DE112021005866T5

DE112021005866T5 - Röntgenstrahlungssensorvorrichtung

Info

Publication number: DE112021005866T5
Application number: DE112021005866.5T
Authority: DE
Inventors: José Manuel Garcia Gonzalez; Joel BERTOMEU MESTRE; Harald ETSCHMAIER; Rafael SERRANO GOTARREDONA
Original assignee: Ams Osram AG
Current assignee: Ams Osram AG
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2023-08-24
Also published as: WO2022122374A2; US12527099B2; US20240055464A1; CN116601772A; WO2022122374A3

Abstract

Eine Röntgenstrahlungssensorvorrichtung (10, 10') umfasst eine direkte Röntgenkonversionsschicht (800), eine Vielzahl von Elektroden (100) zum Bereitstellen einer elektrischen Ladung als Reaktion auf eine Wechselwirkung eines Röntgenstrahlungsphotons innerhalb der direkten Röntgenkonversionsschicht (800), eine Vielzahl von Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) und mindestens einen Interposer (300, 300a, ..., 300d). Die direkte Röntgenkonversionsschicht (800) und die Vielzahl der Elektroden (100) sind auf der oberen Oberfläche (301) des mindestens einen Interposers (300, 300a, ..., 300d) angeordnet. Die Mehrzahl der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) ist auf der unteren Oberfläche (302) des mindestens einen Interposers (300, 300a, ..., 300d) angeordnet, und der mindestens eine Interposer (300, 300a, ..., 300d) ist derart ausgebildet, dass er jedes der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) mit einem jeweiligen Bereich (110a, ..., 110d) der Vielzahl der Elektroden (100) elektrisch verbindet.

Description

Technischer Bereich
Die Offenbarung bezieht sich auf eine Röntgenstrahlungssensorvorrichtung, die in Röntgengeräten verwendet werden kann, in denen große strahlungsempfindliche Sensoren benötigt werden. Die Offenbarung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur medizinischen Diagnostik unter Verwendung von Röntgenstrahlung.
Hintergrund
In Röntgenapparaten wird die von einem Röntgenstrahler emittierte Röntgenstrahlung nach dem Durchgang durch ein Objekt, z. B. menschliches Gewebe, erfasst und ausgewertet. In der Röntgenstrahlendiagnostik werden für eine Vielzahl von Anwendungen, z. B. für die Mammographie, große, röntgenstrahlungsempfindliche Sensoren benötigt. Ein herkömmlicher Ansatz besteht darin, röntgenstrahlungsempfindliche Sensoren als CMOS-Sensoren bereitzustellen. Es gibt jedoch mehrere Probleme bei großflächigen CMOS-Sensoren.
Aufgrund der großen Fläche eines Chips, z. B. 14,5 cm x 12 cm, wird die Ausbeute stark durch Prozessfehler beeinträchtigt, die zu hohen Ausbeuteverlusten führen. Bei Standard-Herstellungsprozessen wird der Sensor unter Verwendung von DFM-Regeln gebaut, die aus umfangreichen Untersuchungen zur Defektgröße und -dichte abgeleitet sind. Zusätzlich ist eine umfangreiche Wartung erforderlich, um die Defektdichte unter Kontrolle zu halten. Ein Fehler, der groß genug ist, kann dazu führen, dass der gesamte Wafer weggeworfen werden muss.
Ein weiteres Problem ist die ineffiziente Flächennutzung eines Wafers beim Bau des Röntgenstrahlungssensors. Der Bau eines einfachen großen Chips, z. B. 14,5 cm x 12 cm, wie er für die Mammographie erforderlich ist, hat zur Folge, dass ein großer Teil der Waferfläche nicht genutzt werden kann. Bei der Mammographie werden beispielsweise bei einem 8-Zoll-Wafer nur etwa 55 % des Wafers genutzt.
Darüber hinaus ist bei der Herstellung von großflächigen CMOS-Sensoren in der Regel ein Stitching-Schritt im Herstellungsprozess erforderlich. Insbesondere die große Sensorfläche, die größer ist als die Fläche eines Retikels, erfordert das Zusammenfügen von Metallleitungen, da der Röntgenstrahlungssensor in der Regel größer ist als die maximale Größe des Step-Feldes im CMOS-Herstellungsprozess. Dies erhöht die Komplexität der Herstellung und folglich auch die Endkosten des Geräts.
Es besteht der Wunsch, eine Röntgenstrahlungssensorvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, einen Röntgensensor mit einer großen Detektorfläche zu bauen und gleichzeitig die oben beschriebenen Nachteile eines hohen Strahlungsverlustes, einer geringen Flächennutzung, der Notwendigkeit des Stitchings und hoher Gerätekosten zu vermeiden.
Ein weiterer Wunsch ist es, eine Vorrichtung zur medizinischen Diagnostik mit einem großen Röntgensensor bereitzustellen, die unter Vermeidung der oben beschriebenen Probleme des Ausbeuteverlustes, der geringen Flächennutzung, der Notwendigkeit des Stitchings und der hohen Gerätekosten hergestellt werden kann.
Zusammenfassung
Eine erste Ausführungsform einer Röntgenstrahlungssensorvorrichtung, die eine Vereinfachung ihres Herstellungsprozesses, eine Verbesserung der Ausbeute und eine Herstellung mit niedrigen Kosten ermöglicht, ist im Patentanspruch 1 angegeben.
Die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung der ersten Ausführungsform umfasst eine direkte Röntgenkonversionsschicht, eine Vielzahl von Elektroden zur Bereitstellung einer elektrischen Ladung als Reaktion auf eine Wechselwirkung eines Röntgenstrahlungsphotons innerhalb der Röntgenkonversionsschicht und eine Vielzahl von Pixelsensorarrays. Die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung umfasst ferner mindestens einen Interposer mit einer Oberseite und einer Unterseite. Die direkte Röntgenkonversionsschicht ist auf der oberen Oberfläche des mindestens einen Interposers angeordnet. Die Vielzahl der Elektroden ist auf der oberen Oberfläche des mindestens einen Interposers angeordnet. Die Vielzahl der Pixelsensorarrays ist auf der unteren Oberfläche des mindestens einen Interposers angeordnet. Der mindestens eine Interposer ist derart ausgebildet, dass er jedes der Pixelsensorarrays mit einem jeweiligen Bereich der Vielzahl der Elektroden elektrisch verbindet.
