一種x射線檢測裝置的陣列基板及其製造方法
2023-04-24 20:46:26
專利名稱：一種x射線檢測裝置的陣列基板及其製造方法
技術領域：
本發明涉及數字X射線影像檢測技木，特別是涉及ー種X射線檢測裝置的陣列基板及其製造方法。
背景技術：
薄膜電晶體技術的快速發展，帶動了有源矩陣X射線檢測技術的應用，X射線檢測主要是平面檢測，近百年來X射線攝像都是使用軟片記錄光影像。早在20世紀70年代初期數字醫學X射線攝像的概念已經被提出，隨著數字醫學影像傳輸與影像儲存傳輸系統的革命性發展，直接帶動數字X射線攝像技術的應用。有別於電荷稱合元件(Charge Coupleddevice, CCD)與互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductors,CMOS)的數字X射線攝像，平面影像檢測器提供大面積化檢測與不佔空間的優勢，有效節省傳統X射線檢測曠日費時的流程，數字X射線影像系統足足比傳統計算機造影系統節省4倍的處理時間，同時搭配高解析度顯示器面板達到增進效率、診斷精確性與無底片的醫療環境。而有源矩陣平面檢測器應用於非破壞性測試上，在不破壞被檢測樣品的情況下，及時檢測出待測物的物理或機械性質，如50微米左右的裂痕，孔洞，微缺陷都可以輕易檢測，特別是在電子、宇航和汽車エ業上得到廣泛的應用。如圖I和圖2所示，現有X射線檢測器的陣列基板在每個像素區通常包括光電ニ極管傳感器件200和薄膜電晶體器件300。其中，光電ニ極管傳感器件的主要作用是接收光，並通過光伏效應把光信號轉換成電信號，而薄膜電晶體器件的主要作用是作為控制開關和傳遞光伏效應產生的電信號。現有X射線檢測器的工作原理為當X射線101轟擊在螢光粉102上時，透過螢光粉102產生的可見光線入射到陣列基板的光電ニ極管傳感器件200上，由於光伏效應,將光信號轉換為電信號，電信號通過薄膜電晶體器件300的開關控制輸入到X射線檢測器的控制電路。如圖3所示，現有技術採用9次掩模完成整個X射線檢測器陣列基板的製備，其主要エ藝步驟為步驟101，在襯底基板10上通過第一次掩模エ藝形成柵極11 ；步驟102，在完成步驟101的基板上沉積柵極絕緣層12，並通過第二次掩模エ藝在陣列基板上形成有源層13 ；步驟103，在完成步驟102的基板上通過第三次掩模エ藝形成溝道阻擋層14 ；步驟104，在完成步驟103的基板上沉積歐姆層29，並通過第四次掩模エ藝形成源極15、漏極16和反光層17 ；
步驟105，在完成步驟104的基板上通過第五次掩模エ藝形成N型半導體18、1型半導體19、P型半導體20和透明電極21 (即PIN型光電ニ極管傳感器件的一部分)；步驟106，在完成步驟105的基板上沉積第一鈍化層22，並通過第六次掩模エ藝形成第一鈍化層22上的第一過孔23和第二過孔25 ；
步驟107，在完成步驟106的基板上通過第七次掩模エ藝形成光罩27、偏壓電極24、和信號線26圖形；步驟108，在完成步驟107的基板上沉積第二鈍化層28，並通過第八次掩模エ藝形成信號引導區的鈍化層過孔(圖中未示出)；步驟109，在完成步驟108的基板上通過第九次掩模エ藝形成信號引導區的透明電極(圖中未示出)。現有技術存在的缺陷在於，為避免在形成光電ニ極管傳感器件時影響到已形成的薄膜電晶體器件有源層溝道的均勻性，需要經一次掩模エ藝(步驟103)在有源層的上方形成ー溝道阻擋層，這無疑増加了陣列基板製造エ藝的複雜性，產能較難提升；另外，為減少薄膜電晶體器件溝道漏電流的影響，需要増加一金屬光罩把X射線轟擊螢光粉產生的光遮擋起來，這也使得製造成本無法進ー步降低。
發明內容
