用于柔性数字X射线探测器的面板及其制造方法与流程

本公开涉及用于柔性数字x射线探测器的面板及其制造方法。

背景技术：

数字x射线探测器(dxd)是指能够探测穿过物体的x射线的透射量(例如透射率)并且在显示器上显示物体的内部图像的设备。随着数字技术的快速发展，基于薄膜晶体管(tft)的数字x射线探测器近来已被开发出并且快速地进入医疗用途。

图1是示出常规数字x射线探测器的截面图。参照图1，首先设置用作数字x射线探测器1的支承基板的基础基板10。在这种情况下，基础基板10通常由玻璃基板形成。

在基础基板10上方可以设置有薄膜晶体管层20和连接至薄膜晶体管层20的pin二极管层30。一般来说，数字x射线探测器1通常根据其尺寸或分辨率被设计成具有数千或数万的像素或更多的像素，使得薄膜晶体管层20包括与各个像素对应的复数个薄膜晶体管，并且pin二极管层30包括与各个像素对应的复数个pin晶体管。在pin二极管层30上方可以设置有包括闪烁体的闪烁体层40。

当x射线发射到数字x射线探测器时，闪烁体将入射的x射线转化成可见光，使得可见光传输到pin二极管。施加到pin二极管的可见光被再转化成pin二极管中的电信号。电信号在穿过连接至pin二极管的薄膜晶体管之后转化成图像信号，使得得到的图像信号显示在显示器上。

以这种方式，数字x射线探测器不可避免地暴露于x射线，使得暴露于x射线的薄膜晶体管的阈值电压发生负偏移，导致了器件特性的劣化。

另外，在常规数字x射线探测器中，不仅可能发生在器件直接暴露于x射线时导致的器件劣化，而且也可能发生在x射线发射期间由数字x射线探测器的基础基板导致的另外的劣化。

这样的薄膜晶体管(tft)特性劣化可能引起数字x射线探测器的特性劣化，使得对在数字x射线探测器中由x射线导致的器件特性劣化的解决方案对于数字x射线探测器具有重要性。

常规数字x射线探测器使用刚性玻璃基板作为支承基板，使得常规数字x射线探测器难以用作柔性数字x射线探测器。近段时间，用户的期望使用柔性数字x射线探测器的需求尚未得到满足。

具体地，玻璃基板用作数字x射线探测器的支承基板，并且还用作用于形成不同器件的器件形成基板。因此，用户的期望使用能够在不使用玻璃基板的情况下支承数字x射线探测器的形状并且同时适当地形成多种器件的柔性数字x射线探测器的需求正在迅速增加。

技术实现要素：

因此，考虑到以上问题已经作出本公开，并且本公开的一个目的是提供一种用于柔性数字x射线探测器的面板以使由x射线暴露导致的器件特性劣化最小化，以及提供用于制造该面板的方法。

本公开的另一目的是提供一种用于柔性数字x射线探测器的面板以使面板的厚度最小化并且保证保持面板的形状所需的刚性，以及提供用于制造该面板的方法。

本公开的另一目的是提供一种用于柔性数字x射线探测器的面板以使在利用激光掀离(laserliftoff，llo)工艺制造面板时产生的残留杂质的量最小化，以及提供用于制造该面板的方法。

本公开的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员根据以下描述可以知悉其他目的和优点。此外，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求书中所述的手段及其组合来实践。

本公开的各种实施方式涉及提供一种基本上消除了由于相关技术的限制和缺点导致的一个或更多个问题的用于柔性数字x射线探测器的面板及其制造方法。

根据本公开的一个方面，用于柔性数字x射线探测器的面板包括：多层结构的缓冲层，其中硅氧化物(siox)层和硅氮化物(sinx)层交替堆叠若干次；设置在多层结构的缓冲层上方的器件阵列层，其被配置成包括薄膜晶体管和连接至薄膜晶体管的pin二极管；以及设置在器件阵列层上方的闪烁体层。

由至少三层构成的多层结构的缓冲层设置在面板的最下层，使得多层结构的缓冲层可以使器件阵列层的器件最低程度地受到外部湿气和氧气渗透的影响。多层结构的缓冲层用作面板的最下层，并且消除了对单独的基础基板的需要，从而可以使在x射线发射期间能够由基础基板额外产生的器件劣化最小化。

