CN105742386B - 光电二极管及其制作方法、x射线探测基板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光电二极管及其制作方法、X射线探测基板及其制作方法，该光电二极管包括：衬底基板，以及位于衬底基板上的本征层、第一掺杂层和第二掺杂层；本征层的上表面在衬底基板上的正投影位于本征层的下表面在衬底基板上的正投影所在区域内；第一掺杂层和第二掺杂层分别位于本征层的相对的两个倾斜的侧表面上。本发明实施例提供的上述光电二极管结构，由于第一掺杂层和第二掺杂层分别位于本征层的两个倾斜的侧表面上，在制作工艺中可以采用离子注入的方式进行掺杂，这样能够精确控制掺杂浓度，实现对光电二极管性能的有效控制，并且设置为倾斜的侧表面可以增大光电二极管的有效受光面积，收集的光生载流子多，产生的信号强度大。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤指一种光电二极管及其制作方法、X射线探测基板及其制作方法。
背景技术
X射线检测广泛应用于医疗、安全、无损检测、科研等领域，在国计民生中日益发挥着重要作用。目前，在实际使用中，X射线检测普遍使用胶片照相法。X射线胶片照相的成像质量较高，能正确提供被测试件体貌和缺陷真实情况的可靠信息，但是，它具有操作过程复杂、运行成本高、结果不易保存且查询携带不便以及评片人员眼睛易受强光损伤等缺点.为了解决上述问题，20世纪90年代末出现了X射线数字照相(DigitaI Radiography，DR)检测技术。X射线数字照相***中使用了平板探测器(flat panel detector)，其像元尺寸可小于0.1mm，因而其成像质量及分辨率几乎可与胶片照相媲美，同时还克服了胶片照相中表现出来的缺点，也为图像的计算机处理提供了方便。由于电子转换模式不同，数字化X射线照相检测可分为直接转换型(Direct DR)和间接转换型(Indirect DR).直接转化型X射线平板探测器由射线接收器、命令处理器和电源组成。射线接收器中包含有闪烁晶体屏(Gd2O2S或CsI)、大面积非晶硅传感器阵列以及读出电路等。其中，闪烁晶体屏用来将X射线光子转换成可见光，与其紧贴的大规模集成非晶硅传感器阵列将屏上的可见光转换成电子，然后由读出电路将其数字化，传送到计算机中形成可显示的数字图像。
间接转换型探测器由X射线转换层与非晶硅光电二极管、薄膜晶体管、信号存储基本像素单元及信号放大与信号读取等组成。间接平板探测器的结构主要是由闪烁体(碘化铯)或荧光体(硫氧化钆)层加具有光电二极管作用的非晶硅层，再加TFT阵列构成。此类的平板探测器闪烁体或荧光体层经X射线曝光后可以将X射线转换为电信号，通过薄膜晶体管阵列将每个像素的电荷信号读出并转化为数字信号并传送到计算机图像处理***集成为X射线影像。
PIN光电二极管是间接型X射线探测基板的关键组成，其决定了可见光的吸收效率，对于X射线剂量、X射线成像的分辨率、图像的响应速度等关键指标有很大影响。间接型X射线探测基板的PIN的制备工艺方法主要采用PECVD技术，通过不同的工艺气体(如：SiH4、NH3、N2O、PH3、H2、B2H6等)可以同时方便快捷的形成PIN器件，但是其缺点为掺杂浓度较固定，不能精确控制，无法实现特殊区域化的掺杂。
因此，如何设计一种新的PIN光电二极管结构，能够精确控制掺杂浓度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种光电二极管及其制作方法、X射线探测基板及其制作方法，可以精确控制掺杂浓度。
因此，本发明实施例提供了一种PIN光电二极管，包括：衬底基板，以及位于所述衬底基板上的本征层、第一掺杂层和第二掺杂层；
所述本征层的上表面在所述衬底基板上的正投影位于所述本征层的下表面在所述衬底基板上的正投影所在区域内；
所述第一掺杂层和第二掺杂层分别位于所述本征层的相对的两个倾斜的侧表面上。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述PIN光电二极管中，所述本征层在垂直于所述衬底基板的截面为等腰梯形结构。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述PIN光电二极管中，还包括：位于所述第一掺杂层上的第一透明电极层；
以及位于所述第二掺杂层上的第二透明电极层。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述PIN光电二极管中，所述第一掺杂层为P型半导体层，所述第二掺杂层为N型半导体层；或
