的互连，连接到光检测单元；通过第一开口底部部分连接到互连的第一电极；设置在半导体衬底第二表面中的区域上的第二电极，该区域与光检测单元的至少部分相对；设置在围绕第一电极但不围绕第二电极的区域中的第二开口；以及覆盖第一和第二电极与第一和第二开口的绝缘树脂层。
【专利说明】放射检测器和放射检测装置
[0001]MM
[0002]本文件中描述的实施例一般涉及放射检测器和放射检测装置。
[0003]直量
[0004]在诸如放射成像装置或者计算机断层扫描系统这样的放射成像系统中，从X射线源发出X射线束来检测例如病人或者行李之类的目标或物体。X射线束在穿过检测目标时会发生衰减，然后进入放射检测器。因为放射检测器中的阵列布置了检测像素，所以进入放射检测器的X射线束就会进入阵列中布置的检测像素。每个检测像素检测到的放射强度通常取决于X射线的衰减程度。阵列中布置的检测像素的各个检测元件产生与各个检测元件相互独立地感应到的衰减X放射束相对应的电信号。这些信号被传送到数据处理系统用于分析，最终由数据处理系统形成图像。
[0005]附图简沭
[0006]图1显示与根据第一实施例的放射检测器的剖视图；
[0007]图2显示第一实施例的放射检测器的一个像素的平面图；
[0008]图3显示第一实施例的放射检测器的像素阵列的平面图；
[0009]图4显示根据第一实施例的第一改型的放射检测器的剖视图；
[0010]图5显示根据第一实施例的第二改型的放射检测器的剖视图；
[0011]图6(a)到图6(c)显示制造第一实施例的放射检测器的过程的剖视图；
[0012]图7 (a)到图7 (c)显示制造第一实施例的放射检测器的过程的剖视图；
[0013]图8 (a)到图8 (c)显示制造第一实施例的放射检测器的过程的剖视图；
[0014]图9显示根据第二实施例的放射检测器的剖视图；
[0015]图10显示根据第三实施例的放射检测器的剖视图；
[0016]图11 (a)到图11 (b)显示制造第三实施例的放射检测器的过程的剖视图；以及
[0017]图12(a)到图12(c)用来解释根据第四实施例的装置放射检测装置的简图。
[0018]详细描沭
[0019]根据实施例的放射检测器包括:具有第一表面和在第一表面相对侧的第二表面的半导体衬底；设置在半导体衬底的第一表面侧的光检测单元；设置在第一表面上的第一绝缘膜，覆盖光检测单元；覆盖第一绝缘膜的第二绝缘膜；设置在第二绝缘膜上的闪烁体，将放射线转变成可见光；穿透半导体衬底和第一绝缘膜的第一开口 ；设置在第一绝缘膜和第二绝缘膜之间的互连，连接到光检测单元；通过第一开口底部连接互连的第一电极，该第一电极设置在第一开口的底部表面和侧部表面上以及第二表面的部分上；设置在半导体衬底的第二表面中的区域上的第二电极，该区域与光检测单元的至少部分相对；设置在半导体衬底上的第二开口，该第二开口处于一区域中，该区域围绕第一电极但不围绕第二电极；以及覆盖第一电极、第二电极、第一开口和第二开口的绝缘树脂层，该绝缘树脂层具有第三开口和第四开口，第三开口通向第一电极，第四开口通向第二电极。
[0020]在描述本发明实施例之前，先解释实施例是如何开发出来的。
[0021]在间接转换型的放射检测器中，通过放射线进入闪烁体生成的可见光被例如光电二极管或光电倍增管之类的光检测单元检测到。
[0022]对于包含这样的闪烁体和光检测单元组成的像素阵列的放射检测器，需要高密度地制造大量的像素，以利用阵列化像素获得高质量CT图像。然而，从高密度制造并使用引线键合相互互连的像素中提取电信号十分困难。鉴于此，通常需要被称为TSV(穿硅通孔)电极的穿过电极。