面板还可以包括设置在器件阵列层与闪烁体层之间的有机层。闪烁体层可以包括布置在有机层上的复数个闪烁体柱状晶体(cc)。更详细地，通过基于有机层生长复数个闪烁体柱状晶体(cc)来形成闪烁体层，使得不需要使用用于闪烁体层与器件阵列层之间的接合的单独粘结剂层，导致了面板的整体厚度的减小。

闪烁体层用作保证保持面板的形状所需的刚性的支承基板，使得可以进一步减小面板的整体厚度。

根据本公开的另一方面，用于制造用于柔性数字x射线探测器的面板的方法包括：在牺牲基板上方形成牺牲层；在牺牲层上方形成其中硅氧化物(siox)层和硅氮化物(sinx)层交替堆叠若干次的多层结构的缓冲层；在多层结构的缓冲层上方形成包括薄膜晶体管和连接至薄膜晶体管的pin二极管的器件阵列层；在器件阵列层上方形成闪烁体层；以及使牺牲层与多层结构的缓冲层之间的界面分离。

更详细地，牺牲层可以包括非晶硅(a-si)层和设置在非晶硅(a-si)层的两个表面处的硅氮化物(sinx)层。可以利用激光掀离(llo)工艺来使界面分离。

具体地，根据本公开的牺牲层结构在llo工艺期间增加界面的氢含量，使得牺牲层和牺牲基板可以相对于多层结构的缓冲层有效地分离。在完成牺牲层与多层结构的缓冲层之间的界面的分离之后，可以使面板中的牺牲层的残留杂质的量最小化。

附图说明

图1是示出根据相关技术的用于常规数字x射线探测器的面板的截面图。

图2是示出数字x射线探测器的示意性平面图。

图3是示出根据本公开的一个实施方案的用于柔性数字x射线探测器的面板的截面图。

图4是示出根据本公开的一个实施方案的对应于单个像素的用于柔性数字x射线探测器的面板的截面图。

图5a至图5e示出了根据本公开的一个实施方案的用于制造用于柔性数字x射线探测器的面板的方法。

图6a和图6b是示出在根据用于柔性数字x射线探测器的面板的牺牲层的层结构进行划分的实施例和比较例中使用的牺牲层中的残留杂质的存在或不存在的照片。

具体实施方式

以上目的、特征和优点根据参照附图的详细描述将变得明显。实施方案被充分详细地描述，以使得本领域技术人员能够容易地实践本公开的技术构思。可以省略对公知功能或配置的详细描述，以免不必要地模糊本公开的主旨。在下文中，将参照附图详细地描述本公开的实施方案。贯穿各附图，相同的附图标记表示相同的元件。

在下文中，将参照附图描述本公开的实施方案。

在以下描述中，假设在相应的组成元件之上(上方)或下方(之下)形成某一对象，这意味着使两个组成元件彼此直接接触，或者在两个组成元件之间设置并且形成有一个或更多个组成元件。另外，假设在相应的组成元件上方或下方形成某一对象，这意味着也可以基于一个组成元件的位置沿向上或向下的方向布置该对象。

将理解，当一个元件被称为“连接至”、“耦接至”另一元件，或“被另一元件接入”时，该一个元件可以经由又一元件“连接至”、“耦接至”另一元件，或“被另一元件接入”，尽管该一个元件可以直接连接至另一元件或被另一元件直接接入。

图2是示出数字x射线探测器的示意性平面图。参照图2，数字x射线探测器可以包括薄膜晶体管(tft)阵列110、栅极驱动器130、偏压供应器140、电源电压供应器150、读出电路160和定时控制器170。

tft阵列110可以感测从能量源发射的x射线，可以执行感测信号的光电转换，并且因此可以输出电探测信号。在tft阵列110中，每个单元区域不仅可以由沿水平方向布置的复数条栅极线(gl)限定，而且可以由沿与水平方向垂直的竖直方向布置的复数条数据线(dl)限定。tft阵列110的每个单元区域可以包括以矩阵布置的复数个光敏像素(p)。

