CN118630031A - 平板探测器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平板探测器及其制作方法，平板探测器包括薄膜晶体管和转换层，薄膜晶体管包括漏极，转换层包括相连接的P区、本征区和N区，P区、本征区和N区设置在同一层，P区和N区设置于本征区相背的两端，N区与漏极电连接，从而提升了平板探测器的良率。

Description

平板探测器及其制作方法

技术领域

本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种平板探测器及其制作方法。

背景技术

目前，数字成像技术正逐步取代传统的X光模拟成像技术，广泛应用在医疗影像诊断和工业无损探测等领域，常见的间接转换方法需要将X射线转换为可见光的闪烁器，将光转换为电变化的光电二极管，以及读取电荷的薄膜晶体管（thin film transistor，TFT）来创建图像，平板探测器通常由TFT和P型-I型-N型光电二极管（positive intrinsicnegative diode，PIN diode）组成最小单元，再由多个最小单元组成阵列从而形成平板探测器。

现有技术中，PIN光电二极管的P层、本征层和N层在垂直基板的方向上设置，使得PIN光电二极管厚度大，容易脱落或者翘曲，平板探测器的良率低。

发明内容

本申请的目的是提供一种平板探测器及其制作方法，解决平板探测器的良率低的问题。

为实现本申请的目的，本申请提供了如下的技术方案：

第一方面，本申请提供一种平板探测器，包括：薄膜晶体管，包括漏极；转换层，包括相连接的P区、本征区和N区，所述P区、所述本征区和所述N区设置在同一层，所述P区和所述N区设置于所述本征区相背的两端，所述N区与所述漏极电连接。

一种实施方式中，所述转换层的厚度为Anm，满足：150≤A≤500。

通过设置转换层的厚度A在150nm至500nm之间，使得转换层的厚度薄，避免脱落或者翘曲，提升平板探测器良率。

一种实施方式中，所述平板探测器还包括：

基板，具有第一区域和第二区域，所述转换层位于所述第二区域；

所述薄膜晶体管包括栅极，所述栅极设置在所述基板上，并位于所述第一区域；

第一绝缘层，设置在所述基板上，所述第一绝缘层覆盖所述栅极，至少部分所述漏极层叠在所述第一绝缘层上，且位于所述第一区域和所述第二区域相交处。

通过设置基板，并且将基板分为第一区域和第二区域，转换层位于第二区域，薄膜晶体管包括栅极，栅极设置在基板上，并位于第一区域，第一绝缘层设置在基板上，第一绝缘层覆盖栅极，至少部分漏极层叠在第一绝缘层上，且位于第一区域和第二区域相交处，从而使得基板、栅极和第一绝缘层之间的连接紧凑。

一种实施方式中，所述平板探测器还包括：

第二绝缘层，层叠在所述第一绝缘层和所述薄膜晶体管上，所述转换层层叠在所述第二绝缘层上，所述第二绝缘层覆盖至少部分所述漏极；

第三绝缘层，层叠在所述转换层和所述薄膜晶体管上，所述第三绝缘层开设有第一孔；

第一金属结构，设置在所述第三绝缘层背向所述基板的表面，所述第一金属结构通过所述第一孔与所述转换层电连接。

通过设置第二绝缘层层叠在第一绝缘层和薄膜晶体管上，转换层层叠在第二绝缘层上，第二绝缘层覆盖至少部分漏极，第三绝缘层层叠在转换层和薄膜晶体管上，第三绝缘层开设有第一孔，第一金属结构设置在第三绝缘层背向基板的表面，第一金属结构通过第一孔与转换层电连接，从而使得第二绝缘层、第三绝缘层和第一金属结构之间连接紧凑。

一种实施方式中，所述第一孔包括连接孔，所述第一金属结构位于所述第三绝缘层背向所述基板的一侧，所述第一金属结构通过所述连接孔与所述N区电连接，至少部分所述N区覆盖至少部分所述薄膜晶体管或者所述N区与所述薄膜晶体管具有间隔距离。

通过设置第一孔包括连接孔，第一金属结构位于第三绝缘层背向基板的一侧，第一金属结构通过连接孔与N区电连接，至少部分N区覆盖至少部分薄膜晶体管或者N区与薄膜晶体管具有间隔距离，使得第一子金属结构与N区之间稳定地进行信号传递。

一种实施方式中，所述N区在所述基板的正投影与所述漏极在所述基板的正投影至少部分重叠；和/或，所述N区在所述基板的正投影与所述漏极在所述基板的正投影具有间隔距离。

通过使得N区在基板的正投影与漏极在基板的正投影至少部分重叠；和/或，使得N区在基板的正投影与漏极在基板的正投影具有间隔距离，从而提升了N区与漏极之间电连接形式的灵活度。

