本发明公开了一种X射线检测装置的阵列基板的制造方法,所述制造方法包括:在衬底基板上通过第一次掩模工艺形成源极和漏极、与漏极连接的反光层、位于源极和漏极之上的欧姆层、位于反光层之上的光电二极管和透明电极的图形;通过第二次掩模工艺形成位于欧姆层之上的有源层图形;形成覆盖整个基板的栅极绝缘层;通过第三次掩模工艺形成用于连接偏压电极和透明电极的栅极绝缘层过孔;通过第四次掩模工艺形成位于有源层上方的栅极和与透明电极连接的偏压电极图形。有源层可在第二次掩模工艺中形成,沟道不再受到刻蚀的影响,且后续步骤形成的栅极可对沟道进行保护,不再需要设置沟道阻挡层,因此简化了阵列基板的制造工艺,大大提高了产能。
1.一种X射线检测装置阵列基板的制造方法,其特征在于,包括步骤:在衬底基板上通过第一次掩模工艺形成相对而置的源极和漏极、与漏极连接的反光层、位于源极和漏极之上的欧姆层、位于反光层之上的光电二极管和透明电极的图形;在完成以上步骤的基板上通过第二次掩模工艺形成位于欧姆层之上并与源极和漏极形成沟道的有源层图形;在完成以上步骤的基板上形成覆盖整个基板的栅极绝缘层;在完成以上步骤的基板上通过第三次掩模工艺形成用于连接偏压电极和透明电极的栅极绝缘层过孔;在完成以上步骤的基板上通过第四次掩模工艺形成位于有源层上方的栅极和与透明电极连接的偏压电极图形。
2.如权利要求1所述的阵列基板的制造方法,其特征在于,所述第一次掩模工艺中源极、漏极和反光层的材质相同。
3.如权利要求1所述的阵列基板的制造方法,其特征在于,所述第四次掩模工艺中栅极与偏压电极的材质相同。
4.如权利要求1所述的阵列基板的制造方法,其特征在于,所述第一次掩模工艺为半色调掩模工艺,包括步骤:在衬底基板上依次沉积源漏电极金属层、N型半导体层、I型半导体层、P型半导体层和透明电极层;采用具有全透光区、半透光区和不透光区的掩模板对基板进行曝光,其中,全透光区对应的位置全部曝光,刻蚀后形成沟道图形;半透光区对应的位置部分曝光,刻蚀后形成源极、漏极和欧姆层图形;不透光区对应的位置未曝光,刻蚀后形成反光层、PIN光电二极管和透明电极图形。
5.如权利要求4所述的阵列基板的制造方法,其特征在于,基板上部分曝光区域的透明电极层、P型半导体层被完全刻蚀掉、I型半导体层被部分刻蚀掉。技术领域
本发明涉及数字X射线影像检测技术,特别是涉及一种X射线检测装置的阵列基板及其制造方法。 背景技术薄膜晶体管技术的快速发展,带动了有源矩阵X射线检测技术的应用,X射线检测主要是平面检测,近百年来X射线摄像都是使用软片记录光影像。早在20世纪70年代初期数字医学X射线摄像的概念已经被提出,随着数字医学影像传输与影像储存传输系统的革命性发展,直接带动数字X射线摄像技术的应用。有别于电荷耦合元件(Charge Coupled device,CCD)与互补金属氧化物半导体(Complementary metal Oxide Semiconductors,CMOS)的数字X射线摄像,平面影像检测器提供大面积化检测与不占空间的优势,有效节省传统X射线检测旷日费时的流程,数字X射线影像系统足足比传统计算机造影系统节省4倍的处理时间,同时搭配高分辨率显示器面板达到增进效率、诊断精确性与无底片的医疗环境。而有源矩阵平面检测器应用于非破坏性测试上,在不破坏被检测样品的情况下,及时检测出待测物的物理或机械性质,如50微米左右的裂痕,孔洞,微缺陷都可以轻易检测,特别是在电子、宇航和汽车工业上得到广泛的应用。 如图1和图2所示,现有X射线检测器的阵列基板在每个像素区通常包括:光电二极管传感器件200和薄膜晶体管器件300。其中,光电二极管传感器件的主要作用是接收光,并通过光伏效应把光信号转换成电信号,而薄膜晶体管器件的主要作用是作为控制开关和传递光伏效应产生的电信号。 