所述第一掺杂层为N型半导体层，所述第二掺杂层为P型半导体层。
本发明实施例还提供了一种X射线探测基板，包括：薄膜晶体管和PIN光电二极管；其中，
所述PIN光电二极管为本发明实施例提供的上述PIN光电二极管。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板中，所述薄膜晶体管为顶栅型薄膜晶体管；
所述顶栅型薄膜晶体管的漏极与所述PIN光电二极管的第一透明电极层电连接。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板中，还包括：
位于所述PIN光电二极管的上方的第一保护层；
通过所述第一保护层的过孔与所述PIN光电二极管的第二透明电极层电连接的阴极。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板中，所述顶栅型薄膜晶体管的源极、漏极与所述阴极同层设置。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板中，还包括：
位于所述薄膜晶体管和PIN光电二极管的下方且位于所述衬底基板的上方的第二保护层。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板中，还包括：
位于所述薄膜晶体管和PIN光电二极管的上方且层叠设置的树脂封装层和闪烁层。
本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述PIN光电二极管的制作方法，包括：
在衬底基板上形成本征层的图形；所述本征层的上表面在所述衬底基板上的正投影位于所述本征层的下表面在所述衬底基板上的正投影所在区域内；
通过构图工艺和离子注入工艺在所述本征层的一个倾斜的侧表面上形成第一掺杂层的图形；
通过构图工艺和离子注入工艺在所述本征层的与形成有所述第一掺杂层相对的另一个倾斜的侧表面上形成第二掺杂层的图形；
通过高温活化工艺对所述第一掺杂层和第二掺杂层进行离子激活。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述PIN光电二极管的制作方法中，在对所述第一掺杂层和第二掺杂层进行离子激活之后，还包括：
通过一次构图工艺在所述第一掺杂层上形成第一透明电极层的图形，以及在所述第二掺杂层上形成第二透明电极层的图形。
本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述X射线探测基板的制作方法，包括：
在衬底基板上形成本征层的图形；所述本征层的上表面在所述衬底基板上的正投影位于所述本征层的下表面在所述衬底基板上的正投影所在区域内；
通过构图工艺和离子注入工艺在所述本征层的一个倾斜的侧表面上形成第一掺杂层的图形；
通过构图工艺和离子注入工艺在所述本征层的与形成有所述第一掺杂层相对的另一个倾斜的侧表面上形成第二掺杂层的图形；
通过高温活化工艺对所述第一掺杂层和第二掺杂层进行离子激活；
在所述衬底基板上形成薄膜晶体管的图形。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述X射线探测基板的制作方法中，在对所述第一掺杂层和第二掺杂层进行离子激活之后，在形成薄膜晶体管的图形之前，还包括：
通过一次构图工艺在第一掺杂层上形成第一透明电极层的图形，以及在第二掺杂层上形成第二透明电极层的图形。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述X射线探测基板的制作方法中，在形成所述第一透明电极层和第二透明电极层图形之后，还包括：
在所述衬底基板上形成第一保护层的图形。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述X射线探测基板的制作方法中，在所述衬底基板上形成薄膜晶体管的图形，具体包括：
在形成有所述第一保护层图形的衬底基板上形成薄膜晶体管的有源层的图形；
通过一次构图工艺在形成有所述有源层图形的衬底基板上形成源极、漏极、以及通过所述第一保护层的过孔与所述第二透明电极层电连接的阴极的图形；
在形成有所述源极和漏极图形的衬底基板上依次形成栅极绝缘层、栅极的图形。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述X射线探测基板的制作方法中，在衬底基板上形成本征层的图形之前，还包括：
