TWI777903B - 具有不同熱膨脹係數的接合材料 - Google Patents

具有不同熱膨脹係數的接合材料 Download PDF

Info

Publication number
TWI777903B
TWI777903B TW111109182A TW111109182A TWI777903B TW I777903 B TWI777903 B TW I777903B TW 111109182 A TW111109182 A TW 111109182A TW 111109182 A TW111109182 A TW 111109182A TW I777903 B TWI777903 B TW I777903B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
temperature
ray
ray absorbing
absorbing layer
Prior art date
Application number
TW111109182A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202230826A (zh
Inventor
曹培炎
劉雨潤
Original Assignee
中國大陸商深圳幀觀德芯科技有限公司
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 中國大陸商深圳幀觀德芯科技有限公司 filed Critical 中國大陸商深圳幀觀德芯科技有限公司
Publication of TW202230826A publication Critical patent/TW202230826A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI777903B publication Critical patent/TWI777903B/zh

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01T1/244—Auxiliary details, e.g. casings, cooling, damping or insulation against damage by, e.g. heat, pressure or the like
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B42/00—Obtaining records using waves other than optical waves; Visualisation of such records by using optical means
    • G03B42/02—Obtaining records using waves other than optical waves; Visualisation of such records by using optical means using X-rays
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4208—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
    • A61B6/4241—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector using energy resolving detectors, e.g. photon counting
    • 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
    • G01T1/246—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors utilizing latent read-out, e.g. charge stored and read-out later
    • 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
    • G01T1/247—Detector read-out circuitry
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • H01L21/2003—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy characterised by the substrate
    • H01L21/2007—Bonding of semiconductor wafers to insulating substrates or to semiconducting substrates using an intermediate insulating layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016—Brazing of electronic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/08—Auxiliary devices therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14658—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本文公開X射線檢測器，其包括：X射線吸收層，其配置成吸收X射線光子；電子層，其包括電子系統，該電子系統配置成處理或解釋X射線吸收層上入射的X射線光子產生的信號；以及X射線吸收層中或電子層中的溫度驅動器。