一种实施方式中，所述第二绝缘层包括凸出部，所述凸出部覆盖至少部分所述漏极，所述N区覆盖至少部分所述凸出部。

通过设置凸出部覆盖至少部分漏极，N区覆盖至少部分凸出部，使得第二绝缘层、漏极和N区之间连接紧凑。

一种实施方式中，所述平板探测器还包括：

半导体结构，层叠在所述第一绝缘层上，所述栅极在所述基板的正投影位于所述半导体结构在所述基板的正投影内，所述漏极覆盖至少部分所述半导体结构；

第二金属结构，层叠在所述第三绝缘层上，所述第二金属结构与所述第一金属结构位于同一层，所述第二金属结构与所述栅极相对。

通过使得半导体结构层叠在所述第一绝缘层上，所述栅极在所述基板的正投影位于所述半导体结构在所述基板的正投影内，所述漏极覆盖至少部分所述半导体结构，第二金属结构，层叠在所述第三绝缘层上，所述第二金属结构与所述第一金属结构位于同一层，所述第二金属结构与所述栅极相对，从而使得半导体结构、漏极和第二金属结构之间连接紧凑。

一种实施方式中，所述平板探测器还包括源极，所述源极层叠在所述第一绝缘层上，所述源极覆盖至少部分所述半导体结构，所述源极与所述漏极间隔设置。通过使所述源极层叠在所述第一绝缘层上，所述源极覆盖至少部分所述半导体结构，所述源极与所述漏极间隔设置，从而完善了薄膜晶体管的结构。

第二方面，基于同样的发明构思，本申请还提供一种平板探测器的制作方法，包括：

制造薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括漏极；

制造转换层，所述转换层包括相连接的P区、本征区和N区，所述P区、所述本征区和所述N区设置在同一层，所述P区和所述N区设置于所述本征区相背的两端，所述N区与所述漏极电连接。

通过制造薄膜晶体管，薄膜晶体管包括漏极，制造转换层，转换层包括相连接的P区、本征区和N区，P区、本征区和N区设置在同一层，P区和N区设置于本征区相背的两端，N区与漏极电连接，从而使得转换层的厚度薄，避免制程脱落，提升平板探测器良率，并且使得转换后的光可以更强地到达本征区，提升了受光照面积。

本申请通过使平板探测器包括薄膜晶体管和转换层，薄膜晶体管包括漏极，转换层包括相连接的P区、本征区和N区，P区、本征区和N区设置在同一层，P区和N区设置于本征区相背的两端，N区与漏极电连接，并且使得转换后的光可以更强地到达本征区，提升了受光照面积，从而使得转换层的厚度薄，避免制程脱落，提升平板探测器良率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种实施例的平板探测器的第一种结构示意图；

图2是一种实施例的平板探测器的第二种结构示意图；

图3是一种实施例的平板探测器的第三种结构示意图；

图4是一种实施例的平板探测器的第四种结构示意图；

图5是一种实施例的平板探测器的制作方法的流程图；

图6是一种实施例的平板探测器的制作方法的第一步骤图；

图7是一种实施例的平板探测器的制作方法的第二步骤图；

图8是一种实施例的平板探测器的制作方法的第三步骤图；

图9是一种实施例的平板探测器的制作方法的第四步骤图；

图10是一种实施例的平板探测器的制作方法的第五步骤图；

图11是一种实施例的平板探测器的制作方法的第六步骤图。

附图标记说明：

10-平板探测器，11-薄膜晶体管，111-漏极，12-转换层，121-P区，122-本征区，123-N区，13-基板，14-栅极，15-第一绝缘层，16-第二绝缘层，161-凸出部，17-第三绝缘层，171-第一孔，1711-第一子孔，1712-连接孔，18-第一金属结构，19-半导体结构，20-第四绝缘层，21-第二金属结构，22-第三金属结构，30-源极，40-有机绝缘层。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本申请所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

目前，数字成像技术正逐步取代传统的X光模拟成像技术，广泛应用在医疗影像诊断和工业无损探测等领域，常见的间接转换方法需要将X射线转换为可见光的闪烁器，将光转换为电变化的光电二极管，以及读取电荷的TFT来创建图像，平板探测器10通常由TFT和PIN光电二极管组成最小单元，再由多个最小单元组成阵列从而形成平板探测器10。

