[實用新型]氧化物半導體薄膜探測器及將有源像素應用于該探測器的電路結構

有效

• 申請號: 201220565646.0
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN203071076U
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 邱承彬;王曉煜;劉琳
• 申請（專利權）人: 上海奕瑞光電子科技有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L29/786
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本實用新型涉及一種氧化物半導體薄膜探測器及將有源像素應用于該探測器的電路結構，該薄膜探測器應用于X射線平板探測器。?

背景技術

有源像素（APS，active?pixel?sensor）是一種包含放大電路的像素，每個有源像素由一個光電二極管和一個放大器（驅動晶體管）構成，主要應用于CMOS成像電路。有源像素是與無源像素（PPS,?passive?pixel?sensor）相對的，在無源像素中只包含一個光電二極管和一個開關晶體管，光電二極管的信號不經放大直接從開關晶體管輸出。無源像素的缺點是信號噪聲大，信號輸出速度有限；另一方面隨著圖像尺寸增加，信號傳輸路徑增加，導致噪聲更大。有源像素解決了無源像素信號噪聲大的問題，因此在CMOS成像中得到廣泛應用。?

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域如X射線數字成像，由于玻璃基板的尺寸（8代線：2.2m×2.4m）可以做到遠大于單晶硅硅片（12英寸晶圓），因此X射線探測器中的薄膜探測器普遍采用基于玻璃基板的薄膜晶體管（Thin?Film?Transistor，TFT）。不過，由于玻璃不能經受高溫，一般采用等離子體增強化學氣相沉積（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溝道的寬長比，這樣就增加了TFT的面積。而在一個像素中，只有光電二極管是有效感光區域，如果TFT所占面積過大，就會降低成像質量和動態范圍。由于非晶硅過低的載流子遷移率導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）、有機發光二極管（Organic?Light-Emitting?Diode，OLED）顯示領域出現了低溫多晶硅（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。低溫多晶硅也有薄膜探測器領域的應用，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退火成本高，低溫多晶硅薄膜目前主要應用于中小尺寸面板。?

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氧化物半導體薄膜探測器及將有源像素應用于該探測器的電路結構，用于解決現有技術中大尺寸薄膜探測器由于載流子遷移率低導致的信號噪聲高的問題。?

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種氧化物半導體薄膜探測器，該薄膜探測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應的、由氧化物半導體薄膜構成的有源區，以及結合于所述有源區之上的第二絕緣層、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。?

本實用新型還提供一種將有源像素應用于氧化物半導體薄膜探測器的電路結構，其特征在于，所述電路結構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，并連接于數據采集單元。?