Das vorgeschlagene Design der ersten Ausführungsform der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung ermöglicht den Bau von Röntgenstrahlungssensorvorrichtungen mit vier auf Stoß montierbaren Seiten. Folglich kann ein beliebig großer Röntgenstrahlungsdetektor, der auf einem direkten Röntgenkonversionsprinzip basiert, mit kleinen Pixelsensorarrays gebaut werden, die zum Beispiel auf die Fläche eines Retikels zugeschnitten sind. Insbesondere kann die komplette Röntgenstrahlungssensorvorrichtung ohne die Notwendigkeit eines Stitching-Prozesses im empfindlichen Bereich gebaut werden.
Der mindestens eine Interposer kann ein Siliziummaterial enthalten. Der mindestens eine Silizium-Interposer kann zum Koppeln der Pixelsensorarrays auf der Unterseite des mindestens einen Silizium-Interposers mit der Röntgenstrahlung verwendet werden, indem die Pixelsensorarrays mit den Elektroden auf der Oberseite des mindestens einen Silizium-Interposers verbunden werden.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der ersten Ausführungsform der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung umfasst der mindestens eine Interposer eine Vielzahl von ersten leitfähigen Pfaden, um jedes der Pixelsensorarrays mit dem jeweiligen Bereich der Vielzahl der Elektroden elektrisch zu verbinden.
Jedes der Pixelsensorarrays umfasst eine Vielzahl von Pixelauslesezellen. Jede der Pixelauslesezellen der Vielzahl der Pixelsensorarrays ist derart ausgebildet, dass sie als Reaktion auf die von der jeweiligen Elektrode des jeweiligen Bereichs der Vielzahl von Elektroden empfangenen elektrischen Ladung ein jeweiliges elektrisches Signal bereitstellt. Jede der Pixelauslesezellen des jeweiligen Pixelsensorarrays ist elektrisch mit einer jeweiligen der Elektroden des jeweiligen Bereichs der Vielzahl der Elektroden über einen jeweiligen der ersten leitfähigen Pfade verbunden.
Eine zweite Ausführungsform einer Röntgenstrahlungssensorvorrichtung, die eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses, eine Verbesserung der Ausbeute und eine kostengünstige Herstellung ermöglicht, ist im Patentanspruch 4 angegeben.
Die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung der zweiten Ausführungsform umfasst eine Röntgenkonversionsschicht zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in sichtbares Licht, eine Vielzahl von Pixelsensorarrays und mindestens einen Interposer mit einer Oberseite und einer Unterseite. Die Röntgenkonversionsschicht ist auf der Oberseite des mindestens einen Interposers angeordnet. Der mindestens eine Interposer enthält eine Vielzahl von Fotodioden. Die Vielzahl der Pixelsensorarrays ist auf der Unterseite des mindestens einen Interposers angeordnet. Der mindestens eine Interposer ist derart ausgebildet, dass er jedes der Pixelsensorarrays mit einem jeweiligen Bereich der Vielzahl der Fotodioden elektrisch verbindet.
Das vorgeschlagene Design der zweiten Ausführungsform des Röntgenstrahlungssensors ermöglicht den Bau von Röntgenstrahlungssensorvorrichtungen mit vier auf Stoß montierbaren Seiten. Infolgedessen kann ein beliebig großer Strahlungsdetektor, der auf einem indirekten Röntgenkonversionsprinzip basiert, mit kleinen Pixelsensorarrays gebaut werden, die z. B. auf die Fläche eines Retikels ausgelegt sind. Insbesondere kann die komplette Röntgenstrahlungssensorvorrichtung ohne die Notwendigkeit eines Stitching-Prozesses im empfindlichen Bereich gebaut werden.
Der mindestens eine Interposer kann ein Siliziummaterial enthalten. Der mindestens eine Silizium-Interposer kann dazu verwendet werden, die Pixelsensorarrays auf der Unterseite des mindestens einen Silizium-Interposers mit der Röntgenstrahlung zu koppeln, indem die Pixelsensorarrays in dem mindestens einen Silizium-Interposer mit den Fotodioden verbunden werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung umfasst der mindestens eine Interposer eine Vielzahl erster leitfähiger Pfade, um jedes der Pixelsensorarrays mit dem jeweiligen Bereich der Vielzahl der Fotodioden elektrisch zu verbinden.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung umfasst jedes der Pixelsensorarrays eine Vielzahl von Pixelauslesezellen. Jede der Pixelauslesezellen der mehreren Pixelsensorarrays ist derart ausgebildet, dass sie als Reaktion auf die von der jeweiligen Fotodiode des jeweiligen Bereichs der Vielzahl der Fotodioden empfangenen elektrischen Ladung ein jeweiliges elektrisches Signal bereitstellt. Jede der Pixelauslesezellen des jeweiligen Pixelsensorarrays ist elektrisch über einen jeweiligen der ersten leitfähigen Pfade mit einer jeweiligen der Fotodioden des jeweiligen Bereichs der Vielzahl der Fotodioden verbunden.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der ersten und zweiten Ausführungsform der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung ist der mindestens eine Interposer derart ausgebildet, dass er mindestens ein erstes der Vielzahl der Pixelsensorarrays und mindestens ein zweites der Vielzahl Pixelsensorarrays elektrisch miteinander einkoppelt.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der ersten und zweiten Ausführungsform der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung umfasst der mindestens eine Interposer mindestens einen zweiten leitfähigen Pfad, um das mindestens erste der Vielzahl der Pixelsensorarrays mit dem mindestens zweiten der Vielzahl der Pixelsensorarrays elektrisch zu verbinden. Das bedeutet, dass die Verbindungen zwischen den kleinen Pixelsensorarrays unter Verwendung des mindestens einen Interposers hergestellt werden.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der ersten und zweiten Ausführungsform der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung umfasst die Sensorvorrichtung mindestens eine integrierte Schaltung. Die mindestens eine integrierte Schaltung ist derart ausgebildet, dass sie das jeweilige elektrische Signal der Pixelauslesezellen der Vielzahl der Pixelsensorarrays auswertet. Die mindestens eine integrierte Schaltung ist derart ausgebildet, dass sie als Reaktion auf die Auswertung des jeweiligen elektrischen Signals der Pixelauslesezellen der Vielzahl der Pixelsensorarrays ein Ausgangssignal bereitstellt.
