[發(fā)明專利]α?IGZO薄膜傳感陣列的影像傳感器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310437965.2
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103681717B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐開文;鐘凡
• 申請（專利權(quán)）人: 徐廷貴
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L21/77
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙)33213
• 代理人: 吳秉中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及α-IGZO薄膜傳感陣列的影像傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著人們自我保健意識的逐漸增強，各種無損傷醫(yī)療檢測方法醫(yī)學(xué)影像（如X光胸透）受到人們的青睞。TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶體管）平板X 射線傳感器是數(shù)字影像技術(shù)中至關(guān)重要的元件。由于用非晶硅制作PIN光電二極管傳感器成本低和平板工業(yè)中讀取信號的主動矩陣非晶硅TFT的技術(shù)成熟，非晶硅技術(shù)在大型醫(yī)療影像應(yīng)用中很廣泛。

目前，傳感器通常采用薄膜晶體管平板結(jié)構(gòu)。非晶硅TFT遷移率很低，0.5~1 cm² /Vs，為了能為實時熒光透視應(yīng)用提供高品質(zhì)的影像，要求系統(tǒng)要有很高的幀率（＞30Hz），低的截止電流和信噪比。

上個世紀(jì)末，工業(yè)界嘗試用低溫多晶硅TFT解決以上問題。低溫多晶硅TFT有較高的遷移率，大約50~150 cm²/Vs ，并且可以整合成α-Si PIN 傳感器。然而因為激光結(jié)晶的復(fù)雜工藝以及相應(yīng)的均勻性問題，使得它難以應(yīng)用于大平板制作。同時高的漏電流造成TFT開關(guān)比低于6，這也增大了讀取時的本底噪聲。 表1把α-IGZO TFT技術(shù)與現(xiàn)有的應(yīng)用于醫(yī)療影像系統(tǒng)的TFT技術(shù)作了對比（表1: 非晶硅TFT，多晶硅TFT以及α-IGZO TFT技術(shù)的對比）。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷不足，本發(fā)明的目的在于提供α-IGZO薄膜傳感陣列的影像傳感器，通過用α-IGZO TFT制成α-Si:H PIN傳感器，應(yīng)用于實時X射線醫(yī)療影像（熒光透視）系統(tǒng)和/或無損測試系統(tǒng)，進(jìn)而改進(jìn)系統(tǒng)性能。使用α-IGZO TFT后的遷移率要比目前商用非晶硅TFT的高出10~15倍, 具有較低的截止電流，其信噪比也降低了約30%。大幅提高了實時醫(yī)療X射線影像品質(zhì)。

α-IGZO薄膜傳感陣列的影像傳感器，包括呈交叉排列的一組柵極線和一組數(shù)據(jù)線、以及由所述柵極線和數(shù)據(jù)線所界定的呈陣列狀排布的像素單元，所述像素單元包括一個薄膜晶體管器件和一個光電二極管器件，每個薄膜晶體管器件連接相應(yīng)的柵極線和數(shù)據(jù)線，每個光電二極管器件連接偏壓線和薄膜晶體管器件相應(yīng)的漏極；

所述薄膜晶體管器件，包括相對形成溝道的源極和漏極，所述源極和漏極之間設(shè)置有α-IGZO薄膜島，所述漏極與數(shù)據(jù)線連接。

所述數(shù)據(jù)線連接電荷放大器，所述電荷放大器連接多路選擇器，所述多路選擇器連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

所述上半的柵極線連接第一柵極驅(qū)動器，所述下半的柵極線連接第二柵極驅(qū)動器。

所述上半的柵極線兩側(cè)分別連接第一柵極驅(qū)動器和第三柵極驅(qū)動器，所述下半的柵極線兩側(cè)分別連接第二柵極驅(qū)動器和第四柵極驅(qū)動器。

所述數(shù)據(jù)線上側(cè)連接第一電荷放大器，下側(cè)連接第二電荷放大器。

α-IGZO薄膜傳感陣列的影像傳感器，還包括位于襯底之上的柵電極、覆蓋襯底和柵電極上的柵極絕緣層、 位于柵極絕緣層上方且在源極和漏極之間的α-IGZO薄膜島和刻蝕臺階島、位于源極上設(shè)置有PIN臺階、以及位于PIN臺階上的透明電極，所述透明電極連接偏壓線。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述影像傳感器的制備方法，包括以下步驟：

（一）.在襯底上沉積柵電極并構(gòu)造出柵極線和間距；

（二）.依次沉積柵極絕緣層、α-IGZO薄膜層和刻蝕臺階層；

（三）.構(gòu)造出刻蝕臺階島；

（四）.構(gòu)造出α-IGZO薄膜島；

（五）.沉積源-漏電極層；

（六）.沉淀并刻蝕出PIN臺階和透明電極；

（七）.構(gòu)造出源極和漏極；

（八）.沉積第一保護(hù)層；

（九）.構(gòu)造出連接TFT的漏極和數(shù)據(jù)線間的孔、連接PIN傳感器和偏壓線間的孔和預(yù)開邊緣接觸片的孔；

（十）.沉積并構(gòu)造出數(shù)據(jù)線、偏壓線和接觸片；

α-IGZO薄膜傳感陣列的影像傳感器的制備方法，其特征在于，還包括：

（十一）.沉積第二保護(hù)層，打開接觸片；

（十二）.平面化涂覆SOG或BCB形成平面層，沉積CsI形成閃爍層；

（十三）.帶式自動鍵合出柵極驅(qū)動器和電荷放大器。