一種射線探測器及其製作方法
2023-04-26 18:31:36
專利名稱：一種射線探測器及其製作方法
技術領域：
本發明涉及探測器技術領域，尤其涉及一種射線探測器及其製作方法。
背景技術：
完成圖像信息光電變換的功能器件稱為光電圖像探測器(或者稱為光電圖像傳感器)。平板型射線探測器為一種光電圖像探測器，常用於醫療領域。例如，平板型射線探測器檢測穿過人體的X射線，並將X射線的強度分布以不同的灰階形式在顯示器中顯示出來，這樣可以較為直觀地看到人體經過X射線檢測的結果。參見圖1所示，為現有技術射線探測器結構示意圖，該射線探測器包含薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)及光電二極體，其中，TFT通常包括柵極、源極和漏極，具有開關作用，可控制源漏極間的電信號；光電二極體包括P型半導體層，本徵半導體層和N型半導體層。上述射線探測器的工作原理為:當X射線(X-Ray)的光照射到射線探測器的閃爍層碘化銫(CsI Scintillator material)上時，閃爍層將X射線轉化為可見光,並照射到光電二極體(Photo diode)上。當TFT處於工作狀態時，柵極線打開，並使源漏極導通，根據光電二極體的輸出信號控制液晶顯示器驅動電路的數據線的輸出；此時，光電二極體在TFT的作用下處於反向工作電壓下，當光電二極體接收上述轉化獲得的可見光時，可將該可見光信號轉變為相應的電信號輸出至TFT，由TFT控制上述液晶顯示器的驅動電路。在該驅動電路中，由於不同的電信號會引起電場的不同，從而造成液晶分子扭轉度的不同，液晶顯示器的背光源穿透扭轉度不同的液晶分子，即可形成不同的畫面，最終將X射線轉換為圖像信息進行顯示。上述射線探測器設鉻在玻璃基板(Glass Substrate)上，而光敏二極體由光電二極體組成，其通過底部電極(Bottom Electrode)和TFT的漏極相連接，導致射線探測器耦合電容較大，從而造成射線探測器靈敏度低以及功耗大。參閱圖2所示，現有技術中製作射線探測器通常採用掩膜(mask)工藝，其步驟為:步驟200:在玻璃基板I上經過構圖工藝形成柵極層2。步驟210:在形成有柵極層2的玻璃基板I上採用構圖工藝依次形成絕緣層3，a-Si層4，以及N+a-Si層5，並經過構圖工藝使a_Si層4和N+a-Si層5圖案化。步驟220:在N+a-Si層5上形成源漏極層6，圖案化後形成源極和漏極。步驟230:在源極、漏極和a-Si層4上形成第一鈍化層10，並經過構圖工藝使第一鈍化層10圖案化。步驟240:在漏極上形成光電二極體，該光電二極體由P型半導體層7，本徵半導體層8，以及N型半導體層9組成；步驟250:在光電二極體上形成導電薄膜層11，其中，光電二極體需要通過其底部的電極與漏極連接。步驟260:在導電薄膜層11、第一鈍化層10以及玻璃基板I上形成第二鈍化層12，在與導電薄膜層11相鄰接的第二鈍化層12上開設第一過孔，並在第一鈍化層10與源極相鄰的位鉻開設第二過孔。
步驟270:在第二鈍化層12，光電二極體上形成第一電極13』，以及在第二鈍化層12和源漏極層6上形成第二電極13」並經過構圖工藝圖案化。其中，第一電極13和第二電極13」構成導電薄膜層13。在上述射線探測器中，第一電極13』與光電二極體連接,用於向光電二極體輸出工作電壓,並接收光電二極體輸出的電信號；第二電極13」，用於控制液晶顯示器驅動電路進行圖像顯示。步驟280:在導電薄膜層13和第二鈍化層12上形成第三鈍化層14，並經過構圖工藝使第三鈍化層14圖案化。該第三鈍化層14用於保護射線探測器。由此可見，目前製作射線探測器需要採用9次mask工藝，存在製作工藝複雜，製作周期長，生產效率低，靈敏度低，以及功耗大的問題。