Description

具有不同熱膨脹係數的接合材料
本公開涉及可在X射線檢測器中使用的具有不同熱膨脹係數的接合材料，例如GaAs和矽。
X射線檢測器可以是用於測量X射線的通量、空間分佈、光譜或其他性質的設備。 X射線檢測器可用於許多應用。一個重要應用是成像。X射線成像是放射攝影技術並且可以用於揭示組成不均勻和不透明物體（例如人體）的內部結構。 早期用於成像的X射線檢測器包括照相底片和照相膠片。照相底片可以是具有感光乳劑塗層的玻璃底片。儘管照相底片被照相膠片取代，由於它們所提供的優越品質和它們的極端穩定性而仍可在特殊情形中使用它們。照相膠片可以是具有感光乳劑塗層的塑膠膠片（例如，帶或片）。 在20世紀80年代，出現了光激勵螢光板（PSP板）。PSP板可包含在它的晶格中具有色心的螢光材料。在將PSP板暴露於X射線時，X射線激發的電子被困在色心中直到它們受到在板表面上掃描的镭射光束的激勵。在鐳射掃描板時，捕獲的激發電子發出光，其被光電倍增管收集。收集的光轉換成數字圖像。與照相底片和照相膠片相比，PSP板可以被重複使用。 另一種X射線檢測器是X射線圖像增強器。X射線圖像增強器的部件通常在真空中密封。與照相底片、照相膠片和PSP板相比，X射線圖像增強器可產生即時圖像，即不需要曝光後處理來產生圖像。X射線首先撞擊輸入螢光體（例如，碘化銫）並且被轉換成可見光。可見光然後撞擊光電陰極（例如，包含銫和銻複合物的薄金屬層）並且促使電子發射。發射電子數量與入射X射線的強度成比例。發射電子通過電子光學器件投射到輸出螢光體上並且促使該輸出螢光體產生可見光圖像。 閃爍體的操作與X射線圖像增強器有些類似之處在於閃爍體（例如，碘化鈉）吸收X射線並且發射可見光，其然後可以被對可見光合適的圖像感測器檢測到。在閃爍體中，可見光在各個方向上傳播和散射並且從而降低空間解析度。使閃爍體厚度減少有助於提高空間解析度但也減少X射線吸收。閃爍體從而必須在吸收效率與解析度之間達成妥協。 半導體X射線檢測器通過將X射線直接轉換成電信號而在很大程度上克服該問題。半導體X射線檢測器可包括半導體層，其在感興趣波長吸收X射線。當在半導體層中吸收X射線光子時，產生多個載荷子（例如，電子和空穴）並且在電場下，這些載流子被掃向電晶體層上的電觸點。現有的半導體X射線檢測器（例如，Medipix）中需要的繁瑣的熱管理會使得具有大面積和大量像素的檢測器難以生產或不可能生產。
本文公開X射線檢測器，其包括：X射線吸收層，其配置成吸收X射線光子；電子層，其包括電子系統，該電子系統配置成處理或解釋X射線吸收層上入射的X射線光子產生的信號；以及X射線吸收層中或電子層中的溫度驅動器。 根據實施例，X射線檢測器進一步包括X射線吸收層或電子層中的溫度感測器。 根據實施例，溫度驅動器包括Peltier設備。 根據實施例，溫度驅動器包括電阻加熱器。 根據實施例，溫度驅動器包括獨立可尋址單元。 根據實施例，X射線吸收層或電子層包括多個晶片。 根據實施例，電子系統包括：第一電壓比較器，其配置成將電極的電壓與第一閾值比較；第二電壓比較器，其配置成將該電壓與第二閾值比較；計數器，其配置成記錄到達X射線吸收層的X射線光子的數目；控制器；其中該控制器配置成從第一電壓比較器確定電壓的絕對值等於或超出第一閾值的絕對值的時間啟動時間延遲；其中控制器配置成在時間延遲期間啟動第二電壓比較器；其中控制器配置成如果第二電壓比較器確定電壓的絕對值等於或超出第二閾值的絕對值則促使計數器記錄的數目增加一。 根據實施例，電子系統進一步包括電容器模組，其電連接到第一X射線吸收層的電極，其中該電容器模組配置成從第一X射線吸收層的電極收集載荷子。 根據實施例，控制器配置成在時間延遲開始或終止時啟動第二電壓比較器。 根據實施例，電子系統進一步包括電壓表，其中控制器配置成在時間延遲終止時促使電壓表測量電壓。 根據實施例，控制器配置成基於在時間延遲終止時測量的電壓值確定X射線光子能量。 根據實施例，控制器配置成使第一X射線吸收層的電極連接到電接地。 根據實施例，電壓變化率在時間延遲終止時大致為零。 根據實施例，電壓變化率在時間延遲終止時大致為非零。 根據實施例，X射線吸收層包括二極體。 根據實施例，X射線吸收層包括GaAs、CdTe、CdZnTe或其組合並且電子層包括矽。 本文公開這樣的方法，其包括：將第一材料的層設置為第一溫度；將第二材料的層設置為第二溫度，其中該第一材料與第二材料具有不同的熱膨脹係數；在第一材料層處於第一溫度並且第二材料層處於第二溫度時，使第一材料層和第二材料層接合；將第一材料層和第二材料層的溫度朝第三溫度改變同時在所述這些層達到第三溫度之前使所述這些層的相對熱膨脹維持總是基本相等；其中將第一材料層和第二材料層的溫度朝第三溫度改變包括使用第一材料層或第二材料層中的溫度驅動器。 根據實施例，第一材料層和第二材料層通過直接接合或倒裝接合而接合。 根據實施例，第三溫度在40℃以下。 根據實施例，第一材料層是配置成吸收X射線光子的X射線吸收層；其中第二材料層是電子層，其包括電子系統，該電子系統配置成處理或解釋X射線吸收層上入射的X射線光子產生的信號。 本文公開用於使第一層和第二層接合的系統，其包括：控制器，其包括處理器和記憶體，該記憶體配置成在其中存儲程式，處理器配置成通過執行程式來控制對於第二層中的溫度驅動器的功率；其中程式在執行時促使處理器設置對於溫度驅動器的功率使得第一層和第二層的相對熱膨脹在使第一層和第二層接合的工藝期間總是基本相同。 根據實施例，第一層是配置成吸收X射線光子的X射線吸收層；其中第二層是電子層，其包括電子系統，該電子系統配置成處理或解釋X射線吸收層上入射的X射線光子產生的信號。 根據實施例，第二層安裝到支承並且控制器通過支承上的電觸點控制對於溫度驅動器的功率。 根據實施例，第二層包括溫度感測器。 根據實施例，控制器從溫度感測器讀取第二層的溫度並且基於從溫度感測器讀取的溫度控制對於第二層中的溫度驅動器的功率。 本文公開這樣的方法，其包括：將晶片安置到晶圓位點，該晶圓包括其中的溫度驅動器，該溫度驅動器包括多個獨立可尋址單元；通過使用獨立可尋址單元改變位點的溫度來使晶片接合到晶圓，而未使用獨立可尋址單元改變晶圓的另一個位點的溫度。 根據實施例，晶片是X射線檢測器的X射線吸收層的部分並且晶圓是X射線檢測器的電子層的部分；其中X射線吸收層配置成吸收X射線光子並且電子層包括電子系統，其配置成處理或解釋X射線吸收層上入射的X射線光子產生的信號。 根據實施例，晶片包括III-V半導體並且晶圓包括矽。 根據實施例，改變位點的溫度使得位點處的焊料凸點熔融。
圖1A示意示出根據實施例的X射線檢測器100的橫截面圖。半導體X射線檢測器100可包括X射線吸收層110和電子層120（例如，ASIC），用於處理或分析入射X射線在X射線吸收層110中產生的電信號。在實施例中，半導體X射線檢測器100不包括閃爍體。X射線吸收層110可包括半導體材料，例如矽、鍺、GaAs、CdTe、CdZnTe或其組合。半導體對於感興趣的X射線能量可具有高的質量衰減係數。 如在圖1B中的檢測器100的詳細橫截面圖中示出的，根據實施例，X射線吸收層110可包括由第一摻雜區111、第二摻雜區113的一個或多個離散區114形成的一個或多個二極體（例如，p-i-n或p-n）。第二摻雜區113可通過本征區112（可選）而與第一摻雜區111分離。離散部分114通過第一摻雜區111或本征區112而彼此分離。第一摻雜區111和第二摻雜區113具有相反類型的摻雜（例如，區111是p型並且區113是n型，或區111是n型並且區113是p型）。在圖1B中的示例中，第二摻雜區113的離散區114中的每個與第一摻雜區111和本征區112（可選）一起形成二極體。即，在圖1B中的示例中，X射線吸收層110具有多個二極體，其具有第一摻雜區111作為共用電極。第一摻雜區111還可具有離散部分。 在X射線光子撞擊X射線吸收層110（其包括二極體）時，X射線光子可被吸收並且通過許多機制產生一個或多個載荷子。載荷子可在電場下向二極體中的一個的電極漂移。場可以是外部電場。電觸點119B可包括離散部分，其中的每個與離散區114電接觸。 如在圖1C中的檢測器100的備選詳細橫截面圖中示出的，根據實施例，X射線吸收層110可包括具有半導體材料（例如矽、鍺、GaAs、CdTe、CdZnTe或其組合）的電阻器，但不包括二極體。 在X射線光子撞擊X射線吸收層110（其包括電阻器但不包括二極體）時，它可被吸收並且通過許多機制產生一個或多個載荷子。載荷子可在電場下向電觸點119A和119B漂移。電觸點119B包括離散部分。 電子層120可包括電子系統121，其配置成處理或解釋X射線吸收層110上入射的X射線光子產生的信號。電子系統121可包括例如濾波網路、放大器、積分器和比較器等模擬電路或例如微處理器等數字電路和記憶體。電子系統121可包括像素共用的部件或專用於單個像素的部件。例如，電子系統121可包括專用於每個像素的放大器和在所有像素之間共用的微處理器。電子系統121可通過通孔131電連接到像素。通孔131之間的空間可用填充材料130填充，其可使電子層120到X射線吸收層110的連接的機械穩定性增加。在不使用通孔的情況下使電子系統121連接到像素的其他接合技術是可能的。 圖1D示意示出具有4×4陣列的離散區114/119B的半導體X射線檢測器100的一部分的示範性頂視圖。圍繞這些離散區114/119B中的一個的足跡入射的X射線光子產生的載荷子大致未與這些離散區114/119B中的另一個共用。圍繞離散區114/119B的區域150叫作與該離散區114/119B關聯的像素，其中由在其中入射的X射線光子產生的載荷子中的大致全部（超過95%、超過98%或超過99%）流向離散區114/119B。即，當X射線光子在像素內部撞擊時，這些載荷子中不到5%、不到2%或不到1%流到像素外。通過測量離散區114/119B中的每個的電壓的變化率，可確定與離散區114/119B關聯的像素中被吸收的X射線光子的數目（其與入射X射線強度有關）和/或其能量。從而，入射X射線強度的空間分佈（例如，圖像）可通過單獨測量離散區114/119B陣列中的每個的電壓變化率來確定。像素可採用任何適合的陣列來組織，例如方形陣列、三角形陣列和蜂窩狀陣列。像素可具有任何適合的形狀，例如圓形、三角形、方形、矩形和六角形。像素可以是獨立可尋址的。 圖2A示意示出根據實施例的電子層120。該電子層120包括襯底122，其具有第一表面124和第二表面128。如本文使用的“表面”不一定被暴露，而可以全部或部分被掩埋。電子層120包括第一表面124上的一個或多個電觸點125。該一個或多個電觸點125可配置成電連接到X射線吸收層110的一個或多個電觸點119B。電子系統121可在襯底122中或襯底122上。電子層120包括一個或多個通孔126，其從第一表面124延伸到第二表面128。電子層120可包括第二表面128上的再分佈層（RDL）123。RDL 123可包括一個或多個傳輸線127。電子系統121通過通孔126電連接到電觸點125和傳輸線127。 襯底122可以是變薄襯底。例如，襯底可具有750微米或更少、200微米或更少、100微米或更少、50微米或更少、20微米或更少或5微米或更少的厚度。襯底122可以是矽襯底或其他適合的半導體或絕緣體襯底。襯底122可通過將較厚襯底研磨到期望厚度而產生。 