本發明的目的是提供ー種X射線檢測裝置的陣列基板及其製造方法，用以解決現有技術中存在的X射線檢測裝置陣列基板需另外採用一次掩模エ藝去形成溝道阻擋層，製造エ藝繁瑣、成本較高，產能較難提升的技術問題。本發明X射線檢測裝置的陣列基板包括薄膜電晶體器件和與薄膜電晶體器件相連的光電ニ極管傳感器件，其中，所述薄膜電晶體器件包括形成於襯底基板之上的源極和漏極；形成於源極和漏極之上的歐姆層；形成於歐姆層之上並與源極和漏極形成溝道的有源層；形成於有源層之上井覆蓋整個基板的柵極絕緣層；形成於柵極絕緣層之上，並位於有源層上方的柵極。其中，所述柵極材料優選為重金屬或重金屬合金。其中，所述光電ニ極管傳感器件包括形成於柵極絕緣層之上並與漏極連接的反光層；形成於反光層之上的光電ニ極管；形成於光電ニ極管之上的透明電極；在透明電極的上方與透明電極連接的偏壓電極。優選的，所述光電ニ極管為PIN型光電ニ極管。本發明X射線檢測裝置的陣列基板進ー步包括形成於柵極和透明電極之上井覆蓋整個基板的第一鈍化層；形成在所述第一鈍化層之上的連接電極；在所述第一鈍化層上開設的連接偏壓電極和透明電極的第一過孔、連接連接金屬和漏極的第二過孔及連接連接金屬和反光層的第三過孔。本發明X射線檢測裝置陣列基板的製造方法包括形成薄膜電晶體器件和光電ニ極管傳感器件的步驟，其中形成薄膜電晶體器件的步驟包括在襯底基板上通過掩模エ藝形成源極、漏極和歐姆層圖形；在形成源極、漏極和歐姆層圖形的基板上通過掩模エ藝形成有源層圖形；、
在形成有源層圖形的基板上形成柵極絕緣層；在形成柵極絕緣層的基板上通過掩模エ藝形成柵極圖形。其中，形成光電ニ極管傳感器件的步驟包括在形成柵極圖形的同時通過同一次掩模エ藝形成反光層圖形；在形成反光層圖形的基板上通過掩模エ藝形成光電ニ極管和透明電極圖形。其中，在形成光電ニ極管和透明電極圖形時，包括如下步驟在反光層上沉積N型半導體層； 在N型半導體層上沉積I型半導體層；在I型半導體層上沉積P型半導體層；在P型半導體層上沉積透明電極層；通過掩模エ藝形成光電ニ極管和透明電極圖形。進ー步，在形成柵極圖形和光電ニ極管、透明電極圖形後包括步驟在整個基板上覆蓋第一鈍化層，通過掩模エ藝形成用於連接偏壓電極和透明電極的第一過孔和用於連接漏極和反光層的第二過孔和第三過孔；通過掩模エ藝形成偏壓電極圖形和連接漏極和反光層的連接金屬圖形。在本發明X射線檢測裝置的陣列基板中，由於薄膜電晶體器件為頂柵型結構，溝道位於柵極下方，因此，在進行光電ニ極管和透明電極的刻蝕時，柵極可使溝道受到有效保護而不受影響，省去了現有技術中溝道阻擋層的掩模エ藝形成過程，簡化了陣列基板的製造エ藝，提高了產能；另外，由於頂柵型薄膜電晶體器件的柵極可有效遮擋光線，使得溝道漏電流大大減少，無需再另外設置光罩，在簡化生產エ藝的同吋，進ー步降低了生產成本。
圖I為現有技術X射線檢測裝置陣列基板剖面結構示意圖；圖2為現有技術X射線檢測裝置檢測原理結構示意圖；圖3為現有技術X射線檢測裝置陣列基板製造エ藝主要步驟流程圖；圖4為本發明X射線檢測裝置陣列基板剖面結構示意圖；圖5為本發明X射線檢測裝置陣列基板製造エ藝主要步驟流程圖；圖6為本發明第一次掩模エ藝曝光顯影后俯視圖；圖7為本發明第一次掩模エ藝曝光顯影后截面圖；圖8為本發明第一次掩模エ藝刻蝕後俯視圖；圖9為本發明第一次掩模エ藝刻蝕後截面圖；圖10為本發明第二次掩模エ藝刻蝕後俯視圖；圖11為本發明第二次掩模エ藝刻蝕後截面圖；圖12為本發明第三次掩模エ藝刻蝕後俯視圖；圖13為本發明第三次掩模エ藝刻蝕後截面圖；圖14為本發明第四次掩模エ藝刻蝕後俯視圖；圖15為本發明第四次掩模エ藝刻蝕後截面圖；圖16為本發明第五次掩模エ藝刻蝕後俯視圖；圖17為本發明第六次掩模エ藝刻蝕後俯視圖18為本發明第七次掩模エ藝(信號引導區連接數據線過孔)刻蝕後截面圖；圖19為本發明第七次掩模エ藝(信號引導區連接柵線過孔)刻蝕後截面圖；