發明內容
本發明實施例提供一種射線探測器及其製作方法，用以解決現有技術中存在的射線探測器製作流程複雜，製作周期長，靈敏度低，以及功耗大的問題。本發明實施例提供的具體技術方案如下:一種射線探測器，包括:基板；形成在所述基板上的柵極層；形成在所述柵極層的絕緣層；在形成有所述絕緣層的基板上形成的光電二極體；在形成有所述絕緣層的基板上形成的源漏極層，所述源漏極層的漏極與所述光電二極體相連接；形成在所述源漏極層上的有源層，所述有源層連接所述源漏極層；形成在所述有源層上以及所述源漏極層上的第一鈍化層，並在所述第一鈍化層上開設過孔；形成在所述光電二極體上、第一鈍化層上及所述過孔中的導電薄膜層。一種射線探測器製作方法，包括:在基板上形成柵極層；在形成有所述柵極層的基板上形成絕緣層，並在形成有所述絕緣層的基板上形成光電二極體；在形成有所述絕緣層的基板上形成源漏極層；令所述源漏極層的漏極與所述光電二極體相連接；在所述源漏極層上形成有源層，令所述有源層與所述絕緣層連接；在所述有源層上以及所述源漏極層上形成第一鈍化層，並在所述第一鈍化層上開設過孔；在所述光電二極體上，所述源漏極層上，以及所述過孔中形成導電薄膜層。本發明實施例中，在基板上依次形成柵極層和絕緣層，並在形成有上述絕緣層的基板上形成光電二極體和源漏極層；令該源漏極層的漏極與上述光電二極體相連接；在上述源漏極層上形成有源層，令該有源層與所述絕緣層相接處；在上述有源層上以及上述源漏極層上形成第一鈍化層，並在該第一鈍化層上開設過孔；在上述光電二極體上，第一鈍化層上以及上述過孔中形成導電薄膜層，並在導電薄膜層上製作第二鈍化層。採用本發明技術方案相比現有技術減少了掩膜次數，有效縮短了生產周期，提高了生產效率，降低了製作成本，並且提高射線探測器的靈敏度，減小了射線探測器的功耗。
圖1為現有技術射線探測器結構示意圖；圖2為現有技術射線探測器的製作流程圖；圖3為本發明實施例中射線探測器結構示意圖；圖4為本發明實施例中射線探測器的製作流程圖；圖5為本發明實施例中射線探測器製作流程示意圖一；圖6為本發明實施例中射線探測器製作流程示意圖二 ；圖7為本發明實施例中射線探測器製作流程示意圖三；圖8為本發明實施例中射線探測器製作流程示意圖四；圖9為本發明實施例中射線探測器製作流程示意圖五；圖10為本發明實施例中射線探測器製作流程示意圖六。
具體實施例方式為了解決現有技術中存在的射線探測器製作流程複雜，製作周期長，靈敏度低，以及功耗大的問題。本發明實施例中，在基板上依次形成柵極層和絕緣層，並在形成有上述絕緣層的基板上形成光電二極體和源漏極層；令該源漏極層的漏極與上述光電二極體相連接；在上述源漏極層上形成有源層，令該有源層與所述絕緣層相接觸；在上述有源層上以及上述源漏極層上形成第一鈍化層，並在該第一鈍化層上開設過孔；在上述光電二極體上，第一鈍化層上以及上述過孔中形成導電薄膜層，並在導電薄膜層上製作第二鈍化層。採用本發明技術方案相比現有技術減少了掩膜次數，有效縮短了生產周期，提高了生產效率，降低了製作成本，並且提高射線探測器的靈敏度，減小了射線探測器的功耗。本發明實施例中，射線探測器可以為底柵型射線探測器，也可以為頂柵型射線探測器，下面以底柵型射線探測器為例，結合附圖對本發明優選的實施方式進行詳細說明。參閱圖3，為本發明實施例中射線探測器的結構示意圖，該射線探測器包括基板