[0023]在光检测单元上形成TSV电极的情况下，TSV电极的形成通常在光检测单元在半导体衬底形成之后(“后通孔”)。如果光检测单元在半导体衬底中的形成在TSV电极的形成之后(“先通孔”)，则TSV电极的材料需要能够承受在光检测单元制造过程中的各种载荷(例如累积热)，因此TSV电极的材料受限制。
[0024]通过制造TSV电极的一般方法，在其中已经形成光检测单元的半导体衬底中形成用于形成TSV电极的贯穿孔，并形成将TSV电极与半导体衬底绝缘并隔离的绝缘层。之后，利用镀膜或类似技术完成TSV电极。此时，在贯穿孔的侧壁上形成的绝缘膜(以下称为TSV绝缘膜)的击穿电压非常重要。尤其是，如果是工作在盖格模式(Geiger mode)下的雪崩光电二极管(以下称为APD)，则在APD的阴极和阳极之间需要约20V到80V的相对高电压来驱动。因此，APD的TSV绝缘膜需要有足够高的击穿电压。就是说，如果在APD上制备TSV电极，则有必要对TSV绝缘膜的击穿电压给予足够的重视。
[0025]为了提高TSV绝缘膜的击穿电压，发明人从以下几方面加以考虑。
[0026]在形成TSV电极的情况下，如果半导体衬底很厚，则贯穿孔开口的形成比较困难。因此，需要用粘合剂将支撑件与衬底结合，并通过打磨使衬底变薄。之后，就形成了贯穿孔的开口。因此，如果要形成TSV绝缘膜，有必要对粘合剂的耐热性给予重视。例如，在用等离子CVD(化学气相沉积)法形成TSV绝缘膜的情况下，可以在相对低的温度下形成绝缘膜，例如，考虑粘合剂的耐热性，在例如200°C的较低温度下形成Si02膜，但膜的质量和击穿电压会低于那些高温氧化膜或者使用高温等离子的CVD膜。尤其是，CVD气流在贯穿孔的底部要比在衬底表面时速度慢，因此，绝缘膜质量的退化在底部比较明显。在TSV绝缘膜使用树脂材料制成的情况下，在由树脂制成的绝缘膜形成之后，在贯穿孔底部形成接触孔栓，然后形成TSV电极。这种情况下，使用树脂制成的绝缘膜在接触孔栓和TSV电极形成过程中会发生退化，TSV绝缘膜的击穿电压会变低。
[0027]为了提高TSV绝缘膜的击穿电压，要形成穿透硅衬底和围绕每个TSV电极的隔离槽，而且在硅衬底中形成器件和TSV电极之前在隔离槽中形成绝缘膜。通过该制造方法，以如下方式在隔离槽中形成硅基绝缘膜。就是说，在形成隔离槽之后，在隔离槽内壁上形成多晶硅膜，并用热氧化技术将多晶硅膜修改为Si02膜。在Si02膜的空隙中，用CVD技术进一步形成Si02膜。这种情况下，选择在隔离槽中要形成的绝缘膜类型，需要考虑在形成隔离槽之后的器件形成过程和通孔电极形成过程中的各种载荷(例如累积热)。
[0028]采用这种制造方法，TSV绝缘膜仍然需要足够高的耐热性，绝缘膜材料的选择有限。虽然隔离槽中的绝缘膜是硅基绝缘膜，但每个隔离槽的宽度需要造的更小来避免空隙，因此，加工隔离槽变得困难。进一步，因为隔离槽填充的是硬且脆的硅基绝缘膜，在处理变薄的硅衬底时，隔离槽部分有可能会破裂。而且，在隔离槽中形成绝缘膜的过程变得复杂，导致更高的制造成本。
[0029]发明人已进行了深入研究，设法开发出能提高TSV绝缘膜的击穿电压的放射检测器和放射检测装置。下面描述放射检测器和放射检测装置的实施例。
[0030]以下结合参照附图描述实施例。然而，需要指出附图仅为示意性的，各组成部分之间的厚度和平面尺寸关系，以及各层之间的宽度比与现实不尽相同。因此，具体的厚度和尺寸需要在考虑下面的描述后确定。而且，组成部分之间的关系和比例可能随图而变化。
