一种光电探测器及PET系统的制作方法

本申请涉及成像，具体涉及一种光电探测器及pet系统。

背景技术：

1、光电探测器是一种能够将入射的光学光子（如可见光、近红外光等）转换为可处理电信号的基础光电器件，广泛应用于医学成像、生物传感、激光雷达及高能物理等多个技术领域。例如，在正电子发射断层扫描（pet）等高端医学成像系统中，光电探测器通常与闪烁晶体阵列光学耦合，以构成伽马光子探测单元，用于捕获由闪烁晶体转换而来的光学光子。

2、在实际应用中，光电探测器的整体性能（如集成度）直接决定了其所在系统的成像精度、灵敏度和最终诊断或探测能力。然而，典型的光电探测器通常包含两个核心部分：一是用于直接检测光学光子的感光结构，二是用于处理感光结构所产生信号的信号处理结构。在传统的平面集成方案中，感光结构和信号处理结构被共同制造在同一块芯片的同一平面上。

3、前述布局方式导致信号处理结构（例如各类有源或无源电子元件）占据了宝贵的芯片表面面积，从而显著降低了朝向光子入射一侧的有效感光区域占比（即占空比），损害了光子探测效率（pde）。此外，感光结构与信号处理结构在半导体制造工艺上的需求往往存在差异，强行在同一工艺下集成，难以同时优化两者的性能。因此，如何将感光结构与信号处理结构在空间上进行合理分离与布置，以提升光电探测器的感光效率、信号质量和整体集成度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种光电探测器及pet系统，其中，感光层的管芯与逻辑层的管芯沿光学光子传播方向纵向堆叠，避免二者在同一平面内集成所导致的感光区域占用。

2、第一方面，本申请提供一种用于医学影像设备的光电探测器，光电探测器包括感光层、逻辑层以及中介层。感光层包括至少一个第一管芯，第一管芯包括用于检测光学光子的多个感光单元。逻辑层包括至少一个第二管芯，第二管芯包括多个逻辑单元。中介层设置在感光层与逻辑层之间，中介层中设置有多个导电路径，导电路径用于将第一管芯内的至少两个感光单元同时连接第二管芯内的一个逻辑单元。感光层的各个第一管芯、中介层和逻辑层的各个第二管芯形成堆叠封装结构。

3、第二方面，本申请提供一种pet系统。该pet系统包括一个或多个pet探测模块。pet探测模块包括探测器架以及多个伽马光子探测单元，其中，多个伽马光子探测单元设置在探测器架上。每个伽马光子探测单元包括闪烁晶体阵列以及硅光电倍增器（sipm）阵列。闪烁晶体阵列被配置为将伽马光子转化为光学光子。sipm阵列与闪烁晶体阵列耦接，包括多个堆叠封装结构的sipm，sipm包括第一管芯、第二管芯和设置在第一管芯与第二管芯之间的中介层。第一管芯包括用于检测光学光子的多个感光单元。第二管芯，包括多个逻辑单元形成的逻辑层。中介层配置为将至少两个感光单元的信号路由到同一逻辑单元。

4、第三方面，本申请提供一种pet系统。该pet系统包括一个或多个pet探测模块。pet探测模块包括探测器架以及多个伽马光子探测单元，其中，多个伽马光子探测单元设置在探测器架上。每个伽马光子探测单元包括闪烁晶体阵列以及硅光电倍增器（sipm）阵列。闪烁晶体阵列被配置为将伽马光子转化为光学光子。sipm阵列与闪烁晶体阵列耦接，包括多个堆叠封装结构的sipm，sipm包括第一管芯、第二管芯和设置在第一管芯与第二管芯之间的中介层。第一管芯包括用于检测光学光子的多个感光单元，多个感光单元形成感光层。第二管芯包括多个逻辑单元形成的逻辑层。感光层设置淬灭电路，至少一个淬灭电路同时连接到至少两个感光单元。中介层配置为从逻辑单元将淬灭电路的驱动信号路由到淬灭电路。

5、由此，本申请将用于感知光学光子的感光层以及用于信号处理的逻辑层进行纵向堆叠，形成多层的堆叠结构。为适应感光单元与逻辑单元之间的尺寸与数量的差异，本申请在感光层与逻辑层之间设置了中介层，重构了上下层间的电气连接关系。其中，中介层将感光单元的输出，重新路由并汇聚至下游逻辑单元，有效解决了因信号合并需求而产生的数量差异。此外，中介层解耦了感光层与逻辑层在物理尺寸和i/o布局上的硬性绑定，使得上下两层可以各自采用最优的工艺与设计，从而灵活适配二者固有的尺寸差异。

1.一种用于医学影像设备的光电探测器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述中介层还包括多个第二引线，所述第二引线的一端连接到一个逻辑单元，另一端连接到所述逻辑单元外部并在所述中介层远离所述感光层的第二表面形成第三连接端口；

4.根据权利要求3所述的光电探测器，其特征在于，所述连接点在所述堆叠封装结构的堆叠方向上的尺寸大于所述逻辑单元在所述堆叠方向上的尺寸，以支撑所述中介层；

5.根据权利要求4所述的光电探测器，其特征在于，所述中介层包括多个基板，所述感光单元固定设置在对应基板的第一表面；

6.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的光电探测器，其特征在于，所述第一管芯内与同一个第二管芯中逻辑单元连接的各个感光单元在平面上连续排布，该第二管芯位于对应的各个感光单元所形成的连续空间内。

8.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述光电探测器还包括设置在所述第二管芯内的淬灭电路，所述逻辑单元对应的至少两个所述感光单元连接到一个所述淬灭电路并用于将至少两个所述感光单元的信号路由到所述淬灭电路。

9.一种pet系统，其特征在于，所述pet系统包括一个或多个pet探测模块；

10.一种pet系统，其特征在于，所述pet系统包括一个或多个pet探测模块；