DE102013206407B3 - Sensorchip, computertomographischer Detektor diesen aufweisend und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents

Sensorchip, computertomographischer Detektor diesen aufweisend und Herstellungsverfahren dafür Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensorchip, insbesondere für computertomographische Detektoren, aufweisend einen mit einem Strahlung detektierenden Element (2) elektrisch verbundenen Analog-Digital-Wandler (10) und eine kristalline Grundplatte (1). Ausgehend von der Aufgabe die Robustheit, die Lebensdauer und den Kostenaufwand derartiger Sensorchips zu verbessern konnten vorteilhafte Lösungen gefunden werden, wobei Bestandteile des Strahlung detektierenden Elementes (2) auf einer Detektorseite (12) der kristallinen Grundplatte (1) und Bestandteile des Analog-Digital-Wandlers (10) auf einer zweiten Seite (13) der kristallinen Grundplatte (1) lithographisch integriert sind. Daran ist vorteilhaft, dass ein aufwändiges Wafer-Bonding-Verfahren vermieden werden kann und umständliche Kontaktierungszuordnungen zwischen Strahlung detektierendem Element (2) und Analog-Digital-Wandler (10) mittels Halbleitertechnologie erheblich vereinfacht werden können.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Sensorchip, insbesondere für computertomographische Detektoren, aufweisend einen mit einem Strahlung detektierenden Element elektrisch verbundenen Analog-Digital-Wandler. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen computertomographischen Detektor und ein Herstellungsverfahren eines Sensorchips.
  • Unter einem Sensorchip versteht man im Allgemeinen eine Sensorschaltung, deren elektrische und elektronische Komponenten auf Halbleitersubstraten aufgebracht oder in diese lithographisch integriert wurden. Das Halbleitersubstrat wird gemeinhin als Wafer oder Grundplatte bezeichnet, die im Ganzen mit einer Vielzahl von Sensorschaltungen hergestellt wird, um diese dann nach dem Herstellungsprozess voneinander zu separieren und zu verkabeln.
  • Solche Sensorchips werden in computertomographischen (CT) Detektoren eingesetzt, die zur medizinischen Bildgebung dienen. Ein Computertomograph erlaubt eine bessere Diagnose, wenn eine hohe Auflösung, d. h. eine hohe Pixelanzahl pro Fläche, gewährleistet ist. Ein Sensorchip entspricht meist einem Pixel (Bildpunkt), womit zur Erreichung der gewünschten Auflösung in der Regel eine Vielzahl von Sensorchips benötigt wird. Bereits wegen dieser Vielzahl benötigter Pixel ist eine lithographische Integration in Halbleitersubstrate zur Kostenreduktion vorteilhaft.
  • Hierbei sind bereits diverse Röntgen- oder Strahlungsdetektoren bekannt, bei denen entsprechende Sensorchips zur Erfassung von Röntgenstrahlung genutzt werden. So zeigen beispielsweise die Druckschriften US 5 254 868 A und WO 2003/083 944 A1 Röntgendetektoren mit die Strahlung detektierenden Elementen und mit integrierter CMOS-Auswerteschaltung, die auf einem Wafer realisiert sind. Auch die Druckschrift DE 103 57 202 A1 befasst sich mit Strahlungsdetektoren und zeigt einen Sensorchip für Röntgen-CT-Systeme mit einem Siliziumwafer als Träger, auf dem Fotosensoren, analoge Schaltungsteile und digitale Schaltungsteile realisiert sind. Auch im Falle der Druckschrift DE 10 2005 029 784 A1 wird ein Halbleitersubstrat mit integrierten CMOS-Strukturen genutzt, um Sensorschaltungen zur Detektion von Röntgenstrahlung zu realisieren.
  • Entsprechende Sensorchips sollten weiter dazu geeignet sein, in eine definierte zweidimensionale Anordnung mit weiteren Sensorchips gebracht zu werden, um den Pixelabstand präzise zu definieren. Jede Dimension verlangt die flächige Anordnung zweier benachbarter Sensorchips. Folglich müssen insgesamt vier Sensorchips lateral anordenbar sein. Gerade für dieses vierseitige Anordnungserfordernis, wie es für großflächige CT-Detektoren üblich ist, eignen sich Sensoren, basierend auf lithographisch bearbeiteten Halbleitersubstraten, ebenfalls sehr gut.