[0031](第一实施例)
[0032]根据本实施例的放射检测器包括:具有第一表面和在第一表面相对侧的第二表面的半导体衬底；在半导体衬底的第一表面侧的光检测单元；在第一表面上形成的覆盖光检测单元的第一绝缘膜；覆盖第一绝缘膜的第二绝缘膜；在第二绝缘膜上的闪烁体，将射线转换成可见光；贯穿半导体衬底和第一绝缘膜的第一开口 ；在第一绝缘膜和第二绝缘膜之间的互连，连接到光检测单元；在第一开口的底表面和侧表面上以及第二表面的部分上的第一电极，通过第一开口底部连接到互连；在其中已形成光检测单元的半导体衬底的第二表面上的第二电极，该半导体衬底已被第一开口划分；在半导体衬底中形成的第二开口，处于围绕第一电极但不围绕第二电极的区域中；以及覆盖半导体衬底的第二表面中的第一电极、第二电极、第一开口和第二开口的绝缘树脂层，具有在该绝缘树脂层中形成的第三开口和第四开口，第三开口通向第一电极，第四开口通向第二电极。
[0033]参照图1到图3描述根据第一实施例的放射检测器。如图3所示，第一实施例的放射检测器10包含以矩阵形式布置在半导体衬底(图1中所示的半导体衬底12)上的像素20。图3显示了一个5x5像素阵列。如图2所示，每个像素20包含有单元21，这些单元21由如铝制的互连30相互并联连接。互连30连接到为各个像素20设置的TSV电极44a。还为各个像素20设置一个底部表面电极44b。图1显示了围绕TSV电极44a的区域的剖视图。
[0034]如图1所示，本实施例的放射检测器10包括包含在半导体衬底12的一个表面上的各个单元21中的光检测单元22。光检测单元22由雪崩光电二极管(以下被称为APD)形成。如Si02制的绝缘膜24被放置来覆盖那些光检测单元22。如多晶硅制的电阻器26放置在绝缘膜24上。为各个光检测单元22设置和设计电阻器26，以提取光检测单元22的特性。由Si02层形成的层间绝缘膜28被放置来覆盖电阻器26。互连30放置在层间绝缘膜28上。互连30通过层间绝缘膜28和绝缘膜24中形成的触点29a与光检测单元22连接，并通过层间绝缘膜28中形成的触点29b和29c与电阻器26连接。就是说，光检测单元22通过触点29a，29b，和29c和互连30与电阻器26串联连接。如Si02制的绝缘膜36被放置来覆盖互连30。将X射线转换成可见光的闪烁体70通过粘合剂60放置在绝缘膜36上。
[0035]通向互连30的贯穿孔40在半导体衬底12的表面(底部表面)中形成，该表面与其中形成光检测单元22的那个表面相对。针对各个像素20以一一对应的形式设置贯穿孔40。在每个贯穿孔40中，由如钛(Ti)层和铜(Cu)层的导电材料形成具有层叠结构的种晶层42a，铜(Cu)层被用来覆盖贯穿孔40的底部表面和侧部表面，并延伸到半导体衬底12的底部表面。钛(Ti)层是势垒金属。如铜(Cu)制的电极44a被用来覆盖种晶层42，因此电极44a可以充当TSV电极。隔离槽46在半导体衬底12中形成，以围绕各个贯穿孔40。隔离槽46被设计为穿透半导体衬底12，到达图1中的绝缘膜24。利用隔离槽46，每个像素20的TSV电极44a与包括光检测单元22的单元21隔离开来。种晶层42b也在各个隔离槽46的外侧的半导体衬底12的底部表面区域中形成，如铜(Cu)制的电极44b在种晶层42b上形成。电极44b充当底部表面电极。底部表面电极44b是对半导体衬底12施加电压的端子。树脂制的绝缘膜50连接到半导体衬底12的底部表面，以覆盖TSV电极44a、底部表面电极44b、和隔离槽46。在绝缘膜50中，形成通向TSV电极44a的开口 50a和通向底部表面电极44f的开口 50b。
