CN112018212B - 一种平板探测器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种平板探测器及其制造方法，平板探测器包括薄膜晶体管、光电转换器、第一绝缘层、第三绝缘层、有机绝缘层、第二绝缘层和遮挡半导体层；所述薄膜晶体管包括栅极、半导体层、栅极绝缘层、源极、漏极以及位于源极和漏极之间的沟道区，所述遮挡半导体层和第二绝缘层层叠设置在第一绝缘层上且位于沟道区的上方。本发明第二绝缘层和遮挡半导体层均位于沟道区的上方；通过第二绝缘层和遮挡半导体层实现沟道区的完全遮挡；或者在半导体层形成呈叠设置的第一刻蚀阻挡层，可以防止光电转换层形成过程中的H(氢)扩散到沟道区内，并减弱半导体层的导体化的进程。
Description
技术领域
本发明涉及平板探测器的技术领域，尤其涉及一种平板探测器及其制造方法。
背景技术
平板探测器的X线先经荧光介质材料转换成可见光，再由光敏元件将可见光信号转换成电信号，最后将模拟电信号经A/D转换成数字信号。
如图1所示，平板探测器包括栅极10、覆盖栅极10的栅极绝缘层20、位于栅极绝缘层20上的半导体层30、覆盖半导体层30的刻蚀阻挡层40、穿过刻蚀阻挡层40均与半导体层30接触的源极51和漏极52、覆盖源极51和漏极52的第一绝缘层60、位于第一绝缘层60上的层间绝缘层70、位于层间绝缘层70上且穿过第一绝缘层60和层间绝缘层70后与漏极52连接的阴极电极80、位于阴极电极80上的光电转换层（PIN ,Photo Diode）90以及位于光电转换层90上的阳极电极100。
半导体层30在制作过程中需要隔绝氢离子，以防止半导体材料的特性发生变化。在光电转换层90制作过程中，需要用到大量的氢气，如果氢离子扩散进半导体层30，严重的情况下会造成TFT器件失效。
平板探测器需要将检测面板置于X光或者可见光下进行照射，环境光照射到半导体层30上，因光照导致TFT漏电流增加，Vth漂移，降低光电探测器的检测灵敏度，提高噪声的干扰。
发明内容
本发明的目的在提供一种提高探测器对氢保护和降低对半导体层损伤的平板探测器及其制造方法。
本发明提供一种平板探测器，其包括位于基板上的薄膜晶体管、光电转换器、位于薄膜晶体管和光电转换器之间的第一绝缘层、覆盖的薄膜晶体管和光电转换器的第三绝缘层和有机绝缘层，还包括第二绝缘层和遮挡半导体层；所述薄膜晶体管包括位于基板上的栅极、位于栅极上方的半导体层、位于栅极和半导体层之间的栅极绝缘层、分别与半导体层接触的源极和漏极以及位于源极和漏极之间的沟道区，所述遮挡半导体层和第二绝缘层层叠设置在第一绝缘层上且位于沟道区的上方。
本发明还提供一种平板探测器，其包括位于基板上的薄膜晶体管、光电转换器、位于薄膜晶体管和光电转换器之间的第一绝缘层、覆盖的薄膜晶体管和光电转换器的第三绝缘层和有机绝缘层，还包括第一刻蚀阻挡层和第二刻蚀阻挡层；所述薄膜晶体管包括位于基板上的栅极、位于栅极上方的半导体层、位于栅极和半导体层之间的栅极绝缘层、源极、漏极以及位于源极和漏极之间的沟道区，所述第一刻蚀阻挡层呈叠设置在所述半导体层上，所述第二刻蚀阻挡层覆盖所述第一刻蚀阻挡层和半导体层上；还包括位于半导体层上的源极接触孔和漏极接触孔，所述源极接触孔和漏极接触孔之间的区域为呈叠设置第一刻蚀阻挡层和第二刻蚀阻挡层，所述源极和漏极分别穿过所述源极接触孔和漏极接触孔后与半导体层接触。