  • Beispielsweise lehrt die DE 10 2007 022 197 A1 ein Detektorelement für einen Röntgendetektor zum Einsatz in einem Röntgen-Computertomographen. Dieses Detektorelement weist mehrere auf Halbleitersubstraten basierende Komponenten auf, nämlich ein Detektionselement, ein Bauelement mit den elektronischen Schaltungen und ein Umkontaktierungselement, welches zwischen den beiden erstgenannten angeordnet ist und zwei Funktionen aufweist, nämlich zum einen eine mechanische Stabilisierung des Sensorelementes zu gewährleisten und zum anderen mittels dessen Leiterbahnen die geometrische Anordnung der Signalausgangskontakte des Detektionselements an die geometrische Anordnung der Signaleingangskontakte des Bauelements anzupassen.
  • Aus der DE 10 2010 011 582 B4 ist ferner ein Detektormodul für einen Strahlendetektor bekannt, welches die Funktion einer optisch-elektrischen Wandlerschicht mit nachgeschalteter Umverdrahtung auf der zugehörigen Trägerschicht inne hat, womit aufgrund der Neuanordnung der Signalausgangskontakte der Kabel basierte Anschluss der externen Ausleseelektronik leichter fällt.
  • Der Herstellungs- und Materialaufwand ist bei den derzeitigen Lösungen sehr hoch, zumal oftmals ein sogenanntes Wafer-Bonding-Verfahren eingesetzt werden muss oder schlicht der Umkontaktierungsaufwand sehr hoch ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Herstellungsprozess zu vereinfachen und den Materialaufwand für Sensorchips der genannten Art zu reduzieren, und positive Eigenschaften, wie Qualität oder Lebensdauer, zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Sensorchip mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen computertomographischen Detektor mit den Merkmalen des Anspruchs 9, sowie ein Herstellungsverfahren eines Sensorchips mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
  • Die Erfindung sieht einen Sensorchip vor, insbesondere für computertomographische Detektoren, der einen mit einem Strahlung detektierenden Element elektrisch verbundenen Analog-Digital-Wandler und eine kristalline Grundplatte aufweist. Hierbei sind Bestandteile des Strahlung detektierenden Elementes auf einer Detektorseite der kristallinen Grundplatte und Bestandteile des Analog-Digital-Wandlers auf einer der Detektorseite gegenüberliegenden, zweiten Seite der kristallinen Grundplatte lithographisch integriert. Somit ist es möglich, die erforderlichen Komponenten (Strahlung detektierendes Element und Analog-Digital-Wandler) auf die gleiche Grundplatte, die auch schlicht als „Wafer” bezeichnet wird, aufzubringen. Damit können Substrat, Metall, aber auch Herstellungsaufwand eingespart werden.
  • Unter Detektorseite wird allgemein die Seite verstanden, auf der das Strahlen detektierende Element angeordnet ist. Bei einem Szintillator-Detektor mit einem Photodioden-Array ist dies die Seite, auf der das Photodioden-Array angeordnet ist. Bei einem Direktkonverter ist dies die Seite der direkt konvertierenden Schicht. Der Detektorseite gegenüberliegend ist der Analog-Digital-Wandler ausgebildet. Die Detektorseite ist insbesondere die der Strahlungsquelle zugewandte Seite des Detektors.
  • Vorteilhafterweise ist das Strahlung detektierende Element über eine Durchkontaktierung der kristallinen Grundplatte mit dem Analog-Digital Wandler auf der der Detektorseite der kristallinen Grundplatte gegenüberliegenden, zweiten Seite elektrisch leitend verbunden. Dadurch lassen sich die bisher erforderlichen Umkontaktierungen sehr einfach auf Halbleierbasis bewerkstelligen, ohne viel Bauraum einzunehmen. Zudem wird ein gewisser Grad an Robustheit erzielt, der noch erhöht werden kann, wenn beispielsweise die Ausnehmung mit einem Nichtleiter befüllt wird.
  • Vorteilhafterweise weist die Durchkontaktierung eine Metallisierung auf, die zur elektrischen Übertragung eines analogen Signals von der Detektorseite, durch die kristalline Grundplatte hindurch, auf die zweite Seite der kristallinen Grundplatte vorgesehen ist. Bei dem analogen Signal handelt es sich um das Ausgangsignal des Strahlung detektierenden Elementes. Ist es einmal zum Analog-Digital-Wandler gelangt, kann es in ein digitales Signal umgewandelt und weiterverarbeitet werden.