Der mindestens eine Interposer ist derart ausgebildet, dass er die mindestens eine integrierte Schaltung mit jedem der Vielzahl der Pixelsensorarrays elektrisch verbindet. Der mindestens eine Interposer umfasst eine Vielzahl von dritten leitfähigen Pfaden, um die mindestens eine integrierte Schaltung mit jedem der Vielzahl der Pixelsensorarrays elektrisch zu verbinden. Das bedeutet, dass der mindestens eine Interposer verwendet wird, um elektrische Verbindungen zwischen den Pixelsensorarrays und der mindestens einen integrierten Schaltung herzustellen.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der ersten und zweiten Ausführungsform der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung ist die mindestens eine integrierte Schaltung auf der Unterseite des mindestens einen Interposers angeordnet. In diesem Fall ist die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung derart ausgebildet, dass sie vierseitig auf Stoß montierbar ist.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der ersten und zweiten Ausführungsform der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung umfasst die Sensorvorrichtung eine Vielzahl des mindestens einen Interposers. Jedes der Pixelsensorarrays ist auf der Unterseite eines jeweiligen der Vielzahl der Interposer angeordnet. Die mehreren des mindestens einen Interposers sind nebeneinander angeordnet.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der ersten Ausführungsform der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung ist jeder der Bereiche der Vielzahl der Elektroden auf der oberen Oberfläche eines jeweiligen der Vielzahl des mindestens einen Interposers angeordnet. Die jeweiligen Bereiche der Vielzahl der Elektroden, die auf der oberen Oberfläche der mehreren des mindestens einen Interposers nebeneinander angeordnet sind, stoßen aneinander, ohne einen Spalt dazwischen zu bilden.
Folglich kann eine beliebig große Röntgenstrahlungssensorvorrichtung mit kleinen Pixelsensorarrays gebaut werden.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der ersten und zweiten Ausführungsform der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung umfasst die Sensorvorrichtung ein Trägersubstrat. Die Vielzahl der Pixelsensorarrays und die mindestens eine integrierte Schaltung sind auf dem Trägersubstrat angeordnet.
Eine Vorrichtung zur medizinischen Diagnostik ist im Patentanspruch 18 angegeben.
Die Vorrichtung zur medizinischen Diagnostik umfasst einen Röntgenstrahlungsdetektor, der eine Vielzahl von Röntgenstrahlungssensorvorrichtungen gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen umfasst. Die Vorrichtung zur medizinischen Diagnostik kann als Röntgenapparat oder insbesondere als Computertomograph ausgestaltet sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung dargelegt. Es versteht sich, dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung lediglich beispielhaft sind und einen Überblick oder einen Rahmen für das Verständnis der Art und des Charakters der Ansprüche bieten sollen.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen dienen dem weiteren Verständnis und sind Bestandteil der Beschreibung. Als solche wird die Offenbarung vollständiger aus der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden werden, in Verbindung mit den begleitenden Figuren, von denen:

1A eine Draufsicht auf einen Wafer mit einem großen CMOS-Röntgenstrahlungssensor zeigt;
1B eine Querschnittsansicht durch einen Wafer mit einem CMOS-Röntgenstrahlungssensor zeigt;
2A eine mögliche Ausgestaltung einer ersten Ausführungsform einer Röntgenstrahlungssensorvorrichtung zeigt, die auf einem Prinzip der direkten Röntgenstrahlungskonversion basiert und einen Interposer zur Verbindung von Pixelsensorarrays mit Elektroden, zur Verbindung von Pixelsensorarrays untereinander und zur Verbindung von Pixelsensorarrays mit mindestens einem integrierten Schaltkreis verwendet;
2B eine Draufsicht auf einen Röntgenstrahlungsdetektor, der die erste Ausführungsform von Röntgenstrahlungssensorvorrichtungen enthält, zeigt;
3 eine weitere mögliche Ausgestaltung der ersten Ausführungsform einer Röntgenstrahlungssensorvorrichtung mit einem Interposer zur Verbindung von Pixelsensorarrays mit Elektroden, zur Verbindung von Pixelsensorarrays untereinander und zur Verbindung von Pixelsensorarrays mit integrierten Schaltungen zeigt;
4 eine mögliche Ausgestaltung einer zweiten Ausführungsform einer Röntgenstrahlungssensorvorrichtung zeigt, die auf einem Prinzip der indirekten Röntgenstrahlungskonversion basiert und ein Interposer zum Verbinden von Pixelsensorarrays mit Fotodioden, zum Verbinden von Pixelsensorarrays untereinander und zum Verbinden von Pixelsensorarrays mit mindestens einem integrierten Schaltkreis verwendet;
5 eine weitere mögliche Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform einer Röntgenstrahlungssensorvorrichtung mit einem Interposer zum Verbinden von Pixelsensorarrays mit Fotodioden, zum Verbinden von Pixelsensorarrays untereinander und zum Verbinden von Pixelsensorarrays mit integrierten Schaltungen zeigt; und
6 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur medizinischen Diagnostik, die einen Röntgenstrahlungsdetektor mit einer Vielzahl von Röntgenstrahlungssensorvorrichtungen umfasst.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
1A zeigt eine Draufsicht auf einen Wafer 1500 mit einem großformatigen CMOS-Sensor 1000. Der Sensor 1000 umfasst einen strahlungsempfindlichen Bereich 1200 mit einer Vielzahl von Elektroden 1100, die als Reaktion auf die Wechselwirkung eines Röntgenstrahlungsphotons in einer direkten Röntgenkonversionsschicht, die den strahlungsempfindlichen Bereich bedeckt, eine elektrische Ladung erzeugen. Mehrere integrierte Schaltkreise 1300 sind an einer Seite des strahlungsempfindlichen Bereichs 1200 angeordnet.
1B zeigt eine Querschnittsansicht des CMOS-Röntgenstrahlungssensors 1000. Wie in 1B dargestellt ist, ist der strahlungsempfindliche Bereich 1200 in eine obere Fläche des Wafers 1500 eingebettet. Über den strahlungsempfindlichen Bereich 1200 ist eine Vielzahl von Elektroden 1100 verteilt, die jeweils eine elektrische Ladung erzeugen, wenn ein Photon einer Röntgenstrahlung auf die direkte Röntgenkonversionsschicht trifft. Jede der Elektroden 1100 ist elektrisch mit einem entsprechenden Pixel des strahlungsempfindlichen Bereichs 1200 verbunden, um in Abhängigkeit von einer elektrische Ladung, die von der Elektrode empfangen wird, mit der das Pixel verbunden ist, ein elektrisches Signal bereitzustellen.
Die Pixelauslesezellen des röntgenstrahlungsempfindlichen Bereichs 1200 sind über eine leitfähige Bahn 1400 mit einer integrierten Schaltung 1300 verbunden. Die integrierte Schaltung 1300 ist über Verbindungselemente elektrisch mit dem leitfähigen Pfad 1400 verbunden. Die integrierte Schaltung 1300 kann als Mehrkanal-Analog-Digital-Wandler ausgestaltet sein, um ein digitales Ausgangssignal als Reaktion auf das elektrische Signal zu erzeugen, das von den Pixelauslesezellen des strahlungsempfindlichen Bereichs 1200 empfangen wird. Das digitale Ausgangssignal wird in einem Bond-Bereich 1600 zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt.