[0036]在具有这种结构的放射检测器10中，当X射线如图1从上方进入闪烁体70时，X射线被闪烁体70转换成可见光。然后可见光通过粘合剂60、绝缘膜36、绝缘膜28、和绝缘膜24，被光检测单元22检测到。闪烁体70释放出的可见光的光子数量与进入闪烁体70的放射能量成比例。相应的，穿过被检测目标的放射能量可以通过对闪烁体70释放出的可见光光子数量进行计数来测量。利用CT或类似系统的这种功能，通过能量辨析可以获得CT图像或者彩色CT图像。
[0037]在本实施例中，每个像素20都具有包括以盖格模式工作的APD形成的光检测单元22的单元21，与对应的阵列中的互连30并联布置。以盖格模式运行的APD是光电二极管，每当光子进入APD时发出电流脉冲。本实施例中，APD 22在每个像素20中与对应的互连30并联连接。这样，可以减少每个像素20未检测到的光子数量。因为阵列中的每个像素20具有并联连接的APD 22，获得的电流脉冲的波高与光子进入的AH)数量成比例。通过测量这个脉冲的波高，就可以测量进入放射检测器10的光子数量，或者进入闪烁体70的放射能量。
[0038](第一改型)
[0039]图4显示了根据第一实施例的第一改型的放射检测器。第一改型的放射检测器1A与图1所示的第一实施例的放射检测器I基本相同，除了以下不同:例如，由Si02制成并由CVD(化学气相沉积)法形成的绝缘膜41进一步用来覆盖其上形成贯穿孔40和隔离槽46的半导体衬底12的底部表面，种晶层42a和42b被形成来覆盖绝缘膜41，并且TSV电极44a和底部表面电极44b分别在种晶层42a和42b上形成。与贯穿孔40底部表面对应的开口在绝缘膜41中形成，并且种晶层42a被形成来覆盖开口。
[0040](第二改型)
[0041]图5显示了根据第一实施例的第二改型的放射检测器。第二改型的放射检测器1B与图1所示的第一实施例的放射检测器I基本相同，不同之处在于，隔离槽46的底部表面到达互连30。
[0042](制造方法)
[0043]现在参照图6 (a)到图8 (C)，描述制造第一实施例的放射检测器10的方法。
[0044]首先，如图6(a)所示，由APD形成的光检测单元22在硅衬底12的一个表面上形成。硅衬底12可以是如725微米厚的硅衬底。绝缘膜24被形成来覆盖硅衬底12的其上形成AH)光检测单元22的那个表面。多晶硅制的电阻器26在绝缘膜24上形成。然后由Si02层形成的层间绝缘膜28形成来覆盖电阻器26。在层间绝缘膜28和绝缘膜24中形成通向光检测单元22和电阻器26的开口，并且开口中填充如铝或钨的导电材料，形成触点29a、29b和29c。然后在层间绝缘膜28上形成如铝制的互连30，并连接到触点29a、29b、和29c。这时，光检测单元22通过触点29a、29b、和29c、以及互连30与电阻器26串联连接。然后在层间绝缘膜28上形成如Si02制的绝缘膜36以覆盖互连30。
[0045]如图6 (b)所示，作为透明支撑件的支撑玻璃84与硅衬底12用粘合剂82黏合。支撑玻璃84的厚度可以是500微米。
[0046]之后，如图6 (C)所示，利用支撑玻璃84充当支撑件，硅衬底12被打磨并变薄到约40微米至100微米的厚度。
[0047]如图7 (a)所示，硅衬底12和支撑玻璃84被颠倒位置。在此位置在半导体衬底12的将要形成TSV电极44a的底部表面上，用RIE (反应离子蚀刻)形成贯穿孔40。这时，贯穿孔40的底部部分到达互连30。互连30也可以充当RIE的蚀刻中止层。
