专利名称：一种x射线检测装置的阵列基板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及数字X射线影像检测技木，特别是涉及ー种X射线检测装置的阵列基板及其制造方法。
背景技术：
薄膜晶体管技术的快速发展，带动了有源矩阵X射线检测技术的应用，X射线检测主要是平面检测，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与影像储存传输系统的革命性发展，直接带动数字X射线摄像技术的应用。有别于电荷稱合元件(Charge Coupleddevice, CCD)与互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductors,CMOS)的数字X射线摄像，平面影像检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射线检测旷日费时的流程，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、宇航和汽车エ业上得到广泛的应用。如图I和图2所示，现有X射线检测器的阵列基板在每个像素区通常包括光电ニ极管传感器件200和薄膜晶体管器件300。其中，光电ニ极管传感器件的主要作用是接收光，并通过光伏效应把光信号转换成电信号，而薄膜晶体管器件的主要作用是作为控制开关和传递光伏效应产生的电信号。现有X射线检测器的工作原理为当X射线101轰击在荧光粉102上时，透过荧光粉102产生的可见光线入射到阵列基板的光电ニ极管传感器件200上，由于光伏效应,将光信号转换为电信号，电信号通过薄膜晶体管器件300的开关控制输入到X射线检测器的控制电路。如图3所示，现有技术采用9次掩模完成整个X射线检测器阵列基板的制备，其主要エ艺步骤为步骤101，在衬底基板10上通过第一次掩模エ艺形成栅极11 ；步骤102，在完成步骤101的基板上沉积栅极绝缘层12，并通过第二次掩模エ艺在阵列基板上形成有源层13 ；步骤103，在完成步骤102的基板上通过第三次掩模エ艺形成沟道阻挡层14 ；步骤104，在完成步骤103的基板上沉积欧姆层29，并通过第四次掩模エ艺形成源极15、漏极16和反光层17 ；
步骤105，在完成步骤104的基板上通过第五次掩模エ艺形成N型半导体18、1型半导体19、P型半导体20和透明电极21 (即PIN型光电ニ极管传感器件的一部分)；步骤106，在完成步骤105的基板上沉积第一钝化层22，并通过第六次掩模エ艺形成第一钝化层22上的第一过孔23和第二过孔25 ；
步骤107，在完成步骤106的基板上通过第七次掩模エ艺形成光罩27、偏压电极24、和信号线26图形；步骤108，在完成步骤107的基板上沉积第二钝化层28，并通过第八次掩模エ艺形成信号引导区的钝化层过孔(图中未示出)；步骤109，在完成步骤108的基板上通过第九次掩模エ艺形成信号引导区的透明电极(图中未示出)。现有技术存在的缺陷在于，为避免在形成光电ニ极管传感器件时影响到已形成的薄膜晶体管器件有源层沟道的均匀性，需要经一次掩模エ艺(步骤103)在有源层的上方形成ー沟道阻挡层，这无疑増加了阵列基板制造エ艺的复杂性，产能较难提升；另外，为减少薄膜晶体管器件沟道漏电流的影响，需要増加一金属光罩把X射线轰击荧光粉产生的光遮挡起来，这也使得制造成本无法进ー步降低。
发明内容