现有X射线检测器的工作原理为:当X射线101轰击在荧光粉102上时,透过荧光粉102产生的可见光线入射到阵列基板的光电二极管传感器件200 上,由于光伏效应,将光信号转换为电信号,电信号通过薄膜晶体管器件300的开关控制输入到X射线检测器的控制电路。 如图3所示,现有技术采用9次掩模完成整个X射线检测器阵列基板的制备,其主要工艺步骤为: 步骤101,在衬底基板10上通过第一次掩模工艺形成栅极11; 步骤102,在完成步骤101的基板上沉积栅极绝缘层12,并通过第二次掩模工艺在阵列基板上形成有源层13; 步骤103,在完成步骤102的基板上通过第三次掩模工艺形成沟道阻挡层14; 步骤104,在完成步骤103的基板上沉积欧姆层29,并通过第四次掩模工艺形成源极15、漏极16和反光层17; 步骤105,在完成步骤104的基板上通过第五次掩模工艺形成N型半导体18、I型半导体19、P型半导体20和透明电极21(即PIN型光电二极管传感器件的一部分); 步骤106,在完成步骤105的基板上沉积第一钝化层22,并通过第六次掩模工艺形成第一钝化层22上的第一过孔23和第二过孔25; 步骤107,在完成步骤106的基板上通过第七次掩模工艺形成光罩27、偏压电极24、和信号线26图形; 步骤108,在完成步骤107的基板上沉积第二钝化层28,并通过第八次掩模工艺形成信号引导区的钝化层过孔(图中未示出); 步骤109,在完成步骤108的基板上通过第九次掩模工艺形成信号引导区的透明电极(图中未示出)。 现有技术存在的缺陷在于,为避免在形成光电二极管传感器件时影响到已形成的薄膜晶体管器件有源层沟道的均匀性,需要经一次掩模工艺(步骤103)在有源层的上方形成一沟道阻挡层,这无疑增加了阵列基板制造工艺的复杂性,产能较难提升;另外,为减少薄膜晶体管器件沟道漏电流的影响,需要增 加一金属光罩把X射线轰击荧光粉产生的光遮挡起来,这也使得制造成本无法进一步降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种X射线检测装置的阵列基板及其制造方法,用以解决现有技术中存在的X射线检测装置阵列基板需另外采用一次掩模工艺去形成沟道阻挡层,制造工艺繁琐、成本较高,产能较难提升的技术问题。 本发明X射线检测装置的阵列基板包括: 形成于衬底基板之上相对而置的源极和漏极,及与漏极连接的反光层; 形成于源极和漏极之上的欧姆层,及形成于欧姆层之上并与源极和漏极形成沟道的有源层; 形成于反光层之上的光电二极管,及形成于光电二极管之上的透明电极; 形成于有源层和透明电极之上并覆盖整个基板的栅极绝缘层; 形成于栅极绝缘层之上,位于有源层上方的栅极及通过栅极绝缘层过孔与透明电极连接的偏压电极。 其中,所述光电二极管为PIN型光电二极管,包括P型半导体、I型半导体和N型半导体,所述欧姆层为N型半导体层。 所述栅极材料为重金属或重金属合金。 所述源极、漏极和反光层的材质相同。 所述栅极与偏压电极的材质相同。 本发明X射线检测装置阵列基板的制造方法包括步骤: 在衬底基板上通过第一次掩模工艺形成相对而置的源极和漏极、与漏极连接的反光层、位于源极和漏极之上的欧姆层、位于反光层之上的光电二极管和透明电极的图形; 在完成以上步骤的基板上通过第二次掩模工艺形成位于欧姆层之上并与源极和漏极形成沟道的有源层图形; 在完成以上步骤的基板上形成覆盖整个基板的栅极绝缘层; 在完成以上步骤的基板上通过第三次掩模工艺形成用于连接偏压电极和透明电极的栅极绝缘层过孔; 在完成以上步骤的基板上通过第四次掩模工艺形成位于有源层上方的栅极和与透明电极连接的偏压电极图形。 