(57)【要約】ＣＴスキャナ（１０）は再構成プロセッサ（３２）とモザイク状Ｘ線放射検出器（２０）を有する。モザイク状検出器は、所望の撮像装置のために構成され且つ隣接関係をもって配列される複数の検出器素子（２２、２２′、２３，２４，２５，２６）を有する。検出器素子は、放射光を電荷に変換するための修正された上部表面のフォトダイオードアレイ（１５２、２５２）または下部照射のフォトダイオードアレイ（５２）を用いる光学的伝送におけるシンチレーティング結晶（５０）を有する。フォトダイオードアレイはバンプ（５６）接合により担持基板（５８）にもうけられている。担持基板は、読み出しエレクトロニクス（６０）への接続のために裏側における接触部に発光ダイオードアレイ出力を経路付けする導電性パスを提供する。担持基板と読み出しエレクトロニクスとは、検出器素子があらゆる側に接せられるようにしてフォトダイオードアレイにより規定されるフットプリント内に含まれ、それ故、モザイク状検出器が任意である所望のサイズおよび形状になるように調整されることを可能にする。
2004536313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受けたＸ線放射を光の光子に変換するＸ線放射感応表面；
前記Ｘ線放射感応表面をもつ光伝送における側を有し、前記Ｘ線放射感応表面により生成された前記光の光子に応じて電気信号を生成する光感応素子；並びに
前記光感応素子を支持する担持基板であって、前記担持基板は前記担持基板により光感応素子の裏側における接触部から電気的パスを提供する、担持基板；
を有することを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項２】
図１に記載のＸ線放射検出器であって、光感応素子は：
境界のある面を形成する受光表面を有する上部表面を有する半導体基板を有する集積回路構造であって、ベース表面は上部表面に対向するように配置され、並びに、複数の外周側の表面は記上部表面と前記ベース表面とを結合する、集積回路構造
前記半導体基板に形成された機能集積回路であって、前記Ｘ線放射感応表面に光学的に結合されたフォトダイオードのアレイを有する、前記機能集積回路；並びに
前記ベース表面において配置され且つ前記機能集積回路に電気的に結合される第１の一群の電気的接触部；
を有する、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項３】
請求項１および２の何れか一項に記載のＸ線放射検出器であって、前記担持基板は：
その基板の上部表面において形成される第２の一群の電気的接触部であって、前記集積回路構造の前記ベース表面と前記担持基板の前記上部表面が位置合わせされて対向する関係に設けられるとき、前記第１の一群の電気接触部と前記第２の一群の電気接触部とが前記機能集積回路と信号プロセシング回路との間に電気的接続を提供する、第２の一群の電気的接触部；
を有する、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項４】
請求項３に記載のＸ線放射検出器であって、前記第１の一群の電気接触部と前記第２の一群の電気接触部とを電気的に結合する導電性バンプをさらに有する、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項５】
請求項３および４の何れか一項に記載のＸ線放射検出器であって、前記担持基板は、他の類似するＸ線放射検出器素子があらゆる前記外周の側の表面に沿って隣接してタイリングされることを可能にする、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項６】
請求項３乃至５の何れか一項に記載のＸ線放射検出器であって、前記担持基板は：
前記担持基板のベース表面において配置される第３の一群の電気的接触部であって、前記担持基板の前記ベース表面は前記担持基板の上部表面に対向していて、前記第２の一群の電気的接触部に電気的に結合する、第３の一群の電気的接触部；
をさらに有する、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項７】
請求項６に記載のＸ線放射検出器であって：
前記第３の一群の電気的接触部に電気的に接続され且つ前記担持基板に組み込まれる信号プロセシング回路；
をさらに有する、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項８】
請求項７に記載のＸ線放射検出器であって、前記信号プロセシング回路は１つまたはそれ以上の電子増幅回路、多重化回路およびアナログ対デジタル変換回路を有する、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項９】
請求項７に記載のＸ線放射検出器であって、前記信号プロセシング回路は１つまたはそれ以上の集積回路チップにおいて形成される、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項１０】
請求項８および９の何れか一項に記載のＸ線放射検出器であって、信号プロセシング回路は非放射硬化され、前記Ｘ線放射検出器は：
前記担持基板と前記信号プロセシング回路との間に配置されるＸ線放射遮蔽部；
をさらに有する、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＸ線放射検出器であって：
前記第３の一群の電気的接触部およびテープオートメイテッドボンディング接続とワイヤボンディング接続とから選択される前記信号プロセシング回路との間の電気的接続部；
ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項１２】
請求項２乃至１１の何れか一項に記載のＸ線放射検出器であって、前記機能集積回路は多重化回路をさらに有する、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項１３】
請求項２乃至１１の何れか一項に記載のＸ線放射検出器であって、前記機能集積回路はアナログ対デジタル変換回路をさらに有する、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか一項に記載のＸ線放射検出器であって、前記担持基板は多重化回路基板と分散ブロックとから選択される、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項１５】
請求項１乃至１３の何れか一項に記載のＸ線放射検出器であって、前記光感応装置は後方から照射されるフォトダイオードと修正された前方から照射されるフォトダイオードから選択され、前記担持基板はそれにおいてＡＳＩＣが形成され、前記ＡＳＩＣは：
読み出しエレクトロニクス；
上側から底側に電気信号を運ぶために外周の側の表面において渡される導線であって、前記側の導体は２次元の状態にタイリングされたアレイにおいて複数の他の類似する検出素子を用いて検出素子を配置可能にする、導線；
前記外周の側の表面と前記導線との間に配置される絶縁層；並びに
任意に、前記外周の側の表面に形成され且つ前記導体を有する１つまたはそれ以上の凹部；
を有する、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項１６】