Großflächige CMOS-Sensoren 1000 werden durch Stitching im strahlungsempfindlichen Bereich 1200 im Rahmen von CMOS-Prozessen für den Bau eines Großsensors hergestellt. Die Notwendigkeit des Stitching erhöht jedoch die Komplexität des Herstellungsprozesses. Außerdem wird die Ausbeute solcher Produkte, wie in den 1A und 1B gezeigt, aufgrund der großen Größe des Chips durch Prozessfehler erheblich beeinträchtigt. Ein Fehler im strahlungsempfindlichen Bereich 1200, der groß genug ist, kann dazu führen, dass der gesamte Röntgenstrahlungssensor 1000 unbrauchbar wird.
Die integrierte Schaltung 1300, z. B. ein Mehrkanal-ADC, kann in einem anderen Verfahren hergestellt werden als das für den strahlungsempfindlichen Bereich 1200 verwendete Verfahren. Insbesondere kann die integrierte Schaltung 1300 in einem komplexeren Prozess hergestellt werden und aufgrund der Menge der implementierten Elektronik anfälliger für Fehler sein. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Ausgestaltung eines CMOS-Sensors 1000, wie sie in den 1A und 1B dargestellt ist, einen erheblichen Ertragsverlust und eine schlechte Flächennutzung eines Wafers aufweist und zudem in einem komplexen Herstellungsprozess mit Stitching im strahlungsempfindlichen Bereich gefertigt wird.
2A zeigt eine erste Ausführungsform einer Röntgenstrahlungssensorvorrichtung 10, die auf einem Prinzip der direkten Röntgenstrahlungsumwandlung basiert. Die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung 10 umfasst eine Vielzahl von Elektroden 100, eine Vielzahl von Pixelsensorarrays 200a, 200b, 200c und 200d und eine Vielzahl von Interposern 300a, 300b, 300c und 300d. Die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung 10 umfasst ferner eine direkte Röntgenkonversionsschicht 800, die die Vielzahl der Elektroden 100 bedeckt. Die Elektroden 100 sind derart ausgebildet, dass sie als Reaktion auf die Wechselwirkung eines Röntgenstrahlungsphotons innerhalb der direkten Röntgenkonversionsschicht 800 eine elektrische Ladung bereitstellen.
Jeder der Interposer 300a, 300b hat eine Oberseite 301 und eine Unterseite 302. Wie in 2A dargestellt ist, sind die direkte Röntgenkonversionsschicht 800 und die Vielzahl der Elektroden 100 auf der oberen Oberfläche 301 jedes der Interposer 300a, ..., 300d angeordnet. Die Elektroden 100 können in das Material jedes der Interposer 300a, ..., 300d integriert/eingebettet sein. Die Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d sind auf der jeweiligen Bodenfläche 302 jedes der Interposer 300a, ..., 300d angeordnet.
Die Interposer 300a, ..., 300d sind jeweils derart ausgebildet, dass sie jedes der Pixelsensorarrays 200a, 200b, 200c, 200d mit einem jeweiligen Bereich 110a, 110b, 110c, 110d der Vielzahl der Elektroden 100 elektrisch verbinden. Jeder der Bereiche 110a, ..., 110d der Elektroden 100 ist auf der oberen Oberfläche 301 eines jeweiligen der Interposer 300a, ..., 300d angeordnet. Jeder der Bereiche 100a, ..., 100d der Elektroden 100 kann in das Material jedes der Interposer 300a, ..., 300d integriert/eingebettet sein.
Die Interposer 300a, ..., 300d können als Silizium-Interposer ausgestaltet sein, d. h. sie enthalten ein Siliziummaterial. Die Silizium-Interposer werden für die Kopplung der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d mit der Strahlung, d. h. den Elektroden 100, verwendet.
Jeder der Interposer 300a, ..., 300d umfasst eine Vielzahl von ersten leitfähigen Pfaden, um jedes der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d mit dem jeweiligen Bereich 110a, ..., 110d der Elektroden 100 elektrisch zu verbinden.
Die Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d umfassen jeweils eine Vielzahl von Pixelauslesezellen 201. Die Pixelauslesezellen 201 der jeweiligen Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d sind elektrisch mit einer jeweiligen der Elektroden 100 der Bereiche 110a, ..., 110d der Vielzahl der Elektroden über einen jeweiligen der ersten leitfähigen Pfade verbunden. Die ersten leitfähigen Pfade sind in jedem der Interposer 300a, ..., 300d integriert.
Jeder der Interposer 300a, ..., 300d ist dazu ausgebildet, die Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d elektrisch miteinander zu verbinden. Zu diesem Zweck umfasst jeder der Interposer 300a, ..., 300d einen jeweiligen zweiten leitfähigen Pfad 320, um die Pixelsensorarrays elektrisch miteinander zu verbinden.
Jede der Pixelauslesezellen 201 der mehreren Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d ist derart ausgebildet, dass sie als Reaktion auf die von der jeweiligen Elektrode 100 der Bereiche 110a, ..., 110d der Elektroden empfangene elektrische Ladung ein jeweiliges elektrisches Signal, z. B. ein Strom- oder Spannungssignal, bereitstellt.
Wie in 2A gezeigt ist, umfasst die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung 10 mindestens eine integrierte Schaltung 400. Die mindestens eine integrierte Schaltung 400 ist derart ausgebildet, dass sie das jeweilige elektrische Signal der Pixelauslesezellen 201 auswertet und in Reaktion auf die Auswertung des jeweiligen elektrischen Signals der Pixelauslesezellen 201 ein Ausgangssignal bereitstellt.
Die mindestens eine integrierte Schaltung 400 kann derart ausgebildet sein, dass sie die Erfassung, Signalumwandlung, Verarbeitung und/oder Übertragung des jeweiligen elektrischen Signals der Pixelauslesezellen 201 durchführt. Insbesondere kann die mindestens eine integrierte Schaltung als Mehrkanal-Analog-Digital-Wandler (mADC) ausgestaltet sein.
Jeder der Interposer 300a, ..., 300d ist dazu ausgebildet, die mindestens eine integrierte Schaltung 400 mit jedem der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d elektrisch zu verbinden. Zu diesem Zweck können die Interposer 300a, ..., 300d dritte leitfähige Pfade 330 umfassen, um die mindestens eine integrierte Schaltung 400 mit jedem der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d elektrisch zu verbinden.