一個或多個電觸點125可以是金屬或摻雜半導體的層。例如，電觸點125可以是金、銅、鉑、鈀、摻雜矽等。 通孔126經過襯底122並且使第一表面124上的電部件（例如，電觸點125）電連接到第二表面128上的電部件（例如，RDL）。通孔126有時稱為“矽直通孔”，但它們可在除矽以外的材料的襯底中製造。 RDL 123可包括一個或多個傳輸線127。這些傳輸線127使襯底122中的電部件（例如，通孔126）在襯底122上的其他位點電連接到接合墊。傳輸線127可與襯底122電隔離，但在某些通孔126和某些接合墊處除外。傳輸線127可以是對於感興趣的X射線能量具有小的質量衰減係數的材料（例如Al）。RDL 123可將電連接再分佈到更多便利位點。RDL 123在檢測器100具有大量像素時尤其有用。如果檢測器100沒有大量像素，RDL 123 可被省略並且來自像素的信號可在第一表面124上路由。 圖2A進一步示意示出在電觸點119B和電觸點125處X射線吸收層110與電子層120之間的接合。該接合可以通過適合的技術，例如直接接合或倒裝接合。 直接接合是沒有任何額外中間層（例如，焊料凸點）的晶圓接合工藝。接合工藝基於兩個表面之間的化學接合。直接接合可在升高的溫度下進行但不一定如此。 倒裝接合使用沉積到接觸墊（例如X射線吸收層110的電觸點119B，或電觸點125）上的焊料凸點199。X射線吸收層110或電子層120翻轉並且X射線吸收層110的電觸點119B與電觸點125對齊。焊料凸點199可熔融以將電觸點119B和電觸點125焊接在一起。焊料凸點199之間的任何空隙空間可用絕緣材料填充。 圖2B示意示出根據實施例的電子層120。圖2B中示出的電子層120與圖2A中示出的電子層120在下列方面不同。電子系統121掩埋在襯底122中。電子層120包括一個或多個通孔126A，其從第一表面124延伸到第二表面128。通孔126A使電觸點125電連接到第二表面128上的RDL 123中的傳輸線127。電子層120進一步包括一個或多個通孔126B，其從第二表面128延伸到電子系統121。通孔126B使傳輸線127電連接到電子系統121。X射線吸收層110和電子層120也可通過例如直接接合或倒裝接合等適合的技術接合在一起（例如，在電觸點119B和電觸點125處）。 圖2C示意示出根據實施例的電子層120。圖2C中示出的電子層120與圖2A中示出的電子層120在下列方面不同。電子系統121掩埋在襯底122中。電子層120在第一表面124上不包括一個或多個電觸點125。相反，包括掩埋電子系統121的襯底122通過直接接合而接合到X射線吸收層110。在襯底123中形成孔並且用金屬填充它們來形成將電觸點119B電佈線到第二表面128的通孔126A並且形成將電子系統121電佈線到第二表面128的通孔126B。然後在第二表面128上形成RDL 123使得傳輸線127使通孔126A和126B電連接來完成從電觸點119B到電子系統121的電連接。 X射線吸收層110可包括多個離散晶片。這些晶片中的每個可獨立或統一接合到電子層120。包括多個離散晶片的X射線吸收層110可有助於適應X射線吸收層110與電子層120的材料的熱膨脹係數之間的差異。熱膨脹係數可以是線性熱膨脹或體積熱膨脹的係數。 X射線吸收層110可以是與電子層120的襯底122不同的材料。例如，X射線層110可以是GaAs並且襯底122可以是矽。X射線吸收層110與電子層120的接合通常在升高的溫度發生並且X射線吸收層110和電子層120在接合後冷卻到室溫。X射線吸收層110和電子層120在接合工藝期間在任何指定時刻通常處於相同溫度。X射線吸收層110和電子層120通常一起被加熱和冷卻。當X射線吸收層110和電子層120的襯底122具有大致不同的熱膨脹係數時，使X射線吸收層110和電子層120從相同的升高溫度冷卻到室溫，這在X射線吸收層110與電子層120之間的介面處引起明顯的應力。應力可在檢測器100中引起失效。 圖3A示意示出如果X射線吸收層110和電子層120的襯底122具有大致不同的熱膨脹係數並且X射線吸收層110和電子層120在接合工藝期間在任何指定時刻總是處於相同溫度則在接合工藝期間X射線吸收層110和電子層120的熱膨脹。X射線吸收層110和電子層120的初始溫度是T1。X射線吸收層110和電子層120然後被加熱到T2。如圖3A示意示出的，因為X射線吸收層110具有比襯底122更高的熱膨脹係數，X射線吸收層110比電子層120的襯底122要膨脹更多。X射線吸收層110和電子層120進一步被加熱到T3。在T3，X射線吸收層110的膨脹與電子層120的膨脹的差異比在T2甚至更顯著。X射線吸收層110和電子層120在T3接合，這時它們處於它們相應但不同的膨脹狀態。接合的X射線吸收層110和電子層120然後從T3冷卻到T2。因為X射線吸收層110和電子層120現在接合，兩者在接合之前在T2都無法收縮到它們相應的尺寸。壓應力和張應力分別在X射線吸收層110和襯底122中發展。由於接合的X射線層110和電子層120從T2進一步冷卻到T1，在X射線吸收層110和襯底122中的壓應力和張應力分別增加。應力跨X射線吸收層110與電子層120之間的整個介面可不是均勻的。 如在圖3B中示出的，線3010和3020分別是在X射線吸收層110和電子層120接合之前作為X射線吸收層110和襯底122的溫度的函數的相對熱膨脹的標繪圖。線3010和3020的斜率分別是X射線吸收層110和電子層120的襯底122的熱膨脹係數。線3010具有比線3020更高的斜率，這意指X射線吸收層110具有比襯底122更大的熱膨脹係數。在T2或T3，X射線吸收層110的相對熱膨脹大於襯底122的相對熱膨脹。 圖4A示意示出如果X射線吸收層110和電子層120的襯底122具有大致不同的熱膨脹係數並且X射線吸收層110和電子層120的溫度在接合工藝期間單獨受控則在接合工藝期間X射線吸收層110和電子層120的熱膨脹。X射線吸收層110和電子層120的初始溫度是T1。X射線吸收層110被加熱到T3並且電子層120被加熱到T3’。X射線吸收層110和電子層120不一定同時被加熱。例如，X射線吸收層110可被加熱到T3而電子層120仍在T1，並且電子層120可被加熱到T3’而X射線吸收層110保持在T3。在T3的X射線吸收層110具有與在T3’的電子層120相同的相對熱膨脹。在示例中，
Figure 02_image001
，其中α 110是X射線吸收層110的線性熱膨脹係數並且α 120是電子層120的襯底122的線性熱膨脹係數。物體的線性熱膨脹係數α定義為
Figure 02_image003
其中L是物體的線性尺寸。當X射線吸收層110在T3並且電子層120在T3’時，X射線吸收層110和電子層120接合。接合的X射線吸收層110和電子層120然後分別從T3冷卻到T1和從T3’冷卻到T1。在冷卻工藝期間，控制X射線吸收層110和電子層120的溫度使得它們的相對熱膨脹基本相同（即，＜10%差異）。因此，在X射線吸收層110與電子層120的襯底122之間的介面處的熱膨脹係數差異基本上沒有引起應力。 如在圖4B中示出的，線4010和4020分別是在X射線吸收層110和電子層120接合之前作為X射線吸收層110和電子層120的襯底122的溫度的函數的相對熱膨脹的標繪圖。線4010和4020的斜率分別是X射線吸收層110和電子層120的襯底122的熱膨脹係數。線4010具有比線4020更高的斜率，這意指X射線吸收層110具有比襯底122更大的熱膨脹係數。當X射線吸收層110和電子層120分別在T3和T3’時，X射線吸收層110的相對熱膨脹等於襯底122的相對熱膨脹。 晶圓接合系統通常夾住兩個晶圓（或晶圓和多個晶片）以在兩個卡盤之間接合。圖5示意示出晶圓接合系統的上卡盤5010和下卡盤5020，和安置在下卡盤5010與下卡盤5020之間的X射線吸收層110和電子層120。示出在X射線吸收層110與電子層120之間的間隙來指示X射線吸收層110和電子層120未接合。卡盤5010和5020可分別包括其中的溫度驅動器（例如，加熱器或冷卻器）5012和5022。溫度驅動器配置成分別改變卡盤5010和5020的溫度。晶圓接合系統可具有溫度感測器5011和5021，其配置成測量X射線吸收層110和電子層120的溫度。卡盤5010和5020中的溫度驅動器5012和5022可由控制器5500基於由溫度感測器5011和5021獲得的X射線吸收層110和電子層120的溫度來控制。控制器5500可包括處理器和記憶體。記憶體配置成使程式存儲在其中。處理器配置成通過執行記憶體中的程式來控制溫度驅動器5012和5022的功率。例如，程式可促使處理器設置溫度感測器5012和5022的功率使得X射線吸收層110和電子層120的相對熱膨脹在接合工藝期間總是基本相同（即，＜10%差異）。 圖6示意示出使第一材料層和第二材料層接合的方法的流程，其中該第一和第二材料具有不同的熱膨脹係數。例如，第一層可以是X射線吸收層110並且第二層可以是X射線檢測器100的電子層120。在過程6010中，第一材料層（例如，X射線吸收層110）設置成第一溫度並且第二材料層（例如，電子層120）設置成第二溫度。在過程6020中，在第一材料層處於第一溫度並且第二材料層處於第二溫度時，第一材料層和第二材料層接合。第一材料層和第二材料層可通過適合的技術接合，例如直接接合或倒裝接合。可以但不一定使用焊料凸點或球。在過程6030中，第一材料層和第二材料層的溫度朝第三溫度改變同時在第一材料層和第二材料層的溫度達到第三溫度之前使這些層的相對熱膨脹維持總是基本相等（即，＜10%差異）。改變第一材料層和第二材料層的溫度包括在第一材料層中或第二材料層中使用溫度驅動器。第三溫度可以是室溫。第三溫度可以是40℃以下的溫度。在該流程中相對熱膨脹分別同處於第三溫度的第一材料層和第二材料層的尺度相關。 圖7A示意示出X射線吸收層110或電子層120可包括其中的溫度驅動器7000。該溫度驅動器7000配置成分別改變X射線吸收層110或電子層120的溫度。溫度驅動器7000可嵌入X射線吸收層110或電子層120的表面中或上。溫度驅動器7000可以是電阻加熱器或Peltier設備（其可根據通過Peltier設備的電流方向來加熱或冷卻）。溫度驅動器7000可設置在電觸點119B或電觸點125周圍、下方或之間。 圖7B示意示出溫度驅動器7000可包括多個獨立可尋址單元。這些獨立可尋址單元可彼此獨立受制並且可用於局部加熱或冷卻X射線吸收層110或電子層120的一個或多個區域。獨立可尋址單元對於使跨X射線吸收層110或電子層120的溫度更均勻是有用的。獨立可尋址單元在X射線吸收層110或電子層120包括多個離散晶片時尤其有用。在示例中，X射線吸收層110和電子層120中的一個的晶片可未同時安置到X射線吸收層110和電子層120中的另一個上。如果晶片安置到X射線吸收層110和電子層120中的另一個上而在安置下一個晶片之前沒有接合於此，晶片可移動並且從而破壞晶片的對齊。獨立可尋址單元可以用於局部加熱晶片安置到的位點並且由此在安置下一個晶片之前使晶片接合。在X射線吸收層110包括多個晶片並且使用III-V半導體（例如，GaAs）用於吸收X射線並且電子層120的襯底122是矽襯底時，晶片可使用焊料凸點接合到襯底122。