請求項１乃至１４の何れか一項に記載のＸ線放射検出器であって、それぞれのＸ線放射感応表面が隣接するＸ線放射感応表面と接触するように、タイリングされた２次元アレイを形成するために配置された複数の付加的な類似するＸ線放射検出素子をさらに有する、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項１７】
請求項１乃至１４の何れか一項に記載のＸ線放射検出器であって、前記光感応素子はそれを貫通して形成される複数の導電性バイアを有する上部表面のフォトダイオードアレイを有し、前記導電性バイアはフォトダイオードアレイのアクティブなフォトダイオード領域の間に配置される、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項１８】
請求項１乃至１４の何れか一項に記載のＸ線放射検出器であって、光感応装置は放射感応表面に光学的に結合された複数の後方接触フォトダイオード検出素子モジュールを有し、前記検出素子モジュールはモザイク状検出素子を形成するためにタイリングされ、各々の検出素子モジュールはフットプリントを規定する境界のある面の光検出表面を有し、並びに、各々のモジュールは読み出しエレクトロニクスに前記境界のある面の光検出表面を接続するための電気コネクタをさらに有し、各々の電気コネクタはそれぞれのフットプリントに含まれる、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項１９】
請求項１乃至１８の何れか一項に記載のＸ線放射検出器であって、光感応素子は：
シリコン基板の第１表面との光学的伝送においてフォトダイオード素子のアレイを担持するシリコン基板；
前記光ダイオード素子から電気信号を運ぶために前記光ダイオード素子に電気的に結合される複数の導電性バイアであって、各々のバイアは、（ｉ）前記第１表面から第１表面に向かい合って配置される第２表面にシリコン基板により渡されるチャンネル、および（ｉｉ）前記シリコン基板における表面近くの不純物により形成される導電性パス、を有し、前記導電性パスは前記第１表面から前記バイアを通って前記第２表面に及んでいる、複数の導電性バイア；並びに
前記第２表面において形成される複数の金属パッドであって、前記金属パッドは導電性領域とオーミック接触の状態にあり、前記金属パッドは外部コネクタとフォトダイオードアレイの電気的接続を容易にする、複数の金属パッド；
を有する、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項２０】
請求項１乃至１９の何れか一項に記載のＸ線放射検出器であって、前記Ｘ線放射感応表面はＸ線源から検査領域を横切って配置され、前記Ｘ線源と向かい合っており、前記Ｘ線放射感応表面は：
検査領域の周りにおける回転のためにＸ線源および担持基板を支持する回転可能支持構造；
を有する、ことを特徴とするＸ線放射検出器。
【請求項２１】
検査領域において少なくとも一部が横切るＸ線放射を選択的に生成するＸ線放射源；並びに
前記Ｘ線源から検査領域を横切って配置される請求項１乃至２０の何れか一項に記載のＸ線放射検出素子；
を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の撮像システムであって、前記Ｘ線検出素子モジュールはＸ線放射を撮像電気信号に変換し、前記撮像システムは；
信号プロセシング回路とのデータ伝送における画像再構成プロセッサであって、前記信号プロセシング回路は前記電気信号を受け、前記画像再構成プロセッサは前記電気信号を前記検査領域における対象のＸ線放射の透過特性の画像表示に再構成する、画像再構成プロセッサ；
をさらに有する、ことを特徴とする撮像システム。
【請求項２３】
請求項２１および２３の何れか一項に記載の撮像システムであって、Ｘ線放射ビームは錘状形状になり、且つＸ線放射検出素子アレイのアレイは錘状ビームの横断面にサイズ合わせされる、ことを特徴とする撮像システム。
【請求項２４】
患者支持部；
前記患者指示部の周りにおける回転のために取り付けられたＸ線放射源；並びに
請求項１乃至１９の何れか一項に記載の放射検出素子；
を有することを特徴とするコンピュータ断層撮影スキャナ。
【請求項２５】
Ｘ線放射を用いてＸ線放射感応表面を照射する段階；
前記Ｘ線放射感応表面に入射するＸ線放射を光に変換する段階；
前記変換された光に比例する電気信号を生成するためにフォトダイオードアレイの光感応表面に光を送る段階； 並びに
導電性パスにより信号プロセシング回路に前記電気信号を伝送する段階であって、第１の一群の接触部は前記光感応表面に向かい合う前記フォトダイオードアレイの後方表面に配置され、第２の一群の接触部は回路担持基板の前方表面に配置され、前記フォトダイオードアレイの前記後方表面と前記基板の前記前方表面とが位置合わせされた対向関係にあるとき、前記第２の一群の接触部は前記第１の一群の接触部と位置合わせされ且つ伝記的に結合され、第３の一群の接触部は前記基板の前記前方表面に向かい合う前記基板の後方表面に配置される、段階；
を有することを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法であって：
モザイク状に配置されたフォトダイオードアレイと複数のＸ線放射感応表面を用いる前記照射する段階、変換する段階、送る段階および伝送する段階を実行する段階；並びに
プロセシング回路と各々のフォトダイオードアレイとの間の電気的伝送を確立する段階；
をさらに有する、ことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、前記Ｘ線放射感応表面を照射する前記Ｘ線放射はＸ線の錘状ビームを有し、前記方法は：
錘状ビームの断面に関して補間的にモザイク状検出素子をシェーピングする段階；
をさらに有する、ことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２５乃至２７の何れか一項に記載の方法であって、前記光検出器は後方接触フォトダイオードを有する、ことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２５乃至２８の何れか一項に記載の方法であって、前記プロセシング回路は非放射硬化される、方法であり：
Ｘ線放射からプロセシングエレクトロニクスを遮蔽するために前記基板とプロセシング回路との間にＸ線放射遮蔽部を設ける段階；
を有する、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明のアプリケーションは、透過Ｘ線放射がＸ線放射感応検出器により受けられる医療診断撮像の技術に関する。そのアプリケーションの対象はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナにおける特定の利用法を見出し、それに対する特定の基準を用いて説明される。一方、本発明はまた、他の診断撮像モダリティ、産業用品質保証撮像、手荷物検査、Ｘ線透視法等に関連する利用法を見つけることが可能である。
【背景技術】
【０００２】