Die Interposer 300a, ..., 300d sind nebeneinander angeordnet. Die jeweiligen Bereiche 110a, ..., 110d der Elektroden 100, die auf der Oberseite 301 der nebeneinander angeordneten Interposer angeordnet sind, stoßen aneinander, ohne einen Spalt dazwischen zu bilden. So kann ein großer Strahlungssensor gebaut werden.
Die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung 10 umfasst ein Trägersubstrat 500. Die Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d und die mindestens eine integrierte Schaltung 400 sind auf dem Trägersubstrat 500 angeordnet. Die mindestens eine integrierte Schaltung 400 kann über eine Durchkontaktierung 600 mit einer Bond-Fläche auf dem Trägersubstrat 500 elektrisch verbunden sein.
2B zeigt eine Draufsicht auf einen Röntgenstrahlungsdetektor 20 mit einer Vielzahl von Röntgenstrahlungssensoren 10. Der vorgeschlagene Ansatz der Röntgenstrahlungssensorvorrichtungen 10 ermöglicht den Aufbau eines großen strahlungsempfindlichen Bereichs, wobei die jeweiligen Bereiche 110a, ..., 110d der Elektroden 100, die auf der oberen Fläche 301 der Interposer angeordnet sind, aneinander stoßen, ohne dass ein Spalt dazwischen gebildet wird.
3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der ersten Ausführungsform 10' einer Röntgenstrahlungssensorvorrichtung, die auf dem Prinzip der direkten Röntgenstrahlungsumwandlung beruht. Identische Bauelemente der Röntgenstrahlungssensorvorrichtungen 10 und 10' sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung 10' umfasst eine Vielzahl von Elektroden 100, eine Vielzahl von Pixelsensorarrays 200a, 200b, 200c und 200d und einen Interposer 300 mit einer oberen Oberfläche 301 und einer unteren Oberfläche 302. Die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung 10' umfasst ferner eine direkte Röntgenkonversionsschicht 800, die die Elektroden 100 bedeckt. Die Elektroden 100 stellen eine elektrische Ladung als Reaktion auf die Wechselwirkung eines Röntgenstrahlungsphotons innerhalb der direkten Röntgenkonversionsschicht 800 bereit. Die direkte Röntgenkonversionsschicht 800 und die Elektroden 100 sind auf der oberen Oberfläche 301 des Interposers 300 angeordnet. Die Elektroden 100 können in das Material des Interposers 300 integriert/eingebettet sein. Die Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d sind auf der Unterseite 302 des Interposers 300 angeordnet.
Der Interposer 300 ist derart ausgebildet, dass er jedes der Pixelsensorarrays 200a, 200b, 200c und 200d mit einem jeweiligen Bereich 110a, 110b, 110c und 110d der Vielzahl der Elektroden 100 elektrisch verbindet. Der Interposer 300 kann als Silizium-Interposer ausgebildet sein, der Siliziummaterial enthält.
Wie in 3 dargestellt ist, umfasst der Interposer 300 eine Vielzahl von ersten leitfähigen Pfaden 310, um jedes der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d mit dem jeweiligen Bereich 110a, ..., 110d der Vielzahl der Elektroden 100 elektrisch zu verbinden.
Jedes der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d umfasst eine Vielzahl von Pixelauslesezellen 201. Jede der Pixelauslesezellen 201 der jeweiligen Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d ist elektrisch über einen jeweiligen der ersten leitfähigen Pfade 310 mit einer jeweiligen der Elektroden 100 der Bereiche 110a, ..., 110d der Vielzahl der Elektroden verbunden.
Darüber hinaus ist der Interposer 300 derart ausgebildet, dass es die Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d elektrisch miteinander verbindet. Insbesondere umfasst der Interposer 300 zweite leitfähige Pfade 320, um die Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d elektrisch miteinander zu verbinden.
Jede der Pixelauslesezellen 201 der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d ist derart ausgebildet, dass sie als Reaktion auf die von der jeweiligen Elektrode 100 des jeweiligen Bereichs 110a, ..., 110d der Vielzahl der Elektroden 100 empfangene elektrische Ladung ein jeweiliges elektrisches Signal bereitstellt.
Die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung 10' umfasst mindestens eine integrierte Schaltung 400. Die mindestens eine integrierte Schaltung 400 ist derart ausgebildet, dass sie das jeweilige elektrische Signal der Pixelauslesezellen 201 der Vielzahl der Pixelsensorarrays 200a, ... 200d auswertet. Die mindestens eine integrierte Schaltung 400 ist derart ausgebildet, dass sie als Reaktion auf die Auswertung des jeweiligen elektrischen Signals der Pixelauslesezellen 201 der Vielzahl der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d ein Ausgangssignal bereitstellt.
Die mindestens eine integrierte Schaltung 400 ist derart ausgebildet, dass sie die Erfassung, Signalumwandlung, Verarbeitung und/oder Übertragung des jeweiligen elektrischen Signals der Pixelauslesezellen 201 der mehreren Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d durchführt. Die mindestens eine integrierte Schaltung 400 kann zum Beispiel als Mehrkanal-Analog-Digital-Wandler (mADC) ausgestaltet sein.
Der Interposer 300 ist derart ausgebildet, dass er die mindestens eine integrierte Schaltung 400 mit jedem der mehreren Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d elektrisch verbindet. Insbesondere umfasst der Interposer 300 eine Vielzahl von dritten leitfähigen Pfaden 330, um die mindestens eine integrierte Schaltung 400 mit jedem der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d elektrisch zu verbinden.
Wie in 3 dargestellt ist, ist bei der Ausführungsform 10' der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung 1' im Gegensatz zum Ansatz der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung 1 von 2A die mindestens eine integrierte Schaltung 400 auf der Unterseite 302 des Interposers 300 angeordnet. Dies ermöglicht es, den Röntgenstrahlungssensor 10' als eine an vier Seiten auf Stoß montierbare Vorrichtung bereitzustellen. Darüber hinaus können, wie in 3 gezeigt ist, die Bereiche 110a, ..., 110d der Vielzahl der Elektroden 100 nebeneinander auf der oberen Fläche 301 des Interposers 300 ohne einen Spalt dazwischen angeordnet werden. Dies ermöglicht die Realisierung eines großen röntgenstrahlungsempfindlichen Bereichs.
Für den externen Anschluss kann die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung Anschlusselemente 700, z. B. Lötkontakte, umfassen. Die mindestens eine integrierte Schaltung 400 kann über vierte leitfähige Pfade 340, die in den Interposer 300 eingebettet sind, mit den Anschlusselementen 700 verbunden sein.