[0048]如图7(b)所示，用RIE形成围绕各个贯穿孔40的隔离槽46。隔离槽46的底部部分穿透硅衬底12。在穿透硅衬底12后，可蚀刻隔离槽46至绝缘膜24的部分。替代地，如图5所示的第二改型，隔离槽46可以像贯穿孔40 —样到达互连30。每个隔离槽46的宽度(图中的水平方向长度)是5微米到50微米。
[0049]如图7(c)所示，接着用溅射法堆叠钛(Ti)层和铜(Cu)层形成层叠结构的种晶层，以覆盖各个贯穿孔40的底部表面和侧部表面，以及半导体衬底12的底部表面。之后，用电镀电解工艺在种晶层上形成比如一层铜膜。这里，镀铜不是完全填充贯穿孔40的填充型，而是非填充型(一种共形类型)。在之后阶段，贯穿孔40的凹形部分用树脂制的绝缘膜50填充。通过图案化种晶层和铜膜，种晶层42a和TSV电极44a就在贯穿孔40的底部表面和侧部表面上、半导体衬底12的底部表面的部分上、以及种晶层42b上形成，并且底部表面电极44b在隔离槽46的外侧的半导体衬底12的底部表面上形成。
[0050]如图8(a)所示，接着在半导体衬底12底部表面上形成树脂制的绝缘膜50，以覆盖TSV电极44a和底部表面电极44b。然后在绝缘膜50中形成分别通向TSV电极44a和底部表面电极44b的开口 50a和开口 50b。例如，绝缘膜50可以是光敏阻焊剂。这种情况下，在光敏阻焊剂覆层形成之后，使用预定的光掩模进行曝光和显影，形成具有开口 50a和50b的绝缘膜50。替代地，绝缘膜50可以用非光敏绝缘树脂(比如环氧树脂或丙烯酸树脂)来形成。这种情况下，在非光敏绝缘树脂覆层形成以后，在非光敏绝缘树脂覆层上形成预定图案的抗蚀剂掩模。接着通过蚀刻图案化绝缘树脂，以形成具有开口 50a和50b的绝缘膜50。
[0051]之后，如图8(b)所示，将支撑玻璃84从半导体衬底12分离。这时，粘合剂82也从绝缘膜36上分离。
[0052]最后，如图8 (C)所示，将粘合剂60涂敷到绝缘膜36上，然后粘结闪烁体70和硅衬底12。结果，就完成了图1所示的放射检测器10。闪烁体70可以由诸如LGSO ((Lu, Gd) 2Si05)或者LYSO(铈掺杂钇硅酸镥)之类的材料制成。粘合剂60的透明度需要足以传输从闪烁体70产生的可见光。粘合剂60的厚度约为10微米到100微米。
[0053]通过上述的制造方法，形成了隔离槽46，从而大幅提高TSV绝缘膜50的击穿电压或者TSV电极44a和底部表面电极44b之间的击穿电压。而且，因为贯穿孔40和隔离槽46填充有绝缘树脂50，可以凭借处理变薄硅衬底12时树脂的机械强度和合适的弹性效应防止晶片破损。如果加宽隔离槽46来提高隔离槽46的加工性能，则隔离槽46可以容易地被绝缘树脂50填充。相应的，可以容易地加工隔离槽46。更进一步，因为绝缘树脂50对贯穿孔40和隔离槽46的填充是整体形成，可以简化制造工艺，且可降低制造成本。
[0054]根据第一实施例及其改型，可以获得能提高TSV绝缘膜击穿电压的放射检测器。
[0055](第二实施例)
[0056]图9是与根据第二实施例的放射检测器的剖视图。第二实施例的放射检测器1C与图1所示的第一实施例的放射检测器I基本相同，不同之处在于，在与形成贯穿孔40和隔离槽46的区域对应的绝缘膜36的区域上形成了由氮化硅(SiN)制成的绝缘层63a和63b。这些绝缘层63a和63b可以补偿因为要形成贯穿孔40和隔离槽46而将硅衬底12变薄所损失的强度。