現代のコンピュータ断層撮影スキャナは、一般に、Ｘ線エネルギーを電気信号に変換するためのＸ線放射検出器を用いている。検出器は通常、Ｘ線エネルギーを光に変換するためのシンチレータ、および、光を電流に変換するためのフォトダイオードアレイ、電荷結合素子アレイ等のような光センサから成っている。ＣＴアプリケーションに用いられるフォトダイオードのフォーマットは、単一のフォトダイオード素子、一次元（１−Ｄ）集積回路（ＩＣ）フォトダイオードアレイおよび二次元（２−Ｄ）ＩＣフォトダイオードアレイを有する。
【０００３】
一般に、各々のアクティブなフォトダイオード素子からの電気信号は、隣接プリアンプチャンネルに個別に経路付けされる。ワイヤボンドは、外部接続にフォトダイオードの一端部における上部表面のボンドパッドを接続する。下流のプロセシングエレクトロニクスへの導電性パスは種々のデザインオプションを用いて達成される。プリアンプは、検出アレイを有する同じプリント基板に位置付けられるかまたはケーブルによりアクセスされる距離を置いて離れた位置に位置付けられる。
【０００４】
ボンドパッドは、一般に、一次元のスパースアレイにおけるフォトダイオードの一端部に位置付けられる。アレイにおける素子の密度が増加するにつれて、ボンドパッドは一次元アレイのそれぞれの端部に位置付けられる。幾つかの実施形態においては、隣接チャンネルのワイヤボンドはどちらか一方の端部において形成される。
【０００５】
ワイヤボンド密度は二次元アレイについてはまして一層大きくなる。二次元アレイにおける各々の内部フォトダイオード素子から外部接続を伴う電気接続のための接続ポイントへの導電性トレースが提供される必要がある。このトレースは通常、アクティブなフォトダイオード素子の列の間のフォトダイオード表面に含まれる。１つのトレースは素子毎に必要とされ、各々のトレースは通常、二次元アレイの端部のボンドパッドにおいて終了する。各々のボンドパッドからのワイヤボンドは、このとき、外部接続に対して形成される。
【０００６】
二次元アレイにおける素子の数が大きくなるにつれ、２つの制限が生じる。即ち、検出器の列の間の導電性パスのための余地を提供するためのスペースは増加し、各々の二次元アレイのどちらかの端部におけるボンドパッドの密度はまた増加する。上部表面接続を用いて形成されることができるボンドパッドおよびトレースの数およびサイズに関して、コスト、機能および信頼性の点で制約が存在する。フォトダイオードボンドパッドから検出器エレクトロニクスにトレースの数を割り当てるための表面におけるスペースが十分でない場合、導電性パス“ボトルネック”が生じる。
【０００７】
また、任意のサイズおよび形状のモザイク状検出器を形成すること、即ち、全ての側にある検出器素子のように検出器素子が隣接することは困難である。複数の側のアクティブな領域において、外部接続のための接触部が側面に沿って形成されるため、検出器の受光表面におけるアクティブな領域の損失が生じる。
【０００８】
他の問題点は、信号がＸ線放射検出器と信号プロセシング回路との間の長いバスシステムにおいて移動するとき、信号の劣化に関連する。無関係な信号の源としては、近くで動作している電気部品であって、高電力のチューブ発電機、装置、他の検出器からの信号等が含まれる。長いバスシステムには、無関係な電磁信号を受信し且つそれらをアナログ信号に変換するアンテナとして不注意に作用する長いリードワイヤが含まれる。無関係なアナログ信号は、他の検出器からのアナログ信号と混合され且つ重畳される。その重畳された無関係な信号は、画像に再構築されるとき、ノイズおよび偽のデータとして現れる。その結果得られる画像は、ノイズ、ゴースティングおよび他のアーチファクトにより劣化される。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を克服する、改善されたＸ線放射検出器並びにＣＴ法および装置を意図するものである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にしたがって、放射検出器は、受光されたＸ線放射を光の光子に変換する放射受光表面を有する。Ｘ線放射感応表面を用いる側の且つ光学的な伝送を有する光感応素子は、Ｘ線放射感応表面により生成される光の光子に応じた電気信号を生成する。担持基板は光感応素子を支持する。担持基板は、光感応素子の裏側における接触部からの電気的経路を、担持基板を貫通させて提供するように構成される。
【００１１】
本発明の他の特徴にしたがって、放射感応表面がＸ線放射により照射される方法が提供される。放射感応表面に入射するＸ線放射は、変換光に比例する電気信号を生成するためにフォトダイオードアレイに光感応表面に送られる光に変換される。その電気信号は、（１）光感応表面と反対側であるフォトダイオードアレイの裏の表面に配置された第１の一群の接触部と、（２）回路担持基板の表の表面に配置され且つ第１の接触部のセットに電気的に結合されるように位置合わせされた第２の一群の接触部と、（３）担持基板の表の表面とは反対の担持基板の裏の表面に配置された第３の一群の接触部と、を有する導電性経路により信号プロセシング回路に伝送される。
【００１２】
本発明の１つの優位性は、フォトダイオードからの電気導体をフォトダイオードアレイの下方に位置付けることにある。
【００１３】
本発明の一実施形態における他の優位性は、光感応表面を電気導体とは無関係にしていることにある。
【００１４】
本発明の他の優位性は、多層基板により複数の電気導線またはトレースを分散させる能力にある。
【００１５】
本発明の一実施形態における他の優位性は、本発明が、Ｘ線を受光するために利用可能であるフォトダイオードのアクティブな表面領域を大きくすることである。
【００１６】
他の優位性は、本発明がＸ線変換効率を改善することである。
【００１７】
本発明の他の優位性は、複数の検出素子アレイを種々の構成に共にグループ化することができることである。
【００１８】
本発明の他の優位性は、信号プロセシングエレクトロニクスがＸ線放射から容易に遮蔽されることが可能であることである。
【００１９】
他の優位性は、フォトダイオードアレイの機能集積回路の一部として多重回路を組み込むことにより接触部の数を減少させることができることである。
【００２０】
さらに他の優位性は、以下の詳細な説明を読んで理解するとき、当業者に明確になるであろう。
【００２１】
本発明は、種々の構成要素および構成要素の配置並びに種々の段階および段階の配置において具体化することが可能である。同時提出の図面は好適な実施形態を示す目的のためにのみ提供するものであり、本発明を制限することを意図するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１を参照するに、ＣＴスキャナ１０は、スキャンサークルまたは検査領域１４における患者テーブル１２により支えられる患者の部分を選択的に撮像する。患者テーブルは長手方向に移動可能である。ＣＴスキャナは、検査される患者の部分に向けてＸ線ビームを照射するＸ線管１６を有する。好適な実施形態において、コリメータ１８はＸ線を錘状ビームにコリメートする。検査領域がＸ線エネルギーにより照射されるとき、検査領域に達するＸ線の割合が患者の身体に吸収される。その吸収量はＸ線が入射する骨または組織の密度に依存する。患者の身体に存在するＸ線のフルエンス（ｆｌｕｅｎｃｅ）は関連する組織および骨格密度を表示できる。
【００２３】