1、柵極層2、絕緣層3、有源層4、源漏極層6、第一鈍化層10、導電薄膜層11、第二鈍化層12，以及由P型半導體層7、本徵半導體層8和N型半導體層9構成的光電二極體15，其中:基板I可以為玻璃基板或塑料基板；柵極層2形成在基板I上；絕緣層3覆蓋在形成有柵極層2的基板I上；光電二極體15及源漏極層6形成在絕緣層3上；有源層4，形成在源漏極層上，並與絕緣層3相連接；第一鈍化層10，形成在有源層4及源漏極層6上；在第一鈍化層10與源極相鄰的位鉻開設過孔；
導電薄膜層11，形成在光電二極體15，源漏極層6，以及第一鈍化層10上；該導電薄膜層11包括第一電極11』和第二電極11」，第一電極11』形成在光電二極體15及第一鈍化層10上，第二電極11」形成在第一鈍化層10及過孔中。第一電極11』及第二電極11」為不連續設鉻。此外，該射線探測裝鉻還包括第二鈍化層12，形成在導電薄膜層11上，並通過導電薄膜層11上的不連續部分與第一鈍化層10接觸。其中，上述絕緣層3可以為氮化矽層或氧化矽層，較佳的，採用氮化矽層作為絕緣層3 ;第一鈍化層10和第二鈍化層12均為氮化娃層或者氧化娃層。上述光電二極體15包括P型半導體層7、本徵半導體層8和N型半導體層9。其中，上述半導體層可以為非晶矽層或者鍺層；並且，P型半導體層7位於絕緣層3上，本徵半導體層8位於P型半導體層7上，N型半導體層9位於本徵半導體層8上。參閱圖3可知，光電二極體15不必通過底部電極與漏極相連接，可以直接與源漏極層6中的漏極相連接，從而降低了光電二極體15與漏極之間的耦合電容，在提高射線探測器的靈敏度的同時，減小了射線探測器的功耗。基於上述技術方案，結合圖4所示，本發明實施例中，製作射線探測器的詳細步驟為:步驟400:在基板I上形成柵極層2。參閱圖5所示，採用鍍膜工藝，在基板I上沉積一層導電膜層，在該導電膜層上採用構圖工藝形成包括柵極層2的圖形。具體為:塗覆一層光刻膠層，採用mask工藝對該基板I進行曝光顯影，並採用溼刻技術對上述沉積有導電膜層的基板I進行刻蝕後，剝離上述光刻膠層，即可在基板I上形成柵極層2及公共電極2』。本發明實施例中，上述鍍膜工藝可以為濺射(Sputter)工藝或離子體增強化學氣相沉積法(簡稱PECVD)工藝等。上述導電膜層可以為金屬薄膜層或金屬氧化物薄膜層，較佳的，該導電膜層為鑰層。步驟410:在形成有柵極層2及公共電極2』的基板I上形成絕緣層3，並在形成有絕緣層3的基板I上形成光電二極體15。參閱圖6，本發明實施例中，形成絕緣層3和光電二極體15的過程為:採用鍍膜工藝，在形成有柵極層2及公共電極2』的基板I上沉積一層絕緣層3，並在公共電極2』之上的絕緣層3上依次沉積P型半導體層7，本徵半導體層8以及N型半導體層9。並採用構圖工藝得到光電二極體15 ;較佳的，上述鍍膜工藝為PECVD工藝。其中，絕緣層3可以為氮化矽層或氧化矽層，較佳的，採用氮化矽層作為絕緣層3。步驟420:在形成有絕緣層3的基板I上形成源漏極層6。參閱圖7所示，本發明實施例中，形成源漏極層6的過程為:在形成有柵極層2的絕緣層3之上採用鍍膜工藝形成導電膜層，對該導電膜層採用構圖工藝形成包括源漏極層6的圖形。其中，光電二極體的P型半導體層7與源漏極層6的漏極直接相連接，無須通過光電二極體15的底部電極使光電二極體15與源漏極層6的漏極相連接，從而降低了光電二極體15與漏極之間的耦合電容，提高了射線探測器的靈敏度，同時減小了射線探測器的功耗。步驟430:在源漏極層6上形成有源層4。