在衬底基板上形成第二保护层的图形。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述X射线探测基板的制作方法中，在形成栅极图形之后，还包括：
在所述衬底基板上依次形成树脂封装层和闪烁层的图形。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种光电二极管及其制作方法、X射线探测基板及其制作方法，该光电二极管包括：衬底基板，以及位于衬底基板上的本征层、第一掺杂层和第二掺杂层；本征层的上表面在衬底基板上的正投影位于本征层的下表面在衬底基板上的正投影所在区域内；第一掺杂层和第二掺杂层分别位于本征层的相对的两个倾斜的侧表面上。本发明实施例提供的上述光电二极管结构，由于第一掺杂层和第二掺杂层分别位于本征层的两个倾斜的侧表面上，在制作工艺中可以采用离子注入的方式进行掺杂，这样能够精确控制掺杂浓度，实现对光电二极管性能的有效控制，并且设置为倾斜的侧表面可以增大光电二极管的有效受光面积，收集的光生载流子多，产生的信号强度大。
附图说明
图1为本发明实施例提供的PIN光电二极管的结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的PIN光电二极管的结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的PIN光电二极管的制作方法流程图；
图4为本发明实施例提供的X射线探测基板的结构示意图之一；
图5为本发明实施例提供的X射线探测基板的结构示意图之二；
图6为本发明实施例提供的X射线探测基板的制作方法流程图之一；
图7为本发明实施例提供的X射线探测基板的制作方法流程图之二。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的光电二极管及其制作方法、X射线探测基板及其制作方法的具体实施方式进行详细地说明。
其中，附图中各膜层的厚度和形状不反映PIN光电二极管和X射线探测基板的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供了一种PIN光电二极管，如图1所示，包括：衬底基板10，以及位于衬底基板10上的本征层11、第一掺杂层12和第二掺杂层13；
本征层11的上表面在衬底基板10上的正投影位于本征层11的下表面在衬底基板10上的正投影所在区域内；
第一掺杂层12和第二掺杂层13分别位于本征层11的相对的两个倾斜的侧表面上。
在本发明实施例提供的上述PIN光电二极管，由于在PIN光电二极管中设置的第一掺杂层和第二掺杂层分别位于本征层的相对的两个倾斜的侧表面上，在第一掺杂层和第二掺杂层的制作工艺中可以采用离子注入的方式进行掺杂，这样能够精确控制掺杂浓度，实现对光电二极管性能的有效控制，并且设置为倾斜的侧表面可以增大光电二极管的有效受光面积，收集的光生载流子多，产生的信号强度大。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述PIN光电二极管中，如图1所示，本征层11在垂直于衬底基板10的截面可以设置为等腰梯形结构，这样可以使第一掺杂层和第二掺杂层的大小相同，进而保证光电二极管的性能。需要说明的是，本征层的厚度可以设置为至对于本征层的厚度可以根据实际情况而定，在此不做限定。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述PIN光电二极管中，如图2所示，该PIN光电二极管还可以包括：位于第一掺杂层12上的第一透明电极层14；以及位于第二掺杂层13上的第二透明电极层15。也就是说，在PIN光电二极管设置的透明电极层设置成两个部分，以便于在应用于X射线探测基板中，其中一部分可以与阴极电连接，另一部分可以与薄膜晶体管中的漏极电连接，使结构更简单化。需要说明的是，该第一透明电极层和第二透明电极层的材料可以设置为氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、石墨烯、纳米银线、氧化锌(ZnO)其中之一或组合。对于第一透明电极层和第二透明电极层的材料可以根据实际情况而定，在此不做限定。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述PIN光电二极管中，第一掺杂层可以设置为P型半导体层时，那么第二掺杂层则为N型半导体层；或第一掺杂层可以设置为N型半导体层，那么第二掺杂层则为P型半导体层。对于第一掺杂层和第二掺杂层的种类可以根据实际情况而定，在此不做限定。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述PIN光电二极管的制作方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种PIN光电二极管相似，因此该方法的实施可以参见PIN光电二极管的实施，重复之处不再赘述。
