TWI841709B - 帶有閃爍體的輻射檢測器及其操作與製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種帶有閃爍體的輻射檢測器，其包括第一像素；第一反射器；第一閃爍體，其中所述第一反射器被配置為將由所述第一閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述第一像素中。所述第一反射器被配置為將由所述第一閃爍體發射的光子朝向所述第一反射器反射。所述第一閃爍體基本上完全地被所述第一反射器和所述第一像素包圍。

Description

帶有閃爍體的輻射檢測器及其操作與製造方法

本發明是有關於一種輻射檢測器，特別是有關於一種帶有閃爍體的輻射檢測器及其操作與製造方法。

輻射檢測器是一種測量輻射的特性的裝置。所述特性的示例可包括輻射的強度、相位和偏振的空間分佈。輻射可以是與物體相互作用的輻射。例如，由輻射檢測器測量的輻射可以是已經從物體穿透或從物體反射的輻射。輻射可以是電磁輻射，比如紅外光、可見光、紫外光、X射線或γ射線。輻射可以是其他類型，比如α射線和β射線。輻射可以包括輻射粒子，例如光子(電磁波)和亞原子粒子。

本發明公開一種輻射檢測器，其包括第一像素；第一反射器；和第一閃爍體，其中所述第一反射器被配置為將由所述第一 閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述第一像素中。

根據實施例，所述第一反射器與所述第一閃爍體直接物理接觸。

根據實施例，所述第一閃爍體與所述第一像素直接物理接觸。

根據實施例，所述輻射檢測器進一步包括與所述第一像素相鄰的第二像素；第二反射器；和第二閃爍體，其中所述第二反射器被配置為將由所述第二閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述第二像素中。

根據實施例，所述第一反射器與所述第二反射器直接物理接觸。

根據實施例，所述輻射檢測器進一步包括與所述第一像素相鄰的第三像素；第三反射器；和第三閃爍體，其中所述第三反射器被配置為將由所述第三閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述第三像素中。

根據實施例，所述第一反射器被配置為將由所述第一閃爍體發射的光子朝向所述第一反射器反射。

根據實施例，所述第一反射器對輻射粒子並非是不透明的，當所述輻射粒子入射到所述第一閃爍體上時，所述輻射粒子能夠使所述第一閃爍體發射光子。

根據實施例，所述第一閃爍體基本上完全地被所述第一反射器和所述第一像素包圍。

根據實施例，所述輻射檢測器進一步包括第四反射器；和第四閃爍體，其中，所述第四反射器被配置為將由所述第四閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述第一像素中。

根據實施例，所述第一反射器包括選自鋁、銀、金、銅及其任意組合的材料。

根據實施例，所述第一閃爍體包括碘化鈉。

根據實施例，所述第一閃爍體包括量子點。

根據實施例，所述輻射檢測器進一步包括第一基板，其中所述第一閃爍體在所述第一基板的表面的凹部中。

根據實施例，所述第一反射器的一部分被設置在所述凹部的側壁上。

根據實施例，所述第一反射器的一部分被設置在所述凹部的端壁上。

根據實施例，所述凹部具有截錐形的形狀。

根據實施例，所述第一基板包含矽或二氧化矽。

根據實施例，所述輻射檢測器進一步包括第二基板，其中所述第一像素在所述第二基板中。

根據實施例，所述輻射檢測器進一步包括設置在所述第一基板和所述第二基板之間的密封層，其中所述密封層對於由所述第一閃爍體發射的光子並非是不透明的。

本發明公開一種操作輻射檢測器的方法，其包括使所述輻射檢測器的第一閃爍體暴露於第一輻射粒子，從而引起來自所述 第一閃爍體的第一光子的發射；以及使用所述輻射檢測器的第一反射器將由所述第一閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述輻射檢測器的第一像素中。

根據實施例，所述第一反射器與所述第一閃爍體直接物理接觸。

根據實施例，所述第一閃爍體與所述第一像素直接物理接觸。

根據實施例，所述方法進一步包括基於所述第一光子確定所述第一輻射粒子的特性。

根據實施例，所述特性是所述第一輻射粒子的能量或所述第一輻射粒子的輻射通量。

根據實施例，所述方法進一步包括使所述輻射檢測器的第二閃爍體暴露於第二輻射粒子，從而引起來自所述第二閃爍體的第二光子的發射；以及使用所述輻射檢測器的第二反射器將由所述第二閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述輻射檢測器的第二像素中，其中所述第二像素與所述第一像素相鄰。

根據實施例，所述第一反射器與所述第二反射器直接物理接觸。

根據實施例，所述方法進一步包括使所述輻射檢測器的第三閃爍體暴露於第三輻射粒子，從而引起來自所述第三閃爍體的第三光子的發射；以及使用所述輻射檢測器的第三反射器將由所述第三閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述輻射檢測器的 第三像素中，其中所述第三像素與所述第一像素相鄰。

根據實施例，所述引導包括使用所述第一反射器將由所述第一閃爍體發射的光子朝向所述第一反射器反射。

根據實施例，所述第一反射器對所述第一輻射粒子並非是不透明的。

根據實施例，所述第一閃爍體基本上完全被所述第一反射器和所述第一像素包圍。

根據實施例，所述方法進一步包括使所述輻射檢測器的第四閃爍體暴露於第四輻射粒子，從而引起來自所述第四閃爍體的第四光子的發射；以及使用所述輻射檢測器的第四反射器將由所述第四閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述輻射檢測器的第四像素中。

根據實施例，所述第一反射器包括選自鋁、銀、金、銅及其任意組合的材料。

根據實施例，所述第一閃爍體包括量子點。

根據實施例，所述輻射檢測器包括第一基板，並且其中所述第一閃爍體在所述第一基板的表面的凹部中。

根據實施例，所述第一反射器的一部分被設置在所述凹部的側壁上。

根據實施例，所述第一反射器的一部分被設置在所述凹部的端壁上。

根據實施例，所述凹部具有截錐形的形狀。

根據實施例，所述第一基板包含矽或二氧化矽。

根據實施例，所述輻射檢測器進一步包括第二基板，並且所述第一像素在所述第二基板中。

根據實施例，所述輻射檢測器進一步包括設置在所述第一基板和所述第二基板之間的密封層，並且其中所述密封層對於由所述第一閃爍體發射的光子並非是不透明的。

本發明公開一種方法，其包括在第一基板的表面上形成第一凹部；在所述第一凹部的壁上形成第一反射器；在所述第一凹部中形成第一閃爍體；以及將具有像素的第二基板粘接到所述第一基板，其中所述第一反射器被配置為將由所述第一閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述像素中。

根據實施例，所述第一反射器與所述第一閃爍體直接物理接觸。

根據實施例，所述第一閃爍體與所述像素直接物理接觸。

根據實施例，所述第一反射器被配置為將由所述第一閃爍體發射的光子朝向所述第一反射器反射。

根據實施例，所述第一閃爍體基本上完全地被所述第一反射器和所述像素包圍。

根據實施例，所述方法進一步包括在第一基板的表面上形成第二凹部；在所述第二凹部的壁上形成第二反射器；以及在所述第二凹部中形成第二閃爍體，其中所述第二反射器被配置為將所述第二閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述像素中。

100:圖像感測器

110:輻射吸收層

111:第一摻雜區

112:本徵區

113:第二摻雜區

114:離散區

119A、119B:電觸點

120:電子層

121:電子系統

130:填充材料

131:通孔

150:像素

300、500:輻射檢測器

310、310':閃爍和反射層

312:基板

312s、316s:頂表面

314:反射器

314':厚度

316:閃爍體

316t:閃爍體層

320:輻射

330:物體

410:模版

410a:孔

420:凹部

d1、d1'、d2、d2'、d3、d3':路徑

圖1示意示出根據實施例的一種圖像感測器。

圖2A示意示出根據實施例的所述圖像感測器的簡化橫截面圖。

圖2B示意示出根據實施例的所述圖像感測器的詳細橫截面圖。

圖2C示意示出根據實施例的所述圖像感測器的替代詳細橫截面圖。

圖3A示意示出根據實施例的包括了圖2B的所述圖像感測器的輻射檢測器。

圖3B示意示出根據實施例的圖3A的所述輻射檢測器的一部分的透視圖。

圖3C示出根據實施例的反射器如何引導由相關聯的閃爍體發射的光子。

圖4A至圖4H示意示出根據實施例的圖3A的所述輻射檢測器的形成。

圖5A、圖5B和圖5C示意示出根據實施例的替代輻射檢測器的形成。

圖1示意示出作為示例的圖像感測器100。所述圖像感測器100可具有所述像素150的陣列。所述像素陣列可以是矩形陣列(如圖1所示)、蜂窩陣列、六邊形陣列、或任何其他合適的陣列。在圖1的示例中，所述像素150的陣列具有4行和7列；然而，通常所述像素150的陣列可具有任意數目的行和任意數目的列。

每個所述像素150可被配置為檢測入射在其上的來自輻射源的輻射，並且可被配置為測量所述輻射的特性(例如，輻射粒子的能量、波長、和頻率)。例如，每個像素150可被配置為對一段時間內入射其上的，其能量落在多個能量倉中的輻射粒子的數目進行計數。所有的所述像素150可被配置為對所述相同時間段內入射其上的，在多個能量倉中的輻射粒子的數目進行計數。當所述入射輻射粒子具有相似的能量時，所述像素150可被簡單地配置為在一段時間內計數入射在其上的輻射粒子的數量，而不測量所述單個輻射粒子的能量。

每個像素150可具有其自己的類比數位轉換器(ADC)，所述ADC被配置為將表示入射輻射粒子能量的類比信號數位化為數位信號，或將表示多個入射輻射粒子總能量的類比信號數位化為數位信號。所述像素150可被配置為平行作業。例如，當一個像素150測量一個入射的輻射粒子時，另一個像素150可能正在等待另一個輻射粒子到達。所述像素150可以不必是單獨可定址的。

這裡所述的圖像感測器100可具有諸如X射線望遠鏡、乳腺X射線照相、工業X射線缺陷檢測、X射線顯微鏡或X射線顯微照相、X射線鑄件檢驗、X射線無損檢測、X射線焊縫檢驗、X射線數位減影血管造影等應用。所述圖像感測器100用於代替照相板、照相膠片、PSP板、X射線圖像增強器、閃爍體、或其他半導體X射線檢測器，也是適合的。所述圖像感測器100還可以用作檢測包含物體的圖像的可見光光子的圖像感測器。

圖2A示意示出根據實施例的圖1中沿2A-2A線的所述圖像感測器100的簡化橫截面圖。更具體地講，所述圖像感測器100可包括輻射吸收層110和電子層120(例如，ASIC)，其用於處理或分析在所述輻射吸收層110中產生的入射輻射的電信號。所述圖像感測器100可包括也可不包括閃爍體(圖中未顯示)。所述輻射吸收層110可包括半導體材料，諸如矽、鍺、GaAs、CdTe、CdZnTe或其組合。所述半導體材料對於感興趣的輻射可具有高的品質衰減係數。

圖2B示意示出作為示例的圖1中沿2A-2A線的所述圖像感測器100的詳細橫截面圖。更具體地講，所述輻射吸收層110可包括由第一摻雜區111、第二摻雜區113的一個或多個離散區114組成的一個或多個二極體(例如，p-i-n或p-n)。所述第二摻雜區113可通過可選的本徵區112而與所述第一摻雜區111分離。所述離散區114通過所述第一摻雜區111或所述本徵區112而彼此分離。所述第一摻雜區111和所述第二摻雜區113具有相反類 型的摻雜(例如，區域111是p型並且區域113是n型，或者區域111是n型並且區域113是p型)。在圖2B中的示例中，所述第二摻雜區113的每個離散區114與所述第一摻雜區111和所述可選的本徵區112一起組成一個二極體。即，在圖2B的示例中，所述輻射吸收層110包括多個二極體(更具體地講，7個二極體對應於圖1的所述陣列中的一行的7個像素150，為了簡化，在圖2B中僅標記了兩個像素150)。所述多個二極體具有電觸點119A作為共用(共用)電極。所述第一摻雜區111還可具有離散部分。

所述電子層120可包括電子系統121，其適用於處理或解釋由入射在所述輻射吸收層110上的輻射所產生的信號。所述電子系統121可包括類比電路比如濾波器網路、放大器、積分器、比較器，或數位電路比如微處理器和記憶體。所述電子系統121可包括一個或多個ADC。所述電子系統121可包括由所述像素150共用的元件或專用於單個像素150的元件。例如，所述電子系統121可包括專用於每個像素150的放大器和在所有像素150間共用的微處理器。所述電子系統121可通過通孔131電連接到所述像素150。所述通孔之間的空間可用填充材料130填充，其可增加所述電子層120到所述輻射吸收層110連接的機械穩定性。其他鍵合技術有可能在不使用所述通孔131的情況下將所述電子系統121連接到所述像素150。

當來自所述輻射源(圖中未顯示)的輻射撞擊包括二極體的所述輻射吸收層110時，所述輻射粒子可被吸收並通過若干機 制產生一個或多個載流子(例如，電子和空穴)。所述載流子可在電場下向其中一個所述二極體的電極漂移。所述電場可以是外部電場。所述電觸點119B可包括離散部分，其中的每個離散部分與所述離散區114電接觸。術語“電接觸”可與詞語“電極”互換使用。在實施例中，所述載流子可向不同方向漂移，使得由單個輻射粒子產生的所述載流子大致未被兩個不同的離散區114共用(“大致未被共用”在這裡意指這些載流子中的不到2%、不到0.5%、不到0.1%、或不到0.01%流向與餘下載流子不同的一個所述離散區114)。由入射在所述離散區114之一的足跡周圍的輻射粒子所產生的載流子大致未被另一所述離散區114共用。與一個離散區114相關聯的一個像素150可以是所述離散區114周圍的區，由入射在其中的一個輻射粒子所產生的載流子大致全部(超過98%、超過99.5%、超過99.9%或超過99.99%)流向其中。即，所述載流子中的不到2%、不到1%、不到0.1%、或不到0.01%流到所述像素150之外。

圖2C示意示出根據實施例的圖1沿2A-2A線的所述圖像感測器100的替代詳細橫截面圖。更具體地講，所述輻射吸收層110可包括半導體材料，比如矽、鍺、GaAs、CdTe、CdZnTe、或其組合，的電阻器，但不包括二極體。所述半導體材料對於感興趣的輻射可具有高的品質衰減係數。在實施例中，圖2C中的所述電子層120在結構和功能方面類似於圖2B中的所述電子層120。

當所述輻射撞擊包括所述電阻器但不包括二極體的所述 輻射吸收層110時，該輻射可被吸收並通過若干機制產生一個或多個載流子。一個輻射粒子可產生10到100000個載流子。所述載流子可在電場下向電觸點119A和電觸點119B漂移。所述電場可以是外部電場。所述電觸點119B包括離散部分。在實施例中，所述載流子可向不同方向漂移，使得由單個輻射粒子產生的所述載流子大致未被所述電觸點119B兩個不同的離散部分共用(“大致未被共用”在這裡意指這些載流子中不到2%、不到0.5%、不到0.1%或不到0.01%流向與餘下載流子不同組的離散部分)。由入射在所述電觸點119B離散部分之一的足跡周圍的輻射粒子所產生的載流子大致未被另一所述電觸點119B離散部分共用。與所述電觸點119B離散部分之一相關聯的一個像素150可以是所述離散部分周圍的區，由入射在其中的輻射粒子所產生的載流子大致全部(超過98%、超過99.5%、超過99.9%或超過99.99%)流向其中。即，所述載流子中的不到2%、不到0.5%、不到0.1%、或不到0.01%流到與所述電觸點119B離散部分之一相關聯的所述像素之外。

圖3A示意示出根據實施例的輻射檢測器300的橫截面圖。具體地講，所述輻射檢測器300包括閃爍和反射層310以及圖2B或圖2C的所述圖像感測器100。為了簡單起見，此後僅顯示所述圖像感測器100的所述像素150、所述輻射吸收層110和所述電子層120，而所述圖像感測器100的其他元件(例如，電觸點119A、119B、通孔131)未被顯示。

在實施例中，所述閃爍和反射層310包括基板312、反射器314和閃爍體316。所述基板312對於感興趣的輻射320可以並非是不透明的(例如，所述輻射320可以部分衰減或基本無衰減地穿透所述基板312)。例如，所述基板312可以包括矽。

在實施例中，每個閃爍體316可以被像素150和反射器314完全包圍或幾乎完全包圍(即，基本上完全地包圍)。當所述閃爍體316暴露於所述輻射320時，所述閃爍體316可以發射光子。所述光子可以沿多個方向(例如，所有方向)被發射。在實施例中，所述閃爍體316可以包括諸如碘化鈉(NaI)的材料。在實施例中，所述閃爍體316可以包括量子點。所述量子點的材料可以是硒化鎘(CdSe)、碲化鎘(CdTe)、氧化鋅(ZnO)或這些物質的任意組合。

在一個實施例中，每個反射器314的材料和厚度314'使得每個反射器314對於所述輻射320並非是不透明的，但是基本上將由包圍在其中的閃爍體316發射的所有光子朝其反射。例如，每個反射器314可以包括鋁、銀、金、銅以及它們的任意組合；每個反射器314可以具有約為10微米(μm)的所述材料和厚度314'。

圖3B示意示出根據實施例的像素150及其相關聯的反射器314和閃爍體316的透視圖。如圖3B所示，所述閃爍體316被所述像素150和所述相關聯的反射器314完全包圍。

在實施例中，參考圖3A和圖3B，輻射檢測器300的操作 可以如下。具體地講，輻射檢測器300從物體330(例如，人體部位)暴露於所述輻射320(諸如X射線、伽馬射線等)。所述輻射320可能先前已經從所述物體330穿透或散射，因此攜帶關於所述物體330的資訊。

因為所述基板312和所述反射器314對所述輻射320並非是不透明的，所以每個閃爍體316暴露於所述輻射320，並因此發射光子。所述光子可以在多個方向(例如，所有方向)上發射。

每個反射器314反射入射在其上的光子。因為如上所述，每個閃爍體316基本上完全地被所述相關聯的反射器314和所述相關聯的像素150包圍，所以由閃爍體316發射的每個光子可以進入所述像素150而不與所述反射器314發生相互作用，或者在其進入所述像素150之前所述反射器314會反射一次或多次。換句話說，所述反射器314防止了由所述閃爍體316發射的基本上所有(即，全部或幾乎所有)的所述光子不進入所述像素150。也就是說，所述反射器314將由所述閃爍體316發射的基本上所有(即，全部或幾乎所有)光子引導到所述像素150中。

圖3C示出根據實施例的反射器314如何將由所述相關聯的閃爍體316發射的光子引導到所述相關聯的像素150中。具體地講，在第一示例中，第一輻射粒子可以沿著朝向所述像素150的路徑d1。在點A處，在沒有所述反射器314任何反射的情況下，所述第一輻射粒子可以與所述閃爍體316相互作用並導致第一光子的發射，該第一光子可以沿著路徑d1'的進入所述像素150。在 第二示例中，第二輻射粒子可以沿著朝向所述像素150的路徑d2。在點B處，所述第二輻射粒子可以與所述閃爍體316相互作用並導致第二光子的發射，該第二光子可以沿著路徑B-B1，在點B1處被所述反射器314反射，然後沿著路徑d2'進入所述像素150。在第三示例中，第三輻射粒子可以沿著朝向所述像素150的路徑d3。在點C處，所述第三輻射粒子可以與所述閃爍體316相互作用並導致第三光子的發射，該第三光子可以沿著路徑C-C1，在點C1處被所述反射器314沿著路徑C1-C2反射，然後在點C2處，被所述反射器314再次反射，然後沿著路徑d3'進入像素150。其他路徑也是可能的。

所述輻射檢測器300的操作可以重新描述如下。可能已經從所述物體330穿透或散射的所述輻射320現在穿透所述基板312和所述反射器314，並且被所述閃爍體316轉換成光子。基本上所有的所述光子都被所述反射器314引導到與所述閃爍體316相關聯的所述像素150中。這樣，所述圖像感測器100捕獲的所述物體330的圖像在所述像素150之間的串擾可忽略不計，並且光子的損失較少。當由於所述輻射320的單個粒子發射的光子進入一個以上的像素150時，會發生像素串擾。

圖4A至圖4H示意示出根據實施例的圖3A的輻射檢測器300的製造過程。具體地講，參考圖4A，所述製造過程從具有頂表面312s的所述基板312開始。接下來，具有孔410a的模版410被定位在所述基板312的所述頂表面312s上。在實施例中，所述 模版410可以由金屬製成。所述模版410可以替代為用抗蝕劑形成的圖案。

圖4B示出根據實施例的圖4A的結構的俯視圖，而圖4A示出沿線4A-4A的圖4B的結構的橫截面圖。在圖4B中，所述基板312的所述頂表面312s的一部分通過所述模版410中的所述孔410a暴露。

接下來，參考圖4C，所述模版410可以用作蝕刻所述基板312的掩模，從而在基板312的頂表面312s中形成凹部420。在實施例中，對所述基板312的蝕刻可以是使用氫氧化鉀(KOH)作為蝕刻劑的各向異性濕蝕刻。如果所述基板312是矽基板，並且所述頂表面312s是(100)矽晶體平面，則所產生的凹部420，如圖4C所示，可以具有平坦且成角度的蝕刻壁的截頂金字塔形狀。

接下來，可以去除所述模版410，從而得到圖4D的結構。接下來，參考圖4E，在所述凹部420的壁(例如，側壁和底壁)上形成所述反射器314(也在圖3A中示出)。在實施例中，所述反射器314可以通過以下方式形成(a)將鋁層沉積(例如，通過熱蒸發、濺射或其他合適的技術)到圖4D的結構上，然後(b)向後拋光直到所述基板312的所述頂表面312s暴露于周圍環境中。

可替代地，可以通過在圖4C的結構上沉積一層鋁然後去除所述模版410來形成所述反射器314。

接下來，參考圖4F，在所述頂表面312s和所述反射器314的頂部上形成閃爍體層316t。在實施例中，可以通過在所述頂表面312s和所述反射器314的頂部上沉積包含NaI的複合物來形成所述閃爍體層316t。

接下來，可以對所述閃爍體層316t的頂表面316s進行拋光，直到所述基板312的所述頂表面312s暴露于周圍的環境中為止，從而，如圖4G所示，產生了所述閃爍體316。同樣作為結果，形成所述閃爍和反射層310。

接下來，如圖4H所示，將所述閃爍和反射層310鍵合到所述圖像感測器100，從而得到圖3A的所述輻射檢測器300。在實施例中，所述鍵合可以是直接鍵合，其是沒有任何額外的中間層(例如，焊料凸塊)的晶片鍵合工藝。所述鍵合過程基於兩個表面之間的化學鍵。直接鍵合可以在高溫下進行，但不必一定如此。

在上述實施例中，參考圖3A，所述基板312可以包括矽或其他合適的材料。

在上述實施例中，所述反射器314包括鋁。在替代實施例中，所述反射器314可以包括另一種金屬，諸如銀、金、銅及其任何組合。

在上述實施例中，參考圖3A和圖3B，每個像素150具有一對反射器314和閃爍體316的關聯對。通常，每個像素150可以具有N個反射器314和閃爍體316的關聯對(N是一個正整數)， 位於所述像素150的覆蓋範圍內。一般情況下，對於每個像素150而言，由所述N個關聯的閃爍體316發射的所有或幾乎所有(即，基本上所有)光子被所述N個相關聯的反射器314引導進入該像素150。

在上述實施例中，參考圖4E，所述反射器314通過以下方式形成(a)在圖4D的結構的頂部上沉積一層鋁，然後(b)向後拋光直至所述基板312的所述頂部表面312s暴露于周圍環境。在替代實施例中，僅執行上述步驟(a)(即，不執行步驟(b))，導致，如圖5A所示，所述反射器314彼此接合。

接下來，在所述凹部420中形成所述閃爍體316，從而得到圖5B的閃爍和反射層310'。圖5B的所述閃爍體316的所述形成類似於圖4G的所述閃爍體316的所述形成。最後，如圖5C所示，將圖5B的所述閃爍和反射層310'結合到所述圖像感測器100，從而得到輻射檢測器500。

參照圖5C，每個閃爍體316被相關聯的所述像素150和所述反射器314完全封閉(或幾乎完全封閉)。

像圖3A的輻射檢測器300一樣，圖5C的所述輻射檢測器500也對所述入射輻射320敏感。在所述輻射檢測器500的操作過程中，所述閃爍體316發射的所有或幾乎所有光子由所述反射器314引導到所述像素150中。

在上述實施例中，參考圖3A和圖5C，在所述輻射檢測器300和所述輻射檢測器500中，所述閃爍和反射層310/310'可以與 所述圖像感測器100的所述像素150直接物理接觸。在替代實施例中，可以存在夾在所述閃爍和反射層310/310'與所述圖像感測器100之間並與它們直接物理接觸的密封層(未示出)。在該替代實施例中，所述密封層可以包括對所述輻射320透明或並非不透明的材料，例如聚合物或二氧化矽。所述密封層有助於將所述閃爍和反射層310/310'鍵合到所述圖像感測器100。然而，由於存在所述密封層，每個閃爍體316不再被所述相關聯的像素150和所述相關聯的反射器314完全包圍(或幾乎完全包圍)。在實施例中，所述密封層應該是薄的，因為所述密封層越厚，越多由所述閃爍體316發射的光子可以逃避相關聯的所述像素150，從而增加像素串擾。

儘管本發明已經公開了各個方面和實施例，但是其他方面和實施例對於本領域技術人員而言將是顯而易見的。本發明公開的各個方面和實施例是為了說明的目的而不是限制性的，其真正的範圍和精神應該以本發明中的發明申請專利範圍為准。

100:圖像感測器

110:輻射吸收層

120:電子層

150:像素

300:輻射檢測器

310:閃爍和反射層

312:基板

314:反射器

314':厚度

316:閃爍體

320:輻射

330:物體

Claims (36)