其中,所述第一次掩模工艺为半色调掩模工艺,包括步骤: 在衬底基板上依次沉积源漏电极金属层、N型半导体层、I型半导体层、P型半导体层和透明电极层; 采用具有全透光区、半透光区和不透光区的掩模板对基板进行曝光,其中,全透光区对应的位置全部曝光,刻蚀后形成沟道图形;半透光区对应的位置部分曝光,刻蚀后形成源极、漏极和欧姆层图形;不透光区对应的位置未曝光,刻蚀后形成反光层、PIN光电二极管和透明电极图形。 其中,基板上部分曝光区域的透明电极层、P型半导体层被完全刻蚀掉、I型半导体层被部分刻蚀掉。 由于本发明X射线检测装置的阵列基板在制造时可通过第一次半色调掩模工艺形成相对而置的源极和漏极、与漏极连接的反光层、位于源极和漏极之上的欧姆层、位于反光层之上的光电二极管和透明电极的图形,有源层在第二次掩模工艺中形成,沟道不再受到刻蚀的影响,且后续步骤形成的栅极可对沟道进行保护,省去了现有技术中沟道阻挡层的掩模工艺形成过程,简化了阵列基板的制造工艺,提高了产能;另外,由于栅极位于有源层的上方,可有效遮挡光线,使得沟道漏电流大大减少,无需再另外设置光罩,在简化生产工艺的同时,进一步降低了生产成本。 下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为现有技术X射线检测装置阵列基板剖面结构示意图; 图2为现有技术X射线检测装置检测原理结构示意图; 图3为现有技术X射线检测装置阵列基板制造工艺主要步骤流程图; 图4为本发明X射线检测装置阵列基板剖面结构示意图; 图5为本发明X射线检测装置阵列基板制造工艺主要步骤流程图; 图6为本发明第一次半色调掩模工艺主要步骤流程图; 图7为本发明第一次半色调掩模工艺曝光显影后俯视图; 图8为图7在A-A处的截面图; 图9为本发明第一次半色调掩模工艺第一次刻蚀后在A-A处的截面图; 图10为本发明第一次半色调掩模工艺第二次刻蚀(灰化)后在A-A处的截面图; 图11为本发明第一次半色调掩模工艺第三次刻蚀后在A-A处的截面图; 图12为本发明第一次半色调掩模工艺剥离光刻胶后在A-A处的截面图; 图13为本发明第一次半色调掩模工艺剥离光刻胶后俯视图; 图14为本发明第二次掩模工艺刻蚀后俯视图; 图15为本发明第二次掩模工艺刻蚀后在A-A处的截面图; 图16为本发明第三次掩模工艺刻蚀后俯视图; 图17为本发明第四次掩模工艺刻蚀后俯视图; 图18为本发明第四次掩模工艺刻蚀后在A-A处的截面图; 图19为本发明第五次掩模工艺(信号引导区连接数据线过孔)刻蚀后截面图; 图20为本发明第五次掩模工艺(信号引导区连接栅线过孔)刻蚀后截面图; 图21为本发明第六次掩模工艺(信号引导区与数据线连接的透明电极)刻蚀后截面图; 图22为本发明第六次掩模工艺(信号引导区与栅线连接的透明电极)刻蚀后截面图。 附图标记说明: 现有技术附图标记: 10衬底基板 11栅极 12栅极绝缘层 13有源层 14沟道阻挡层 15源极 16漏极 17反光层 18N型半导体 19I型半导体 20P型半导体 21透明电极 22第一钝化层 23第一过孔 24偏压电极 25第二过孔 26信号线 27光罩 28第二钝化层 29欧姆层 101X光线 102荧光粉 200光电二极管传感器件 300薄膜晶体管器件 本发明附图标记: 50衬底基板 51栅极 52栅极绝缘层 53有源层 69欧姆层 55源极 56漏极 57反光层 58N型半导体 59I型半导体 60P型半导体 61透明电极 62钝化层 63栅极绝缘层过孔 64偏压电极 51a栅线 55a数据线 61a信号引导区的透明电极 550源漏电极金属层 580N型半导体层 590I型半导体层 600P型半导体层 610透明电极层 100光刻胶
具体实施方式