在矽上形成焊料凸點比在III-V半導體上形成焊料凸點更容易。獨立可尋址單元可用於在安置下一個晶片之前使晶片安置到的位點處的凸點熔融由此使晶片接合，同時使別處的焊料凸點保持在它們的熔點以下。 圖7C示意示出用於使多個晶片接合到具有溫度驅動器（其包括多個獨立可尋址單元）的晶圓的流程。在過程7010中，晶片中的一個安置到晶圓位點。在過程7020中，該晶片通過使用獨立可尋址單元改變位點的溫度來接合到晶圓，而沒有使用獨立可尋址單元改變晶圓的另一個位點的溫度。晶片可在將另一個晶片安置到晶圓之前接合。晶片可以是X射線吸收層110的部分並且晶圓可以是電子層120的部分。晶片可包括III-V半導體，例如GaAs。晶圓可包括矽。在安置到位點的那個晶片與晶圓之間可存在焊料凸點。在晶圓上在別處可存在焊料凸點。位點的溫度可使用獨立可尋址單元來改變使得該位點處的焊料凸點在接合期間熔融。該位點處的焊料然後冷卻且凝固。該位點處的焊料在其他位點處出現接合時可保持為固體。 圖8A示意示出電子層120包括電連接到電子層120中的溫度驅動器7000的接合墊129，作為示例。電子層120安裝到支承500。支承500的接合墊129和接合墊510可通過引線接合而電連接。在支承500中或外部的控制器8800調節供應給溫度驅動器7000的電力。圖8B示出X射線吸收層110包括多個晶片。晶片可靠托架117支承。晶片安裝到電子層120上使得電觸點119B和電觸點125對齊。圖6的流程適用於X射線吸收層110和電子層120，其中電子層120的溫度使用電子層120中的溫度驅動器7000來控制。如果電子層120中的溫度驅動器7000包括多個獨立可尋址單元，使電子層120和X射線吸收層110的不同晶片接合可在不同時間出現。例如，晶片中的一些可在晶片中的其他晶片安裝和接合到電子層120之前安裝和接合到電子層120。X射線吸收層110的溫度可使用外部溫度驅動器或X射線吸收層110中的任何溫度驅動器7000來控制。例如，X射線吸收層110的溫度可使用托架117中或卡盤中的溫度驅動器來控制。圖8A和圖8B的系統也能適用於電子層120包括多個晶片的情形。 圖9示意示出晶圓接合系統，其配置成對第一層（例如X射線吸收層110）中或第二層中（例如電子層120中）的溫度驅動器7000供電並且控制它們。圖9示出系統對第二層（例如電子層120）中的溫度驅動器7000供電並且控制它們但系統可以同樣對第一層（例如X射線吸收層110）中的溫度驅動器7000供電並且控制它們的示例。第一層（例如X射線吸收層110）可具有多個晶片。第一層可熱連接到溫度驅動器9010並且第一層的溫度可由溫度感測器9020測量。在該示例中，第二層（例如電子層120）在其中具有溫度驅動器7000。第二層（例如電子層120）可在其中具有溫度感測器7010或系統可在第二層外部具有溫度7010。第一層的晶片安置在第二層上。示出第一層與第二層之間的間隙來指示它們未接合。第二層可安裝到支承500，其具有電連接到電子層120中的溫度驅動器7000的電觸點598，和電連接到溫度感測器7010的電觸點599（如果溫度感測器7010在第二層中）。溫度驅動器7000和9010可由控制器9900基於溫度感測器9020和7010獲得的第一和第二層的溫度來控制。控制器9900可包括處理器和記憶體。記憶體配置成將程式存儲在其中。處理器配置成通過執行記憶體中的程式來控制溫度驅動器7000和9010的功率。例如，程式在執行時可促使處理器設置對於溫度驅動器7000和9010的功率使得第一和第二層的相對熱膨脹在接合工藝期間總是基本相同（即，＜10%差異）。 圖10A和圖10B各自示出根據實施例的電子系統121的部件圖。電子系統121可包括第一電壓比較器301、第二電壓比較器302、計數器320、開關305、電壓表306和控制器310。 第一電壓比較器301配置成將二極體300的電極的電壓與第一閾值比較。二極體可以是由第一摻雜區111、第二摻雜區113的離散區114中的一個和本征區112（可選）形成的二極體。備選地，第一電壓比較器301配置成將電觸點（例如，電觸點119B的離散部分）的電壓與第一閾值比較。第一電壓比較器301可配置成直接監測電壓，或通過使一段時間內流過二極體或電觸點的電流整合來計算電壓。第一電壓比較器301可由控制器310可控地啟動或停用。第一電壓比較器301可以是連續比較器。即，第一電壓比較器301可配置成被連續啟動，並且連續監測電壓。配置為連續比較器的第一電壓比較器301使系統121錯過由入射X射線光子產生的信號的機會減少。配置為連續比較器的第一電壓比較器301在入射X射線強度相對高時尤其適合。第一電壓比較器301可以是鐘控比較器，其具有較低功耗的益處。配置為鐘控比較器的第一電壓比較器301可導致系統121錯過由一些入射X射線光子產生的信號。在入射X射線強度低時，錯過入射X射線光子的機會因為兩個連續光子之間的間隔相對長而較低。因此，配置為鐘控比較器的第一電壓比較器301在入射X射線強度相對低時尤其適合。第一閾值可以是一個入射X射線光子可在二極體或電阻器中產生的最大電壓的5-10%、10%-20%、20-30%、30-40%或40-50%。最大電壓可取決於入射X射線光子的能量（即，入射X射線的波長），X射線吸收層110的材料和其他因素。例如，第一閾值可以是50mV、100mV、150mV或200mV。 第二電壓比較器302配置成將電壓與第二閾值比較。第二電壓比較器302可配置成直接監測電壓，或通過使一段時間內流過二極體或電觸點的電流整合來計算電壓。第二電壓比較器302可以是連續比較器。第二電壓比較器302可由控制器310可控地啟動或停用。在停用第二電壓比較器302時，第二電壓比較器302的功耗可以是啟動第二電壓比較器302時的功耗的不到1%、不到5%、不到10%或不到20%。第二閾值的絕對值大於第一閾值的絕對值。如本文使用的，術語實數x的“絕對值”或“模數”
Figure 02_image005
是x的非負值而不考慮它的符號。即，
Figure 02_image007
。第二閾值可以是第一閾值的200%-300%。第二閾值可以是一個入射X射線光子可在二極體或電阻器中產生的最大電壓的至少50%。例如，第二閾值可以是100mV、150mV、200mV、250mV或300mV。第二電壓比較器302和第一電壓比較器301可以是相同部件。即，系統121可具有一個電壓比較器，其可以在不同時間將電壓與兩個不同閾值比較。 第一電壓比較器301或第二電壓比較器302可包括一個或多個運算放大器或任何其他適合的電路。第一電壓比較器301或第二電壓比較器302可具有高的速度以允許系統121在高的入射X射線通量下操作。然而，具有高的速度通常以功耗為代價。 計數器320配置成記錄到達二極體或電阻器的X射線光子的數目。計數器320可以是軟體部件（例如，電腦記憶體中存儲的數目）或硬體部件（例如，4017 IC和7490 IC）。 控制器310可以是例如微控制器和微處理器等硬體部件。控制器310配置成從第一電壓比較器301確定電壓的絕對值等於或超出第一閾值的絕對值（例如，電壓的絕對值從第一閾值的絕對閾值以下增加到等於或超過第一閾值的絕對值的值）的時間啟動時間延遲。在這裏因為電壓可以是負的或正的而使用絕對值，這取決於是使用二極體的陰極還是陽極的電壓或使用哪個電觸點。控制器310可配置成在第一電壓比較器301確定電壓的絕對值等於或超出第一閾值的絕對值的時間之前，保持停用第二電壓比較器302、計數器320和第一電壓比較器301的操作不需要的任何其他電路。時間延遲可在電壓變穩定（即，電壓的變化率大致為零）之前或之後終止。短語“電壓的變化率大致為零”意指電壓的時間變化小於0.1%/ns。短語“電壓的變化率大致為非零”意指電壓的時間變化是至少0.1%/ns。 控制器310可配置成在時間延遲期間（其包括開始和終止）啟動第二電壓比較器。在實施例中，控制器310配置成在時間延遲開始時啟動第二電壓比較器。術語“啟動”意指促使部件進入操作狀態（例如，通過發送例如電壓脈衝或邏輯電平等信號、通過提供電力等）。術語“停用”意指促使部件進入非操作狀態（例如，通過發送例如電壓脈衝或邏輯電平等信號、通過切斷電力等）。操作狀態可具有比非操作狀態更高的功耗（例如，高10倍、高100倍、高1000倍）。控制器310本身可被停用直到第一電壓比較器301的輸出在電壓的絕對值等於或超出第一閾值的絕對值時才啟動控制器310。 如果在時間延遲期間第二電壓比較器302確定電壓的絕對值等於或超出第二閾值的絕對值，控制器310可配置成促使計數器320記錄的數目增加一。 控制器310可配置成促使電壓表306在時間延遲終止時測量電壓。控制器310可配置成使電極連接到電接地，以便使電壓重定並且使電極上累積的任何載荷子放電。在實施例中，電極在時間延遲終止後連接到電接地。在實施例中，電極在有限複位時期連接到電接地。控制器310可通過控制開關305而使電極連接到電接地。開關可以是電晶體，例如場效應電晶體（FET）。 在實施例中，系統121沒有模擬濾波器網路（例如，RC網路）。在實施例中，系統121沒有模擬電路。 電壓表306可將它測量的電壓作為模擬或數字信號饋送給控制器310。 系統121可包括電容器模組309，其電連接到二極體300的電極或電觸點，其中電容器模組配置成從電極收集載荷子。電容器模組可以包括放大器的回饋路徑中的電容器。如此配置的放大器叫作電容跨阻放大器（CTIA）。CTIA通過防止放大器飽和而具有高的動態範圍並且通過限制信號路徑中的帶寬來提高信噪比。來自電極的載荷子在一段時間（“整合期”）（例如，如在圖11中示出的，在t 0至t 1或 t 1-t 2之間）內在電容器上累積。在整合期終止後，對電容器電壓採樣並且然後由重定開關將其重定。電容器模組可以包括直接連接到電極的電容器。 圖11示意示出由二極體或電阻器上入射的X射線光子產生的載荷子引起的流過電極的電流的時間變化（上曲線）和電極的電壓的對應時間變化（下曲線）。電壓可以是電流關於時間的整合。在時間 t 0，X射線光子撞擊二極體或電阻器，載荷子開始在二極體或電阻器中產生，電流開始流過二極體的電極或電阻器，並且電極或電觸點的電壓的絕對值開始增加。在時間 t 1，第一電壓比較器301確定電壓的絕對值等於或超出第一閾值V1的絕對值，並且控制器310啟動時間延遲TD1並且控制器310可在TD1開始時停用第一電壓比較器301。如果控制器310在 t 1之前被停用，在 t 1啟動控制器310。在TD1期間，控制器310啟動第二電壓比較器302。如這裏使用的術語在時間延遲“期間”意指開始和終止（即，結束）和中間的任何時間。例如，控制器310可在TD1終止時啟動第二電壓比較器302。如果在TD1期間，第二電壓比較器302確定在時間 t 2電壓的絕對值等於或超出第二閾值的絕對值，控制器310促使計數器320記錄的數目增加一。在時間t e，X射線光子產生的所有載荷子漂移出X射線吸收層110。在時間t s，時間延遲TD1終止。在圖11的示例中，時間t s在時間t e之後；即TD1在X射線光子產生的所有載荷子漂移出X射線吸收層110之後終止。電壓的變化率從而在t s大致為零。控制器310可配置成在TD1終止時或在 t 2或中間的任何時間停用第二電壓比較器302。 控制器310可配置成促使電壓表306在時間延遲TD1終止時測量電壓。