专利名称：数字x射线影像检查装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及X射线影像检查技术，尤其涉及一种含有薄膜晶体管阵列基板的数字X射线影像检查装置。
背景技术：
薄膜晶体管技术的快速发展，带动了有源矩阵X射线检查技术的应用，X射线检查主要是平面检测，近百年来X射线摄像都是使用软片记录光影像。早在20世纪70年代初期数字医学X射线摄像的概念已经被提出，随着数字医学影像传输(DICOM)与影像储存传输系统(PACS)的革命性发展，直接带动数字X射线摄像技术的应用。有别于电荷耦合元件 (CCD)与互补金属氧化物半导体(CMOS)的数字X射线摄像，平面影像感测器提供大面积化检测与不占空间的优势，有效节省传统X射线片旷日费时的流程，数字X射线影像系统足足比传统计算机造影(Computerized Radiography)系统节省4倍的处理时间，同时搭配高分辨率显示器面板达到增进效率、诊断精确性与无底片的医疗环境。而有源矩阵平面检测器应用于非破坏性测试上，在不破坏被检测样品的情况下，及时检测出待测物的物理或机械性质，如50微米左右的裂痕，孔洞，微缺陷都可以轻易检测，特别是在电子、宇航和汽车工业上得到广泛的应用。X射线检查器可以分为间接式和直接式检测，如图1和图2所示，间接式检测通过磷光材料或闪烁体将X射线能量转换为可见光，如掺砣碘化铯CSI (Tl)的转换效率为 5X104光子/兆电子伏(Photons/MeV)，再通过光二极管感测器产生电子空穴对；而直接式检测则是以光电材料将X射线直接转换为电子空穴对。现有技术中的薄膜晶体管采用低栅型结构，由于X射线转换材料和光电转换材料均不能将所有的X射线均转换为可见光或者电子空穴对，有一些X射线通过薄膜晶体管有源层，会产生光电流，增大TFT的漏电流和噪声，在间接检测方式中，可见光入射到沟道的有源层上也会产生光电流，降低X射线影像检查装置测量精确度。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种含有薄膜晶体管阵列基板的数字X射线影像检查装置，用以解决现有技术中存在的漏电流和测量噪声的问题。为解决上述技术问题，本实用新型数字X射线影像检查装置包括X射线发生器、X 射线感测器、信号处理单元和影像显示器，X射线感测器可分为直接式和间接式两种。其中，直接式X射线感测器包括薄膜晶体管阵列基板，该薄膜晶体管阵列基板中的薄膜晶体管阵列采用顶栅型结构；形成于该薄膜晶体管阵列基板上的光电转换层；形成于光电转换层上的偏压电极；置于薄膜晶体管阵列基板底部的深色背板。[0011]光电转换层材料为非晶硒、氢化非晶硅、硒化镉、碘化汞、碘化铅、碲化镉和锌的混合物、硒锌镉、磷化铟、或者砷化镓。间接式X射线感测器包括薄膜晶体管阵列基板，该薄膜晶体管阵列基板中的薄膜晶体管阵列采用顶栅型结构；形成于该薄膜晶体管阵列基板上的光电二极管层；形成于光电二极管层上的X射线转换材料层；置于薄膜晶体管阵列基板底部的深色背板。X射线转换材料层材料为掺铽硫氧化钆、掺砣碘化铯、或者掺砣碘化钠。所述薄膜晶体管阵列基板包括玻璃基板；形成于玻璃基板上的源极和漏极电极；形成于源极漏极电极上的欧姆接触层；形成于欧姆接触层和玻璃基板上的有源层；形成于有源层上的栅极绝缘层；形成于栅极绝缘层上的栅极；形成于栅极上的绝缘保护层；通过所述绝缘保护层上的通路孔和源极电极搭接的透明电极。在该薄膜晶体管阵列基板中，栅极材料为重金属或重金属合金，重金属合金优选铜铅合金。在本实用新型中，由于数字X射线影像检查装置的薄膜晶体管阵列采用顶栅结构，并且栅极材料选用X射线较难穿透的重金属或重金属合金，可遮挡X射线和可见光，使得有源层沟道光电流减小，从而减少测量噪声，增加测量精准度。