図１を継続して参照するに、ここでの教示にしたがったモザイク状検出アレイ２０は、検査領域１４を通過したＸ線放射を受ける。ここで示す実施形態においては、検出アレイ２０は、アレイ２０とＸ線現６が固定された相対位置において回転するように、ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）の回転部分に搭載される。好適には、モザイク状アレイ２０を有する個々の検出器素子またはセグメントはＸ線放射の断面コーンを受けるために配置されている。また、アレイセグメントは、撮像される対象の所望部分の撮像可能範囲を提供するためにＸ線放射の円錐状断面または他の形に適合するように配置されることができる。各々のアレイセグメントは、錘状Ｘ線ビームの中心線に垂直な平面に沿って配置される。錘状ビームは、従来の扇状ビームを用いて撮像される患者の部分と比較して、患者のより大きい体積部分が単位時間毎に撮像されることを可能にする。
【００２４】
光検出素子アレイ２０およびそれに関連するデータ捕捉エレクトロニクスは、受けられるＸ線放射の表示可能な信号を受信するために、データメモリ４０と電気的伝送できる状態にある。データメモリ４０は、再構成アルゴリズムを用いてシンチレーション事象を診断画像表示に変換する再構成プロセッサ４２によりアクセス可能である。画像再構成は、画像メモリ４４に記憶され、人間が見ることが可能である表示装置４８への出力のためにビデオプロセッサ４６により選択的にアクセス可能および表示可能である。
【００２５】
その上、多くの以下に示す図面の説明における解説を容易にするために、適切な操作のために必要であるアナログコモンまたは接地接続のような、一部の必要な詳細に関しては省略する。しかしながら、そのような詳細については当業者にははっきり理解されるであろう。
【００２６】
図２を参照するに、本発明の第１実施形態に従ったＸ線放射検出素子２２は、シンチレーティング層５０オーバーレイ、および光伝送における背後から照射されるフォトダイオード（ＢＩＰ）アレイ５２の受光表面を有する。シンチレータ層５０は、入射Ｘ線放射がシンチレーティングそうにより受けられるとき、例えば可視光のような光を発光する材料である。代表的なシンチレーティング材料は、Ｘ線放射を用いて励起されるときに光検出素子に対してスペクトル的に適する可視光を発生させることができる、タングステン酸カドミウム、ＧＯＳ等を有する。
【００２７】
検査領域を通過したＸ線放射はシンチレーション送０により受けられる。シンチレーション層は、Ｘ線放射をＢＩＰアレイの受光表面に入射する光の光子に変換する。シンチレーション層は、光検出素子に光結合される表面を除いて、Ｘ線を透過可能することが可能である光反射コーティングにより表面を覆われる。好適には、そのコーティングは、実質的に全ての発生した光が光検出素子アレイに反射されるように、反射可能である。シンチレーション結晶アレイから発光される光の特別な強度パターンは、検査領域１４を通過したＸ線放射の特別なパターンに比例する。
【００２８】
シンチレータ５０は、多くの方法によりＢＩＰアレイ５２に取り付けられることができる。例えば、シンチレータ５０は、コーティングされ、析出され、またはＢＩＰアレイ５２の入力表面に集積して形成されることができ、あるいは、光透過接着材（例えば、光結合セメント）等のような他の手段により入力表面の所定の位置に配置されるシンチレーティング材料の分離形成シートとすることができる。シンチレータ５０およびＢＩＰアレイ５２は、モザイク状検出器が複数の検出器素子２から作られているとき、各々のＢＩＰアレイ５２は対応して同じ拡がりをもつシンチレーティング層を有するように、同じサイズまたは“フットプリント”とすることができる。また、さらに好適には、単一のシンチレーティング層５０は、モジュールの境界におけるアーチファクトを生成する可能性を減少させ且つ一様性を増加させるためにタイル模様であってモザイク状の複数の検出器素子により形成される全体的な検出器に亘り、全体的に位置付けられる。この実施形態は、主に、Ｘ線透視撮像に適している。シンチレーション層５０は、外部光がフォトダイオードに達することを回避するために、光反射表面、および光を透過せずＸ線を透過させる皮膜により覆われている。
【００２９】
ＢＩＰアレイ５２は、それに形成される機能集積回路を有する単一のモノリシック半導体基板である。機能集積回路は、受光側に形成される光感応素子または“画素”であって、好適にはフォトダイオードから成るマトリクスを有する。ＢＩＰアレイ５２の集積回路は、一般に、マスキング、蒸着、エッチングおよび拡散プロセス等のような確立された集積回路製造プロセスを用いて、シリコンまたは他の半導体ウェーハから製造される。光感応素子は、半導体基板により経路付けされる電気結合によりＢＩＰアレイ５２の背面に位置付けられる一群のボンドパッドまたは接点５４に電気的に結合される。フォトダイオードにより受光された光は、受光された光の光子数に比例する出力電流としてＢＩＰアレイの裏側において導線またはコネクタ５４によりＢＩＰアレイのアクティブ領域から担持基板に運ばれる対応する電荷値に変換される。
【００３０】
各々の検出器モジュール２２は、それ故、検出器素子または画素のｎｘｍのアレイに配列された小さなマトリクス画像検出器である。ＣＴ撮像に適する制限されない例として、各々のモジュール２２は、有利なことに、約１２ｍｍｘ１２ｍｍから約７５ｍｍｘ７５ｍｍまでのサイズの範囲内とすることができる。例として、画素数は１ｍｍ当たり１／２乃至２画素の範囲内とすることができる。ＣＴ撮像の好適な実施形態において、各々のモジュールは２５ｍｍｘ２５ｍｍであり、且つ１６ｘ１６のマトリクスに配置された２５６画素を有する。Ｘ線放射のＸ線透視撮像に適する第２の制限されない例として、各々のモジュール２２は、有利なことに、約１２ｍｍｘ１２ｍｍから約７５ｍｍｘ７５ｍｍまでのサイズの範囲内とすることができる。例として、画素数は１ｍｍ当たり１乃至３画素の範囲内とすることができる。Ｘ線放射のＸ線透視撮像において、各々のモジュールは２５ｍｍｘ２５ｍｍであり、且つ６４ｘ６４のマトリクスに配置された約４０９６の画素を有する。モジュールは、矩形、六角形、三角形等のような正方形以外の形とすることが可能であることが認識されるであろう。また、各々のモジュールのサイズ、画素マトリクス密度および形は、意図される撮像アプリケーション、所望の解像度等にしたがって選択されることができ、本発明の範囲および発明主旨から逸脱することなく、広く変更することができる。
【００３１】
ＢＩＰアレイ５２は、バンプ接合技術を用いて、担持基板５８に取り付けられる。担持基板５８は、ＢＩＰアレイと下流のデータ捕捉および信号プロセシングエレクトロニクスとの間の電気接続を容易にするために構成される電気回路を担持する。バンプ接合においては、例えば、金属、合金または、導電性接着剤あるいは導電性エポキシ樹脂のような他の導電材料から成るバンプ５６または導電ボールは、ＢＩＰアレイの導体パッド５４と担持基板５８の表の表面において対応する位置合わせされた導体パッド５５（図６参照）５４との間の電気的接続を提供する。そのようなシステムは、チップ５２と担持基板５８との間に機械的結合と電気的結合の両方を提供する。バンプ５６は、金、銅、アルミニウム、鉛−すずのはんだ等、または導電性エポキシ樹脂のような導電性接着剤、等である。ＢＩＰアレイと担持基板との間のスペースは、接続をカプセル化し且つ付加することの機械的メリットを提供するためにアンダーフィル材料を用いて光学的に満たされることができる。
【００３２】
