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X射线传感器广泛应用于医疗、工业探测及科学研究中,它能帮助人们观察到很多肉眼观察不到的人体或物体的内部结构。目前主流的X射线传感器大都采用闪烁层先将入射的x射线转换为荧光(该荧光为可见光)后,再利用半导体光电探测出闪烁层发出的荧光,最终形成了x射线传感器。在众多种类的闪烁体当中,由于掺铊碘化铯(CsI(T1))光产额较大,不易潮解等优点而成为X射线探测器中闪烁体的首选。针对CsI(T1)的荧光光谱范围及荧光光强微弱的特点,开展了适合于探测CsI(T1)荧光的光电传感阵列研究。本文通过理论分析、器件建模以及实际工艺制作测试,完成了基于6×6P+/Nwell/Psub双结深光电二极管阵列芯片的X射线传感器的设计；基于CSMC0.5umm工艺研制了适合于构成CMOSX射线传感器的8×8CMOS光电传感阵列,仿真与测试结果表明所设计的电路灵敏度极高,能探测到极微弱的光照。主要研究内容如下：1、根据Csl (Tl)的荧光光谱设计的P+/Nwell/Psub,P+/Nwell结深为0.2umm,主要吸收400nm-550nm范围波长的入射光,另外Nwell/Psub结深为0.Sum,主要吸收550nm-800nm范围波长的入射光。采用ISE-TCAD模拟调试了P+/Nwell/Psub双结深光电二极管的整个工艺制作过程。基于实验室的微纳加工平台采用高温扩散工艺及光刻工艺研制了6×6阵列的P+/Nwell/Psub双结深光电二极管芯片。芯片测试结果表明在4V的反向偏压内该光电管的漏电流小于1.5nA,在白光LED灯下灵敏度约为lnA/lux (CSMC0.5um工艺下相同结构光电管漏电流约为11pA,灵敏度约为19pA/lux)。提出了P+/Nwell/Psub的光电响应模型,实测结果表明光电管对550nm左右波长的入射光响应最大,与CsI(T1)荧光光谱相匹配。2、为测试基于6×6光电管的X射线传感器的特性,研制了36通道微弱电流采集系统,数字化结果输出,系统采集精度为1nA。3、基于所研制的P+/Nwell/Psub双结深光电二极管阵列芯片制作了贴片耦合式X射线传感器,传感器的背景电流为6nA。X射线照射下的灵敏度约为1.03×10-9A·m2/W。4、基于所研制的P+/Nwell/Psub双结深光电二极管阵列芯片制作了集成片上像素化闪烁层的X射线传感器。SU-8胶构成的光隔离墙高为85um,墙厚20um,槽面积为100×100um2。5、基于CSMC0.5um CMOS工艺下研究了适合于探测CsI (Tl)荧光的8×8光电传感阵列芯片。优化了光电管的设计,在不增加版图面积的情况下,为减少光电管的漏电流和提高对微弱光照的探测能力。创新性地采用CTIA像素结构,最终提高了光电传感单元的灵敏度。测试结果表明CTIA像素结构在X射线照射下的灵敏度为0.21V·m2/W。