[发明专利]单片CMOS积体像素侦测器、及粒子侦测成像系统与方法

摘要

单片像素侦测器、系统以及方法，其用于具有质量或无质量(例如X‑射线光子)之高能粒子形式的放射线的该侦测与成像，包含具有CMOS处理读出的Si晶圆，经由用于以吸收体收集电荷的植入物通讯，形成具有该Si晶圆的单片单元用以收集并处理该电子信号，其藉由入射在该吸收体上之放射线被产生。该些像素侦测器、系统以及方法被使用在各种医疗、工业以及科学类型的应用中。

主权项

1.一种用于高能质量粒子与无质量粒子之侦测的单片CMOS积体像素侦测器(10、210、210’、210”、210”’、310、410、510)，其包含a.硅晶圆(12、212、312、312’、412、412’、512、512’)，其具有包含CMOS处理读出电子组件(14、214、314、414、514)的前侧(16,216,316,416,516)及与该前侧相对的包含薄化漂移区域(28、228、328、328’、428’、528’)的背侧(20、220、320’、420’、520’)；b.电荷收集器(38、238、338、438、538)，其与该些读出电子组件通讯及界定侦测器像素(41、241、341、441、541)；以及，c.吸收晶圆(18、218、218’、257”、257”’、318、318’、457’、557’)，其由选自单晶吸收体清单的至少一种单晶吸收体制成，其包含薄化硅基板(256、456’)上的单晶晶圆(18、218、218’、318、318’、518)和磊晶吸收层(218”、218”’、418)，该吸收晶圆具有金属化背接触(32、232、232’、332’、432、532)，其中该硅晶圆与该吸收晶圆形成包含无氧化物导电共价晶圆接合(250、250’、250”、350、350’、450、550)的单片单元，该无氧化物导电共价晶圆接合在该硅晶圆的背侧(20、220、320’、420’、520’)与该吸收晶圆(18、218、218’、257”、257”’、318、318’、457’、557’)的表面之间，该吸收晶圆的表面与该背接触(32、232、232’、332’、432、532)相对；以及其中该电荷收集器被设置用以接收当藉由入射在该吸收晶圆之该上表面的高能粒子(22)被产生时的电荷(42、44)；以及其中该读出电子组件被设置用以转换该电荷成为数字讯号，其可被储存、被处理以及在计算机屏幕上被显示成影像。