ＩＣチップを取り付けるための多くのそのような方法は、一般に、当該分野において周知であり、本発明に関して用いられることが可能である。多くのそのようなバンプ接合技術は周知であり、それらの一部は、フリップチップボンディング、“制御された折り畳み型チップ接続（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｃｏｌｌａｐｓｅ  ｃｈｉｐ  ｃｏｎｎｅｃｔ）”または“Ｃ４”技術、ボールグリッドアレイ技術等として種々知られている。ＩＣチップ面において、先ず、金属バンプが形成されまたは構築され、次いで、十分制御された温度と圧力の下でチップおよび基板を共に位置合わせし且つ加圧することにより、位置合わせされた担持基板の導体パッドに接続される。その代わりに、固体金属ボールが担持基板の導体パッドに（例えば、リフロー操作により）配置されおよび／または接続されることができ、再び、チップと基板との位置合わせおよびよく制御された温度と圧力の下でチップおよび基板を共に位置合わせし且つ加圧する。導電性接着剤ボールは、それらがリフローと相互接続を形成するために従来のメタルボールが必要とする比較的大きい加熱の度合いとに対する必要性を削減することとにより、好適である。
【００３３】
担持基板５８は、ＢＩＰアレイから下流データ捕捉および信号プロセシングまたはリードアウトエレクトロニクス６０に出力信号を経路付けるために電気回路を担持する。一実施形態においては、放射により硬化されたエレクトロニクスが用いられる。他の実施形態においては、エレクトロニクス６０は、非放射の硬化エレクトロニクスを用いることを可能にするためにシールドされる。担持基板５８は、例えば、プリント基板のレリーフパターン（ｒｅｌｉｅｆ ｐａｔｔｅｒｎ）のような金属トレーシングを担持するプリント基板とすることができる。基板は、ガラス繊維強化エポキシ樹脂等、または、誘電体材料であって、代表的にはポリイミド、ポリエステル、またはフレキシブルなフィルム基板の製造のために周知である他の材料から形成されるフレキシブルフィルムのような、硬質または半硬質材料とすることができる。また、担持基板５８は、セラミックモジュラーパッケージング、リードフレームまたは他の担持基板とすることができる。
【００３４】
スルーホールまたはミクロバイアのようなバイア７０（図６参照）が、担持基板５８の裏の表面側に配置された一群の導体パッド５７（図６参照）に信号を経路付けするために用いられる。データ捕捉および信号プロセシングエレクトロニクス６０が、担持基板５８の裏の表面側に位置付けされ、導体パッド５７に電気的に結合される。図２の実施形態においては、フォトダイオードアレイ５２の各々のフォトダイオードは、多重化された増幅回路６０とオプションとしての単一変換回路に渡され且つ担持基板５８により経路付けされるＢＩＰ裏の表面側における個々の接点を有する。このようにして、ＣＴ撮像のための１６ｘ１６の画素マトリクス、またはＸ線放射によるＸ線透視撮像のための６４ｘ６４の画素マトリクスの好適な実施形態において、且つそれら両方の２５ｍｍｘ２５ｍｍの領域において、接続の数および密度は、一般に、内部トレーシング７２（図６参照）およびバイア７０の複数の層を有する基板５８の使用を必要とする。
【００３５】
ここで、図２Ｂおよび２Ｃを参照するに、図２の複数のモジュール２２はＣＴ検出器モジュール１００１を形成するために用いられる。複数のモジュール１００１は、また、完全なＣＴ撮像システム１００２を形成するために用いられる。検出器モジュール１００１は、サブモジュール２２がライン状に組み込まれる基板１００６を有する。基板１００６は、電気信号を分配するために導体を有する。基板００６はまた、周辺エレクトロニクスへの接続１００５インタフェースを有する。基板１００６は、サブモジュール２２以外の能動電気構成要素を有することもまたは有しないことも可能である。
【００３６】
さらに大きいアレイ１００２を形成するために多数の検出器モジュール１００１を配置することができる。ＣＴ撮像に対して、完全なＣＴ撮像システム１００２を形成するためにモジュール１００１を弧上に配置することができる。モジュール１００１は、担持構造１００３により機械的に担持される。モジュール１００１からの電気信号は、コネクタ１００５を通って共通の電気ボード１００４に経路付けされる。共通の電気ボード１００４は、モジュール１００１からの信号を処理するためのエレクトロニクスを有し、処理されたこれらの信号をＣＴ再構成システムに渡す。
【００３７】
ＣＴ撮像に適する制限されない例として、サブモジュール２２は２５ｍｍｘ２５ｍｍ寸法の１６ｘ１６個の画素アレイを有する。検出器モジュールは各々、１６個のサブモジュール２２を含む。それ故、検出器モジュールは、２５ｍｍｘ４００ｍｍ寸法の１６ｘ２５６個の画素のＸ線放射検出素子アレイとなる。弧状に検出器モジュール１００１の配列により、完全なＣＴ撮像システムが形成される。完全なシステム１００２はＸ線照射検出器の６７２ｘ２５６画素素子アレイである。検出器モジュールからの信号１００１は、ＣＴ再構成システムにそれを渡す前に、デジタルデータを処理する共通エレクトロニクスボード１００４にコネクタ１００５により経路付けされる。アルミニウムまたはスチール金属構造１００３は、検出器モジュール１００１と共通エレクトロニクスボード１００４とのための機械的サポートを提供する。
【００３８】
図３および図４を参照するに、図２に示し且つ図２を参照して説明するモジュール２２に類似する、Ｘ線放射検出器２３、２４それぞれの２つの実施形態を示しているが、多重化エレクトロニクスはＢＩＰアレイ５２における機能集積回路の一部として組み込まれる。この多重化の実行はＸ線透視撮像に好適に適合される。列および行の連続的な走査により、ＢＩＰアレイ５２と担持基板５８との間および担持基板５８とリードアウトエレクトロニクス６０との間の内部接続の数および密度は、非常に減少される。６４ｘ６４個の画素マトリクスの実施形態において、内部接続の数は約４０９６個か約１３０個に減少される。減少された接続数のために、担持基板は、例えば、複数層の回路基板を必要とすることのない、比較的単純な内部接続構成要素である。図３の実施形態においては、内部接続は２つの隣接するエッジに沿って形成される。図４における実施形態においては、多重化出力接続は一般的であるＸ形パターン状に配置される。
【００３９】
ここで、図５を参照するに、ＢＩＰアレイ５２の機能集積回路の一部としての代表的な電気的多重化の実施を示す模式的な回路図を示している。多重化は、担持基板５８のコストおよび複雑度を減少させるという理由で有利である。また、減少された信号経路付けの複雑度はＢＩＰアレイにより生成された非常に低い信号レベルの破壊の可能性を減少させる。図示した実施形態において、多重化は各々の画素に備えられたアナログスイッチング装置のマトリクス接続の型をとっている。電荷が、入射光に比例して、個々のフォトダイオード素子８０に生成される。この電荷は固有フォトダイオード接合静電容量８２として蓄積される。１つのビデオフレームの持続時間を有する蓄積期間の終了時においては、１つのマトリクスの行のための全てのスイッチ８８は関連する選択ライン８４によりオンにされる。各々のスイッチ８８は、トランジスタ、スイッチングトランジスタ（代表的には、ＭＯＳＦＥＴ素子）またはダイオード配列とすることが可能である。選択列における各々の画素から蓄積された総電荷は、そのとき、個々のマトリクスの行ライン８６により、ダウンストリームエレクトロニクス６０に含まれる個々の増幅部の入力にダンプされる。選択ライン８４は、検出器モジュールの全ての画素が読み取られるまで、連続的にオンにされている。また、固定された逆電圧が各々の積算期間の開始時において各々の画素の静電容量８２に設定される。この電圧は、このとき、入力信号からの電流により使い尽くされる。次のフレームに先立って電圧を回復させるために必要とされる電荷量は、積算期間に生成される信号電荷量に等しい。さらに他の実施形態においては、分離多重化サブシステムが、ＢＩＰアレイチップにおいて形成される機能集積回路の一部として形成されることができる。
