專利名稱：X射線感測(cè)器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種X射線CX-ray)感測(cè)器以及制作所述X射線感測(cè)器的 方法，尤指一種以富硅(silicon-rich, Si-rich)介電層當(dāng)作感光材料的X射線 感測(cè)器及其制作方法。
背景技術(shù)：
相較于傳統(tǒng)底片式X射線感光系統(tǒng)，數(shù)字X射線平面間接感測(cè)系統(tǒng)，具 有低輻射劑量、電子圖像成像快速以及圖像易于檢視、重制、擷取、傳送及分 析等優(yōu)點(diǎn)，為目前數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像發(fā)展的趨勢(shì)。數(shù)字X射線平面間接感測(cè)系統(tǒng)包 括感應(yīng)像素陣列，而各感應(yīng)像素包括薄膜晶體管(thin film transistor, TFT)、 感光元件以及將X射線轉(zhuǎn)換為可見光的發(fā)光材料。傳統(tǒng)數(shù)字X射線平面間接 感測(cè)系統(tǒng)的感光元件通常以非晶硅材料制成的PIN(P-typeWntrinskAN-type)二極 管(photodiode)為主，然而PIN二極管的厚度非常厚，約為1 2微米，且由 于PIN 二極管本身具有導(dǎo)電性，因此必須在其周圍形成多層介電層，以避免 PIN 二極管與周圍元件(例如感應(yīng)電極)發(fā)生短路現(xiàn)象。所以，整合PIN 二 極管與包括薄膜晶體管等元件的感應(yīng)像素陣列的工藝需包括12至13道薄膜 沉積和光刻暨刻蝕步驟，不只耗費(fèi)工藝時(shí)間，且工藝成本亦非常昂貴。由上 述可知，X射線感光系統(tǒng)業(yè)者仍須持續(xù)研究，找出能有效替代PIN二極管的 感光材料，并利用簡(jiǎn)單的工藝來制作出數(shù)字X射線平面間接感測(cè)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種利用富硅介電材料作為感光元件的X射線感測(cè)器，以解決已知X射線感測(cè)器的工藝技術(shù)中，因整合PIN二極管與薄 膜晶體管等元件而造成工藝繁復(fù)和成本昂貴等問題。
本發(fā)明提供一種X射線感測(cè)器的制作方法，所述方法包括提供具有光感 應(yīng)區(qū)域的基板，并在基板上形成圖案化第一導(dǎo)電層，其中圖案化第一導(dǎo)電層 至少包括設(shè)于光感應(yīng)區(qū)域內(nèi)的柵極，接著于基板上形成柵極介電層，覆蓋于 柵極表面。然后，于柵極介電層上形成圖案化半導(dǎo)體層與圖案化第二導(dǎo)電層， 依序設(shè)于柵極介電層表面，其中圖案化半導(dǎo)體層包括半導(dǎo)體溝道區(qū)，其設(shè)于 柵極上方的柵極介電層表面，而圖案化第二導(dǎo)電層包括源極與漏極，設(shè)于半 導(dǎo)體層上且分別位于半導(dǎo)體溝道區(qū)兩側(cè)。接著，于基板上形成圖案化介電層， 其具有至少一第一過孔，暴露部分漏極，之后再于基板上形成圖案化第三導(dǎo) 電層，其包括設(shè)于光感應(yīng)區(qū)域內(nèi)的感應(yīng)下電極，且經(jīng)由第一過孔而電連接于 漏極，且圖案化第三導(dǎo)電層位于圖案化半導(dǎo)體層上方。隨后在基板上形成圖 案化富硅介電層，設(shè)于感應(yīng)下電極的表面，再于基板上形成圖案化透明導(dǎo)電 層，其至少包括覆蓋圖案化富硅介電層的感應(yīng)上電極，接著再于基板上形成 保護(hù)層，覆蓋圖案化透明導(dǎo)電層。最后，于基板上形成閃爍發(fā)光層，設(shè)于保 護(hù)層之上，且閃爍發(fā)光層對(duì)準(zhǔn)于圖案化富硅介電層。
本發(fā)明另提供一種X射線感測(cè)器，所述X射線感測(cè)器包括具有光感應(yīng) 區(qū)域的基板；設(shè)于基板上的圖案化第一導(dǎo)電層，其至少包括設(shè)于光感應(yīng)區(qū)域 內(nèi)的柵極；設(shè)于基板上且覆蓋柵極的柵極介電層；圖案化半導(dǎo)體層，設(shè)于柵 極上的柵極介電層表面，包括一半導(dǎo)體溝道區(qū)；圖案化第二導(dǎo)電層，至少包 括一源極與一漏極，設(shè)于圖案化半導(dǎo)體層上且分別位于半導(dǎo)體溝道區(qū)兩側(cè)； 介電層，設(shè)于基板表面且覆蓋部分圖案化第二導(dǎo)電層與半導(dǎo)體溝道區(qū)，且介 電層具有第一過孔，其暴露出部分漏極；圖案化第三導(dǎo)電層，其包括設(shè)于光 感應(yīng)區(qū)域內(nèi)的感應(yīng)下電極，位于圖案化半導(dǎo)體層上方，并通過第一過孔而電 連接于漏極；設(shè)于感應(yīng)下電極表面的圖案化富硅介電層；圖案化透明導(dǎo)電層， 包括位于圖案化富硅介電層表面的感應(yīng)上電極；覆蓋圖案化透明導(dǎo)電層的保護(hù)層；以及設(shè)于保護(hù)層上的閃爍發(fā)光層，其對(duì)準(zhǔn)于圖案化富硅介電層。