图1为现有技术底栅直接式X射线影像检查装置中X射线感测器结构示意图；图2为现有技术底栅间接式X射线影像检查装置中X射线感测器结构示意图；图3为本实用新型顶栅直接式X射线影像检查装置中X射线感测器结构示意图；图4为本实用新型顶栅间接式X射线影像检查装置中X射线感测器结构示意图。附图标记说明1-欧姆接触层2-有源层 3-栅极4-栅极绝缘层5-透明电极6-偏压电极7-X射线8-光电转换层9-绝缘保护层10-深色背板 11-玻璃基板12-源极电极13-光电二极管层14-X射线转换材料层16-漏级电极
具体实施方式
为了解决现有技术X射线影像检查装置中存在的漏电流和测量噪声的问题，本实用新型提供一种含有薄膜晶体管阵列基板的数字X射线影像检查装置，包括X射线发生器，X射线感测器，信号处理单元和影像显示器。依据感测方式的不同，X射线感测器可分为直接式感测和间接式感测。如图3所示，直接式X射线感测器包括薄膜晶体管阵列基板，其作用是根据扫描信号选择像素和根据显示信号控制液晶偏转量；形成于该薄膜晶体管阵列基板上的光电转换层8，其作用是将X射线7直接转换为电子空穴对；形成于光电转换层上的偏压电极6，其作用是提供分压，使得载流子更好的导入到透明电极5当中；置于薄膜晶体管阵列基板底部的深色背板10，该深色背板10的作用是用来遮挡薄膜晶体管阵列基板背面透过的可见光，优选黑色。该薄膜晶体管阵列基板采用顶栅型结构，其最下层为玻璃基板11 ；源极电极12和漏极电极16形成于玻璃基板11之上；为了减小源极电极12和漏极电极16和有源层2之间的电阻，在两者之间加上一层导电性较好的欧姆接触层1，它和源极电极12和漏极电极 16能够形成较好的欧姆接触；在欧姆接触层1和玻璃基板11上是起开关作用的有源层2 ； 在有源层2上覆盖一层栅极绝缘层4 ；栅极3覆盖于栅极绝缘层4之上；最后再在栅极3上覆盖一层绝缘保护层9。在绝缘保护层9上有一通路孔，薄膜晶体管阵列基板的透明电极5 通过该通路孔与源极电极12搭接。直接式X射线感测器光电转换层8材料具体可以为非晶硒(a-Se)、氢化非晶硅(a_Si:H)、多晶态的硒化镉(CdSe)JIHtg (HgI2)、碘化铅(PbI2)，与单晶态的碲化镉 (CdTe)、碲锌镉(CdZnTe)、磷化铟(InP)、砷化镓(GaAs)等。碲化镉(CdTe)的漏电流偏高， 可通过锌(Zn)的加入提高电阻率与量子效率。如图4所示，间接检测方式的X射线感测器包括薄膜晶体管阵列基板、形成于该薄膜晶体管阵列基板上的光电二极管层13 ；形成于光电二极管层13上的X射线转换材料层 14 ；置于薄膜晶体管阵列基板底部的深色背板10，优选黑色。通过X射线转换材料将X射线7能量转换为可见光，再通过光电二极管感测器产生电子空穴对。X射线转换材料层14材料具体可以为掺铽硫氧化钆Gd202S(Tb)、掺砣碘化铯 CsI (Tl)、掺砣碘化钠NaI (Tl)等。将X射线信号转换为可见光，再利用肖特基(Schiottky) 型，PIN型(在P区和N区之间夹一层本征半导体或低浓度杂质的半导体构成的晶体二极管)或MIS型(金属-绝缘体-半导体)光二极管探测转换为电子信号储存。一般的非晶硅光二极管的电流约为10-8安培/勒克斯*平方厘米(A/lx*cm2)，应用于100勒克斯亮度下需要0.1皮库(PC)以上的电荷与小于1皮安/平方毫米(pA/mm2)的电流，信噪比较低。本实用新型所述栅极3覆盖于有源层2沟道上方，用于遮挡X射线和可见光。栅极材料为铅，铜，镉，金，银，铬，钼等重金属材料或者这些重金属材料的合金，此类材料对X 射线具有很好的防穿透效果。为兼顾电阻和防穿透性的要求，优选铜铅合金作为栅极材料。 栅极的大小及布局如图3、图4所示。由于本实用新型薄膜晶体管阵列基板中的薄膜晶体管阵列采用顶栅型结构，并且栅极材料选用X射线较难穿透的重金属材料或重金属材料的合金，可以很好的遮挡X射线， 使得有源层沟道的光电流大大减小，从而减少了测量噪声，增加了测量精确度。