[0057]第二实施例可以获得与第一实施例相同的那些效果。第一实施例的第一改型和第二改型也适用于第二实施例的放射检测器。
[0058](第三实施例)
[0059]图10是根据第三实施例的放射检测器的剖视图。第二实施例的放射检测器1D与图1所示的第一实施例的放射检测器I基本相同，不同之处在于，支撑玻璃84放置在绝缘膜36和闪烁体70之间，并且支撑玻璃84用粘合剂82与绝缘膜36粘结，并用粘合剂68与闪烁体70粘结。
[0060]现在参照图11(a)到图11(b)，描述了第三实施例的放射检测器1D的制造方法。在图8所示步骤之前和当中，采用与第一实施例中相同的方法制造放射检测器10D。与第一实施例中从半导体衬底12上分离支撑玻璃84不同，在树脂制的绝缘膜50上形成分别通向TSV电极44a和底部表面电极44b的开口 50a和50b (图8 (a))之后，支撑玻璃84被减薄(图11 (a))。这个减薄用打磨和蚀刻完成。支撑玻璃84的厚度从500微米减少到如50微米到150微米之间。
[0061]最后，如图11 (b)所示，闪烁体70用粘合剂68粘结到变薄的支撑玻璃84上。结果，就完成了图10所示的放射检测器10D。闪烁体70可以由诸如LGS0((Lu，Gd)2Si05)或者LYSO(铈掺杂钇硅酸镥)之类的材料制成。粘合剂68和82中的每个的透明度都需要足以透射闪烁体70发出的可见光。粘合剂68和82的厚度约10微米到100微米。
[0062]第三实施例可以获得与第一实施例相同的那些效果。更进一步，有了支撑玻璃84，第三实施例的放射检测器1D比第一实施例的放射检测器10有更高的强度。相应的，在处理放射检测器时，可以更有效的防止破损。
[0063]根据第一到第三实施例及其改型到现在的描述，形成穿透半导体衬底的隔离槽来围绕TSV。相应的，可以大幅提高TSV绝缘膜的击穿电压(TSV电极与底部表面电极之间的击穿电压)。
[0064]而且，因为TSV电极部分的贯穿孔和隔离槽被绝缘树脂整体填充，可以凭借处理变薄硅衬底时树脂的机械强度和适当的弹性效应防止晶片破损。如果加宽隔离槽来提高隔离槽的加工性能，则可以容易地用绝缘树脂填充隔离槽。相应的，可以容易的加工隔离槽。更进一步，因为用于填充贯穿孔和隔离槽的绝缘树脂是整体形成，可以简化制造工艺，并可降低制造成本。
[0065]第一实施例的第一改型或第二改型可以适用于第三实施例的放射检测器。而且，第三实施例可以适用于第二实施例。
[0066](第四实施例)
[0067]参照图12(a)到图12 (C)，描述了根据第四实施例的放射检测装置的结构。图12(a)是第四实施例的放射检测装置500的结构剖视图。
[0068]如图12 (a)所示，放射检测装置500包括放射管520、放置在放射管520相对侧的放射检测单元510以及信号处理单元580。
[0069]放射管520是向对面的放射检测单元510发射诸如X射线之类的放射束530的近似扇形的器件。从放射管520中发出的放射束530经过支架(未画出)上的检测目标540，进入放射检测单元510。
[0070]每个放射检测单元510都是包括接收从放射管520中发出并部分穿过检测目标540的放射束530的入射面221、将放射线转换成可见光、并用电信号检测可见光的器件。放射检测装置500包括布置为近似弧形的放射检测单元510和通过信号线150从放射管520连接到各自放射检测单元510的相对侧上的电极的信号处理单元580。
[0071]放射检测单元510将进入入射面221的放射线(放射束530)转换成可见光，并用后面描述的光电转换兀件114将可见光转换(光电转换)成电信号(电流)。