进一步地，所述光电转换器包括与漏极电性连接的阴极电极、位于阴极电极上的光电转换层以及位于光电转换层上的阳极电极。
进一步地，还包括触控金属层，所述触控金属层包括位于第三绝缘层上且位于漏极与阴极电极电性连接处的上方的第一触控金属层以及位于有机绝缘层上且位于沟道区上方的第二触控金属层。
进一步地，还包括沉积在所述触控金属层上的第四绝缘层。
本发明还提供一种平板探测器的制造方法，包括如下步骤：
步骤S1：在基板上形成薄膜晶体管；
步骤S2：形成覆盖薄膜晶体管的第一绝缘层；
步骤S3：对第一绝缘层进行刻蚀形成位于薄膜晶体管的漏极上的漏极孔；
步骤S4：连续沉积半导体层材料层和第二绝缘材料层，对半导体层材料层和第二绝缘材料层进行连续刻蚀，形成位于第一绝缘层上且位于薄膜晶体管的半导体层上方的遮挡半导体层和第二绝缘层，第二绝缘层和遮挡半导体层均位于薄膜晶体管的沟道区的上方；
步骤S5：形成光电转换器且光电转换器通过漏极孔与漏极电性连接。
进一步地，还包括如下步骤
步骤S6：首先，依序沉积第三绝缘层和有机绝缘层；然后对有机绝缘层进行刻蚀并形成位于第三绝缘层上并位于漏极孔上方的接触孔；
步骤S7：沉积第三金属层，对第三金属层进行刻蚀形成位于接触孔内的第一触控金属层和位于沟道区上方的第二触控金属层；
步骤S8：沉积第四绝缘层。
进一步地，其中步骤S1的具体步骤为：
步骤S11：在基板上沉积第一金属层，对第一金属层进行曝光显影形成栅极的图案；
步骤S12：形成覆盖栅极的栅极绝缘层；
步骤S13：形成位于栅极绝缘层上且位于栅极上方的半导体层；
步骤S14：沉积第二金属层，对第二金属层进行曝光显影形成分别与半导体层接触的源极和漏极以及位于源极和漏极之间的沟道区。
进一步地，所述半导体层为非晶半导体层，所述遮挡半导体层为金属氧化物半导体层。
本发明还提供一种平板探测器的制造方法，包括如下步骤：
步骤S1：在基板上形成薄膜晶体管；
步骤S2：形成覆盖薄膜晶体管的第一绝缘层；
步骤S3：对第一绝缘层进行刻蚀形成位于薄膜晶体管的漏极上的漏极孔；
步骤S4：形成光电转换器且光电转换器通过漏极孔与漏极电性连接；
步骤S5：首先，依序沉积第三绝缘层和有机绝缘层；然后对有机绝缘层进行刻蚀并形成位于第三绝缘层上并位于漏极孔上方的接触孔；
步骤S6：沉积第三金属层，对第三金属层进行刻蚀形成位于接触孔内的第一触控金属层和位于沟道区上方的第二触控金属层；
步骤S7：沉积第四绝缘层；
其中步骤S1的具体步骤为：
步骤S11：在基板上沉积第一金属层，对第一金属层进行曝光显影形成栅极的图案；
步骤S12：形成覆盖栅极的栅极绝缘层；
步骤S13：形成位于栅极绝缘层上且连续成膜形成半导体材料层和第一刻蚀阻挡材料层；
步骤S14：采用掩膜版同时对半导体材料层和第一刻蚀阻挡材料层进行刻蚀形成半导体层和位于半导体层上的第一刻蚀阻挡层；
步骤S15：沉积第二刻蚀阻层；
步骤S16：对第二刻蚀阻层和第一刻蚀阻挡层进行刻蚀形成位于半导体层上的源极接触孔和漏极接触孔；
步骤S17：沉积第二金属层，对第二金属层进行曝光显影形成分别与半导体层接触的源极和漏极，其中源极通过源极接触孔与半导体层接触，漏极通过漏极接触孔与半导体层接触。
本发明第二绝缘层和遮挡半导体层均位于沟道区的上方；通过第二绝缘层和遮挡半导体层实现沟道区的完全遮挡；或者在半导体层形成呈叠设置的第一刻蚀阻挡层，可以防止光电转换层形成过程中的H(氢)扩散到沟道区内，并可以减弱减弱半导体层的导体化的进程。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明予以进一步说明。