每个光敏像素(p)可以包括：pin二极管，其被配置成感测由x射线转化的光并且输出感测的光作为信号；以及薄膜晶体管(tft)，其被配置成响应于栅极信号而传输从pin二极管输出的探测信号。pin二极管的一侧可以连接至薄膜晶体管(tft)，并且其另一侧可以连接至偏压线(bl)。

薄膜晶体管(tft)的栅电极可以连接至传输扫描信号的栅极线(gl)，源电极可以连接至pin二极管，并且漏电极可以连接至传输探测信号的数据线(dl)。偏压线bl可以布置成与数据线(dl)平行。

栅极驱动器130可以通过栅极线(gl)顺序地施加复数个栅极信号，栅极信号中的每一个都具有栅极导通电压电平。栅极驱动器130还可以通过复数条复位线(rl)施加复数个复位信号，复位信号中的每一个都具有栅极导通电压电平。在此，栅极导通电压电平可以指可以使光敏像素的薄膜晶体管被导通的电压电平。可以响应于栅极信号或复位信号而使光敏像素的薄膜晶体管导通。

栅极驱动器130可以是集成电路(ic)，使得栅极驱动器130可以位于连接至tft阵列110的外部基板上，或者可以通过面板内栅极(gip)工艺形成在tft阵列110上方。

偏压供应器140可以通过偏压线(bl)施加驱动电压。偏压供应器140可以向pin二极管施加预定电压。在这种情况下，偏压供应器140可以选择性地向pin二极管施加反向偏压或正向偏压。

电源电压供应器150可以通过电源电压线(vl)向光敏像素供应电源电压。

读出电路160可以读出从响应于栅极信号而导通的薄膜晶体管(tft)生成的探测信号。因此，从pin二极管生成的探测信号可以通过数据线(dl)输入到读出电路160。

读出电路160可以包括信号探测器、多路复用器等。信号探测器可以包括与数据线(dl)一一对应的复数个放大电路，并且每个放大电路可以包括放大器、电容器、复位元件等。

为了控制栅极驱动器130，定时控制器170可以生成开始信号(stv)、时钟信号(cpv)等，并且可以将开始信号(stv)、时钟信号(cpv)等发送到栅极驱动器130。为了控制读出电路160，定时控制器170可以生成读出控制信号(roc)、读出时钟信号(clk)等，并且可以将读出控制信号(roc)、读出时钟信号(clk)等发送到读出电路160。

在下文中，将参照图3和图4描述根据本公开的一个实施方案的用于数字x射线探测器的面板。

根据本公开的一个实施方案的用于柔性数字x射线探测器的面板200可以包括：其中硅氧化物(siox)层和硅氮化物(sinx)层交替堆叠的多个缓冲层(在下文中称为多层结构的缓冲层)210；器件阵列层220，其设置在多层结构的缓冲层210上方并且具有薄膜晶体管230和连接至薄膜晶体管230的pin二极管240；以及设置在器件阵列层220上方的闪烁体层260。

用作面板200的最下层的多层结构的缓冲层210可以设置成使得siox层和sinx层交替堆叠以形成至少三层。例如，siox层和sinx层可以以多种缓冲层的形式交替堆叠，例如siox/sinx/siox、sinx/siox/sinx、siox/sinx/siox/sinx、sinx/siox/sinx/siox等。

与使用基础基板作为最下基板的常规数字x射线探测器不同，根据本公开的一个实施方案的用于柔性数字x射线探测器的面板200不具有基础基板，并且多层结构的缓冲层210形成面板200的最下层，使得面板200的整个厚度减小并且可以更有效地将柔性赋予面板200。

另外，多层结构的缓冲层210形成面板200的最下层，使得多层结构的缓冲层210不具有单独的基础基板。结果，可以使在x射线发射期间能够由基础基板额外产生的器件劣化最小化。

由于数字x射线探测器的特性，当器件暴露于x射线时，诸如薄膜晶体管(tft)的器件的阈值电压引起负偏移变化。在这种情况下，如果在数字x射线探测器中布置诸如玻璃基板或聚酰亚胺(pi)基板的单独的基础基板，则在x射线发射期间发生薄膜晶体管的载流子变化，使得在x射线发射期间发生额外的阈值电压负偏移现象，并且因此器件劣化变得更严重。