本发明的目的是提供ー种X射线检测装置的阵列基板及其制造方法，用以解决现有技术中存在的X射线检测装置阵列基板需另外采用一次掩模エ艺去形成沟道阻挡层，制造エ艺繁琐、成本较高，产能较难提升的技术问题。本发明X射线检测装置的阵列基板包括薄膜晶体管器件和与薄膜晶体管器件相连的光电ニ极管传感器件，其中，所述薄膜晶体管器件包括形成于衬底基板之上的源极和漏极；形成于源极和漏极之上的欧姆层；形成于欧姆层之上并与源极和漏极形成沟道的有源层；形成于有源层之上井覆盖整个基板的栅极绝缘层；形成于栅极绝缘层之上，并位于有源层上方的栅极。其中，所述栅极材料优选为重金属或重金属合金。其中，所述光电ニ极管传感器件包括形成于栅极绝缘层之上并与漏极连接的反光层；形成于反光层之上的光电ニ极管；形成于光电ニ极管之上的透明电极；在透明电极的上方与透明电极连接的偏压电极。优选的，所述光电ニ极管为PIN型光电ニ极管。本发明X射线检测装置的阵列基板进ー步包括形成于栅极和透明电极之上井覆盖整个基板的第一钝化层；形成在所述第一钝化层之上的连接电极；在所述第一钝化层上开设的连接偏压电极和透明电极的第一过孔、连接连接金属和漏极的第二过孔及连接连接金属和反光层的第三过孔。本发明X射线检测装置阵列基板的制造方法包括形成薄膜晶体管器件和光电ニ极管传感器件的步骤，其中形成薄膜晶体管器件的步骤包括在衬底基板上通过掩模エ艺形成源极、漏极和欧姆层图形；在形成源极、漏极和欧姆层图形的基板上通过掩模エ艺形成有源层图形；、
在形成有源层图形的基板上形成栅极绝缘层；在形成栅极绝缘层的基板上通过掩模エ艺形成栅极图形。其中，形成光电ニ极管传感器件的步骤包括在形成栅极图形的同时通过同一次掩模エ艺形成反光层图形；在形成反光层图形的基板上通过掩模エ艺形成光电ニ极管和透明电极图形。其中，在形成光电ニ极管和透明电极图形时，包括如下步骤在反光层上沉积N型半导体层； 在N型半导体层上沉积I型半导体层；在I型半导体层上沉积P型半导体层；在P型半导体层上沉积透明电极层；通过掩模エ艺形成光电ニ极管和透明电极图形。进ー步，在形成栅极图形和光电ニ极管、透明电极图形后包括步骤在整个基板上覆盖第一钝化层，通过掩模エ艺形成用于连接偏压电极和透明电极的第一过孔和用于连接漏极和反光层的第二过孔和第三过孔；通过掩模エ艺形成偏压电极图形和连接漏极和反光层的连接金属图形。在本发明X射线检测装置的阵列基板中，由于薄膜晶体管器件为顶栅型结构，沟道位于栅极下方，因此，在进行光电ニ极管和透明电极的刻蚀时，栅极可使沟道受到有效保护而不受影响，省去了现有技术中沟道阻挡层的掩模エ艺形成过程，简化了阵列基板的制造エ艺，提高了产能；另外，由于顶栅型薄膜晶体管器件的栅极可有效遮挡光线，使得沟道漏电流大大减少，无需再另外设置光罩，在简化生产エ艺的同吋，进ー步降低了生产成本。
图I为现有技术X射线检测装置阵列基板剖面结构示意图；图2为现有技术X射线检测装置检测原理结构示意图；图3为现有技术X射线检测装置阵列基板制造エ艺主要步骤流程图；图4为本发明X射线检测装置阵列基板剖面结构示意图；图5为本发明X射线检测装置阵列基板制造エ艺主要步骤流程图；图6为本发明第一次掩模エ艺曝光显影后俯视图；图7为本发明第一次掩模エ艺曝光显影后截面图；图8为本发明第一次掩模エ艺刻蚀后俯视图；图9为本发明第一次掩模エ艺刻蚀后截面图；图10为本发明第二次掩模エ艺刻蚀后俯视图；图11为本发明第二次掩模エ艺刻蚀后截面图；图12为本发明第三次掩模エ艺刻蚀后俯视图；图13为本发明第三次掩模エ艺刻蚀后截面图；图14为本发明第四次掩模エ艺刻蚀后俯视图；图15为本发明第四次掩模エ艺刻蚀后截面图；图16为本发明第五次掩模エ艺刻蚀后俯视图；图17为本发明第六次掩模エ艺刻蚀后俯视图18为本发明第七次掩模エ艺(信号引导区连接数据线过孔)刻蚀后截面图；图19为本发明第七次掩模エ艺(信号引导区连接栅线过孔)刻蚀后截面图；