圖20為本發明第八次掩模エ藝(信號引導區與數據線連接的透明電極)刻蝕後截面圖；圖21為本發明第八次掩模エ藝(信號引導區與柵線連接的透明電極)刻蝕後截面圖。附圖標記說明現有技術附圖標記10襯底基板11柵極 12柵極絕緣層13有源層14溝道阻擋層15源極16漏極17反光層 18N型半導體191型半導體20P型半導體 21透明電極22第一鈍化層23第一過孔 24偏壓電極25第二過孔26信號線 27光罩28第二鈍化層29歐姆層 IOlX光線102螢光粉200光電ニ極管傳感器件 300薄膜電晶體器件本發明附圖標記50襯底基板51柵極 52柵極絕緣層53有源層69歐姆層 55源極56漏極57反光層 58N型半導體591型半導體60P型半導體 61透明電極62第一鈍化層63第一過孔 64偏壓電極65第二過孔70第三過孔 71連接金屬68第二鈍化層51a柵線 5556a數據線61a信號引導區的透明電極 5556源漏電極金屬層100光刻膠690歐姆層(刻蝕前)
具體實施例方式為了解決現有技術中存在的X射線檢測裝置陣列基板需另外採用一次掩模エ藝去形成溝道阻擋層，製造エ藝繁瑣、成本較高，產能較難提升的技術問題，本發明提供了一種X射線檢測裝置的陣列基板及其製造方法。為了使本發明技術方案的優點更加清楚，下面結合附圖對本發明X射線檢測裝置的陣列基板及其製造方法做詳細的描述。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的ー些具體實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。如圖4所示，本發明X射線檢測裝置的陣列基板，包括薄膜電晶體器件和與薄膜電晶體器件相連的光電ニ極管傳感器件，其中，所述薄膜電晶體器件包括形成於襯底基板50 (可以為玻璃基板、塑料基板或其他基板)之上的源極55和漏極56 ;形成於源極55和漏極56之上的歐姆層29 ;形成於歐姆層29之上並與源極55和漏極56形成溝道的有源層53 ;形成於有源層53之上井覆蓋整個基板的柵極絕緣層52 ;形成於柵極絕緣層52之上，並位於有源層53上方的柵極51。其中，柵極51優選採用X射線較難穿透的重金屬或重金屬合金，例如銅、鉛或銅鉛
人令姑I=I巫寸o在圖4所示的實施例中，光電ニ極管傳感器件包括形成於柵極絕緣層52之上並與漏極56連接的反光層57 ;形成於反光層57之上的光電ニ極管；形成於光電ニ極管之上的透明電極61 ;在透明電極61的上方與透明電極61連接的偏壓電極64。
其中，形成於柵極絕緣層52之上的反光層57與柵極51材質相同並與柵極51在同一次掩模構圖エ藝中形成；光電ニ極管可以為MIS型光電ニ極管或PIN型光電ニ極管等，優選PIN型光電ニ極管，PIN型光電ニ極管(P型半導體60、I型半導體59、N型半導體58)是在兩種半導體之間的PN結，或者半導體與金屬之間的結的鄰近區域，在P區與N區之間生成I型層，吸收光輻射而產生光電流的ー種光檢測器，因為其具有結電容小、渡越時間短、靈敏度高等優點。在圖4所示的實施例中還包括第一鈍化層62和第二鈍化層68，其中第一鈍化層62形成於柵極51和透明電極61之上井覆蓋整個基板，在第一鈍化層62上開設有連接偏壓電極64和透明電極61的第一過孔63、連接連接金屬71和漏極56的第二過孔65及連接連接金屬71和反光層57的第三過孔70，即形成在第一鈍化層62之上的連接電極71通過第ニ過孔65和第三過孔70將漏極56和反光層57相連；其中第二鈍化層68形成於第一鈍化層62之上井覆蓋整個基板，基板周邊信號引導區的透明電極61a通過第一鈍化層62、第二鈍化層68和柵極絕緣層52上貫通的過孔與數據線5556a連接，通過第一鈍化層62和第二鈍化層68上貫通的過孔與柵線51a連接。