  • Die Durchkontaktierung kann zumindest teilweise durch eine Ausnehmung, insbesondere eine herausgeätzte Ausnehmung, aus der kristallinen Grundplatte gebildet sein. Weitere Bestandteile der Durchkontaktierung können ebenso zumindest teilweise durch andere Ausnehmungen, wie zum Beispiel Bohrungen, gebildet worden sein.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein elektrisches Anschlussmittel auf der zweiten Seite der kristallinen Grundplatte aufgebracht. Bei dem Anschlussmittel kann es sich um einen Stecker, einen Lötkontakt oder eine Lotkugel handeln, die zum Verkabeln oder Verlöten der integrierten Schaltung des Sensorchips dienen.
  • Bei dem Strahlung detektierenden Element kann es sich um eine Photodiode oder ein Photodioden-Array handeln, wobei deren unterschiedlich dotierte Halbleiterübergänge mittels der Schichtenaufbringung basierend auf lithographischen Masken realisiert werden können. Dabei kann das Strahlung detektierende Element die Analysestrahlung, das heißt im Falle eines Tomographen diejenige Strahlung detektieren, die auch durch den Körper eines Lebewesens transmittiert worden ist und von daher medizinische Informationen trägt. Das Strahlung detektierende Element wandelt diese Analysestrahlung in ein analoges, elektrisches Signal um, damit die darin enthaltene medizinische Information elektrisch weitergegeben werden kann.
  • Alternativ kann eine mittelbare Detektion durch das Strahlung detektierende Element realisiert werden, indem beispielsweise Szintillationslicht eines Szintillationselements die Analysestrahlung aus dem Körper in eine andere Strahlung, zum Beispiel sichtbares Licht, umwandelt. Das Szintillationslicht wird im Strahlung detektierenden Element des Sensorchips detektiert und dort in ein analoges elektrisches Signal umgewandelt. Der Zwischenschritt ist deshalb erforderlich, weil Halbleiterdetektoren, wie sie im Sensorchip typischerweise verwendet werden, nur in einem bestimmten Wellenlängenbereich elektromagnetischer Strahlung sensitiv sind. Liegt die Wellenlänge der Strahlenquelle des medizinischen Gerätes, zum Beispiel eines Röntgen-Tomographen, außerhalb dieses Bereichs, so muss eine mittelbare Detektion angestrebt werden.
  • Alternativ zu derartigen Szintillator-Detektoren können auch Direktkonverter eingesetzt werden, bei denen die einfallende Strahlung durch eine Direktkonverterschicht als das Strahlung detektierende Element in elektrische Ladungen umgewandelt wird.
  • Der Analog-Digital-Wandler ist dazu vorgesehen, das analoge, elektrische Ausgangssignal des Strahlung detektierenden Elements in ein digitales Signal umzuwandeln. Diese Schaltung des Analog-Digital-Wandlers ist auf lithographische Weise auf die kristalline Grundplatte aufgebracht und verwendet gegebenenfalls eine Vielzahl von unterschiedlichen Halbleiterschichten, Leiterbahnen und/oder anderen Bestandteilen integrierter Schaltungen.
  • Die kristalline Grundplatte kann eine monokristalline Grundplatte sein, das heißt ein Teilstück eines sogenannten Wafers. Alternativ ist auch in Abhängigkeit von der Ausführungsform der Erfindung eine polykristalline Grundplatte verwendbar. Typische Materialien einer solchen Grundplatte sind Silizium, Siliziumcarbid, Galliumarsenid oder Indiumphosphid, jeweils in monokristallinem oder polykristallinem Zustand. Sofern die zu detektierende Strahlung durch die Grundplatte transmittieren soll, müssen die spektralen Transmissionseigenschaften des jeweiligen Materials berücksichtigt werden, um unnötige Absorptionen der Information tragenden Strahlung zu vermeiden.
  • Unter lithographischer Integrierung wird das Aufbringen einer anwendungsspezifischen, integrierten Schaltung auf der kristallinen Grundplatte verstanden. Damit kann es sich bei dem Sensorchip auch um eine sogenannte anwendungsspezifische, integrierte Schaltung (application-specific integrated circuit, ASIC) handeln, die als standardisierter integrierter, elektronischer Schaltkreis realisiert wird. Die Funktion eines ASICs ist nicht mehr nachträglich manipulierbar, jedoch sind die Herstellungskosten deutlich geringer im Vergleich zu nicht standardisierten integrierten Schaltungen.