在實施例中，在電壓的變化率在時間延遲TD1終止後大致變為零之後，控制器310促使電壓表306測量電壓。該時刻的電壓與X射線光子產生的載荷子的數量成比率，該數量與X射線光子的能量有關。控制器310可配置成基於電壓表306測量的電壓確定X射線光子的能量。確定能量的一個方式是通過使電壓裝倉。計數器320對於每個倉可具有子計數器。在控制器310確定X射線光子的能量落在倉中時，控制器310可促使對於該倉的子計數器中記錄的數目增加一。因此，系統121可能夠檢測X射線圖像並且可能夠分辨每個X射線光子的X射線光子能量。 在TD1終止後，控制器310在複位期RST使電極連接到電接地以允許電極上累積的載荷子流到地面並且使電壓重定。在RST之後，系統121準備檢測另一個入射X射線光子。系統121在圖11的示例中可以應對的入射X射線光子的速率隱式地受限於1/(TD1+RST)。如果第一電壓比較器301被停用，控制器310可以在RST終止之前的任何時間啟動它。如果控制器310被停用，可在RST終止之前啟動它。 圖12示意示出在採用圖11中示出的方式操作的系統121中雜訊（例如，暗電流、背景輻射、散射X射線、螢光X射線、來自相鄰像素的共用電荷）引起的流過電極的電流的時間變化（上曲線）和電極的電壓的對應時間變化（下曲線）。在時間 t 0，雜訊開始。如果雜訊未大到足以促使電壓的絕對值超出V1的絕對值，控制器310未啟動第二電壓比較器302。如果在時間 t 1雜訊大到足以促使電壓的絕對值超出如由第一電壓比較器301確定的V1的絕對值，控制器310啟動時間延遲TD1並且控制器310可在TD1開始時停用第一電壓比較器301。在TD1期間（例如，在TD1終止時），控制器310啟動第二電壓比較器302。在TD1期間，雜訊不太可能大到足以促使電壓的絕對值超出V2的絕對值。因此，控制器310未促使計數器320記錄的數目增加。在時間t e，雜訊結束。在時間t s，時間延遲TD1終止。控制器310可配置成在TD1終止時停用第二電壓比較器302。如果在TD1期間電壓的絕對值未超出V2的絕對值，控制器310可配置成未促使電壓表306測量電壓。在TD1終止後，控制器310在複位期RST使電極連接到電接地以允許電極上由於雜訊而累積的載荷子流到地面並且使電壓重定。因此，系統121在雜訊抑制方面可非常有效。 圖13示意示出在系統121操作來檢測處於比1/(TD1+RST)更高速率的入射X射線光子時由二極體或電阻器上入射的X射線光子產生的載荷子所引起的流過電極的電流的時間變化（上曲線）和電極的電壓的對應時間變化（下曲線）。電壓可以是電流關於時間的整合。在時間 t 0，X射線光子撞擊二極體或電阻器，載荷子開始在二極體或電阻器中產生，電流開始流過二極體的電極或電阻器的電觸點，並且電極或電觸點的電壓的絕對值開始增加。在時間 t 1，第一電壓比較器301確定電壓的絕對值等於或超出第一閾值V1的絕對值，並且控制器310啟動比時間延遲TD1還短的時間延遲TD2，並且控制器310可在TD2開始時停用第一電壓比較器301。如果控制器310在 t 1之前被停用，在 t 1啟動控制器310。在TD2期間（例如，在TD2終止時），控制器310啟動第二電壓比較器302。如果在TD2期間，第二電壓比較器302確定在時間 t 2電壓的絕對值等於或超出第二閾值的絕對值，控制器310促使計數器320記錄的數目增加一。在時間t e，X射線光子產生的所有載荷子漂移出X射線吸收層110。在時間t h，時間延遲TD2終止。在圖13的示例中，時間t h在時間t e之前；即TD2在X射線光子產生的所有載荷子漂移出X射線吸收層110之前終止。電壓的變化率從而在t h大致為非零。控制器310可配置成在TD2終止時或在 t 2或中間的任何時間停用第二電壓比較器302。 控制器310可配置成從在TD2期間作為時間函數的電壓推斷在t e的電壓並且使用推斷的電壓來確定X射線光子的能量。 在TD2終止後，控制器310在複位期RST使電極連接到電接地以允許電極上累積的載荷子流到地面並且使電壓重定。在實施例中，RST在t e之前終止。當RST在t e之前終止時，RST後電壓的變化率可因為X射線光子產生的所有載荷子未漂移出X射線吸收層110而大致為非零。電壓的變化率在t e後大致變為零並且電壓在t e後穩定為殘餘電壓VR。在實施例中，RST在t e或t e之後終止，並且RST後電壓的變化率可因為X射線光子產生的所有載荷子在t e漂移出X射線吸收層110而大致為零。在RST後，系統121準備檢測另一個入射X射線光子。如果第一電壓比較器301被停用，控制器310可以在RST終止之前的任何時間啟動它。如果控制器310被停用，可在RST終止之前啟動它。 圖14示意示出在採用圖13中示出的方式操作的系統121中雜訊（例如，暗電流、背景輻射、散射X射線、螢光X射線、來自相鄰像素的共用電荷）引起的流過電極的電流的時間變化（上曲線）和電極的電壓的對應時間變化（下曲線）。在時間 t 0，雜訊開始。如果雜訊未大到足以促使電壓的絕對值超出V1的絕對值，控制器310未啟動第二電壓比較器302。如果在時間 t 1雜訊大到足以促使電壓的絕對值超出如由第一電壓比較器301確定的V1的絕對值，控制器310啟動時間延遲TD2並且控制器310可在TD2開始時停用第一電壓比較器301。在TD2期間（例如，在TD2終止時），控制器310啟動第二電壓比較器302。在TD2期間雜訊不太可能大到足以促使電壓的絕對值超出V2的絕對值。因此，控制器310未促使計數器320記錄的數目增加。在時間t e，雜訊結束。在時間t h，時間延遲TD2終止。控制器310可配置成在TD2終止時停用第二電壓比較器302。在TD2終止後，控制器310在複位期RST使電極連接到電接地以允許電極上由於雜訊而累積的載荷子流到地面並且使電壓重定。因此，系統121在雜訊抑制方面可非常有效。 圖15示意示出在採用圖13中示出的方式（其中RST在t e之前終止）操作的系統121中由二極體或電阻器上入射的一系列X射線光子產生的載荷子所引起的流過電極的電流的時間變化（上曲線）和電極電壓的對應時間變化（下曲線）。由每個入射X射線光子產生的載荷子引起的電壓曲線在該光子之前偏移了殘餘電壓。殘餘電壓的絕對值隨每個入射光子而依次增加。當殘餘電壓的絕對值超出V1時（參見圖15中的虛線矩形），控制器啟動時間延遲TD2並且控制器310可在TD2開始時停用第一電壓比較器301。如果在TD2期間在二極體或電阻器上沒有其他X射線光子入射，控制器在TD2結束時在複位時期RST期間使電極連接到電接地，由此使殘餘電壓重定。殘餘電壓從而未促使計數器320記錄的數目增加。 儘管本文公開各種方面和實施例，其他方面和實施例對於本領域內技術人員將變得明顯。本文公開的各種方面和實施例是為了說明目的而不意在為限制性的，其真正範圍和精神由下列權利要求指示。
100: X射線檢測器 110: X射線吸收層 111:第一摻雜區 112:本征區 113:第二摻雜區 114:離散區 117:離散區 119A:電觸點 119B:電觸點 120:電子層 121:電子系統 122:襯底 123:再分佈層 124:第一表面 125:電觸點 126:通孔 126A:通孔 126B:通孔 127:傳輸線 128:第二表面 129:接合墊 130:填充材料 131:通孔 150:區域 199:焊料凸點 300:二極體 301:第一電壓比較器 302:第二電壓比較器 305:開關 306:電壓表 309:電容器模組 310:控制器 320:計數器 500:支承 510:接合墊 598:電觸點 599:電觸點 T1, T2, T3:溫度 3010:線 3020:線 4010:線 4020:線 5010:上卡盤 5011:溫度感測器 5012:溫度驅動器 5020:下卡盤 5021:溫度感測器 5022:溫度驅動器 5500:控制器 6010:過程 6020:過程 6030:過程 7000:溫度驅動器 7010:過程 7020:過程 8800:控制器 9010:溫度驅動器 9020:溫度感測器 9900:控制器 t 0,  t 1,  t 2, t e, t h, t s:時間 TD1:時間延遲 TD2:時間延遲 V1:第一閾值 V2:第二閾值 VR:殘餘電壓 RST:複位期
圖1A示意示出根據本教導的實施例的檢測器的橫截面圖。 圖1B示意示出根據本教導的實施例的檢測器的詳細橫截面圖。 圖1C示意示出根據本教導的實施例的檢測器的備選詳細橫截面圖。 圖1D示出根據本教導的實施例的檢測器的一部分的示範性頂視圖。 圖2A示意示出電子層。 圖2B示意示出電子層。 圖2C示意示出電子層。 圖3A示意示出如果X射線吸收層和電子層的襯底具有大致不同的熱膨脹係數並且X射線吸收層和電子層在接合工藝期間在任何指定時刻總是處於相同溫度則在接合工藝期間X射線吸收層和電子層的熱膨脹。 圖3B示出在X射線吸收層和電子層接合之前分別作為X射線吸收層和電子層的襯底的溫度的函數的相對熱膨脹的標繪圖。 圖4A示意示出如果X射線吸收層和電子層的襯底具有大致不同的熱膨脹係數並且X射線吸收層和電子層的溫度在接合工藝期間獨立受控則在接合工藝期間X射線吸收層和電子層的熱膨脹。 圖4B示出在X射線吸收層和電子層接合之前分別作為X射線吸收層和電子層的襯底的溫度的函數的相對熱膨脹的標繪圖。 圖5示意示出晶圓接合系統的上卡盤和下卡盤。 圖6示意示出使X射線吸收層和X射線檢測器的電子層接合的方法的流程。 圖7A示意示出X射線吸收層或電子層可包括其中的溫度驅動器。 圖7B示意示出X射線吸收層或電子層中的溫度驅動器可包括多個獨立可尋址單元。 圖7C示意示出用於使多個晶片接合到具有溫度驅動器（其包括多個獨立可尋址單元）的晶圓的流程。 圖8A示意示出電子層包括電連接到電子層中的溫度驅動器的接合墊，作為示例。 圖8B示出圖8A中的X射線吸收層包括多個晶片。 圖9示意示出晶圓接合系統，其配置成對X射線吸收層中或電子層中的溫度驅動器供電並且控制它們。 圖10A和圖10B各自示出根據實施例的圖1A、圖1B或圖1C中的檢測器的電子系統的部件圖。 圖11示意示出根據實施例流過暴露於X射線的X射線吸收層的二極體的電極或電阻器的電觸點的電流的時間變化（上曲線）和電極電壓的對應時間變化（下曲線），電流由X射線吸收層上入射的X射線光子產生的載荷子引起。 圖12示意示出根據實施例在採用圖8中示出的方式操作的電子系統中雜訊（例如，暗電流）引起的流過電極的電流的時間變化（上曲線）和電極電壓的對應時間變化（下曲線）。 圖13示意示出根據實施例在電子系統操作來檢測處於較高速率的入射X射線光子時流過暴露於X射線的X射線吸收層的電極的電流的時間變化（上曲線）和電極電壓的對應時間變化（下曲線），電流由X射線吸收層上入射的X射線光子產生的載荷子引起。 圖14示意示出根據實施例在採用圖10A或圖10B中示出的方式操作的電子系統中雜訊（例如，暗電流）引起的流過電極的電流的時間變化（上曲線）和電極電壓的對應時間變化（下曲線）。 圖15示意示出根據實施例在採用圖10A或圖10B中示出的方式（其中RST在t e之前終止）操作的電子系統中由X射線吸收層上入射的一系列X射線光子產生的載荷子引起的流過電極的電流的時間變化（上曲線）和電極電壓的對應時間變化（下曲線）。
110: X射線吸收層 120:電子層 T1, T3:溫度