鈍化層可以採用無機絕緣膜，例如氮化矽等，或有機絕緣I吳，例如樹脂材料等。在本發明X射線檢測裝置的陣列基板中，由於薄膜電晶體器件為頂柵型結構，溝道位於柵極下方，柵極可有效遮擋光線，使得溝道漏電流大大減少，無需再另外設置光罩，在簡化生產エ藝的同吋，進ー步降低了生產成本。如圖5至圖21所示，本發明X射線檢測裝置的陣列基板可共採用八次掩模生產エ藝形成，其主要實施過程包括步驟201 :在襯底基板上依次沉積源漏電極金屬層5556和歐姆層(刻蝕前)690，通過第一次掩模エ藝形成源極55、漏極56和歐姆層69圖形。源漏電極金屬層採用磁控濺射的方法沉積，可以為鋁釹合金(AlNd)、鋁(Al)、銅(Cu)、鑰(Mo)、鑰鎢合金(MoW)或鉻(Cr)的單層膜，也可以為這些金屬材料任意組合所構成的複合膜；歐姆層採用化學氣相沉積的方法沉積，其材質可以為摻雜質半導體(n+a-Si)。刻蝕時，先對歐姆層(刻蝕前)690進行幹法刻蝕，然後再對源漏電極金屬層5556進行溼法刻蝕。對於金屬層通常採用物理氣相沉積方式(例如磁控濺射法)沉積，通過溼法刻蝕形成圖形，而對於非金屬層通常採用化學氣相沉積方式沉積，通過幹法刻蝕形成圖形。每一次掩模エ藝均包括基板清洗、光刻膠塗覆、曝光、顯影、刻蝕、光刻膠剝離等，以下不再贅述。步驟202 :在完成步驟201的基板上通過第二次掩模エ藝形成有源層53及其溝道圖形。有源層材質為非晶矽，在採用化學氣象沉積的方法沉積後通過溼法刻蝕形成。步驟203 :在完成步驟202的基板上依次沉積柵極絕緣層52和柵極金屬層並通過第三次掩模エ藝形成柵極51和反光層57的圖形。其中，柵極絕緣層52的材料為氮化矽，柵極51與反光層57米用同一材質並在同一次掩模エ藝中形成,材質為重金屬或重金屬合金，例如銅鉛合金。步驟204 :在完成步驟203的基板上依次沉積N型半導體層(n+a_Si)、1型半導體層(a_Si)、P型半導體層(p+a-Si)和透明電極層並通過第四次掩模エ藝形成PIN型光電ニ極管(P型半導體60、1型半導體59、N型半導體58)和透明電極61的圖形。透明電極層材質可以為氧化銦錫等。步驟205 :在完成步驟204的基板上沉積第一鈍化層62，並通過第五次掩模エ藝形成用於連接偏壓電極64和透明電極61的第一過孔63和用於連接漏極56和反光層57的第二過孔65和第三過孔70的圖形。步驟206 :在完成步驟205的基板上沉積偏壓電極金屬，通過第六次掩模エ藝形成偏壓電極64圖形及與偏壓電極64材質相同、連接漏極56和反光層57的連接金屬71圖形。 步驟207 :在完成步驟206的基板上沉積第二鈍化層68，通過第七次掩模エ藝在面板周邊信號焊接區域形成用於連接透明電極61與柵線51a、數據線5556a的信號引導區過孔圖形。步驟208 :在完成步驟207的基板上通過第八次掩模エ藝形成信號引導區的透明電極61a圖形(覆蓋信號引導區過孔)，以保護過孔處的金屬不受腐蝕。從本發明X射線檢測裝置的陣列基板的生產エ藝過程可以看出，由於薄膜電晶體器件採用頂柵型結構，溝道位於柵極下方，柵極可有效遮擋光線，因此，在進行光電ニ極管和透明電極的刻蝕時，柵極可使溝道受到有效保護而不受影響，省去了現有技術中溝道阻擋層的掩模エ藝形成過程，可共採用八次掩模エ藝，簡化了陣列基板的製造流程，提高了產能；另外，由於製造的頂柵型薄膜電晶體器件的柵極可有效遮擋光線，使得溝道漏電流大大減少，無需再另外設置光罩，在簡化生產エ藝的同吋，進ー步降低了生產成本。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明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X射線檢測裝置的陣列基板，其特徵在於，包括薄膜電晶體器件和與薄膜電晶體器件相連的光電二極體傳感器件，其中，所述薄膜電晶體器件包括 形成於襯底基板之上的源極和漏極； 形成於源極和漏極之上的歐姆層； 形成於歐姆層之上並與源極和漏極形成溝道的有源層； 形成於有源層之上並覆蓋整個基板的柵極絕緣層； 形成於柵極絕緣層之上，並位於有源層上方的柵極。