【００４０】
しかしながら、一部の例においては、ＢＩＰアレイの裏の表面において、それ自身の接続をもつＢＩＰアレイの各々のフォトダイオードを提供することが好適である。多重化回路はＢＩＰアレイにおいては用いられないため、ＢＩＰアレイのコストおよび複雑度が減少される。また、ＢＩＰ装置の性能特性は、一部の場合においては、例えば、ダイナミックレンジ、信号対ノイズ比およびデータレート能力に関して改善される。図６乃至１０は、ＢＩＰアレイからの個々の出力の割り当てのためにいくつかの本発明の好適な実施形態を示している。
【００４１】
ここで、図６を参照するに、アレイの各々のフォトダイオード素子ための裏表面における一群の個々の接点５４を有するＢＩＰアレイ５２を用いる本発明のＸ線放射検出器素子２２の断面を示している。また、シンチレーティング層５０は、ＢＩＰアレイ５２の表の表面即ち受光表面に光学的に結合される。ＢＩＰアレイ５２の裏の表面は、担持基板５８に接合されるバンプ５６である。
【００４２】
担持基板におけるバイアス７０は、順に、複数層の担持基板５８における異なる層において、複数の内部導電層７２を備える一群の上部表面を電気的に相互接続する。代表的には、回路パターンに配置される導電材料層は“導電層”を指す。複数層の基板の状態にある導電トレース７２は、担持基板５８の裏の表面における一群の導体パッド５７と電気的に接続される。導体パッド５７は、好適にはワイヤボンド７４を用いて、プロセシングエレクトロニクス６０のために接続ポイントを提供する。
【００４３】
図７および８は、ＢＩＰアレイの各々のフォトダイオード素子のために裏の表面において個々の接点５４を有するＢＩＰアレイ５２を用いるＸ線放射検出器素子２５の実施形態を示している。また、シンチレーティング層５０は、ＢＩＰアレイ５２の表の表面である受光表面に光学的に結合している。ＢＩＰアレイ５２の裏の表面は分散ブロック１５８に接合されるバンプ５６である。図８は、分散ブロック１５８の導体表面の接触表面と接触表面における導電性バンプまたはボールのグリッドを示している。分散ブロック１５８は、多重化且つ増幅回路６０およびオプションとしての信号変換回路の個々の入力にＢＩＰアレイ５２から各々の信号トラックの個々の経路付けを可能にする積層された配置において、複数の回路基板５９を有する。回路基板５９は、隣接の関係において複数の検出器のモザイク構造を形成するための能力を維持しながら、エレクトロニクス６０を担持する十分広い表面積を提供する幾何学的構造を形成するためにサイズが決められ且つ配置される。分散ブロック１５８を形成するための階段状のまたは段のある回路基板の幾何学的配置を、例として示すことを目的として示している。分散ブロックを形成するための回路基板の他の配置もまた、意図している。同様に、異方性導電材料から製造される分散ブロック、回路基板の代わりのワイヤスキン（ｗｉｒｅ−ｓｋｉｎ）装置の使用等のような、回路基板の積層配置以外の実施もまた、意図している。
【００４４】
図９は、外部多重化回路への非常に多数の相互接続の経路付けの他の方法を示している。検出器モジュール２２は、ＢＩＰアレイ５２の光感応表面との光伝送におけるシンチレーティング層を有する。ＢＩＰアレイの各々のフォトダイオードからの出力信号は、ＢＩＰアレイがＢＩＰアレイ５２の裏側に配置された導体パッド５４（図２参照）と同様の数に形成される半導体基板により経路付けされる。ＢＩＰアレイ５２は、その上部表面における導体パッド５５（図６）であって好適にはその多重レベルと担持基板５８の裏側における接点５７（図６参照）にＢＩＰアレイ出力信号を経路付けするためのバイア７０（図６）とを位置合わせされた担持基板５８にバンプ接合されている。１つまたはそれ以上のテープオートメイテッドボンディング（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ：ＴＡＢ）素子９０を、マザーボード、ドーターボード（ｄａｕｇｈｔｅｒｂｏａｒｄ）または他の中央回路基板のような回路基板９２に対する下側接点５７に接続するために用いる。ＴＡＢ素子９０は、導体トレースの微細なランク（ｒａｎｋ）を担持する誘電体フィルムまたはテープを有する。第１の入力端部９１は、代表的には約１００μｍの間隔を有する高密度の電気導体を有し、従来にＴＡＢボンディング技術を用いて、担持基板５８に接続される。第２出力端部９３は、代表的には約５００μｍ間隔のかなり小さい密度のトラックを有し、コネクタ９４を有するまたは其れに代えて直接半田コネクタを用いる回路基板９２に接続される。増幅および多重化チップ９６を、出力端部９３における接点の数を減少させ且つ増幅させるためにテープの長さに沿って備える。図示した実施形態においては、Ｘ線放射から遮光される遮光部材１００が、下流のエレクトロニクスを形成するためのモジュール２２または検出器の後に配置される他の電子素子の間に配置される。射光部材１００は、好適には、鉛、タングステン、モリブデン等であり、ＴＡＢ接続部９０を経路付けるために形成されるスロットまたは開口部を有する。射光部材１００は、Ｘ線放射により硬化した読み出しエレクトロニクスが用いられるとき、省略されることができる。その代わりとなる実施形態においては、ＢＩＰアレイ５２のバック接点５４に直接取り付けられるＴＡＢコネクタ９０を用いることにより、省略される。
【００４５】
図１０を参照するに、オーバーレイシンチレーション結晶５０をもつＢＩＰアレイ５２を有する検出器モジュール２６の他の実施形態を示している。ＢＩＰアレイは、読み出しＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｒｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）２５８におけるエレクトロニクスの適応するアレイにバンプ５６によりバンプ接合され、ＢＩＰアレイ５２に長さおよび幅において１対１適応している。第１実施形態においては、読み出しＡＳＩＣ２５８は、ＢＩＰアレイの各々のフォトダイオードのために個々のＡ／Ｄ変換エレクトロニクスを有する。他の実施形態においては、読み出しＡＳＩＣ２５８はＡ／Ｄ変換エレクトロニクスにフォトダイオードの信号を多重化するために多重化回路を有する。読み出しＡＳＩＣ２５８は、その裏表面１２４にもたらされる電気接点を有し、それ故、２次元的に複数のモジュール２６のタイリングを可能にする一方、外部プロセッシングエレクトロニクスへの好都合な接続の提供を可能にする。読み出しＡＳＩＣ２５８における表から裏への接続は多数の方法により形成されることができる。