感测器与感测器的制造方法_2

文档序号:9351565阅读:来源:国知局
导体材料层其中一者为P型半导体材料,另一者为n型半导体材料。透明导电材料层160的材质则包括导电氧化物、导电有机材料或上述材料的组合。以导电氧化物而言,其包括铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锡、氧化锌、氧化铟或上述材料的组合。
[0052]光电转换材料层150的形成过程一般需要使用氢气。氢气如果扩散至由氧化物半导体构成的通道层124,将使得通道层124的电性特性改变,并导致主动元件120的元件特性异常。不过,在本实施例形成光电转换材料层150的过程当中,由于毯覆式导电层140连续地覆盖基板110整体的面积且毯覆式导电层140为致密的材料层,毯覆式导电层140可以阻挡氢气扩散至通道层124。因此,主动元件120的特性不容易因为光电转换材料层150的制作过程而发生变异。换言之,光电转换材料层150的形成过程是在毯覆式导电层140存在下进行的,因此有助于确保主动元件120的元件特性。
[0053]再者,参照图1C,于光电转换材料层150形成之后,进一步在光电转换材料层150上形成光阻图案170,并且以光阻图案170为掩膜将光电转换材料层150图案化。在本实施例中,光电转换材料层150上还设置有透明导电材料层160,因此图案化光电转换材料层150的过程中,透明导电材料层160也会被图案化。光阻图案170的面积至少遮盖住开口132的面积。具体来说,光阻图案170的覆盖面积以及配置位置可以依据设计者对于感测器的感测面积的要求而有所调整。在图1C中虽将光阻图案170绘示为大致的对应开口 132,但本发明不以此为限。
[0054]请参照图1D,进行图1C的图案化步骤之后即形成光电转换单元152以及透明导电层162。此时,光电转换单元152可以包括依序堆叠的第一型半导体层、本征半导体层以及第二型半导体层,且第一型半导体层以及第二型半导体层其中一者为P型半导体层,另一者为η型半导体层。毯覆式导电层140仍整面覆盖于基板110上。因此,为了将毯覆式导电层140图案化成所要的轮廓,本实施例可以继续以光阻图案170为掩膜将毯覆式导电层140图案化并且移除光阻图案170而形成图1E中的第一电极142。也就是说,图1C与图1D的步骤是利用同一个光阻图案170来定义出光电转换单元152与第一电极142的轮廓。因此,在本实施例中,光电转换单元152与第一电极142的轮廓大致相同,或是彼此共形(conform)。另外,由图1E可知,第一绝缘层130的开口 134中所填覆的毯覆式导电层的导电材料已被移除,因此主动元件120的源极126在此被暴露出来。
[0055]接着,请参照图1F,定义光电转换单元152与第一电极142的轮廓之后,可以在光电转换单元152上形成第二绝缘层180,其中第二绝缘层180具有对应于开口 134的开口182,且开口 182至少暴露出开口 134所暴露的源极126的一部分。也就是说,开口 182会至少暴露出源极126的一部分。在此,开口 182与开口 134是由不同的图案化工艺形成的,但不以此为限。在其他的实施例中,进行图1A的步骤而形成第一绝缘层130时,可以先不形成有开口 134,而是在制作第二绝缘层180时以同一道图案化步骤来形成开口 134与开口182。此时,开口 134与开口 182的侧壁彼此相接。
[0056]本实施例更进一步在第二绝缘层180上形成遮光层190,且遮光层190可以填覆开口 182以接触源极126。遮光层190可以由具有遮光性质的导电材料制作,因此遮光层190填覆开口 182可以电性连接于源极126而非浮置于主动元件120上方。进一步来说,遮光层190的面积至少遮蔽通道区CH,因此通道区CH不容易受到外界光线照射,这有助于确保通道层124维持的稳定特性。
[0057]由图1F可知,第二绝缘层180中除了开口 182夕卜,还形成有开口 184,且开口 184对应于光电转换单元152的面积。另外,开口 184中填覆有第二电极192,使第二电极192在开口 184中接触透明导电层162而可与光电转换单元152电性连接。一般来说,第二电极192会连接至共用电位或是整个基板110上连接于不同光电转换单元152的第二电极192可以连接在一起并且连接至共用电位。在其他实施例中,光电转换单元152上方设置的透明导电层162可选择性的省略,使得第二电极192接触于光电转换单元152。也就是说,在本实施例中光电转换单元152夹于第一电极142与第二电极192之间即可构成感测结构SR,且感测结构SR适于将接收到的光能转换成电信号,并且感测结构SR所转换出来的电信号可以藉由主动元件120传递出去而实现光感测功能。