[0072]准直器550是放置在放射检测单元510的入射面221侧的光学系统，将放射线折射使其以经准直方式进入放射检测单元550。
[0073]信号处理单元580通过信号线150接收由各自放射检测单元510光电转换的电信号(电流)，并根据电流值计算进入各自放射检测单元510的放射能量。根据进入各自放射检测单元510的放射能量，信号处理单元580生成按照检测目标540的物质进行着色的放射图像。
[0074]放射管520和放射检测单元510设计为围绕检测目标540旋转。利用这种布置，放射检测装置500可以生成检测目标540的侧横截面图像。
[0075]根据本实施例的放射检测装置500不仅可以用来生成人体的横断面图像，而且可以用作检测装置，例如荧光屏检测对象的安检装置。
[0076]现在参照图12(b)和图12 (C)，描述放射检测单元510及其结构。图12(b)显示了放射检测单元510近似弧形的布置。图12(c)概略的显示了放射检测单元510的放射检测器10的结构。
[0077]如图12 (b)所示，放射检测单元510布置为近似弧形，准直器550放置在放射入射面侧。如图12(c)所示，在放射检测单元510中，放射检测器10被固定在设备支撑面板200上。放射检测器10包含一个其中布置有光电转换元件114的光电转换层110，和将放射线转换成闪烁突光的闪烁体210。光电转换层110和闪烁体210形成层叠结构,光电转换层110的入射面侧通过粘结层与闪烁体210的放射面侧粘结在一起。
[0078]闪烁体210包含有按照预定间距在两个方向上互相垂直形成的光发射层215。光电转换层110和闪烁体210被光反射层215分割成以矩阵形式布置的光电转换组件220。光电转换组件220包含有光电转换元件114，每个光电转换组件220可以检测入射放射线的倉tfi。
[0079]在图12(a)到图12(c)中显示的放射检测装置500中，放射检测器510是根据第一到第三实施例及其改型的放射检测器。光电转换元件114相当于第一到第三实施例中描述的像素20。
[0080]根据第四实施例，可以获得包括能够提高TSV绝缘膜击穿电压的放射检测器的放射检测装置。
[0081 ] 第一到第三实施例的放射检测器及其改型以及第四实施例的放射检测装置不仅可以用来获得人体、动物、或者植物的侧横断面图像，而且可以用作各种检测装置，例如荧光屏检测对象的安检仪。
[0082]在描述确定的实施例时，这些实施例仅以例子的方式来表现，但这并不意味着对发明的范围进行限制。事实上，在此描述的新方法和新系统可以按照各种其它形式体现；更进一步，可以对此处描述的方法和系统的进行形式上的各种省略、替代和变化，而不背离本发明的精神。所附权利要求及其等价物旨在覆盖属于本发明范围和精神内的这些形式和改型。
【权利要求】
1.一种放射检测器包括: 半导体衬底，具有第一表面和位于所述第一表面相对侧的第二表面； 光检测单元，设置在所述半导体衬底的第一表面的一侧； 第一绝缘膜，设置在所述第一表面上以覆盖所述光检测单元； 第二绝缘膜，覆盖所述第一绝缘膜； 闪烁体，设置在所述第二绝缘膜上，用于将放射线转换成可见光； 第一开口，所述第一开口穿透所述半导体衬底和所述第一绝缘膜； 互连，设置在第一绝缘膜和第二绝缘膜之间，并连接到所述光检测单元； 第一电极，通过第一开口的底部连接至所述互连，所述第一电极设置在所述第一开口的底部表面和侧部表面上以及所述第二表面的部分上； 第二电极，设置在所述半导体衬底的第二表面中的区域上，所述区域与所述光检测单元的至少部分相对； 第二开口，设置在所述半导体衬底中，所述第二开口处于一区域中，所述区域围绕所述第一电极但不围绕所述第二电极；以及 绝缘树脂层，覆盖所述第一电极、所述第二电极、所述第一开口和所述第二开口，所述绝缘树脂层具有设置在所述绝缘树脂层中的第三开口和第四开口，所述第三开口通向所述第一电极，所述第四开口通向所述第二电极。