具体地，由pi基板导致的负偏移现象是由玻璃基板导致的负偏移现象的大约两倍或更多倍。因此，用于柔性数字x射线探测器的其中基础基板被去除并且多层结构的缓冲层210形成面板200的最下层的面板200可以具有柔性并且可以使器件劣化最小化。

另外，根据本公开由于从面板200去除基础基板，因此包括在器件阵列层220中的薄膜晶体管230或pin二极管240可能易受外部湿气或氧气渗透的影响。

因此，根据本公开的面板200在最下层中包括其中siox层和sinx层交替堆叠以形成至少三层的多层结构的缓冲层210，，而不是在最下层中包括单个缓冲层，从而器件阵列层的器件可以最低程度地受到外部湿气和氧气渗透的影响。

可以在多层结构的缓冲层210上方设置包括薄膜晶体管230和连接至薄膜晶体管230的pin二极管240的器件阵列层220。

在这种情况下，可以在多层结构的缓冲层210的边缘处设置包括多种线的焊盘部290，并且可以以保留多层结构的缓冲层210的边缘的间隔的方式形成器件阵列层220。

在器件阵列层220中，像素区域p可以由沿一个方向布置的栅极线gl和沿与栅极线gl垂直的另一方向布置的数据线dl的交叉区域限定，并且像素区域中的每一个像素区域可以包括薄膜晶体管230和pin二极管240。

薄膜晶体管230可以包括有源层231、栅电极233、源电极235和漏电极237。在这种情况下，有源层231可以由诸如铟镓锌氧化物(igzo)的氧化物半导体材料、低温多晶硅(ltps)或非晶硅(a-si)形成。

薄膜晶体管230可以连接至pin二极管240，pin二极管240包括下电极241、pin层243和上电极245。更详细地，下电极241可以连接至薄膜晶体管230的源电极235。可以形成其中具有n型杂质的n型(负)半导体层、不具有杂质的本征(i型)半导体层和包括p型杂质的p型(正)半导体层顺序堆叠的pin层243。

pin层243可以包括能够将从能量源发射的x射线转化成电信号的材料。例如，pin层243可以包括非晶硒(a-se)、汞碘化物(hgi2)、碲化镉(cdte)、铅氧化物(pbo)、铅碘化物(pbi2)、三碘化铋(bii3)、砷化镓(gaas)、锗(ge)等。

pin二极管的上电极245可以连接至将电压施加到pin二极管240的偏压电极247。钝化层249可以是由硅氧化物(siox)膜或硅氮化物(sinx)膜形成的单层或多层结构。可以在偏压电极247上方形成钝化层249。在这种情况下，钝化层249可以被设置成覆盖器件阵列层220的除了偏压电极247的接触孔之外的整个表面，从而保护器件阵列层220。

上述器件阵列层220的内部结构仅是示例性的，并且本公开的范围或精神不限于此。在器件阵列层220中，各种器件例如薄膜晶体管230、pin二极管240和偏压电极247的布置方式可以包括多种修改的示例。

可以在器件阵列层220上方设置有机层250。有机层250可以减小由包括在器件阵列层220中的器件的布置所导致的台阶差，并且可以用作平坦化层，使得可以在平坦化表面处形成设置于上部的闪烁体层260。

另外，有机层250可以用作生长基础层，使得闪烁体可以基于有机层250形成为复数个柱状晶体(cc)261。

更详细地，根据本公开的实施方案的用于柔性数字x射线探测器的面板200可以在不形成单独的粘结剂层的情况下使闪烁体层260设置在器件阵列层220上方。

也就是说，可以通过利用在器件阵列层220与闪烁体层260之间的有机层250作为生长基础层经由沉积以使闪烁体层260具有复数个柱状晶体(cc)261的方式，在竖直方向上生长闪烁体层260，使得复数个闪烁体柱状晶体(cc)可以平行布置。在这种情况下，尽管闪烁体由碘化铯(csi)形成，但是本公开的范围或精神不限于此。

根据本公开的面板200可以在不具有单独的粘结剂层的情况下在器件阵列层220上方形成闪烁体层260，从而可以大大减小面板200的整体厚度，并且可以给予面板200更有效的柔性。