參閱圖8所示，本發明實施例中，形成有源層4的過程為:採用鍍膜工藝，在源漏極層6上形成氧化物層，對該氧化物層採用構圖工藝形成包括有源層4的圖形。較佳的，上述氧化物層為銦鎵鋅氧化物層；上述鍍膜工藝為濺射工藝。步驟440:在有源層4及源漏極層6上形成第一鈍化層10，並在第一鈍化層10與源極相鄰的位鉻開設過孔。參閱圖9所示，本發明實施例中，形成第一鈍化層10的過程為:採用鍍膜工藝，在有源層4上以及源漏極層6上形成第一鈍化層薄膜，並對第一鈍化層薄膜採用構圖工藝形成過孔。較佳的，上述鍍膜工藝為濺射工藝。步驟450:在光電二極體15及第一鈍化層10上以及過孔中形成導電薄膜層11。較佳的，上述導電薄膜層11包括第一電極11』和第二電極在11」。在光電二極體15及第一鈍化層10上形成第一電極11』，在第一鈍化層10及過孔中形成第二電極11」。參閱圖10所示，本發明實施例中，形成導電薄膜層11的過程為:採用鍍膜工藝，在光電二極體15、第一鈍化層10及過孔中形成導電膜層，對該導電膜層採用構圖工藝形成包括導電薄膜層11的圖形。其中，第一鈍化層10為氮化矽或者氧化矽層。較佳的，上述鍍膜工藝為濺射工藝。步驟460:在導電薄膜層11上形成第二鈍化層12。本發明實施例中，採用鍍膜工藝，在導電薄膜層11上形成第二鈍化層薄膜，並對第二鈍化層薄膜採用構圖工藝形成包括第二鈍化層12的圖形。第二鈍化層12為氮化矽層或者氧化矽層。較佳的，上述鍍膜工藝為PECVD工藝。綜上所述，本發明實施例中，在基板上依次形成柵極層和絕緣層，並在形成有上述絕緣層的基板上形成光電二極體和源漏極層；令該源漏極層的漏極與上述光電二極體相連接；在上述源漏極層上形成有源層，令該有源層與所述絕緣層相接觸；在上述有源層上以及上述源漏極層上形成第一鈍化層，並在第一鈍化層10與源極相鄰的位鉻開設過孔；在上述光電二極體上，及第一鈍化層，以及過孔中形成導電薄膜層，並在導電薄膜層上製作第二鈍化層。採用本發明技術方案相比現有技術減少了掩膜次數，有效縮短了生產周期，提高了生產效率，降低了製作成本，並且由於光電二極體與漏極直接連接，降低了光電二極體與漏極之間的耦合電容，在提高射線探測器的靈敏度的同時，減小了射線探測器的功耗。顯然，本領域的技術人員可以對本發明實施例進行各種改動和變型而不脫離本發明實施例的精神和範圍。倘若本發明實施例的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種射線探測器，其特徵在於，包括: 基板； 形成在所述基板上的柵極層； 形成在所述柵極層上的絕緣層； 在形成有所述絕緣層的基板上形成的光電二極體； 在形成有所述絕緣層的基板上形成的源漏極層，所述源漏極層的漏極與所述光電二極體相連接； 形成在所述源漏極層上的有源層，所述有源層連接所述源漏極層； 形成在所述有源層上以及所述源漏極層上的第一鈍化層，並在所述第一鈍化層上開設過孔； 形成在所述光電二極體上、第一鈍化層上及所述過孔中的導電薄膜層。
2.如權利要求1所述的射線探測器，其特徵在於，所述光電二極體包括形成於所述絕緣層上的P型半導體層，形成於所述P型半導體層上的本徵半導體層，以及形成於所述本徵半導體層上的N型半導體層。
3.如權利要求2所述的射線探測器，其特徵在於，所述光電二極體的P型半導體層與所述源漏極層的漏極相連接。
4.如權利要求1、2或3所述的射線探測器，其特徵在於，所述射線探測器還包括形成在所述導電薄膜層上的第二鈍化層。