Claims (13)

  1. 一種用於接合之方法，其包括：將第一材料層設置為第一溫度；將第二材料層設置為第二溫度，其中所述第一材料和所述第二材料具有不同的熱膨脹係數；在所述第一材料層處於第一溫度並且所述第二材料層處於第二溫度時，使所述第一材料層和所述第二材料層接合；將所述第一材料層和所述第二材料層的溫度朝第三溫度改變同時在所述這些層達到所述第三溫度之前使所述這些層的相對熱膨脹維持總是基本相等；其中將所述第一材料層和第二材料層的溫度朝所述第三溫度改變包括使用所述第一材料層或所述第二材料層中的溫度驅動器。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中所述第一材料層和所述第二材料層通過直接接合或倒裝接合而接合。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中所述第三溫度在40℃以下。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中所述第一材料層是配置成吸收X射線光子的X射線吸收層；其中所述第二材料層是電子層，其包括電子系統，所述電子系統配置成處理或解釋所述X射線吸收層上入射的X射線光子產生的信號。
  5. 一種用於使第一層和第二層接合的系統，其包括：控制器，其包括處理器和記憶體，所述記憶體配置成在其中存儲程式，所述處理器配置成通過執行所述程式來控制對於所述第二層中的溫度驅動器的功率；其中所述程式在執行時促使所述處理器設置對於所述溫度驅動器的功率使得所述第一層和第二層的相對熱膨脹在使所述第一層和第二層接合的工藝期間總是基本相同。
  6. 如申請專利範圍第5項之系統，其中所述第一層是配置成吸收X射線光子的X射線吸收層；其中所述第二層是電子層，其包括電子系統，所述電子系統配置成處理或解釋所述X射線吸收層上入射的X射線光子產生的信號。
  7. 如申請專利範圍第5項之系統，其中所述第二層安裝到支承並且所述控制器通過所述支承的電觸點控制對於所述溫度驅動器的功率。
  8. 如申請專利範圍第5項之系統，其中所述第二層包括溫度感測器。
  9. 如申請專利範圍第8項之系統，其中所述控制器從所述溫度感測器讀取所述第二層的溫度並且基於從所述溫度感測器讀取的溫度控制對於所述第二層中的溫度驅動器的功率。
  10. 一種方法，其包括：將晶片安置到晶圓位點，所述晶圓包括其中的溫度驅動器，所述溫度驅動器包括多個獨立可尋址單元；通過使用所述獨立可尋址單元改變所述位點的溫度來使所述晶片接合到晶圓，而未使用所述獨立可尋址單元改變所述晶圓的另一個位點的溫度。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中所述晶片是X射線檢測器的X射線吸收層的部分並且所述晶圓是所述X射線檢測器的電子層的部分；其中所述X射線吸收層配置成吸收X射線光子並且所述電子層包括電子系統，其配置成處理或解釋所述X射線吸收層上入射的X射線光子產生的信號。
  12. 如申請專利範圍第10項之方法，其中所述晶片包括III-V半導體並且所述晶圓包括矽。
  13. 如申請專利範圍第10項之方法，其中改變所述位點的溫度使得所述位點處的焊料凸點熔融。
TW111109182A 2016-07-05 2017-06-30 具有不同熱膨脹係數的接合材料 TWI777903B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
WOPCT/CN2016/088514 2016-07-05
PCT/CN2016/088514 WO2018006258A1 (en) 2016-07-05 2016-07-05 Bonding materials of dissimilar coefficients of thermal expansion