为了解决现有技术中存在的X射线检测装置阵列基板需另外采用一次掩模工艺去形成沟道阻挡层,制造工艺繁琐、成本较高,产能较难提升的技术问题,本发明提供了一种X射线检测装置的阵列基板及其制造方法。 为了使本发明技术方案的优点更加清楚,下面结合附图对本发明X射线检测装置的阵列基板及其制造方法做详细的描述。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些具体实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。 如图4所示,本发明X射线检测装置的阵列基板,包括: 形成于衬底基板50之上相对而置的源极55和漏极56,及与漏极56连接的反光层57; 形成于源极55和漏极56之上的欧姆层69,及形成于欧姆层69之上并与源极55和漏极56形成沟道的有源层53; 形成于反光层57之上的光电二极管,及形成于光电二极管之上的透明电极61; 形成于有源层53和透明电极61之上并覆盖整个基板的栅极绝缘层52; 形成于栅极绝缘层52之上,位于有源层53上方的栅极51及通过栅极绝缘层过孔63与透明电极61连接的偏压电极64。 其中,光电二极管可以为MIS型光电二极管或PIN型光电二极管等,优选PIN型光电二极管,PIN型光电二极管(P型半导体60、I型半导体59、N型半导体58)是在两种半导体之间的PN结,或者半导体与金属之间的结的邻近区域,在P区与N区之间生成I型层,吸收光辐射而产生光电流的一种光检测器,因为其具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。 欧姆层69的设置是为了减少源极55、漏极56与有源层53之间的电阻,实现较好的欧姆接触,其材质为N型半导体,即掺杂质半导体,与PIN型光电二极管的N型半导体58材质相同。 栅极51优选采用X射线较难穿透的重金属或重金属合金,例如铜、铅或铜铅合金等。 由于源极55、漏极56和反光层57在同一次掩模工艺中形成,栅极51与偏压电极64在同一次掩模工艺中形成,因此源极55、漏极56和反光层57可 采用同一金属材质;栅极与偏压电极可采用同一金属材质。 在图4所示的实施例中还包括形成于栅极51和透明电极61之上并覆盖整个基板的钝化层62,基板周边信号引导区的透明电极61a通过贯通钝化层62、栅极绝缘层52上的过孔与数据线55a连接,通过钝化层62上的过孔与栅线51a连接。钝化层可以采用无机绝缘膜,例如氮化硅等,或有机绝缘膜,例如树脂材料等。 在本发明X射线检测装置的阵列基板中,由于薄膜晶体管器件为顶栅型结构,沟道位于栅极的下方,因此,在其制造工艺过程中沟道不会受到刻蚀的影响,无需另外设置沟道阻挡层;栅极可有效遮挡光线,使得沟道漏电流大大减少,无需再另外设置光罩,在简化生产工艺的同时,进一步降低了生产成本。 如图5至图22所示,本发明X射线检测装置的阵列基板可共采用六次掩模生产工艺形成,其主要实施过程包括: 步骤201:在衬底基板50(可以为玻璃基板、塑料基板等)上依次沉积源漏电极金属层550、N型半导体层(n+a-Si)580、I型半导体层(a-Si)590、P型半导体层(p+a-Si)600和透明电极层610,通过第一次掩模工艺(半色调掩模工艺)形成相对而置的源极55和漏极56、与漏极56连接的反光层57、位于源极55和漏极56之上的欧姆层69、位于反光层57之上的光电二极管和透明电极61的图形; 如图6所示,其具体步骤如下: 步骤2011:在衬底基板50上采采用磁控溅射的方法沉积源漏电极金属层550,然后采用化学气相沉积的方法沉积N型半导体层580、I型半导体层590、P型半导体层600,再采用磁控溅射的方法沉积透明电极层610。 