ES2880357T3 - Fotodiodo y otras estructuras de sensores en generadores de imágenes de rayos X de panel plano y método para mejorar la uniformidad topológica del fotodiodo y otras estructuras de sensores en impresoras de rayos X de panel plano basadas en electrónica de película delgada - Google Patents

Fotodiodo y otras estructuras de sensores en generadores de imágenes de rayos X de panel plano y método para mejorar la uniformidad topológica del fotodiodo y otras estructuras de sensores en impresoras de rayos X de panel plano basadas en electrónica de película delgada Download PDF

Info

Publication number
ES2880357T3
ES2880357T3 ES18197740T ES18197740T ES2880357T3 ES 2880357 T3 ES2880357 T3 ES 2880357T3 ES 18197740 T ES18197740 T ES 18197740T ES 18197740 T ES18197740 T ES 18197740T ES 2880357 T3 ES2880357 T3 ES 2880357T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
electrode
pixel
layer
pixel circuit
photodiode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES18197740T
Other languages
English (en)
Inventor
Larry Antonuk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Michigan System
Original Assignee
University of Michigan System
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Michigan System filed Critical University of Michigan System
Application granted granted Critical
Publication of ES2880357T3 publication Critical patent/ES2880357T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/802—Geometry or disposition of elements in pixels, e.g. address-lines or gate electrodes
    • H10F39/8023—Disposition of the elements in pixels, e.g. smaller elements in the centre of the imager compared to larger elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/805—Coatings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2018—Scintillation-photodiode combinations
    • G01T1/20184—Detector read-out circuitry, e.g. for clearing of traps, compensating for traps or compensating for direct hits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/208—Circuits specially adapted for scintillation detectors, e.g. for the photo-multiplier section
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • G01T1/241—Electrode arrangements, e.g. continuous or parallel strips or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
    • H10F30/223—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PIN barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/011—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
    • H10F39/014—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12 of CMOS image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/011—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
    • H10F39/026—Wafer-level processing
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H10F39/189—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H10F39/189—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
    • H10F39/1898—Indirect radiation image sensors, e.g. using luminescent members
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/803—Pixels having integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H10F39/8037—Pixels having integrated switching, control, storage or amplification elements the integrated elements comprising a transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/811—Interconnections

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

Un sensor de radiación, que comprende: un detector fotoconductor que incluye, en orden, un primer electrodo, una capa fotoconductora, y un segundo electrodo; circuitos de píxeles conectados eléctricamente al primer electrodo y configurados para medir una señal de formación de imágenes indicativa de pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora; una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles, de manera que el primer electrodo está por encima de un plano que incluye el circuito de píxeles; una superficie de al menos uno de dicho primer electrodo y dicho segundo electrodo solapando al menos parcialmente el circuito de píxeles y que tiene una porción plana y una inflexión de superficie por encima de las características del circuito de píxeles; y caracterizado porque: dicho segundo electrodo es un electrodo transmisor de radiación ionizante, y dicha capa fotoconductora está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con radiación ionizante; y dicha inflexión superficial se extiende desde dicha porción plana y tiene, desde dicha porción plana, un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro.