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202230826A TW202230826A (zh) 2022-08-01
TWI777903B true TWI777903B (zh) 2022-09-11

Family

ID=60901530

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111109182A TWI777903B (zh) 2016-07-05 2017-06-30 具有不同熱膨脹係數的接合材料
TW106122053A TWI753921B (zh) 2016-07-05 2017-06-30 具有不同熱膨脹係數的接合材料

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106122053A TWI753921B (zh) 2016-07-05 2017-06-30 具有不同熱膨脹係數的接合材料

Country Status (5)

Country Link
US (4) US10518346B2 (zh)
EP (1) EP3482231B1 (zh)
CN (1) CN109416406B (zh)
TW (2) TWI777903B (zh)
WO (1) WO2018006258A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109416406B (zh) * 2016-07-05 2023-06-20 深圳帧观德芯科技有限公司 具有不同热膨胀系数的接合材料
CN111226139B (zh) * 2017-10-26 2023-08-01 深圳帧观德芯科技有限公司 具有冷却系统的x射线检测器
CN111587389A (zh) * 2018-02-03 2020-08-25 深圳帧观德芯科技有限公司 恢复辐射检测器的方法
US11664357B2 (en) 2018-07-03 2023-05-30 Adeia Semiconductor Bonding Technologies Inc. Techniques for joining dissimilar materials in microelectronics
CN113557448A (zh) * 2019-03-29 2021-10-26 深圳帧观德芯科技有限公司 一种成像方法
FR3130046B1 (fr) * 2021-12-02 2024-01-19 Commissariat Energie Atomique Dispositif d'imagerie à rayons X
FR3130045B1 (fr) * 2021-12-02 2024-01-19 Commissariat Energie Atomique Dispositif d'imagerie à rayons X
WO2023130196A1 (en) * 2022-01-04 2023-07-13 Suzhou Xpectvision IM Technology Co., Ltd. Multilayer image sensors

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8381966B2 (en) * 2011-02-28 2013-02-26 International Business Machines Corporation Flip chip assembly method employing post-contact differential heating
TW201519349A (zh) * 2013-07-05 2015-05-16 Oasis Materials Corp 熱壓接合裝置和方法
TW201534476A (zh) * 2014-02-03 2015-09-16 Ev Group E Thallner Gmbh 用於接合基板之方法及裝置