例えば、導体のメタライゼーションが、表の表面における接点への電気的接続を提供するために１つまたはそれ以上の外周の側１２０に形成される。その金属は、蒸着、スパッタリング、メッキ等の技術のような多くの析出方法またはメッキ方法により薄層状にチップにおいて形成されることができる。導体材料としては、例えば、高い導電性を有する金、動、銀、白金などの材料がある。第１実施形態にしたがって、メタライゼーション層は、導体の薄層を選択的にメッキすることによりチップ上に形成される。他の実施形態においては、メタライゼーションは、上記の金属または他の導体材料に１つとすることができる胴体リボンを取り付けることにより、チップ上に形成されることができる。本発明は、上記金属を用いることに限定されるものではなく、他の材料を使用可能であることは、当業者には理解されるであろう。金属層２２は、読み出しＡＳＩＣ２５８の裏側１２４において形成される接合パッドまたは導体パッド１２６および読み出しＡＳＩＣ２５８の機能集積回路に電気的に結合する。絶縁層１２１は、金属層１２２とシリコン基板との間に必要である。絶縁層は、従来の絶縁、パッシベーションまたは析出技術を用いて、一酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウムや酸化チタンのような金属酸化物、ポリイミド等により形成されることが可能である。またはあるいはさらに、金属層は、モザイク構造を形成するために共にタイリングされるとき、金属層１２２と隣接する読み出しＡＳＩＣとの間の電気的接触を回避するために、外周エッジ１２０において形成される凹部またはノッチに備えることができる。
【００４６】
ここで、図１１を参照するに、Ｘ線放射遮蔽部材１０１およびワイヤまたはウェッジ接合７４を用いる実施形態が示されている。ＢＩＰアレイおよびシンチレーション層（図示せず）は、上記のように、多相基板５８において担持される。接続パッド１３０は、下流のエレクトロニクスへのおよびからのＩ／Ｏ接続および電源を提供する。バンプ接合５６は、基板５８の上部表面においてそのＢＩＰアレイの接点から適応する一群の接点５６への電気的結合を提供する。基板におけるバイアおよびトレース７０は、また、多層基板５８の特異な内部層７２Ａ乃至７２Ｄにおけるトレースを伴う上部表面および下部表面を電気的に相互接続する。種々の層数を、層当りの種々の数のトレースと関連させて用いることが可能である。多層基板における導体パッド９９９は、ワイヤボンディング７４によりプロセシングＡＳＩＣ読み出しチップ６０と相互接続される。例えば、タングステン、鉛または他のＸ線放射遮蔽材料から製造されるＸ線放射遮蔽部１０１が、担持基板５８とＡＳＩＣ読み出しチップ６０との間に配置され、担持基板５８およびＡＳＩＣ読み出しチップ６０に接着される。Ｘ線放射遮蔽部１０１は非Ｘ線放射硬化ＡＳＩＣ読み出しチップを用いることを可能にする。そのような遮蔽部１０１は、基板５８において接合されることができ、また基板５８に埋め込まれることができる。非Ｘ線放射硬化ＡＳＩＣ読み出しチップを用いることにより、その読み出しＡＳＩＣ内部の単位面積当たりのチャンネル数が実質的に最大化される必要があるアプリケーションにおいて、チップダイのサイズおよびコストの最小化を可能にする。１つのそのようなアプリケーションを図１２に示す。
【００４７】
ここで、図１２を参照するに、モザイク状の光検出素子アレイの基板においてＸ線放射遮蔽部１０１を用いる実施形態を示している。遮蔽部１０１は、ＡＳＩＣ読み出しチップ６０と基板５８との間に直接位置付けられ、それ故、それに直接入射しないＸ線放射からＡＳＩＣ読み出しチップを遮蔽する。そのような遮蔽部１０１は、基板５８に接合されるかまたは基板に埋め込まれることができる。ＡＳＩＣ読み出しチップ６０はダイの様式で配置され、ワイヤボンディング７４は基板５８におけるパッド９９９に接続される。この実施形態は、モジュール当たりわずか１つのＡＳＩＣ読み出しチップ６０をもつ構成に対して用いられることができるが、モジュール当たりのＡＳＩＣ読み出しチップ６０のその数に限定されない。この概念は、ＡＳＩＣ読み出しチップ当たり最小の３２個の光検出素子の入力チャンネルを備えるＡＳＩＣ読み出しチップ６０に対して本発明においては実行可能である。Ｘ線放射遮蔽部１０１を使用することにより、ＡＳＩＣ読み出しチップ６０に対するダイサイズを最小にすることができる。この実施形態において予想されるＸ線放射水準に対する暴露における操作についてのチップ配置規則を用いてデザインされ且つ実行されるＸ線放射硬化ＡＳＩＣ読み出しチップは、この実施形態について実際的でないような、４０％大きくすることが可能であるダイ面積を有することとなる。
【００４８】
ここで、図１３を参照するに、ＡＳＩＣ読み出しチップ６０のアレイが共通基板に接続される他の実施形態が示されている。複数のＡＳＩＣ読み出しチップ６０は、４つの側を備える橋脚能力を提供するモザイク状の光検出素子アレイにおいてＸ線放射から遮蔽される。Ｘ線放射遮蔽部９９８は、ＡＳＩＣ読み出しチップ６０が直接的なＸ線放射の暴露から保護されるように、基板１５８に接合される。ＡＳＩＣ読み出しチップは、実行が考慮に入れられるとき、ダイまたはチップの大きさのパッケージの様式とすることができる。Ｘ線放射遮蔽部９９８は、基板に接合されることができ、または殆どの基板１５８の最も外側において基板５８に埋め込まれることができ、このことは、Ｘ線放射に対するＡＳＩＣ読み出しチップの遮蔽を提供するために外部接合される必要がある。
【００４９】
ここで、図１０を参照するに、外部のＸ線放射の遮蔽を用いない実施形態を示している。この実施形態は、Ｘ線放射硬化に対するＡＳＩＣ読み出しチップデザインおよび配置規則を利用する。この技術は、ＡＳＩＣ読み出しチップが光検出素子と同じサイズであるため、このアプリケーションのために実行可能である。
【００５０】
本発明は、光検出素子装置として背後から照射されるフォトダイオードアレイの使用に関して主に説明したが、本発明は、他の種類の裏面接触部を用いて実行されることができる。例えば、上記実施形態の各々は、チップの裏の表面にフォトダイオード出力信号の経路付けを適用するようにスルーホール（バイア）接続により修正される上部表面フォトダイオードアレイを用いるために修正されることができる。修正された上部表面接触フォトダイオードアレイを使用することは、より大きいシリコンウェーハのサイズを用いることができるという点で、優位性がある。ここで、図１４を参照するに、アクティブなフォトダイオード領域１８０の間に配置される複数の導体バイア１７０により形成される上部表面フォトダイオードアレイ１５２の平面図を示している。
【００５１】
フォトダイオードアレイを貫通するバイア１７０の側面図を図１５に示している。バイア１７０はアクティブ領域間のフォトダイオードアレイ１５２半導体基板を貫通して形成され、絶縁層１９０はバイア１７０の表面に析出または形成される。その層は、図１０を参照して説明された絶縁材料またはパッシベーション材料、あるいは他の類似する絶縁材料とすることができる。導電層１９２は、ここでは、絶縁層１９０全体に亘って析出される。導体層は、選択析プロセスによりチャンネルにおいて析出されることが可能である。例えば、当業者により一般に知られているような化学的気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）プロセスが、バイアチャンネルの表面における導体コーティングを析出するために用いられることが可能である。その金属は、所望の金属の無機塩または有機化合物の状態で析出されることが可能である。アルミニウム、タングステン、チタン、ニッケル、白金、パラジウム、炭素、動、ガリウム、金、鉛、銀、水銀、銀、すず、亜鉛等、またはそれらの混合あるいは組み合わせのような、化学的気相成長プロセスにより析出される何れかの導体要素を用いることが可能であることが理解されるであろう。他の実施形態においては、導体材料は、バイア１７０の表面に選択的に配置されることが可能である。