Description

d e s c r ip c ió n
Fotodiodo y otras estructuras de sensores en generadores de imágenes de rayos X de panel plano y método para mejorar la uniformidad topológica del fotodiodo y otras estructuras de sensores en impresoras de rayos X de panel plano basadas en electrónica de película delgada
Antecedentes de la invención
Campo de la invención
La presente invención se refiere en general a dispositivos diseñados para detectar la radiación incidente ionizante con el fin de formar imágenes.
Descripción de los antecedentes
En el campo de la formación de imágenes de rayos X, generadores de imágenes basados en matrices de formación de imágenes de matriz activa se utilizan comúnmente para numerosas aplicaciones médicas y no médicas. A menos que se indique lo contrario en el presente documento, el término matriz activa se usará para referirse al principio de direccionar una rejilla bidimensional de píxeles de imagen mediante conmutadores, con un conmutador de direccionamiento en cada píxel. Las imágenes basadas en matrices de imágenes de matriz activa se denominarán generadores de imágenes de panel plano de matriz activa (AMFPI) o, más concisamente, como imágenes de matriz activa. Además, los términos disposición de matriz activa y disposición de formación de imágenes de matriz activa se usarán de manera intercambiable.
Un AMFPI normalmente incorpora una sola disposición, incluyendo materiales que son altamente resistentes a los efectos tales como líneas de direccionamiento, contactos para líneas de direccionamiento, trazas, vías, superficies de electrodos y superficies de bloqueo de luz, así como la fuente, el drenaje y la puerta de TFT. Se pueden usar metales tales como aluminio, cobre, cromo, molibdeno, tantalio, titanio, wolframio, óxido de indio y estaño, así como aleaciones de estos materiales, tales como TiW, MoCr y AICu. El espesor de una capa de metal dada depositada en la disposición durante la fabricación puede variar de ~10 nm a varios gm. Las capas de pasivación pueden incluir materiales tales como oxinitruro de silicio (SÍ2N2O), nitruro de silicio (SÍ3N4), poliimida y polímero de benzociclobuteno (BCB). El espesor de una capa de pasivación dada depositada sobre la superficie de la matriz durante la fabricación puede variar desde ~100 nm hasta 10 gm. Los dispositivos dieléctricos en dispositivos tales como TFT y condensadores pueden incluir materiales tales como nitruro de silicio (SÍ3N4), dióxido de silicio (SÍO2), silicio amorfo y nitruro de silicio amorfo (a-SÍ3N4:H). El espesor de una capa dieléctrica dada depositada sobre la superficie de la matriz durante la fabricación puede variar desde ~1 nm a varios gm. Normalmente, se utilizan múltiples capas de metal, pasivación y dieléctrica para fabricar Ios diversos elementos del circuito en una disposición.
El material semiconductor para Ios TFT (y Ios conmutadores de diodo) se hidrogena más comúnmente de silicio amorfo (a-Si), pero también puede ser de silicio microcristalino, silicio policristalino (poli-Si), un calcogenuro, o seleniuro de cadmio (CdSe), todos Ios cuales son adecuados para el procesamiento de grandes áreas, lo que permite la fabricación de disposiciones de grandes áreas. En este caso, Ios sustratos pueden estar hechos de materiales tales como vidrio (tal como Corning 7059, 1737F, 1737G, ~1 mm de espesor) o cuarzo (~1 mm de espesor) o láminas de acero inoxidable (~25 a 500 gm de espesor). La fabricación de circuitos de disposición implica la deposición de capas continuas de materiales (tal como semiconductores, metales, dieléctricos y pasivaciones) sobre el sustrato, utilizando técnicas de deposición de área tal como la deposición de vapores químicos mejorados por plasma (PECVD), deposición de vapores químicos a baja presión (LPCVD), deposición química de vapor (CVD), deposición física de vapor (PVD), pulverización catódica y recubrimiento por centrifugación. En el caso del poli-Si, un método común para producir este semiconductor es a través de la cristalización del material a-Si previamente depositado por medio de un láser excímero. Además, las características del circuito (tal como las de Ios TFT, diodos, fotodiodos, condensadores, trazas, vías, líneas de direccionamiento y contactos con las líneas de direccionamiento) se forman utilizando una combinación de técnicas fotolitográficas y de grabado.
Alternativamente, el material semiconductor para estos conmutadores puede adoptar la forma de otros materiales adecuados para grandes zonas de deposición, tal como a-Si de baja temperatura, molécula orgánica pequeña o semiconductores de polímero. La baja temperatura de a-Si se deposita utilizando PECVD, LPCVD y PVD, mientras que las moléculas pequeñas orgánicas y Ios semiconductores de polímero pueden depositarse utilizando técnicas de deposición de área o técnicas de impresión. Para estos materiales semiconductores, Ios sustratos pueden ser delgados y flexibles (hechos de láminas de material tal como poliimida (Pl) o naftalato de polietileno (PEM, ~25 a 200 gm de espesor). Alternativamente, se pueden usar sustratos de vidrio, cuarzo o acero inoxidable. Las características de Ios circuitos de disposiciones se pueden formar utilizando una o una combinación de técnicas fotolitográficas, de grabado, de impresión sustractiva y de impresión aditiva. Otros materiales semiconductores que se pueden usar, tanto para TFT como para otros dispositivos, incluyen nanotubos de carbono y grafeno. Otros materiales semiconductores que se pueden usar, tanto para t Ft como para otros dispositivos, incluyen semiconductores de óxido que incluyen, entre otros, ZnO, InGaZnO, InZnO, ZnSnO (y cualquier otro óxido que contenga Zn), Sn02, T¡02, Ga203, InGaO, In203 e InSnO. Se sabe que estos semiconductores de óxido existen en formas amorfas o policristalinas, y según estén disponibles son adecuados para la invención. Para todos Ios tipos de semiconductores, Ios materiales se utilizan en su forma intrínseca, así como en formas dopadas para proporcionar material semiconductor dopado p o dopado n.
Los TFT tienen una puerta, una fuente y un drenaje. La magnitud de la corriente que fluye a través del canal semiconductor de la TFT, entre la fuente y el drenaje, se controla mediante varios factores, tal como la anchura y la longitud del canal TFT, la movilidad del semiconductor utilizado en el canal, la magnitud y la polaridad de la tensión aplicada entre la puerta y la fuente, y la diferencia de tensión entre la fuente y el drenaje. La manipulación de la tensión aplicada a la puerta permite que el transistor se convierta en altamente conductor (descrito como "encendido") o altamente no conductor (descrito como "apagado").
Las figuras 1 a 4 muestran ejemplos de TFT de a-S¡ y poli-Si. La figura 1 es un dibujo esquemático que ilustra la estructura de una forma de un TFT de a-S¡. La figura 2 es una vista esquemática, en sección transversal, correspondiente a la posición del plano indicado por el marco de alambre en la figura 1. La simetría de la estructura de este TFT de a-S¡ es tal que esta vista de la sección transversal permanecería prácticamente sin cambios para cualquier posición del marco del alambre a lo largo de la anchura del transistor. La figura 3 es un dibujo esquemático que ilustra la estructura de una forma de un TFT de poli-Si. La versión mostrada tiene una puerta única, pero también son posibles dos o más puertas. La figura 4 es una vista esquemática en sección transversal, correspondiente a la posición del plano indicado por el marco de alambre en la figura 3. En comparación con el TFT de a-S¡ ilustrado en las figuras 1 y 2, el TFT de poli-Si ilustrado en las figuras 3 y 4 tiene un menor grado de simetría en virtud de la presencia de las vías, de modo que una vista en sección transversal del transistor variaría considerablemente para otras posiciones del marco de alambre a lo largo de la anchura del transistor.
Un generador de imágenes de matriz activa incluye normalmente: (a) una disposición de formación de imágenes de matriz activa; (b) una capa de material que recubre la disposición que sirve como convertidor de rayos X; (c) electrónica externa conectada a la disposición por medio de almohadillas de contacto ubicadas en Ios extremos de las líneas de direccionamiento de datos y de la puerta. Algunos de estos componentes electrónicos están ubicados muy cerca del perímetro de la disposición y proporcionan una lógica digital que sirve para ayudar en el control de las tensiones y tiempos necesarios para operar la matriz, así como para amplificar, multiplexar y digitalizar las señales analógicas extraídas de Ios píxeles a lo largo de las líneas de direccionamiento de datos. Estos componentes electrónicos también incluyen suministros de tensión necesarios para operar la disposición y Ios componentes electrónicos periféricos, así como una interfaz electrónica digital para permitir la comunicación entre Ios componentes electrónicos y uno o más ordenadores; (d) uno o más ordenadores para enviar información de control a la electrónica, para recibir información digital de píxeles de la electrónica, para sincronizar la operación de la matriz con el suministro de radiación desde la fuente de rayos X, y para procesar, visualizar y almacenar esta información de imágenes; y (e) el software, el firmware y otras instrucciones codificadas utilizadas en Ios ordenadores y en la lógica digital de la electrónica.
El sustrato de la disposición, la electrónica de película delgada y el convertidor de rayos X son todos relativamente delgados, con un espesor combinado de menos de 1 cm. Esto permite que estos elementos, junto con la electrónica periférica, se configuren en un paquete con un espesor tan compacto como ~1 cm, similar al de un casete de película de rayos X estándar o un casete de radiografía computarizada (CR). Los generadores de imágenes de rayos X electrónicos con tales perfiles, independientemente de la tecnología en la que se basan las imágenes, a menudo se denominan generadores de imágenes de panel plano (FPI). Con el fin de distinguir de Ios generadores de imágenes de panel plano creados a partir de otras tecnologías (tal como Ios sensores CMOS en mosaico), un término descriptivo que se refiere ampliamente a las imágenes basadas en la electrónica de película delgada es generadores de imágenes de panel plano de película delgada. En el caso específico de generadores de imágenes que emplean disposiciones de matriz activa, el término generadores de imágenes de panel plano de matriz activa (AMFPi) es apropiado.
Los píxeles para una disposición de formación de imágenes de matriz activa están dispuestos en filas y columnas. Para una disposición que utiliza conmutadores TFT, y para una fila de píxeles determinada, las puertas de todos Ios TFT de direccionamiento a lo largo de esa fila están conectados a una línea de direccionamiento de puerta común, con una línea de puerta por fila de píxeles. La manipulación externa de la tensión aplicada a cada línea de direccionamiento de puerta, por lo tanto, permite el control de la conductividad de todos Ios TFT de direccionamiento a lo largo de esa fila. Para una columna de píxeles determinada, Ios drenajes de todos Ios TFT de direccionamiento a lo largo de esa columna están conectados a una línea de direccionamiento de datos común, con una línea de direccionamiento de datos por columna de píxeles.
Durante la operación de un AMFPi, todos Ios TFT de direccionamiento se mantienen no conductores durante la entrega de Ios rayos X con el fin de permitir la recogida de señales de imagen en Ios condensadores de almacenamiento de píxeles. Las señales de imagen almacenadas en estos condensadores se leen, generalmente una fila de píxeles a la vez, haciendo que Ios TFT de direccionamiento en esa fila sean conductores. Esto permite que las señales de imágenes se muestreen desde las líneas de direccionamiento de datos correspondientes en la resolución espacial completa de la disposición. Para una línea de direccionamiento de datos dada, cada señal muestreada se amplifica mediante un preamplificador y se digitaliza mediante un convertidor de analógico a digital, ambos ubicados en la parte externa de la disposición. Por supuesto, las señales de imágenes se pueden muestrear desde dos o más filas consecutivas a la vez, lo que disminuye el tiempo de lectura, pero a costa de una resolución espacial reducida.
Los generadores de imágenes de matriz activa se operan más comúnmente en conjunción con una fuente de rayos X, a pesar de que pueden operar con fuentes de otras formas de radiación ionizante, tal como rayos gamma, electrones, protones, neutrones, partículas alfa, e iones pesados. El tono de píxel (que es igual al ancho de un píxel) y el tamaño de la disposición, las capacidades de velocidad de marcos de la disposición y el generador de imágenes, y la energía del haz, la filtración y las características temporales de la fuente de rayos X se seleccionan para coincidir con las necesidades de la aplicación de formación de imágenes. La formación de imágenes médicas de diagnóstico y de intervención se puede realizar con disposiciones que tienen pasos de píxel de ~25 gm hasta ~200 gm y con ~15 a 40 kVp haces de rayos X para muchas formas de aplicaciones de formación de imágenes de mama (incluyendo la mamografía, la tomosíntesis de mama, la tomografía de mama computarizada, y biopsias guiadas por imagen). La formación de imágenes médicas de diagnóstico y de intervención se puede realizar también con disposiciones que tienen pasos de píxel de ~75 gm hasta ~1000 gm y con ~50 a 150 kVp haces de rayos X para muchas formas de aplicaciones radiográficas, fluoroscópicas, y tomográficas (incluyendo formación de imágenes torácicas, tomosíntesis torácica, imágenes de energía dual, procedimientos angiográficos, procedimientos intervencionistas, procedimientos de biopsia, formación de imágenes de extremidades, imágenes pediátricas, imágenes cardíacas, tomografía computarizada de haz cónico de abdomen, tórax, cabeza, cuello, dientes, así como para simulación, localización, verificación y garantía de calidad en radioterapia). Además, la formación de imágenes médicas puede realizarse con píxeles de ~300 gm hasta -1000 gm con los haces de tratamiento utilizados para la radioterapia de haz externo. En este caso, la fuente de radiación puede ser una fuente de Co-60 (con una energía media de -1,25 MeV), o la salida desde un acelerador lineal o cualquier otro tipo de acelerador que produce radiación de tensión mega que va desde ~3 hasta 50 MV. La formación de imágenes médicas con formadores de imágenes de matriz activa también se puede realizar con una fuente de braquiterapia, tal como cesio-137 (137Cs), yodo-125 (125l), iridio-192 (192lr), paladio-103 (103Pd), estroncio -90 (90Sr) e itrio-90 (90Y). Además, las aplicaciones no médicas (tales como la radiografía industrial) utilizan generadores de imágenes de matriz activa, en relación con todas las fuentes de radiación descritas anteriormente, así como con las fuentes que proporcionan energías de rayos X que van desde unos pocos kVp hasta ~15 kVp. El diseño y las capacidades de los convertidores de rayos X y de la electrónica asociada para los lectores de imágenes de panel plano se ajustan al diseño de las disposiciones, la forma de operación y las necesidades de las diversas aplicaciones no médicas.
Los formadores de imágenes basados en disposiciones de matriz activa pueden dividirse generalmente en dos categorías, en función de la manera en que el convertidor detecta los rayos X, denominados detección indirecta y detección directa. Para los formadores de imágenes de detección indirecta, parte de la energía de los rayos X incidentes que interactúan con el convertidor se convierte primero en fotones ópticos y una fracción de estos fotones se convierte posteriormente en señal eléctrica que se almacena en los condensadores de almacenamiento de píxeles de la disposición. Para los formadores de imágenes de detección directa, parte de la energía de los rayos X incidentes que interactúan con el convertidor se convierte directamente en señal eléctrica que se almacena en los condensadores de almacenamiento de píxeles.
Para cámaras de detección indirecta, el convertidor toma la forma de un centelleador. Para muchas aplicaciones, el yoduro de cesio dopado con talio (escrito como CsI:TI o CsI:TI+), normalmente se cultiva para formar una estructura con cristales alineados con agujas, u oxisulfuro de gadolinio dopado con terbio (escrito como Gd202S:Tb o Gd202S:Tb3+, también llamado g Os , generalmente en forma de pantalla de fósforo en polvo). Sin embargo, también son posibles otros centelleadores, tales como yoduro de cesio dopado con sodio (escrito como Csl:Na o Csl:Na+), yoduro de sodio dopado con talio (escrito como Nal:Tl o Nal:Tl+), tungstato de calcio (CaW04), tungstato de zinc (ZnW04), tungstato de cadmio (CdW04), germanato de bismuto (BÍ4Ge30i2, también llamado BGO), ortosilicato de lutecio ytrio dopado con cerio (escrito como Lui,8Ybo,2Si05:Ce o Lui8Ybo,2Si05:Ce3+, también conocido como LYSO), y silicato de gadolinio dopado con cerio (escrito como Gd2Si05:Ce o Gd2Si05:Ce3+, también conocido como GSO). Sin embargo, son posibles otros centelleadores tal como BaFCl:Eu2+, BaS04:Eu2+, BaFBr:Eu2+, LaOBr:Tb3+, LaOBr:Tm3+, La202S:Tb3+, Y202S:Tb3+, YTa04, YTa04:Nb, ZnS:Ag, (Zn, Cd)S:Ag, ZnSi04:Mn2+, CsI, LÍI:Eu2+, PbW04, BÍ4SÍ3O12, Lu2SiOs:Ce3+, YAIO3:Ce3+, CsF, CaF2:Eu2+, BaF2, CeF3, Y i^ G d o ^ E u 3*, Pr, Gd202S:Pr3+, Ce, SCG1, HFG:Ce3+ (5 %) y C14H10. Para muchos tipos de material centelleador (tal como CsI:TI, BGO y LYSO), el convertidor puede tomar la forma de un detector segmentado en el que pequeños elementos individuales de material centelleador, cada uno con un área de sección transversal aproximadamente igual o menor que la separación de píxeles de la matriz de imágenes (o un múltiplo de la separación de píxeles de la disposición) se montan con material de pared septal que separa Ios elementos para formar un detector de área que proporciona aislamiento óptico entre elementos, preservando así la resolución espacial.
Una capa de material, conocida como encapsulación o como una capa de encapsulación, se puede depositar para formar una capa superior del centelleador para proteger mecánicamente y químicamente el centelleador.
Para AMFPl de detección indirecta, el condensador de almacenamiento de píxeles toma la forma de un sensor óptico, tal como una estructura de fotodiodo o metal semiconductor con aislamiento (MIS). Tales sensores ópticos comúnmente incorporan un semiconductor de a-Si, un material que es muy adecuado para obtener imágenes de radiación ionizante en virtud del hecho de que las propiedades de señal, ruido y corriente oscura de Ios sensores de a-S¡ se ven muy poco afectadas incluso por dosis extremadamente altas de la radiación. Las propiedades de Ios TFT basados en a-Si y poli-Si también se ven afectadas solo por dosis extremadamente altas de radiación, lo que las hace adecuadas para la obtención de imágenes de radiación ionizante.
Una forma para la estructura de un fotodiodo de a-Si incluye un electrodo inferior (que está conectado a la fuente del TFT de direccionamiento), una capa dopada (a-Si dopado con n+, ~10 a 500 nm de espesor y preferiblemente ~50 a 100 nm de espesor), una capa de a-Si intrínseco(preferiblemente ~0,5 a 2,0 gm de espesor), una segunda capa dopada (a-Si dopado con p+, ~10 a 500 nm de espesor y preferiblemente de ~5 a 20 nm de espesor), y un electrodo superior que está hecho de un material transparente a la luz visible (tal como óxido de indio y estaño, ITO). En una forma alternativa de dicha estructura de fotodiodo de a-Si, las dopadas de las capas superior e inferior de a-Si se intercambian. Minimizar el espesor de la capa superior de a-Si dopada reduce la fracción de fotones ópticos que se absorben en esta capa, lo que ayuda a maximizar la señal de formación de imágenes registrada en el píxel.
Un ejemplo de un circuito de píxel para una detección indirecta, una disposición de formación de imágenes de matriz activa se ilustra esquemáticamente en la figura 5. Los elementos del circuito que se muestran en esta figura incluyen el fotodiodo (PD) y el transistor de direccionamiento de píxeles (TFT). La fuente, el drenaje y la puerta del TFT, rodeados por una elipse discontinua, están etiquetados. Una segunda elipse discontinua enfatiza que el fotodiodo, que es el sensor óptico para el píxel, también sirve como el condensador de almacenamiento de píxeles, con una capacitancia de Cpd. También se muestran la línea de direccionamiento de la puerta y la línea de direccionamiento de datos correspondiente a la fila y a la columna, respectivamente, del píxel representado. La magnitud de la tensión de polarización inversa aplicada al electrodo superior del fotodiodo es Vpolarización. Esta tensión se proporciona mediante una fuente de tensión externa. Vpolarización se ajusta normalmente a un valor en el intervalo de ~1 V a 8 v .
La figura 6 es una ilustración esquemática, en sección transversal, de una implementación estructural, denominada arquitectura de línea de base, de un diseño de píxeles correspondiente al circuito de píxeles de la figura 5. En esta implementación, el TFT de direccionamiento comparte el área de la superficie del píxel con una serie de otros elementos que incluyen un fotodiodo discreto de a-Si que tiene una estructura apilada, líneas de direccionamiento y Ios espacios entre las líneas de direccionamiento, el fotodiodo y el TFT.
En la figura 6, la ubicación general del transistor de direccionamiento de a-Si (TFT), con solo el drenaje, la fuente y la puerta ilustrada, se indica por una elipse de trazos. El electrodo inferior del fotodiodo está formado por una extensión del metal utilizado para formar la fuente del TFT. Las capas restantes del fotodiodo, que no se superponen con el TFT, están modeladas para alinearse con Ios bordes del electrodo inferior y, de esta manera, forman una estructura apilada. Estas capas incluyen una capa de a-Si dopada con n+, una capa de a-Si intrínseca, una capa de a-Si dopada con p+ y una capa de ITO que sirve como un electrodo superior ópticamente transparente. Se aplica una tensión de polarización inversa, de magnitud Vpolarización, al electrodo superior del fotodiodo por medio de una línea de polarización, creando un campo eléctrico, E, a través del fotodiodo. La dirección de la línea de direccionamiento de datos, que está conectada al drenaje del TFT por medio de una vía metálica, y de la línea de polarización, es ortogonal al plano del dibujo. La ubicación aproximada del material de pasivación se indica esquemáticamente mediante sombreado. Esto incluye el material de pasivación que se deposita sobre toda la superficie superior de la disposición para encapsular la disposición, protegiendo la disposición mecánicamente y evitando el contacto eléctrico involuntario con las líneas de direccionamiento de polarización y datos. También se representa un convertidor de rayos X en forma de un centelleador, que se extiende sobre toda la disposición. Los rayos X incidentes (flechas onduladas) generan fotones ópticos (flechas rectas y tenues) en el centelleador. Algunos de Ios fotones ópticos entran en la capa intrínseca del fotodiodo creando electrones y huecos que se desplazan hacia Ios electrodos en virtud del campo eléctrico, creando así una señal de formación de imágenes que se almacena, y finalmente se lee, en el píxel.
Para la detección directa, la matriz activa, Ios generadores de imágenes de panel plano, el convertidor puede adoptar la forma de una capa de material fotoconductor, con un espesor suficiente para detener una gran fracción de Ios rayos X incidentes. Un material fotoconductor adecuado es selenio amorfo, a-Se, que puede fabricarse hasta -2000 gm de espesor, y se fabrica preferiblemente con espesores que varían de ~200 a 1000 gm. Otros materiales fotoconductores que son adecuados como convertidores de detección directa incluyen formas monocristalinas y policristalinas de yoduro de plomo (Pbh), yoduro de mercurio (Hgh), óxido de plomo (PbO), telururo de zinc y cadmio (CdZnTe), teluro de cadmio (CdTe), BÍ2S3, BhSe3, BÍI3, BiBr3, CdS, CdSe, HgS, Cd2P3, InAs, InP, ln2S3, ln2Se3, Ag2S, PbU'2 y Pb2l7'3 La elección del espesor para el fotoconductor aumenta con el aumento de la energía de rayos X, para lograr la conversión de una fracción razonablemente grande de Ios rayos X, que puede ser desde el -10 % al 90 % en energías de diagnóstico y desde -1 % al 10 % en energías de radioterapia.
En el caso de formación de imágenes usando radiación de tensión mega, por ejemplo, para formación de imágenes de terapia por radiación de haz externo o para radiografía industrial, incluyendo la exploración para aplicaciones de seguridad, una placa metálica delgada (~1 mm) está posicionado normalmente sobre el convertidor (directamente en el centelleador, para detección indirecta, o directamente en la encapsulación sobre el electrodo superior que cubre el fotoconductor para detección directa). La composición de esta placa puede tomar muchas formas, incluyendo cobre, acero, tungsteno y plomo. Un ejemplo de un circuito de píxel para una detección directa, una disposición de formación de imágenes de matriz activa se ilustra esquemáticamente en la figura 7. Los elementos del circuito que se muestran en esta figura incluyen el fotoconductor (PC), el transistor de direccionamiento de píxeles (TFT) y (como lo indica una elipse discontinua) un condensador de almacenamiento de píxeles con capacitancia Calmacenamiento. La fuente, el drenaje y la puerta del TFT, rodeados por otra elipse discontinua, están etiquetados. Una tercera elipse discontinua enfatiza que el fotoconductor tiene capacitancia Cpc y también actúa como una resistencia grande, de resistencia Rpc, en el circuito. También se muestran la línea de direccionamiento de la puerta y la línea de direccionamiento de datos correspondiente a la fila y a la columna del píxel representado. La magnitud de la tensión de polarización aplicada al electrodo superior del fotoconductor es Vpolarización. Esta tensión se proporciona mediante una fuente de tensión externa. El valor de Vpolarización utilizado depende del tipo de material fotoconductor y generalmente aumenta en proporción al espesor de la capa de ese material. Para a-Se, Vpolarización es normalmente ~10 V por micrómetro de espesor. Por lo tanto, para una capa de 1000 gm de a-Se, Vpolarización será -10000 V. Para Hgh , Vpolarización está normalmente en el rango de -0,5 a 2,0 V por micrómetro. Por lo tanto, para una capa de 500 gm de Hgh, Vpolarización será de -250 a 1000 V. La capa fotoconductora también puede operarse en modo de avalancha, con el valor de Vpolarización en esa capa normalmente más alto, en el rango de -50 V a 100 V por micrómetro para el ejemplo de a-Se. En este caso, la capa de avalancha puede hacerse lo suficientemente gruesa como para detener una gran fracción de los rayos X, o puede hacerse delgada, con una capa de fotoconductor o centelleador (tal como a-Se o CsI:TI, respectivamente, de espesor suficiente para detener una gran fracción de Ios rayos X incidentes) depositados sobre la misma. En este caso, el propósito de la capa de avalancha es amplificar la señal del convertidor suprayacente.
La figura 8 es una ilustración esquemática, en sección transversal, de una implementación estructural de un diseño de píxel correspondiente al circuito de píxeles en la figura 7. En esta implementación, el TFT de direccionamiento comparte el área de superficie del píxel con el condensador de almacenamiento de píxeles, con las líneas de direccionamiento y con Ios espacios entre las líneas de direccionamiento, el condensador de almacenamiento y el TFT. La estructura del fotoconductor (que incluye un electrodo inferior, una capa de material fotoconductor y un electrodo superior) reside sobre el plano (es decir, sobre el nivel) del TFT de direccionamiento.
En la figura 8, la ubicación general del transistor de direccionamiento de a-Si (TFT), con solo el drenaje, la fuente y la puerta ilustrada, se indica por una elipse de trazos. Para el condensador de almacenamiento de píxeles, cuya ubicación se indica mediante una segunda elipse discontinua, solo se ilustran Ios electrodos superior e inferior. El electrodo superior del condensador de almacenamiento de píxeles está formado por un contacto posterior, que es una extensión del metal utilizado para formar la fuente del TFT. El electrodo inferior para el fotoconductor se conecta al TFT por medio de una vía (indicada por una tercera elipse) al contacto posterior, y no se extiende sobre el TFT. Una capa gruesa y continua de material fotoconductor (que actúa como un convertidor de rayos X) se deposita en toda la matriz, poniendo ese material en contacto con el electrodo inferior. Un electrodo superior continuo se deposita sobre toda la superficie del fotoconductor. Se aplica una tensión de polarización, de magnitud Vpolarización, al electrodo superior para establecer un campo eléctrico a través del fotoconductor. Una capa de material, conocida como encapsulación o como capa de encapsulación, se deposita sobre todo el electrodo superior para encapsular la matriz, protegiendo la matriz mecánica y químicamente, y evitando el contacto eléctrico no deseado con el electrodo superior. La dirección de la línea de direccionamiento de datos, que está conectada al drenaje del TFT por medio de una vía metálica es ortogonal al plano del dibujo. La ubicación del material de pasivación se indica aproximadamente con sombreado. Debe tenerse en cuenta que, en las configuraciones alternas de píxeles directos de detección y matrices, una capa delgada de material (normalmente ~1 a 10 micrómetros de espesor, que actúan como una barrera, la capa dieléctrica o dopada) puede depositarse entre el electrodo inferior y el fotoconductor, o entre el electrodo superior y el fotoconductor. Alternativamente, tal capa delgada de material puede depositarse en ambas ubicaciones, y puede ser diferente en tipo y espesor en cada ubicación.
Para las disposiciones de formación de imágenes de matriz activa de detección indirecta que tienen la arquitectura de línea de base que se ilustra en la figura 6, el TFT de direccionamiento y el fotodiodo están en competencia directa entre sí, y con otros elementos de píxel, para el área en el píxel. Esto es evidente en la figura 6, así como en una representación esquemática correspondiente de cuatro píxeles que aparecen en la figura 9. Es más evidente en la figura 10 en la que se muestran fotomicrografías de píxeles obtenidas de un par de disposiciones de matriz activa de detección indirecta. En general, las disposiciones de matrices activas de detección indirecta están diseñadas para hacer que el área del fotodiodo sea lo más grande posible. Además, para Ios diseños de matrices en Ios que la línea de polarización se extiende sobre la superficie superior del fotodiodo, el área de estas líneas y de las vías asociadas (las cuales son ópticamente opacas y bloquean la luz para que no alcancen el fotodiodo) se hacen lo más pequeñas posible. Para un diseño de disposición dado, la fracción del área del píxel que está ocupada por la superficie del fotodiodo que está abierta a la luz incidente desde arriba se conoce como el factor de relleno óptico.
La maximización del factor de relleno óptico está motivada por el hecho de que un uso más eficiente de la luz incidente del centelleador suprayacente aumenta el tamaño de la señal del píxel y, por lo tanto, la relación señalruido del generador de imágenes, lo que lleva a una mejor calidad de la imagen. La maximización del factor de relleno óptico es particularmente importante para Ios diseños de matriz que sirven a las aplicaciones que requieren pequeños emplazamientos de píxeles (por ejemplo, por debajo de ~100 gm), o aplicaciones en las que el generador de imágenes se hace trabajar a exposiciones bajas (tales como la región de baja exposición de la fluoroscopia, donde la exposición por marco es de menos de ~1 |jR).
Un alto factor de llenado óptico alienta la minimización del tamaño del TFT de direccionamiento, las anchuras de las líneas de direccionamiento, la anchura de la línea de polarización, y los huecos entre el fotodiodo, el TFT y las líneas de direccionamiento. Sin embargo, el proceso de fabricación impone un tamaño de característica mínimo en cada elemento del diseño. Además, la dirección y las líneas de polarización deben ser lo suficientemente amplias como para limitar la resistencia eléctrica a lo largo de estas líneas (ya que una alta resistencia afectaría negativamente a la operación temporal y/o eléctrica de la disposición, así como posiblemente disminuiría el rendimiento de la señal al ruido). Además, los huecos no deben ser tan estrechos como para provocar un contacto involuntario (y, por lo tanto, cortocircuitos) entre los elementos de píxeles o Ios altos niveles de capacitancia parásita (que puede degradar la relación señal-ruido y el rendimiento temporal). Finalmente, la relación entre el ancho y la longitud del canal del TFT (llamada relación de aspecto) debe ser lo suficientemente grande como para proporcionar la magnitud de la corriente TFT-on requerida para la velocidad de lectura de la disposición deseada (ya que Ios TFT con relaciones de aspecto más altas proporcionan mayores niveles de corriente en su modo de conducción). La figura 10 ilustra un ejemplo práctico de estas consideraciones en las que el factor de relleno óptico de un diseño de matriz inicial, mostrado en la figura 10(a), se ha incrementado significativamente en un diseño posterior, que se muestra en la figura 10(b), a través de disminuciones en Ios tamaños de espacios, líneas de direccionamiento y TFT, asistidos por una disminución en el tamaño mínimo de la característica. El desafío de mantener un factor de relleno óptico grande se vuelve más difícil a medida que disminuye el paso de píxeles, ya que el área ocupada por las líneas de direccionamiento, Ios espacios y el TFT de direccionamiento consumen una fracción cada vez mayor del área de píxeles.
Un método muy eficaz para eludir las restricciones mencionadas anteriormente en factor de relleno óptico es implementar arquitecturas de píxel en el que la estructura de fotodiodo se posiciona por encima del plano (es decir, por encima del nivel) del TFT de direccionamiento. Varias arquitecturas fuera del plano de este tipo son posibles, y dos de tales arquitecturas se muestran en las figuras 11 y 12. En estas ilustraciones, la estructura del fotodiodo fuera del plano se superpone a una parte, o todo, del TFT de direccionamiento, para maximizar el factor de relleno óptico. El fotodiodo en la figura 11 incluye una estructura discreta apilada alineada con el electrodo de fondo. Como en la figura 6, un TFT de direccionamiento único está conectado a un fotodiodo de a-Si discreto con tres capas de a-Si y con electrodos superior e inferior. Sin embargo, en esta arquitectura de píxeles, el electrodo inferior del fotodiodo está ubicado sobre el plano del TFT de direccionamiento. El electrodo inferior está conectado al TFT por medio de una vía (cuya ubicación se indica mediante una elipse discontinua) al contacto posterior, que es una extensión del metal utilizado para formar la fuente del TFT. Las capas de a-Si y el electrodo superior del fotodiodo están modelados para formar una pila alineada con el electrodo inferior. La dirección de la línea de direccionamiento de datos (cuya ubicación se indica mediante la elipse sólida) y la línea de polarización es ortogonal al plano del dibujo. El fotodiodo en la figura 12 tiene una estructura en la que algunas de las capas son continuas. Como en la figura 11, un solo TFT de direccionamiento está conectado a un fotodiodo de a-Si ubicado sobre el plano del TFT. Sin embargo, en esta arquitectura de píxeles, las capas p+ dopadas e intrínsecas no están modeladas, sino que son continuas en toda la disposición para ayudar a maximizar el factor de relleno óptico. La capa de a-Si dopada n+ está modelada para alinearse con el electrodo inferior del fotodiodo para inhibir el intercambio de carga entre píxeles vecinos. El electrodo inferior está conectado al TFT por medio de una vía (cuya ubicación se indica mediante una elipse discontinua) al contacto posterior, que es una extensión del metal utilizado para formar la fuente del TFT. La dirección de la línea de direccionamiento de datos (cuya ubicación se indica mediante una elipse sólida) es ortogonal al plano del dibujo.
Las figuras 13 y 14 corresponden a una realización real de un diseño de disposición de matriz activa de detección indirecta que tiene la arquitectura de píxel retratado en la figura 12. La figura 13 es una representación esquemática de cuatro píxeles, mientras que la figura 14 es una fotomicrografía de un píxel de una matriz.
Sumario de la invención
En una realización de la presente invención, se proporciona un sensor de radiación de acuerdo con la reivindicación 1.
En las reivindicaciones dependientes se citan las realizaciones adicionales de la invención.
Breve descripción de los dibujos
Una apreciación más completa de la invención y muchas de sus ventajas concomitantes se obtendrá fácilmente cuando la misma se entienda mejor con referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considera en conexión con Ios dibujos adjuntos, en Ios que:
La figura 1 es un dibujo tridimensional esquemático de una forma de un transistor de película delgada (TFT) de a-Si que muestra la parte superior del TFT visto desde un ángulo oblicuo;
La figura 2 es una vista esquemática en sección transversal del TFT de a-S¡ mostrado en la figura 1;
La figura 3 es un dibujo tridimensional esquemático de una forma de un TFT de poli-Si que muestra la parte superior del TFT visto desde un ángulo oblicuo;
La figura 4 es una vista esquemática en sección transversal del TFT de poli-Si mostrado en la figura 3;
La figura 5 es un diagrama de circuito esquemático para un píxel de una disposición de imágenes de matriz activa que emplea detección indirecta de la radiación incidente;
La figura 6 es un dibujo esquemático de una vista en sección transversal de una forma de un diseño de píxeles de detección indirecta que tiene un fotodiodo discreto, que corresponde a una implementación estructural particular del circuito de píxeles de la figura 5 y se conoce como la arquitectura de línea de base;
La figura 7 es un diagrama de circuito esquemático para un píxel de una disposición de imágenes de matriz activa que emplea detección directa de la radiación incidente;
La figura 8 es un dibujo esquemático de una vista en sección transversal de una forma de diseño de píxeles de detección directa;
La figura 9 es una representación esquemática de cuatro píxeles adyacentes de una disposición de matriz activa de detección indirecta, correspondiente a una implementación del circuito de píxeles y la arquitectura de línea de base que se muestra en las figuras 5 y 6, respectivamente;
La figura 10 es una colección de fotomicrografías de la superficie superior de un par de disposiciones de matriz activa de detección indirecta en la región de un solo píxel, que corresponde a una implementación de la arquitectura de línea de base en la figura 6;
La figura 11 es un dibujo esquemático de una vista en sección transversal de un diseño de píxeles de detección indirecta con una estructura de fotodiodo discreta, fuera del plano;
La figura 12 es un dibujo esquemático de una vista en sección transversal de un diseño de píxeles de detección indirecta con una estructura de fotodiodo continua, fuera del plano;
La figura 13 es una representación esquemática de cuatro píxeles adyacentes de una disposición de matriz activa de detección indirecta, correspondiente a una implementación del circuito de píxeles y la arquitectura que se muestra en las figuras 5 y 12, respectivamente;
La figura 14 es una fotomicrografía de la superficie superior de una disposición de matriz activa de detección indirecta en la región de un solo píxel, correspondiente a una implementación de la arquitectura de píxeles en la figura 12 y al renderizado en la figura 13;
La figura 15 es un diagrama de circuito esquemático para un píxel de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de píxeles activo con un amplificador de píxel en una etapa;
La figura 16 es una representación esquemática de cuatro píxeles adyacentes de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de píxeles activo que emplea TfT de poli-Si, correspondiente a una implementación del circuito de píxeles en la figura 15 y una estructura de fotodiodo similar a la de la figura 12;
La figura 17 es una fotomicrografía de la superficie superior de una disposición de detección indirecta en la región de un solo píxel, correspondiente a una implementación del circuito de píxeles en la figura 15 y al renderizado en la figura 16;
La figura 18 es un diagrama de circuito esquemático para un píxel de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de píxeles activo con un amplificador de píxel en dos etapas;
La figura 19 es una representación esquemática de cuatro píxeles adyacentes de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de píxeles activo que emplea TfT de poli-Si, correspondiente a una implementación del circuito de píxeles en la figura 18 y una estructura de fotodiodo similar a la de la figura 12;
La figura 20 es una fotomicrografía de la superficie superior de una disposición de detección indirecta en la región de un solo píxel, correspondiente a una implementación del circuito de píxeles en la figura 18 y al renderizado en la figura 19;
La figura 21 es una vista en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de amplificador de píxel en una etapa que emplea TFT de poli-Si, correspondiente a las figuras 16 y 17 y que muestra la topología nativa de varias características y materiales;
La figura 22(a) es una vista en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de amplificador de píxeles en dos etapas que emplea TFT de poli-Si, correspondientes a las figuras 19 y 20 y que muestra la topología nativa de varias características y materiales;
La figura 22(b) corresponde a una porción de la figura 22(a);
La figura 23 (a), obtenida a partir de los mismos cálculos utilizados para la figura 21, es una vista desde arriba de una disposición de amplificadores en píxeles de una etapa en la región de un solo píxel, correspondiente a las figuras 16 y 17 y que muestra la topología nativa de la parte superior de la estructura del fotodiodo continuo;
La figura 23(b) es una fotomicrografía, obtenida de la figura 17, que se muestra con fines de comparación con la vista superior calculada en la figura 23(a);
La figura 24(a), obtenida de los mismos cálculos utilizados para la figura 22, es una vista desde arriba de una disposición de amplificadores en píxeles de dos etapas en la región de un solo píxel, correspondiente a las figuras 19 y 20, y que muestra la topología de la parte superior de la estructura del fotodiodo continuo;
La figura 24(b) es una fotomicrografía, obtenida de la figura 20, que se muestra con fines de comparación con la vista superior calculada en la figura 24(a);
La figura 25 es un par de dibujos que ilustran el concepto general del radio de curvatura, que puede aplicarse a la caracterización de cambios en la planitud de una superficie;
La figura 26(a) es una vista en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta, correspondiente a la figura 21, pero con una topología más uniforme lograda a través de un aplanado completo de la pasivación #2;
La figura 26(b) es una vista en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta, correspondiente a la figura 21, pero con una topología más uniforme lograda a través de un aplanado parcial de la pasivación #2;
La figura 27(a) es una vista en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta, correspondiente a la figura 22(a), pero con una topología más uniforme lograda a través del aplanado completo de la pasivación #2;
La figura 27(b) corresponde a una porción de la figura 27(a);
La figura 28 es una vista en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta, correspondiente a la figura 26(a), pero con una topología más uniforme lograda al suavizar los bordes periféricos del electrodo inferior del fotodiodo;
La figura 29 es una vista en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta, correspondiente a la figura 27(a), pero con una topología más uniforme lograda al suavizar los bordes periféricos del electrodo inferior del fotodiodo;
La figura 30 es una vista en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta, correspondiente a la figura 28, pero con una topología más uniforme lograda mediante el estrechamiento de las vías que conectan el electrodo inferior del fotodiodo con el contacto posterior y llenando esas vías con metal; La figura 31(a), obtenida de los cálculos y que corresponde exactamente a la figura 23(a), es una vista superior de una disposición de amplificadores en píxeles de una etapa en la región de un solo píxel, que muestra la topología nativa de la estructura de fotodiodo superior continua, e incluida con fines de comparación con las vistas restantes en esta figura;
La figura 31(b), obtenida de los mismos cálculos utilizados para la figura 26(a), muestra la mejora en la topología de la superficie, en relación con la figura 31(a), lograda a través de un aplanado completo de la pasivación #2; La figura 31(c), obtenida de los mismos cálculos utilizados para la figura 28, muestra la mejora en la topología de la superficie, en relación con la figura 31(b), lograda al suavizar los bordes periféricos del electrodo inferior del fotodiodo;
La figura 31(d), obtenida de los mismos cálculos utilizados para la figura 30, muestra la mejora en la topología de la superficie, en relación con la figura 31(c), lograda mediante el estrechamiento de las vías que conectan el electrodo inferior del fotodiodo con el contacto posterior y llenando esas vías con metal;
La figura 32(a), obtenida de los cálculos y que corresponde exactamente a la figura 24(a), es una vista superior de una disposición de amplificadores en píxeles de dos etapas en la región de un solo píxel, que muestra la topología nativa de la estructura de fotodiodo superior continua, e incluida con fines de comparación con las vistas restantes en esta figura;
La figura 32(b), obtenida de los mismos cálculos utilizados para la figura 27, muestra la mejora en la topología de la superficie, en relación con la figura 32(a), lograda a través de un aplanado completo de la pasivación #2; La figura 32(c), obtenida de los mismos cálculos utilizados para la figura 29, muestra la mejora en la topología de la superficie, en relación con la figura 32(b), lograda al suavizar los bordes periféricos del electrodo inferior del fotodiodo;
La figura 32(d), obtenida de cálculos, muestra la mejora en la topología de la superficie, en relación con la figura 32(c), lograda mediante el estrechamiento de las vías que conectan el electrodo inferior del fotodiodo con el contacto posterior y llenando esas vías con metal;
La figura 33(a) es una vista en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta, correspondiente a la figura 21, pero con una topología más uniforme lograda a través de un aplanado completo de la capa de a-Si intrínseca en el fotodiodo;
La figura 33(b) es una vista en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta, correspondiente a la figura 21, pero con una topología más uniforme lograda a través de un aplanado parcial de la capa de a-Si intrínseca en el fotodiodo;
La figura 34(a), obtenida de los cálculos y que corresponde exactamente a la figura 23(a), es una vista superior de una disposición de amplificadores en píxeles de una etapa en la región de un solo píxel, que muestra la topología nativa de la estructura de fotodiodo superior continua, e incluida con fines de comparación con las vistas restantes en esta figura;
La figura 34(b), obtenida a partir de los mismos cálculos utilizados para la figura 33(b), muestra una mejora en la topología de la superficie, en relación con la 34(a), lograda mediante el aplanado parcial de la capa de a-Si intrínseco en el fotodiodo;
La figura 34(c), obtenida de los mismos cálculos utilizados para la figura 33(a), muestra una mejoría en la topología de la superficie, en relación con la 34(a), lograda a través del aplanado completo de la capa de a-Si intrínseca en el fotodiodo.
Descripción detallada de las realizaciones
La incorporación de estructuras de fotodiodos fuera del plano en el diseño de píxeles de las disposiciones de matriz activa de detección indirecta proporciona un mecanismo para mejorar significativamente el factor de relleno óptico. En el caso de la implementación de estructuras de fotodiodos continuos, son posibles factores de relleno ópticos tan grandes como la unidad, correspondientes a toda el área del píxel. Dichas mejoras en el factor de relleno óptico resultan de la eliminación de la competencia por el área de píxeles entre el fotodiodo y otros elementos de píxeles, como el TFT de direccionamiento, las líneas de direccionamiento y los espacios.
Las estructuras de fotodiodos fuera del plano también hacen posible Introducir elementos adicionales a Ios píxeles (como TFT, diodos, condensadores y resistencias, así como vías, trazas, líneas de control, líneas de direccionamiento y planos de tierra), por lo tanto, haciendo posibles circuitos de píxeles más complejos. Como en el caso de disposiciones de matrices activas, estos elementos adicionales residirían en un plano separado del fotodiodo y, por lo tanto, no competirían con el fotodiodo por el área de píxeles. Mediante la introducción de circuitos más complejos, tanto en el diseño de píxeles como en otras partes del diseño de la disposición, se pueden lograr mejoras considerables en el rendimiento en comparación con las matrices de imágenes de pantalla plana de matriz activa en las que cada píxel tiene solo un TFT (que actúa como el conmutador de direccionamiento de píxeles). Si bien el tipo de material semiconductor utilizado para estos TFT y diodos adicionales puede ser cualquiera de Ios descritos anteriormente, Ios ejemplos de circuitos más complejos descritos a continuación involucran TFT de poli-Si. Además, aunque Ios siguientes ejemplos se refieren a diseños de disposiciones de detección indirecta en Ios que la señal de formación de imágenes se recopila y almacena en un condensador de almacenamiento de píxeles antes de la lectura, las estructuras de fotodiodos fuera del plano también permiten crear circuitos de píxeles que permiten la detección y el recuento de rayos X individuales, una capacidad comúnmente conocida como recuento de fotones individuales, sin que estos circuitos compitan por el área con el fotodiodo. Dichos píxeles de recuento de fotones individuales incluirían un detector (tal como una estructura de fotodiodo fuera del plano), así como circuitos para un amplificador, un discriminador (opcionalmente con un circuito de modelado de pulso) y un contador de eventos (por ejemplo, en la forma de un registro de desplazamiento de retroalimentación lineal), así como para direccionamiento y restablecimiento de píxeles. Las matrices de recuento de fotones individuales ofrecen muchas ventajas, tal como la posibilidad de crear imágenes de alto contraste basadas en una porción seleccionada del espectro de rayos X, una técnica conocida como discriminación de energía o ventana de energía.
El aumento de la complejidad puede mejorar la relación señal-ruido del generador de imágenes, tanto para diseños de matrices basados en detección indirecta como para detección directa de la radiación incidente. En el caso de la detección indirecta, una mayor complejidad también puede ayudar a limitar Ios efectos indeseables asociados a la captura y la liberación de carga en Ios estados electrónicos metaestables (también llamados estados de captura) del a-Si en Ios fotodiodos.
Con referencia ahora a Ios dibujos, en Ios que números de referencia similares designan partes idénticas o correspondientes en las diversas vistas y, más particularmente, en la figura 5, para circuitos de píxeles de disposición de matriz activa que tienen la forma general mostrada en la figura 5, durante la lectura de una fila de píxeles dada, el campo eléctrico a través de Ios fotodiodos correspondientes vuelve al valor máximo definido por la magnitud de Vpolarización y por el espesor del a-Si en el fotodiodo. Por lo tanto, la lectura de píxeles hace que las señales de formación de imágenes se muestreen, así como Ios píxeles que se inicializan. Durante la recogida de la señal de formación de imágenes en cada condensador de almacenamiento de píxeles, el campo eléctrico disminuye. Para un píxel dado, si la señal de formación de imágenes es lo suficientemente grande, la magnitud del campo eléctrico disminuirá casi a cero, el condensador de almacenamiento no podrá almacenar más carga y el píxel estará saturado. La probabilidad de captura de carga en el fotodiodo generalmente aumenta al disminuir la intensidad del campo eléctrico, y se vuelve muy alta cerca de las condiciones de saturación de píxeles. En las imágenes radiográficas (que generalmente involucran grandes exposiciones a rayos X), Ios altos niveles de carga atrapada resultan en una pérdida sustancial de la señal de formación de imágenes. Esto reduce la relación señal/ruido para el generador de imágenes y puede degradar la calidad de la imagen. En la formación de imágenes fluoroscópicas, la carga atrapada durante la adquisición de imágenes tempranas se liberará en imágenes posteriores. Esto puede hacer que la información de la imagen de imágenes anteriores aparezca en imágenes posteriores, un efecto generalmente indeseable que se conoce como retardo o retardo de la imagen. Además, si se utiliza un generador de imágenes para generar una imagen radiográfica con una gran exposición a rayos X, y si ese generador de imágenes se utiliza para generar imágenes fluoroscópicas poco tiempo después, la información de la imagen radiográfica puede aparecer en las imágenes fluoroscópicas - un efecto indeseable que se conoce como fantasma. El retardo y el efecto fantasma son responsables de Ios artefactos de imagen que pueden ocultar información importante en una imagen, lo que degrada la utilidad de la imagen, y estos artefactos se encuentran comúnmente con generadores de imágenes basados en disposiciones de matriz activa. Sin embargo, Ios diseños de disposiciones que incorporan circuitos de mayor complejidad que Ios de disposiciones de matriz activa pueden superar las limitaciones de señal a ruido y reducir Ios artefactos de la imagen, a la vez que conservan las ventajas importantes de la compacidad, gran área y resistencia al daño por radiación.
Un ejemplo de un circuito de píxel más complejo para una disposición de detección indirecta se ilustra esquemáticamente en la figura 15. Este diseño de circuito incluye tres TFT que están configurados para proporcionar un amplificador de píxel en una etapa, un TFT de direccionamiento y un TFT de reinicio. En virtud de la presencia del amplificador en píxel, este diseño se conoce como un diseño de píxel activo. Durante la operación de una matriz que incorpora este diseño, la señal de formación de imágenes se recopila y almacena en el fotodiodo, que actúa como el condensador de almacenamiento de píxeles. Como en el caso de disposiciones de matriz activa, la lectura puede realizarse de una fila de píxeles a la vez (si se desea una resolución espacial máxima), pero el muestreo de las señales de píxeles y la inicialización de píxeles ya no son concurrentes. Cuando se toma una muestra de la señal de formación de imágenes en un condensador de almacenamiento de píxeles dado mediante el uso del TFT de direccionamiento, el amplificador de píxeles magnifica la señal en una cantidad igual a la relación de la capacitancia de la línea de direccionamiento de datos a la capacitancia del fotodiodo, Cpd. Dado que esta amplificación se produce en un punto en el circuito del generador de imágenes antes de las contribuciones de ruido del TFT de direccionamiento y del preamplificador externo (que son dos de las principales fuentes de ruido en las imágenes de matriz activa), este diseño de circuito de píxeles puede proporcionar un aumento sustancial en la relación señal/ruido del generador de imágenes. Además, para este circuito de píxeles, el muestreo de la señal de formación de imágenes no inicializa el píxel. Más bien, la señal de formación de imágenes continúa residiendo en el condensador de almacenamiento de píxeles hasta que el píxel se inicializa mediante el uso del TFT de reinicio. Como consecuencia, las señales de imagen pueden muestrearse varias veces y luego promediarse, lo que lleva a una mejora adicional en la relación señal/ruido del generador de imágenes. Las figuras 16 y 17 corresponden a una realización real de una disposición de detección indirecta con un diseño de amplificador de píxel en una etapa, que representa una implementación del circuito de píxeles de la figura 15. La figura 16 es una representación esquemática de cuatro píxeles, mientras que la figura 17 es una fotomicrografía de un píxel de una matriz real.
Otro ejemplo de un circuito de píxel incluso más complejo para una disposición de detección indirecta se ilustra esquemáticamente en la figura 18. Este diseño de circuito incluye cinco TFT y un condensador de retroalimentación que están configurados para proporcionar un amplificador de dos etapas, en píxeles, un TFT de direccionamiento y un TFT de reinicio. Este es otro ejemplo de diseño de píxeles activos. Durante la operación de una matriz que incorpora este diseño, la señal de formación de imágenes se recopila y almacena en el condensador de retroalimentación, que actúa como el condensador de almacenamiento de píxeles. La operación y las ventajas de este diseño son similares a los del diseño de amplificador de píxel en una etapa descrita anteriormente, lo que proporciona un aumento sustancial en la relación señal/ruido del generador de imágenes en virtud de la amplificación en píxel de la señal de formación de imágenes, así como en virtud de múltiples muéstreos y promedios de la señal de formación de imágenes. Además, durante la recopilación y el almacenamiento de la señal de formación de imágenes, el campo eléctrico a través del fotodiodo se reduce solo ligeramente en este diseño, en marcado contraste con la situación de un diseño de píxeles de matriz activa o el diseño de amplificador de píxel en una etapa descrita anteriormente.
En consecuencia, la cantidad de carga que se atrapa en el fotodiodo se reduce y los artefactos de retardo y efecto fantasma disminuyen, incluso a exposiciones muy altas de rayos X. Otra ventaja de este diseño de amplificador de dos etapas en píxel es que permite una mayor medida del control sobre la ganancia del amplificador (definido como el factor multiplicativo por el cual el amplificador aumenta la señal de formación de imágenes) en comparación con el diseño de un escenario. En el diseño de dos etapas, el amplificador en píxel magnifica la señal de formación de imágenes en una cantidad igual a la relación de la capacitancia de la línea de direccionamiento de datos a la capacitancia del condensador de retroalimentación de píxel, Cfb. Por lo tanto, para un determinado tono de píxel y una capacitancia del condensador de almacenamiento de píxeles, la magnitud de la ganancia del amplificador en píxel aumenta al aumentar la capacitancia de la línea de datos, tanto para el diseño de una etapa como de dos etapas. Como consecuencia, si se fabrican disposiciones más grandes (es decir, matrices con un mayor número de píxeles a lo largo de la dirección de la línea de datos) basándose en un diseño de píxeles determinado, la cantidad de amplificación aumentará. Esto es un resultado del hecho de que la capacitancia de la línea de datos aumentará en proporción al número de píxeles a lo largo de una línea de direccionamiento de datos. En el caso del diseño de una etapa, esta dependencia (que generalmente no es deseable) de la ganancia del amplificador en píxeles en el tamaño de la matriz no se puede compensar sin alterar el espesor o el área del fotodiodo (cuyas especificaciones deben optimizarse independientemente para obtener la máxima eficiencia de detección de Iuz). Sin embargo, para el diseño de dos etapas, la magnitud de Cfb se puede ajustar (por ejemplo, ajustando el espesor del dieléctrico del condensador o el área del condensador) para compensar Ios cambios en la capacitancia de la línea de datos. Esto permite implementar un diseño de dos etapas dado para varios tamaños de disposición sin cambiar el rango de la magnitud de las señales de imagen extraídas de la disposición, simplificando así el diseño de la electrónica de preamplificación externa requerida para la operación del generador de imágenes. Las figuras 19 y 20 corresponden a una realización real de una disposición de detección indirecta con un amplificador de píxel en dos etapas, que representa una implementación del circuito de píxeles de la figura 18. La figura 19 es una representación esquemática de cuatro píxeles mientras que la figura 20 es una fotomicrografía de un píxel de una matriz real.
Como se describió anteriormente, hacia fuera del plano estructuras de fotodiodos hacen posible mejoras sustanciales de rendimiento. Estas mejoras son el resultado directo de un mayor factor de relleno óptico, así como el resultado de una mayor complejidad del circuito de píxeles facilitada por dichas estructuras de fotodiodos. Sin embargo, para la realización práctica de estos beneficios, las estructuras de fotodiodos fuera del plano no deben introducir otros factores que degraden el rendimiento. En este sentido, el inventor ha descubierto un problema importante que degrada el rendimiento, como se explica a continuación.
Las figuras 21 y 22 son vistas en sección transversal calculadas de Ios diseños de amplificador en píxel de una etapa y de dos etapas correspondientes a las microfotografías de las figuras 17 y 20, respectivamente. Estas vistas en sección transversal ilustran diversas características y materiales presentes en Ios diseños de píxeles. Por ejemplo, hay cuatro capas de pasivación: una pasivación de tampón, una pasivación #1, una pasivación #2 y una pasivación superior. Además, hay cuatro capas de metal: metal de derivación (utilizado para elementos tales como las líneas de tensión de reinicio y líneas de direccionamiento de puerta); metal #1 (utilizado para elementos como Ios contactos posteriores, líneas de direccionamiento de datos y vías); metal #2 (utilizado para elementos tales como el electrodo inferior del fotodiodo); e ITO (utilizado para el electrodo superior del fotodiodo). Otras capas y características que se muestran en las figuras 21 y 22 incluyen: el poli-Si utilizado para los canales TFT (etiquetados como poli-Si activo); puertas TFT (formadas a partir de poli-Si); y a-Si n+ dopado, intrínseco y p+ dopado utilizado para el fotodiodo. La no uniformidad topológica de las estructuras del fotodiodo que es evidente en estas secciones transversales es representativa de la de las disposiciones fabricadas correspondientes, de las cuales se obtuvieron las microfotografías en las figuras 17 y 20. Por ejemplo, en las figuras 23 y 24, la correspondencia cercana entre las vistas superiores de los píxeles (obtenida de los mismos cálculos utilizados para generar las vistas en sección transversal en las figuras 21 y 22), y las microfotografías de las realizaciones reales de las disposiciones correspondientes, es evidente.
Las estructuras de fotodiodos ilustradas en las figuras 21 a 24 demuestran un grado muy alto de falta de uniformidad en su topología. Esta no uniformidad topológica se debe a la presencia de características en el diseño de píxeles que se encuentran debajo o forman parte del fotodiodo. Para los ejemplos del diseño de píxeles que se muestra, estas características incluyen TFT, condensadores, líneas de direccionamiento, trazas y vías, incluidas las vías que conectan el electrodo inferior del fotodiodo al contacto posterior. Dichas características crean una no uniformidad en una estructura de fotodiodo fuera del plano, ya sea que la estructura sea continua (como en estos ejemplos) o discreta (es decir, que tenga la estructura de fotodiodo que se muestra en la figura 11). Debe tenerse en cuenta que, en el caso de una disposición de detección directa, la presencia de características (tales como TFT, condensadores, líneas de direccionamiento, trazas y vías) que están por debajo o forman parte de la estructura del fotoconductor crea un grado similar de no uniformidad topológica también en esa estructura. Para una disposición de detección indirecta con una estructura continua de fotodiodos fuera del plano, así como para una disposición de detección directa, se crea una no uniformidad topológica a lo largo de todo el perímetro del electrodo inferior y en la región de la vía que conecta el electrodo inferior al contacto posterior, como se ve en las figuras 14, 21 y 22(a).
En comparación, para las disposiciones de detección indirecta que emplean la arquitectura de línea de base, las estructuras de fotodiodos discretos demuestran un grado muy alto de uniformidad en su topología. Esta uniformidad topológica se debe a la ausencia de características en el diseño de píxeles que se encuentran debajo o forman parte del fotodiodo, como se ve en las figuras 6 y 9. En este caso, cuando las etapas de procesamiento utilizadas para fabricar las diversas capas de la estructura del fotodiodo se realizan sobre la superficie lisa y plana del sustrato de la disposición, se logra una superficie lisa y plana, así como una uniformidad de espesor, para cada capa. En consecuencia, la parte superior de la estructura del fotodiodo será lisa y plana, como se observa en la figura 10. Esta uniformidad y planitud están limitadas solo por variaciones locales aleatorias (del orden de varios cientos de angstroms) que se originan a partir de las etapas de procesamiento utilizadas en la fabricación de disposiciones. Debe tenerse en cuenta que, durante la fabricación, otras variaciones de procesamiento pueden crear una variación sistemática (por ejemplo, un aumento o una disminución) en el espesor de una capa de material dada de hasta varias decenas de porcentajes en una disposición.
En el caso de disposiciones de detección indirecta que emplean la arquitectura de línea de base, los fotodiodos presentan excelentes propiedades, incluyendo una alta eficiencia para la detección de fotones ópticos y la recolección de la señal resultante, y los niveles favorablemente bajos de corriente oscura, atrapado de carga, liberación de carga y demora, sin variaciones locales aleatorias en la uniformidad y la planitud, ni variaciones sistemáticas en el espesor del material debido a que el proceso de fabricación interfiere con estas excelentes propiedades. Las estructuras de fotodiodos que exhiben tales excelentes propiedades, ya sea que incluyan un diseño discreto, de arquitectura de línea de base, o un diseño continuo o discreto fuera del plano, se consideran de alta calidad. Para una disposición de formación de imágenes determinada, cada una de estas propiedades se puede obtener a través de mediciones de las propiedades de señal de píxeles individuales y los resultados de un píxel individual, o del promedio de resultados de muchos píxeles, se pueden expresar de la siguiente manera. La magnitud de este nivel favorable de corriente oscura por píxel, normalizada al área del fotodiodo unitario, es inferior a ~1 pA por mm cuadrado. La magnitud de este nivel favorable de captura de carga por píxel, cuantificada por la cantidad de señal de formación de imágenes perdida por la captura durante un solo marco radiográfico, y expresada como un porcentaje de la señal de formación de imágenes obtenida en condiciones donde la captura de carga y la liberación de carga están en equilibrio, es inferior al -20 %. La magnitud de este nivel favorable de liberación de carga por píxel, cuantificada por la cantidad de señal de formación de imágenes liberada de los estados de captura durante el primer marco adquirido en ausencia de radiación después de una serie de marcos adquiridos con radiación y en condiciones en las que la captura de carga y la liberación de carga están en equilibrio, y expresados como un porcentaje de la señal de formación de imágenes obtenida en condiciones donde la captura y liberación de la carga están en equilibrio, es menor que -15 %. La magnitud de este nivel favorable de retardo por píxel, cuantificada por la cantidad de señal de formación de imágenes (que se origina a partir de la carga atrapada en uno o más marcos previos) liberada de los estados de captura durante el primer marco adquirido en ausencia de radiación después de uno, o una serie de marcos adquiridos con radiación, y expresada como un porcentaje de la señal de formación de imágenes del marco anterior, es inferior al -15 %. Los resultados de tales mediciones también se conocen comúnmente como primer retardo de campo o, alternativamente, como primer retardo de marco. Para la detección directa de disposiciones de matriz activa que emplean un material fotoconductor para el convertidor, la magnitud del nivel favorable de corriente oscura, normalizada a la unidad del área del fotoconductor, captura de carga, liberación de carga y retardo es similar a los niveles descritos anteriormente para las disposiciones de detección indirecta.
Para estructuras de fotodiodos de alta calidad en las disposiciones de detección Indirecta que emplean la arquitectura de línea de base, un factor que contribuye a las excelentes propiedades descritas anteriormente es el grado de uniformidad en la topología. Dentro de los límites de la uniformidad de la superficie, la planitud de la superficie y la uniformidad del espesor descritos anteriormente, cada una de las capas individuales de a-Si dopadas n+, intrínsecas y dopadas p+ en el fotodiodo tiene un espesor uniforme, los electrodos superior e inferior son planos, y estos electrodos son paralelos entre sí. Como consecuencia, la manera en que la intensidad del campo eléctrico varía en función de la distancia a través del espesor de la capa intrínseca permanece relativamente sin cambios en el área del fotodiodo, y esto es responsable de los niveles favorables de la corriente oscura, la captura de carga, la liberación de carga y el retardo en un fotodiodo de alta calidad.
Por el contrario, en las estructuras de fotodiodos que tienen una topología no uniforme, las regiones de muy alta y muy baja intensidad de campo eléctrico se crean en el material de a-Si del fotodiodo. En las regiones de un fotodiodo donde un electrodo superior o inferior muestra una desviación brusca (es decir, abrupta) de la planitud, el campo eléctrico en el a-Si intrínseco será significativamente mayor que el campo eléctrico en las regiones donde los electrodos superior e inferior son paralelos. En la vecindad de tales regiones de alto campo eléctrico, la intensidad del campo eléctrico será significativamente menor que el campo eléctrico en regiones donde los electrodos superior e inferior son paralelos. Cuanto más agudo (es decir, más abrupto) es el cambio en la planitud, mayores serán las desviaciones en la intensidad del campo eléctrico. Como la corriente oscura aumenta en función del aumento de la intensidad del campo eléctrico, las regiones con una intensidad del campo eléctrico significativamente mayor darán como resultado niveles desfavorables de corriente oscura. De manera similar, dado que la captura de carga aumenta en función de la disminución de la intensidad del campo eléctrico, las regiones con una intensidad de campo eléctrica significativamente reducida darán como resultado niveles desfavorables de captura de carga, liberación de carga y retardo.
Para los tres ejemplos de diseño de píxeles con una estructura de fotodiodo continua fuera de plano que se ha descrito anteriormente (es decir, con un diseño de matriz activa, figura 14, con un diseño de amplificador de una sola etapa en píxeles, figuras 21 y 23, y con un diseño de amplificador de píxel en dos etapas, figuras 22 y 24), la extensa falta de uniformidad topológica del fotodiodo en cada diseño da como resultado regiones extensas de intensidad de campo eléctrico significativamente incrementada, así como regiones extensas de fuerza de campo eléctrico disminuida significativamente. Los cambios bruscos en la planitud de los electrodos también pueden disminuir sustancialmente la distancia mínima entre los electrodos superior e inferior, como es evidente en la región de la profundidad a través de la figura 21, contribuyendo además a aumentos significativos en la intensidad del campo eléctrico. La presencia de regiones como la que el inventor ha descubierto conduce a niveles desfavorablemente altos de corriente oscura, captura de carga, liberación de carga y retardo y, por lo tanto, evita la realización de fotodiodos de alta calidad.
Una alta corriente oscura de fotodiodo no es deseable por varias razones. Dado que la señal oscura (creada por la corriente oscura) se almacena en el condensador de almacenamiento de píxeles durante la formación de imágenes, la alta corriente oscura reduce significativamente el rango de exposición sobre el cual el píxel puede operar antes de saturarse. Además, dado que la corriente oscura crea una fuente de ruido conocida como ruido de disparo, la alta corriente oscura conduce a un alto ruido de disparo. Dado que esta contribución del ruido de disparo en el generador de imágenes se produce antes del efecto de ganancia de un amplificador en píxeles (tal como en los diseños de circuitos de píxeles de las figuras 15 y 18), la mejora en la relación señal-ruido del generador de imágenes se reduce en comparación con las expectativas. De manera similar, el alto ruido de disparo reduce la mejora prevista en la relación señal-ruido de un generador de imágenes que incorpora una matriz AMFPI con una estructura de fotodiodo fuera del plano (como en los diseños de píxeles ilustrados en las figuras 11 y 12). Los altos niveles de captura de carga son indeseables por varias razones. En la formación de imágenes radiográficas, la pérdida de la señal a los estados de captura reduce la señal de formación de imágenes muestreada desde el píxel, reduciendo así la relación señal/ruido del generador de imágenes. Además, los altos niveles de captura de carga conducen a altos niveles de liberación y retardo de la carga, lo que aumenta las consecuencias indeseables de los artefactos de la imagen.
La agudeza (es decir, brusquedad) de los cambios en la planitud de una superficie (tal como la topología de los electrodos en un fotodiodo, como se muestra en las figuras 21 a 24) se pueden cuantificar por el radio de curvatura, r, como se ilustra en la figura 25. Los cambios más agudos en la planitud están, por lo tanto, representados por valores más pequeños de r. Las determinaciones de cálculo del efecto de los cambios bruscos en la planitud del electrodo (según lo parametrizado por r) sobre la intensidad del campo eléctrico en la capa intrínseca de a-Si de las estructuras de fotodiodo representativas de los diseños continuos y discretos fuera del plano indican la importancia de reducir tales cambios bruscos en la estructura del fotodiodo.
En las regiones cerca de los cambios de planitud que se caracterizan por un valor de r de 0,1 micrómetros o menos, las desviaciones máximas en el campo eléctrico pueden ser muy grandes, más de 300 por ciento más alto (en aquellas regiones más cercanas al cambio en la planitud) y más del 60 por ciento menor (en la vecindad de esas regiones) que la magnitud del campo eléctrico para un par de electrodos paralelos. En las regiones cercanas a los cambios de planitud caracterizados por un valor para r de -0,5 gm, las desviaciones en el campo eléctrico pueden ser hasta ~300 por ciento más altas (en las regiones más cercanas al cambio en la planitud) y hasta ~60 por ciento más bajas (en la proximidad de esas regiones) que la magnitud del campo eléctrico para un par de electrodos paralelos.
En las regiones cerca de los cambios de planitud que se caracterizan por un valor de r de ~1 gm, desviaciones en el campo eléctrico puede ser de hasta ~200 por ciento más alto (en aquellas regiones más cercanas al cambio en la planitud) y hasta ~50 por ciento menor (en la vecindad de esas regiones) que la magnitud del campo eléctrico para un par de electrodos paralelos. En las regiones cerca de los cambios de planitud que se caracterizan por un valor de r de ~2 m, desviaciones en el campo eléctrico puede ser de hasta ~50 por ciento más alto (en aquellas regiones más cercanos a la variación de planitud) y hasta ~30 por ciento más bajo (en la proximidad de esas regiones) que la magnitud del campo eléctrico para un par de electrodos paralelos. En las regiones cercanas a los cambios de planitud caracterizados por un valor para r de ~ 5 gm, las desviaciones en el campo eléctrico pueden ser hasta ~20 por ciento más altas (en las regiones más cercanas al cambio en la planitud) y hasta ~15 por ciento más bajas (en la proximidad de esas regiones) que la magnitud del campo eléctrico para un par de electrodos paralelos. En las regiones cercanas a los cambios de planitud caracterizados por un valor para r de ~ 10 gm, las desviaciones en el campo eléctrico pueden ser hasta ~10 por ciento más altas (en las regiones más cercanas al cambio en la planitud) y hasta ~10 por ciento más bajas (en la proximidad de esas regiones) que la magnitud del campo eléctrico para un par de electrodos paralelos.
Las consideraciones anteriores ponen de manifiesto que, si fuera de plano de las estructuras de fotodiodos se fabrican sin tener en cuenta la uniformidad topológica del fotodiodo, la topología resultante (que se refiere como la topología nativa, tal como aparece en los ejemplos que se muestran en las figuras 21 a 24 pueden prevenir la realización de fotodiodos de alta calidad y degradar el rendimiento de las imágenes que incorporan matrices con dichos fotodiodos. En general, las magnitudes de la corriente oscura, la captura de carga, la liberación de carga y el retardo aumentarán a medida que aumente la extensión (es decir, el número y el área) de las regiones con cambios bruscos en la planitud de los electrodos de los fotodiodos. Estas magnitudes también aumentarán a medida que aumenta la agudeza de los cambios en la planitud de los electrodos. Sin embargo, las estructuras de fotodiodos fuera del plano de alta calidad se realizan de acuerdo con un ejemplo en el que los fotodiodos se diseñan y fabrican de manera tal que la extensión de dichas regiones, así como la agudeza de los cambios en la planitud de los electrodos, sean suficientemente reducido para que los fotodiodos exhiban niveles favorables de corriente oscura, captura de carga, liberación de carga y retardo.
Las figuras 26 a 34 muestran ejemplos de los resultados de la aplicación de diversos métodos para mejorar la uniformidad topológica de estructuras de fotodiodos fuera del plano. Un método para mejorar la uniformidad topológica es aplanar completamente una capa de material que se encuentra debajo de la estructura del fotodiodo. Las ilustraciones de la aplicación de este método aparecen en las figuras 26(a) y 31(b) para el caso del diseño del amplificador en píxel de una etapa, y en las figuras 27 y 32(b) para el caso del diseño del amplificador en píxel de dos etapas. En cada caso, la superficie superior de la pasivación #2 se ha hecho plana.
Este se puede conseguir, por ejemplo, en un ejemplo, mediante la aplicación de pulido químico mecánico (CMP, también llamado aplanado químico-mecánico) y/o recubrimiento por rotación. Al aplicar este método, el espesor de la capa de pasivación inicialmente podría hacerse más grueso que en el caso de la topología nativa, para garantizar un espesor mínimo después de la aplicación de CMP. Esto ayudaría a asegurar que la capacitancia parásita entre los electrodos del fotodiodo y los elementos del circuito debajo de la estructura del fotodiodo se mantenga por debajo del límite deseado. Las figuras 26(a) y 27 proporcionan vistas en sección transversal de la mejora resultante en la uniformidad topológica del fotodiodo en comparación con la de las topologías nativas ilustradas en las figuras 21 y 22, respectivamente. Las figuras 31(b) y 32(b) proporcionan vistas superiores de la mejora resultante en la uniformidad topológica del fotodiodo en comparación con la topología nativa ilustrada en las figuras 31(a) y 32(a), respectivamente. La efectividad de este método para mejorar significativamente la uniformidad topológica es evidente. Otro método para mejorar la uniformidad topológica de las estructuras de fotodiodos fuera del plano es aplanar parcialmente una capa de material que se encuentra debajo de la estructura del fotodiodo, como se ilustra en la figura 26(b). Esto se puede lograr mediante el uso de varias técnicas conocidas, tal como las descritas anteriormente.
En continuas estructuras de fotodiodos fuera de plano, los bordes del electrodo inferior (formado a partir de la capa de metal #2) crean cambios bruscos de planitud en el electrodo superior, como es evidente en las figuras 26(a) y 27(a). En un ejemplo, es deseable suavizar estos bordes. Un método para lograr esta uniformidad es a través del ajuste de la técnica de grabado utilizada para definir los bordes del electrodo inferior para lograr una forma biselada o redondeada que tenga un radio de curvatura mayor que el de la topología nativa. Las figuras 28 y 29 proporcionan vistas en sección transversal de la mejora resultante en la uniformidad topológica del fotodiodo en comparación con la que se muestra en las figuras 26(a) y 27(a), respectivamente. Las figuras 31(c) y 32(c) proporcionan vistas superiores de la mejora resultante en la uniformidad topológica del fotodiodo en comparación con la que se muestra en las figuras 31(b) y 32(b), respectivamente. La efectividad de este método para mejorar aún más la uniformidad topológica es evidente.
En continuas estructuras de fotodiodos fuera del plano, la una o más vías que conectan el electrodo de fondo del fotodiodo de contacto posterior también crean cambios bruscos en la planitud de los electrodos superior e inferior.
Un método para reducir la agudez de estos cambios en la planitud es reducir el área de cada vía reduciendo sus dimensiones laterales (es decir, las dimensiones a lo largo de la superficie del fotodiodo), por ejemplo, a los límites permitidos por las reglas de diseño. El metal utilizado para el electrodo inferior también se puede depositar para llenar la vía. La figura 30 es una vista en sección transversal de la mejora resultante en la uniformidad topológica del fotodiodo en comparación con la que se muestra en la figura 28. (No se muestra una ilustración de la sección transversal correspondiente para el diseño del amplificador en píxeles de dos etapas, dada la ausencia de vías dentro del campo de visión de la figura 29). Las figuras 31(d) y 32(d) son vistas superiores de la mejora resultante en la uniformidad topológica del fotodiodo en comparación con la que se muestra en las figuras 31(c) y 32(c), respectivamente. La eficacia de este método de la invención para mejorar aún más la uniformidad topológica es evidente.
Otro método para mejorar la uniformidad topológica de estructuras de fotodiodos fuera del plano es para aplanar la superficie superior de la capa de a-Si intrínseco en el fotodiodo. Las ilustraciones de la aplicación de este método aparecen en las figuras 33, 34(b) y 34(c) para el caso del diseño del amplificador de píxel en una etapa.
El aplanado completo de la capa de a-Si intrínseco en el fotodiodo se puede lograr, por ejemplo, en un ejemplo, mediante la aplicación de CMP. Al aplicar este método, el espesor de la capa intrínseca de a-Si puede hacerse inicialmente más grueso que el espesor preferido, para asegurar que el espesor final alcanzado después de la aplicación de CMP se corresponda con el espesor preferido. Esto ayudaría a asegurar que el fotodiodo exhibe excelentes propiedades. La figura 33(a) proporciona una vista en sección transversal de la mejora resultante en comparación con el caso de la topología nativa ilustrada en la figura 21. La figura 34(c) proporciona una vista superior de la mejora resultante en la uniformidad topológica del fotodiodo en comparación con la topología nativa ilustrada en la figura 34(a). La efectividad de este método para mejorar significativamente la uniformidad del electrodo superior del fotodiodo es evidente. La uniformidad del electrodo inferior permanece sin cambios en comparación con la topología nativa. Otro ejemplo de este método para mejorar la uniformidad topológica de las estructuras de fotodiodos fuera del plano es planar parcialmente la capa de a-Si intrínseca en el fotodiodo, como se ilustra en las figuras 33(b) y 34(b). Esto se puede lograr mediante el uso de varias técnicas conocidas, tal como las descritas anteriormente.
Los métodos para mejorar la uniformidad topológica de las estructuras de fotodiodos fuera del plano, como se describe en este documento, incluyen el aplanado de una o más capas de material debajo de la estructura del fotodiodo, tal como una capa de pasivación, que alisa los bordes del electrodo inferior de la estructura del fotodiodo, estrechando las dimensiones laterales de las vías que conectan el electrodo inferior del fotodiodo al contacto posterior y/o depositando el metal utilizado para el electrodo inferior para rellenar las vías, y el aplanado del a-Si intrínseco en el fotodiodo, se puede utilizar en combinación para lograr los resultados deseados.
Como se desprende de los resultados dramáticos que se muestran en las figuras 31, 32, y 34, la configuración proporciona una capacidad para eliminar no uniformidades topológicas asociadas a los bordes de los elementos de circuitos de píxeles. Las técnicas de aplanado (como se describió anteriormente) planean capas que cubren elementos de circuitos de píxeles o características de disposiciones tales como TFT (incluyendo la fuente, drenaje y puerta de TFT), diodos, condensadores y resistencias, así como vías, trazas, líneas de control, dirección líneas, planos de tierra, superficies de electrodos, superficies de bloqueo de luz, líneas de polarización, contactos posteriores y electrodos de fondo del fotodiodo (todos fabricados a partir de múltiples capas de metal, pasivación o dieléctricas), descritos anteriormente y tal como se muestra en las vistas en sección de las figuras 26-30 y 33. De esta manera, la configuración no se limita al aplanado sobre elementos de transistor de película delgada. Por ejemplo, incluso los efectos de las no uniformidades asociadas a todos los elementos del circuito de píxeles TFT o las características de la matriz (incluidas, entre otras, las líneas de control y dirección) pueden mitigarse mediante el aplanado de las capas posteriores depositadas sobre estas estructuras, incluida la electricidad a través de interconexiones a través de la capa de pasivación inferior #1 (como se muestra, por ejemplo, en la figura 26). Incluso los efectos de no uniformidad introducidos por los diseños de amplificadores en píxeles de una etapa (como en las figuras 17, 21 y 23) o Ios diseños de amplificadores en píxeles de dos etapas (como en las figuras 20, 22 y 24) pueden ser mitigado por el aplanado de capas posteriores depositadas sobre estas estructuras.
A la luz de la anterior descripción detallada, diversos elementos de las diferentes realizaciones de la invención y ejemplos que no forman parte de la invención reivindicada se describen a continuación en términos más generales.
En un primer ejemplo ilustrado, que no forma parte de la invención reivindicada, pero que comprende características y divulga valores e intervalos de radios de curvatura, corriente oscura, nivel de captura de carga, liberación de carga y retardo que se pueden incluir en las realizaciones de la invención, un sensor de radiación incluye una capa de centelleo configurado para emitir fotones tras la interacción con la radiación y un fotodetector que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotosensible ionizante, y un segundo electrodo transmisor de fotones dispuesto en la proximidad de la capa de centelleo. La capa fotosensible está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con una parte de Ios fotones. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de Ios pares de huecos de electrones generados en la capa fotosensible y una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que Incluye el circuito de píxeles. Una superficie de al menos uno del primer electrodo y el segundo electrodo solapa al menos parcialmente el circuito de píxeles y tiene una inflexión en la superficie por encima de las características de los circuitos de píxeles. La inflexión de la superficie tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro.
La inflexión de la superficie puede tener un radio de curvatura mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros, o más de un centenar de micrómetros, por ejemplo, en función del grado de aplanado deseado o alcanzado. La capa de aplanado puede entonces aplanar total o parcialmente las características de los circuitos de píxeles, las características de la matriz, las conexiones eléctricas a través de interconexiones a la fuente o el drenaje de TFT, Ios elementos de amplificación de una etapa en píxeles, y/o elementos de amplificador en píxel de dos etapas. La capa de aplanado puede ser al menos una de una capa de pasivación, una capa dieléctrica o una capa de aislamiento.
En un aspecto de este primer ejemplo ilustrado, el sensor de radiación puede incluir líneas de direccionamiento y de datos dispuestos debajo del fotodetector, y la capa de aplanado está dispuesta en las líneas de direccionamiento y de datos y en vías de las líneas de direccionamiento y de datos. Además, una interconexión eléctrica puede extenderse a través de la capa de aplanado y conectar el primer electrodo al circuito de píxeles. Una inflexión de la superficie de la interconexión eléctrica en contacto con la capa fotosensible puede tener un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, más de un micrómetro, más de cinco micrómetros, más de diez micrómetros y más de cien micrómetros.
En un aspecto de este primer ejemplo ilustrado, la capa fotosensible puede ser una de una pila semiconductora p-in, una pila semiconductora n-i-p, o una pila semiconductora aislante de metal. El circuito de píxeles puede incluir uno de Ios transistores de película delgada, diodos, condensadores, resistencias, trazas, vías, líneas de control, líneas de direccionamiento y planos de tierra. El circuito de píxeles puede ser uno de un transistor semiconductor amorfo o un transistor semiconductor policristalino o un transistor semiconductor microcristalino. El circuito de píxeles puede incluir al menos uno de un transistor de direccionamiento, un transistor amplificador y un transistor de reinicio. El circuito de píxeles puede ser al menos uno de silicio amorfo, silicio amorfo de baja temperatura y silicio microcristalino. El circuito de píxeles puede ser al menos uno de un semiconductor de silicio, un semiconductor de óxido, un semiconductor de calcogenuro, un semiconductor de selenuro de cadmio, un semiconductor orgánico, una molécula pequeña orgánica o un semiconductor de polímero, nanotubos de carbono o grafeno, u otros materiales semiconductores.
En un aspecto de este primer ejemplo ilustrado, la capa fotosensible puede ser al menos una de 1) una capa fotosensible continua que se extiende entre Ios píxeles del fotodetector plural o 2) capas fotosensibles discretas asociadas a Ios respectivos de Ios píxeles de fotodetectores plurales. La capa de centelleo puede ser al menos una de CsI:TI, Gd202S:Tb, Csl:Na, Nal:Tl, CaW04, ZnW04, CdW04, BL,Ge30i2, Lui8Ybo2Si05:Ce, Gd2Si05:Ce, BaFCl:Eu2+, BaS04:Eu2+, BaFBr:Eu2+, LaOBr:Tb3+, LaOBr:Tm3+, La202S:Tb3+, Y202S:Tb3+, YTa04, YTa04:Nb, ZnS:Ag, (Zn,Cd)S:Ag, ZnSi04:Mn2+, CsI, LII:Eu2+, PbW04, BÍ4SÍ3Oi2, Lu2SiOa:Ce3+, YAl03:Ce3+, CsF, CaF2:Eu2+, BaF2, CeF3, Yi.34Gdo.603:Eu3+,Pr, Gd202S:Pr3+,Ce, SCG1, HFG:Ce3+ (5%) and C-mH-io, u otros materiales de centelleo.
En un aspecto de este primer ejemplo ilustrado, el sensor de radiación puede incluir un sustrato de base que soporta Ios circuitos de píxel, el fotodetector, y la capa de centelleo, y puede incluir una pluralidad de píxeles del fotodetector dispuestos en un patrón regular sobre el sustrato base. En un aspecto de este primer ejemplo ilustrado, el segundo electrodo transmisor de fotones puede formar un plano de polarización para la pluralidad de Ios píxeles del fotodetector. Una parte del circuito de píxeles se puede disponer en el sustrato base en una región de separación entre píxeles adyacentes del fotodetector. Esta parte puede incluir uno de transistores de película delgada, diodos, condensadores, resistencias, vías, trazas, líneas de control, líneas de direccionamiento y planos de tierra. En un aspecto de esta realización, el primer electrodo puede tener extremos biselados que terminan cerca de la región de separación.
En un aspecto de este primer ejemplo ilustrado, una corriente oscura, normalizada a la zona de fotodetector de unidad, entre el primer electrodo y el segundo electrodo transmisor de fotones puede ser inferior a 10 pA/mm2, o menos de 5 pA/mm2, o menos de 1 pA/mm2, o menos de 0,5 pA/mm2 El nivel de corriente oscura, en cierto grado, está acoplado al grado de aplanado y al radio de curvatura de la(s) inflexión(es) de superficie que se describieron anteriormente. En un aspecto de este primer ejemplo ilustrado, un campo eléctrico en regiones en la capa fotosensible próxima a la inflexión de la superficie puede ser mayor de un 60 por ciento y menor de un 300 por ciento de un campo eléctrico en la capa fotosensible entre un par de primer y segundo electrodos paralelos. La variación del campo eléctrico se acopla en cierto grado al grado de aplanado y al radio de curvatura de la(s) inflexión(s) de la superficie descritas anteriormente.
En un aspecto de este primer ejemplo ilustrado, el sensor puede incluir una placa metálica dispuesta sobre la capa de centelleo o dispuesta en una encapsulación en la capa de centelleo.
En un segundo ejemplo ilustrado, que no forma parte de la invención reivindicada, un sensor de radiación incluye una capa de centelleo configurado para emitir fotones tras la Interacción con la radiación, un fotodetector que Incluye en orden un primer electrodo, una capa fotosensible ionizante, y un segundo electrodo transmisor de fotones dispuesto en la proximidad de la capa de centelleo. La capa fotosensible está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con una parte de los fotones. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de los pares de huecos de electrones generados en la capa fotosensible e incluye una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. La capa de aplanado tiene una primera inflexión superficial a lo largo de un borde periférico de las características de los elementos del circuito de píxeles, el primer electrodo tiene una segunda inflexión superficial sobre la primera inflexión superficial y sobre una superficie de la capa de aplanado opuesta al sustrato base, y la segunda superficie la inflexión tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro.
En un aspecto de este segundo ejemplo ilustrado, la inflexión de la segunda superficie puede tener un radio de curvatura mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros, o más de un centenar de micrómetros, por ejemplo, en función del grado de aplanado deseado o alcanzado. La capa de aplanado puede entonces aplanar total o parcialmente las características de los circuitos de píxeles, las características de la matriz, las conexiones eléctricas a través de interconexiones a la fuente o el drenaje de TFT, Ios elementos de amplificación de una etapa en píxeles, y/o elementos de amplificador en píxel de dos etapas. La capa de aplanado puede ser al menos una de una capa de pasivación, una capa dieléctrica o una capa de aislamiento.
En un aspecto de este segundo ejemplo ilustrado, el sensor de radiación puede incluir líneas de direccionamiento y de datos dispuestos debajo del fotodetector, y la capa de aplanado está dispuesta en las líneas de direccionamiento y de datos y en vías de las líneas de direccionamiento y de datos. Además, una interconexión eléctrica puede extenderse a través de la capa de aplanado y conectar el primer electrodo al circuito de píxeles. Una inflexión de la superficie de la interconexión eléctrica en contacto con la capa fotosensible puede tener un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, más de un micrómetro, más de cinco micrómetros, más de diez micrómetros o más de cien micrómetros.
En un aspecto de este segundo ejemplo ilustrado, la capa fotosensible puede ser una de una pila semiconductora pi-n, una pila semiconductora n-i-p, o una pila semiconductora aislante de metal. El circuito de píxeles puede incluir uno de Ios transistores de película delgada, diodos, condensadores, resistencias, trazas, vías, líneas de control, líneas de dirección y planos de tierra. El circuito de píxeles puede ser uno de un transistor semiconductor amorfo o un transistor semiconductor policristalino o un transistor semiconductor microcristalino. El circuito de píxeles puede incluir al menos uno de un transistor de direccionamiento, un transistor amplificador y un transistor de reinicio. El circuito de píxeles puede ser al menos uno de silicio amorfo, silicio amorfo de baja temperatura y silicio microcristalino. El circuito de píxeles puede ser al menos uno de un semiconductor de silicio, un semiconductor de óxido, un semiconductor de calcogenuro, un semiconductor de selenuro de cadmio, un semiconductor orgánico, una molécula pequeña orgánica o un semiconductor de polímero, nanotubos de carbono o grafeno, u otros materiales semiconductores.
En un aspecto de este segundo ejemplo ilustrado, la capa fotosensible puede ser al menos una de 1) una capa fotosensible continua que se extiende entre Ios píxeles del fotodetector plural o 2) capas fotosensibles discretas asociadas a Ios respectivos de Ios píxeles de fotodetectores plurales. La capa de centelleo puede ser al menos una de CsI:TI, Gd202S:Tb, Csl:Na, Nal:Tl, CaW04, ZnW04, CdW04, BL,Ge30i2, Lui8Ybo2Si05:Ce, Gd2Si05:Ce, BaFCl:Eu2+, BaS04:Eu2+, BaFBr:Eu2+, LaOBr:Tb3+, LaOBr:Tm3+, La202S:Tb3+, Y202S:Tb3+, YTa04, YTa04:Nb, ZnS:Ag, (Zn,Cd)S:Ag, ZnSi04:Mn2+, CsI, LII:Eu2+, PbW04, BÍ4SÍ3Oi2, Lu2SiOa:Ce3+, YAl03:Ce3+, CsF, CaF2:Eu2+, BaF2, CeF3, Yi.34Gdo.603:Eu3+,Pr, Gd202S:Pr3+,Ce, SCG1, HFG:Ce3+ (5%) and C-mH-io, u otros materiales de centelleo.
En un aspecto de este segundo ejemplo ilustrado, el sensor de radiación puede incluir un sustrato de base que soporta Ios circuitos de píxel, el fotodetector, y la capa de centelleo.
El sensor de radiación puede incluir una pluralidad de píxeles del fotodetector dispuestos en un patrón regular en el sustrato de base. En un aspecto de este segundo ejemplo ilustrado, el segundo electrodo transmisor de fotones puede formar un plano de polarización para la pluralidad de Ios píxeles del fotodetector. Una parte del circuito de píxeles se puede disponer en el sustrato base en una región de separación entre píxeles adyacentes del fotodetector. Esta parte puede incluir uno de transistores de película delgada, diodos, condensadores, resistencias, vías, trazas, líneas de control, líneas de dirección y planos de tierra. En un aspecto de este segundo ejemplo ilustrado, el primer electrodo puede tener extremos biselados que terminan cerca de la región de separación. El borde biselado puede tener un radio de curvatura mayor de medio micrómetro, o mayor de un micrómetro, o mayor de cinco micrómetros, o mayor de diez micrómetros, o mayor de cien micrómetros.
En un aspecto de este segundo ejemplo ilustrado, una corriente oscura, normalizada a la zona de fotodetector de unidad, entre el primer electrodo y el segundo electrodo transmisor de fotones puede ser inferior a 10 pA/mm2, o menos de 5 pA/mm2, o menos de 1 pA/mm2, o menos de 0,5 pA/mm2 El nivel de corriente oscura, en cierto grado, está acoplado al grado de aplanado y al radio de curvatura de la(s) Inflexlón(es) de superficie que se describieron anteriormente. En un aspecto de este segundo ejemplo ilustrado, un campo eléctrico en regiones en la capa fotosensible próxima a la inflexión de la superficie puede ser mayor de un 60 por ciento y menor de un 300 por ciento de un campo eléctrico en la capa fotosensible entre un par de primer y segundo electrodos paralelos. La variación del campo eléctrico se acopla en cierto grado al grado de aplanado y al radio de curvatura de la(s) inflexión(s) de la superficie descritas anteriormente.
En un aspecto de este segundo ejemplo ilustrado, el sensor puede incluir una placa metálica dispuesta sobre la capa de centelleo.
En un tercer ejemplo ilustrado, que no forma parte de la invención reivindicada, un sensor de radiación incluye una capa de centelleo configurado para emitir fotones tras la interacción con la radiación, un fotodetector que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotosensible ionizante, y un segundo electrodo transmisor de fotones dispuesto en la proximidad de la capa de centelleo. La capa fotosensible está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con una parte de los fotones. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de los pares de huecos de electrones generados en la capa fotosensible e incluye una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. El fotodetector tiene una corriente oscura, normalizada al área del fotodetector unitario, entre el primer electrodo y el segundo electrodo transmisor de fotones que es inferior a 10 pA/mm2
En un aspecto de este tercer ejemplo ilustrado, la capa de aplanado puede ser al menos una de una capa de pasivación, una capa dieléctrica, o una capa de aislamiento. En un aspecto de este tercer ejemplo ilustrado, una inflexión de la superficie del primer electrodo sobre el circuito de píxeles tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros o mayor de cien micrómetros.
En un aspecto de este tercer ejemplo ilustrado, la corriente oscura, normalizada a unidad de área fotodetector, puede ser menos de 5 pA/mm2, o menos de 1 pA/mm2, o menos de 0,5 pA/mm2 El nivel de corriente oscura, en cierto grado, está acoplado al grado de aplanado y al radio de curvatura de la(s) inflexión(es) de superficie que se describieron anteriormente.
En un cuarto ejemplo ilustrado, que no forma parte de la invención, un sensor de radiación incluye una capa de centelleo configurado para emitir fotones tras la interacción con la radiación, un fotodetector que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotosensible ionizante, y un segundo electrodo transmisor de fotones dispuesto en la proximidad de la capa de centelleo. La capa fotosensible está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con una parte de los fotones. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de los pares de huecos de electrones generados en la capa fotosensible e incluye una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. El fotodetector tiene un nivel de captura de carga por píxel de fotodetector, cuantificado por la cantidad de señal de formación de imágenes (indicativa de los pares de huecos de electrones generados en la capa fotosensible) perdida durante el encuadre en un solo marco radiográfico, y expresada como un porcentaje de la señal de formación de imágenes obtenida en condiciones donde la captura de carga y la liberación de carga están en equilibrio, es decir, menos del -20 %.
En un aspecto de este cuarto ejemplo ilustrado, la capa de aplanado puede ser al menos uno de una capa de pasivación, una capa dieléctrica, o una capa de aislamiento. En un aspecto de este cuarto ilustrado, una inflexión de la superficie del primer electrodo sobre el circuito de píxeles tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros o mayor de cien micrómetros.
En un aspecto de este cuarto ejemplo ilustrado, el nivel de captura de carga por píxel fotodetector puede ser menos de 15 %, menos de 10 %, o menos de 5 %, por ejemplo, en función del grado de aplanado deseado o alcanzado. En un quinto ejemplo ilustrado, que no forma parte de la invención reivindicada, un sensor de radiación incluye una capa de centelleo configurado para emitir fotones tras la interacción con la radiación, un fotodetector que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotosensible ionizante, y un segundo electrodo transmisor de fotones dispuesto en la proximidad de la capa de centelleo. La capa fotosensible está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con una parte de los fotones. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de los pares de huecos de electrones generados en la capa fotosensible e incluye una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. El fotodetector tiene una liberación de carga por píxel de fotodetector, cuantificada por la cantidad de señal de formación de imágenes (indicativa de los pares de huecos de electrones generados en la capa fotosensible) liberada de Ios estados de captura durante el primer marco adquirido en ausencia de radiación después de una serie de marcos adquiridos con radiación y bajo condiciones donde la captura de carga y la liberación de carga están en equilibrio, y se expresa como un porcentaje de la señal de formación de imágenes obtenida en condiciones donde la captura y la liberación de carga están en equilibrio, que es menos del -15 %.
En un aspecto de este quinto ejemplo ilustrado, la capa de aplanado puede ser al menos uno de una capa de pasivación, una capa dieléctrica, o una capa de aislamiento. En un aspecto de este quinto ejemplo ilustrado, una inflexión de la superficie del primer electrodo sobre el circuito de píxeles tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros o mayor de cien micrómetros.
En un aspecto de este quinto ejemplo ilustrado, la liberación de carga por píxel fotodetector puede ser menos de 10%, menos de 5%, o menos de 3%, por ejemplo, en función del grado de aplanado deseado o alcanzado.
En un sexto ejemplo ilustrado, un sensor de radiación incluye una capa de centelleo configurado para emitir fotones tras la interacción con la radiación, un fotodetector que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotosensible ionizante, y un segundo electrodo transmisor de fotones dispuesto en la proximidad de la capa de centelleo. La capa fotosensible está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con una parte de Ios fotones. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de Ios pares de huecos de electrones generados en la capa fotosensible e incluye una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. El fotodetector tiene un retardo por píxel de fotodetector, cuantificado por la cantidad de señal de formación de imágenes (indicativa de Ios pares de huecos de electrones generados en la capa fotosensible, y que se origina a partir de la carga atrapada en uno o más marcos previos) liberada de Ios estados de captura durante el primer marco adquirido en ausencia de radiación después de uno, o una serie de marcos adquiridos con radiación, y expresados como un porcentaje de la señal de formación de imágenes del marco anterior, que es menor que -15 %.
En un aspecto de este sexto ejemplo ilustrado, la capa de aplanado puede ser al menos uno de una capa de pasivación, una capa dieléctrica, o una capa de aislamiento. En un aspecto de este sexto ejemplo ilustrado, una inflexión de la superficie del primer electrodo sobre el circuito de píxeles tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros o mayor de cien micrómetros.
En un aspecto de este sexto ejemplo ilustrado, el retardo por píxel fotodetector puede ser menos de 10%, menos de 5%, o menos de 3%, por ejemplo, en función del grado de aplanado deseado o alcanzado.
En un séptimo ejemplo ilustrado, que no forma parte de la invención reivindicada, un sensor de radiación incluye una capa de centelleo configurado para emitir fotones tras la interacción con la radiación, un fotodetector que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotosensible ionizante, y un segundo electrodo transmisor de fotones dispuesto en la proximidad de la capa de centelleo. La capa fotosensible está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con una parte de Ios fotones. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de Ios pares de huecos de electrones generados en la capa fotosensible e incluye una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. El primer electrodo puede extenderse sobre una parte del circuito de píxeles y puede tener un borde lateral, un borde longitudinal y una esquina en la intersección de Ios bordes lateral y longitudinal. Al menos uno de Ios bordes laterales y longitudinales puede ser un borde biselado. En un aspecto de esta realización, la esquina puede ser una esquina redondeada que conecta el borde lateral hasta el borde longitudinal. El borde biselado puede tener un radio de curvatura mayor de medio micrómetro, o mayor de un micrómetro, o mayor de cinco micrómetros, o mayor de diez micrómetros, o mayor de cien micrómetros. En un aspecto de esta realización, la capa de aplanado puede ser al menos uno de una capa de pasivación, una capa dieléctrica, o una capa de aislamiento.
En un octavo ejemplo ilustrado, que no forma parte de la invención reivindicada, un sensor de radiación incluye una capa de centelleo configurado para emitir fotones tras la interacción con la radiación, un fotodetector que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotosensible ionizante, y un segundo electrodo transmisor de fotones dispuesto en la proximidad de la capa de centelleo. La capa fotosensible está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con una parte de Ios fotones. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de Ios pares de huecos de electrones generados en la capa fotosensible e incluye una capa de pasivación dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. La capa de pasivación tiene una primera inflexión de superficie sobre Ios elementos del circuito de píxeles. El segundo electrodo tiene una segunda inflexión superficial por encima de la primera inflexión superficial. La segunda inflexión de la superficie tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro.
La segunda inflexión de la superficie puede tener un radio de curvatura mayor de un micrómetro, o superior a cinco micrómetros, o mayor de diez micrómetros, o superior a cien micrómetros. La capa de pasivación puede ser una capa de pasivación aplanada. La capa fotosensible puede ser una capa fotosensible aplanada.
En un noveno ejemplo ilustrado, que no forma parte de la invención reivindicada, un sensor de radiación incluye una capa de centelleo configurado para emitir fotones tras la interacción con la radiación, un fotodetector que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotosensible ionizante, y un segundo electrodo transmisor de fotones dispuesto en la proximidad de la capa de centelleo. La capa fotosensible está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con una parte de los fotones. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de los pares de huecos de electrones generados en la capa fotosensible e incluye una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. Una superficie de al menos uno del primer electrodo y el segundo electrodo puede solapar al menos parcialmente el circuito de píxeles y no puede presentar características de superficie indicativas del circuito de píxeles subyacente.
En los anteriores primero a noveno ejemplos ilustrados y en las realizaciones mencionadas a continuación, la capa de aplanado puede entonces aplanarse completa o parcialmente sobre algunas de las características de los circuitos de píxeles. La capa de aplanado puede ser al menos una de una capa de pasivación, una capa dieléctrica o una capa de aislamiento. Una inflexión de la superficie del primer electrodo sobre el circuito de píxeles puede tener un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, más de un micrómetro, más de cinco micrómetros, más de diez micrómetros o más de cien micrómetros, por ejemplo, dependiendo del grado de aplanado deseado o alcanzado. Puede disponerse una placa metálica sobre la capa de centelleo. Además, en el primero a noveno ejemplos ilustrados anteriormente y en las realizaciones que se analizan a continuación, una interconexión eléctrica puede extenderse a través de la capa de aplanado y conectar el primer electrodo al circuito de píxeles. Una inflexión de la superficie de la interconexión eléctrica en contacto con la capa fotosensible puede tener un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, más de un micrómetro, más de cinco micrómetros, más de diez micrómetros y más de cien micrómetros.
En los ejemplos anteriores primero a noveno ilustrados y en las realizaciones mencionadas a continuación, la capa fotosensible puede ser una de una pila semiconductora p-i-n, una pila semiconductora n-i-p, o una pila semiconductora de aislante de metal. El circuito de píxeles puede incluir uno de los transistores de película delgada, diodos, condensadores, resistencias, trazas, vías, líneas de control, líneas de direccionamiento y planos de tierra. El circuito de píxeles puede ser uno de un transistor semiconductor amorfo o un transistor semiconductor policristalino o un transistor semiconductor microcristalino. El circuito de píxeles puede incluir al menos uno de un transistor de direccionamiento, un transistor amplificador y un transistor de reinicio. El circuito de píxeles puede ser al menos uno de silicio amorfo, silicio amorfo de baja temperatura y silicio microcristalino. El circuito de píxeles puede ser al menos uno de un semiconductor de silicio, un semiconductor de óxido, un semiconductor de calcogenuro, un semiconductor de selenuro de cadmio, un semiconductor orgánico, una molécula pequeña orgánica o un semiconductor de polímero, nanotubos de carbono o grafeno, u otros materiales semiconductores.
En los ejemplos ilustrados primero a noveno y en las realizaciones que se analizan a continuación, la capa fotosensible puede ser al menos una de 1) una capa fotosensible continua que se extiende a través de varios píxeles fotodetectores o 2) capas fotosensibles discretas asociadas a la respectiva pluralidad de píxeles fotodetectores. La capa de centelleo puede ser al menos uno de CsI:TI, Gd202S:Tb, Csl:Na, Nal:Tl, CaW04, ZnW04, CdW04, BÍ4GeaOi2, Lui8Ybo2Si05:Ce, Gd2SiOa:Ce, BaFCl:Eu2+, BaS04:Eu2+, BaFBr:Eu2+, LaOBr:Tb3+, LaOBr:Tm3+, La202S:Tb3+, Y202S:Tb3+, YTa04, YTa04:Nb, ZnS:Ag, (Zn,Cd)S:Ag, ZnSi04:Mn2+, CsI, LÍI:Eu2+, PbW04, BÍ4SÍ3O12, Lu2SiOa:Ce3+, YAl03:Ce3+, CsF, CaF2:Eu2+, BaF2, CeF3, Yi.34Gdo.a03:Eu3+,Pr, Gd202S:Pr3+,Ce, SCG1, HFG:Ce3+ (5%) and C-mH-io, u otros materiales de centelleo.
En Ios ejemplos ilustrados anteriormente primero a noveno y en las realizaciones que se analizan a continuación, el sensor de radiación puede incluir un sustrato base que soporta el circuito de píxeles, el fotodetector y la capa de centelleo. El sensor de radiación puede incluir una pluralidad de píxeles del fotodetector dispuestos en un patrón regular en el sustrato de base. En un aspecto de esta realización, el segundo electrodo transmisor de fotones puede formar un plano de polarización para la pluralidad de Ios píxeles del fotodetector. Una parte del circuito de píxeles se puede disponer en el sustrato base en una región de separación entre píxeles adyacentes del fotodetector. Esta parte puede incluir uno de transistores de película delgada, diodos, condensadores, resistencias, vías, trazas, líneas de control, líneas de direccionamiento y planos de tierra. El primer electrodo puede tener extremos biselados que terminan cerca de la región de la separación. A continuación, se proporcionan ejemplos de combinaciones preferidas de estas características.
En Ios ejemplos primero a noveno ilustrados anteriormente y en las realizaciones mencionadas a continuación, una placa de metal puede estar dispuesta en el segundo electrodo transmisor de radiación ionizante o se pueden disponer en una capa de encapsulación en el segundo electrodo transmisor de radiación ionizante. Además, la capa de aplanado puede al menos parcialmente aplanarse sobre las características de la disposición, mediante conexiones eléctricas a través de interconexiones a la fuente o drenaje de TFT, sobre elementos amplificadores en píxeles de una etapa, o sobre elementos amplificadores en píxeles de dos etapas.
En una primera realización ilustrada de la invención, un sensor de radiación incluye un detector fotoconductor que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotoconductora, y un segundo electrodo transmisor de radiación ionizante. La capa fotoconductora está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con la radiación ionizante. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de los pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora y una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. Una superficie de al menos uno del primer electrodo y el segundo electrodo solapa al menos parcialmente el circuito de píxeles y tiene una inflexión en la superficie por encima de las características de los circuitos de píxeles. La inflexión de la superficie tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro.
En un aspecto de esta realización, la capa de aplanado puede ser al menos uno de una capa de pasivación, una capa dieléctrica, o una capa de aislamiento. En un aspecto de esta realización, una inflexión de la superficie del primer electrodo sobre el circuito de píxeles tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros o mayor de cien micrómetros. Además, una interconexión eléctrica puede extenderse a través de la capa de aplanado y conectar el primer electrodo al circuito de píxeles. Una inflexión de la superficie de la interconexión eléctrica en contacto con la capa fotosensible puede tener un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, más de un micrómetro, más de cinco micrómetros, más de diez micrómetros y más de cien micrómetros.
En un aspecto de esta realización, el circuito de píxeles puede incluir uno de los transistores de película delgada, diodos, condensadores, resistencias, trazas, vías, líneas de control, líneas de direccionamiento y planos de tierra. El circuito de píxeles puede ser uno de un transistor semiconductor amorfo o un transistor semiconductor policristalino o un transistor semiconductor microcristalino. El circuito de píxeles puede incluir al menos uno de un transistor de direccionamiento, un transistor amplificador y un transistor de reinicio. El circuito de píxeles puede ser al menos uno de silicio amorfo, silicio amorfo de baja temperatura y silicio microcristalino. El circuito de píxeles puede ser al menos uno de un semiconductor de silicio, un semiconductor de óxido, un semiconductor de calcogenuro, un semiconductor de selenuro de cadmio, un semiconductor orgánico, una molécula pequeña orgánica o un semiconductor de polímero, nanotubos de carbono o grafeno, u otros materiales semiconductores.
En un aspecto de esta realización, una placa de metal puede estar dispuesta en el segundo electrodo transmisor de radiación ionizante o se pueden disponer en una capa de encapsulación del segundo electrodo transmisor de radiación ionizante. Además, la capa de aplanado puede al menos parcialmente aplanarse sobre las características de la disposición, mediante conexiones eléctricas a través de interconexiones a la fuente o drenaje de TFT, sobre elementos amplificadores en píxeles de una etapa, o sobre elementos amplificadores en píxeles de dos etapas.
En un aspecto de esta realización, la capa fotoconductora puede ser al menos una de 1) una capa fotoconductora continua que se extiende a través de la pluralidad de píxeles del detector fotoconductor o 2) capas fotoconductoras discretas asociadas a los respectivos de la pluralidad de píxeles del detector fotoconductor. El sensor de radiación puede incluir un sustrato base que soporte los circuitos de píxeles y la capa fotoconductora. El sensor de radiación puede incluir una pluralidad de píxeles detectores de fotoconductores dispuestos en un patrón regular en el sustrato base. En un aspecto de esta realización, el segundo electrodo transmisor de radiación ionizante puede formar un plano de polarización para la pluralidad de los píxeles del detector del fotoconductor. Una parte del circuito de píxeles puede disponerse en el sustrato base en una región de separación entre píxeles adyacentes del detector del fotoconductor. Esta parte puede incluir uno de transistores de película delgada, diodos, condensadores, resistencias, vías, trazas, líneas de control, líneas de direccionamiento y planos de tierra. El primer electrodo puede tener extremos biselados que terminan cerca de la región de la separación.
Por consiguiente, la primera realización ilustrada incluye características similares al primer ejemplo ilustrado anterior, pero no tiene necesidad de la capa de centelleo y las capas fotosensibles en el primer ejemplo ilustrado. Aquí, en la primera realización ilustrada, la capa fotoconductora genera pares de huecos de electrones al interactuar con rayos
X u otra radiación ionizante. La capa fotoconductora puede incluir al menos uno de los semiconductores VB-VIB, VB-VIIB, IIB-VIB, IIB-VB, IIIB-VB, IIIB-VIB, IB-VIB e IVB-VIIB, y más específicamente puede incluir al menos uno de a­
Se, Pbl2, Hgl2, PbO, CdZnTe, CdTe, BÍ2S3, BÍ2Se3, Bilr3, BiBr3, CdS, CdSe, HgS, Cd2P3, InAs, InP, ln2S3 Ag2S, PbU'2 y Pb2l7'3
De lo contrario, las características descritas anteriormente con respecto al primer ejemplo pueden incluirse en la primera realización ilustrada. Esta misma generalización se aplica con respecto a las realizaciones restantes a continuación, y se repetirá selectivamente a continuación para mayor claridad. Además, aquí se aplican adecuadamente los valores y rangos de radio de curvatura, corriente oscura, nivel de captura de carga, liberación de carga y retardo descritos anteriormente. A continuación, se proporcionan ejemplos de combinaciones preferidas de
tales parámetros.
En una segunda realización ilustrada, un sensor de radiación incluye un detector fotoconductor que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotoconductora, y un segundo electrodo transmisor de radiación ionizante. La capa fotoconductora está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con la radiación ionizante. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de los pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora y una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. La capa de aplanado tiene una primera inflexión de superficie a lo largo de un borde periférico de las características de los elementos del circuito de píxeles. El primer electrodo tiene una segunda inflexión de superficie sobre la primera inflexión de superficie y en una superficie de la capa de aplanado opuesta al sustrato base. La segunda inflexión de la superficie tiene un radio de curvatura superior la mitad de un micrómetro.
En una tercera realización ilustrada, un sensor de radiación incluye un detector fotoconductor que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotoconductora, y un segundo electrodo transmisor de radiación ionizante. La capa fotoconductora está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con la radiación ionizante. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de los pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora y una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. El detector del fotoconductor tiene una corriente oscura, normalizada al área del detector del fotoconductor de la unidad, entre el primer electrodo y el segundo electrodo que es inferior a 10 pA/mm2
En un aspecto de esta realización, la corriente oscura, normalizada a unidad de área fotoconductora, puede ser menos de 5 pA/mm2, o menos de 1 pA/mm2, o menos de 0,5 pA/mm2 El nivel de corriente oscura, en cierto grado, está acoplado al grado de aplanado y al radio de curvatura de la(s) inflexión(es) de superficie que se describieron anteriormente.
En una cuarta realización ilustrada, un sensor de radiación incluye un detector fotoconductor que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotoconductora, y un segundo electrodo transmisor de radiación ionizante. La capa fotoconductora está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con la radiación ionizante. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de los pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora y una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. El detector fotoconductor tiene un nivel de captura de carga por píxel de detector fotoconductor, cuantificado por la cantidad de señal de formación de imágenes (indicativa de los pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora) perdida durante el encuadre en un solo marco radiográfico, y expresada como un porcentaje de la señal de formación de imágenes obtenida en condiciones donde la captura de carga y la liberación de carga están en equilibrio, es decir, menos del ~20 %.
En un aspecto de esta realización, el nivel de captura de carga por píxel detector fotoconductor puede ser menos de 15 %, menos de 10 %, o menos de 5 %, por ejemplo, en función del grado de aplanado deseado o alcanzado.
En una quinta realización ilustrada, un sensor de radiación incluye un detector fotoconductor que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotoconductora, y un transmisor de segundo electrodo de radiación ionizante. La capa fotoconductora está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con la radiación ionizante. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de los pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora y una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. El detector fotoconductor tiene una liberación de carga por píxel de detector fotoconductor, cuantificada por la cantidad de señal de formación de imágenes (indicativa de los pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora) liberada de los estados de captura durante el primer marco adquirido en ausencia de radiación después de una serie de marcos adquiridos con radiación y bajo condiciones donde la captura de carga y la liberación de carga están en equilibrio, y se expresa como un porcentaje de la señal de formación de imágenes obtenida en condiciones donde la captura y la liberación de carga están en equilibrio, que es menos del ~15 %. En un aspecto de esta realización, la liberación de carga por píxel detector fotoconductor puede ser menos de 10 %, menos de 5 %, o menos de 3 %, por ejemplo, en función del grado de aplanado deseado o alcanzado.
En una sexta realización ilustrada, un sensor de radiación incluye un detector fotoconductor que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotoconductora, y un segundo electrodo transmisor de radiación ionizante. La capa fotoconductora está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con la radiación ionizante. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de Ios pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora y una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. El detector fotoconductor tiene un retardo por píxel de detector fotoconductor, cuantificado por la cantidad de señal de formación de imágenes (indicativa de Ios pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora, y que se origina a partir de la carga atrapada en uno o más marcos previos) liberada de Ios estados de captura durante el primer marco adquirido en ausencia de radiación después de uno, o una serie de marcos adquiridos con radiación, y expresados como un porcentaje de la señal de formación de imágenes del marco anterior, que es menor que ~15 %.
En un aspecto de esta realización, el retardo por fotoconductor píxel detector puede ser menos de 10 %, menos de 5 %, o menos de 3 %, por ejemplo, en función del grado de aplanado deseado o alcanzado.
En una séptima realización ilustrada, un sensor de radiación incluye un detector fotoconductor que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotoconductora, y un segundo electrodo transmisor de radiación ionizante. La capa fotoconductora está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con la radiación ionizante. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de Ios pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora y una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. El primer electrodo se extiende sobre el circuito de píxeles y tiene un borde lateral, un borde longitudinal y una esquina en la intersección de Ios bordes laterales y longitudinales. Al menos uno de Ios bordes laterales y longitudinales incluye un borde biselado.
En una octava realización ilustrada, un sensor de radiación incluye un detector fotoconductor que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotoconductora, y un segundo electrodo transmisor de radiación ionizante. La capa fotoconductora está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con la radiación ionizante. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de Ios pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora y una capa de pasivación dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. La capa de pasivación tiene una primera inflexión de superficie sobre Ios elementos del circuito de píxeles. El segundo electrodo tiene una segunda inflexión superficial por encima de la primera inflexión superficial. La segunda inflexión de la superficie tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro.
La segunda inflexión de la superficie puede tener un radio de curvatura mayor de un micrómetro, o superior a cinco micrómetros, o mayor de diez micrómetros, o superior a cien micrómetros. La capa de pasivación puede ser una capa de pasivación aplanada. La capa fotosensible puede ser una capa fotoconductora aplanada.
En una novena realización ilustrada, un sensor de radiación incluye un detector fotoconductor que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotoconductora, y un segundo electrodo transmisor de radiación ionizante. La capa fotoconductora está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con la radiación ionizante. El sensor de radiación incluye un circuito de píxeles conectado eléctricamente al primer electrodo y configurado para medir una señal de formación de imágenes indicativa de Ios pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora y una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles de tal manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. Una superficie de al menos uno del primer electrodo y el segundo electrodo puede solapar al menos parcialmente el circuito de píxeles y no puede presentar características de superficie indicativas del circuito de píxeles subyacente.
En una primera realización ilustrada de un método para fabricar un sensor de radiación incluye formar elementos de circuitos de píxeles en un sustrato base, formar una capa de aplanado sobre Ios elementos de circuitos de píxeles, formar un hueco en la capa de aplanado para exponer una conexión a Ios elementos del circuito de píxeles, metalizar el hueco con patrón, formar un primer electrodo en contacto eléctrico con el hueco metalizado, y formar en el primer electrodo una capa sensible a la luz o radiación ionizante. La formación de la capa de aplanado proporciona, en una superficie del primer electrodo que solapa al menos parcialmente el circuito de píxeles, una inflexión de la superficie, características anteriores del circuito de píxeles, que tienen un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro.
En un aspecto de esta realización, para fabricar un sensor de radiación que no forma parte de la invención reivindicada, una capa fotosensible y un segundo electrodo transmisor de fotones están formados en el primer electrodo, y una capa de pasivación se forma en el segundo electrodo de fotones transmisivo, y una capa de centelleo se forma en esta capa de pasivación, estando la capa de centelleo configurada para emitir fotones al interactuar con la radiación ionizante. En este caso, la capa fotosensible se puede aplanar o hacer aplanar antes de formar el segundo electrodo transmisor de fotones.
En un aspecto diferente de esta realización, para fabricar un sensor de radiación que forma parte de la invención reivindicada, una capa fotoconductora se forma sobre el primer electrodo (la capa fotoconductora configurada para generar pares de electrón-hueco en la interacción con rayos X u otra radiación ionizante), y un segundo electrodo transmisor de radiación ionizante se forma sobre la capa fotoconductora.
En estos dos aspectos, un segundo electrodo puede estar dispuesto sobre la capa de pasivación sobre la capa de centelleo o en la capa de encapsulación sobre la capa fotoconductora. En estos dos aspectos, se puede disponer una placa metálica en la capa de centelleo o en la encapsulación en la capa de centelleo, o en la capa de encapsulación en el segundo electrodo transmisor de radiación ionizante).
En un aspecto de esta realización, la capa de aplanado puede formarse para tener un radio de curvatura mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros, o más de un centenar de micrómetros, por ejemplo, en función del grado de aplanado deseado o logrado. La capa de aplanado puede formarse mediante pulido mecánico químico de la capa de pasivación depositada. Alternativamente, la capa de aplanado puede formarse mediante recubrimiento por rotación de una capa de pasivación y luego pulido mecánico químico de esa capa de pasivación. Alternativamente, la capa de aplanado puede formarse depositando encima de una (o una primera) capa de pasivación otra capa de pasivación utilizando un revestimiento por centrifugación y luego puliendo mecánicamente la otra (o segunda) capa de pasivación. La capa de aplanado puede al menos parcialmente aplanarse sobre las características de la disposición, mediante conexiones eléctricas a través de interconexiones a la fuente o drenaje de TFT, sobre elementos amplificadores en píxeles de una etapa, o sobre elementos amplificadores en píxeles de dos etapas.
En un aspecto de esta realización, los extremos del primer electrodo cerca de una región de huecos entre píxeles adyacentes del sensor de radiación pueden ser biselados. En un aspecto de esta realización, el hueco metalizado puede estrecharse para tener un radio de curvatura mayor de medio micrómetro, o mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros o mayor de cien micrómetros, por ejemplo, dependiendo del grado de aplanado deseado o alcanzado.
En un aspecto de esta primera realización de un método para fabricar un sensor de radiación, las características enumeradas en los aspectos del primer ejemplo ilustrado (de un sensor de radiación) para los elementos de circuitos de píxeles y la capa fotosensible se pueden formar sobre el sustrato base. Por ejemplo, cuando se forma una capa de centelleo, al menos uno de CsI:TI, Gd202S:Tb, Csl:Na, Nal:Tl, CaW04, ZnW04, CdW04, BÍ4GeaO-i2, Lui.8Ybo,2Si05:Ce, Gd2Si05:Ce, BaFCl:Eu2+, BaS04:Eu2+, BaFBr:Eu2+, LaOBr:Tb3+, LaOBr:Tm3+, La202S:Tb3+, Y202S:Tb3+, YTa04, YTa04:Nb, ZnS:Ag, (Zn,Cd)S:Ag, ZnSi04:Mn2+, CsI, LÍI:Eu2+, PbW04, BÍ4SÍ3O12, Lu2SiOs:Ce3+, YAl03:Ce3+, CsF, CaF2:Eu2+, BaF2, CeF3, Yi.34Gdo.a03:Eu3+,Pr, Gd202S:Pr3+,Ce, SCG1, HFG:Ce3+ (5%) and C14H10, puede formarse en el segundo electrodo transmisor de fotones. Se puede formar una capa de pasivación en el segundo electrodo antes de proporcionar la capa de centelleo. Por ejemplo, cuando se forma una capa fotosensible, se forma al menos una de 1) una capa fotosensible continua que se extiende a través de varios píxeles del fotodetector o 2) capas fotosensibles discretas asociadas a uno de Ios múltiples píxeles del fotodetector.
Por ejemplo, cuando se forma una capa fotoconductora, al menos uno de Ios semiconductores VB-VlB, VB-VllB, llB-VlB, IIB-Vb , IIIB-VB, IIIB-VIB, IB-VlB e IVB-VllB o más específicamente al menos uno de a-se, PBI2, HGI2, PbO, CdZnTe, CdTe, BÍ2S3, BÍ2Se3, BÍI3, BIBR3, CdS, CdSe, HgS, Cd2P3, InAs lnP, ln2S3, ln2Se3, Ag2S, PbU'2 y Pb2l7'3 se pueden formar en el primer electrodo. Por ejemplo, cuando se forma una capa fotoconductora, se forma al menos uno de 1) una capa fotoconductora continua que se extiende sobre varios píxeles del detector del fotoconductor o 2) capas fotoconductoras discretas asociadas a uno de la pluralidad de píxeles del detector del fotoconductor.
Por ejemplo, cuando se forman elementos de circuitos de píxeles, al menos uno de un transistor semiconductor amorfo o un transistor semiconductor microcristalino o un transistor semiconductor policristalino se puede formar en el sustrato base. Al formar elementos de circuitos de píxeles, al menos uno de un transistor de direccionamiento, un transistor amplificador y un transistor de reinicio se pueden formar en el sustrato base. Cuando se forman elementos de circuitos de píxeles, al menos uno de un semiconductor de silicio, un semiconductor de óxido, un semiconductor de calcogenuro, un semiconductor de selenuro de cadmio, un semiconductor orgánico, una molécula orgánica pequeña o un semiconductor de polímero, se pueden formar nanotubos de carbono o grafema en el sustrato de base. Al formar elementos de circuitos de píxeles, al menos uno de Ios transistores de película delgada, diodos, condensadores, resistencias, trazas, vías, líneas de control, líneas de direccionamiento y planos de tierra se pueden formar en el sustrato base.
Además, en la primera realización ilustrada de un método para fabricar un sensor de radiación, un segundo electrodo puede estar formado sobre la capa sensible a la luz o la radiación ionizante. Se puede formar una placa metálica en el segundo electrodo transmisor de fotones o se puede formar en una encapsulación en la capa de centelleo. En esta realización ilustrada, se puede formar una placa metálica en el segundo electrodo transmisor de radiación ionizante o se puede formar en una capa de encapsulación en el segundo electrodo transmisor de radiación ionizante.
Un primer ejemplo ilustrado de un método para fabricar un sensor de radiación que no forma parte de la invención reivindicada incluye formar elementos de circuitos de píxeles en un sustrato base, formando por encima de Ios circuitos de píxeles un primer electrodo y una capa fotosensible, aplanar la capa fotosensible, formando en la capa fotosensible aplanada un segundo electrodo transmisor de fotones, y formar una capa de centelleo en el segundo electrodo transmisor de fotones. Al menos uno del primer electrodo y el segundo electrodo tiene una inflexión superficial, características anteriores del circuito de píxeles, que tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, o mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros, o más de cien micrómetros, por ejemplo, dependiendo del grado de aplanado deseado o alcanzado.
En una segunda realización ilustrada, un método para fabricar un sensor de radiación que forma parte de la invención reivindicada incluye la formación de elementos de circuitos de píxeles en un sustrato de base, que forma por encima del circuito de píxel un primer electrodo y una capa fotoconductora, aplanar la capa fotoconductora, y formando en la capa fotoconductora aplanada un segundo electrodo transmisor de radiación ionizante. El segundo electrodo transmisor de radiación ionizante tiene una inflexión en la superficie, características anteriores del circuito de píxeles, que tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, o mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros o mayor de cien micrómetros, por ejemplo, dependiendo del grado de aplanado deseado o alcanzado.
En una tercera realización ilustrada, un método para fabricar un sensor de radiación incluye formar elementos de circuitos de píxeles en un sustrato base, formar una capa de aplanado sobre Ios elementos de circuitos de píxeles, formar un hueco en la capa de aplanado para exponer una conexión a Ios elementos del circuito de píxeles, metalizar el hueco con patrón, formar un primer electrodo en contacto eléctrico con el hueco metalizado, y formar en el primer electrodo una capa sensible a la luz o radiación ionizante. La formación de la capa de aplanado proporciona una superficie del primer electrodo, que se solapa al menos parcialmente con el circuito de píxeles, que no presenta características de superficie indicativas del circuito de píxeles subyacente.
En un ejemplo ilustrado adicional, un método para fabricar un sensor de radiación que no forma parte de la invención reivindicada incluye formar elementos de circuitos de píxeles en un sustrato base, formando por encima de Ios circuitos de píxeles un primer electrodo y una capa fotosensible, aplanar la capa fotosensible, formar en la capa fotosensible aplanada un segundo electrodo transmisor de fotones, y formar una capa centelleante en el segundo electrodo transmisor de fotones. La capa fotosensible aplanada proporciona una superficie del segundo electrodo, que se superpone al menos parcialmente al circuito de píxeles, que no presenta características de superficie indicativas del circuito de píxeles subyacente.
En un ejemplo ilustrado adicional, un sensor de radiación que no forma parte de la invención reivindicada incluye una capa de centelleo configurado para emitir fotones tras la interacción con la radiación, un fotodetector que incluye en orden un primer electrodo, una capa fotosensible ionizante, y un segundo electrodo transmisor de fotones dispuesto en la proximidad de la capa de centelleo. La capa fotosensible está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con una parte de Ios fotones. El sensor de radiación incluye circuitos de píxeles conectados eléctricamente al primer electrodo y configurados para medir una señal de formación de imágenes indicativa de Ios pares de huecos de electrones generados en la capa fotosensible, y Ios circuitos de píxeles incluyen semiconductores de óxido. El sensor de radiación incluye una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles, de manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. Una superficie de al menos uno del primer electrodo y el segundo electrodo solapa al menos parcialmente el circuito de píxeles y tiene una inflexión en la superficie por encima de las características de Ios circuitos de píxeles. La inflexión de la superficie tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro. En un aspecto de este ejemplo, el semiconductor de óxido incluye al menos uno de un óxido que contiene zinc, Sn02, TÍO2, Ga203, InGaO, In203, e InSnO. El óxido que contiene zinc puede incluir al menos uno de ZnO, InGaZnO, InZnO, ZnSnO. El semiconductor de óxido puede incluir al menos uno de un semiconductor amorfo o un semiconductor policristalino.
El presente ejemplo es, por lo tanto, similar en su alcance al primer ejemplo ilustrado de un sensor e incluye aspectos del primer ejemplo de un sensor explicado anteriormente, con ejemplos de combinaciones preferidas descritas a continuación.
La inflexión de la superficie puede tener un radio de curvatura mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros, o más de un centenar de micrómetros, por ejemplo, en función del grado de aplanado deseado o alcanzado. En un aspecto adicional, la superficie de al menos uno del primer electrodo y el segundo electrodo puede solapar al menos parcialmente el circuito de píxeles y no puede presentar características de superficie indicativas del circuito de píxeles subyacente.
En un aspecto de este ejemplo, las líneas de direccionamiento y de datos están dispuestas debajo del fotodetector; y la capa de aplanado está dispuesta en las líneas de direccionamiento y de datos y en vías de las líneas de direccionamiento y de datos. La capa de aplanado puede entonces aplanar total o parcialmente las características de Ios circuitos de píxeles, las características de la matriz, las conexiones eléctricas a través de interconexiones a la fuente o el drenaje de TFT, Ios elementos de amplificación de una etapa en píxeles, y/o elementos de amplificador en píxel de dos etapas. La capa de aplanado puede ser al menos una de una capa de paslvaclón, una capa dieléctrica o una capa de aislamiento.
En un aspecto de este ejemplo, el sensor de radiación puede incluir líneas de direccionamiento y de datos dispuestos debajo del fotodetector, y la capa de aplanado está dispuesta en las líneas de direccionamiento y de datos y en vías de las líneas de direccionamiento y de datos. Además, una interconexión eléctrica puede extenderse a través de la capa de aplanado y conectar el primer electrodo al circuito de píxeles. Una inflexión de la superficie de la interconexión eléctrica en contacto con la capa fotosensible puede tener un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, más de un micrómetro, más de cinco micrómetros, más de diez micrómetros y más de cien micrómetros.
En un aspecto de este ejemplo, la capa fotosensible puede ser una de una pila semiconductora p-i-n, una pila semiconductora n-i-p, o una pila semiconductora aislante de metal. El circuito de píxeles puede incluir uno de los transistores de película delgada, diodos, condensadores, resistencias, trazas, vías, líneas de control, líneas de direccionamiento y planos de tierra. El circuito de píxeles puede incluir además uno de un transistor semiconductor amorfo o un transistor semiconductor policristalino o un transistor semiconductor microcristalino. El circuito de píxeles puede incluir al menos uno de un transistor de direccionamiento, un transistor amplificador y un transistor de reinicio. Los circuitos de píxeles pueden incluir además elementos hechos de al menos uno de silicio amorfo, silicio amorfo de baja temperatura y silicio microcristalino. El circuito de píxeles puede incluir además elementos hechos de al menos uno de un semiconductor de silicio, un semiconductor de calcogenuro, un semiconductor de seleniuro de cadmio, un semiconductor orgánico, una molécula pequeña orgánica o un semiconductor de polímero, nanotubos de carbono o grafeno u otros materiales semiconductores.
En un aspecto de este ejemplo, la capa fotosensible puede ser al menos una de 1) una capa fotosensible continua que se extiende entre los píxeles del fotodetector plural o 2) capas fotosensibles discretas asociadas a los respectivos de los píxeles de fotodetectores plurales. La capa de centelleo puede ser al menos uno de CsI:TI, Gd202S:Tb, Csl:Na, Nal:Tl, CaW04, ZnW04, CdW04, BL,Ge30i2, Lui8Ybo2Si05:Ce, Gd2Si05:Ce, BaFCl:Eu2+, BaS04:Eu2+, BaFBr:Eu2+, LaOBr:Tb3+, LaOBr:Tm3+, La202S:Tb3+, Y202S:Tb3+, YTa04, YTa04:Nb, ZnS:Ag, (Zn,Cd)S:Ag, ZnSi04:Mn2+, CsI, LII:Eu2+, PbW04, BÍ4SÍ3Oi 2, Lu2SiOa:Ce3+, YAl03:Ce3+, CsF, CaF2:Eu2+, BaF2, CeF3, Yi.34Gdo.603:Eu3+,Pr, Gd202S:Pr3+,Ce, SCG1, HFG:Ce3+ (5%) and C-mH-io, u otros materiales de centelleo.
En un aspecto de este ejemplo, el sensor de radiación puede incluir un sustrato de base que soporta Ios circuitos de píxel, el fotodetector, y la capa de centelleo, y puede incluir una pluralidad de píxeles del fotodetector dispuestos en un patrón regular sobre el sustrato base. En un aspecto de este ejemplo, el segundo electrodo transmisor de fotones puede formar un plano de polarización para la pluralidad de Ios píxeles del fotodetector. Una parte del circuito de píxeles se puede disponer en el sustrato base en una reglón de separación entre píxeles adyacentes del fotodetector. Esta parte puede incluir uno de transistores de película delgada, diodos, condensadores, resistencias, vías, trazas, líneas de control, líneas de direccionamiento y planos de tierra. En un aspecto de este ejemplo, el primer electrodo puede tener extremos biselados que terminan cerca de la reglón de separación.
En un aspecto de este ejemplo, una corriente oscura, normalizada a la zona de fotodetector de unidad, entre el primer electrodo y el segundo electrodo transmisor de fotones puede ser inferior a 10 pA/mm2, o menos de 5 pA/mm2, o menos de 1 pA/mm2, o menos de 0,5 pA/mm2 El nivel de corriente oscura, en cierto grado, está acoplado al grado de aplanado y al radio de curvatura de la(s) inflexión(es) de superficie que se describieron anteriormente. En un aspecto de esta realización, un campo eléctrico en reglones en la capa fotosensible próxima a la inflexión de la superficie puede ser mayor de un 60 por ciento y menor de un 300 por ciento de un campo eléctrico en la capa fotosensible entre un par de primer y segundo electrodos paralelos. La variación del campo eléctrico se acopla en cierto grado al grado de aplanado y al radio de curvatura de la(s) inflexión(s) de la superficie descritas anteriormente. En un aspecto de este ejemplo, el sensor puede incluir una placa metálica dispuesta sobre la capa de centelleo. En un aspecto de este ejemplo, el nivel de captura de carga por píxel fotodetector, cuantificado por la cantidad de dicha señal de formación de imágenes perdida a la captura durante un solo marco radiográfico, y expresado como un porcentaje de la señal de formación de imágenes obtenida en condiciones donde la captura de carga y la liberación de carga están en equilibrio, pueden ser inferiores al 20 %, pueden ser inferiores al 15 %, inferiores al 10 % o inferiores al 5 %, por ejemplo, según el grado de planitud deseado o alcanzado.
En un aspecto de este ejemplo, la liberación de carga por píxel de fotodetector, cuantificada por la cantidad de dicha señal de formación de imágenes liberada de estados de captura durante el primer marco adquirido en ausencia de radiación después de una serle de marcos adquirieron con radiación y bajo condiciones donde la captura de carga y la liberación de carga están en equilibrio, y expresados como un porcentaje de la señal de formación de imágenes obtenida en condiciones donde la captura de carga y la liberación están en equilibrio, puede ser inferior al 15 %, inferior al 10 %, inferior al 5 % o menor del 3 %, por ejemplo, dependiendo del grado de planitud deseado o alcanzado.
El fotodetector tiene un retardo por píxel de fotodetector, cuantificado por la cantidad de señal de formación de imágenes (indicativa de Ios pares de huecos de electrones generados en la capa fotosensible, y que se origina a partir de la carga atrapada en uno o más marcos previos) liberada de Ios estados de captura durante el primer marco adquirido en ausencia de radiación después de uno, o una serie de marcos adquiridos con radiación, y expresados como un porcentaje de la señal de formación de imágenes del marco anterior, que es menor que -15 %. En un aspecto de esta realización, el retardo por píxel fotodetector puede ser inferior al 10 %, inferior al 5 % o inferior al 3 %, por ejemplo, dependiendo del grado de aplanado deseado o alcanzado.
En un ejemplo ilustrado adicional, un sensor de radiación incluye un detector fotoconductor que tiene en orden un primer electrodo, una capa fotoconductora, y un transmisor de segundo electrodo de radiación ionizante. La capa fotoconductora está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con la radiación ionizante. El sensor de radiación incluye circuitos de píxeles conectados eléctricamente al primer electrodo y configurados para medir una señal de formación de imágenes indicativa de Ios pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora, y Ios circuitos de píxeles incluyen semiconductores de óxido. El sensor de radiación incluye una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles, de manera que el primer electrodo está sobre un plano que incluye el circuito de píxeles. Una superficie de al menos uno del primer electrodo y el segundo electrodo solapa al menos parcialmente el circuito de píxeles y tiene una inflexión en la superficie por encima de las características de Ios circuitos de píxeles.
En un aspecto de este ejemplo, el semiconductor de óxido incluye al menos uno de un óxido que contiene zinc, Sn02, TÍO2, Ga203, InGaO, In203, e InSnO. El óxido que contiene zinc puede incluir al menos uno de ZnO, InGaZnO, InZnO, ZnSnO. El semiconductor de óxido puede incluir al menos uno de un semiconductor amorfo o un semiconductor policristalino.
Este ejemplo es, por lo tanto, similar en su alcance a la primera realización de un sensor que forma parte de la invención reivindicada e incluye aspectos de la primera realización explicada anteriormente de un sensor que forma parte de la invención reivindicada, con ejemplos de combinaciones preferidas descritas a continuación.
En un aspecto de este ejemplo, la capa de aplanado puede ser al menos uno de una capa de pasivación, una capa dieléctrica, o una capa de aislamiento. En un aspecto de este ejemplo, que es una realización de la presente invención, una inflexión de la superficie del primer electrodo o el segundo electrodo sobre el circuito de píxeles tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros o mayor de cien micrómetros. En un aspecto adicional, la superficie de al menos uno del primer electrodo y el segundo electrodo puede solapar al menos parcialmente el circuito de píxeles y no puede presentar características de superficie indicativas del circuito de píxeles subyacente.
En un aspecto de esta realización, las líneas de direccionamiento y de datos están dispuestas debajo del detector fotoconductor; y la capa de aplanado está dispuesta en las líneas de direccionamiento y de datos y en vías de las líneas de direccionamiento y de datos. Además, una interconexión eléctrica puede extenderse a través de la capa de aplanado y conectar el primer electrodo al circuito de píxeles. Una inflexión de la superficie de la interconexión eléctrica en contacto con la capa fotosensible puede tener un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, más de un micrómetro, más de cinco micrómetros, más de diez micrómetros y más de cien micrómetros. En un aspecto de esta realización, el circuito de píxeles puede incluir uno de Ios transistores de película delgada, diodos, condensadores, resistencias, trazas, vías, líneas de control, líneas de direccionamiento y planos de tierra. El circuito de píxeles puede incluir además uno de un transistor semiconductor amorfo o un transistor semiconductor policristalino o un transistor semiconductor microcristalino. El circuito de píxeles puede incluir al menos uno de un transistor de direccionamiento, un transistor amplificador y un transistor de reinicio. Los circuitos de píxeles pueden incluir además elementos hechos de al menos uno de silicio amorfo, silicio amorfo de baja temperatura y silicio microcristalino. El circuito de píxeles puede incluir además elementos hechos de al menos uno de un semiconductor de silicio, un semiconductor de calcogenuro, un semiconductor de seleniuro de cadmio, un semiconductor orgánico, una molécula pequeña orgánica o un semiconductor de polímero, nanotubos de carbono o grafeno u otros materiales semiconductores.
En un aspecto de esta realización, una placa de metal puede estar dispuesta en el segundo electrodo transmisor de radiación ionizante o se pueden disponer en una capa de encapsulación del segundo electrodo transmisor de radiación ionizante. Además, la capa de aplanado puede al menos parcialmente aplanarse sobre las características de la disposición, mediante conexiones eléctricas a través de interconexiones a la fuente o drenaje de TFT, sobre elementos amplificadores en píxeles de una etapa, o sobre elementos amplificadores en píxeles de dos etapas. En un aspecto de esta realización, la capa fotoconductora puede ser al menos una de 1) una capa fotoconductora continua que se extiende a través de la pluralidad de píxeles del detector fotoconductor o 2) capas fotoconductoras discretas asociadas a Ios respectivos de la pluralidad de píxeles del detector fotoconductor. El sensor de radiación puede incluir un sustrato base que soporte Ios circuitos de píxeles y la capa fotoconductora. El sensor de radiación puede incluir una pluralidad de píxeles detectores de fotoconductores dispuestos en un patrón regular en el sustrato base. En un aspecto de esta realización, el segundo electrodo transmisor de radiación ionizante puede formar un plano de polarización para la pluralidad de Ios píxeles del detector del fotoconductor. Una parte del circuito de píxeles puede disponerse en el sustrato base en una región de separación entre píxeles adyacentes del detector del fotoconductor. Esta parte puede incluir uno de transistores de película delgada, diodos, condensadores, resistencias, vías, trazas, líneas de control, líneas de direccionamiento y planos de tierra. El primer electrodo puede tener extremos biselados que terminan cerca de la región de la separación.
Por consiguiente, en la esta realización ilustrada, la capa fotoconductora genera pares de huecos de electrones al interactuar con rayos X u otra radiación ionizante. La capa fotoconductora puede incluir al menos uno de los semiconductores VB-VIB, VB-VIIB, IIB-VIB, IIB-VB, IIIB-VB, IIIB-VIB, IB-VIB e IVB-VIIB, y más específicamente puede incluir al menos uno de a-Se, Pbl2, Hgh, PbO, CdZnTe, CdTe, BÍ2S3, BÍ2Se3, Bilr3, BiBr3, CdS, CdSe, HgS, Cd2P3, InAs, InP, ln2S3, ln2Se3, Ag2S, Pbl4"2y Pb2l7"3.
En un aspecto de esta realización, una corriente oscura, normalizada a la zona de detector fotoconductor de unidad, entre el primer electrodo y el segundo electrodo puede ser inferior a 10 pA/mm2, o menos de 5 pA/mm2, o menos de 1 pA/mm2, o menos de 0,5 pA/mm2 El nivel de corriente oscura, en cierto grado, está acoplado al grado de aplanado y al radio de curvatura de la(s) inflexión(es) de superficie que se describieron anteriormente.
En un aspecto de esta realización, el nivel de captura de carga por píxel detector fotoconductor, cuantificado por la cantidad de dicha señal de formación de imágenes perdida a la captura durante un solo marco radiográfico, y expresado como un porcentaje de la señal de formación de imágenes obtenida en condiciones donde la captura de carga y la liberación de carga están en equilibrio, pueden ser inferiores al 20 %, pueden ser inferiores al 15 %, inferiores al 10 % o inferiores al 5 %, por ejemplo, según el grado de planitud deseado o alcanzado.
En un aspecto de esta realización, la liberación de carga por píxel detector fotoconductor, cuantificada por la cantidad de dicha señal de formación de imágenes liberada de estados de captura durante el primer marco adquirido en ausencia de radiación después de una serie de marcos adquirieron con radiación y bajo condiciones donde la captura de carga y la liberación de carga están en equilibrio, y expresados como un porcentaje de la señal de formación de imágenes obtenida en condiciones donde la captura de carga y la liberación están en equilibrio, puede ser inferior al 15 %, inferior al 10 %, inferior al 5 % o menor del 3 %, por ejemplo, dependiendo del grado de planitud deseado o alcanzado.
El detector fotoconductor tiene un desfase por píxel detector fotoconductor, se cuantifica por la cantidad de señal de formación de imágenes (indicativa de los pares electrón-hueco generados en la capa fotoconductora, y que se origina a partir de carga atrapada en uno o más marcos anteriores) liberada de estados de captura durante el primer marco adquirido en ausencia de radiación después de uno, o una serie de marcos adquiridos con radiación, y expresados como un porcentaje de la señal de formación de imágenes del marco anterior, que es inferior al -15 %. En un aspecto de esta realización, el retardo por píxel del detector del fotoconductor puede ser inferior al 10 %, inferior al 5 % o inferior al 3 %, por ejemplo, dependiendo del grado de aplanado deseado o alcanzado.
En una realización ilustrada adicional, un método para fabricar un sensor de radiación incluye la formación de elementos de circuitos de píxeles en un sustrato de base con los circuitos de píxel incluidos los semiconductores de óxido, formando una capa de aplanado sobre los elementos del circuito de píxeles, formando un hueco en la capa de aplanado para exponer una conexión a los elementos del circuito de píxeles, metalizar el hueco con patrón, formar un primer electrodo en contacto eléctrico con el hueco metalizado, y formar en el primer electrodo una capa sensible a la luz o radiación ionizante. La capa de aplanado proporciona, en una superficie del primer electrodo que solapa al menos parcialmente el circuito de píxeles, una inflexión de superficie, características anteriores de los circuitos de píxeles. La inflexión de la superficie puede tener un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro, más de un micrómetro, más de cinco micrómetros, más de diez micrómetros o más de cien micrómetros, por ejemplo, dependiendo del grado de aplanado deseado o alcanzado.
En un aspecto de esta realización, el semiconductor de óxido incluye al menos uno de un óxido que contiene zinc, Sn02, TÍO2, Ga203, InGaO, In203, e InSnO. El óxido que contiene zinc puede incluir al menos uno de ZnO, InGaZnO, InZnO, ZnSnO. El semiconductor de óxido puede incluir al menos uno de un semiconductor amorfo o un semiconductor policristalino.
En un aspecto de esta realización, para fabricar un sensor de radiación que no forma parte de la invención reivindicada, una capa fotosensible y un segundo electrodo transmisor de fotones están formados en el primer electrodo, y una capa de pasivación se forma en el segundo electrodo de fotones transmisivo, y una capa de centelleo se forma en esta capa de pasivación, estando la capa de centelleo configurada para emitir fotones al interactuar con la radiación ionizante. En este caso, la capa fotosensible se puede aplanar o hacer aplanar antes de formar el segundo electrodo transmisor de fotones.
En un aspecto diferente de esta realización, una capa fotoconductora se forma sobre el primer electrodo (la capa fotoconductora configurada para generar pares de electrón-hueco en la interacción con rayos X u otra radiación ionizante), y un segundo electrodo transmisor de radiación ionizante se forma sobre la capa fotoconductora.
En estos dos aspectos, un segundo electrodo puede estar dispuesto sobre la capa de pasivación sobre la capa de centelleo o en la capa de encapsulaclón sobre la capa fotoconductora. En estos dos aspectos, se puede disponer una placa metálica en la capa de centelleo o en la encapsulaclón en la capa de centelleo, o en la capa de encapsulaclón en el segundo electrodo transmisor de radiación ionizante.
En un aspecto de esta realización, la capa de aplanado puede formarse para tener un radio de curvatura mayor de medio micrómetro, mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros o mayor de cien micrómetros, por ejemplo, dependiendo del grado de aplanado deseado o alcanzado. La capa de aplanado puede formarse mediante pulido mecánico químico de la capa de pasivación depositada. Alternativamente, la capa de aplanado puede formarse mediante recubrimiento por rotación de una capa de pasivación y luego pulido mecánico químico de esa capa de pasivación. Alternativamente, la capa de aplanado puede formarse depositando encima de una (o una primera) capa de pasivación otra capa de pasivación utilizando un revestimiento por centrifugación y luego puliendo mecánicamente la otra (o segunda) capa de pasivación. La capa de aplanado puede al menos parcialmente aplanarse sobre las características de la disposición, mediante conexiones eléctricas a través de interconexiones a la fuente o drenaje de TFT, sobre elementos amplificadores en píxeles de una etapa, o sobre elementos amplificadores en píxeles de dos etapas.
En un aspecto de esta realización, los extremos del primer electrodo cerca de una región de huecos entre píxeles adyacentes del sensor de radiación pueden ser biselados. En un aspecto de esta realización, el hueco metalizado puede estrecharse para tener un radio de curvatura mayor de medio micrómetro, o mayor de un micrómetro, mayor de cinco micrómetros, mayor de diez micrómetros o mayor de cien micrómetros, por ejemplo, dependiendo del grado de aplanado deseado o alcanzado.
En un aspecto de esta realización, las características enumeradas en los aspectos de la primera realización ilustrada para los elementos de circuitos de píxeles y la capa fotosensible se pueden formar sobre el sustrato base. Por ejemplo, cuando se forma una capa de centelleo, al menos uno de CsI:TI, Gd202S:Tb, Csl:Na, Nal:Tl, CaW04, ZnW04, CdW04, Bi4GeaOi2, Lui8Ybo2Si05:Ce, Gd2Si05:Ce, BaFCl:Eu2+, BaS04:Eu2+, BaFBr:Eu2+, LaOBr:Tb3+, LaOBr:Tm3+, La202S:Tb3+, Y202S:Tb3+, YTa04, YTa04:Nb, ZnS:Ag, (Zn,Cd)S:Ag, ZnSi04:Mn2+, CsI, LII:Eu2+, PbW04, BÍ4SÍ3Oi2, Lu2Si05:Ce3+, YAl03:Ce3+, CsF, CaF2:Eu2+, BaF2, CeF3, Yi.34Gdo.a03:Eu3+,Pr, Gd202S:Pr3+,Ce, SCG1, HFG:Ce3+ (5%) and C-mH-io, puede formarse en el segundo electrodo transmisor de fotones. Por ejemplo, cuando se forma una capa fotosensible, se forma al menos una de 1) una capa fotosensible continua que se extiende a través de varios píxeles del fotodetector o 2) capas fotosensibles discretas asociadas a uno de Ios múltiples píxeles del fotodetector.
Por ejemplo, cuando se forma una capa fotoconductora, al menos uno de Ios semiconductores VB-VlB, VB-VllB, llB-VlB, IIB-Vb , IIIB-VB, IIIB-VIB, IB-VlB e IVB-VllB o más específicamente al menos uno de a-se, PBI2, HGI2, PbO, CdZnTe, CdTe, BI2S3, BÍ2Se3, BII3, BIBR3, CdS, CdSe, HgS, Cd2P3, InAs lnP, ln2S3, ln2Se3, Ag2S, PbU'2 y Pb2l7 pueden formar en el primer electrodo. Por ejemplo, cuando se forma una capa fotoconductora, se forma al menos uno de 1) una capa fotoconductora continua que se extiende sobre varios píxeles del detector del fotoconductor o 2) capas fotoconductoras discretas asociadas a uno de la pluralidad de píxeles del detector del fotoconductor.
Por otra parte, cuando se forman Ios elementos de circuitos de píxeles en un sustrato de base, el circuito de píxeles puede Incluir, además, uno de un transistor semiconductor amorfo o un transistor semiconductor policristalino o un transistor semiconductor microcristalino. El circuito de píxeles puede incluir al menos uno de un transistor de direccionamiento, un transistor amplificador y un transistor de reinicio. Los circuitos de píxeles pueden incluir además elementos hechos de al menos uno de silicio amorfo, silicio amorfo de baja temperatura y silicio microcristalino. El circuito de píxeles puede incluir además elementos hechos de al menos uno de un semiconductor de silicio, un semiconductor de calcogenuro, un semiconductor de seleniuro de cadmio, un semiconductor orgánico, una molécula pequeña orgánica o un semiconductor de polímero, nanotubos de carbono o grafeno u otros materiales semiconductores.
En un sensor de radiación de acuerdo con la Invención, la capa fotoconductora puede comprender al menos uno de conductores VB-VlB, VB-VllB, llB-VlB, IIB-Vb , IIIB-VB, lllB-VlB, IB-VlB, y IVB-VllB o comprender al menos uno de a­
Se, Pbl2, Hgl2, PbO, CdZnTe, CdTe, BI2S3, BÍ2Se3, BII3, BiBr3, CdS, CdSe, HgS, Cd2P3, InAs, lnP, ln2S3, ln2Se3,
Ag2S, Pbl4 and Pb2l7.
En una realización de la presente Invención, la capa de aplanado tiene una primera inflexión de superficie a lo largo de un borde periférico de características de Ios elementos de circuito de píxeles, el segundo electrodo tiene una segunda inflexión de superficie por encima de la primera inflexión de superficie y sobre una superficie de la capa de aplanado opuesta al sustrato de base, y dicha segunda inflexión de superficie tiene un radio de curvatura mayor de medio micrómetro.
Descripción de Ios dibujos
Figura 1. Esquema, dibujo tridimensional de una forma de un TFT de a-Si. La parte superior del TFT se ve desde
un ángulo oblicuo. Si bien la ilustración del TFT es genérica, el dibujo también representa las líneas de direccionamiento que se requerirían si el TFT fuera el conmutador de direccionamiento en un píxel
AMFPI. Por lo tanto, la figura ilustra un segmento de una línea de direccionamiento de puerta, en el punto donde se conecta a la puerta del TFT, y un segmento de una línea de direccionamiento de datos, en el punto donde se conecta al drenaje del TFT. El canal del TFT tiene un ancho de 15 gm y una longitud de 10 gm, como lo indican las flechas discontinuas. La capa dieléctrica inferior continua y la capa de a-Si se ilustran como en gran parte transparentes para permitir que las características subyacentes sean visibles. Además, para mayor claridad de presentación, el dibujo se ha magnificado por un factor de 4 en la dirección perpendicular al sustrato en relación con la dirección paralela al sustrato, y solo se representa una parte del espesor del sustrato. El plano definido por el marco de alambre negro sólido superpuesto en el dibujo indica la ubicación de la vista de la sección transversal que aparece en la figura 2. Otros elementos etiquetados en este dibujo se describen en el título de la figura 2.
Figura 2. Vista esquemática en sección transversal del TFT de a-Si que se muestra en la figura 1. La ubicación de esta sección transversal corresponde al plano definido por el marco de alambre en la figura 1 y la convención para el sombreado en escala de grises de los elementos del TFT corresponde aproximadamente a la utilizada en la figura 1. Para mayor claridad de presentación, el dibujo se ha magnificado en un factor de 8 en la dirección perpendicular al sustrato en relación con la dirección paralela al sustrato, y solo se representa una parte del espesor del sustrato. Las etiquetas se utilizan para indicar el sustrato, la puerta, la fuente y el drenaje del TFT, las capas dieléctricas superior e inferior en el TFT, la capa de a-Si que forma el canal de la TFT, y material de a-Si dopado n+ usado para completar la estructura de este transistor de tipo n.
Figura 3. Dibujo esquemático tridimensional de una forma de un TFT de poli-Si. La parte superior del TFT se ve desde un ángulo oblicuo. Si bien la ilustración del TFT es genérica, el dibujo también representa las líneas de dirección que se requerirían si el TFT fuera el conmutador de direccionamiento en un píxel AMFPI. Por lo tanto, la figura ilustra un segmento de una línea de direccionamiento de puerta, en el punto donde se conecta a la puerta de poli-Si del TFT, y un segmento de una línea de direccionamiento de datos, en el punto donde el contacto con el drenaje del TFT es establecido en una vía. El canal del TFT tiene un ancho de 15 gm y una longitud de 10 gm, como lo indican las flechas discontinuas. La capa de pasivación continua (pasivación #1) se ilustra en gran parte como transparente para permitir que las características subyacentes sean visibles. Además, para mayor claridad de presentación, el dibujo se ha magnificado por un factor de 4 en la dirección perpendicular al sustrato en relación con la dirección paralela al sustrato, y solo se representa una parte del espesor del sustrato. El plano definido por el marco de alambre negro sólido superpuesto en el dibujo indica la ubicación de la vista de la sección transversal que aparece en la figura 4. Otros elementos etiquetados en este dibujo se describen en el título de la figura 4.
Figura 4. Vista esquemática en sección transversal del TFT de poli-Si que se muestra en la figura 3. La ubicación de esta sección transversal corresponde al plano definido por el marco de alambre en la figura 3 y la convención para el sombreado en escala de grises de los elementos del TFT corresponde aproximadamente a la utilizada en la figura 3. Para mayor claridad de presentación, el dibujo se ha magnificado en un factor de 8 en la dirección perpendicular al sustrato en relación con la dirección paralela al sustrato, y solo se representa una parte del espesor del sustrato. Las etiquetas se utilizan para indicar el sustrato, la pasivación del tampón, el dieléctrico de la puerta, la puerta del TFT (que en este caso se forma a partir de poli-Si), la capa de poli-Si activa utilizada para formar el canal TFT (debajo del dieléctrico de la puerta), así como la fuente y el drenaje del TFT (indicado por líneas en ángulo superpuestas sobre partes de la capa de poli-Si) y la capa de pasivación sobre el TFT ("pasivación #1"). La posición de esta vista en sección transversal no muestra la conexión entre la línea de direccionamiento de la puerta y la puerta de poli-Si.
Figura 5. Diagrama de circuito esquemático para un píxel de una disposición de imágenes de matriz activa que emplea detección indirecta de la radiación incidente. La región definida por las líneas rectas y discontinuas indica los límites del píxel.
Figura 6. Vista esquemática en sección transversal de una forma de un píxel de detección indirecta que tiene un fotodiodo discreto. Esto representa una implementación estructural particular del circuito de píxeles en la figura 5 y se conoce como la arquitectura de línea de base. La vista es paralela a la dirección de la línea de direccionamiento de la puerta, que no es visible en esta sección transversal. La distancia entre las líneas discontinuas verticales representa el ancho de un píxel. Por razones de claridad, las capas y las características de esta ilustración no están dibujadas a escala.
Figura 7. Diagrama de circuito esquemático para un píxel de una disposición de imágenes de matriz activa que emplea detección directa de la radiación incidente. Las convenciones para etiquetas, líneas y símbolos son similares a las utilizadas en la figura 5. La región definida por las líneas rectas y discontinuas indica los límites del píxel.
Figura 8. Vista esquemática en sección transversal de una forma de un píxel de detección directa. La vista es paralela a la dirección de la línea de dirección de la puerta, que no es visible en esta sección transversal. Las convenciones para etiquetas, líneas, símbolos y flechas son similares a las utilizadas en la figura 6. La distancia entre las líneas discontinuas verticales representa el ancho de un píxel. Por razones de claridad, las capas y las características de esta ilustración no están dibujadas a escala. Además, el efecto del TFT y la vía en la uniformidad de la topología del fotoconductor no se ilustra. Figura 9. Representación esquemática de cuatro píxeles adyacentes de una disposición de matriz activa de detección indirecta. El diseño de estos píxeles representa una implementación del circuito de píxeles y de la arquitectura de línea de base ilustrada en las figuras 5 y 6, respectivamente. Cada píxel en el dibujo revela diversos grados de los detalles arquitectónicos del diseño. En el píxel en la parte inferior de la figura, solo se muestran la línea de direccionamiento de la puerta y la puerta del TFT de direccionamiento. En el píxel en el lado izquierdo, se han agregado la fuente y el drenaje del TFT de direccionamiento, así como el electrodo inferior cubierto por la capa de a-Si dopada n- del fotodiodo. En el píxel en el lado derecho, se ilustran las capas combinadas de a-Si dopado n+, a-Si intrínseco, a-Si dopado p+ y el electrodo superior ópticamente transparente, denominado colectivamente como la pila de fotodiodos. En este diseño, el electrodo inferior se extiende ligeramente más allá del borde de la pila. En el píxel en la parte superior de la figura, se ha añadido la línea de direccionamiento de datos, conectada al drenaje del TFT de direccionamiento mediante una vía, y la línea de polarización, conectada al electrodo superior del fotodiodo mediante una vía.
Figura 10. Fotomicrografías de la superficie superior de un par de disposiciones de matriz activa de detección indirecta en la región de un solo píxel. En cada caso, el diseño representa una implementación de la arquitectura de línea de base ilustrada en la figura 6. (a) Fotomicrografía de un píxel de una matriz temprana que tiene un diseño que corresponde a la ilustración de la figura 9. (b) Fotomicrografía de un píxel de un diseño de matriz posterior en el que el factor de relleno óptico se ha incrementado a través de la optimización del diseño del píxel. En cada microfotografía, el TFT de direccionamiento está ubicado dentro de la región delimitada por el círculo superpuesto en la imagen y también se indican las ubicaciones de la línea de direccionamiento de la puerta, la línea de direccionamiento de datos, la línea de polarización y el fotodiodo. Debe tenerse en cuenta que, en cada fotomicrografía, la superficie superior de las partes del fotodiodo que no está oculta por la línea de polarización se ve muy uniforme. Figura 11. Dibujo esquemático de una vista en sección transversal de un diseño de píxeles de detección indirecta con una estructura de fotodiodo discreta, fuera del plano. La vista es paralela a la dirección de la línea de direccionamiento de la puerta, que no es visible en esta sección transversal. Las etiquetas, líneas, flechas, símbolos y convenciones en el dibujo son similares a las utilizadas en la figura 6. La distancia entre las líneas discontinuas verticales representa el ancho de un píxel. Por razones de claridad, las capas y las características de esta ilustración no están dibujadas a escala. Además, el efecto del TFT y la vía en la uniformidad de la topología del fotodiodo no se ilustra.
Figura 12. Dibujo esquemático de una vista en sección transversal de un diseño de píxeles de detección indirecta con una estructura de fotodiodo continua, fuera del plano. La vista es paralela a la dirección de la línea de direccionamiento de la puerta, que no es visible en esta sección transversal. Las etiquetas, líneas, flechas, símbolos y convenciones en el dibujo son similares a las utilizadas en la figura 11. La distancia entre las líneas discontinuas verticales representa el ancho de un píxel. Por razones de claridad, las capas y las características de esta ilustración no están dibujadas a escala. Además, el efecto del TFT y la vía en la uniformidad de la topología del fotodiodo no se ilustra.
Figura 13. Representación esquemática de cuatro píxeles adyacentes de una disposición de matriz activa de detección indirecta. El diseño de estos píxeles representa una implementación del circuito de píxeles y de la arquitectura ilustrada en las figuras 5 y 12, respectivamente. Cada píxel en el dibujo revela diversos grados de los detalles arquitectónicos del diseño. En el píxel en la parte inferior de la figura, solo se muestran la línea de direccionamiento de la puerta y la puerta del TFT de direccionamiento. En el píxel del lado izquierdo, se han agregado la fuente y el drenaje del TFT de direccionamiento, la línea de direccionamiento de datos y el contacto posterior. En el píxel en el lado derecho, se ilustra el electrodo inferior, incluyendo la vía que conecta este electrodo al contacto posterior (que reside dentro de la región delimitada por la línea discontinua). En el dibujo de píxeles en la parte superior de la figura, se muestra una representación simple de la estructura continua del fotodiodo, con la capa n+ dopada no visible y las capas restantes del fotodiodo no se distinguen.
Figura 14. Fotomicrografía de la superficie superior de una disposición de matriz activa de detección indirecta en la región de un solo píxel. El diseño representa una implementación de la arquitectura ilustrada en la figura 12 y corresponde a la representación en la figura 13. Se indican las ubicaciones de la línea de direccionamiento de la puerta, la línea de direccionamiento de datos, el electrodo inferior y la conexión a través de este electrodo al contacto posterior. Debe tenerse en cuenta que los diversos detalles visibles en la imagen corresponden a la topología de la parte superior de la estructura del fotodiodo continuo. Figura 15. Diagrama de circuito esquemático para un píxel de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de píxeles activo con un amplificador de píxel en una etapa. Se indican la línea de direccionamiento de datos, la línea de direccionamiento de la puerta, el TFT de reinicio, TFTrst, el seguidor de fuente TFT, TFTsf, el TFT de direccionamiento, TFTaddr y el fotodiodo, PD (con capacitancia Cpd). Vpolarización es la magnitud de la tensión de polarización inversa aplicada al electrodo superior del fotodiodo y Vg-rst, Vd-rst y Vcc son otras tensiones utilizadas para operar la disposición. Dos de los TFT, TFTrst y TFTaddr, se ilustran con una estructura de doble puerta. Todos los TFT son transistores de tipo n.
Figura 16. Representación esquemática de cuatro píxeles adyacentes de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de píxeles activo que emplea TfT de poli-Si. El diseño de estos píxeles representa una implementación del circuito de píxeles ilustrado en la figura 15. Los TFT en esta figura tienen estructuras que son similares a la del TFT de poli-Si ilustrado en las figuras 3 y 4. El fotodiodo tiene una estructura continua similar a la que se muestra en la figura 12. Cada píxel en el dibujo revela diversos grados de Ios detalles arquitectónicos del diseño. En el píxel en la parte inferior de la figura, se muestran la puerta de cada TFT (formada por poli-Si), el poli-Si activo utilizado para formar el canal de cada TFT, la línea de direccionamiento de la puerta y la línea de tensión de reinicio que sirve en la operación del TFT de reinicio. En el píxel en el lado izquierdo, se han agregado la línea de direccionamiento de datos, el contacto posterior, una línea de voltaje de alimentación, así como varias trazas y vías. En el píxel en el lado derecho, se ilustra el electrodo inferior, incluidas las vías que conectan este electrodo al contacto posterior. En el píxel en la parte superior de la figura, se muestra una representación simple de la estructura continua del fotodiodo, con la capa n+ dopada con patrón no visible y las capas restantes del fotodiodo no se distinguen.
Figura 17. Fotomicrografía de la superficie superior de una disposición de detección indirecta en la región de un solo píxel. El diseño representa una implementación del circuito de píxeles ilustrado en la figura 15 y corresponde a la representación en la figura 16. La microfotografía está orientada de manera que las direcciones de la puerta y las líneas de direccionamiento de datos de la matriz (que están debajo del fotodiodo continuo del diseño) estén alineadas vertical y horizontalmente, respectivamente, a lo largo del plano de esta imagen. Sobrepuesta a la imagen hay un cuadro formado por líneas gruesas y discontinuas (que indican el límite de un píxel completo) y una línea delgada y discontinua (que indica la ubicación de una vista en sección transversal que aparece en las figuras posteriores). Debe tenerse en cuenta que Ios diversos detalles visibles en la imagen corresponden a la topología de la parte superior de la estructura del fotodiodo continuo.
Figura 18. Diagrama de circuito esquemático para un píxel de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de píxeles activo con un amplificador de píxel en dos etapas. La línea de direccionamiento de datos, están indicadas la línea de direccionamiento de la puerta, el TFT de reinicio, TFTrst, el TFT amplificador de fuente común, TFTcsa, el TFT de carga activa, TFTal, el TFT de fuente seguidor, TFTsf, el TFT de direccionamiento, TFTaddr, el condensador de retroalimentación (con capacitancia Cfb) y fotodiodo, PD (con capacitancia Cpd). Vpolarización es la magnitud de la tensión de polarización inversa aplicada al electrodo superior del fotodiodo y Vg-rst, Vvg-al, Vcc y Vgnd son otras tensiones utilizadas para operar la disposición. Dos de Ios TFT, TFTrst y TFTaddr, se ilustran con una estructura de doble puerta. Entre Ios TFT, TFTal es un transistor de tipo p, mientras que Ios transistores restantes son de tipo n.
Figura 19. Representación esquemática de cuatro píxeles adyacentes de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de píxeles activo que emplea TfT de poli-Si. El diseño de estos píxeles representa una implementación del circuito de píxeles ilustrado en la figura 18. Los TFT en esta figura tienen estructuras que son similares a la del TFT de poli-Si ilustrado en las figuras 3 y 4. El fotodiodo tiene una estructura continua similar a la que se muestra en la figura 12. Cada píxel en el dibujo revela diversos grados de Ios detalles arquitectónicos del diseño. En el píxel en la parte inferior de la figura, se muestran la puerta de varios TFT (formados a partir de poli-Si), el poli-Si activo utilizado para formar el canal de cada TFT, y la línea de direccionamiento de la puerta. En el píxel en el lado izquierdo, se han agregado la línea de direccionamiento de datos, el contacto posterior, así como varias trazas y vías. En el píxel en el lado derecho, se ilustra el electrodo inferior, incluidas las vías que conectan este electrodo al contacto posterior. En el píxel en la parte superior de la figura, se muestra una representación simple de la estructura continua del fotodiodo, con la capa n+ dopada con patrón no visible y las capas restantes del fotodiodo no se distinguen.
Figura 20. Fotomicrografía de la superficie superior de una disposición de detección indirecta en la región de un solo píxel. El diseño representa una implementación del circuito de píxeles ilustrado en la figura 18 y corresponde a la representación en la figura 19. La microfotografía está orientada de manera que las direcciones de la puerta y las líneas de direccionamiento de datos de la matriz (que están debajo del fotodiodo continuo del diseño) estén alineadas vertical y horizontalmente, respectivamente, a lo largo del plano de esta imagen. Sobrepuesta a la imagen hay un cuadro formado por líneas gruesas y discontinuas (que indican el límite de un píxel completo) y una línea delgada y discontinua (que indica la ubicación de una vista en sección transversal que aparece en las figuras posteriores). Debe tenerse en cuenta que Ios diversos detalles visibles en la imagen corresponden a la topología de la parte superior de la estructura del fotodiodo continuo.
Figura 21. Vista en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de amplificador de píxel en una etapa que emplea TFT de poli-Si. El diseño representa una implementación del circuito de píxeles ilustrado en la figura 15 y corresponde a las ilustraciones en las figuras 16 y 17. La ubicación de esta sección transversal corresponde a un plano perpendicular a la superficie superior de la disposición, que pasa a través de la línea horizontal discontinua y delgada que aparece en la figura 17. El campo de visión horizontal corresponde a una distancia ligeramente mayor que un solo píxel, y la distancia entre las líneas discontinuas verticales representa el ancho de un píxel. Esta ilustración, creada a partir de una simulación de cálculo de la deposición, fotolitografía, grabado y otros procesos utilizados en la fabricación de la disposición, muestra el orden, la estructura y la topología nativa de varias características y materiales en la disposición. Para mayor claridad de presentación, el dibujo se ha magnificado en un factor de 8 en la dirección perpendicular al sustrato en relación con la dirección paralela al sustrato, y solo se representa una parte del espesor del sustrato. Figura 22. Vistas en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de amplificador de píxel en dos etapas que emplea TFT de poli-Si. El diseño representa una implementación del circuito de píxeles ilustrado en la figura 18 y corresponde a las ilustraciones en las figuras 19 y 20. La ubicación de estas secciones transversales corresponde a un plano perpendicular a la superficie superior de la disposición, que pasa a través de la línea horizontal discontinua y delgada que aparece en la figura 20. (a) El campo de visión horizontal en esta ilustración corresponde a una distancia ligeramente mayor que un solo píxel, y la distancia entre las líneas discontinuas verticales representa el ancho de un píxel. (b) El campo de visión horizontal en esta ilustración corresponde a la misma distancia que el campo de visión en la figura 21, y muestra solo una parte de un píxel. Estas ilustraciones, creadas a partir de una simulación de cálculo de la deposición, fotolitografía, grabado y otros procesos utilizados en la fabricación de la disposición, muestra el orden, la estructura y la topología nativa de varias características y materiales en la disposición. Para mayor claridad de presentación, los dibujos se han magnificado en un factor de 8 en la dirección perpendicular al sustrato en relación con la dirección paralela al sustrato, y solo se representa una parte del espesor del sustrato. Figura 23. Vistas desde arriba de una disposición de amplificadores en píxeles de una etapa en la región de un solo píxel correspondiente al diseño ilustrado en la figura 16. (a) Ilustración creada a partir de la misma simulación de cálculo utilizada para crear la figura 21. (b) Fotomicrografía de la superficie de una realización real de la matriz, correspondiente a la fotomicrografía de la figura 17. Debe tenerse en cuenta que los diversos detalles visibles en cada imagen corresponden a la topología nativa de la parte superior de la estructura del fotodiodo continuo.
Figura 24. Vistas desde arriba de una disposición de amplificadores en píxeles de dos etapas en la región de un solo píxel correspondiente al diseño ilustrado en la figura 19. (a) Ilustración creada a partir de la misma simulación de cálculo utilizada para crear la figura 22. (b) Fotomicrografía de la superficie de una realización real de la matriz, correspondiente a la fotomicrografía de la figura 20. Debe tenerse en cuenta que los diversos detalles visibles en cada imagen corresponden a la topología nativa de la parte superior de la estructura del fotodiodo continuo.
Figura 25. Dibujos que ilustran el concepto general del radio de curvatura, que puede aplicarse a la caracterización de cambios en la planitud de una superficie. El grado de agudez (es decir, la brusquedad) en el cambio de planitud de la superficie se cuantifica mediante un arco de radio r. El cambio más agudo (es decir, más abrupto) representado en (a) tiene un radio de curvatura más corto que el cambio menos agudo representado en (b). La escala de los dibujos es tal que r2 = 10 * ri.
Figura 26. Vistas en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de amplificador de píxel en una etapa. (a) Esta vista corresponde a la vista en sección transversal que aparece en la figura 21, pero con una topología más uniforme para la estructura del fotodiodo lograda a través del aplanado completo de una de las capas de pasivación, pasivación #2. (b) Esta vista también corresponde a la vista en sección transversal que aparece en la figura 21, pero con una topología más uniforme para la estructura del fotodiodo lograda mediante la aplanado parcial de la pasivación #2. Figura 27. Vistas en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de amplificador de píxel en dos etapas. Las vistas en (a) y (b) corresponden a las vistas en sección transversal que aparecen en las figuras 22(a) y 22(b), respectivamente, pero con una topología más uniforme para la estructura del fotodiodo lograda a través del aplanado completo de una de las capas de pasivación, pasivación #2.
Figura 28. Vista en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de amplificador de píxel en una etapa. Esta vista corresponde a la vista en sección transversal que aparece en la figura 26(a), pero con una topología más uniforme para la estructura del fotodiodo lograda al suavizar los bordes periféricos del electrodo inferior (formado por la capa de metal #2) del fotodiodo. Figura 29. Vista en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de amplificador en píxeles de dos etapas. Esta vista corresponde a la vista en sección transversal que aparece en la figura 27(a), pero con una topología más uniforme para la estructura del fotodiodo lograda al suavizar los bordes periféricos del electrodo inferior (formado por la capa de metal #2) del fotodiodo. Figura 30. Vista en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de amplificador de píxel en una etapa. Esta vista corresponde a la vista en sección transversal que aparece en la figura 28, pero con una topología aún más uniforme para la estructura del fotodiodo lograda a través del estrechamiento de las vías que conectan el electrodo inferior del fotodiodo con el contacto posterior y que llenan esas vías con metal.
Figura 31. Vistas superiores de una matriz de amplificador de píxel en una etapa en la región de un solo píxel, creada a partir de simulaciones de cálculo. (a) Ilustración correspondiente a la misma vista que se muestra en la figura 23(a). (b) Ilustración correspondiente a la de (a), pero con una topología más uniforme para la estructura del fotodiodo lograda a través de la aplanado completa de una de las capas de pasivación, pasivación #2. (c) Ilustración correspondiente a la de (b), pero con una topología más uniforme para la estructura del fotodiodo lograda mediante el alisado de los bordes periféricos del electrodo inferior del fotodiodo. (d) Ilustración correspondiente a la de (c), pero con una topología aún más uniforme para la estructura del fotodiodo lograda mediante el estrechamiento de las vías que conectan el electrodo inferior del fotodiodo con el contacto posterior y el llenado de esas vías con metal. Figura 32. Vistas superiores de una matriz de amplificador de píxel en dos etapas en la región de un solo píxel, creada a partir de simulaciones de cálculo. (a) Ilustración correspondiente a la misma vista que se muestra en la figura 24(a). (b) Ilustración correspondiente a la de (a), pero con una topología más uniforme para la estructura del fotodiodo lograda a través de la aplanado completa de una de las capas de pasivación, pasivación #2. (c) Ilustración correspondiente a la de (b), pero con una topología más uniforme para la estructura del fotodiodo lograda mediante el alisado de los bordes periféricos del electrodo inferior del fotodiodo. (d) Ilustración correspondiente a la de (c), pero con una topología aún más uniforme para la estructura del fotodiodo lograda mediante el estrechamiento de las vías que conectan el electrodo inferior del fotodiodo con el contacto posterior y el llenado de esas vías con metal. Figura 33. Vistas en sección transversal calculada de una disposición de detección indirecta basada en un diseño de amplificador de píxel en una etapa. (a) Esta vista corresponde a la vista en sección transversal que aparece en la figura 21, pero con una topología más uniforme para el electrodo superior de la estructura del fotodiodo lograda a través del aplanado completo de la capa de a-Si intrínseca en el fotodiodo. (b) Esta vista corresponde a la vista en sección transversal que aparece en la figura 21, pero con una topología más uniforme para el electrodo superior de la estructura del fotodiodo lograda mediante el aplanado parcial de la capa de a-Si intrínseca en el fotodiodo.
Figura 34. Vistas superiores de una matriz de amplificador de píxel en una etapa en la región de un solo píxel, creada a partir de simulaciones de cálculo. (a) Ilustración correspondiente a la misma vista que se muestra en la figura 23(a). (b) Ilustración correspondiente a la de (a), pero con una topología más uniforme para la estructura del fotodiodo lograda mediante el aplanado parcial de la capa de a-Si intrínseca en el fotodiodo. (c) Ilustración correspondiente a la de (b), pero con una topología más uniforme para la estructura del fotodiodo obtenida a través del aplanado completo de la capa de a-Si intrínseca en el fotodiodo.

Claims (15)

r e iv in d ic a c io n e s
1. Un sensor de radiación, que comprende:
un detector fotoconductor que incluye, en orden, un primer electrodo, una capa fotoconductora, y un segundo electrodo;
circuitos de píxeles conectados eléctricamente al primer electrodo y configurados para medir una señal de formación de imágenes indicativa de pares de huecos de electrones generados en la capa fotoconductora; una capa de aplanado dispuesta en el circuito de píxeles entre el primer electrodo y el circuito de píxeles, de manera que el primer electrodo está por encima de un plano que incluye el circuito de píxeles;
una superficie de al menos uno de dicho primer electrodo y dicho segundo electrodo solapando al menos parcialmente el circuito de píxeles y que tiene una porción plana y una inflexión de superficie por encima de las características del circuito de píxeles; y caracterizado porque:
dicho segundo electrodo es un electrodo transmisor de radiación ionizante, y dicha capa fotoconductora está configurada para generar pares de huecos de electrones al interactuar con radiación ionizante;
y dicha inflexión superficial se extiende desde dicha porción plana y tiene, desde dicha porción plana, un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro.
2. El sensor de la reivindicación 1, en el que dicha inflexión superficial tiene un radio de curvatura superior a un micrómetro.
3. El sensor de la reivindicación 1, en el que dicha inflexión superficial tiene un radio de curvatura superior a cinco micrómetros.
4. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha capa de aplanado se aplana al menos parcialmente sobre dichas características del circuito de píxeles.
5. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha capa de aplanado se aplana al menos parcialmente sobre características de la disposición, sobre conexiones eléctricas a través de interconexiones que se conectan a la fuente o drenaje de transistores de película delgada, sobre elementos de amplificador de píxel de una etapa o sobre elementos de amplificador de píxel de dos etapas.
6. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha capa de aplanado comprende al menos una de una capa de pasivación, una capa dieléctrica o una capa de aislamiento.
7. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además:
líneas de direccionamiento y de datos dispuestas por debajo del detector fotoconductor; y
dicha capa de aplanado está dispuesta en las líneas de direccionamiento y de datos y en vías de las líneas de direccionamiento y de datos.
8. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además:
una interconexión de vía eléctrica que se extiende a través de la capa de aplanado y que conecta el primer electrodo a dicho circuito de píxeles, en donde una inflexión de superficie de la interconexión de vía eléctrica en contacto con la capa fotosensible tiene un radio de curvatura superior a la mitad de un micrómetro.
9. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho circuito de píxeles comprende uno de un transistor semiconductor amorfo o un transistor semiconductor policristalino o un transistor semiconductor microcristalino.
10. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho circuito de píxeles comprende al menos uno de silicio amorfo, silicio amorfo de baja temperatura y silicio microcristalino.
11. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho circuito de píxeles comprende al menos uno de entre un semiconductor de silicio, un semiconductor de calcogenuro, un semiconductor de selenuro de cadmio, un semiconductor orgánico, una molécula pequeña orgánica o un semiconductor de polímero, nanotubos de carbono o grafeno.
12. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el radio de curvatura de la inflexión de la superficie está elegida de modo que, al medir dicha señal de formación de imágenes, una corriente oscura, normalizada al área del detector fotoconductor unitario, entre el primer electrodo y el segundo electrodo transmisor de radiación ionizante es menor de 10 pA/mm2
13. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que el radio de curvatura de la inflexión de superficie se elige de manera que, al medir dicha señal de formación de imágenes, una corriente oscura, normalizada al área del detector fotoconductor unitario, entre el primer electrodo y el segundo electrodo transmisor de radiación ionizante es menor de 5 pA/mm2
14. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que el radio de curvatura de la inflexión de la superficie está elegido de modo que, al medir dicha señal de formación de imágenes, una corriente oscura, normalizada al área del detector fotoconductor unitario, entre el primer electrodo y el segundo electrodo transmisor de radiación ionizante es menor de 1 pA/mm2
15. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que el radio de curvatura de la inflexión de la superficie está elegido de modo que, al medir dicha señal de formación de imágenes, una corriente oscura, normalizada al área del detector fotoconductor unitario, entre el primer electrodo y el segundo electrodo transmisor de radiación ionizante es menor de 0,5 pA/mm2
ES18197740T 2009-06-17 2010-06-16 Fotodiodo y otras estructuras de sensores en generadores de imágenes de rayos X de panel plano y método para mejorar la uniformidad topológica del fotodiodo y otras estructuras de sensores en impresoras de rayos X de panel plano basadas en electrónica de película delgada Active ES2880357T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US21353009P 2009-06-17 2009-06-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2880357T3 true ES2880357T3 (es) 2021-11-24