5.一種射線探測器製作方法，其特徵在於，包括: 在基板上形成柵極層； 在形成有所述柵極層的基板上形成絕緣層，並在形成有所述絕緣層的基板上形成光電二極體； 在形成有所述絕緣層的基板上形成源漏極層；令所述源漏極層的漏極與所述光電二極體相連接； 在所述源漏極層上形成有源層，令所述有源層與所述絕緣層連接； 在所述有源層上以及所述源漏極層上形成第一鈍化層，並在所述第一鈍化層上開設過孔； 在所述光電二極體上、第一鈍化層上及所述過孔中形成導電薄膜層。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，在形成有所述柵極層的基板上形成絕緣層，並在形成有所述絕緣層的基板上形成光電二極體，具體包括: 在形成有所述柵極層的基板上採用鍍膜工藝形成絕緣層薄膜； 在形成有所述絕緣層薄膜的基板上依次形成P型半導體層，本徵半導體層以及N型半導體層，所述P型半導體層，本徵半導體層和N型半導體層形成所述光電二極體。
7.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，在形成有所述絕緣層的基板上形成源漏極層，具體包括: 在形成有所述絕緣層的基板上採用鍍膜工藝形成導電膜層，對所述導電膜層採用構圖工藝形成包括所述源漏極層的圖形。
8.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，在所述源漏極層上形成有源層，令所述有源層與所述絕緣層連接，具體包括:在所述源漏極層上採用鍍膜工藝形成氧化物層，對所述氧化物層採用構圖工藝在所述源漏極層上形成包括所述有源層的圖形，其中，令所述有源層與所述絕緣層連接。
9.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，在所述有源層上以及所述源漏極層上形成第一鈍化層，具體包括: 在所述有源層上以及所述源漏極層上採用鍍膜工藝形成第一鈍化層薄膜，對所述第一鈍化層薄膜採用構圖工藝形成包括所述第一鈍化層的圖形。
10.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，在所述光電二極體上、所述第一鈍化層上以及所述過孔中形成導電薄膜層，具體包括: 在所述光電二極體上、第一鈍化層上和所述過孔中採用鍍膜工藝形成導電膜層，對所述導電膜層採用構圖工藝形成包括所述導電薄膜層的圖形；其中，所述第一鈍化層為氮化矽層，或者氧化矽層。
11.如權利要求5-10任一項所述的方法，其特徵在於，進一步包括:在所述導電薄膜層上採用鍍膜工藝形成第 二鈍化層。
全文摘要
本發明公開了一種射線探測器及其製作方法。在基板上依次形成柵極層和絕緣層，並在形成有上述絕緣層的基板上形成光電二極體和源漏極層；令該源漏極層的漏極與上述光電二極體相連接，並在上述源漏極層上形成有源層，令該有源層與所述絕緣層相接觸；在上述有源層上以及上述源漏極層上形成第一鈍化層；在上述光電二極體上，源漏極層上，以及第一鈍化層上形成導電薄膜層，並在導電薄膜層上製作第二鈍化層。採用本發明技術方案相比現有技術減少了掩膜次數，有效縮短了生產周期，提高了生產效率，降低了製作成本，並且提高射線探測器的靈敏度，減小了射線探測器的功耗。
文檔編號H01L27/146GK103165635SQ201310077728
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月12日 優先權日2013年3月12日
發明者田宗民, 閻長江, 謝振宇 申請人:北京京東方光電科技有限公司