  • In ähnlicher Weise ist es vorteilhaft, wenn die Bestandteile des Strahlung detektierenden Elementes, die Bestandteile des Analog-Digital Wandlers und die Bestandteile des Anschlussmittels elektrische oder elektronische Bauteile, insbesondere elektrisch leitende Leiterbahnen, undotierte und/oder dotierte Halbleiterschichten sind. In Abhängigkeit von der Anwendung können die genannten Bauteile im Sinne der Halbleitertechnik eingesetzt werden und sind leicht mit der Lehre der Erfindung kombinierbar.
  • Für den Bau von CT-Detektoren ist es vorteilhaft, wenn der Sensorchip zur flächigen Anordnung mit lateral angrenzenden, insbesondere baugleichen, Sensorchips vorgesehen ist. Der Vorteil ist besonders groß, wenn der Sensorchip an vier Seiten mit weiteren Sensorchips bauraumoptimiert angeordnet werden können, wie es in CT-Detektoren mit einer planen Ebene, einer zylindrischen oder kugelförmigen Fläche üblich ist. Ausschlaggebend für die Form des Sensorchips ist das Strahlung detektierende Element, welches zu jedem Strahlung detektierenden Element eines benachbarten Sensorchips einen definierten, idealerweise möglichst kleinen Abstand, einnehmen sollte. Die Größe und laterale Beschaffenheit des Sensorchips ist in vier Richtungen so anzupassen, dass eine möglichst hohe Auflösung erzielt wird. Ideale Formen scheinen daher Prismen mit viereckiger Grundfläche zu sein, wie zum Beispiel eine Quader-Form.
  • Computertomographische Detektoren mit einer Vielzahl von Sensorchips erzielen eine hohe Auflösung, auch wenn die Sensorchips zum medizinischen Bild jeweils nur einen Bildpunkt (Pixel) beitragen.
  • Die Erfindung schlägt ferner ein Herstellungsverfahren eines Sensorchips vor, bei dem
    • – in einem ersten Schritt auf einer Detektorseite einer kristallinen Grundplatte ein Strahlung detektierendes Element und auf einer zweiten Seite der kristallinen Grundplatte ein Analog-Digital-Wandler lithographisch integriert werden,
    • – in einem zweiten Schritt die Detektorseite mit Bestandteilen des Strahlung detektierenden Elementes isoliert wird, und
    • – in einem dritten Schritt eine Durchkontaktierung von Leiterbahnen der Detektorseite zur elektrisch leitenden Verbindung mit Leiterbahnen der zweiten Seite der kristallinen Grundplatte ausgebildet wird, um das Strahlung detektierende Element mit dem Analog-Digital-Wandler elektrisch leitend zu verbinden.
  • Die Durchkontaktierung kann mittels eines chemischen Ätzverfahrens erzielt werden, bei dem das abzutragende Grundplattenmaterial nicht geschützt und somit durch das Ätzmittel entfernbar ist. Anschließend folgen die Metallisierung, die im Wesentlichen an der Innenseite der entstandenen Ausnehmung aufgebracht wird, und die Isolation der Seite des Analog-Digital-Wandlers.
  • Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 einen Sensorchip mit integrierter Photodiode und integriertem Analog-Digital-Wandler,
  • 2 den Sensorchip aus 1 mit einer Leiterbahn des Photodiodensignalausgangs als Kontakt zur Durchkontaktierung, und
  • 3 den Sensorchip aus 2 mit Durchkontaktierung zur leitenden, elektrischen Verbindung zwischen Leiterbahnen gegenüberliegender Seiten der Grundplatte.
  • CT-Detektoren, wie sie in Röntgen-Computertomographen eingesetzt werden, benötigen eine Vielzahl von Sensorelementen, die auf zylindrischen oder anderen Flächen nebeneinander angeordnet sind, um die Röntgenstrahlung unmittelbar oder mittelbar zu detektieren und in ein digitales Signal umzuwandeln. Bei der Herstellung dieser Sensorelemente greift man auf die Halbleitertechnik zurück.
