[發明專利]輻射探測器芯組件

在審

• 申請號: 201580063027.8
• 申請日: 2015-11-06
• 公開（公告）號: CN107004687A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: F·韋爾巴凱爾;P·范德爾夫特
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 王英,劉炳勝

技術領域

本發明總體涉及用于構造輻射探測器芯組件的方法、輻射探測器芯組件、輻射探測器、輻射成像設備、以及計算機斷層攝影成像系統。

背景技術

如在例如計算機斷層攝影(CT)成像中所使用的直接轉換輻射探測器通過將進入的輻射直接轉換成電信號來探測輻射，其可以被用于光子計數等。直接轉換探測器、并且特別是具有碲鋅鎘(CdZnTe或CZT)直接轉換層的那些直接轉換探測器對濕氣敏感。隨著時間的推移，暴露于濕氣可能改變光子-電子轉換層以及直接轉換探測器的表面的性質。這可能導致泄漏電流的增加，其負面地影響直接轉換探測器的光子計數性質。還有其他直接轉化材料，例如碲化鎘或(其他)單晶材料，類似地受濕氣的影響。

在較短的時間幀內，濕氣可能經由直接轉換層表面導致陰極和陽極之間的短路，這幾乎肯定將破壞探測器的集成電路(ASIC)和傳感器。此外，直接轉換層中的濕氣與設備中所使用的高電壓的組合可能引起增加的擊穿機會。

并且，輻射探測器中的濕氣敏感度并非對于直接轉換層是獨有的。同樣地，諸如電極和連接件的其他部件的性質也可能受濕氣的不利影響。出于同樣的原因，問題也擴展到非直接轉換輻射探測器。另外，具有諸如碘化銫的閃爍體材料的非直接轉換輻射探測器也可能具有相似的濕氣敏感性以及與此相關聯的有關問題。

為了防止濕氣劣化，對直接轉換探測器應用封裝。封裝不僅減少了濕氣劣化，其還可以改善探測器以及其部件的耐刮擦性和耐化學腐蝕性。可以通過向探測器提供液態封裝層、例如通過應用基于環氧樹脂的材料來實現封裝。這樣的液態封裝劑材料通常利用電極被應用到探測器(CZT)瓦塊，并且之后通過光刻在探測器像素上形成用于接觸的開口。封裝的應用是麻煩的，因為當使用基于液態的材料時難以獲得對拐角和邊緣的良好覆蓋。

作為備選方案，其他封裝材料，包括SiO₂、AlN、SiN和Al₂O₃是已知的，其不作為液體被應用，而是使用物理氣相沉積(“濺射”)或化學氣相沉積(CVD)。這些處理使得基底(包括直接轉化材料)被加熱。利用濺射，基底可以被加熱到100攝氏度至150攝氏度。對于CVD而言，基底被暴露于200攝氏度至700攝氏度。這些處理溫度對于結合直接轉化材料使用而言是太高的，因為這將負面地影響直接轉化材料的性質(諸如CZT的單晶性質)。溫度不應當超過100攝氏度，對于延長的時間段優選不超過80攝氏度。能夠在較低的溫度下、例如在100攝氏度下執行CVD，但是這造成不充分的濕氣屏蔽，因為針孔、不充分的層構建以及其他缺陷更為普遍地存在。所述最大處理溫度對于在CT探測器中所使用的探測器瓦塊特別重要，因為任何(材料)缺陷都可能影響CT所需的快速傳感器操作。

在美國專利US 7700923 B2中以及在其他出版物中，公開了聚對二甲苯(有機聚合物)作為封裝材料，其在室溫下被從氣相沉積以形成具有良好濕度屏蔽性質的層。

然而，聚對二甲苯和其他封裝劑材料的問題在于，在封裝之后，需要光刻步驟來局部地打開封裝材料以允許將探測器像素連接到ASIC。因此，封裝不是完全適形的，在某種程度上限制了濕氣屏蔽以及化學和機械耐受性。

發明內容

根據本發明的實施例涉及一種用于構造輻射探測器芯組件的方法，包括以下步驟：從光子-電子轉換元件、集成電路和至少一個連接元件組裝輻射探測器芯組件，所述至少一個連接元件被定位于所述光子-電子轉換元件與所述集成電路之間并且機械地連接所述光子-電子轉換元件與所述集成電路；并且在低于100度的溫度下在至少所述光子-電子轉換元件的所有外表面以及所述至少一個電連接元件的所有外表面上將氣態封裝材料沉積到所組裝的探測器芯組件上。這樣，獲得了具有改進的濕氣屏蔽的輻射探測器芯組件，因為也封裝了所述連接并且在相同的步驟中也封裝了其他部件。不必如在已知的輻射探測器芯組件中那樣在封裝中創建開口。

本發明的另一實施例涉及將溫度保持在低于60攝氏度，優選為室溫。這防止了在輻射探測器芯組件中的熱劣化和機械變形。