另外，闪烁体层260可以用作用于保证保持面板200的整体形状所需的刚性的支承基板。如上所述，本公开的实施方案可以从面板去除基础基板并且使用面板200的最下层作为多层结构的缓冲层210，使得面板具有最大的柔性并且使额外的器件劣化的可能性最小化。结果，需要一种能够替代基于基础基板的支承的支承基板。

因此，闪烁体层260可以用作支承基板以保证刚性，其中闪烁体层260具有柔性并且保持了面板200的整体形状。结果，基础基板的厚度减小，使得可以更有效地给予面板200柔性。

另外，可以形成保护层270以覆盖闪烁体层260和在闪烁体层260下方的器件阵列层220，使得闪烁体层260可以形成为具有更强的支承力。

保护层270可以由聚对二甲苯(parylene)形成。保护层270可以形成为覆盖以多个柱状晶体(cc)261形式布置的闪烁体，并且还可以形成为掩埋相邻的cc261之间的空间。

覆盖保护层270的反射层280可以另外设置在保护层270上方，并且可以防止光泄漏到外部。

保护层270和反射层280可以设置成覆盖多层结构的缓冲层210的除设置在多层结构的缓冲层210的边缘处的焊盘部290之外的整个表面。

用于上述柔性数字x射线探测器的面板200可以如下操作。

发射到柔性数字x射线探测器面板200的x射线可以通过闪烁体层260转化成可见光。可见光可以通过pin二极管240的pin层243转化成电信号。

更详细地，当可见光发射到pin层243时，本征半导体层被p型半导体层和n型半导体层耗尽，并且因此在其中产生电场。由光产生的空穴和电子可以通过电场漂移，并且然后分别被收集在p型半导体层和n型半导体层中。

pin二极管240可以将可见光转化成电信号，并且可以将电信号传送到薄膜晶体管230。传送的电信号可以在穿过连接至薄膜晶体管230的数据线dl之后显示为图像信号。

图5a至图5e示出了根据本公开的一个实施方案的制造用于柔性数字x射线探测器的面板的方法。在下文中，将参照图5a至图5e描述根据本公开的一个实施方案的制造面板的方法。

根据本公开的一个实施方案的制造柔性数字x射线探测器的面板200的方法可以包括：在牺牲基板310上方形成牺牲层320；在牺牲层320上方形成其中siox层和sinx层交替堆叠的多层结构的缓冲层210；在多层结构的缓冲层210上方形成具有薄膜晶体管230和连接至薄膜晶体管230的pin二极管240的器件阵列层220；在器件阵列层220上方形成闪烁体层260；以及使在牺牲层320与多层结构的缓冲层210之间的界面分离。

牺牲基板310可以是在后续工艺中将通过诸如激光掀离(llo)的下一工艺来分离和去除的区域，并且可以用作用于形成牺牲层320、多层结构的缓冲层210和器件阵列层220的基础基板。玻璃基板可以用作牺牲基板310。

如图5a中所示，可以在牺牲基板310上方设置包括非晶硅(a-si)层和设置在非晶硅(a-si)层的两侧的sinx层的牺牲层320。在这种情况下，可以利用普通的沉积方法来形成各个层，并且形成方法不特别地限于此。

参照图5b，可以在牺牲层320上方形成其中siox层和sinx层交替堆叠形成至少三层的多层结构的缓冲层210。

参照图5c，可以在多层结构的缓冲层210上方形成包括薄膜晶体管230和连接至薄膜晶体管230的pin二极管240的器件阵列层220，并且可以在多层结构的缓冲层210的边缘区域处形成焊盘部290。在这种情况下，包括在器件阵列层220中的薄膜晶体管230和pin二极管240的布置格式具有多种修改的示例，而不限于特定的结构，并且为了描述的方便，本文将省略对其详细的描述。

可以在器件阵列层220上方形成用于使器件阵列层220平坦化的有机层250。

参照图5d，可以通过在有机层250上进行沉积来生长复数个cc(柱状晶体)形闪烁体，使得cc形闪烁体可以平行地竖直布置，导致了闪烁体层260的形成。在这种情况下，有机层250还可以用作用于生长闪烁体柱状晶体(cc)261的生长基础层。

