Brevet FR3130046A1 — publié le 20230609

Dispositif d'imagerie à rayons X La présente description concerne un dispositif d'imagerie à rayons X, comportant : - un substrat de report (100) comportant des éléments de connexion électrique ; - une matrice de pixels comportant chacun une puce élémentaire monolithique (153) fixée et connectée électriquement à des éléments de connexion électrique du substrat de report (100), et une photodiode (PD) formée sur le substrat de report et connectée électriquement à la puce élémentaire (153) ; et - un scintillateur (180) revêtant la matrice de pixels, dans lequel, dans chaque pixel, la puce élémentaire (153) comprend un circuit intégré de lecture de la photodiode (PD) du pixel. Figure pour l'abrégé : Fig. 1 Dispositif d'imagerie à rayons X La présente description concerne un dispositif d'imagerie à rayons X et un procédé de fabrication d'un tel dispositif, notamment pour des applications de radiographie, par exemple dans le domaine de l'imagerie médicale. Parmi les dispositifs d'imagerie à rayons X connus, on peut distinguer les dispositifs à conversion indirecte et les dispositifs à conversion directe. Les dispositifs à conversion indirecte comprennent une matrice de photodiodes adaptées à capter un rayonnement lumineux, et un scintillateur disposé au-dessus de la matrice de photodiodes. En fonctionnement, le scintillateur émet de la lumière suite à l'absorption des rayons X. La lumière émise par le scintillateur est convertie en charges électriques par les photodiodes. Ainsi, la matrice de photodiodes acquière une image représentative de la distribution lumineuse émise par le scintillateur, cette distribution lumineuse étant elle-même représentative de la distribution de rayon X reçue par le scintillateur. Les dispositifs à conversion directe comprennent une couche d'un matériau semiconducteur de conversion adapté à convertir directement les rayons X absorbés, en charges électrique. La couche de conversion est disposée au-dessus d'une matrice de circuits élémentaires adaptée à lire les charges électriques générées dans le matériau de conversion. En fonctionnement la couche de conversion génère des charges électriques suite à l'absorption des rayons X. Ces charges sont lues par la matrice de circuits de lecture. Ainsi, la matrice de circuits de lecture acquière directement une image représentative de la distribution de rayons X reçue par le matériau de conversion. On s'intéresse ici plus particulièrement à la réalisation de dispositifs d'imagerie à rayons X à conversion indirecte. Un mode de réalisation prévoit un dispositif d'imagerie à rayons X, comportant : - un substrat de report comportant des éléments de connexion électrique ; - une matrice de pixels comportant chacun une puce élémentaire monolithique fixée et connectée électriquement à des éléments de connexion électrique du substrat de report, et une photodiode formée sur le substrat de report et connectée électriquement à la puce élémentaire ; et - un scintillateur revêtant chaque pixel, dans lequel, dans chaque pixel, la puce élémentaire comprend un circuit intégré de lecture de la photodiode du pixel. Selon un mode de réalisation, dans chaque puce élémentaire, le circuit intégré de lecture de la photodiode du pixel est réalisé en technologie CMOS. Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, la photodiode comprend un empilement actif à base d'un matériau semiconducteur inorganique, par exemple du silicium amorphe ou de l'oxyde d'indium- gallium-zinc. Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, la photodiode comprend un empilement actif de diode photosensible organique. Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, la photodiode comprend une électrode supérieure en un matériau transparent. Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, la photodiode ne recouvre pas la puce élémentaire du pixel. Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, la photodiode recouvre la puce élémentaire du pixel. Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, la puce élémentaire du pixel comprend une LED inorganique et un circuit intégré de contrôle de la LED. Un autre mode de réalisation prévoir un assemblage comportant des premier et deuxième dispositifs d'imagerie à rayons X tels que définis ci-dessus, superposés. Selon un mode de réalisation, l'assemblage comprend une couche de filtrage entre les premier et deuxième dispositifs. Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d'un dispositif d'imagerie à rayons X tel que défini ci-dessus, dans lequel les puces élémentaires sont reportées et fixées collectivement au substrat de report, au moyen d'un substrat de support temporaire. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend la formation des photodiodes des pixels sur le substrat de report avant l'étape de report collectif des puces élémentaires sur le substrat de report. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend la formation des photodiodes des pixels sur le substrat de report après l'étape de report collectif des puces élémentaires sur le substrat de report. Ces caractéristiques et leurs avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : ; ; ; ; ; ; ; ; ; les figures 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H et 1I sont des vues de dessus et en coupe illustrant des étapes d'un exemple d'un procédé de fabrication d'un dispositif d'imagerie à rayons X selon un mode de réalisation ; ; ; ; ; ; les figures 2A, 2B, 2C, 2D et 2E sont des vues en coupe illustrant des étapes d'un exemple d'un procédé de fabrication de puces élémentaires de pixel d'un dispositif d'imagerie à rayons X selon un mode de réalisation ; ; ; ; ; ; ; les figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E et 3F sont des vues de dessus et en coupe illustrant des étapes d'un autre exemple d'un procédé de fabrication d'un dispositif d'imagerie à rayons X selon un mode de réalisation ; la est une vue en coupe illustrant une variante du procédé des figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E et 3F. ; ; les figures 5A et 5B sont des vues de dessus et en coupe illustrant des étapes d'un autre exemple d'un procédé de fabrication d'un dispositif d'imagerie à rayons X selon un mode de réalisation ; ; ; les figures 6A et 6B sont des vues de dessus et en coupe illustrant des étapes d'un autre exemple d'un procédé de fabrication d'un dispositif d'imagerie à rayons X selon un mode de réalisation ; et la est une vue en coupe illustrant une variante d'un dispositif d'imagerie à rayons X selon un mode de réalisation. Dispositif d'imagerie à rayons X, comportant : - un substrat de report (100) comportant des éléments de connexion électrique ; - une matrice de pixels comportant chacun une puce élémentaire monolithique (153) fixée et connectée électriquement à des éléments de connexion électrique du substrat de report (100), et une photodiode (PD) formée sur le substrat de report et connectée électriquement à la puce élémentaire (153) ; et - un scintillateur (180) revêtant chaque pixel, dans lequel, dans chaque pixel, la puce élémentaire (153) comprend un circuit intégré de lecture de la photodiode (PD) du pixel. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel, dans chaque puce élémentaire (153), le circuit intégré de lecture de la photodiode (PD) du pixel est réalisé en technologie CMOS. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, dans chaque pixel, la photodiode (PD) comprend un empilement actif (103) à base d'un matériau semiconducteur inorganique, par exemple du silicium amorphe ou de l'oxyde d'indium- gallium-zinc. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, dans chaque pixel, la photodiode (PD) comprend un empilement actif (103) de diode photosensible organique. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel, dans chaque pixel, la photodiode (PD) comprend une électrode supérieure (E2) en un matériau transparent. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, dans chaque pixel, la photodiode (PD) ne recouvre pas la puce élémentaire (153) du pixel. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, dans chaque pixel, la photodiode (PD) recouvre la puce élémentaire (153) du pixel. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel, dans chaque pixel, la puce élémentaire (153) du pixel comprend une LED inorganique (501) et un circuit intégré (503) de contrôle de la LED. Assemblage comportant des premier et deuxième dispositifs d'imagerie à rayons X selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, superposés. Assemblage selon la revendication 9, comprenant une couche de filtrage (701) entre les premier et deuxième dispositifs. Procédé de fabrication d'un dispositif d'imagerie à rayons X selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les puces élémentaires (153) sont reportées et fixées collectivement au substrat de report (100), au moyen d'un substrat de support temporaire (140). Procédé selon la revendication 9, comprenant la formation des photodiodes (PD) des pixels sur le substrat de report (100) avant l'étape de report collectif des puces élémentaires (153) sur le substrat de report. Procédé selon la revendication 9, comprenant la formation des photodiodes (PD) des pixels sur le substrat de report (100) après l'étape de report collectif des puces élémentaires (153) sur le substrat de report.