Die 4 und 5 zeigen mögliche Ausgestaltungen einer zweiten Ausführungsform einer Röntgenstrahlungssensorvorrichtung. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform basieren die Röntgenstrahlungssensorvorrichtungen 10'', 10''' der zweiten Ausführungsform auf einem Prinzip einer indirekten Röntgenstrahlungsumwandlung. Identische Bauelemente der Röntgenstrahlungssensorvorrichtungen 10, 10' und 10'' und 10''' sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zur ersten Ausführungsform 10, 10' der Röntgenstrahlungssensoreinrichtung beschrieben. Ansonsten wird hinsichtlich der Anordnung und Funktion der verschiedenen Bauelemente auf die Erläuterungen zu den 2A und 3 verwiesen.
Bezugnehmend auf 4 umfasst die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung 10'' eine Röntgenkonversionsschicht 800' zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in sichtbares Licht, eine Vielzahl von Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d und einen Interposer 300 mit einer oberen Oberfläche 301 und einer unteren Oberfläche 302. Die Röntgenkonversionsschicht 800' ist auf der oberen Oberfläche 301 des mindestens einen Interposers 300 angeordnet. Der Interposer 300 enthält eine Vielzahl von Fotodioden 900. Die Fotodioden 900 können in das Material des Interposers 300 integriert/eingebettet sein. Die Vielzahl der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d ist auf der Unterseite 302 des Interposers 300 angeordnet. Der Interposer 300 ist derart ausgebildet, dass er jedes der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d mit einem jeweiligen Bereich 910a, ..., 910d der Vielzahl der Fotodioden 900 elektrisch verbindet.
Das Interposer 300 umfasst eine Vielzahl von ersten leitfähigen Pfaden 310, um jedes der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d mit dem jeweiligen Bereich 910a, ..., 910d der Vielzahl der Fotodioden 900 elektrisch zu verbinden. Jedes der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d umfasst eine Vielzahl von Pixelauslesezellen 201. Jede der Pixelauslesezellen 201 der mehreren Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d ist derart ausgebildet, dass sie als Reaktion auf die von der jeweiligen Fotodiode 900 des jeweiligen Bereichs 910a, ..., 910d der Vielzahl der Fotodioden 900 empfangene elektrische Ladung ein jeweiliges elektrisches Signal bereitstellt. Jede der Pixelauslesezellen 201 des jeweiligen Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d ist elektrisch über einen jeweiligen der ersten leitfähigen Pfade 310 mit einer jeweiligen der Fotodioden 900 des jeweiligen Bereichs 910a, ..., 910d der Vielzahl der Fotodioden 900 verbunden.
5 zeigt eine weitere Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform 10''' einer Röntgenstrahlungssensorvorrichtung, die auf dem Prinzip der indirekten Röntgenstrahlungsumwandlung beruht. Identische Bauelemente der Röntgenstrahlungssensorvorrichtungen 10'' und 10''' sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Ähnlich wie die Ausgestaltung 10 der ersten Ausführungsform der Röntgenstrahlungsvorrichtung umfasst die Ausgestaltung 10''' der zweiten Ausführungsform der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung eine Vielzahl von Interposern 300a, ..., 300d. Jedes der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d ist auf der Bodenfläche 302 eines jeweiligen der Vielzahl der Interposer 300a, ..., 300d angeordnet. Die Vielzahl der Interposer 300a, ..., 300d ist nebeneinander angeordnet. Jeder der Bereiche 910a, ..., 910d der Vielzahl der Fotodioden 900 ist in einem jeweiligen der Interposer 300a, ..., 300d angeordnet. Die Fotodioden 900 können in das Material eines jeden der Interposer 300a, ..., 300d integriert/eingebettet sein. Im Übrigen wird hinsichtlich der Anordnung und Funktion der verschiedenen Bauelemente auf die Ausführungen im Zusammenhang mit 2A verwiesen.
Die wichtigsten Merkmale und technischen Vorteile der Ausführungen 10, 10', 10'' und 10''' der Röntgenstrahlungssensorvorrichtungen werden im Folgenden zusammengefasst.
Gemäß den vorgeschlagenen Ansätzen 10, 10' und 10'', 10''' der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung wird mindestens ein Interposer verwendet, um ein Sensorelement zu bauen, zum Beispiel durch die Implementierung von Elektroden 100 oder Fotodioden 900 zur Bereitstellung einer elektrischen Ladung als Reaktion auf Röntgenstrahlung. Die Elektroden 100 oder Fotodioden 900 können in das Material des Interposers 300 oder jedes der Interposer 300a, ..., 300d integriert/eingebettet sein.
Das mindestens eine Interposer kann ein Siliziummaterial enthalten.
Der mindestens eine Interposer ist dazu geeignet, mehrere elektrische Verbindungen herzustellen. Der mindestens eine Interposer kann derart ausgebildet sein, dass sie die Elektroden 100, die für die direkte Umwandlung von Röntgenstrahlen in elektrische Ladung benötigt werden, oder die Fotodioden 900 mit den (CMOS-)Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d verbindet. Darüber hinaus kann der mindestens eine Interposer für die Verbindung der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d mit der mindestens einen integrierten Schaltung 400, z. B. einem Mehrkanal-ADC, ausgebildet sein. Darüber hinaus kann der mindestens eine Interposer zum Anschließen der mindestens einen integrierten Schaltung 400 an eine externe Elektronik ausgebildet sein.
Der mindestens eine Interposer kann ferner derart ausgebildet sein, dass er Umverteilungsmöglichkeiten bietet. Insbesondere können größere Abstände zwischen den Elektroden 100 auf der Oberseite 301 des mindestens einen Interposers durch den mindestens einen Interposer in kleinere Abstände zwischen Anschlüssen zur Verbindung der Pixelsensorarrays auf der Unterseite 302 des mindestens einen Interposers umgewandelt werden. Durch die Verwendung des Interposers und seiner Umverteilungsmöglichkeiten kann das Verhältnis der genutzten Fläche zwischen den oberen und unteren Schichten reduziert werden, d. h. die Elektroden 100 auf der oberen Oberfläche des mindestens einen Interposers und die auf der unteren Oberfläche des Interposers angeordneten Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d.
Der auf der Unterseite 302 des mindestens einen Interposers geschaffene zusätzliche Raum ermöglicht die Platzierung zusätzlicher Chips, z. B. integrierter Schaltkreise, zur Durchführung von Abtastung, Signalumwandlung, Verarbeitung und/oder Übertragung von Informationen.