在具体实施时，本发明实施例提供的PIN光电二极管的制作方法，如图3所示，具体包括以下步骤：
S301、在衬底基板上形成本征层的图形；本征层的上表面在衬底基板上的正投影位于本征层的下表面在衬底基板上的正投影所在区域内；
S302、通过构图工艺和离子注入工艺在本征层的一个倾斜的侧表面上形成第一掺杂层的图形；
S303、通过构图工艺和离子注入工艺在本征层的与形成有第一掺杂层相对的另一个倾斜的侧表面上形成第二掺杂层的图形；
S304、通过高温活化工艺对第一掺杂层和第二掺杂层进行离子激活。
在本发明实施例提供的上述PIN光电二极管的制作工艺中，由于可以采用离子注入对位于本征层两个倾斜的侧表面上的第一掺杂层和第二掺杂层进行掺杂，这样能够精确控制掺杂浓度，实现对光电二极管性能的有效控制。需要说明是，在执行步骤S302时，即在形成第一掺杂层图形的过程中，构图工艺具体是指在本征层的表面涂覆一层光刻胶，通过曝光、显影工艺，将待形成第一掺杂层图形的区域的光刻胶去除掉，之后进行离子注入工艺，最后进行光刻胶的剥离；同理，在执行步骤S303时，即在形成第二掺杂层图形的过程中，构图工艺具体是指在本征层的表面涂覆一层光刻胶，通过曝光、显影工艺，将待形成第二掺杂层图形的区域的光刻胶去除掉，之后进行离子注入工艺，最后进行光刻胶的剥离。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述PIN光电二极管的制作方法中，步骤S304在对第一掺杂层和第二掺杂层进行离子激活之后，还可以包括：
通过一次构图工艺在第一掺杂层上形成第一透明电极层的图形，以及在第二掺杂层上形成第二透明电极层的图形。
下面以一个具体的实例详细的说明本发明实施例提供的PIN光电二极管的制作方法，制作PIN光电二极管的具体步骤如下：
步骤一、在衬底基板上形成本征层的图形；
在具体实施时，在衬底基板上沉积一层α-Si:H薄膜，该α-Si:H薄膜的厚度范围可以设置在通过涂胶、曝光、显影、后烘并刻蚀实现α-Si:H本征层的图形化并剥离光刻胶；此时，形成的α-Si:H本征层图形的上表面在衬底基板上的正投影位于α-Si:H本征层图形的下表面在衬底基板上的正投影所在区域内；
步骤二、通过构图工艺和离子注入工艺在本征层的一个倾斜的侧表面上形成第一掺杂层的图形；
在具体实施时，在步骤一后形成的本征层图形上涂覆一层光刻胶，对光刻胶进行曝光、显影、后烘并刻蚀，实现P+α-Si:H第一掺杂层的图形化；之后采用离子注入工艺实现P+α-Si:H第一掺杂层的掺杂；最后将本征层上的光刻胶进行剥离；
步骤三、通过构图工艺和离子注入工艺在本征层的与形成有第一掺杂层相对的另一个倾斜的侧表面上形成第二掺杂层的图形；
在具体实施时，在本征层图形上涂覆一层光刻胶，对光刻胶进行曝光、显影、后烘并刻蚀，实现N+α-Si:H第二掺杂层的图形化；之后采用离子注入工艺实现N+α-Si:H第二掺杂层的掺杂；最后将本征层上的光刻胶进行剥离；
步骤四、通过高温活化工艺对第一掺杂层和第二掺杂层进行离子激活；
在具体实施时，采用高温活化工艺，例如准分子激光退火(ELA)、快速热退火(RTA)、高温炉加热(OVEN)等工艺，对第一掺杂层和第二掺杂层注入的离子进行激活；
步骤五、通过一次构图工艺在第一掺杂层上形成第一透明电极层的图形，以及在第二掺杂层上形成第二透明电极层的图形；
在具体实施时，在执行完步骤四后，在形成有第一掺杂层、第二掺杂层、本征层图形的衬底基板上沉积一层电极层，该电极层的材料可以设置为氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、石墨烯、纳米银线、氧化锌(ZnO)其中之一或组合；对电极层进行一次构图工艺，即通过涂胶、曝光、显影、后烘并刻蚀，在第一掺杂层上形成第一透明电极层的图形，以及在第二掺杂层上形成第二透明电极层的图形。
至此，经过具体实例提供的上述步骤一至步骤五制作出了本发明实施例提供的上述PIN光电二极管。