其中,源漏电极金属层550用于形成源极55、漏极56和反光层57,其材质可以为铝钕合金(AlNd)、铝(Al)、铜(Cu)、钼(Mo)、钼钨合金(MoW)或铬(Cr)的单层膜,也可以为这些金属材料任意组合所构成的复合膜;部分N型半导体层580用于形成欧姆层69,部分I型半导体层590用于形成有源层 53的一部分;透明电极层610的材质可以为氧化铟锡等。 步骤2012:对完成步骤2011的基板在涂覆光刻胶100后采用具有全透光区、半透光区和不透光区的掩模板(即半色调掩模板)对其进行曝光、显影,其中,全透光区对应的位置全部曝光,用于在进一步刻蚀后形成沟道图形;半透光区对应的位置部分曝光,用于在进一步刻蚀后形成源极55、漏极56和欧姆层69图形;不透光区对应的位置未曝光,用于在进一步刻蚀后形成反光层57、PIN光电二极管和透明电极61图形,如图7和图8所示。 步骤2013:对完成步骤2012的基板在全部曝光区用湿法刻蚀工艺将透明电极层610刻蚀掉;然后用干法刻蚀工艺将P型半导体层600、I型半导体层590、N型半导体层580刻蚀掉;再用湿法刻蚀工艺将源漏电极金属层550刻蚀掉,如图9所示。 步骤2014:对完成步骤2013的基板采用灰化刻蚀工艺去除部分曝光区的光刻胶100,如图10所示。 步骤2015:对完成步骤2014的基板在部分曝光区用湿法刻蚀工艺将透明电极层610刻蚀掉;然后用干法刻蚀工艺刻蚀掉P型半导体层600和部分I型半导体层590,如图11所示。I型半导体层也可以被全部刻蚀掉,但在实际生产工艺中较难实现,因为容易刻蚀掉欧姆层部分,因此优选刻蚀掉部分的I型半导体层。 步骤2016:将完成步骤2015的基板上的光刻胶100剥离,如图12和图13所示。 步骤202:在完成步骤201的基板上通过第二次掩模工艺形成位于欧姆层69之上并与源极55和漏极56形成沟道的有源层53图形,如图14和图15所示。有源层53材质为非晶硅,在采用化学气象沉积的方法沉积后通过干法刻蚀工艺形成。 步骤203:在完成步骤202的基板上沉积覆盖整个基板的栅极绝缘层52,并通过第三次掩模工艺形成用于连接偏压电极64和透明电极61的栅极绝缘层 过孔63,如图16所示。栅极绝缘层52材质为氮化硅,采用化学气相沉积法沉积,通过干法刻蚀工艺形成栅极绝缘层过孔。本发明实施例中,栅极绝缘层过孔用于连接位于栅绝缘层上方的偏压电极和位于栅绝缘层下方的透明电极,一般而言,在后续形成偏压电极时使形成偏压电极的材料沉积入过孔即可实现偏压电极与透明电极的连接。 步骤204:在完成步骤203的基板上通过第四次掩模工艺形成位于有源层53上方的栅极51和与透明电极61连接的偏压电极64图形,如图17和图18所示。栅极51与偏压电极64的材质相同,为铜铅合金,在采用磁控溅射的方法沉积栅极金属层51a后通过一次湿法刻蚀工艺形成。 步骤205:在完成步骤204的基板上沉积钝化层62,并通过第五次掩模工艺在面板周边的信号焊接区域形成钝化层过孔,如图19和图20所示。 步骤206:在完成步骤205的基板上通过第六次掩模工艺形成面板周边信号引导区的透明电极61a,如图21和图22所示。 从本发明X射线检测装置的阵列基板的生产工艺过程可以看出,由于本发明X射线检测装置的阵列基板在制造时可通过第一次半色调掩模工艺形成相对而置的源极55和漏极56、与漏极56连接的反光层57、位于源极55和漏极56之上的欧姆层69、位于反光层57之上的光电二极管和透明电极61的图形,有源层53在第二次掩模工艺中形成,沟道不再受到刻蚀的影响,省去了现有技术中沟道阻挡层的掩模工艺形成过程,可共采用六次掩模工艺,简化了阵列基板的制造工艺,大大提高了产能。 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。