Der empfindliche Bereich, der durch die Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d gebildet wird, kann in nicht gestitchte Bereiche aufgeteilt werden. Die Fläche eines Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d kann so groß wie ein Step-Feld sein. Die Pixelsensorarrays können kleinteilig ausgestaltet sein, z. B. in der Größe eines Retikels. Da die jeweilige strahlungsempfindliche Fläche der Pixelsensorarrays 200a, ..., 200d reduziert ist, ist ein Stitching im CMOS-Prozess nicht erforderlich. Darüber hinaus ermöglicht die Reduzierung der strahlungsempfindlichen Fläche die Verwendung von Standard-DFM-Regeln, so dass der Herstellungsprozess der Röntgenstrahlungssensorvorrichtungen 10, 10', 10'' und 10''' vereinfacht wird.
Da der strahlungsempfindliche Bereich reduziert ist, kann außerdem fast der gesamte Wafer während des Herstellungsprozesses für die Herstellung der vollständigen Teile verwendet werden.
Außerdem führt ein Defekt in einem der Pixelsensorarrays nicht dazu, dass der gesamte Wafer unbrauchbar wird. Stattdessen muss nur das beschädigte Pixelsensorarray aussortiert werden. Durch die Verbesserung der Ausbeute und die effektive Nutzung der Waferfläche werden die Kosten des Endprodukts gesenkt.
Das vorgeschlagene Design der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung 10, 10', 10'' und 10''' ermöglicht es, ein vierseitiges, auf Stoß montierbares Bauteil bereitzustellen, das in der Lage ist, flache Röntgendetektoren zu bauen, die fast so groß wie gewünscht sind.
Die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung 10, 10', 10'' und 10''' kann in einer Vielzahl von Röntgenanwendungen eingesetzt werden, in denen große strahlungsempfindliche Sensoren benötigt werden. 6 zeigt eine Ausgestaltung einer Vorrichtung zur medizinischen Diagnostik 1 als Röntgengerät, insbesondere als Computertomograph.
Der Computertomograph umfasst eine Röntgenstrahlungsquelle 30 zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, die von einem Röntgendetektor 20 empfangen wird. Der Röntgenstrahlungsdetektor 20 umfasst eine Vielzahl der oben beschriebenen Röntgenstrahlungssensorvorrichtungen 10, 10', 10'' oder 10''', was die Bildung einer großen röntgenstrahlungsempfindlichen Fläche ermöglicht.
Die hier offengelegten Ausführungsformen der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung wurden erörtert, um den Leser mit neuen Aspekten der Konstruktion der Röntgenstrahlungssensorvorrichtung vertraut zu machen. Obwohl bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, können viele Änderungen, Modifikationen, Äquivalente und Substitutionen der offengelegten Konzepte von einem Fachmann vorgenommen werden, ohne unnötig vom Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen.
Insbesondere ist die Konstruktion des Röntgenstrahlungssensors nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt und gibt Anregungen für viele mögliche Alternativen für die in den diskutierten Ausführungsformen enthaltenen Merkmale. Es ist jedoch beabsichtigt, dass alle Modifikationen, Äquivalente und Substitutionen der offenbarten Konzepte in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche aufgenommen werden.
Merkmale, die in separaten abhängigen Ansprüchen aufgeführt sind, können vorteilhaft kombiniert werden. Außerdem sind die in den Ansprüchen verwendeten Bezugszeichen nicht so zu verstehen, dass sie den Schutzumfang der Ansprüche einschränken.
Außerdem schließt der hier verwendete Begriff „umfassend“ andere Elemente nicht aus. Darüber hinaus soll der hier verwendete Artikel „ein“ ein oder mehrere Bauelemente oder Elemente umfassen und ist nicht so zu verstehen, dass er nur die Einzahl bedeutet.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 102020132963.6 , deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur medizinischen Diagnostik
10,10': Röntgenstrahlungssensorvorrichtung
20: Röntgenstrahlungsdetektor
30: Röntgenstrahlungsquelle
100: Elektroden
110a,..., 110d: Abschnitt der Elektroden
200a,..., 200d: Pixelsensorarray
300,300a,..., 300d: Interposer
310,320,330,340: leitfähiger Pfad
400: Integrierte Schaltung
500: Trägersubstrat
600: Bonddraht
700: Verbindungselement
800: Röntgenkonversionsschicht
1000: Röntgen-CMOS-Sensor
1100: Elektroden
1200: strahlungsempfindlicher Bereich
1300: integrierte Schaltung
1400: leitfähiger Pfad
1500: Wafer
1600: Fläche zum Bonden

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102020132963 [0085]

Claims

Röntgenstrahlungssensorvorrichtung, umfassend: - eine direkte Röntgenkonversionsschicht (800), - eine Vielzahl von Elektroden (100 zum Bereitstellen einer elektrische Ladung als Reaktion auf eine Wechselwirkung eines Röntgenstrahlungsphotons innerhalb der direkten Röntgenkonversionsschicht (800), - eine Vielzahl von Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d), - mindestens ein Interposer (300, 300a, ..., 300d) mit einer Oberseite (301) und einer Unterseite (302), - wobei die direkte Röntgenkonversionsschicht (800) auf der oberen Oberfläche (301) des mindestens einen Interposers (300, 300a, ..., 300d) angeordnet ist, - wobei die Vielzahl der Elektroden (100) auf der oberen Oberfläche (301) des mindestens einen Interposers (300, 300a, ..., 300d) angeordnet und in das Material des mindestens einen Interposers (200, 300a, ..., 300d) eingebettet ist, - wobei die Mehrzahl der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) auf der unteren Oberfläche (302) des mindestens einen Interposers (300, 300a, ..., 300d) angeordnet ist, - wobei der mindestens eine Interposer (300, 300a, ..., 300d) derart ausgebildet ist, dass er jedes der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) mit einem jeweiligen Bereich (110a, ..., 110d) der Vielzahl der Elektroden (100) elektrisch verbindet.
Röntgenstrahlungssensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Interposer (300, 300a, ..., 300d) eine Vielzahl von ersten leitfähigen Pfaden (310) umfasst, um jedes der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) mit dem jeweiligen Bereich (110a, ..., 110d) der Vielzahl der Elektroden (100) elektrisch zu verbinden.
Röntgenstrahlungssensorvorrichtung nach Anspruch 2, - wobei jedes der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) eine Vielzahl von Pixelauslesezellen (201) umfasst, - wobei jede der Pixelauslesezellen (201) der Vielzahl der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) derart ausgebildet ist, dass sie ein jeweiliges elektrisches Signal als Reaktion auf die von der jeweiligen Elektrode (100) des jeweiligen Bereichs (110a, ..., 110d) der Vielzahl der Elektroden (100) empfangene elektrische Ladung bereitstellt, - wobei jede der Pixelauslesezellen (201) des jeweiligen Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) elektrisch mit einer jeweiligen der Elektroden (100) des jeweiligen Bereichs (110a, ..., 110d) der Vielzahl der Elektroden (100) über einen jeweiligen der ersten leitfähigen Pfade (310) verbunden ist.