本發(fā)明又另提供一種X射線感測(cè)器的制作方法，首先提供包括光感應(yīng)區(qū) 域的基板，再于基板上形成薄膜晶體管，其包括柵極、柵極介電層、圖案化 半導(dǎo)體層、源極與漏極。接著，于基板上形成圖案化介電層，其具有至少一 第一過孔暴露出部分漏極，然后于基板上形成圖案化第三導(dǎo)電層，其包括設(shè) 于光感應(yīng)區(qū)域內(nèi)的感應(yīng)下電極，經(jīng)由第一過孔而電連接于漏極，且圖案化第 三導(dǎo)電層位于圖案化半導(dǎo)體層上方。之后，于基板上形成圖案化富硅介電層， 設(shè)于感應(yīng)下電極的表面，再于基板上形成圖案化透明導(dǎo)電層，其至少包括一 感應(yīng)上電極，覆蓋圖案化富硅介電層。最后，于基板上形成保護(hù)層，覆蓋圖 案化透明導(dǎo)電層，再于基板上形成閃爍發(fā)光層，設(shè)于保護(hù)層之上，且閃爍發(fā) 光層對(duì)準(zhǔn)圖案化富硅介電層。
由于本發(fā)明X射線感測(cè)器利用富硅介電材料當(dāng)作感光材料，因此不需再
額外制作介電層來隔離圖案化富硅介電層，可以節(jié)省工藝步驟與時(shí)間。此外，
圖案化富硅介電層的厚度可小于0.5微米，能縮小X射線感測(cè)器的整體薄膜
層厚度與節(jié)省材料成本。


圖1為本發(fā)明x射線感測(cè)器的等效電路的布局示意圖。
圖2為圖1所示本發(fā)明X射線感測(cè)器的剖面示意圖。
圖3至圖8為本發(fā)明X射線感測(cè)器的第一實(shí)施例的制作方法的剖面示意圖。
圖9至圖12為本發(fā)明X射線感測(cè)器的第二實(shí)施例的制作方法的剖面示意圖。
圖13為本發(fā)明X射線感測(cè)器的第三實(shí)施例的剖面示意圖。 附圖標(biāo)號(hào)
10、 10，、 100 X射線感測(cè)器 12、 94基板
914光感應(yīng)區(qū)域16周邊區(qū)域
18感應(yīng)像素20掃描線
22信號(hào)讀取線24薄膜晶體管
26感光元件28上電極導(dǎo)線
30第一連接墊32第二連接墊
33第三連接墊34圖案化第一導(dǎo)電層
36柵極38柵極介電層
40圖案化半導(dǎo)體層40,半導(dǎo)體層
42半導(dǎo)體通道區(qū)44圖案化摻雜半導(dǎo)體層
44，摻雜半導(dǎo)體層46圖案化第二導(dǎo)電層
46，第二導(dǎo)電層48光刻膠層
50半色調(diào)掩膜50a透光區(qū)
50b不透光區(qū)50c半透區(qū)
52漏極54源極
56圖案化介電層58第一過孔
60第二過孔62第三過孔
64第四過孔66圖案化第三導(dǎo)電層
68感應(yīng)下電極70接觸元件
72第一連接元件74第二連接元件
76感測(cè)單元78圖案化富硅介電層
82圖案化透明導(dǎo)電層84感應(yīng)上電極
86無機(jī)保護(hù)層88有機(jī)平坦層
卯保護(hù)層92閃爍發(fā)光層
具體實(shí)施例方式
以下為有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖。然而所附附圖僅供參考與輔助說
10明用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制。
請(qǐng)參考圖l，圖1為本發(fā)明X射線感測(cè)器10的等效電路布局示意圖。本
發(fā)明X射線感測(cè)器10包括基板12，其上包括光感應(yīng)區(qū)域14以及周邊區(qū)域16 設(shè)于光感應(yīng)區(qū)域14的一側(cè)。在光感應(yīng)區(qū)域14內(nèi)，包括多個(gè)感應(yīng)像素18，其 是由互相垂直交錯(cuò)的多條掃描線20與信號(hào)讀取線22所定義，排列成一陣列。 各感應(yīng)像素18包括至少一薄膜晶體管24與一感光元件26?；?2上另包括 多條平行于信號(hào)讀取線22的上電極導(dǎo)線28，分別穿越多個(gè)感應(yīng)像素18且電 連接所經(jīng)過的感應(yīng)像素18內(nèi)的感光元件26的感應(yīng)上電極。另一方面，周邊 區(qū)域16內(nèi)設(shè)置有多個(gè)第一連接墊30與第二連接墊32，其中第一連接墊30可 電連接于掃描線20，而第二連接墊32可電連接于信號(hào)讀取線22，第三連接 墊33可電連接于上電極導(dǎo)線28。
請(qǐng)參考圖2，圖2為圖1所示本發(fā)明X射線感測(cè)器10的剖面示意圖。本 發(fā)明X射線感測(cè)器10包括圖案化第一導(dǎo)電層34設(shè)于基板12表面，其包括各 感應(yīng)像素18內(nèi)的薄膜晶體管24的柵極36，以及設(shè)于周邊區(qū)域16的第一連接 墊30。 X射線感測(cè)器10另包括一柵極介電層38，設(shè)于基板12表面且覆蓋柵 極36與部分第一連接墊30。柵極介電層38上設(shè)有圖案化半導(dǎo)體層40，其包 括一半導(dǎo)體溝道區(qū)42，設(shè)于柵極36上的柵極介電層38表面，其材料可包括 非晶硅材料。
X射線感測(cè)器10還包括圖案化第二導(dǎo)電層46依序設(shè)于柵極介電層38上， 覆蓋部分圖案化半導(dǎo)體層40。在圖案化半導(dǎo)體層40與圖案化第二導(dǎo)電層46 之間更可以選擇性地設(shè)置圖案化摻雜半導(dǎo)體層44，其材質(zhì)例如是摻雜非晶硅 材料。此外，圖案化第二導(dǎo)電層46包括漏極52、源極54、上電極導(dǎo)線28、 第二連接墊32以及第三連接墊33 (示于圖1)，其中漏極52與源極54位于 半導(dǎo)體溝道區(qū)42的兩側(cè)上方，與柵極36、柵極介電層38與半導(dǎo)體溝道區(qū)42 構(gòu)成薄膜晶體管24。上電極導(dǎo)線28設(shè)于薄膜晶體管24的一側(cè)，第二連接墊 32則設(shè)于周邊區(qū)域16內(nèi)?；?2之上另設(shè)有圖案化介電層56，覆蓋薄膜晶體管24、第一連接墊30、第二連接墊32以及上電極導(dǎo)線28，圖案化介電層 56包括第一過孔58暴露出部分漏極52、第二過孔60暴露出上電極導(dǎo)線28、 第三過孔62暴露出第一連接墊30以及第四過孔64暴露出第二連接墊32以 及第三連接墊33。此外，X射線感測(cè)器10包括圖案化第三導(dǎo)電層66設(shè)于圖 案化介電層56表面，且填于第一過孔58、第二過孔60、第三過孔62以及第 四過孔64。圖案化第三導(dǎo)電層66包括多個(gè)感應(yīng)下電極68，分別設(shè)于一感應(yīng) 像素18內(nèi)，通過第一過孔58而電連接于漏極52。圖案化第三導(dǎo)電層66設(shè)于 第二過孔60內(nèi)的部分，可當(dāng)作一接觸元件70，用以電連接上電極導(dǎo)線28與 感應(yīng)上電極84。然而，在其他實(shí)施例中，X射線感測(cè)器10可不包括圖2所示 的上電極導(dǎo)線28，而直接以電連接于感應(yīng)上電極84的部分圖案化第三導(dǎo)電層 66當(dāng)作上電極導(dǎo)線。此外，設(shè)于第三過孔62內(nèi)的圖案化第三導(dǎo)電層66當(dāng)作 第一連接元件72，用來電連接外部電路與第一連接墊30。設(shè)于第四過孔64 內(nèi)的圖案化第三導(dǎo)電層66當(dāng)作第二連接元件74，用來電連接第二連接墊32 與第三連接墊33。
再者，X射線感測(cè)器10包括圖案化富硅介電層78，設(shè)于感應(yīng)下電極68 的表面，用以當(dāng)作感光材料，其包括多個(gè)感測(cè)單元76，設(shè)于各感應(yīng)像素18內(nèi)。 圖案化富硅介電層78的材料可包括硅、氧、氮、碳或氫的組合，例如是富硅 氧化硅(SiOx)、富硅氮化硅(SiNy)、富硅氮氧化硅(SiOxNy)、富硅碳化硅(SiCz)、 富硅碳氧化硅(SiOxCz)、氫化富硅氧化硅(SiHwOx)、氫化富硅氮化硅 (SiHwNy)、氫化富硅氮氧化硅(SiHwOxNy)或上述材料的組合。其中，0<w<4、 0<x<2、 0<y<1.67、 0<z<l。在圖案化富硅介電層78表面上，設(shè)置有圖案化透 明導(dǎo)電層82，其包括多個(gè)感應(yīng)上電極84，分別設(shè)于各感應(yīng)像素18內(nèi)，且經(jīng) 由接觸元件70而電連接于其對(duì)應(yīng)的上電極導(dǎo)線28。因此，各感應(yīng)像素18內(nèi) 的感光元件26即由感應(yīng)下電極68、感測(cè)單元76以及感應(yīng)上電極84所構(gòu)成。 X射線感測(cè)器10另包括保護(hù)層90與閃爍發(fā)光層92，其中保護(hù)層90覆蓋圖案 化透明導(dǎo)電層S2和部分圖案化第三導(dǎo)電層66。在本實(shí)施例中，保護(hù)層90包
12括厚度較薄的無機(jī)保護(hù)層86與厚度較厚的有機(jī)平坦層88，設(shè)于無機(jī)保護(hù)層 86之上。閃爍發(fā)光層92設(shè)于有機(jī)平坦層88的表面，對(duì)應(yīng)于圖案化富硅介電 層78，且較佳覆蓋整個(gè)光感應(yīng)區(qū)域14。閃爍發(fā)光層92的材料可包括碘化銫 或其相關(guān)化合物。如圖2所示，當(dāng)X射線由上方照射X射線感測(cè)器10時(shí)， 閃爍發(fā)光層92會(huì)將X射線轉(zhuǎn)換成可見光(波長(zhǎng)包括450 650納米的可見光) 向下照射，而感測(cè)單元76在可見光的照射下，會(huì)產(chǎn)生光感應(yīng)電流，經(jīng)由感應(yīng) 下電極68、薄膜晶體管24及掃描線20的作用，便可由信號(hào)讀取線22輸出感 測(cè)信號(hào)，進(jìn)而讀出所感測(cè)到的X射線圖像。
本發(fā)明X射線感測(cè)器10的制作方法請(qǐng)參考圖3至圖8。首先，如圖3所 示，提供一基板12，其包括周邊區(qū)域16與光感應(yīng)區(qū)域14，其中光感應(yīng)區(qū)域 14包括多個(gè)感應(yīng)像素18，呈陣列排列于光感應(yīng)區(qū)域14中。接著，在基板12 表面形成圖案化第一導(dǎo)電層34，其包括設(shè)于各光感應(yīng)像素18內(nèi)的柵極34與 至少一第一連接墊30設(shè)于周邊區(qū)域16。
然后如圖4所示，在基板12上依序形成柵極介電層38、半導(dǎo)體層40'、 摻雜半導(dǎo)體層44'(例如是摻雜非晶硅層)以及第二導(dǎo)電層46'。之后，在第二導(dǎo) 電層46，之上形成光刻膠層48，再使用半色調(diào)(half-tone)掩膜50，對(duì)基板 12上的材料層進(jìn)行一光刻暨刻蝕工藝。半色調(diào)掩膜50包括透光區(qū)50a、不透 光區(qū)50b、以及半透區(qū)50c，其中不透光區(qū)50b對(duì)應(yīng)于圖2所示的圖案化第二 導(dǎo)電層46的圖案，例如第二連接墊32、第三連接墊33、上電極導(dǎo)線28、漏 極52與源極54，透光區(qū)50a對(duì)應(yīng)于欲移除的第二導(dǎo)電層46'，而半透區(qū)50c 則對(duì)應(yīng)于漏極52與源極54之間的部分半導(dǎo)體溝道區(qū)42。經(jīng)光刻后，剩下的 光刻膠層48圖案如圖4所示。
接著，請(qǐng)參考圖5，以圖案化的光刻膠層48當(dāng)作刻蝕遮罩以進(jìn)行刻蝕工 藝，移除部分第二導(dǎo)電層46'、摻雜半導(dǎo)體層44，以及半導(dǎo)體層40'，直至柵極 介電層38的表面，形成圖案化第二導(dǎo)電層46、圖案化的摻雜半導(dǎo)體層44與 圖案化半導(dǎo)體層40。圖案化第二導(dǎo)電層46包括漏極52與源極54設(shè)于柵極34上方兩側(cè)，而位于柵極34與漏極52、源極54之間的圖案化半導(dǎo)體層40 是當(dāng)作半導(dǎo)體溝道區(qū)42。此外，位于漏極52與源極54下方的摻雜半導(dǎo)體層 44當(dāng)作歐姆接觸(ohmic contact)層。
請(qǐng)參考圖6，接著在基板12上形成圖案化介電層56，其包括第一過孔58、 第二過孔60、第三過孔62以及第四過孔64，分別暴露部分漏極52、上電極 導(dǎo)線28、第一連接墊30，以及第二連接墊32與第三連接墊33。然后如圖7 所示，于基板12上形成圖案化第三導(dǎo)電層66，其包括多個(gè)感應(yīng)下電極68設(shè) 于各感應(yīng)像素18內(nèi)、設(shè)于第二過孔60的接觸元件70、設(shè)于第三過孔62的第 一連接元件72以及設(shè)于第四過孔的第二連接元件74，分別電連接于漏極52、 上電極導(dǎo)線28、第一連接墊30以及第二連接墊32。
接著，于基板12上形成圖案化富硅介電層78，設(shè)于感應(yīng)下電極68的表 面，用以當(dāng)作感光材料，其包括多個(gè)感測(cè)單元76，設(shè)于各感應(yīng)像素18內(nèi)。圖 案化富硅介電層78的材料可包括硅、氡、氮、碳或氫的組合，例如是富硅氧 化硅、富硅氮化硅、富硅氮氧化硅、富硅碳化硅、富硅碳氧化硅、氫化富硅 氧化硅、氫化富硅氮化硅、氫化富硅氮氧化硅或上述材料的組合。
然后，如圖8所示，在圖案化富硅介電層78表面上，設(shè)置有圖案化透明 導(dǎo)電層82，其包括多個(gè)感應(yīng)上電極84，分別設(shè)于各感應(yīng)像素18內(nèi)，且經(jīng)由 接觸元件70而電連接于其對(duì)應(yīng)的上電極導(dǎo)線28。因此，各感應(yīng)像素18內(nèi)的 感光元件26即由感應(yīng)下電極68、感測(cè)單元76以及感應(yīng)上電極84所構(gòu)成。
然后，在基板12上形成保護(hù)層90，其包括無機(jī)保護(hù)層86與有機(jī)平坦層 88，覆蓋住光感應(yīng)區(qū)域14，暴露出第一連接元件72與第二連接元件74。接 著，請(qǐng)參考圖2，在有機(jī)平坦層86上形成閃爍發(fā)光層92，覆蓋光感應(yīng)區(qū)域14， 其中閃爍發(fā)光層92的工藝可包括涂布工藝或蒸發(fā)工藝，在其他實(shí)施例中，閃 爍發(fā)光層92亦可經(jīng)由貼合工藝所形成。在形成閃爍發(fā)光層92之后，便完成 本發(fā)明X射線感測(cè)器10的第一實(shí)施例的制作。由上述可知，X射線感測(cè)器 10僅需7道光亥U暨亥'J蝕工藝(photolithography- etching-processes)。
14請(qǐng)參考圖9至圖12，其為本發(fā)明X射線感測(cè)器的第二實(shí)施例的制作方法 的剖面示意圖。本實(shí)施例和前一實(shí)施例的不同處，在于工藝中并未使用半色 調(diào)掩膜來，因此會(huì)較第一實(shí)施例多一道光刻暨刻蝕工藝，且本實(shí)施例的閃爍
發(fā)光層92制作于另一基板上。請(qǐng)參考圖9，本實(shí)施例X射線感測(cè)器IO，與第 一實(shí)施例的相同元件是以同樣的元件標(biāo)號(hào)標(biāo)示。首先，以類似前一實(shí)施例的 方式依序制作圖案化第一導(dǎo)電層34與柵極介電層38于基板12上，然后，再
依序于基板12上整面沉積形成半導(dǎo)體層與摻雜半導(dǎo)體層(圖未示)，經(jīng)由光 刻暨刻蝕工藝，同時(shí)移除部分半導(dǎo)體層與摻雜半導(dǎo)體層而形成圖案化半導(dǎo)體 層40與圖案化的摻雜半導(dǎo)體層44。
接著，如圖10所示，在基板12上形成第二導(dǎo)電層(圖未示)，再進(jìn)行光 刻暨刻蝕工藝，移除部分第二導(dǎo)電層與部分摻雜半導(dǎo)體層44，以形成圖案化 第二導(dǎo)電層46，其包括設(shè)于柵極36兩側(cè)上方的漏極52與源極54、設(shè)于柵極 36 —側(cè)的上電極導(dǎo)線28以及設(shè)于周邊區(qū)域16的第二連接墊32。
請(qǐng)參考圖11，接著在基板12上形成圖案化介電層56，其具有第一過孔 58、第二過孔60、第三過孔62以及第四過孔64，分別暴露部分漏極52、上 電極導(dǎo)線28、第一連接墊62與第二連接墊64。然后如圖12所示，利用類似 于第一實(shí)施例的工藝，依序于基板12上形成圖案化第三導(dǎo)電層66、圖案化富 硅介電層78及圖案化透明導(dǎo)電層82，以形成感應(yīng)下電極68、感測(cè)單元76及 感應(yīng)上電極84等元件。然后，形成保護(hù)層86覆蓋基板12上的元件，暴露出 部分第一與第二連接墊30、 32。此外，本發(fā)明X射線感測(cè)器10'的制作方法 另包括提供一基板94，在基板94上形成閃爍發(fā)光層92，其形成方式包括涂 布、蒸發(fā)或貼合工藝，例如將包括碘化銫的薄膜貼附于基板94表面。最后， 再組合基板94與基板12，使閃爍發(fā)光層92對(duì)應(yīng)于光感應(yīng)區(qū)域14或圖案化富 硅介電層78。因此，當(dāng)X射線由基板94的上側(cè)照射到閃爍發(fā)光層92時(shí)，閃 爍發(fā)光層92會(huì)將X射線轉(zhuǎn)換為可見光，以供下方的感光元件26進(jìn)行光感應(yīng)。 在本實(shí)施例中，僅需利用8道光刻暨刻蝕工藝。
15請(qǐng)參考圖13，圖13為本發(fā)明X射線感測(cè)器的第三實(shí)施例的剖面示意圖。
在本實(shí)施例中，X射線感測(cè)器100的薄膜晶體管是使用三道光刻暨刻蝕工藝 所完成，閃爍發(fā)光層92直接形成于保護(hù)層90表面。值得注意的是，圖案化 透明導(dǎo)電層82另包括覆蓋于第一與第二連接元件72、 74表面，由于ITO材 料的穩(wěn)定性較高，因此可以提供保護(hù)第一與第二連接元件72、 74的效果。
此外，在其他實(shí)施例中，圖案化第二導(dǎo)電層46可不包括上電極導(dǎo)線28， 而以部分圖案化第三導(dǎo)電層66當(dāng)作上電極導(dǎo)線。再者，在本發(fā)明的其他實(shí)施 例中，亦可省略接觸元件70的設(shè)計(jì)，而讓感應(yīng)上電極84處的圖案化透明導(dǎo) 電層82填于第二過孔60內(nèi)，直接電連接于上電極導(dǎo)線28。或者，也可直接 以部分圖案化透明導(dǎo)電層82當(dāng)作上電極導(dǎo)線，不需再以圖案化第二導(dǎo)電層46 和圖案化第三導(dǎo)電層66制作圖中所示的上電極導(dǎo)線28和接觸元件70。
由上述可知，本發(fā)明X射線感測(cè)器屬于X射線平面間接感測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)由 閃爍發(fā)光層將X射線轉(zhuǎn)換為可見光，并以富硅介電材料當(dāng)作感光元件的感光 材料以進(jìn)行感光。相較于已知技術(shù)，本發(fā)明X射線感測(cè)器僅需使用7至8道 光刻暨刻蝕工藝來制作各薄膜元件，能大幅減少掩膜數(shù)量與工藝成本，且富 硅介電材料的厚度可小于0.5微米，因此具有低成本與高產(chǎn)率的優(yōu)勢(shì)。此外， 本發(fā)明X射線感測(cè)器除了可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)X射線攝影系統(tǒng)外，亦可應(yīng)用于電子 顯微鏡等其他需要以X射線進(jìn)行攝影或圖像掃瞄的感測(cè)裝置中。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變 化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種X射線感測(cè)器的制作方法，其特征在于，所述方法包括提供一基板，所述基板包括一光感應(yīng)區(qū)域；于所述基板上形成一圖案化第一導(dǎo)電層，所述圖案化第一導(dǎo)電層至少包括一柵極，設(shè)于所述光感應(yīng)區(qū)域內(nèi)；于所述基板上形成一柵極介電層，覆蓋所述柵極表面；于所述柵極介電層上形成一圖案化半導(dǎo)體層與一圖案化第二導(dǎo)電層，依序設(shè)于所述柵極介電層表面，且所述圖案化半導(dǎo)體層包括一半導(dǎo)體溝道區(qū)設(shè)于所述柵極上方的所述柵極介電層表面，而所述圖案化第二導(dǎo)電層包括一源極與一漏極設(shè)于所述圖案化半導(dǎo)體層上且分別位于所述半導(dǎo)體溝道區(qū)兩側(cè)；于所述基板上形成一圖案化介電層，所述圖案化介電層具有至少一第一過孔，暴露部分所述漏極；于所述基板上形成一圖案化第三導(dǎo)電層，所述圖案化第三導(dǎo)電層包括一感應(yīng)下電極設(shè)于所述光感應(yīng)區(qū)域內(nèi)，且經(jīng)由所述第一過孔而電連接所述漏極，并且所述圖案化第三導(dǎo)電層位于所述圖案化半導(dǎo)體層上方；于所述基板上形成一圖案化富硅介電層，設(shè)于所述感應(yīng)下電極的表面；于所述基板上形成一圖案化透明導(dǎo)電層，所述圖案化透明導(dǎo)電層至少包括一感應(yīng)上電極，覆蓋所述圖案化富硅介電層；于所述基板上形成一保護(hù)層，覆蓋所述圖案化透明導(dǎo)電層；以及于所述基板上形成一閃爍發(fā)光層，設(shè)于所述保護(hù)層之上，所述閃爍發(fā)光層對(duì)應(yīng)所述圖案化富硅介電層。
2. 如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述圖案化第二導(dǎo)電層 另包括一上電極導(dǎo)線，電連接于所述感應(yīng)上電極。
3. 如權(quán)利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述圖案化介電層另包 括至少一第二過孔，暴露部分所述上電極導(dǎo)線，且所述圖案化第三導(dǎo)電層包括設(shè)于所述第二過孔內(nèi)，以電連接所述感應(yīng)上電極與所述上電極導(dǎo)線。
4. 如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述基板另包括一周邊 區(qū)域，設(shè)于所述光感應(yīng)區(qū)域的一側(cè)，且所述圖案化第一導(dǎo)電層包括一第一連 接墊設(shè)于所述周邊區(qū)域內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述圖案化第二導(dǎo)電層 包括一第二連接墊與一第三連接墊設(shè)于所述周邊區(qū)域內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述圖案化介電層是暴 露部分所述第一連接墊與所述第二連接墊，且所述圖案化第三導(dǎo)電層包括一 第一連接元件與一第二連接元件，分別電連接于所述第一連接墊與所述第二 連接墊。
7. 如權(quán)利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述保護(hù)層是暴露出部分所述第一與第二連接元件。
8. 如權(quán)利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述圖案化透明導(dǎo)電層包括覆蓋所述第一與所述第二連接元件。
9. 如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成所述圖案化半導(dǎo)體 層與所述圖案化第二導(dǎo)電層的步驟包括依序于所述柵極介電層上形成一非晶硅層與一第二導(dǎo)電層； 在所述第二導(dǎo)電層上形成一光刻膠層；以及使用一半色調(diào)掩膜，進(jìn)行一光刻暨刻蝕工藝，同時(shí)移除部分所述非晶硅 層與部分所述第二導(dǎo)電層，以形成所述圖案化半導(dǎo)體層與所述圖案化第二導(dǎo) 電層。
10. 如權(quán)利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述半色調(diào)掩膜包括 至少一半透區(qū)對(duì)應(yīng)于部分所述半導(dǎo)體溝道區(qū)；以及 至少一不透光區(qū)對(duì)應(yīng)于所述源極與所述漏極。
11. 如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成所述圖案化半導(dǎo)體 層與所述圖案化第二導(dǎo)電層的步驟包括所述柵極介電層上形成一非晶硅層；進(jìn)行一光刻暨刻蝕工藝，移除部分所述非晶硅層，留下設(shè)于所述柵極上 方的所述非晶硅層，以形成所述半導(dǎo)體溝道區(qū)； 于所述基板上形成一第二導(dǎo)電層；以及進(jìn)行一光刻暨刻蝕工藝，移除部分所述第二導(dǎo)電層，至少留下設(shè)于所述 柵極上方兩側(cè)的所述第二導(dǎo)電層，并且形成所述半導(dǎo)體溝道區(qū)。
12. 如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述保護(hù)層包括一無機(jī) 保護(hù)層與一有機(jī)平坦層，依序設(shè)于所述圖案化透明導(dǎo)電層的表面。
13. 如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述閃爍發(fā)光層的材料 包括碘化銫。
14. 如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成所述閃爍發(fā)光層的 工藝包括一涂布工藝、 一蒸發(fā)工藝或一貼合工藝。
15. 如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述方法更包括在所述 圖案化半導(dǎo)體層與所述圖案化第二導(dǎo)電層中間形成一圖案化摻雜半導(dǎo)體層。
16. —種X射線感測(cè)器，其特征在于，所述X射線感測(cè)器包括 一基板，具有一光感應(yīng)區(qū)域；一圖案化第一導(dǎo)電層，設(shè)于所述基板上，所述圖案化第一導(dǎo)電層至少包 括一柵極，設(shè)于所述光感應(yīng)區(qū)域內(nèi)；一柵極介電層，設(shè)于所述基板上且覆蓋所述柵極；一圖案化半導(dǎo)體層，設(shè)于所述柵極上的所述柵極介電層表面，包括一半 導(dǎo)體溝道區(qū)；一圖案化第二導(dǎo)電層，所述圖案化第二導(dǎo)電層至少包括一源極與一漏極， 設(shè)于所述圖案化半導(dǎo)體層上且分別位于所述半導(dǎo)體溝道區(qū)兩側(cè)；一介電層，設(shè)于所述基板表面并覆蓋所述半導(dǎo)體溝道區(qū)與部分所述圖案 化第二導(dǎo)電層，且所述介電層具有一第一過孔，暴露部分所述漏極；一圖案化第三導(dǎo)電層，所述圖案化第三導(dǎo)電層包括一感應(yīng)下電極設(shè)于所述光感應(yīng)區(qū)域內(nèi)，且位于所述圖案化半導(dǎo)體層上方，所述感應(yīng)下電極通過所 述第一過孔而電連接所述漏極；一圖案化富硅介電層，設(shè)于所述感應(yīng)下電極的表面；一圖案化透明導(dǎo)電層，所述圖案化透明導(dǎo)電層包括一感應(yīng)上電極，設(shè)于 所述圖案化富硅介電層表面；一保護(hù)層，覆蓋至少部分所述圖案化透明導(dǎo)電層；以及 一閃爍發(fā)光層，設(shè)于所述保護(hù)層之上，且對(duì)所述圖案化富硅介電層。
17. 如權(quán)利要求16所述的X射線感測(cè)器，其特征在于，所述X射線感測(cè) 器另包括一上電極導(dǎo)線設(shè)于所述基板上，電連接于所述圖案化透明導(dǎo)電層。
18. 如權(quán)利要求17所述的X射線感測(cè)器，其特征在于，所述介電層具有 一第二過孔，暴露部分所述上電極導(dǎo)線。
19. 如權(quán)利要求18所述的X射線感測(cè)器，其特征在于，所述圖案化第三 導(dǎo)電層另包括設(shè)于所述第二過孔內(nèi)，以電連接所述上電極導(dǎo)線與所述感應(yīng)上 電極。
20. 如權(quán)利要求17所述的X射線感測(cè)器，其特征在于，所述上電極導(dǎo)線 為所述圖案化第二導(dǎo)電層的一部分。
21. 如權(quán)利要求16所述的X射線感測(cè)器，其特征在于，所述基板另包括 一周邊區(qū)域，設(shè)于所述光感應(yīng)區(qū)域的一側(cè)，且所述圖案化第一導(dǎo)電層包括一 第一連接墊設(shè)于所述周邊區(qū)域內(nèi)。
22. 如權(quán)利要求21所述的X射線感測(cè)器，其特征在于，所述圖案化第二導(dǎo)電層另包括一第二連接墊與一第三連接墊設(shè)于所述周邊區(qū)域內(nèi)。
23. 如權(quán)利要求22所述的X射線感測(cè)器，其特征在于，所述圖案化介電層是暴露部分所述第一連接墊與所述第二連接墊，且所述圖案化第三導(dǎo)電層 另包括一第一連接元件與一第二連接元件，分別電連接于所述第一連接墊與 所述第二連接墊。
24. 如權(quán)利要求23所述的X射線感測(cè)器，其特征在于，所述保護(hù)層是暴露出部分所述第一與第二連接元件。
25. 如權(quán)利要求23所述的X射線感測(cè)器，其特征在于，所述圖案化透明導(dǎo)電層包括覆蓋所述第一與所述第二連接元件。
26. 如權(quán)利要求16所述的X射線感測(cè)器，其特征在于，所述保護(hù)層包括 一無機(jī)保護(hù)層與一有機(jī)平坦層，依序設(shè)于所述圖案化透明導(dǎo)電層的表面。
27. 如權(quán)利要求16所述的X射線感測(cè)器，其特征在于，所述閃爍發(fā)光層的材料包括碘化銫。
28. 如權(quán)利要求16所述的X射線感測(cè)器，其特征在于，所述閃爍發(fā)光層 將一X射線轉(zhuǎn)換成一可見光，照射到所述富硅介電層，藉以感測(cè)所述X射線。
29. 如權(quán)利要求16所述的X射線感測(cè)器，其特征在于，所述圖案化半導(dǎo) 體層與所述圖案化第二導(dǎo)電層中間包括一圖案化摻雜半導(dǎo)體層。
30. —種X射線感測(cè)器的制作方法，其特征在于，所述方法包括 提供一基板，所述基板包括一光感應(yīng)區(qū)域；于所述基板上形成一薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包括一柵極、 一柵極 介電層、 一圖案化半導(dǎo)體層、 一源極與一漏極；于所述基板上形成一圖案化介電層，所述圖案化介電層具有至少一第一 過孔，暴露部分所述漏極；于所述基板上形成一圖案化第三導(dǎo)電層，所述圖案化第三導(dǎo)電層包括一 感應(yīng)下電極設(shè)于所述光感應(yīng)區(qū)域內(nèi)，且經(jīng)由所述第一過孔而電連接所述漏極， 并且所述圖案化第三導(dǎo)電層位于所述圖案化半導(dǎo)體層上方；于所述基板上形成一圖案化富硅介電層，設(shè)于所述感應(yīng)下電極的表面；于所述基板上形成一圖案化透明導(dǎo)電層，所述圖案化透明導(dǎo)電層至少包 括一感應(yīng)上電極，覆蓋所述圖案化富硅介電層；于所述基板上形成一保護(hù)層，覆蓋所述圖案化透明導(dǎo)電層；以及于所述基板上形成一閃爍發(fā)光層，設(shè)于所述保護(hù)層之上，所述閃爍發(fā)光 層對(duì)應(yīng)所述圖案化富硅介電層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種X射線感測(cè)器及其制作方法，所述感測(cè)器包括具有光感應(yīng)區(qū)域的基板；圖案化第一導(dǎo)電層，其至少包括設(shè)于光感應(yīng)區(qū)域內(nèi)的柵極；柵極介電層；圖案化半導(dǎo)體層；圖案化第二導(dǎo)電層，至少包括一源極與一漏極；介電層，所述介電層具有第一過孔，其暴露出部分漏極；圖案化第三導(dǎo)電層，包括設(shè)于光感應(yīng)區(qū)域內(nèi)的感應(yīng)下電極，并通過第一過孔而電連接于漏極；圖案化富硅介電層；圖案化透明導(dǎo)電層；覆蓋圖案化透明導(dǎo)電層的保護(hù)層；以及設(shè)于保護(hù)層上的閃爍發(fā)光層，其對(duì)準(zhǔn)于圖案化富硅介電層。所述感測(cè)器是以富硅介電材料作為感光層，增進(jìn)感光靈敏度。此發(fā)明可使用較少的光刻暨刻蝕工藝，并降低薄膜層的總厚度，達(dá)到簡(jiǎn)化工藝與降低成本的目的。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101494256SQ20091011851
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者卓恩宗, 莊景桑, 彭佳添, 陳昱丞 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司