图1为现有平板探测器的结构示意图；
图2是本发明平板探测器第一实施例的结构示意图；
图3是本发明平板探测器第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
如图2为本发明平板探测器第一实施例的结构示意图，本发明平板探测器的制造方法，包括如下步骤：
步骤S1：在基板10上形成薄膜晶体管；
步骤S2：形成覆盖薄膜晶体管的第一绝缘层60；
步骤S3：对第一绝缘层60进行刻蚀形成位于薄膜晶体管的漏极52上的漏极孔（图未示）；
步骤S4：连续沉积半导体层材料层和第二绝缘材料层，对半导体层材料层和第二绝缘材料层进行连续刻蚀，形成位于第一绝缘层60上且位于薄膜晶体管的半导体层40上方的遮挡半导体层71和第二绝缘层72，第二绝缘层72和遮挡半导体层71均位于薄膜晶体管的沟道区的上方；通过第二绝缘层72和遮挡半导体层71实现沟道区的完全遮挡，可以防止光电转换层82形成过程中的H(氢)扩散到沟道区内；
步骤S5：形成光电转换器且光电转换器通过漏极孔与漏极52电性连接；
步骤S6：首先，依序沉积第三绝缘层91和有机绝缘层92；然后对有机绝缘层92进行刻蚀并形成位于第三绝缘层91上并位于漏极孔上方的接触孔；
步骤S7：沉积第三金属层，对第三金属层进行刻蚀形成位于接触孔内的第一触控金属层93和位于沟道区上方的第二触控金属层94；
步骤S8：沉积第四绝缘层95。
其中步骤S1的具体步骤为：
步骤S11：在基板10上沉积第一金属层，对第一金属层进行曝光显影形成栅极20的图案；
步骤S12：形成覆盖栅极20的栅极绝缘层30；
步骤S13：形成位于栅极绝缘层30上且位于栅极20上方的半导体层40；
步骤S14：沉积第二金属层，对第二金属层进行曝光显影形成分别与半导体层40接触的源极51和漏极52以及位于源极51和漏极52之间的沟道区。
步骤S5的具体步骤为：在第一绝缘层60上沉积阴极金属材料，对阴极金属材料进行曝光显影形成与通过漏极孔与漏极52连接的阴极电极81；然后在阴极电极81上形成光电转换层82（具体方法为：首先在阴极电极80上依序形成 N型非晶硅半导体层、非晶硅本征层以及P型非晶硅半导体层）；最后在光电转换层82上形成阳极电极83。
本发明还揭示一种平板探测器，其包括位于基板10上的薄膜晶体管、光电转换器、触控金属层、位于薄膜晶体管和光电转换器之间的第一绝缘层60、覆盖的薄膜晶体管和光电转换器的第三绝缘层92和有机绝缘层93、第二绝缘层72、遮挡半导体层71以及覆盖触控金属层的第四绝缘层95。
其中，薄膜晶体管包括位于基板10上的栅极20、位于栅极20上方的半导体层40、位于栅极20和半导体层40之间的栅极绝缘层30、分别与半导体层40接触的源极51和漏极52以及位于源极51和漏极52之间的沟道区，遮挡半导体层71和第二绝缘层72层叠设置在第一绝缘层60上且位于沟道区的上方。
其中，半导体层40为金属氧化物半导体层、也可以为非晶金属氧化物半导体层或非晶硅或多晶硅的半导体层，最好为金属氧化物半导体层，如非晶IGZO。当半导体层40为非晶金属氧化物时，使得平板探测器具有漏电流低、电子迁移率高的优势。
遮挡半导体层71为金属氧化物半导体层、也可以为非晶硅或多晶硅的半导体层，最好为金属氧化物半导体层，如IGZO。