本实用新型直接式X射线影像检查装置制作方法步骤如下(1)在玻璃基板11上沉积源极电极12和漏极电极16，沉积材料为钼，沉积厚度为 220纳米，利用曝光刻蚀形成图案；[0049](2)在源极电极12和漏极电极16上沉积欧姆接触层1、氢化非晶硅有源层2，欧姆接触层的厚度为40纳米，氢化非晶硅有源层的厚度为230纳米，经过曝光刻蚀形成沟道；(3)沉积栅极绝缘层4，绝缘层的材料为氮化硅，厚度为400纳米，然后经过曝光刻蚀形成过孔；(4)沉积栅极3，栅极材料为纯铜，经过曝光刻蚀形成栅极图形，栅极材料为铜铅合金，厚度为300纳米；(5)沉积绝缘保护层9，绝缘保护层材料为氮化硅，厚度为250纳米；(6)沉积透明电极层5，透明电极材料为氧化铟锡，厚度为80纳米。其次，在所述薄膜晶体管上旋涂光导电材料，然后刻蚀出图形。其上再沉积一层偏压电极，使得电子向透明电极5方向移动。最后，组装驱动电路，以及信号放大处理系统，X射线发生器，影像显示器等组件， 形成X射线影像检查装置。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种数字X射线影像检查装置，包括X射线发生器、X射线感测器、信号处理单元和影像显示器，其特征在于，所述X射线感测器包括薄膜晶体管阵列基板，所述薄膜晶体管阵列基板中的薄膜晶体管阵列采用顶栅型结构；形成于该薄膜晶体管阵列基板上的光电转换层； 形成于光电转换层上的偏压电极； 置于薄膜晶体管阵列基板底部的深色背板。
2.如权利要求1所述的数字X射线影像检查装置，其特征在于，所述薄膜晶体管阵列基板包括玻璃基板；形成于玻璃基板上的源极和漏极电极； 形成于源极漏极电极上的欧姆接触层； 形成于欧姆接触层和玻璃基板上的有源层； 形成于有源层上的栅极绝缘层； 形成于栅极绝缘层上的栅极； 形成于栅极上的绝缘保护层；通过所述绝缘保护层上的通路孔和源极电极搭接的透明电极。
3.如权利要求1所述的数字X射线影像检查装置，其特征在于，所述光电转换层材料为非晶硒、氢化非晶硅、硒化镉、碘化汞、碘化铅、碲锌镉、磷化铟、或者砷化镓。
4.如权利要求2所述的数字X射线影像检查装置，其特征在于，所述栅极材料为重金属或重金属合金。
5.如权利要求4所述的数字X射线影像检查装置，其特征在于，所述重金属合金为铜铅I=I 巫 O
6.一种数字X射线影像检查装置，包括X射线发生器、X射线感测器、信号处理单元和影像显示器，其特征在于，所述X射线感测器包括薄膜晶体管阵列基板，所述薄膜晶体管阵列基板中的薄膜晶体管阵列采用顶栅型结构；形成于该薄膜晶体管阵列基板上的光电二极管层； 形成于光电二极管层上的X射线转换材料层； 置于薄膜晶体管阵列基板底部的深色背板。
7.如权利要求6所述的数字X射线影像检查装置，其特征在于，所述薄膜晶体管阵列基板包括玻璃基板；形成于玻璃基板上的源极和漏极电极； 形成于源极漏极电极上的欧姆接触层； 形成于欧姆接触层和玻璃基板上的有源层； 形成于有源层上的栅极绝缘层； 形成于栅极绝缘层上的栅极； 形成于栅极上的绝缘保护层；通过所述绝缘保护层上的通路孔和源极电极搭接的透明电极。
8.如权利要求6所述的数字X射线影像检查装置，其特征在于，所述X射线转换材料层材料为掺铽硫氧化钆、掺砣碘化铯、或者掺砣碘化钠。
9.如权利要求7所述的数字X射线影像检查装置，其特征在于，所述栅极材料为重金属或重金属合金。
10.如权利要求9所述的数字X射线影像检查装置，其特征在于，所述重金属合金为铜铅合金。
专利摘要本实用新型公开了一种数字X射线影像检查装置，包括X射线发生器、X射线感测器、信号处理单元和影像显示器。所述X射线感测器分为直接式和间接式，其中直接式包括薄膜晶体管阵列基板，该薄膜晶体管阵列基板中的薄膜晶体管阵列采用顶栅型结构；形成于该薄膜晶体管阵列基板上的光电转换层；形成于光电转换层上的偏压电极；置于薄膜晶体管阵列基板底部的深色背板。该薄膜晶体管阵列基板中的栅极材料为重金属或重金属合金。通过采用顶栅结构，并且栅极材料选用X射线较难穿透的重金属或重金属合金，能够使得有源层沟道光电流大大减小，从而减少测量噪声，增加了测量精确度。
文档编号G01N23/227GK202305447SQ20112037491
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月27日 优先权日2011年9月27日
发明者张金中 申请人:北京京东方光电科技有限公司