1. 一種帶有閃爍體的輻射檢測器，包括：第一像素；第一反射器；第一閃爍體，其中所述第一閃爍體基本上完全地被所述第一反射器和所述第一像素包圍，使得由所述第一閃爍體發射的基本上所有的光子被引導到所述第一像素中；與所述第一像素相鄰的第二像素；第二反射器；以及第二閃爍體，其中所述第二閃爍體基本上完全地被所述第二反射器和所述第二像素包圍，使得由所述第二閃爍體發射的基本上所有的光子被引導到所述第二像素中；其中所述第一閃爍體與所述第一像素直接物理接觸；其中所述第一反射器與所述第二反射器接合。
2. 如請求項1所述的輻射檢測器，其中所述第一反射器與所述第一閃爍體直接物理接觸。
3. 如請求項1所述的輻射檢測器，更包括：與所述第一像素相鄰的第三像素；第三反射器；以及第三閃爍體，其中所述第三閃爍體基本上完全地被所述第三反射器和所述第三像素包圍，使得由所述第三閃爍體發射的基本上所有的光子 引導到所述第三像素中。
4. 如請求項1所述的輻射檢測器，其中所述第一反射器被配置為將由所述第一閃爍體發射的光子朝向所述第一反射器反射。
5. 如請求項1所述的輻射檢測器，其中所述第一反射器對輻射粒子並非是不透明的，當所述輻射粒子入射到所述第一閃爍體上時，所述輻射粒子能夠使所述第一閃爍體發射光子。
6. 如請求項1所述的輻射檢測器，更包括：第四反射器；以及第四閃爍體，其中，所述第四閃爍體基本上完全地被所述第四反射器和所述第一像素包圍，使得由所述第四閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述第一像素中。
7. 如請求項1所述的輻射檢測器，其中所述第一反射器包括選自鋁、銀、金、銅及其任意組合的材料。
8. 如請求項1所述的輻射檢測器，其中所述第一閃爍體包括碘化鈉。
9. 如請求項1所述的輻射檢測器，其中所述第一閃爍體包括量子點。
10. 如請求項1所述的輻射檢測器，更包括第一基板，其中所述第一閃爍體在所述第一基板的表面的凹部中。
11. 如請求項10所述的輻射檢測器，其中所述第一反 射器的一部分被設置在所述凹部的側壁上。
12. 如請求項10所述的輻射檢測器，其中所述第一反射器的一部分被設置在所述凹部的端壁上。
13. 如請求項10所述的輻射檢測器，其中所述凹部具有截錐形的形狀。
14. 如請求項10所述的輻射檢測器，其中所述第一基板包括矽或二氧化矽。
15. 如請求項10所述的輻射檢測器，更包括第二基板，其中所述第一像素在所述第二基板中。
16. 如請求項15所述的輻射檢測器，更包括設置在所述第一基板和所述第二基板之間的密封層，其中所述密封層對於由所述第一閃爍體發射的光子並非是不透明的。
17. 一種帶有閃爍體的輻射檢測器的操作方法，包括：使所述輻射檢測器的第一閃爍體暴露於第一輻射粒子，從而引起來自所述第一閃爍體的第一光子的發射；使用所述輻射檢測器的第一反射器將由所述第一閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述輻射檢測器的第一像素中；使所述輻射檢測器的第二閃爍體暴露於第二輻射粒子，從而引起來自所述第二閃爍體的第二光子的發射；以及使用所述輻射檢測器的第二反射器將由所述第二閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述輻射檢測器的第二像素中，其中所述第二像素與所述第一像素相鄰； 其中所述第一閃爍體基本上完全地被所述第一反射器和所述第一像素包圍；其中所述第二閃爍體基本上完全地被所述第二反射器和所述第二像素包圍；其中所述第一閃爍體與所述第一像素直接物理接觸；其中所述第一反射器與所述第二反射器接合。
18. 如請求項17所述的操作方法，其中所述第一反射器與所述第一閃爍體直接物理接觸。
19. 如請求項17所述的操作方法，更包括基於所述第一光子確定所述第一輻射粒子的特性。
20. 如請求項19所述的操作方法，其中所述特性是所述第一輻射粒子的能量或所述第一輻射粒子的輻射通量。
21. 如請求項17所述的操作方法，更包括：使所述輻射檢測器的第三閃爍體暴露於第三輻射粒子，從而引起來自所述第三閃爍體的第三光子的發射；以及使用所述輻射檢測器的第三反射器將由所述第三閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述輻射檢測器的第三像素中，其中所述第三像素與所述第一像素相鄰。
22. 如請求項17所述的操作方法，其中所述引導包括使用所述第一反射器將由所述第一閃爍體發射的光子朝向所述第一反射器反射。
23. 如請求項17所述的操作方法，其中所述第一反射 器對所述第一輻射粒子並非是不透明的。
24. 如請求項17所述的操作方法，更包括：使所述輻射檢測器的第四閃爍體暴露於第四輻射粒子，從而引起來自所述第四閃爍體的第四光子的發射；以及使用所述輻射檢測器的第四反射器將由所述第四閃爍體發射的基本上所有的光子引導到所述輻射檢測器的第四像素中。
25. 如請求項17所述的操作方法，其中所述第一反射器包括選自鋁、銀、金、銅及其任意組合的材料。
26. 如請求項17所述的操作方法，其中所述第一閃爍體包括量子點。
27. 如請求項17所述的操作方法，其中所述輻射檢測器包括第一基板，並且其中所述第一閃爍體在所述第一基板的表面的凹部中。
28. 如請求項27所述的操作方法，其中所述第一反射器的一部分被設置在所述凹部的側壁上。
29. 如請求項27所述的操作方法，其中所述第一反射器的一部分被設置在所述凹部的端壁上。
30. 如請求項27所述的操作方法，其中所述凹部具有截錐形的形狀。
31. 如請求項27所述的操作方法，其中所述第一基板包含矽或二氧化矽。
32. 如請求項27所述的操作方法， 其中所述輻射檢測器進一步包括第二基板，並且其中所述第一像素在所述第二基板中。
33. 如請求項27所述的操作方法，其中所述輻射檢測器進一步包括設置在所述第一基板和所述第二基板之間的密封層，並且其中所述密封層對於由所述第一閃爍體發射的光子並非是不透明的。
34. 一種帶有閃爍體的輻射檢測測的製造方法，包括：在第一基板的表面上形成第一凹部；在所述第一凹部的壁上形成第一反射器；在所述第一凹部中形成第一閃爍體；在所述第一基板的表面上形成第二凹部；在所述第二凹部的壁上形成第二反射器；在所述第二凹部中形成第二閃爍體；以及將具有第一像素和第二像素的第二基板粘接到所述第一基板，其中所述第一閃爍體基本上完全地被所述第一反射器和所述第一像素包圍，使得由所述第一閃爍體發射的基本上所有的光子被引導到所述第一像素中；其中所述第二閃爍體基本上完全地被所述第二反射器和所述第二像素包圍，使得由所述第二閃爍體發射的基本上所有的光子被引導到所述第二像素中； 其中所述第一閃爍體與所述第一像素直接物理接觸；其中所述第一反射器與所述第二反射器接合。
35. 如請求項34所述的製造方法，其中所述第一反射器與所述第一閃爍體直接物理接觸。
36. 如請求項34所述的製造方法，其中所述第一反射器被配置為將由所述第一閃爍體發射的光子朝向所述第一反射器反射。