可以在闪烁体层260上方形成保护层270和反射层280，从而覆盖柱状晶体(cc)261和器件阵列层220。

参照图5e，使在牺牲层320与多层结构的缓冲层210之间的界面分离，使得牺牲基板310和牺牲层320被去除。结果，可以获得根据本公开的实施方案的用于柔性数字x射线探测器的面板200。

可以通过llo工艺来执行根据本公开的用于使界面分离的工艺，并且将在下文中详细地给出其详细的描述。

llo工艺是指利用扩增的激光来将堆叠在牺牲基板310上的器件层与牺牲基板310分离的工艺。通常，激光被发射到牺牲基板310，牺牲基板310的牺牲层320与器件层之间的界面结合被破坏，使得牺牲层320和器件层可以彼此分离。

通常，如果在llo工艺中形成诸如聚酰亚胺(pi)基板的基础基板，则牺牲层320可以由非晶硅(a-si)材料形成。

在这种情况下，在激光发射期间在用作有机层的聚酰亚胺(pi)层与牺牲层320之间发生氢膨胀，使得可以使牺牲基板310分离。界面处的氢(h)含量对于llo工艺是重要的。

然而，本公开不使用单独的基础基板，而使用无机膜的多层结构的缓冲层210作为最下层，使得需要增加界面处的氢含量。

因此，在非晶硅(a-si)层的两侧设置具有高氢含量的sinx层，使得牺牲层320的氢含量增加。

结果，在牺牲层320与多层结构的缓冲层210之间的界面处的氢含量增加，使得多层结构的缓冲层210和牺牲层320即使在不使用单独的基础基板的情况下也可以通过llo工艺容易地彼此分离。

另外，本公开的实施方案不在多层结构的缓冲层210的下部形成单独的基础基板，以使额外的器件劣化最小化以及保证柔性，从而由至少三层构成的多层结构的缓冲层210可以形成在器件阵列层220下方。由至少三层构成的多层结构的缓冲层可以使器件阵列层220在llo处理期间最低程度地受到激光的影响。

图6a是示出用于在其中牺牲层仅由非晶硅(a-si)形成的比较例中的残留杂质的存在或不存在的照片，图6b是示出用于在其中基于牺牲层的实施方案中执行llo(激光掀离)工艺的实施例中的残留杂质的存在或不存在的照片。

更详细地，图6a示出了对于其中牺牲层仅由非晶硅(a-si)材料形成的情况的比较例，图6b示出了通过在其中非晶硅(a-si)层的两个表面处布置硅氮化物(sinx)来形成牺牲层的情况的实施例，从而根据本公开的一个实施方案，通过激光掀离(llo)处理来使牺牲层与多层结构的缓冲层分离。

从图6a中可以看出，如果牺牲层仅由非晶硅(a-si)形成，则用于利用激光来去除和分离牺牲层的操作未完全执行，使得由非晶硅(a-si)形成的大量残留杂质保留。

然而，如果在非晶硅(a-si)层的两个表面处设置具有高氢含量的硅氮化物(sinx)层，则由于激光而在sinx层中发生氢膨胀，牺牲层可以充分地从多层结构的缓冲层去除并且分离于多层结构的缓冲层，从而可以确认几乎不保留任何残留杂质。

如根据以上描述明显的是，本公开的实施方案可以使在x射线发射期间由基础基板导致的器件劣化最小化，原因是面板的最下层由多个缓冲层构成而不具有单独的基础基板。

本公开的实施方案可以在不使用单独的基础基板的情况下使得闪烁体层用作能够保证保持面板的形状所需的刚性的支承基板，并且不需要包括用于器件阵列层与闪烁体层之间的接合的单独的粘结剂层，使得面板的总厚度减小并且面板具有柔性。

本公开的实施方案可以在llo(激光掀离)处理期间使用包括非晶硅(a-si)层和设置在非晶硅(a-si)层的两个表面处的硅氮化物(sinx)层的牺牲层，可以通过增加界面处的氢含量来使牺牲层和牺牲基板相对于多层结构的缓冲层有效地分离，并且可以在牺牲层与多层结构的缓冲层之间的分离之后使残留在牺牲层中的残留杂质的量最小化。

在不脱离本公开的范围和精神的情况下，本公开所属领域的技术人员可以对上述本公开进行不同地替换、改变和修改。因此，本公开不限于上述示例性实施方案和附图。