Family

ID=43353461

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES10790100T Active ES2710101T3 (es) 2009-06-17 2010-06-16 Fotodiodo y otras estructuras de sensores en generadores de imágenes de rayos X de panel plano y método para mejorar la uniformidad topológica del fotodiodo y otras estructuras de sensores en impresoras de rayos X de panel plano basadas en electrónica de película delgada
ES18197740T Active ES2880357T3 (es) 2009-06-17 2010-06-16 Fotodiodo y otras estructuras de sensores en generadores de imágenes de rayos X de panel plano y método para mejorar la uniformidad topológica del fotodiodo y otras estructuras de sensores en impresoras de rayos X de panel plano basadas en electrónica de película delgada

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES10790100T Active ES2710101T3 (es) 2009-06-17 2010-06-16 Fotodiodo y otras estructuras de sensores en generadores de imágenes de rayos X de panel plano y método para mejorar la uniformidad topológica del fotodiodo y otras estructuras de sensores en impresoras de rayos X de panel plano basadas en electrónica de película delgada

Country Status (9)

Country Link
US (5) US8492728B2 (es)
EP (2) EP3447802B1 (es)
JP (1) JP5744861B2 (es)
KR (1) KR101819757B1 (es)
CN (1) CN107425020B (es)
CA (1) CA2765702A1 (es)
ES (2) ES2710101T3 (es)
TW (2) TWI615956B (es)
WO (1) WO2010148060A1 (es)

Families Citing this family (103)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9741901B2 (en) * 2006-11-07 2017-08-22 Cbrite Inc. Two-terminal electronic devices and their methods of fabrication
US9991311B2 (en) 2008-12-02 2018-06-05 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Dual active layer semiconductor device and method of manufacturing the same
CN107425020B (zh) 2009-06-17 2019-10-18 密执安州立大学董事会 辐射传感器
TWI424574B (zh) * 2009-07-28 2014-01-21 Prime View Int Co Ltd 數位ｘ光探測面板及其製作方法
RU2426694C1 (ru) * 2010-02-15 2011-08-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Сцинтилляционные Технологии Радиационного Контроля" Неорганический сцинтилляционный материал, кристаллический сцинтиллятор и детектор излучения
KR20120076439A (ko) * 2010-12-29 2012-07-09 삼성모바일디스플레이주식회사 엑스선 검출 장치
KR101257699B1 (ko) * 2011-02-07 2013-04-24 삼성전자주식회사 방사선 디텍터 및 그 제조방법
US8969779B2 (en) * 2011-02-11 2015-03-03 Nokia Corporation Photodetecting structure with photon sensing graphene layer(s) and vertically integrated graphene field effect transistor
US20120242621A1 (en) * 2011-03-24 2012-09-27 Christopher James Brown Image sensor and display device incorporating the same
JP5875420B2 (ja) * 2011-04-07 2016-03-02 キヤノン株式会社 放射線検出素子およびその製造方法
US9347893B2 (en) * 2011-07-26 2016-05-24 Robert Sigurd Nelson Enhanced resolution imaging systems for digital radiography
EP2737340B1 (en) * 2011-07-28 2019-04-24 Koninklijke Philips N.V. Terbium based detector scintillator
CN103296035B (zh) * 2012-02-29 2016-06-08 中国科学院微电子研究所 X射线平板探测器及其制造方法
CN102790068B (zh) 2012-07-26 2014-10-22 北京京东方光电科技有限公司 一种传感器的制造方法
CN102790069B (zh) * 2012-07-26 2014-09-10 北京京东方光电科技有限公司 一种传感器及其制造方法
KR101965259B1 (ko) * 2012-07-27 2019-08-08 삼성디스플레이 주식회사 엑스선 검출기
US8872120B2 (en) * 2012-08-23 2014-10-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging device and method for driving the same
US20150243826A1 (en) * 2012-08-28 2015-08-27 Northeastern University Tunable heterojunction for multifunctional electronics and photovoltaics
US9214782B2 (en) * 2012-09-11 2015-12-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Dielectric laser electron accelerators
DE102013217278B4 (de) 2012-09-12 2017-03-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photodetektorschaltung, Bildgebungsvorrichtung und Verfahren zum Ansteuern einer Photodetektorschaltung
TWI496277B (zh) * 2012-12-03 2015-08-11 Innocom Tech Shenzhen Co Ltd Ｘ光偵測裝置
EP2932300B1 (en) * 2012-12-12 2018-04-11 Koninklijke Philips N.V. Adaptive persistent current compensation for photon counting detectors
US9773824B2 (en) * 2012-12-13 2017-09-26 Cbrite Inc. Active matrix light emitting diode array and projector display comprising it
US9935152B2 (en) 2012-12-27 2018-04-03 General Electric Company X-ray detector having improved noise performance
KR101919426B1 (ko) * 2013-01-08 2018-11-19 삼성전자주식회사 그래핀 전자 소자 및 그 제조 방법
RU2532645C1 (ru) 2013-04-29 2014-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "МТ" (ООО "НТЦ-МТ") Способ формирования структурированного сцинтиллятора на поверхности пикселированного фотоприемника (варианты) и сцинтилляционный детектор, полученнный данным способом (варианты)
KR101520433B1 (ko) * 2013-07-08 2015-05-14 주식회사 레이언스 이미지센서 및 이의 제조방법
TWI587186B (zh) * 2013-07-15 2017-06-11 Ying-Jia Xue Multi-function display
US9360564B2 (en) 2013-08-30 2016-06-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging device
US20150078513A1 (en) * 2013-09-13 2015-03-19 Seung H. Baek Dental x-ray imaging system having higher spatial resolution
TWI535289B (zh) * 2013-11-22 2016-05-21 財團法人工業技術研究院 Ｘ光平板感測器之殘留電荷消除方法及裝置
US9917133B2 (en) 2013-12-12 2018-03-13 General Electric Company Optoelectronic device with flexible substrate
US9817137B2 (en) * 2014-01-15 2017-11-14 Sharp Kabushiki Kaisha Energy ray detector
WO2017034644A2 (en) 2015-06-09 2017-03-02 ARIZONA BOARD OF REGENTS a body corporate for THE STATE OF ARIZONA for and on behalf of ARIZONA STATE UNIVERSITY Method of providing an electronic device and electronic device thereof
US10381224B2 (en) 2014-01-23 2019-08-13 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Method of providing an electronic device and electronic device thereof
US20160013243A1 (en) * 2014-03-10 2016-01-14 Dpix, Llc Photosensor arrays for detection of radiation and process for the preparation thereof
US10732131B2 (en) 2014-03-13 2020-08-04 General Electric Company Curved digital X-ray detector for weld inspection
US9985061B2 (en) * 2014-03-20 2018-05-29 Sharp Kabushiki Kaisha Light detection device with integrated photodiode and thin film transistor
KR102466741B1 (ko) 2014-05-13 2022-11-15 아리조나 보드 오브 리젠츠 온 비하프 오브 아리조나 스테이트 유니버시티 전자 디바이스를 제공하는 방법
KR102349955B1 (ko) 2014-08-06 2022-01-11 삼성전자주식회사 다중 검출 모드를 지닌 포토 센서 및 그 동작 방법
US9520437B2 (en) * 2014-08-14 2016-12-13 Cbrite Inc. Flexible APS X-ray imager with MOTFT pixel readout and a pin diode sensing element
US9515106B2 (en) * 2014-08-15 2016-12-06 Perkinelmer Holdings, Inc. Radiation imaging device with metal-insulator-semiconductor photodetector and thin film transistor
JP2016062997A (ja) * 2014-09-16 2016-04-25 ソニー株式会社 撮像素子、固体撮像装置及び電子デバイス
KR20160048535A (ko) * 2014-10-24 2016-05-04 삼성전자주식회사 엑스선 디텍터와 그 제조방법과 엑스선 디텍터를 포함하는 시스템과 그 동작방법
US10446582B2 (en) 2014-12-22 2019-10-15 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Method of providing an imaging system and imaging system thereof
US9741742B2 (en) 2014-12-22 2017-08-22 Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Of The State Of Arizona, Acting For And On Behalf Of Arizona State University Deformable electronic device and methods of providing and using deformable electronic device
EP3038157A1 (en) * 2014-12-22 2016-06-29 Nokia Technologies OY Detector structure for electromagnetic radiation sensing
US9847369B2 (en) 2015-02-17 2017-12-19 Redlen Technologies, Inc. High-performance radiation detectors and methods of fabricating thereof
US10269839B2 (en) * 2015-03-26 2019-04-23 Carestream Health, Inc. Apparatus and method using a dual gate TFT structure
CN104716152B (zh) * 2015-04-01 2018-09-14 京东方科技集团股份有限公司 X射线平板探测器及其制备方法与白色绝缘材料
CN104810375B (zh) * 2015-04-28 2018-09-04 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种阵列基板及其制作方法和一种显示装置
KR101723438B1 (ko) * 2015-06-16 2017-04-06 한국원자력연구원 방사선 검출기 및 그 제조 방법
CN105093259B (zh) * 2015-08-14 2018-12-18 京东方科技集团股份有限公司 射线探测器
US9786856B2 (en) 2015-08-20 2017-10-10 Dpix, Llc Method of manufacturing an image sensor device
ES2778676T3 (es) 2015-10-28 2020-08-11 Nokia Technologies Oy Un aparato y métodos asociados para tomografía computarizada
JP6700737B2 (ja) * 2015-11-20 2020-05-27 キヤノン株式会社 放射線撮像システム、信号処理装置、及び、放射線画像の信号処理方法
KR102547798B1 (ko) 2015-12-08 2023-06-26 삼성전자주식회사 방사선 검출기 및 이를 채용한 방사선 촬영 장치
US11137504B2 (en) * 2016-02-05 2021-10-05 General Electric Company Tiled radiation detector
EP3206235B1 (en) * 2016-02-12 2021-04-28 Nokia Technologies Oy Method of forming an apparatus comprising a two dimensional material
CN107134496B (zh) * 2016-02-29 2019-05-31 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 薄膜晶体管及其制造方法、显示面板及显示装置
KR102567713B1 (ko) * 2016-03-24 2023-08-17 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 표시판 및 이의 제조 방법
CN105789324B (zh) * 2016-04-15 2019-05-03 京东方科技集团股份有限公司 传感器及其制造方法、电子设备
WO2017218898A2 (en) * 2016-06-16 2017-12-21 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Electronic devices and related methods
US9929215B2 (en) 2016-07-12 2018-03-27 Dpix, Llc Method of optimizing an interface for processing of an organic semiconductor
US10125312B2 (en) 2016-09-06 2018-11-13 Ut-Battelle, Llc Divalent-ion-doped single crystal alkali halide scintillators
US9947704B1 (en) * 2016-10-18 2018-04-17 Cbrite Inc. Method of recovery of MOTFT backplane after a-Si photodiode fabrication
EP3549168B1 (en) * 2016-11-30 2026-03-18 The Research Foundation for The State University of New York Hybrid active matrix flat panel detector system and method
US10366674B1 (en) 2016-12-27 2019-07-30 Facebook Technologies, Llc Display calibration in electronic displays
CN106684199B (zh) * 2017-02-13 2018-04-03 中北大学 金属微纳超结构表面等离激元超快探测结构
CN114252902B (zh) * 2017-04-24 2025-10-03 睿生光电股份有限公司 感测装置
JP7150415B2 (ja) * 2017-04-27 2022-10-11 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 磁気共鳴イメージング誘導放射線治療用の医療機器
CN107219698B (zh) * 2017-06-13 2020-04-03 京东方科技集团股份有限公司 显示面板和显示装置
CN111433864A (zh) 2017-08-03 2020-07-17 纽约州州立大学研究基金会 利用不对称反射屏的双屏数字射线造影
CN111247455B (zh) 2017-10-30 2023-11-10 深圳帧观德芯科技有限公司 基于载流子雪崩的图像传感器
KR102552845B1 (ko) * 2017-12-19 2023-07-06 엘지디스플레이 주식회사 엑스레이 영상감지소자
US10797193B2 (en) * 2018-01-23 2020-10-06 Lumentum Operations Llc Bias control structure for avalanche photodiodes
US10684555B2 (en) * 2018-03-22 2020-06-16 Applied Materials, Inc. Spatial light modulator with variable intensity diodes
CN110398767B (zh) * 2018-04-25 2020-11-10 中国科学院高能物理研究所 射线探测电路
CN112020328B (zh) * 2018-04-26 2025-01-07 瓦里安医疗系统公司 成像设备
US11016202B2 (en) 2018-04-26 2021-05-25 Varian Medical Systems, Inc. Imaging devices
US10444378B1 (en) * 2018-04-27 2019-10-15 Varian Medical Systems, Inc. Imaging devices
US10627530B2 (en) * 2018-05-07 2020-04-21 Ka Imaging Inc. Method and apparatus for a high resolution, high speed radiation imaging
JP2019220685A (ja) * 2018-06-19 2019-12-26 シャープ株式会社 放射線検出器
US10418408B1 (en) * 2018-06-22 2019-09-17 Omnivision Technologies, Inc. Curved image sensor using thermal plastic substrate material
CN110660816B (zh) 2018-06-29 2022-06-10 京东方科技集团股份有限公司 一种平板探测器
CN109742178B (zh) * 2019-01-29 2020-07-17 西安工业大学 一种透红外的高灵敏可见光探测器及其制备方法
CN110031883B (zh) * 2019-03-05 2022-06-07 中国辐射防护研究院 一种基于无线电容式高电离辐射剂量传感器
CN113614575B (zh) * 2019-03-29 2023-11-28 深圳帧观德芯科技有限公司 带有闪烁体的辐射检测器
US10910432B1 (en) * 2019-07-23 2021-02-02 Cyber Medical Imaging, Inc. Use of surface patterning for fabricating a single die direct capture dental X-ray imaging sensor
US11551777B2 (en) * 2019-08-09 2023-01-10 Micron Technology, Inc. Apparatus with circuit-locating mechanism
US11378701B2 (en) 2019-10-08 2022-07-05 Redlen Technologies, Inc. Low dark current radiation detector and method of making the same
US11086032B1 (en) 2020-03-04 2021-08-10 Prismatic Sensors Ab Edge-on X-ray detector
US11733408B2 (en) 2020-04-28 2023-08-22 Redlen Technologies, Inc. High-performance radiation detectors and methods of fabricating thereof
CN112133717B (zh) * 2020-09-24 2024-03-29 京东方科技集团股份有限公司 一种探测基板及射线探测器
FR3119708B1 (fr) * 2021-02-11 2023-08-25 Trixell Détecteur numérique à étages de conversion superposés
EP4068363B1 (en) * 2021-03-30 2023-06-07 Siemens Healthcare GmbH Radiation detector with butted absorber tiles without dead areas
JP2021101491A (ja) * 2021-03-31 2021-07-08 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置及び電子機器
JP2022167161A (ja) * 2021-04-22 2022-11-04 シャープディスプレイテクノロジー株式会社 Ｘ線撮像パネル及びその製造方法
CN116034479A (zh) * 2021-08-25 2023-04-28 京东方科技集团股份有限公司 一种有源像素图像传感器及显示装置
KR20230049787A (ko) 2021-10-06 2023-04-14 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20230149893A (ko) 2022-04-20 2023-10-30 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
KR20240050556A (ko) 2022-10-11 2024-04-19 삼성디스플레이 주식회사 표시장치
CN119894054B (zh) * 2024-12-25 2025-12-19 北京大学深圳研究生院 一种金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6045057A (ja) * 1983-08-23 1985-03-11 Toshiba Corp 固体撮像装置の製造方法
JP3050402B2 (ja) * 1989-09-06 2000-06-12 ユニヴァースティ オブ ミシガン メガボルト光子および診断用ｘ線のリアルタイム画像処理および線量測定用多素子アモルファスシリコン検出器アレイ
US5262649A (en) * 1989-09-06 1993-11-16 The Regents Of The University Of Michigan Thin-film, flat panel, pixelated detector array for real-time digital imaging and dosimetry of ionizing radiation
CA2034118A1 (en) * 1990-02-09 1991-08-10 Nang Tri Tran Solid state radiation detector
US5057892A (en) * 1990-09-14 1991-10-15 Xsirius Photonics, Inc. Light responsive avalanche diode
EP0546779A1 (en) * 1991-12-13 1993-06-16 Shimadzu Corporation Oxynitride glass fiber for composite products, and glass fiber-reinforced products
JPH06314779A (ja) * 1993-04-28 1994-11-08 Nec Corp イメージセンサ
JPH08250698A (ja) * 1995-03-14 1996-09-27 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP3957803B2 (ja) 1996-02-22 2007-08-15 キヤノン株式会社 光電変換装置
JPH1093062A (ja) * 1996-09-11 1998-04-10 Toshiba Corp 光検出器
JP4294745B2 (ja) * 1997-09-26 2009-07-15 株式会社半導体エネルギー研究所 光電変換装置の作製方法
JP3838806B2 (ja) * 1999-03-26 2006-10-25 株式会社東芝 信号増倍ｘ線撮像装置
JP3984808B2 (ja) * 2000-09-07 2007-10-03 キヤノン株式会社 信号処理装置及びそれを用いた撮像装置並びに放射線撮像システム
US6891194B2 (en) * 2001-02-07 2005-05-10 Sharp Kabushiki Kaisha Active matrix substrate, electromagnetic detector, and liquid crystal display apparatus
US6730914B2 (en) * 2002-02-05 2004-05-04 E-Phocus, Inc. Photoconductor-on-active-pixel (POAP) sensor utilizing equal-potential pixel electrodes
JP4147094B2 (ja) * 2002-11-22 2008-09-10 キヤノン株式会社 放射線撮像装置及び放射線撮像システム
JP3621400B2 (ja) 2003-03-03 2005-02-16 松下電器産業株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
US7279353B2 (en) * 2003-04-02 2007-10-09 Micron Technology, Inc. Passivation planarization
JP4683836B2 (ja) * 2003-12-12 2011-05-18 株式会社神戸製鋼所 ダイヤモンド半導体素子及びその製造方法
JP2006156555A (ja) * 2004-11-26 2006-06-15 Toshiba Corp Ｘ線平面検出器
JP2006017742A (ja) * 2005-08-24 2006-01-19 Canon Inc 放射線検出装置
JP4498283B2 (ja) * 2006-01-30 2010-07-07 キヤノン株式会社 撮像装置、放射線撮像装置及びこれらの製造方法
JP5109686B2 (ja) * 2007-06-22 2012-12-26 セイコーエプソン株式会社 検出装置及び電子機器
JP2009010075A (ja) * 2007-06-27 2009-01-15 Fujifilm Corp 放射線画像検出器
JP2009038123A (ja) * 2007-07-31 2009-02-19 Fujifilm Corp 画像検出装置
JP2009047577A (ja) * 2007-08-21 2009-03-05 Konica Minolta Medical & Graphic Inc シンチレータパネル及びその作製方法
JP5489423B2 (ja) * 2007-09-21 2014-05-14 富士フイルム株式会社 放射線撮像素子
JP2010186723A (ja) 2009-02-13 2010-08-26 Fujifilm Corp 有機ｅｌ装置及びその製造方法
CN107425020B (zh) 2009-06-17 2019-10-18 密执安州立大学董事会 辐射传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN107425020A (zh) 2017-12-01
JP2012531046A (ja) 2012-12-06
CA2765702A1 (en) 2010-12-23
US20140246596A1 (en) 2014-09-04
KR101819757B1 (ko) 2018-01-17
EP2443656B1 (en) 2018-11-07
WO2010148060A1 (en) 2010-12-23
EP3447802A1 (en) 2019-02-27
CN102576715A (zh) 2012-07-11
US20150301195A1 (en) 2015-10-22
TWI520315B (zh) 2016-02-01
US8492728B2 (en) 2013-07-23
US20100320391A1 (en) 2010-12-23
US9395453B2 (en) 2016-07-19
US20130292573A1 (en) 2013-11-07
JP5744861B2 (ja) 2015-07-08
TW201605034A (zh) 2016-02-01
EP2443656A4 (en) 2013-11-20
ES2710101T3 (es) 2019-04-23
CN107425020B (zh) 2019-10-18
TW201119021A (en) 2011-06-01
US8754379B2 (en) 2014-06-17
US9880296B2 (en) 2018-01-30
US20170045629A1 (en) 2017-02-16
KR20120027541A (ko) 2012-03-21
EP3447802B1 (en) 2021-04-21
EP2443656A1 (en) 2012-04-25
TWI615956B (zh) 2018-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2880357T3 (es) Fotodiodo y otras estructuras de sensores en generadores de imágenes de rayos X de panel plano y método para mejorar la uniformidad topológica del fotodiodo y otras estructuras de sensores en impresoras de rayos X de panel plano basadas en electrónica de película delgada
JP5489542B2 (ja) 放射線検出装置及び放射線撮像システム
CN102593164B (zh) 放射线摄像装置、放射线摄像显示系统以及晶体管
US9190437B2 (en) Semiconductor detection apparatus capable of switching capacitance among different levels, and detection system including the apparatus
JP7361469B2 (ja) デジタル撮像システムにおける放射線検出のための装置
CN107831523B (zh) 用于数字成像系统中的多传感器像素架构
US20100051820A1 (en) X-ray detecting element
US10514471B2 (en) Apparatus for radiation detection in a digital imaging system
EP3507621B1 (en) Radiation detector and fabricating method thereof
JP2011242261A (ja) 放射線検出器
CN102576715B (zh) 平板x射线成像器中的光电二极管和其他传感器结构以及用于基于薄膜电子器件来改进平板x射线成像器中的光电二极管和其他传感器结构的拓扑均匀性的方法
US20250113632A1 (en) Detector substrate and flat panel detector
BR102017019729B1 (pt) Elemento detector para um sistema de imageamento digital