[0058]为了保护感测结构SR,基板110上更形成有保护层BP以覆盖感测结构SR。同时,如果要应用于X光感测的领域中,保护层BP上方可进一步形成有闪烁体层SC,且闪烁体层SC的材质可以为碘化铯或是碘化铊,但本发明不以此为限。具体而言,由图1F可知,感测器100主要包括配置于基板110上的主动元件120、第一绝缘层130、第一电极142、光电转换单元152、第二绝缘层180、遮光层190以及第二电极192。主动元件120配置于基板110上。第一绝缘层130配置于基板110上,并具有开口 132以及开口 134。第一电极142覆盖开口 132。光电转换单元152配置于第一电极142上,且电性连接至第一电极142。遮光层190配置于主动元件120上方,且遮光层190至少遮蔽住通道区CH的面积。第二绝缘层180配置于第一绝缘层130上。光电转换单元152位于第一绝缘层130与第二绝缘层180之间。第二绝缘180层具有开口 182以及开口 184。开口 182至少部分地暴露出开口 134所暴露的源极126的一部分,而开口 184对应于光电转换单元152。遮光层190配置于第二绝缘层180上,覆盖开口 182以电性连接源极126。第二电极192在开口 184中而与光电转换单元152电性连接。
[0059]由图1A至图1F的制作方法可知,主动元件120中的通道层124采用氧化物半导体制作,因此主动元件120具有理想的特性可以增广感测器100的应用,例如应用于动态影像的感测。同时,在本实施例中,光电转换材料的形成过程中虽使用到氢气,但在毯覆式导电层140(如图1B所示)的设置之下,工艺用的氢气不容易扩散至氧化物半导体中。因此,光电转换单元152虽在通道层124形成之后制作,形成光电转换单元152所使用的工艺气体不会影响通道层124的特性而使得主动元件120具备理想的元件特性。此外,本实施例的感测器100中通道区CH受到遮光层190遮蔽,有助于避免通道区CH受到外界光线的照射而可以确保通道层130的稳定性。
[0060]图2A至图2C为本发明第二实施例的感测器的制造方法。本实施例可以先进行第一实施例中图1A至图1D的制作步骤。因此,在本实施例中,主动元件120的特性不容易受到后续制作步骤的影响而可以确保所要的品质。换言之,本实施例与第一实施例相同地,可以改善光电转换材料的制作过程影响氧化物半导体特性的情形。另外,第一实施例中,图1A至图1D的制作步骤与相关描述都可以在本实施例中采用。
[0061]请参照图2A,本实施例在光电转换单元152制作完成之后,于基板110上形成另一光阻图案210,且光阻图案210包括位于光电转换单元152上的第一图案区212以及位于主动元件120上的第二图案区214。具体来说,第一图案区212的面积可以大致相同于光电转换单元152的面积,而第二图案区214的面积至少遮盖住第一绝缘层130的开口 134以及通道区CH。
[0062]在本实施例中,第一图案区212可以等同于图1D的光阻图案170。也就是说,在进行图1D的步骤之后,不需移除原本图1D中的光阻图案170,而直接在已经有光阻图案170的基板110上形成第二图案区214,以让原本的光阻图案170作为图2A中的第一图案区212。或是,在进行完图1D的步骤之后,先移除图1D中的光阻图案170,再以新的光阻材料形成光阻图案210。
[0063]之后,以第一图案区212以及第二图案区214为掩膜,将毯覆式导电层140图案化。如图2B所示,毯覆式导电层140被图案化成第一电极142A与遮光层144,其中第一电极142A对应于第一图案区212而遮光层144对应于第二图案区214。第一电极142A的轮廓与尺寸由第一图案区212所界定,因此在本实施例的设计之下,既然第一图案区212的面积大致对应于光电转换单元152的面积,则第一电极142A的面积可以近似于第一实施例中的第一电极142的面积设计。
[0064]根据第一实施例的描述可知,毯覆式导电层140
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