图20为本发明第八次掩模エ艺(信号引导区与数据线连接的透明电极)刻蚀后截面图；图21为本发明第八次掩模エ艺(信号引导区与栅线连接的透明电极)刻蚀后截面图。附图标记说明现有技术附图标记10衬底基板11栅极 12栅极绝缘层13有源层14沟道阻挡层15源极16漏极17反光层 18N型半导体191型半导体20P型半导体 21透明电极22第一钝化层23第一过孔 24偏压电极25第二过孔26信号线 27光罩28第二钝化层29欧姆层 IOlX光线102荧光粉200光电ニ极管传感器件 300薄膜晶体管器件本发明附图标记50衬底基板51栅极 52栅极绝缘层53有源层69欧姆层 55源极56漏极57反光层 58N型半导体591型半导体60P型半导体 61透明电极62第一钝化层63第一过孔 64偏压电极65第二过孔70第三过孔 71连接金属68第二钝化层51a栅线 5556a数据线61a信号引导区的透明电极 5556源漏电极金属层100光刻胶690欧姆层(刻蚀前)
具体实施例方式为了解决现有技术中存在的X射线检测装置阵列基板需另外采用一次掩模エ艺去形成沟道阻挡层，制造エ艺繁琐、成本较高，产能较难提升的技术问题，本发明提供了一种X射线检测装置的阵列基板及其制造方法。为了使本发明技术方案的优点更加清楚，下面结合附图对本发明X射线检测装置的阵列基板及其制造方法做详细的描述。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的ー些具体实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。如图4所示，本发明X射线检测装置的阵列基板，包括薄膜晶体管器件和与薄膜晶体管器件相连的光电ニ极管传感器件，其中，所述薄膜晶体管器件包括形成于衬底基板50 (可以为玻璃基板、塑料基板或其他基板)之上的源极55和漏极56 ;形成于源极55和漏极56之上的欧姆层29 ;形成于欧姆层29之上并与源极55和漏极56形成沟道的有源层53 ;形成于有源层53之上井覆盖整个基板的栅极绝缘层52 ;形成于栅极绝缘层52之上，并位于有源层53上方的栅极51。其中，栅极51优选采用X射线较难穿透的重金属或重金属合金，例如铜、铅或铜铅
人令姑I=I巫寸o在图4所示的实施例中，光电ニ极管传感器件包括形成于栅极绝缘层52之上并与漏极56连接的反光层57 ;形成于反光层57之上的光电ニ极管；形成于光电ニ极管之上的透明电极61 ;在透明电极61的上方与透明电极61连接的偏压电极64。
其中，形成于栅极绝缘层52之上的反光层57与栅极51材质相同并与栅极51在同一次掩模构图エ艺中形成；光电ニ极管可以为MIS型光电ニ极管或PIN型光电ニ极管等，优选PIN型光电ニ极管，PIN型光电ニ极管(P型半导体60、I型半导体59、N型半导体58)是在两种半导体之间的PN结，或者半导体与金属之间的结的邻近区域，在P区与N区之间生成I型层，吸收光辐射而产生光电流的ー种光检测器，因为其具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。在图4所示的实施例中还包括第一钝化层62和第二钝化层68，其中第一钝化层62形成于栅极51和透明电极61之上井覆盖整个基板，在第一钝化层62上开设有连接偏压电极64和透明电极61的第一过孔63、连接连接金属71和漏极56的第二过孔65及连接连接金属71和反光层57的第三过孔70，即形成在第一钝化层62之上的连接电极71通过第ニ过孔65和第三过孔70将漏极56和反光层57相连；其中第二钝化层68形成于第一钝化层62之上井覆盖整个基板，基板周边信号引导区的透明电极61a通过第一钝化层62、第二钝化层68和栅极绝缘层52上贯通的过孔与数据线5556a连接，通过第一钝化层62和第二钝化层68上贯通的过孔与栅线51a连接。钝化层可以采用无机绝缘膜，例如氮化硅等，或有机绝缘I吴，例如树脂材料等。