现有技术中，PIN光电二极管的P层、本征层和N层在垂直基板的方向上设置，使得PIN光电二极管厚度大，容易脱落或者翘曲，平板探测器10的良率低。

针对上述问题，本申请提供一种平板探测器10，请参考图1、图2、图3和图4，包括薄膜晶体管11和转换层12。

薄膜晶体管11包括漏极111。

转换层12包括相连接的P区121、本征区122和N区123，P区121、本征区122和N区123设置在同一层，P区121和N区123设置于本征区122相背的两端，N区123与漏极111电连接。可选的，P区121用以通过离子注入形成P型半导体，N区123用以通过离子注入形成N型半导体。可选的，P区121、本征区122和N区123的浓度和长度可以根据光电性能需求任意调整，本申请不进行限定。

本申请通过使平板探测器10包括薄膜晶体管11和转换层12，薄膜晶体管11包括漏极111，转换层12包括相连接的P区121、本征区122和N区123，P区121、本征区122和N区123设置在同一层，P区121和N区123设置于本征区122相背的两端，N区123与漏极111电连接，并且使得转换后的光可以更强地到达本征区122，提升了受光照面积，从而使得转换层12的厚度薄，避免制程脱落，提升平板探测器10良率。

一种实施方式中，请参考图1、图2、图3和图4，转换层12的厚度为Anm，满足：150≤A≤500。

可选的，A的厚度具体可以但不限于是150nm、200nm、250nm和500nm等。现有技术中的PIN光电二极管，为了达到较好的光感性能，PIN膜厚达到1.1微米以上，制程中极易造成脱落和基板13翘曲等情况，产品良率极低，而通过设置转换层12的厚度A在150nm至500nm之间，使得转换层12的厚度薄，避免脱落或者翘曲，提升平板探测器10良率。

一种实施方式中，请参考图1、图2、图3和图4，平板探测器10还包括：

基板13，具有第一区域和第二区域，转换层12位于第二区域；

薄膜晶体管11包括栅极14，栅极14设置在基板13上，并位于第一区域；

第一绝缘层15，设置在基板13上，第一绝缘层15覆盖栅极14，至少部分漏极111层叠在第一绝缘层15上，且位于第一区域和第二区域相交处。

可选的，第一区域的尺寸和第二区域的尺寸根据需求进行设置，本申请不进行限定。可选的，第一绝缘层15为G-SiNx。

通过设置基板13，并且将基板13分为第一区域和第二区域，转换层12位于第二区域，薄膜晶体管11包括栅极14，栅极14设置在基板13上，并位于第一区域，第一绝缘层15设置在基板13上，提供绝缘作用，第一绝缘层15覆盖栅极14，至少部分漏极111层叠在第一绝缘层15上，且位于第一区域和第二区域相交处，从而使得基板13、栅极14和第一绝缘层15之间的连接紧凑。

一种实施方式中，请参考图1、图2、图3和图4，平板探测器10还包括：

第二绝缘层16，层叠在第一绝缘层15和薄膜晶体管11上，转换层12层叠在第二绝缘层16上，第二绝缘层16覆盖至少部分漏极111；

第三绝缘层17，层叠在转换层12和薄膜晶体管11上，第三绝缘层17开设有第一孔171；

第一金属结构18，设置在第三绝缘层17背向基板13的表面，第一金属结构18通过第一孔171与转换层12电连接。

可选的，至少部分第一金属结构18与第一孔171交叠。

通过设置第二绝缘层16层叠在第一绝缘层15和薄膜晶体管11上，转换层12层叠在第二绝缘层16上，第二绝缘层16覆盖至少部分漏极111，第三绝缘层17层叠在转换层12和薄膜晶体管11上，提供绝缘防护作用，第三绝缘层17开设有第一孔171，第一金属结构18设置在第三绝缘层17背向基板13的表面，第一金属结构18通过第一孔171与转换层12电连接，从而使得第二绝缘层16、第三绝缘层17和第一金属结构18之间连接紧凑。

一种实施方式中，请参考图1、图2、图3和图4，第一孔171包括连接孔1712，第一金属结构18位于第三绝缘层17背向基板13的一侧，第一金属结构18通过连接孔1712与N区123电连接，至少部分N区123覆盖至少部分薄膜晶体管11或者N区123与薄膜晶体管11具有间隔距离。