2.如權利要求I所述的陣列基板，其特徵在於，所述柵極材料為重金屬或重金屬合金。
3.如權利要求I所述的陣列基板，其特徵在於，所述光電二極體傳感器件包括 形成於柵極絕緣層之上並與漏極連接的反光層； 形成於反光層之上的光電二極體； 形成於光電二極體之上的透明電極； 在透明電極的上方與透明電極連接的偏壓電極。
4.如權利要求3所述的陣列基板，其特徵在於，所述光電二極體為PIN型光電二極體。
5.如權利要求3所述的陣列基板，其特徵在於，進一步包括 形成於柵極和透明電極之上並覆蓋整個基板的第一鈍化層； 形成在所述第一鈍化層之上的連接電極； 在所述第一鈍化層上開設的連接所述偏壓電極和所述透明電極的第一過孔、連接所述連接金屬和所述漏極的第二過孔及連接所述連接金屬和所述反光層的第三過孔。
6.一種X射線檢測裝置陣列基板的製造方法，其特徵在於，該方法包括形成薄膜電晶體器件和光電二極體傳感器件的步驟，其中形成薄膜電晶體器件的步驟包括 在襯底基板上通過掩模工藝形成源極、漏極和歐姆層圖形； 在形成源極、漏極和歐姆層圖形的基板上通過掩模工藝形成有源層圖形； 在形成有源層圖形的基板上形成柵極絕緣層； 在形成柵極絕緣層的基板上通過掩模工藝形成柵極圖形。
7.如權利要求6所述的陣列基板的製造方法，其特徵在於，所述柵極材料為重金屬或 重金屬合金。
8.如權利要求6所述的陣列基板的製造方法，其特徵在於，形成光電二極體傳感器件的步驟包括 在形成柵極圖形的同時通過同一次掩模工藝形成反光層圖形； 在形成反光層圖形的基板上通過掩模工藝形成光電二極體和透明電極圖形。
9.如權利要求8所述的陣列基板的製造方法，其特徵在於，在形成光電二極體和透明電極圖形時，包括如下步驟 在反光層上沉積N型半導體層； 在N型半導體層上沉積I型半導體層； 在I型半導體層上沉積P型半導體層； 在P型半導體層上沉積透明電極層； 通過掩模工藝形成光電二極體和透明電極圖形。
10.如權利要求8所述的陣列基板的製造方法，其特徵在於，在形成柵極圖形和光電二極體、透明電極圖形後進一步包括步驟 在整個基板上覆蓋第一鈍化層，通過掩模 工藝形成用於連接偏壓電極和透明電極的第一過孔和用於連接漏極和反光層的第二過孔和第三過孔； 通過掩模工藝形成偏壓電極圖形和連接漏極和反光層的連接金屬圖形。
全文摘要
本發明公開了一種X射線檢測裝置的陣列基板及其製造方法，包括薄膜電晶體器件和與薄膜電晶體器件相連的光電二極體傳感器件，其中，所述薄膜電晶體器件包括形成於襯底基板之上的源極和漏極；形成於源極和漏極之上的歐姆層；形成於歐姆層之上並與源極和漏極形成溝道的有源層；形成於有源層之上並覆蓋整個基板的柵極絕緣層；形成於柵極絕緣層之上，並位於有源層上方的柵極。由於薄膜電晶體器件為頂柵型結構，因此在進行光電二極體和透明電極刻蝕時可使溝道受到有效保護，省去了溝道阻擋層的掩模工藝形成過程，簡化了陣列基板的製造工藝，提高了產能；頂柵型的柵極有效遮擋光線使得溝道漏電流大大減少，無需再另外設置光罩，進一步降低了生產成本。
文檔編號H01L21/77GK102629610SQ20121008469
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月27日 優先權日2012年3月27日
發明者徐少穎, 謝振宇, 陳旭 申請人:北京京東方光電科技有限公司