[實用新型]微晶硅薄膜探測器結構及其電路

有效

• 申請號: 201220331250.X
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN202721129U
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 邱承彬;王曉煜;劉琳
• 申請（專利權）人: 上海奕瑞影像科技有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H04N5/32
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本實用新型涉及微晶硅薄膜探測器結構，具體是指將微晶硅薄膜應用于X射線平板探測器中的薄膜探測器，利用微晶硅薄膜較高的載流子遷移率，提高開口率和成像速度。?

背景技術

X射線平板探測器應用于X射線數字成像系統，作用是將X射線轉換為數字圖像，其中非晶硅平板探測器由于制造工藝成熟而得到廣泛應用。非晶硅平板探測器由閃爍體、薄膜探測器、控制電路組成，其中薄膜探測器包括薄膜晶體管和光電二極管。非晶硅平板探測器的工作原理是，閃爍體將X射線轉換為可見光，光電二極管將可見光轉換為電信號，薄膜晶體管與光電二極管連接并輸出光電二極管的電信號，控制電路控制薄膜晶體管的通斷。薄膜晶體管和光電二極管被制作在同一塊玻璃基板上，每一個光電二極管和相連接的一個薄膜晶體管構成一個像素。只有光電二極管是有效感光區域，所以為了提高成像質量和動態范圍就要減小薄膜晶體管所占面積。但是薄膜晶體管作為信號開關要有足夠的跨導以保證成像速度，所以給定薄膜晶體管載流子遷移率的前提下，薄膜晶體管的面積無法任意減小。除了圖像質量和動態范圍這個指標以外，平板探測器還在往更大尺寸發展。當尺寸增加時，為減小噪聲干擾，必須在每個像素中增加驅動晶體管（有源像素），以放大光電二極管的輸出信號，而在現有非晶硅工藝下，增加驅動二極管會進一步減小光電二極管面積，降低探測器開口率。

為解決非晶硅薄膜載流子遷移率過低的問題，在LCD/OLED顯示領域已經出現用低溫多晶硅薄膜替代非晶硅薄膜制作TFT的情況。低溫多晶硅薄膜的制作方法是，在基板上沉積非晶硅薄膜，然后對非晶硅薄膜進行準分子激光煺火以形成多晶硅薄膜。由于多晶硅薄膜載流子遷移率遠大于非晶硅薄膜載流子遷移率，所以TFT面積可以大幅減小，每個像素的面積可以隨之減小，所以這種方式制作出來的顯示屏可以達到極高的分辨率，而且由于將驅動電路也以薄膜晶體管的形式制作在玻璃基板上，減少了分立器件，使顯示屏更輕。低溫多晶硅也有探測器領域的應用，如上海奕瑞光電子科技有限公司專利CN102403329。但是由于準分子激光煺火成本高，低溫多晶硅薄膜目前主要應用于中小尺寸面板。

微晶硅薄膜有介于非晶硅薄膜和多晶硅薄膜之間的載流子遷移率，制造工藝與非晶硅薄膜相似且使用相同的制造設備，因此有可能在不增加成本的前提下用微晶硅替代非晶硅制作薄膜探測器，以提高成像速度和圖像質量。

實用新型內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種微晶硅薄膜探測器結構，以提高X射線平板探測器的成像速度和圖像質量。

為實現上述目的及其他相關目的，?本實用新型還提供一種微晶硅薄膜探測器結構，該結構由薄膜晶體管和光電二極管構成的有源像素以矩陣形式排列；所述有源像素由一個薄膜晶體管TFT和一個光電二極管構成；所述薄膜晶體管TFT包括由本征微晶硅薄膜（131）和n摻雜微晶硅薄膜（132）構成的有源區、位于該有源區之上的第二絕緣層（15）、TFT漏極（141）、TFT源極（142）及設置于所述有源區下方的柵極（11）；該柵極（11）連接于用于控制薄膜晶體管TFT通斷的控制電路；該源極（142）連接于數據采集單元；用于當TFT導通時輸出光電二極管的電信號；所述光電二極管包括用作n極電極的TFT漏極（141）、依次位于該n極電極上的n摻雜非晶硅層（164）、本征非晶硅層（163）p摻雜非晶硅層（162）以及用作p極電極的透明導電薄膜(161)；TFT漏極（141）與光電二極管n極電極共用；當TFT導通時，積累于光電二極管n極電極的電荷傳輸到TFT源極（142），再傳輸到數據采集單元；第三絕緣層（17）覆蓋所述薄膜晶體管TFT和光電二極管；第三金屬層18通過第三絕緣層（17）將光電二極管p極電極引出，并連接于光電二極管偏置電路。

本實用新型還提供一種將有源像素應用于微晶硅薄膜探測器的電路結構，該電路結構包括光電二極管（07）以及第一、第二和第三薄膜晶體管TFT；所述光電二極管的p極設置偏置電壓VSS；該光電二極管的n極連接于第一薄膜晶體管TFT（04）的源極；該第一薄膜晶體管的漏極連接于電源正極VDD；當第一薄膜晶體管的柵極RST高電平時，第一薄膜晶體管TFT（04）導通，積累于所述光電二極管（07）n極的電荷被清空；

第二薄膜晶體管TFT（05）用作源極跟隨器用來放大光電二極管n極的電壓，其漏極連接于電源正極VDD；