在本发明X射线检测装置的阵列基板中，由于薄膜晶体管器件为顶栅型结构，沟道位于栅极下方，栅极可有效遮挡光线，使得沟道漏电流大大减少，无需再另外设置光罩，在简化生产エ艺的同吋，进ー步降低了生产成本。如图5至图21所示，本发明X射线检测装置的阵列基板可共采用八次掩模生产エ艺形成，其主要实施过程包括步骤201 :在衬底基板上依次沉积源漏电极金属层5556和欧姆层(刻蚀前)690，通过第一次掩模エ艺形成源极55、漏极56和欧姆层69图形。源漏电极金属层采用磁控溅射的方法沉积，可以为铝钕合金(AlNd)、铝(Al)、铜(Cu)、钥(Mo)、钥钨合金(MoW)或铬(Cr)的单层膜，也可以为这些金属材料任意组合所构成的复合膜；欧姆层采用化学气相沉积的方法沉积，其材质可以为掺杂质半导体(n+a-Si)。刻蚀时，先对欧姆层(刻蚀前)690进行干法刻蚀，然后再对源漏电极金属层5556进行湿法刻蚀。对于金属层通常采用物理气相沉积方式(例如磁控溅射法)沉积，通过湿法刻蚀形成图形，而对于非金属层通常采用化学气相沉积方式沉积，通过干法刻蚀形成图形。每一次掩模エ艺均包括基板清洗、光刻胶涂覆、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等，以下不再赘述。步骤202 :在完成步骤201的基板上通过第二次掩模エ艺形成有源层53及其沟道图形。有源层材质为非晶硅，在采用化学气象沉积的方法沉积后通过湿法刻蚀形成。步骤203 :在完成步骤202的基板上依次沉积栅极绝缘层52和栅极金属层并通过第三次掩模エ艺形成栅极51和反光层57的图形。其中，栅极绝缘层52的材料为氮化硅，栅极51与反光层57米用同一材质并在同一次掩模エ艺中形成,材质为重金属或重金属合金，例如铜铅合金。步骤204 :在完成步骤203的基板上依次沉积N型半导体层(n+a_Si)、1型半导体层(a_Si)、P型半导体层(p+a-Si)和透明电极层并通过第四次掩模エ艺形成PIN型光电ニ极管(P型半导体60、1型半导体59、N型半导体58)和透明电极61的图形。透明电极层材质可以为氧化铟锡等。步骤205 :在完成步骤204的基板上沉积第一钝化层62，并通过第五次掩模エ艺形成用于连接偏压电极64和透明电极61的第一过孔63和用于连接漏极56和反光层57的第二过孔65和第三过孔70的图形。步骤206 :在完成步骤205的基板上沉积偏压电极金属，通过第六次掩模エ艺形成偏压电极64图形及与偏压电极64材质相同、连接漏极56和反光层57的连接金属71图形。 步骤207 :在完成步骤206的基板上沉积第二钝化层68，通过第七次掩模エ艺在面板周边信号焊接区域形成用于连接透明电极61与栅线51a、数据线5556a的信号引导区过孔图形。步骤208 :在完成步骤207的基板上通过第八次掩模エ艺形成信号引导区的透明电极61a图形(覆盖信号引导区过孔)，以保护过孔处的金属不受腐蚀。从本发明X射线检测装置的阵列基板的生产エ艺过程可以看出，由于薄膜晶体管器件采用顶栅型结构，沟道位于栅极下方，栅极可有效遮挡光线，因此，在进行光电ニ极管和透明电极的刻蚀时，栅极可使沟道受到有效保护而不受影响，省去了现有技术中沟道阻挡层的掩模エ艺形成过程，可共采用八次掩模エ艺，简化了阵列基板的制造流程，提高了产能；另外，由于制造的顶栅型薄膜晶体管器件的栅极可有效遮挡光线，使得沟道漏电流大大減少，无需再另外设置光罩，在简化生产エ艺的同吋，进ー步降低了生产成本。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种X射线检测装置的阵列基板，其特征在于，包括薄膜晶体管器件和与薄膜晶体管器件相连的光电二极管传感器件，其中，所述薄膜晶体管器件包括 形成于衬底基板之上的源极和漏极； 形成于源极和漏极之上的欧姆层； 形成于欧姆层之上并与源极和漏极形成沟道的有源层； 形成于有源层之上并覆盖整个基板的栅极绝缘层； 形成于栅极绝缘层之上，并位于有源层上方的栅极。