可选的，至少部分漏极111与连接孔1712交叠。可选的，漏极111与N区123的顶面和侧面均电连接。

通过设置第一孔171包括连接孔1712，第一金属结构18位于第三绝缘层17背向基板13的一侧，第一金属结构18通过连接孔1712与N区123电连接，使得第一金属结构18可以与N区123进行信号传输，至少部分N区123覆盖至少部分薄膜晶体管11或者N区123与薄膜晶体管11具有间隔距离，使得第一金属结构18与N区123稳定地进行信号传递。

可选的，请参考图1、图2、图3和图4，平板探测器10还包括第三金属结构22，第一孔171还包括第一子孔1711，第三金属结构22位于第三绝缘层17背向基板13的一侧，第三金属结构22在基板13的正投影与P区121在基板13的正投影至少部分重叠，第三金属结构22通过第一子孔1711与P区121电连接。

可选的，至少部分第三金属结构22与第一子孔1711交叠。可选的，第三金属结构22与P区121的顶面电连接。可选的，第三金属结构22与P区121的顶面和侧面均电连接。

通过设置第一金属结构18包括第一子金属结构，第一孔171还包括第一子孔1711，第一子金属结构位于第三绝缘层17背向基板13的一侧，第一子金属结构在基板13的正投影与P区121在基板13的正投影至少部分重叠，第一子金属结构通过第一子孔1711与P区121电连接，使得第一子金属结构与P区121之间稳定地进行信号传递。

一种实施方式中，请参考图1、图2、图3和图4，N区123在基板13的正投影与漏极111在基板13的正投影至少部分重叠；和/或，N区123在基板13的正投影与漏极111在基板13的正投影具有间隔距离。

可选的，至少部分N区123覆盖至少部分漏极111。通过使得N区123在基板13的正投影与漏极111在基板13的正投影至少部分重叠；和/或，使得N区123在基板13的正投影与漏极111在基板13的正投影具有间隔距离，从而提升了N区123与漏极111之间电连接形式的灵活度。

一种实施方式中，请参考图1、图2、图3和图4，第二绝缘层16包括凸出部161，凸出部161覆盖至少部分漏极111，N区123覆盖至少部分凸出部161。

通过使凸出部161覆盖至少部分漏极111，N区123覆盖至少部分凸出部161，使得凸出部161、漏极111和N区123之间连接紧凑。

一种实施方式中，请参考图1、图2、图3和图4，平板探测器10还包括：

半导体结构19，层叠在第一绝缘层15上，栅极14在基板13的正投影位于半导体结构19在基板13的正投影内，漏极111覆盖至少部分半导体结构19；

第二金属结构21，层叠在第三绝缘层17上，第二金属结构21与第一金属结构18位于同一层，第二金属结构21与栅极14相对。

可选的，至少部分第二绝缘层16覆盖至少部分漏极111。

可选的，薄膜晶体管11还包括第四绝缘层20，第四绝缘层20位于第三绝缘层17背向基板13的一侧。

可选的，薄膜晶体管11还包括有机绝缘层40，有机绝缘层40可以由少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物构成，有机绝缘层40位于第四绝缘层20背向基板13的一侧。

通过上述设置，从而使得半导体结构19、漏极111、第四绝缘层20和第二金属结构21之间连接紧凑。

一种实施方式中，平板探测器10还包括源极30，源极30层叠在第一绝缘层15上，源极30覆盖至少部分半导体结构19，源极30与漏极111间隔设置。

可选的，至少部分源极30覆盖至少部分半导体结构19，至少部分漏极111覆盖至少部分半导体结构19。

通过上述设置，从而完善了漏极111与N区123电连接的结构。

第二方面，基于同样的发明构思，本申请还提供一种平板探测器10的制作方法，具体步骤包括：

制造薄膜晶体管11，薄膜晶体管11包括漏极111；

制造转换层12，转换层12包括相连接的P区121、本征区122和N区123，P区121、本征区122和N区123设置在同一层，P区121和N区123设置于本征区122相背的两端，N区123与漏极111电连接。

一种实施方式中，如图5所示，该种平板探测器10的制作方法的全部步骤如下：

步骤S501，请参考图5和图6，进行薄膜晶体管11的制程，进行第二绝缘层16和第四绝缘层20的开孔。可选的，该制程包括但不限于非晶硅、氧化物和多晶硅等薄膜晶体管11，亦包括底栅和顶栅薄膜晶体管11结构，本申请以非晶硅底栅为例，先完成非晶硅薄膜晶体管11的制程。可选的，第二绝缘层16和第四绝缘层20的材料可以相同。