2.如权利要求1所述的检测器，其中所述第二开口也穿透所述第一绝缘膜，并通向所述互连。
3.如权利要求1所述的检测器，进一步包括 金属种晶层，在所述第一电极与所述第一开口的底部和侧部表面之间。
4.如权利要求1所述的检测器，进一步包括 第三绝缘膜，在所述第一电极与所述第一开口的底部和侧部表面之间， 其中， 通向所述互连的孔设置在所述第三绝缘膜的一部分中，所述一部分对应于所述第一开口的底部部分，以及 所述第一电极通过所述孔连接到所述互连。
5.如权利要求4所述的检测器，进一步包括 金属种晶层，设置在第三绝缘膜和第一电极之间。
6.如权利要求1所述的检测器，进一步包括 由氮化硅制成的绝缘层，所述绝缘层设置在所述第二绝缘膜的多个区域上，所述多个区域对应于所述第一开口和所述第二开口。
7.如权利要求1所述的检测器，其中所述闪烁体和所述第二绝缘膜用粘合剂相粘结。
8.如权利要求1所述的检测器，包括 多个像素，以矩阵形式布置在所述半导体衬底上， 其中 每个像素包括多个单元、所述第一电极、所述第二电极、和所述互连， 每个单元包括所述光检测单元，以及 在每个像素中，所述单元与所述互连并联连接。
9.如权利要求1所述的检测器，其中所述光检测单元包括雪崩光电二极管。
10.一种放射检测装置包括: 如权利要求1所述的放射检测器； 放射管，所述放射管发出放射线穿过物体射向放射检测器，所述放射管设置在所述放射检测器的相对侧；以及 信号处理单元，所述信号处理单元处理从所述放射检测器输出的信号。
11.如权利要求10所述的装置，其中第二开口也穿透所述第一绝缘膜，并通向所述互连。
12.如权利要求10所述的装置，进一步包括 金属种晶层，设置在所述第一电极与所述第一开口的底部和侧部表面之间。
13.如权利要求10所述的装置，进一步包括 第三绝缘膜，设置在所述第一电极与所述第一开口的底部和侧部表面之间， 其中， 通向所述互连的孔设置在所述第三绝缘膜的一部分中，所述部分对应于所述第一开口的底部部分，以及 所述第一电极通过所述孔连接到所述互连。
14.如权利要求13所述的装置，进一步包括 金属种晶层，设置在所述第三绝缘膜和所述第一电极之间。
15.如权利要求10所述的装置，进一步包括 由氮化硅制成的绝缘层，所述绝缘层设置在第二绝缘膜的多个区域上，所述多个区域对应于所述第一开口和所述第二开口。
16.如权利要求10所述的装置，其中所述闪烁体和所述第二绝缘膜用粘合剂相粘结。
17.如权利要求所述10的装置，包括 多个像素，以矩阵形式布置在半导体衬底上， 其中 每个像素包括多个单元、所述第一电极、所述第二电极、和所述互连， 每个单元包括所述光检测单元，以及 在每个像素中，所述单元与所述互连并联连接。
18.如权利要求10所述的装置，其中所述光检测单元包括雪崩光电二极管。
【文档编号】G01T1/20GK104459757SQ201410438440
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2013年9月20日
【发明者】八木均, 长谷川励, 热田昌己, 细野靖晴, 佐佐木启太, 河田刚 申请人:株式会社东芝