【００５２】
それに代えて、導体材料はバイアチャンネルを満たすことができる。例えば、溶融された導体材料を、チップの反対側に設けられた真空、表面張力または他の手段を用いて、バイアの中に導くことが可能である。ガリウム、インジウム、すず−鉛半田等のような低融点の導体材料を好適に用いることが可能である。上部表面のアノード接続を導体層１９２に形成し、各々の導体バイア１７０の底部表面は、上記のように、導電性バンプ５６を用いて、担持基板５８の対応する接点５５に接合される。溶融導体材料の融点および化学的耐性は、フォトダイオード半導体プロセシングの実行と一貫している必要がある。
【００５３】
ＢＩＰアレイの代わりに本発明において用いるために修正される上部表面フォトダイオードアレイの他の実施形態を図１６に示している。フォトダイオードアレイ２５２は、半導体基板において導体領域２９２を形成することにより導電性とされるバイア２７０を有する。その導体領域は、チップの裏表面の接点領域２５４において終了する。チップの裏面に形成されるメタルパッド１０００は、半導体の接触領域とオーミック接触状態にある。導体領域と接触領域は、イオン注入または不純物拡散技術により形成される。好適な実施形態においては、フォトダイオード２８０は、標準的な熱拡散技術を用いてｐ型不純物を拡散することによりｎ型シリコンウェーハ２５２の表面に形成される。フォトダイオードの形成に先立ちフォトダイオード拡散層２８０における孔を形成し且つフォトダイオード領域と同じ熱拡散プロセスをその孔の表面に施すことにより、バイアは導電性になる。不純物拡散により基板シリコンに対して逆バイアスダイオードが形成されるため、絶縁層をバイア内に形成する必要はないことに留意されたい。このようにして、上部側からのフォトダイオード信号に対して独立した導体が提供される。勿論、フォトダイオードおよび導体バイアを、また、分離した段階において形成することができる。接触領域２５４は、拡散技術またはイオン注入技術を用いて形成されることもできる半導体基板の底部表面に形成されることができる。この好適な実施形態においては、分離されて形成されるか同時に形成されるかに拘わらず、フォトダイオード、バイアおよび接触領域は全て拡散処理されてｐ型になる。最終段階は、接触領域２５４に金属導体パッド１０００を形成することである。この金属パッドは、関連するエレクトロニクスに対するバンプ接合によりインタフェースとなる。
【００５４】
ここで、図１７を参照するに、個々の検出素子モジュール２２の配置を、大きい領域の画像検出素子２０を形成するために各々の辺に隣接するようにして示している。図１８においては、六角形の検出素子モジュール２２′を用いる、類似するモザイク構造２０′を示している。そのような大きい領域の検出素子は、ボリュメトリックコンピュータ断層撮影画像を得るために患者の周囲において弧状に投影画像または一群の投影画像を捕捉するために用いられることができる。このように、本発明にしたがったモザイク状検出素子の寸法は、所望の空間応答性を達成するためのサイズおよび形状に適応されることができる。検出素子２０および２０′は、種々の構成を割り当てることができ、それ故、分離された実施形態に対するマスクを作製するコストを節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明にしたがった２次元の検出素子アレイを用いるＣＴスキャナを示す図である。
【図２Ａ】本発明において用いられるフォトダイオードアレイを示す図である。
【図２Ｂ】ＣＴ検出器モジュールを形成するために一寸法にタイリングされたＸ線放射検出素子アレイの実施形態を示す図である。
【図２Ｃ】完全なＣＴ撮像システムを形成するために弧状に配列された複数のＣＴ検出器モジュールを示す図である。
【図３】多重化回路がフォトダイオードアレイの機能集積回路の一部として組み込まれている本発明の実施形態を示す図である。
【図４】多重化回路がフォトダイオードアレイの機能集積回路の一部として組み込まれている本発明の実施形態を示す図である。
【図５】フォトダイオードアレイの集積回路において実施される多重化回路の模式図である。
【図６】本発明のＸ線放射検出器素子の断面図である。
【図７】４面アバットメント（ａｂｕｔｍｅｎｔ）能力を有する検出器素子を提供する分散ブロックを用いる実施形態を示す図である。
【図８】４面アバットメント能力を有する検出器素子を提供する分散ブロックを用いる実施形態を示す図である。
【図９】読み出しエレクトロニクスの遮蔽を提供し且つテープオートメイテッドボンディングを用いる実施形態を示す図である。
【図１０】光検出素子アレイがＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ＩＮｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）直接接合された実施形態を示す図である。ＡＳＩＣの底部から上部への電気的接続はＡＳＩＣウェーハの側面において導電構造を提供される。
【図１１Ａ】読み出しエレクトロニクスについてのＸ線放射遮蔽を提供し且つワイヤボンディングを用いる実施形態の立体分解図である。
【図１１Ｂ】読み出しエレクトロニクスについてのＸ線放射遮蔽を提供し且つワイヤボンディングを用いる実施形態の上部を示す斜視図である。
【図１１Ｃ】読み出しエレクトロニクスについてのＸ線放射遮蔽を提供し且つワイヤボンディングを用いる実施形態の底部を示す斜視図である。
【図１２】モザイク状の光検出素子アレイにおけるＡＳＩＣ読み出しチップのＸ線放射遮蔽提供し且つワイヤボンディングを用いる本発明の実施形態を示す図である。
【図１３】４面アバットメント能力を提供するモザイク状光検出素子アレイにおけるＸ線放射から複数のＡＳＩＣ読み出しチップが遮蔽される実施形態を示す図である。
【図１４】背面照射型フォトダイオードアレイに代えて修正された上部表面フォトダイオードアレイの使用を示す図である。
【図１５】背面照射型フォトダイオードアレイに代えて修正された上部表面フォトダイオードアレイの使用を示す図である。
【図１６】上部から底部への導電性バイアがシリコンにおける不純物拡散により形成される、修正された上部表面フォトダイオードの他の実施形態を示す図である。
【図１７】あらゆる側におけるアバットメントを用いてより大きいアレイを形成するためにタイリングされた検出器素子のモザイク状配列を示す図である。
【図１８】あらゆる側におけるアバットメントを用いてより大きいアレイを形成するためにタイリングされた検出器素子のモザイク状配列を示す図である。
【図１】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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