步骤S502，请参考图5和图7，进行本征区122的镀膜和图案化，以及第三绝缘层17的镀膜。

步骤S503，请参考图5和图8，将离子注入N区123，形成N掺杂，从而形成N型半导体。

步骤S504，请参考图5和图9，将离子注入P区121，形成P掺杂，从而形成P型半导体。

步骤S505，请参考图5和图10，对第三绝缘层17进行图案化处理。

步骤S506，请参考图5和图11，进行第一金属结构18和第二金属结构21的沉积和图案化。

步骤S507，请参考图5和图1，进行第四绝缘层20和有机绝缘层40的先后成膜和图案化。

具体的，现有技术中，X射线转换后的可见光需要多经过透明电极和P区121达到I区，影响整体的光感特性，吸光面积也受限，本申请通过制造薄膜晶体管11，薄膜晶体管11包括漏极111，制造转换层12，转换层12包括相连接的P区121、本征区122和N区123，P区121、本征区122和N区123设置在同一层，P区121和N区123设置于本征区122相背的两端，N区123与漏极111电连接，从而使得转换层12的厚度薄，避免制程脱落，提升平板探测器10良率，并且使得转换后的光可以更强地到达本征区122，提升了受光照面积，此外，上述制作方法比传统结构减少一道M4金属和一道有机绝缘层40工艺，降低了制程的复杂度。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指标的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上所揭露的仅为本申请一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本申请所作的等同变化，仍属于本申请所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种平板探测器，其特征在于，包括：

薄膜晶体管，包括漏极；

转换层，包括相连接的P区、本征区和N区，所述P区、所述本征区和所述N区设置在同一层，所述P区和所述N区设置于所述本征区相背的两端，所述N区与所述漏极电连接。

2.根据权利要求1所述的平板探测器，其特征在于，所述转换层的厚度为Anm，满足：150≤A≤500。

3.根据权利要求1所述的平板探测器，其特征在于，所述平板探测器还包括：

基板，具有第一区域和第二区域，所述转换层位于所述第二区域；

所述薄膜晶体管包括栅极，所述栅极设置在所述基板上，并位于所述第一区域；

第一绝缘层，设置在所述基板上，所述第一绝缘层覆盖所述栅极，至少部分所述漏极层叠在所述第一绝缘层上，且位于所述第一区域和所述第二区域相交处。

4.根据权利要求3所述的平板探测器，其特征在于，所述平板探测器还包括：

第二绝缘层，层叠在所述第一绝缘层和所述薄膜晶体管上，所述转换层层叠在所述第二绝缘层上，所述第二绝缘层覆盖至少部分所述漏极；

第三绝缘层，层叠在所述转换层和所述薄膜晶体管上，所述第三绝缘层开设有第一孔；

第一金属结构，设置在所述第三绝缘层背向所述基板的表面，所述第一金属结构通过所述第一孔与所述转换层电连接。

5.根据权利要求4所述的平板探测器，其特征在于，所述第一孔包括连接孔，所述第一金属结构位于所述第三绝缘层背向所述基板的一侧，所述第一金属结构通过所述连接孔与所述N区电连接，至少部分所述N区覆盖至少部分所述薄膜晶体管或者所述N区与所述薄膜晶体管具有间隔距离。

6.根据权利要求5所述的平板探测器，其特征在于，所述N区在所述基板的正投影与所述漏极在所述基板的正投影至少部分重叠；和/或，所述N区在所述基板的正投影与所述漏极在所述基板的正投影具有间隔距离。

7.根据权利要求6所述的平板探测器，其特征在于，所述第二绝缘层包括凸出部，所述凸出部覆盖至少部分所述漏极，所述N区覆盖至少部分所述凸出部。

8.根据权利要求6所述的平板探测器，其特征在于，所述平板探测器还包括：

半导体结构，层叠在所述第一绝缘层上，所述栅极在所述基板的正投影位于所述半导体结构在所述基板的正投影内，所述漏极覆盖至少部分所述半导体结构；

第二金属结构，层叠在所述第三绝缘层上，所述第二金属结构与所述第一金属结构位于同一层，所述第二金属结构与所述栅极相对。

9.根据权利要求8所述的平板探测器，其特征在于，所述平板探测器还包括源极，所述源极层叠在所述第一绝缘层上，所述源极覆盖至少部分所述半导体结构，所述源极与所述漏极间隔设置。

10.一种平板探测器的制作方法，其特征在于，包括：

制造薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括漏极；

制造转换层，所述转换层包括相连接的P区、本征区和N区，所述P区、所述本征区和所述N区设置在同一层，所述P区和所述N区设置于所述本征区相背的两端，所述N区与所述漏极电连接。