  • 1 zeigt eine Grundplatte 1 eines CMOS-Wafers, der bereits auf seiner Detektorseite 12 eine Photodiode 2 integriert hat. Auf einer gegenüberliegenden, zweiten Seite 13 sind die Bestandteile des Analog-Digital-Wandlers 10 angeordnet. Hierzu gehört das Bestandteil 3, bei dem es sich beispielsweise um eine dotierte Schicht der Grundplatte 1 handeln könnte.
  • 2 zeigt den Sensorchip nach der Isolation und Verdrahtung der Photodiode 2, die mit der Leiterbahn 15 nunmehr mittels Durchkontaktierungen mit dem Analog-Digital-Wandler 10 elektrisch kontaktiert werden kann. Durch einen Ätzprozess wird das Wafermaterial, wie zum Beispiel Silizium, nach und nach abgetragen, bis eine Leiterbahn 15 wandlerseitig freigelegt ist.
  • 3 zeit den Sensorchip nach der Metallisierung, wobei sowohl die Leiterbahn 14 der zweiten Seite 13, also auch die Leiterbahn 15 der Detektorseite 12 gleichermaßen mit der Metallisierung 5 elektrisch leitend verbunden sind. Dadurch wird der Analog-Digital-Wandler 10 an die Photodiode 2 betriebsgerecht angeschlossen. Das analoge Ausgangssignal der Photodiode 2 wird über die Metallisierung 5 durch die Durchkontaktierung 6 an den Analog-Digital-Wandler 10 geleitet. Der Analog-Digital-Wandler 10 generiert daraus ein digitales Signal, welches über die Lotkugel 7 von außerhalb abgegriffen werden kann.
  • Ein CT-Detektor weist eine Vielzahl dieser Sensorchips auf, die alle mit einer Analyseeinheit oder einer bildverarbeitenden Einheit, beispielsweise einem Computer, verbunden sind. Die medizinischen Informationen werden von einer Analysestrahlung, die durch ein Lebewesen transmittiert wurde, an einen Szintillator (nicht abgebildet) abgegeben, der in Abhängigkeit der Strahlung sichtbares Licht 11 generiert, welches von der Photodiode 2 detektiert werden kann. Somit wird die medizinische Information in das analoge Signal der Photodiode 2 und anschließend auch in das digitale Signal des Analog-Digital-Wandlers 10 transferiert, um in der Analyseeinheit (nicht abgebildet) ausgewertet zu werden.
  • Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Sensorchip, insbesondere für computertomographische Detektoren, aufweisend einen mit einem Strahlung detektierenden Element 2 elektrisch verbundenen Analog-Digital-Wandler 10 und eine kristalline Grundplatte 1. Ausgehend von der Aufgabe, die Robustheit, die Lebensdauer und den Kostenaufwand derartiger Sensorchips zu verbessern, konnten vorteilhafte Lösungen gefunden werden, wobei Bestandteile des Strahlung detektierenden Elementes 2 auf einer Detektorseite 12 der kristallinen Grundplatte 1 und Bestandteile des Analog-Digital-Wandlers 10 auf einer zweiten Seite 13 der kristallinen Grundplatte 1 lithographisch integriert sind. Daran ist vorteilhaft, dass ein aufwändiges Wafer-Bonding-Verfahren vermieden werden kann und umständliche Kontaktierungszuordnungen zwischen Strahlung detektierendem Element 2 und Analog-Digital-Wandler 10 mittels Halbleitertechnologie erheblich vereinfacht werden können.

Claims (10)

  1. Sensorchip, insbesondere für computertomographische Detektoren, aufweisend einen mit einem Strahlung detektierenden Element (2) elektrisch verbundenen Analog-Digital-Wandler (10) und eine kristalline Grundplatte (1), wobei Bestandteile des Strahlung detektierenden Elementes (2) auf einer Detektorseite (12) der kristallinen Grundplatte (1) und Bestandteile des Analog-Digital-Wandlers (10) auf einer zweiten Seite (13) der kristallinen Grundplatte (1) lithographisch integriert sind.
  2. Sensorchip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlung detektierende Element (2) über eine Durchkontaktierung (6) der kristallinen Grundplatte (1) mit dem Analog-Digital Wandler (10) auf der der Detektorseite (12) der kristallinen Grundplatte (1) gegenüberliegenden, zweiten Seite (13) elektrisch leitend verbunden ist.