本发明实施例提供了一种X射线探测基板，如图4所示，包括：薄膜晶体管(TFT)和PIN光电二极管；其中，PIN光电二极管为上述任一种方式的PIN光电二极管。该X射线探测基板的实施可以参见上述PIN光电二极管的实施例，重复之处不再赘述。
在本发明实施例提供的上述X射线探测基板，包括薄膜晶体管和上述任一种方式的PIN光电二极管，该PIN光电二极管中的本征层的上表面在衬底基板上的正投影位于本征层的下表面在衬底基板上的正投影所在区域内；第一掺杂层和第二掺杂层分别位于本征层的相对的两个倾斜的侧表面上，这样，能够精确控制掺杂浓度，降低X射线的照射强度，实现对光电二极管性能的有效控制，并且设置为倾斜的侧表面可以增大光电二极管的有效受光面积，收集的光生载流子多，产生的信号强度大。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板中，如图4所示，薄膜晶体管可以设置为顶栅型薄膜晶体管；并且顶栅型薄膜晶体管的漏极21与PIN光电二极管的第一透明电极层14电连接，这样的结构可以使得薄膜晶体管的有源层22受到薄膜晶体管的栅极23的保护，在X射线探测基板工作时不会有光照射到有源层，避免了光照对有源层性能的影响，即有效地隔光保护。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板中，如图4所示，该X射线探测基板还可以包括：位于PIN光电二极管的上方的第一保护层24；以及通过第一保护层24的过孔与PIN光电二极管的第二透明电极层15电连接的阴极25。该第一保护层可以避免在制作工艺中对PIN光电二极管的本征层的性能造成影响。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板中，如图4所示，可以将顶栅型薄膜晶体管的源极26、漏极21与阴极25同层设置，将源极、漏极与阴极同层设置，这样，在制备X射线探测基板时不需要增加额外的制备工序，只需要通过一次构图工艺即可形成源极、漏极与阴极的图形，能够节省制备成本，简化制作工艺，提高生产效率。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板中，为了提高薄膜晶体管和PIN光电二极管分别与衬底基板的接触性能，如图5所示，该X射线探测基板还可以包括：位于薄膜晶体管和PIN光电二极管的下方且位于衬底基板10的上方的第二保护层27。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板中，如图4和图5所示，该X射线探测基板还可以包括：位于薄膜晶体管和PIN光电二极管的上方且层叠设置的树脂封装层28和闪烁层29。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述X射线探测基板的制作方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种X射线探测基板相似，因此该方法的实施可以参见X射线探测基板的实施，重复之处不再赘述。
在具体实施时，本发明实施例提供的X射线探测基板的制作方法，如图6所示，具体包括以下步骤：
S601、在衬底基板上形成本征层的图形；本征层的上表面在衬底基板上的正投影位于本征层的下表面在衬底基板上的正投影所在区域内；
S602、通过构图工艺和离子注入工艺在本征层的一个倾斜的侧表面上形成第一掺杂层的图形；
S603、通过构图工艺和离子注入工艺在本征层的与形成有第一掺杂层相对的另一个倾斜的侧表面上形成第二掺杂层的图形；
S604、通过高温活化工艺对第一掺杂层和第二掺杂层进行离子激活；
S605、在衬底基板上形成薄膜晶体管的图形。
在本发明实施例提供的上述X射线探测基板的制作工艺中，由于可以采用离子注入对位于本征层两个倾斜的侧表面上的第一掺杂层和第二掺杂层进行掺杂，这样能够精确控制掺杂浓度，降低X射线的照射强度，实现对光电二极管性能的有效控制。需要说明的是，在执行完步骤S601至S604之后，再执行步骤S605形成薄膜晶体管的图形，可以避免高温工艺对薄膜晶体管性能的影响，实现离子注入工艺应用在X射线探测基板制备的可行性。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板的制作方法中，步骤S604在对第一掺杂层和第二掺杂层进行离子激活之后，步骤S605在形成薄膜晶体管的图形之前，如图7所示，还可以包括：
