[實(shí)用新型]氧化物半導(dǎo)體薄膜探測(cè)器及將有源像素應(yīng)用于該探測(cè)器的電路結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220565646.0
• 申請(qǐng)日: 2012-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN203071076U
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱承彬;王曉煜;劉琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海奕瑞光電子科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/146
• 分類號(hào): H01L27/146;H01L29/786
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種氧化物半導(dǎo)體薄膜探測(cè)器及將有源像素應(yīng)用于該探測(cè)器的電路結(jié)構(gòu)，該薄膜探測(cè)器應(yīng)用于X射線平板探測(cè)器。?

背景技術(shù)

有源像素（APS，active?pixel?sensor）是一種包含放大電路的像素，每個(gè)有源像素由一個(gè)光電二極管和一個(gè)放大器（驅(qū)動(dòng)晶體管）構(gòu)成，主要應(yīng)用于CMOS成像電路。有源像素是與無源像素（PPS,?passive?pixel?sensor）相對(duì)的，在無源像素中只包含一個(gè)光電二極管和一個(gè)開關(guān)晶體管，光電二極管的信號(hào)不經(jīng)放大直接從開關(guān)晶體管輸出。無源像素的缺點(diǎn)是信號(hào)噪聲大，信號(hào)輸出速度有限；另一方面隨著圖像尺寸增加，信號(hào)傳輸路徑增加，導(dǎo)致噪聲更大。有源像素解決了無源像素信號(hào)噪聲大的問題，因此在CMOS成像中得到廣泛應(yīng)用。?

CMOS是在單晶硅上制作的，則成像的尺寸受硅片尺寸限制，在需要更大尺寸成像的領(lǐng)域如X射線數(shù)字成像，由于玻璃基板的尺寸（8代線：2.2m×2.4m）可以做到遠(yuǎn)大于單晶硅硅片（12英寸晶圓），因此X射線探測(cè)器中的薄膜探測(cè)器普遍采用基于玻璃基板的薄膜晶體管（Thin?Film?Transistor，TFT）。不過，由于玻璃不能經(jīng)受高溫，一般采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（Plasma?Enhanced?Chemical?Vapor?Deposition，PECVD）在低溫下制作非晶硅TFT。非晶硅載流子遷移率遠(yuǎn)小于單晶硅，為了保證晶體管有同樣的速度，必須增加TFT溝道的寬長(zhǎng)比，這樣就增加了TFT的面積。而在一個(gè)像素中，只有光電二極管是有效感光區(qū)域，如果TFT所占面積過大，就會(huì)降低成像質(zhì)量和動(dòng)態(tài)范圍。由于非晶硅過低的載流子遷移率導(dǎo)致不能在像素中集成放大器，目前的采用非晶硅TFT的薄膜探測(cè)器主要采用無源像素。?

為解決非晶硅載流子遷移率低的問題，在液晶顯示器（Liquid?Crystal?Display，LCD）、有機(jī)發(fā)光二極管（Organic?Light-Emitting?Diode，OLED）顯示領(lǐng)域出現(xiàn)了低溫多晶硅（Low?Temperature?Poly-silicon，LTPS）代替非晶硅制作TFT的情況。低溫多晶硅薄膜的載流子遷移率大約是非晶硅的100倍，其制作方法是，在基板上沉積非晶硅薄膜，然后對(duì)非晶硅薄膜進(jìn)行準(zhǔn)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(yuǎn)大于非晶硅薄膜載流子遷移率，所以TFT面積可以大幅減小。低溫多晶硅也有薄膜探測(cè)器領(lǐng)域的應(yīng)用，如上海奕瑞光電子科技有限公司專利CN102403329。但是由于準(zhǔn)分子激光退火成本高，低溫多晶硅薄膜目前主要應(yīng)用于中小尺寸面板。?

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種氧化物半導(dǎo)體薄膜探測(cè)器及將有源像素應(yīng)用于該探測(cè)器的電路結(jié)構(gòu)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中大尺寸薄膜探測(cè)器由于載流子遷移率低導(dǎo)致的信號(hào)噪聲高的問題。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種氧化物半導(dǎo)體薄膜探測(cè)器，該薄膜探測(cè)器由有源像素以矩陣形式排列，其中，所述有源像素包括形成于基板上的薄膜晶體管和光電二極管、覆蓋于所述薄膜晶體管和光電二極管的第三絕緣層、以及穿過所述第三絕緣層連接于所述光電二極管的電極，其特征在于，所述薄膜晶體管包括：位于所述基板上的柵極，形成于所述柵極及基板上的第一絕緣層，形成于所述第一絕緣層上并與所述柵極相對(duì)應(yīng)的、由氧化物半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成的有源區(qū)，以及結(jié)合于所述有源區(qū)之上的第二絕緣層、漏極和源極；所述光電二極管包括：形成于所述第一絕緣層上的、作為n極電極的漏極，依次位于所述n極電極上的n摻雜非晶硅層、本征非晶硅層、p摻雜非晶硅層及p極電極。?

可選地，所述第一、第二和第三絕緣層的材料為氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。?

可選地，所述第一、第二和第三金屬層的材料為鉬/鋁/鉬的合金。?

本實(shí)用新型還提供一種將有源像素應(yīng)用于氧化物半導(dǎo)體薄膜探測(cè)器的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電路結(jié)構(gòu)由有源像素以矩陣形式排列，其中，各該有源像素至少包括光電二極管以及銦鎵鋅氧化物薄膜晶體管；各該有源像素中，所述光電二極管的n極連接于所述薄膜晶體管的源極，所述光電二極管的p極連接于偏置電壓；各行有源像素的薄膜晶體管的柵極相連，并連接于控制單元；各列有源像素的薄膜晶體管的源極相連，并連接于數(shù)據(jù)采集單元。?