  3. Sensorchip nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchkontaktierung (6) eine Metallisierung (5) aufweist, die zur Übertragung eines analogen Signals von der Detektorseite (12), durch die kristalline Grundplatte (1) hindurch, auf die zweite Seite (13) der kristallinen Grundplatte (1) vorgesehen ist.
  4. Sensorchip nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchkontaktierung (6) zumindest teilweise durch eine Ausnehmung (4), insbesondere eine herausgeätzte Ausnehmung (4), aus der kristallinen Grundplatte (1) gebildet ist.
  5. Sensorchip nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisches Anschlussmittel (7) auf der zweiten Seite (13) der kristallinen Grundplatte (1) aufgebracht ist.
  6. Sensorchip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlung detektierende Element (2) eine Photodiode (2) oder ein Photodioden-Array ist.
  7. Sensorchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile des Strahlung detektierenden Elementes (2), die Bestandteile des Analog-Digital Wandlers (10) und die Bestandteile des Anschlussmittels (7) elektrische oder elektronische Bauteile, insbesondere elektrisch leitende Leiterbahnen (14), undotierte und/oder dotierte Halbleiterschichten sind.
  8. Sensorchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorchip zur flächigen Anordnung mit lateral angrenzenden, insbesondere baugleichen, Sensorchips vorgesehen ist.
  9. Computertomographischer Detektor mit einer Vielzahl von Sensorchips nach Anspruch 8.
  10. Herstellungsverfahren eines Sensorchips, bei dem – in einem ersten Schritt auf einer Detektorseite (12) einer kristallinen Grundplatte (1) ein Strahlung detektierendes Element (2) und auf einer zweiten Seite (13) der kristallinen Grundplatte (1) ein Analog-Digital-Wandler (10) lithographisch integriert werden, – in einem zweiten Schritt die Detektorseite (12) mit Bestandteilen des Strahlung detektierenden Elementes (2) isoliert wird, und – in einem dritten Schritt eine Durchkontaktierung (6) von Leiterbahnen (15) der Detektorseite (12) zur elektrisch leitenden Verbindung mit Leiterbahnen (14) der zweiten Seite (13) der kristallinen Grundplatte (1) ausgebildet wird, um das Strahlung detektierende Element (2) mit dem Analog-Digital-Wandler (10) elektrisch leitend zu verbinden.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5254868A (en) * 1990-07-25 1993-10-19 Seiko Instruments Inc. Solidstate image sensor device
WO2003083944A1 (en) * 2002-03-03 2003-10-09 Interon As Pixel sensor array and method of manufacture thereof
DE10357202A1 (de) * 2003-12-08 2005-06-30 Siemens Ag Strahlungsdetektor sowie Verfahren zur synchronisierten Strahlungserfassung
DE102005029784A1 (de) * 2005-06-24 2007-01-11 Siemens Ag Elektronikbaugruppe und Verfahren zur Herstellung einer Elektronikbaugruppe

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2289983B (en) * 1994-06-01 1996-10-16 Simage Oy Imaging devices,systems and methods
GB2463866A (en) * 2008-09-24 2010-03-31 Wai Hung Chan High-speed CMOS image sensors
US20120043468A1 (en) * 2010-08-18 2012-02-23 Frederick Flitsch Semiconductor photodetectors with integrated electronic control
JP5791571B2 (ja) * 2011-08-02 2015-10-07 キヤノン株式会社 撮像素子及び撮像装置
US8798229B2 (en) * 2011-09-30 2014-08-05 General Electric Company Detector modules and methods of manufacturing
US8736008B2 (en) * 2012-01-04 2014-05-27 General Electric Company Photodiode array and methods of fabrication

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5254868A (en) * 1990-07-25 1993-10-19 Seiko Instruments Inc. Solidstate image sensor device
WO2003083944A1 (en) * 2002-03-03 2003-10-09 Interon As Pixel sensor array and method of manufacture thereof
DE10357202A1 (de) * 2003-12-08 2005-06-30 Siemens Ag Strahlungsdetektor sowie Verfahren zur synchronisierten Strahlungserfassung
DE102005029784A1 (de) * 2005-06-24 2007-01-11 Siemens Ag Elektronikbaugruppe und Verfahren zur Herstellung einer Elektronikbaugruppe

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