S606、通过一次构图工艺在第一掺杂层上形成第一透明电极层的图形，以及在第二掺杂层上形成第二透明电极层的图形。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板的制作方法中，步骤S606在形成第一透明电极层和第二透明电极层图形之后，如图7所示，还可以包括：
S607、在衬底基板上形成第一保护层的图形。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板的制作方法中，步骤S605在衬底基板上形成薄膜晶体管的图形，如图7所示，具体可以采用如下方式实现：
S701、在形成有第一保护层图形的衬底基板上形成薄膜晶体管的有源层的图形；
S702、通过一次构图工艺在形成有有源层图形的衬底基板上形成源极、漏极、以及通过第一保护层的过孔与第二透明电极层电连接的阴极的图形；
S703、在形成有源极和漏极图形的衬底基板上依次形成栅极绝缘层、栅极的图形。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板的制作方法中，步骤S601在衬底基板上形成本征层的图形之前，如图7所示，还可以包括：
S704、在衬底基板上形成第二保护层的图形。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述X射线探测基板的制作方法中，步骤S703在形成栅极图形之后，如图7所示，还可以包括：
S705、在衬底基板上依次形成树脂封装层和闪烁层的图形。
下面以一个具体的实例详细的说明本发明实施例提供的X射线探测基板的制作方法，制作X射线探测基板的具体步骤如下：
步骤一、在衬底基板上形成第二保护层的图形；
在具体实施时，在衬底基板上沉积一层第二保护层薄膜，该第二保护层薄膜的材料可以设置为SixOy、SixNy、SixOyNz、AlxOy、TixOy其中之一或组合；对第二保护层薄膜进行构图工艺，即通过涂胶、曝光、显影、后烘并刻蚀，在衬底基板上形成第二保护层的图形；
步骤二、在衬底基板上形成本征层的图形；
在具体实施时，在执行完步骤一形成有第二保护层图形的衬底基板上沉积一层α-Si:H薄膜，该α-Si:H薄膜的厚度范围可以设置在通过涂胶、曝光、显影、后烘并刻蚀实现α-Si:H本征层的图形化并剥离光刻胶；此时，形成的α-Si:H本征层图形的上表面在衬底基板上的正投影位于α-Si:H本征层图形的下表面在衬底基板上的正投影所在区域内；
步骤三、通过构图工艺和离子注入工艺在本征层的一个倾斜的侧表面上形成第一掺杂层的图形；
在具体实施时，在步骤二后形成的本征层图形上涂覆一层光刻胶，对光刻胶进行曝光、显影、后烘并刻蚀，实现P+α-Si:H第一掺杂层的图形化；之后采用离子注入工艺实现P+α-Si:H第一掺杂层的掺杂；最后将本征层上的光刻胶进行剥离；
步骤四、通过构图工艺和离子注入工艺在本征层的与形成有第一掺杂层相对的另一个倾斜的侧表面上形成第二掺杂层的图形；
在具体实施时，在本征层图形上涂覆一层光刻胶，对光刻胶进行曝光、显影、后烘并刻蚀，实现N+α-Si:H第二掺杂层的图形化；之后采用离子注入工艺实现N+α-Si:H第二掺杂层的掺杂；最后将本征层上的光刻胶进行剥离；
步骤五、通过高温活化工艺对第一掺杂层和第二掺杂层进行离子激活；
在具体实施时，采用高温活化工艺，例如准分子激光退火(ELA)、快速热退火(RTA)、高温炉加热(OVEN)等工艺，对第一掺杂层和第二掺杂层注入的离子进行激活；
步骤六、通过一次构图工艺在第一掺杂层上形成第一透明电极层的图形，以及在第二掺杂层上形成第二透明电极层的图形；
在具体实施时，在执行完步骤五后，在形成有第一掺杂层、第二掺杂层、本征层图形的衬底基板上沉积一层电极层，该电极层的材料可以设置为氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、石墨烯、纳米银线、氧化锌(ZnO)其中之一或组合；对电极层进行一次构图工艺，即通过涂胶、曝光、显影、后烘并刻蚀，在第一掺杂层上形成第一透明电极层的图形，以及在第二掺杂层上形成第二透明电极层的图形；
步骤七、在衬底基板上形成第一保护层的图形；
在具体实施时，在执行完步骤六后，在形成有第二保护层、第一透明电极层、第二透明电极层、本征层图形的衬底基板上沉积一层第一保护层薄膜，该第一保护层薄膜的材料可以设置为SixOy、SixNy、SixOyNz、AlxOy、TixOy其中之一或组合；对第一保护层薄膜进行构图工艺，即通过涂胶、曝光、显影、后烘并刻蚀，在衬底基板上形成第一保护层以及第一保护层的过孔的图形；
步骤八、在形成有第一保护层图形的衬底基板上形成薄膜晶体管的有源层的图形；
在具体实施时，在执行完步骤七后，在形成有第一保护层图形的衬底基板上沉积一层有源层薄膜，该有源层薄膜的材料可以设置为α-Si:H、LTPS、IGZO、ITZO、ZnON其中之一或组合；对有源层薄膜进行构图工艺，即通过涂胶、曝光、显影、后烘并刻蚀，在衬底基板上形成薄膜晶体管的有源层的图形；
步骤九、通过一次构图工艺在形成有有源层图形的衬底基板上形成源极、漏极、以及通过第一保护层的过孔与第二透明电极层电连接的阴极的图形；
在具体实施时，在执行完步骤八后，在形成有源层图形的衬底基板上形成一层源漏极金属层，该源漏极金属层的材料可以设置为Mo、Al、Ti、Cu、Nd、Nb其中之一或组合；对源漏极金属层进行一次构图工艺，即通过涂胶、曝光、显影、后烘并刻蚀，在衬底基板上形成源极、漏极、以及通过第一保护层的过孔与第二透明电极层电连接的阴极的图形；
步骤十、在形成有源极和漏极图形的衬底基板上依次形成栅极绝缘层、栅极的图形；
在具体实施时，在形成有源极和漏极图形的衬底基板上沉积一层栅极绝缘层薄膜，该栅极绝缘层薄膜的材料可以设置为SixOy、SixNy、SixOyNz、AlxOy、TixOy其中之一或组合；对栅极绝缘层薄膜进行构图工艺，即通过涂胶、曝光、显影、后烘并刻蚀，在衬底基板上形成栅极绝缘层的图形；之后在栅极绝缘层上沉积一层栅极金属层，该栅极金属层的材料可以设置为Mo、Al、Ti、Cu、Nd、Nb其中之一或组合；对栅极金属层进行构图工艺，即通过涂胶、曝光、显影、后烘并刻蚀，在栅极绝缘层上形成栅极的图形；
步骤十一、在衬底基板上依次形成树脂封装层和闪烁层的图形；
在具体实施时，在执行完步骤十后，在衬底基板上涂覆一层树脂封装层薄膜，对树脂封装层薄膜进行构图工艺，即通过涂胶、曝光、显影、后烘并刻蚀，在衬底基板上形成树脂封装层的图形；之后在树脂封装层上蒸镀一层闪烁层，该闪烁层的材料可以设置为Gd2O2S、CsI、HgI其中之一或组合；最后封装完成X射线探测基板制备。
至此，经过具体实例提供的上述步骤一至步骤十一制作出了本发明实施例提供的上述X射线探测基板。
本发明实施例提供的一种光电二极管及其制作方法、X射线探测基板及其制作方法，该光电二极管包括：衬底基板，以及位于衬底基板上的本征层、第一掺杂层和第二掺杂层；本征层的上表面在衬底基板上的正投影位于本征层的下表面在衬底基板上的正投影所在区域内；第一掺杂层和第二掺杂层分别位于本征层的相对的两个倾斜的侧表面上。本发明实施例提供的上述光电二极管结构，由于第一掺杂层和第二掺杂层分别位于本征层的两个倾斜的侧表面上，在制作工艺中可以采用离子注入的方式进行掺杂，这样能够精确控制掺杂浓度，实现对光电二极管性能的有效控制，并且设置为倾斜的侧表面可以增大光电二极管的有效受光面积，收集的光生载流子多，产生的信号强度大。
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。
Claims (17)
1.一种X射线探测基板，其特征在于，包括：薄膜晶体管和PIN光电二极管；其中，
所述PIN光电二极管包括：衬底基板，以及位于所述衬底基板上的本征层、第一掺杂层和第二掺杂层；
所述本征层的上表面在所述衬底基板上的正投影位于所述本征层的下表面在所述衬底基板上的正投影所在区域内；
所述第一掺杂层和第二掺杂层分别位于所述本征层的相对的两个倾斜的侧表面上；
其中，所述第一掺杂层的图形为通过构图工艺、离子注入工艺和高温活化工艺在所述本征层的一个倾斜的侧表面上形成；
所述第二掺杂层的图形为通过构图工艺、离子注入工艺和高温活化工艺在所述本征层的与形成有所述第一掺杂层相对的另一个倾斜的侧表面上形成。
2.如权利要求1所述的X射线探测基板，其特征在于，所述本征层在垂直于所述衬底基板的截面为等腰梯形结构。
3.如权利要求1所述的X射线探测基板，其特征在于，还包括：位于所述第一掺杂层上的第一透明电极层；
以及位于所述第二掺杂层上的第二透明电极层。
4.如权利要求1-3任一项所述的X射线探测基板，其特征在于，所述第一掺杂层为P型半导体层，所述第二掺杂层为N型半导体层；或
所述第一掺杂层为N型半导体层，所述第二掺杂层为P型半导体层。
5.如权利要求4所述的X射线探测基板，其特征在于，所述薄膜晶体管为顶栅型薄膜晶体管；
所述顶栅型薄膜晶体管的漏极与所述PIN光电二极管的第一透明电极层电连接。
6.如权利要求5所述的X射线探测基板，其特征在于，还包括：
位于所述PIN光电二极管的上方的第一保护层；
通过所述第一保护层的过孔与所述PIN光电二极管的第二透明电极层电连接的阴极。
7.如权利要求6所述的X射线探测基板，其特征在于，所述顶栅型薄膜晶体管的源极、漏极与所述阴极同层设置。
8.如权利要求1所述的X射线探测基板，其特征在于，还包括：
位于所述薄膜晶体管和PIN光电二极管的下方且位于所述衬底基板的上方的第二保护层。
9.如权利要求1所述的X射线探测基板，其特征在于，还包括：
位于所述薄膜晶体管和PIN光电二极管的上方且层叠设置的树脂封装层和闪烁层。
10.一种PIN光电二极管的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底基板上形成本征层的图形；所述本征层的上表面在所述衬底基板上的正投影位于所述本征层的下表面在所述衬底基板上的正投影所在区域内；
通过构图工艺和离子注入工艺在所述本征层的一个倾斜的侧表面上形成第一掺杂层的图形；
通过构图工艺和离子注入工艺在所述本征层的与形成有所述第一掺杂层相对的另一个倾斜的侧表面上形成第二掺杂层的图形；
通过高温活化工艺对所述第一掺杂层和第二掺杂层进行离子激活。
11.如权利要求10所述的PIN光电二极管的制作方法，其特征在于，在对所述第一掺杂层和第二掺杂层进行离子激活之后，还包括：
通过一次构图工艺在所述第一掺杂层上形成第一透明电极层的图形，以及在所述第二掺杂层上形成第二透明电极层的图形。
12.一种如权利要求1-9任一项所述X射线探测基板的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底基板上形成本征层的图形；所述本征层的上表面在所述衬底基板上的正投影位于所述本征层的下表面在所述衬底基板上的正投影所在区域内；
通过构图工艺和离子注入工艺在所述本征层的一个倾斜的侧表面上形成第一掺杂层的图形；
通过构图工艺和离子注入工艺在所述本征层的与形成有所述第一掺杂层相对的另一个倾斜的侧表面上形成第二掺杂层的图形；
通过高温活化工艺对所述第一掺杂层和第二掺杂层进行离子激活；
在所述衬底基板上形成薄膜晶体管的图形。
13.如权利要求12所述的X射线探测基板的制作方法，其特征在于，在对所述第一掺杂层和第二掺杂层进行离子激活之后，在形成薄膜晶体管的图形之前，还包括：
通过一次构图工艺在第一掺杂层上形成第一透明电极层的图形，以及在第二掺杂层上形成第二透明电极层的图形。
14.如权利要求13所述的X射线探测基板的制作方法，其特征在于，在形成所述第一透明电极层和第二透明电极层图形之后，还包括：
在所述衬底基板上形成第一保护层的图形。
15.如权利要求14所述的X射线探测基板的制作方法，其特征在于，在所述衬底基板上形成薄膜晶体管的图形，具体包括：
在形成有所述第一保护层图形的衬底基板上形成薄膜晶体管的有源层的图形；
通过一次构图工艺在形成有所述有源层图形的衬底基板上形成源极、漏极、以及通过所述第一保护层的过孔与所述第二透明电极层电连接的阴极的图形；
在形成有所述源极和漏极图形的衬底基板上依次形成栅极绝缘层、栅极的图形。
16.如权利要求12所述的X射线探测基板的制作方法，其特征在于，在衬底基板上形成本征层的图形之前，还包括：
在衬底基板上形成第二保护层的图形。
17.如权利要求15所述的X射线探测基板的制作方法，其特征在于，在形成栅极图形之后，还包括：
在所述衬底基板上依次形成树脂封装层和闪烁层的图形。
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| US4295002A (en) * | 1980-06-23 | 1981-10-13 | International Business Machines Corporation | Heterojunction V-groove multijunction solar cell |
| CN103268891A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-08-28 | 北京京东方光电科技有限公司 | 一种薄膜晶体管、非晶硅平板探测基板及制备方法 |
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| CN105742386A (zh) | 2016-07-06 |
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