[發(fā)明專利]X射線探測器背板的制造方法及PIN光電二極管的制造方法

有效

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• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN102856441A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設計）人: 郭煒;任慶榮;趙磊
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司
• 主分類號: H01L31/20
• 分類號: H01L31/20;H01L21/324;H01L21/265;H01L27/146
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 黃燦;趙愛軍

技術領域

本發(fā)明屬于半導體器件的制造領域，特別涉及一種X射線探測器背板的制造方法及PIN光電二極管的制造方法。

背景技術

X射線檢測廣泛應用于醫(yī)療、安全、無損檢測、科研等領域，在國計民生中日益發(fā)揮著重要作用。目前，比較常見的X射線檢測技術是20世紀90年代末出現的X射線數字照相（Digital?Radiography，DR）檢測技術。X射線數字照相系統中使用了平板探測器（flat?panel?detector），其像元尺寸可小于0.1mm，因而其成像質量及分辨率幾乎可與膠片照相媲美，同時還克服了膠片照相中表現出來的缺點，也為圖像的計算機處理提供了方便。根據電子轉換模式的不同，數字化X射線照相檢測可分為直接轉換型(Direct?DR)和間接轉換型（Indirect?DR）兩種類型。

其中，間接轉換型X射線探測器包括X射線轉換層與非晶硅光電二極管、薄膜晶體管、信號存儲基本像素單元及信號放大與信號讀取等。間接轉換型X射線探測器的結構主要是由閃爍體（碘化銫）或熒光體（硫氧化釓）層加具有光電二極管作用的非晶硅層，再加薄膜晶體管（TFT）陣列構成。此類的間接轉換型探測器的閃爍體或熒光體層經X射線曝光后可以將X射線轉換為電信號，通過TFT陣列將每個像素的電荷信號讀出并轉化為數字信號，并傳送到計算機圖像處理系統集成為X射線影像。

PIN光電二極管是間接轉換型X射線探測器的背板的關鍵組成，其決定了可見光的吸收效率，對于X射線劑量、X射線成像的分辨率、圖像的響應速度等關鍵指標有很大影響。PIN光電二極管是在摻雜濃度很高的P型（Positive）半導體和N型（Negative）半導體之間生成一層摻雜濃度很低的本征半導體層，即I型（Intrinsic）層。由于I型層吸收系數很小，入射光可以很容易的進入材料內部，被充分吸收后產生大量的電子-空穴對，因此有較高的光電轉換效率。此外，I型層兩側的P型層和N型層很薄，光生載流子漂移時間很短，使PIN器件的響應速度較高。當PIN光電二極管加有反向偏壓時，則外加電場和內部電場區(qū)內的電場方向相同。當有光照射二極管時，并且此外加光電子能量大于禁帶寬度Eg，那么價帶上的電子就會吸收光子能量躍遷到導帶上，從而形成電子-空穴對；在耗盡層即本征層內的電子空穴對，在強電場作用下，電子向N型區(qū)漂移，空穴向P型區(qū)漂移，從而形成光電流，光功率變化時電流也隨之線性變化，從而將光信號轉變?yōu)殡娦盘枴?/p>

PIN光電二極管廣泛應用于激光通訊測量、電子斷層攝影、太陽能電池等領域，在太陽能生產線上使用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）來制作，而采用PECVD來制作PIN光電二極管時，需要有B₂H₆氣體供應。具體來說，N型a-Si使用SiH₄、H₂、PH₃三種工藝氣體；本征a-Si使用SiH₄、H₂兩種工藝氣體；P型a-Si使用SiH₄、H₂、B₂H₆三種工藝氣體。但是，在TFT-LCD工廠中，等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）設備通常只有SiH₄、NH₃、N₂O、PH₃、H2和N2等工藝氣體供應，但沒有B₂H₆氣體供應。如果要在TFT-LCD工廠中利用PECVD設備來進行PIN光電二極管和X射線探測器背板的制造，則需要增加B₂H₆氣體的供應，這會帶來相應的氣體交叉污染問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種X射線探測器背板的制造方法及PIN光電二極管的制造方法，能夠避免在PECVD設備上增加B₂H₆氣體帶來的氣體交叉污染問題。

為實現上述目的，本發(fā)明提供技術方案如下：

一種PIN光電二級管的制造方法，所述制造方法采用離子注入和活化工藝來形成PIN光電二極管。

上述的制造方法，具體包括：

在基板上沉積N型非晶硅薄膜；

在N型非晶硅薄膜上沉積本征非晶硅薄膜；

采用B₂H₆對本征非晶硅薄膜進行離子注入，并對離子注入后的本征非晶硅薄膜進行活化工藝，從而在本征非晶硅薄膜的上層形成P型非晶硅薄膜；

進行掩模光刻工藝，得到PIN光電二極管的P型層、I型層和N型層。