光电转换器包括与漏极52电性连接的阴极电极81、位于阴极电极81上的光电转换层82以及位于光电转换层82上的阳极电极83。
触控金属层包括位于第三绝缘层92上且位于漏极52与阴极电极81电性连接处的上方的第一触控金属层93以及位于有机绝缘层93上且位于沟道区上方的第二触控金属层94。
如图3为本发明平板探测器第二实施例的结构示意图，与上述第一实施例区别的是：连续成膜形成半导体材料层和第一刻蚀阻挡材料层，然后采用掩膜版同时对半导体材料层和第一刻蚀阻挡材料层进行刻蚀形成半导体层40和位于半导体层40上的第一刻蚀阻挡层101，使得第一刻蚀阻挡层101层叠设置在半导体层40上；然后沉积第二刻蚀阻层102，对第二刻蚀阻层102和第一刻蚀阻挡层101进行刻蚀形成位于半导体层40上的源极接触孔103和漏极接触孔104，源极接触孔103和漏极接触孔104之间的区域为呈叠设置第一刻蚀阻挡层101和第二刻蚀阻挡层102；接着沉积第二金属层，对第二金属层进行曝光显影形成分别与半导体层40接触的源极51和漏极52，其中源极51通过源极接触孔103与半导体层40接触，漏极52通过漏极接触孔104与半导体层40接触。
同时参阅图2，本发明平板探测器的制造方法，包括如下步骤：
步骤S1：在基板10上形成薄膜晶体管；
步骤S2：形成覆盖薄膜晶体管的第一绝缘层60；
步骤S3：对第一绝缘层60进行刻蚀形成位于薄膜晶体管的漏极52上的漏极孔（图未示）；
步骤S4：形成光电转换器且光电转换器通过漏极孔与漏极52电性连接；
步骤S5：首先，依序沉积第三绝缘层91和有机绝缘层92；然后对有机绝缘层92进行刻蚀并形成位于第三绝缘层91上并位于漏极孔上方的接触孔；
步骤S6：沉积第三金属层，对第三金属层进行刻蚀形成位于接触孔内的第一触控金属层93和位于沟道区上方的第二触控金属层94；
步骤S7：沉积第四绝缘层95。
其中步骤S1的具体步骤为：
步骤S11：在基板10上沉积第一金属层，对第一金属层进行曝光显影形成栅极20的图案；
步骤S12：形成覆盖栅极20的栅极绝缘层30；
步骤S13：形成位于栅极绝缘层30上且连续成膜形成半导体材料层和第一刻蚀阻挡材料层；
步骤S14：采用掩膜版同时对半导体材料层和第一刻蚀阻挡材料层进行刻蚀形成半导体层40和位于半导体层40上的第一刻蚀阻挡层101；
步骤S15：沉积第二刻蚀阻层102；
步骤S16：对第二刻蚀阻层102和第一刻蚀阻挡层101进行刻蚀形成位于半导体层40上的源极接触孔103和漏极接触孔104；
步骤S17：沉积第二金属层，对第二金属层进行曝光显影形成分别与半导体层40接触的源极51和漏极52，其中源极51通过源极接触孔103与半导体层40接触，漏极52通过漏极接触孔104与半导体层40接触。
通过在半导体层40与第二刻蚀阻层102之间增加第一刻蚀阻挡层101，第一刻蚀阻挡层101位于沟道区，可以防止背沟道与水系洗剂直接接触造成的背沟道表面劣化，第一刻蚀阻挡层101也可以实现沟道区的完全遮挡，可以防止光电转换层形成过程中的H(氢)扩散到沟道区内，并可以减弱光电转换层在形成过程中减弱半导体层的导体化的进程。
本发明第二实施例提高了平板探测器在flow过程的氢（H）保护和水洗对半导体层的损伤，通过连续半导体材料层和第一刻蚀阻挡材料层的成膜，连续刻蚀形成半导体层40和第一刻蚀阻挡层101，后续进行其他膜层，第一刻蚀阻挡层101进行膜质优化。