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1292775A (en) * 1970-02-09 1972-10-11 Int Standard Electric Corp Temperature-compensated adjustment arrangement
US3891822A (en) * 1971-04-20 1975-06-24 Unitek Corp Pulse heated thermocompression bonding apparatus
US4383175A (en) * 1980-09-30 1983-05-10 Bicron Corporation Encapsulated scintillation detector
US4481403A (en) * 1983-03-04 1984-11-06 Honeywell Inc. Temperature control of solid state circuit chips
JP3092127B2 (ja) * 1989-09-08 2000-09-25 株式会社日立メディコ Ｘ線ｃｔ装置
AU5960698A (en) * 1997-01-17 1998-08-07 California Institute Of Technology Microwave technique for brazing materials
JPH11157953A (ja) * 1997-12-02 1999-06-15 Nhk Spring Co Ltd セラミックスと金属との構造体及びそれを用いた静電チャック装置
DE10106221A1 (de) * 2001-02-10 2002-08-14 Philips Corp Intellectual Pty Röntgendetektor mit großem Dynamikbereich
JP2003130961A (ja) * 2001-07-19 2003-05-08 Siemens Ag 検出器モジュール、ｘ線コンピュータトモグラフ用の検出器およびｘ線コンピュータトモグラフによる断層像の作成方法
DE10139234A1 (de) * 2001-08-09 2003-02-27 Philips Corp Intellectual Pty Röntgendetektor mit Heizvorrichtung
US6926190B2 (en) * 2002-03-25 2005-08-09 Micron Technology, Inc. Integrated circuit assemblies and assembly methods
US7196295B2 (en) * 2003-11-21 2007-03-27 Watlow Electric Manufacturing Company Two-wire layered heater system
DE602004022864D1 (de) * 2003-11-21 2009-10-08 Arena Pharm Inc 4-oxo-4,5-dihydro-furan-2-carbonsäure und derivate und verfahren zur behandlung von stoffwechselerkrankungen mit diesen verbindungen
US7304715B2 (en) * 2004-08-13 2007-12-04 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
JP2007093545A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Toshiba Corp 放射線検出器
JP4162094B2 (ja) * 2006-05-30 2008-10-08 三菱重工業株式会社 常温接合によるデバイス、デバイス製造方法ならびに常温接合装置
US8237128B2 (en) * 2006-12-13 2012-08-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Apparatus, imaging device and method for counting X-ray photons
US8110883B2 (en) * 2007-03-12 2012-02-07 Nantero Inc. Electromagnetic and thermal sensors using carbon nanotubes and methods of making same
US8003950B2 (en) * 2008-01-18 2011-08-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Radiation detector, X-ray CT apparatus, and method for manufacturing radiation detector
WO2011132654A1 (ja) * 2010-04-20 2011-10-27 住友電気工業株式会社 複合基板の製造方法
JP5595804B2 (ja) * 2010-06-21 2014-09-24 株式会社東芝 Ｘ線ｃｔ装置
JP2012009597A (ja) * 2010-06-24 2012-01-12 Elpida Memory Inc 半導体デバイスの製造方法および半導体デバイスの製造装置
JP2012089828A (ja) 2010-09-22 2012-05-10 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JP5848874B2 (ja) * 2011-01-07 2016-01-27 日本発條株式会社 温度調節装置およびこの温度調節装置の製造方法
DE102011108876B4 (de) * 2011-07-28 2018-08-16 Technische Universität Dresden Direktwandelnder Röntgendetektor mit Strahlenschutz für die Elektronik
JP5895504B2 (ja) * 2011-12-15 2016-03-30 ソニー株式会社 撮像パネルおよび撮像処理システム
US9224626B2 (en) * 2012-07-03 2015-12-29 Watlow Electric Manufacturing Company Composite substrate for layered heaters
KR102123991B1 (ko) * 2013-03-11 2020-06-17 삼성전자주식회사 반도체 패키지 및 이를 구비하는 전자 시스템
JP2014200819A (ja) 2013-04-05 2014-10-27 株式会社東芝 ろう付け装置およびろう付け方法
BR112015028336A2 (pt) * 2013-05-16 2017-07-25 Koninklijke Philips Nv placa detectora de imageamento em silício, método, e, detector do método
US9589922B2 (en) * 2014-03-16 2017-03-07 Infineon Technologies Ag Electronic module and method of manufacturing the same
CN107533145B (zh) * 2015-04-07 2019-03-19 深圳帧观德芯科技有限公司 制作半导体x射线检测器的方法
JP6554554B2 (ja) * 2015-04-07 2019-07-31 シェンゼン・エクスペクトビジョン・テクノロジー・カンパニー・リミテッド 半導体ｘ線検出器
KR101941899B1 (ko) * 2015-04-07 2019-01-24 선전 엑스펙트비전 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드 반도체 x-선 검출기
US9391696B1 (en) * 2015-04-09 2016-07-12 International Business Machines Corporation Tuning external cavity lasers within CWDM transmitters for temperature insensitivity and superchannel construction
EP3320371A4 (en) * 2015-06-10 2019-03-06 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. DETECTOR FOR X-RAY FLUORESCENCE
US10705031B2 (en) * 2015-08-27 2020-07-07 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. X-ray imaging with a detector capable of resolving photon energy
US10007007B2 (en) * 2015-09-08 2018-06-26 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Methods for making an X-ray detector
WO2017052646A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Intel Corporation Island transfer for optical, piezo and rf applications
KR102429619B1 (ko) * 2015-11-18 2022-08-04 삼성전자주식회사 본딩 스테이지와 이를 포함하는 본딩 장치
EP3468470A4 (en) * 2016-06-12 2020-07-29 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. METHOD FOR DETERMINING MIS ALIGNMENT OF X-RAY RADIATION DETECTORS
CN109416406B (zh) * 2016-07-05 2023-06-20 深圳帧观德芯科技有限公司 具有不同热膨胀系数的接合材料
EP3500169B1 (en) * 2016-08-18 2022-10-12 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. A dedicated breast computed tomography system
CN109690355B (zh) * 2016-09-23 2022-10-21 深圳帧观德芯科技有限公司 具有多层半导体x射线检测器的系统
EP3519863B1 (en) * 2016-09-23 2021-09-08 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Packaging of semiconductor x-ray detectors
CN109661595B (zh) * 2016-09-23 2023-05-30 深圳帧观德芯科技有限公司 半导体x射线检测器的封装
WO2018076220A1 (en) * 2016-10-27 2018-05-03 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Dark noise compensation in a radiation detector
WO2018102954A1 (en) * 2016-12-05 2018-06-14 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Anx-ray imaging system and a method of x-ray imaging
WO2018133093A1 (en) * 2017-01-23 2018-07-26 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Methods of making semiconductor x-ray detector
CN110178053B (zh) * 2017-01-23 2023-07-18 深圳帧观德芯科技有限公司 具有用于粒子计数的动态分配内存的辐射检测器
CN110494989B (zh) * 2017-04-21 2022-08-26 深圳帧观德芯科技有限公司 制造半导体辐射检测器的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8381966B2 (en) * 2011-02-28 2013-02-26 International Business Machines Corporation Flip chip assembly method employing post-contact differential heating
TW201519349A (zh) * 2013-07-05 2015-05-16 Oasis Materials Corp 熱壓接合裝置和方法
TW201534476A (zh) * 2014-02-03 2015-09-16 Ev Group E Thallner Gmbh 用於接合基板之方法及裝置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018006258A1 (en) 2018-01-11
US20200086412A1 (en) 2020-03-19
EP3482231A1 (en) 2019-05-15
CN109416406A (zh) 2019-03-01
US11346963B2 (en) 2022-05-31
US11353602B2 (en) 2022-06-07
EP3482231B1 (en) 2022-09-07
US10518346B2 (en) 2019-12-31
TW201804630A (zh) 2018-02-01
US20220244413A1 (en) 2022-08-04
TW202230826A (zh) 2022-08-01
CN109416406B (zh) 2023-06-20
EP3482231A4 (en) 2019-06-12
TWI753921B (zh) 2022-02-01
US20190047065A1 (en) 2019-02-14
US20200086411A1 (en) 2020-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI777903B (zh) 具有不同熱膨脹係數的接合材料
TWI740951B (zh) 用於確定ｘ射線檢測器錯位的方法
TWI769967B (zh) 半導體x射線檢測器的封裝方法
TWI831746B (zh) 輻射檢測器及其製作方法
TWI825249B (zh) X射線檢測器的製備方法及其使用方法
TWI804502B (zh) 製造ｘ射線檢測器的方法
TWI775867B (zh) X射線檢測器
TWI815208B (zh) 成像方法
TWI831514B (zh) 使用雙向計數器的成像方法
TWI834847B (zh) 圖像感測器、其使用方法及輻射電腦斷層掃描系統
CN117119963A (zh) 使用半导体辐射检测器的成像方法
TW202036034A (zh) 圖像感測器、其使用方法及輻射電腦斷層掃描系統
TW202133415A (zh) 輻射檢測器及其製造方法
TW202221361A (zh) 成像裝置
JPH07202248A (ja) 赤外線検知素子及びその駆動方法及びその駆動装置

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent