專利名稱：一種傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及影像檢測(cè)技術(shù)，特別是涉及一種傳感器及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著人們自我保健意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，各種無(wú)損傷醫(yī)療檢測(cè)方法受到人們的青睞。在諸多的無(wú)損傷檢測(cè)方法中，計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到我們的現(xiàn)實(shí)生活中。在計(jì)算機(jī)斷層掃描設(shè)備的組成中，必不可缺的一個(gè)部分就是傳感器。傳感器的基本結(jié)構(gòu)如圖I所示，該傳感器12的每個(gè)感測(cè)單元包括一個(gè)光電二極管13和一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor, FET) 14，場(chǎng)效應(yīng)晶體管14的柵極與傳感器12的掃描線(Gate Line) 15連接，場(chǎng)效應(yīng)晶體管14的源極與傳感器12的數(shù)據(jù)線(Data Line) 16連接，光電二極管13與場(chǎng)效應(yīng)晶體管14的漏極連接；數(shù)據(jù)線16的一端通·過(guò)連接引腳17連接數(shù)據(jù)讀出電路18。傳感器的工作原理為傳感器12通過(guò)掃描線15施加驅(qū)動(dòng)掃描信號(hào)來(lái)控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管14的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管14被打開(kāi)時(shí)，光電二極管13產(chǎn)生的光電流信號(hào)依次通過(guò)與場(chǎng)效應(yīng)晶體管14連接的數(shù)據(jù)線16、數(shù)據(jù)讀出電路18而輸出，通過(guò)控制掃描線15與數(shù)據(jù)線16上的信號(hào)時(shí)序來(lái)實(shí)現(xiàn)光電流信號(hào)的采集功能，即通過(guò)控制場(chǎng)效應(yīng)管14的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光電二極管13產(chǎn)生的光電流信號(hào)采集的控制作用。目前，傳感器通常采用薄膜晶體管(Thin Film Transistor, TFT)平板結(jié)構(gòu),這種傳感器在斷面上分為多層，例如在一個(gè)感測(cè)單元內(nèi)包括基板、柵極層、柵極絕緣層、有源層、源極與漏極層、鈍化層、PIN光電傳感器的PIN結(jié)和透明電極窗口層，以及偏壓線層和擋光條層等。當(dāng)然，不同傳感器由于具體結(jié)構(gòu)的差異，在斷面上的具體圖層也不盡相同?，F(xiàn)有傳感器的結(jié)構(gòu)中，光線需要經(jīng)過(guò)兩層鈍化層達(dá)到PIN光電二極管，由于鈍化層較厚，光損失較為嚴(yán)重，光的吸收利用率較低，能耗較高，成像品質(zhì)無(wú)法進(jìn)一步提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種傳感器及其制造方法，用以解決現(xiàn)有傳感器的光損失較為嚴(yán)重，光的吸收利用率較低，能耗較高，成像品質(zhì)無(wú)法進(jìn)一步提升的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明傳感器，包括襯底基板、呈交叉排列的一組柵線和一組數(shù)據(jù)線、由所述一組柵線和一組數(shù)據(jù)線所界定的多個(gè)呈陣列狀排布的感測(cè)單元，每個(gè)感測(cè)單元包括光電二極管傳感器件和薄膜晶體管器件，其中，所述光電二極管傳感器件包括位于襯底基板之上的偏壓線；位于偏壓線之上、與偏壓線導(dǎo)電接觸的透明電極；位于透明電極之上的光電二極管；以及，位于光電二極管之上的接收電極；所述薄膜晶體管器件包括位于光電二極管之上并與接收電極連接的源極、位于光電二極管之上并與相鄰的數(shù)據(jù)線連接的漏極，所述源極和漏極相對(duì)而置形成溝道；位于源極和漏極之上的歐姆層；位于歐姆層和溝道之上的有源層；位于有源層之上并覆蓋基板的第一鈍化層；以及，位于第一鈍化層之上，溝道上方的柵極，所述柵極與相鄰的柵線連接。本發(fā)明傳感器的制造方法，包括在襯底基板上通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成偏壓線的圖形；通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成位于偏壓線之上、與偏壓線導(dǎo)電接觸的透明電極的圖形，以及位于透明電極之上的光電二極管的圖形；通過(guò)一次構(gòu)圖工藝在光電二極管之上形成接收電極的圖形、與接收電極連接的源極的圖形、與源極相對(duì)而置形成溝道的漏極的圖形；以及，與漏極連接的數(shù)據(jù)線的圖形和位于源極和漏極之上的歐姆層的圖形；通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成位于歐姆層和溝道之上的有源層的圖形；形成覆蓋基板的第一鈍化層，并通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成柵線的圖形和與柵線連接·的柵極的圖形。在本發(fā)明傳感器中，偏壓線制備于襯底基板的第一層，傳感器在工作時(shí)，光線從襯底基板一側(cè)入射，這樣光線經(jīng)過(guò)襯底基板直接透射在光電二極管傳感器件上，對(duì)比于現(xiàn)有技術(shù)，大大減少了光損失，提高了光的吸收利用率，成像品質(zhì)得到提升，能耗也有所降低。


圖I為現(xiàn)有傳感器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a為本發(fā)明傳感器一實(shí)施例的一個(gè)感測(cè)單元的俯視結(jié)構(gòu)示意圖(經(jīng)六次構(gòu)圖工藝)；圖2b為本發(fā)明傳感器一實(shí)施例的一個(gè)感測(cè)單元的截面結(jié)構(gòu)示意圖(經(jīng)六次構(gòu)圖工藝)；圖3為本發(fā)明傳感器的制造方法一實(shí)施例的流程示意圖；圖4a為本發(fā)明制造方法實(shí)施例在第一次構(gòu)圖工藝后的俯視圖；圖4b為本發(fā)明制造方法實(shí)施例在第一次構(gòu)圖工藝后的截面視圖；圖5a為本發(fā)明制造方法實(shí)施例在第二次構(gòu)圖工藝后的俯視圖；圖5b為本發(fā)明制造方法實(shí)施例在第二次構(gòu)圖工藝后的截面視圖；圖6a為本發(fā)明制造方法實(shí)施例在第三次構(gòu)圖工藝后的俯視圖；圖6b為本發(fā)明制造方法實(shí)施例在第三次構(gòu)圖工藝后的截面視圖；圖7a為本發(fā)明制造方法實(shí)施例在第四次構(gòu)圖工藝后的俯視圖；圖7b為本發(fā)明制造方法實(shí)施例在第四次構(gòu)圖工藝后的截面視圖。附圖標(biāo)記12-傳感器 13-光電二極管(現(xiàn)有技術(shù))14-場(chǎng)效應(yīng)晶體管15-掃描線16-數(shù)據(jù)線(現(xiàn)有技術(shù))17-連接引腳18-數(shù)據(jù)讀出電路 30-柵線31-數(shù)據(jù)線32-襯底基板33-源極34-漏極35-歐姆層36-有源層42-偏壓線38-柵極39-接收電極40-光電二極管41-透明電極57-第二鈍化層43-第一鈍化層34a-第一部分34b_第二部分
具體實(shí)施例方式為了解決現(xiàn)有傳感器的光線損失較為嚴(yán)重，光的吸收利用率較低，能耗較高，成像品質(zhì)無(wú)法進(jìn)一步提升的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種傳感器及其制造方法。在本發(fā)明以下實(shí)施例中，所述傳感器包含多種類型，例如X射線傳感器等。如圖2a和圖2b所示，本發(fā)明傳感器，包括襯底基板32、呈交叉排列的一組柵線30和一組數(shù)據(jù)線31、由所述一組柵線30和一組數(shù)據(jù)線31所界定的多個(gè)呈陣列狀排布的感測(cè)單元，每個(gè)感測(cè)單元包括薄膜晶體管器件和光電二極管傳感器件，其中，所述光電二極管傳感器件包括位于襯底基板32之上的偏壓線42 ;位于偏壓線42之上、與偏壓線42導(dǎo)電接觸的透明電極41 ;位于透明電極41之上的光電二極管40 ;以及，位于光電二極管40之上的接收電極39 ；所述薄膜晶體管器件包括位于光電二極管40之上并與接收電極39連接的源極·33、位于光電二極管40之上并與相鄰的數(shù)據(jù)線31連接的漏極34，所述源極33和漏極34相對(duì)而置形成溝道；位于源極33和漏極34之上的歐姆層35 ;位于歐姆層35和溝道之上的有源層36 ;位于有源層36之上并覆蓋基板的第一鈍化層43 ;以及,位于第一鈍化層43之上，溝道上方的柵極38，所述柵極38與相鄰的柵線30連接。本發(fā)明中，所述襯底基板32可以為玻璃基板、塑料基板或其他材料的基板；所述柵線30、柵極38、數(shù)據(jù)線31、源極33、漏極34、接收電極39和偏壓線42的材質(zhì)可以為鋁釹合金(AINd)、鋁(Al)、銅(Cu)、鑰(Mo)、鑰鎢合金(MoW)或鉻(Cr)的單層膜，也可以為這些金屬材料任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜，厚度通常在150納米至450納米之間；歐姆層35的材質(zhì)可以為摻雜質(zhì)半導(dǎo)體(n+a-Si);有源層36的材質(zhì)可以為非晶娃(a_Si),厚度在30納米至250納米之間；第一鈍化層43 (以及下文的第二鈍化層57)可以采用無(wú)機(jī)絕緣膜，例如氮化硅等，或有機(jī)絕緣膜，例如感光樹(shù)脂材料或者非感光樹(shù)脂材料等，厚度通常在1000納米至2000納米之間；透明電極41的材質(zhì)可以為氧化銦錫等。所述光電二極管40 優(yōu)選為 PIN (positive, intrinsic, negative,簡(jiǎn)稱 PIN)型光電二極管。PIN型光電二極管具有結(jié)電容小、渡越時(shí)間短、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，光電二極管40還可以采用MIS(metal, insulative, semiconductor,金屬-絕緣體-半導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱MIS)型光電二極管等。所述傳感器，還包括位于柵極38之上并覆蓋基板的第二鈍化層57，所述第二鈍化層57具有信號(hào)引導(dǎo)區(qū)過(guò)孔。圖2b為一個(gè)感測(cè)單元的截面結(jié)構(gòu)，因此位于基板周邊的信號(hào)引導(dǎo)區(qū)過(guò)孔未在圖中示出。該實(shí)施例中，偏壓線42平行于數(shù)據(jù)線31設(shè)置。此外，偏壓線也可以采取其它的設(shè)置方式，例如平行于柵線等。如圖2b所示，所述漏極34包括第一部分34a和第二部分34b，所述光電二極管40包括未破壞區(qū)域和破壞區(qū)域，所述未破壞區(qū)域的厚度大于破壞區(qū)域的厚度，所述未破壞區(qū)域與第一部分34a、源極33和接收電極39位置對(duì)應(yīng)，所述破壞區(qū)域與第二部分34b位置對(duì)應(yīng)。該結(jié)構(gòu)不但減少了源極和漏極在制造工藝過(guò)程中由于厚度差距而產(chǎn)生的端差，降低了相關(guān)缺陷的產(chǎn)生比率，而且，由于光電二極管破壞區(qū)域的存在，源極和漏極的信號(hào)導(dǎo)通受干擾較小，可有效減少薄膜晶體管器件受到的串?dāng)_。
該優(yōu)選實(shí)施例中，所述源極33、漏極34、數(shù)據(jù)線31和接收電極39的材質(zhì)相同，源極33、漏極34、數(shù)據(jù)線31和接收電極39可在同一次構(gòu)圖工藝中形成，提高了生產(chǎn)效率并減少了制造成本。在本發(fā)明傳感器中，偏壓線制備于襯底基板的第一層，傳感器在工作時(shí)，光線從襯底基板一側(cè)入射，這樣光線經(jīng)過(guò)襯底基板直接透射在光電二極管傳感器件上，對(duì)比于現(xiàn)有技術(shù)，大大減少了光損失，提高了光的吸收利用率，成像品質(zhì)得到提升，能耗也有所降低。如圖3所示，本發(fā)明傳感器的制造方法，包括步驟101、在襯底基板32上通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成偏壓線42的圖形；第一次構(gòu)圖工藝后的基板結(jié)構(gòu)請(qǐng)參照?qǐng)D4a和圖4b所不。一次構(gòu)圖工藝通常包括基板清洗、成膜、光刻膠涂覆、曝光、顯影、刻蝕、光刻膠剝離等工序；對(duì)于金屬層通常采用物理氣相沉積方式(例如磁控濺射法)成膜，通過(guò)濕法刻蝕·形成圖形，而對(duì)于非金屬層通常采用化學(xué)氣相沉積方式成膜，通過(guò)干法刻蝕形成圖形，以下步驟道理相同，不再贅述。步驟102、通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成位于偏壓線42之上、與偏壓線42導(dǎo)電接觸的透明電極41的圖形，以及位于透明電極41之上的光電二極管40的圖形。該步驟可具體包括依次沉積透明電極金屬和光電二極管層，并在光電二極管層之上涂覆光刻膠；采用具有全透光區(qū)、半透光區(qū)和不透光區(qū)的掩模板對(duì)基板進(jìn)行曝光，其中，不透光區(qū)對(duì)應(yīng)形成接收電極39、源極33和漏極34的第一部分34a的區(qū)域，半透光區(qū)對(duì)應(yīng)形成漏極34的第二部分34b的區(qū)域；該步驟所采用的掩模板可以具體為灰色調(diào)掩模板或者半色調(diào)掩模板等；對(duì)基板的完全曝光區(qū)進(jìn)行顯影、刻蝕；對(duì)基板的半曝光區(qū)進(jìn)行灰化、刻蝕和光刻膠剝離，形成透明電極41的圖形和光電二極管40的圖形。該具體實(shí)施例可減少步驟103中源極和漏極由于厚度差距而產(chǎn)生的端差，降低了相關(guān)缺陷的產(chǎn)生比率。第二次構(gòu)圖工藝后的基板結(jié)構(gòu)請(qǐng)參照?qǐng)D5a和圖5b所示。步驟103、通過(guò)一次構(gòu)圖工藝在光電二極管40之上形成接收電極39的圖形、與接收電極39連接的源極33的圖形、與源極33相對(duì)而置形成溝道的漏極34的圖形；以及，與漏極34連接的數(shù)據(jù)線31的圖形和位于源極33和漏極34之上的歐姆層35的圖形；所述源極33、漏極34、數(shù)據(jù)線31和接收電極39可以采用相同的材質(zhì)，這樣可經(jīng)一次沉積、刻蝕形成，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率較高。第三次構(gòu)圖工藝后的基板結(jié)構(gòu)請(qǐng)參照?qǐng)D6a和圖6b所
/Jn o步驟104、通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成位于歐姆層35和溝道之上的有源層36的圖形；第四次構(gòu)圖工藝后的基板結(jié)構(gòu)請(qǐng)參照?qǐng)D7a和圖7b所示。步驟105、形成覆蓋基板的第一鈍化層43，并通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成柵線30的圖形和與柵線30連接的柵極38的圖形。此外，在步驟105之后，還進(jìn)一步包括步驟106、通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成覆蓋基板的第二鈍化層57的圖形，所述第二鈍化層57具有信號(hào)引導(dǎo)區(qū)過(guò)孔(位于基板周邊，因此圖中未示出)；基板經(jīng)六次構(gòu)圖工藝后形成圖2a和圖2b所示的結(jié)構(gòu)?？梢?jiàn)，本發(fā)明傳感器的制造方法在一實(shí)施例中，可共采用六次構(gòu)圖工藝，對(duì)比于現(xiàn)有技術(shù)，不但減少了掩模板的使用數(shù)量，降低了制造成本，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，大大提升了設(shè)備產(chǎn)能及產(chǎn)品的良品率，并且，由于所制造的傳感器在工作時(shí)，光線經(jīng)過(guò)襯底基板直接透射在光電二極管傳感器件上，對(duì)比于現(xiàn)有技術(shù)，大大減少了光損失，提高了光的吸收利用率，成像品質(zhì)得到提升，能耗也有所降低。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。·
權(quán)利要求
1.一種傳感器，其特征在于，包括襯底基板、呈交叉排列的一組柵線和一組數(shù)據(jù)線、由所述一組柵線和一組數(shù)據(jù)線所界定的多個(gè)呈陣列狀排布的感測(cè)單元，每個(gè)感測(cè)單元包括光電二極管傳感器件和薄膜晶體管器件，其中， 所述光電二極管傳感器件包括位于襯底基板之上的偏壓線；位于偏壓線之上、與偏壓線導(dǎo)電接觸的透明電極；位于透明電極之上的光電二極管；以及，位于光電二極管之上的接收電極； 所述薄膜晶體管器件包括位于光電二極管之上并與接收電極連接的源極、位于光電二極管之上并與相鄰的數(shù)據(jù)線連接的漏極，所述源極和漏極相對(duì)而置形成溝道；位于源極和漏極之上的歐姆層；位于歐姆層和溝道之上的有源層；位于有源層之上并覆蓋基板的第一鈍化層；以及，位于第一鈍化層之上，溝道上方的柵極，所述柵極與相鄰的柵線連接。
2.如權(quán)利要求I所述的傳感器，其特征在于，還包括位于柵極之上并覆蓋基板的第二鈍化層，所述第二鈍化層具有信號(hào)弓I導(dǎo)區(qū)過(guò)孔。
3.如權(quán)利要求I或2所述的傳感器，其特征在于，所述漏極包括第一部分和第二部分，所述光電二極管包括未破壞區(qū)域和破壞區(qū)域，所述未破壞區(qū)域的厚度大于破壞區(qū)域的厚度，所述未破壞區(qū)域與第一部分、源極和接收電極位置對(duì)應(yīng)，所述破壞區(qū)域與第二部分位置對(duì)應(yīng)。
4.如權(quán)利要求3所述的傳感器，其特征在于，所述偏壓線平行于數(shù)據(jù)線設(shè)置。
5.如權(quán)利要求3所述的傳感器，其特征在于，所述光電二極管為PIN型光電二極管。
6.如權(quán)利要求3所述的傳感器，其特征在于，所述源極、漏極、數(shù)據(jù)線和接收電極的材質(zhì)相同。
7.—種傳感器的制造方法，其特征在于，包括 在襯底基板上通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成偏壓線的圖形； 通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成位于偏壓線之上、與偏壓線導(dǎo)電接觸的透明電極的圖形，以及位于透明電極之上的光電二極管的圖形； 通過(guò)一次構(gòu)圖工藝在光電二極管之上形成接收電極的圖形、與接收電極連接的源極的圖形、與源極相對(duì)而置形成溝道的漏極的圖形；以及，與漏極連接的數(shù)據(jù)線的圖形和位于源極和漏極之上的歐姆層的圖形； 通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成位于歐姆層和溝道之上的有源層的圖形； 形成覆蓋基板的第一鈍化層，并通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成柵線的圖形和與柵線連接的柵極的圖形。
8.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，在形成柵線的圖形和柵極的圖形之后，進(jìn)一步包括 通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成覆蓋基板的第二鈍化層的圖形，所述第二鈍化層具有信號(hào)引導(dǎo)區(qū)過(guò)孔。
9.如權(quán)利要求7或8所述的制造方法，其特征在于，所述通過(guò)一次構(gòu)圖工藝形成透明電極的圖形和光電二極管的圖形，具體包括 依次沉積透明電極金屬和光電二極管層，并在光電二極管層之上涂覆光刻膠； 采用具有全透光區(qū)、半透光區(qū)和不透光區(qū)的掩模板對(duì)基板進(jìn)行曝光，其中，不透光區(qū)對(duì)應(yīng)形成接收電極、源極和漏極的第一部分的區(qū)域，半透光區(qū)對(duì)應(yīng)形成漏極的第二部分的區(qū)域； 對(duì)基板的完全曝光區(qū)進(jìn)行顯影、刻蝕； 對(duì)基板的半曝光區(qū)進(jìn)行灰化、刻蝕和光刻膠剝離，形成透明電極的圖形和光電二極管的圖形。
10.如權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述源極、漏極、數(shù)據(jù)線和接收電極的材質(zhì)相同。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種傳感器及其制造方法，所述傳感器包括襯底基板、呈交叉排列的一組柵線和一組數(shù)據(jù)線、由所述一組柵線和一組數(shù)據(jù)線所界定的多個(gè)呈陣列狀排布的感測(cè)單元，每個(gè)感測(cè)單元包括光電二極管傳感器件和薄膜晶體管器件，其中，所述光電二極管傳感器件包括位于襯底基板之上的偏壓線；位于偏壓線之上、與偏壓線導(dǎo)電接觸的透明電極；位于透明電極之上的光電二極管；以及，位于光電二極管之上的接收電極；所述薄膜晶體管器件位于光電二極管之上。傳感器在工作時(shí)，光線經(jīng)過(guò)襯底基板直接透射在光電二極管傳感器件上，對(duì)比于現(xiàn)有技術(shù)，大大減少了光損失，提高了光的吸收利用率。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102790069SQ20121026297
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者徐少穎, 李田生, 謝振宇 申請(qǐng)人:北京京東方光電科技有限公司