通过连续成膜形成半导体材料层和第一刻蚀阻挡材料层，可减弱甚至去除刻蚀阻挡层成膜前等离子，减少工艺难度；可进一步优化背沟道特性，降低Ioff、提高阈值电压Vth和减小SS。
本发明第二绝缘层和遮挡半导体层均位于沟道区的上方；通过第二绝缘层和遮挡半导体层实现沟道区的完全遮挡；或者在半导体层形成呈叠设置的第一刻蚀阻挡层，提高在光电转换层形成的H(氢)进行保护和防止对半导体层的损伤，并可以减弱半导体层的导体化的进程。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换（如数量、形状、位置等），这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种平板探测器，其包括位于基板上的薄膜晶体管、光电转换器、位于薄膜晶体管和光电转换器之间的第一绝缘层、覆盖薄膜晶体管和光电转换器的第三绝缘层和有机绝缘层，其特征在于，还包括第一刻蚀阻挡层和第二刻蚀阻挡层；所述薄膜晶体管包括位于基板上的栅极、位于栅极上方的半导体层、位于栅极和半导体层之间的栅极绝缘层、源极、漏极以及位于源极和漏极之间的沟道区，所述第一刻蚀阻挡层层叠设置在所述半导体层上，所述第二刻蚀阻挡层覆盖所述第一刻蚀阻挡层和半导体层上；还包括位于半导体层上的源极接触孔和漏极接触孔，所述源极接触孔和漏极接触孔之间的区域为层叠设置第一刻蚀阻挡层和第二刻蚀阻挡层，所述源极和漏极分别穿过所述源极接触孔和漏极接触孔后与半导体层接触；所述光电转换器包括与漏极电性连接的阴极电极、位于阴极电极上的光电转换层以及位于光电转换层上的阳极电极；还包括触控金属层，所述触控金属层包括位于第三绝缘层上且位于漏极与阴极电极电性连接处的上方的第一触控金属层以及位于有机绝缘层上且位于沟道区上方的第二触控金属层；还包括沉积在所述触控金属层上的第四绝缘层。
2.一种平板探测器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：在基板上形成薄膜晶体管；
步骤S2：形成覆盖薄膜晶体管的第一绝缘层；
步骤S3：对第一绝缘层进行刻蚀形成位于薄膜晶体管的漏极上的漏极孔；
步骤S4：形成光电转换器且光电转换器通过漏极孔与漏极电性连接；
步骤S5：首先，依序沉积第三绝缘层和有机绝缘层；然后对有机绝缘层进行刻蚀并形成位于第三绝缘层上并位于漏极孔上方的接触孔；
步骤S6：沉积第三金属层，对第三金属层进行刻蚀形成位于接触孔内的第一触控金属层和位于沟道区上方的第二触控金属层；
步骤S7：沉积第四绝缘层；
其中步骤S1的具体步骤为：
步骤S11：在基板上沉积第一金属层，对第一金属层进行曝光显影形成栅极的图案；
步骤S12：形成覆盖栅极的栅极绝缘层；
步骤S13：形成位于栅极绝缘层上且连续成膜形成半导体材料层和第一刻蚀阻挡材料层；
步骤S14：采用掩膜版同时对半导体材料层和第一刻蚀阻挡材料层进行刻蚀形成半导体层和位于半导体层上的第一刻蚀阻挡层；
步骤S15：沉积第二刻蚀阻层；
步骤S16：对第二刻蚀阻层和第一刻蚀阻挡层进行刻蚀形成位于半导体层上的源极接触孔和漏极接触孔；
步骤S17：沉积第二金属层，对第二金属层进行曝光显影形成分别与半导体层接触的源极和漏极，其中源极通过源极接触孔与半导体层接触，漏极通过漏极接触孔与半导体层接触。
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