2.如权利要求I所述的阵列基板，其特征在于，所述栅极材料为重金属或重金属合金。
3.如权利要求I所述的阵列基板，其特征在于，所述光电二极管传感器件包括 形成于栅极绝缘层之上并与漏极连接的反光层； 形成于反光层之上的光电二极管； 形成于光电二极管之上的透明电极； 在透明电极的上方与透明电极连接的偏压电极。
4.如权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，所述光电二极管为PIN型光电二极管。
5.如权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，进一步包括 形成于栅极和透明电极之上并覆盖整个基板的第一钝化层； 形成在所述第一钝化层之上的连接电极； 在所述第一钝化层上开设的连接所述偏压电极和所述透明电极的第一过孔、连接所述连接金属和所述漏极的第二过孔及连接所述连接金属和所述反光层的第三过孔。
6.一种X射线检测装置阵列基板的制造方法，其特征在于，该方法包括形成薄膜晶体管器件和光电二极管传感器件的步骤，其中形成薄膜晶体管器件的步骤包括 在衬底基板上通过掩模工艺形成源极、漏极和欧姆层图形； 在形成源极、漏极和欧姆层图形的基板上通过掩模工艺形成有源层图形； 在形成有源层图形的基板上形成栅极绝缘层； 在形成栅极绝缘层的基板上通过掩模工艺形成栅极图形。
7.如权利要求6所述的阵列基板的制造方法，其特征在于，所述栅极材料为重金属或 重金属合金。
8.如权利要求6所述的阵列基板的制造方法，其特征在于，形成光电二极管传感器件的步骤包括 在形成栅极图形的同时通过同一次掩模工艺形成反光层图形； 在形成反光层图形的基板上通过掩模工艺形成光电二极管和透明电极图形。
9.如权利要求8所述的阵列基板的制造方法，其特征在于，在形成光电二极管和透明电极图形时，包括如下步骤 在反光层上沉积N型半导体层； 在N型半导体层上沉积I型半导体层； 在I型半导体层上沉积P型半导体层； 在P型半导体层上沉积透明电极层； 通过掩模工艺形成光电二极管和透明电极图形。
10.如权利要求8所述的阵列基板的制造方法，其特征在于，在形成栅极图形和光电二极管、透明电极图形后进一步包括步骤 在整个基板上覆盖第一钝化层，通过掩模 工艺形成用于连接偏压电极和透明电极的第一过孔和用于连接漏极和反光层的第二过孔和第三过孔； 通过掩模工艺形成偏压电极图形和连接漏极和反光层的连接金属图形。
全文摘要
本发明公开了一种X射线检测装置的阵列基板及其制造方法，包括薄膜晶体管器件和与薄膜晶体管器件相连的光电二极管传感器件，其中，所述薄膜晶体管器件包括形成于衬底基板之上的源极和漏极；形成于源极和漏极之上的欧姆层；形成于欧姆层之上并与源极和漏极形成沟道的有源层；形成于有源层之上并覆盖整个基板的栅极绝缘层；形成于栅极绝缘层之上，并位于有源层上方的栅极。由于薄膜晶体管器件为顶栅型结构，因此在进行光电二极管和透明电极刻蚀时可使沟道受到有效保护，省去了沟道阻挡层的掩模工艺形成过程，简化了阵列基板的制造工艺，提高了产能；顶栅型的栅极有效遮挡光线使得沟道漏电流大大减少，无需再另外设置光罩，进一步降低了生产成本。
文档编号H01L21/77GK102629610SQ20121008469
公开日2012年8月8日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者徐少颖, 谢振宇, 陈旭 申请人:北京京东方光电科技有限公司