Röntgenstrahlungssensorvorrichtung, umfassend: - eine Röntgenkonversionsschicht (800') zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in sichtbares Licht, - eine Vielzahl von Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d), - mindestens einen Interposer (300, 300a, ..., 300d) mit einer Oberseite (301) und einer Unterseite (302), - wobei die Röntgenkonversionsschicht (800') auf der oberen Oberfläche (301) des mindestens einen Interposers (300, 300a, ..., 300d) angeordnet ist, - wobei der mindestens eine Interposer (300, 300a, ..., 300d) eine Vielzahl von Fotodioden (900), die in das Material des mindestens einen Interposers (200, 300a, ..., 300d) eingebettet sind, enthält, - wobei die Vielzahl der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) auf der unteren Oberfläche (302) des mindestens einen Interposers (300, 300a, ..., 300d) angeordnet ist, - wobei der mindestens eine Interposer (300, 300a, ..., 300d) derart ausgebildet ist, dass er jedes der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) mit einem jeweiligen Bereich (910a, ..., 910d) der Vielzahl der Fotodioden (900) elektrisch verbindet.
Röntgenstrahlungssensorvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine Interposer (300, 300a, ..., 300d) eine Vielzahl von ersten leitfähigen Pfaden (310) umfasst, um jedes der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) mit dem jeweiligen Bereich (910a, ..., 910d) der Vielzahl der Fotodioden (900) elektrisch zu verbinden.
Röntgenstrahlungssensorvorrichtung nach Anspruch 5, - wobei jedes der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) eine Vielzahl von Pixelauslesezellen (201) umfasst, - wobei jede der Pixelauslesezellen (201) der Vielzahl der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) derart ausgebildet ist, dass sie ein jeweiliges elektrisches Signal als Reaktion auf die von der jeweiligen Fotodiode (900) des jeweiligen Bereichs (910a, ..., 910d) der Vielzahl der Fotodioden (900) empfangene elektrische Ladung bereitstellt, - wobei jede der Pixelauslesezellen (201) des jeweiligen Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) elektrisch mit einer jeweiligen der Fotodioden (900) des jeweiligen Bereichs (910a, ..., 910d) der Vielzahl der Fotodioden (900) über einen jeweiligen der ersten leitfähigen Pfade (310) verbunden ist.
Röntgenstrahlungssensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der mindestens eine Interposer (300, 300a, ..., 300d) derart ausgebildet ist, dass er mindestens ein erstes der Vielzahl der Pixelsensorarrays (200a) und mindestens ein zweites der Vielzahl der Pixelsensorarrays (200b) elektrisch miteinander verbindet.
Röntgenstrahlungssensorvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der mindestens eine Interposer (300, 300a, ..., 300d) mindestens einen zweiten leitfähigen Pfad (320) umfasst, um das mindestens erste der Vielzahl der Pixelsensorarrays (200a) mit dem mindestens zweiten der Vielzahl der Pixelsensorarrays (200b) elektrisch zu verbinden.
Röntgenstrahlungssensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend: - mindestens eine integrierte Schaltung (400), - wobei die mindestens eine integrierte Schaltung (400) derart ausgebildet ist, dass sie das jeweilige elektrische Signal der Pixelauslesezellen (201) der Vielzahl der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) auswertet, - wobei die mindestens eine integrierte Schaltung (400) derart ausgebildet ist, dass sie als Reaktion auf die Auswertung des jeweiligen elektrischen Signals der Pixelauslesezellen (201) der Vielzahl der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) ein Ausgangssignal bereitstellt.
Röntgenstrahlungssensorvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine Interposer (300, 300a, ..., 300d) derart ausgebildet ist, dass er die mindestens eine integrierte Schaltung (400) mit jedem der Vielzahl der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) elektrisch verbindet.
Röntgenstrahlungssensorvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der mindestens eine Interposer (300, 300a, ..., 300d) eine Vielzahl von dritten leitfähigen Pfaden (330) umfasst, um die mindestens eine integrierte Schaltung (400) mit jedem der Vielzahl der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) elektrisch zu verbinden.
Röntgenstrahlungssensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die mindestens eine integrierte Schaltung (400) auf der Unterseite (302) des mindestens einen Interposers (300) angeordnet ist.
Röntgenstrahlungssensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Röntgenstrahlungssensorvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie vierseitig auf Stoß angeordnet werden kann.
Röntgenstrahlungssensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend: - eine Vielzahl des mindestens einen Interposers (300a, ..., 300d) , - wobei jedes der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) auf der Bodenfläche (302) eines jeweiligen der Vielzahl des mindestens einen Interposers (300a, ..., 300d) angeordnet ist, - wobei die Vielzahl des mindestens einen Interposers (300a, ..., 300d) nebeneinander angeordnet ist.
Röntgenstrahlungssensorvorrichtung nach Anspruch 14, - wobei jeder der Bereiche (110a, ..., 110d) der Vielzahl der Elektroden (100) auf der oberen Oberfläche (301) eines jeweiligen der Vielzahl des mindestens einen Interposers (300a, ..., 300d) angeordnet ist, - wobei die jeweiligen Bereiche (110a, ..., 110d) der Vielzahl der Elektroden (100), die auf der oberen Oberfläche (301) der Vielzahl des mindestens einen Interposers (300a, ..., 300d) angeordnet sind, die nebeneinander angeordnet sind, aneinander stoßen, ohne einen Spalt dazwischen zu bilden.
Röntgenstrahlungssensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, umfassend: - ein Trägersubstrat (500), - wobei die Vielzahl der Pixelsensorarrays (200a, ..., 200d) und die mindestens eine integrierte Schaltung (400) auf dem Trägersubstrat (500) angeordnet sind.
Röntgenstrahlungssensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der mindestens eine Interposer (300, 300a, ..., 300d) ein Siliziummaterial enthält.
Vorrichtung zur medizinischen Diagnostik, umfassend: - einen Röntgenstrahlungsdetektor (20), der eine Vielzahl der Röntgenstrahlungssensorvorrichtungen (10, 10') nach einem der Ansprüche 1 bis 17 umfasst, - wobei die Vorrichtung (1) als Röntgengerät oder Computertomograph ausgestaltet ist.