[發明專利]一種硅基像素探測器電路及其形成方法

有效

• 申請號: 201610125187.7
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN105702748B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 楊君;殷華湘
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/105;H01L31/18;H03F1/26
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及探測器領域，特別涉及一種硅基像素探測器電路及其形成方法。

背景技術

硅基像素探測器是在硅基的半導體材料上制作的光敏探測器件，通常用作X射線的探測，主要包括PIN二極管器件的像素陣列，當有X射線輻射到硅基像素探測器的光接收面時，探測器的電信號發生變化，通過偵測電信號變化的來實現光輻射的探測。

為了能夠精確地測量到探測器的電信號，需要將探測器的電信號放大至可測量的級別，同時，能夠抑制噪聲，提高探測器整體靈敏度。在現有技術中，采用多級級聯的放大器電路，硅基像素探測器連接多級級聯的放大器，將硅基像素探測器的輸出經過多級放大后，連接到讀出電路，以便于讀出電路對放大后的電信號的識別，從而實現高增益。然而，多級級聯的放大器電路雖然實現了高增益，但卻無法抑制來自環境的噪聲，探測器整體靈敏度不高。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種硅基像素探測器電路及其形成方法，消除共模噪聲的影像，提高探測器整體的靈敏度。

為實現上述目的，本發明有如下技術方案：

一種硅基像素探測器電路，包括具有雙端輸入的第一差分放大器電路、第二放大器電路、第一探測器和第二探測器、第一復位晶體管和第二復位晶體管；

第一探測器和第二探測器的感測節點分別連接至差分放大器電路的兩個輸入端，差分放大器電路的輸出端連接第二放大器電路的輸入端；

第一復位晶體管和第二復位晶體管分別用于對第一探測器和第二探測器的電壓進行復位；

其中，第一探測器包括PIN二極管，第二探測器包括PIN二極管以及PIN二極管的受光面之上的阻擋層，第一探測器和第二探測器的PIN二極管形成在硅基襯底上的不同區域且具有相同的結構。

可選地，所述阻擋層為Mo。

可選地，第一差分放大電路和第二放大器電路為TFT晶體管電路，第一復位晶體管和第二復位晶體管為TFT晶體管。

可選地，第一差分放大電路包括第三TFT晶體管、第四TFT晶體管、第五TFT晶體管、第六TFT晶體管和TFT晶體管電流源；其中，

第五TFT晶體管和第六TFT晶體管，為輸入晶體管，其柵極分別連接第一探測器和第二探測器的感測節點，其電流輸出端連接至TFT晶體管電流源；

第三TFT晶體管和第四TFT晶體管，分別為第五TFT晶體管和第六TFT晶體管的負載晶體管，其柵極連接至第一偏置電壓。

可選地，還包括開關晶體管，第二放大器電路的輸出端通過開關晶體管連接至讀出電路。

可選地，第一探測器和第二探測器形成在第一晶片上；第一探測器和第二探測器上還外延有鈍化層，鈍化層中形成有接觸；在鈍化層之上的外延層中制備有第一差分放大器電路、第二放大器電路、第一復位晶體管和第二復位晶體管。

可選地，第一探測器和第二探測器形成在第一晶片上；還包括：

第二晶片，第二晶片上形成有第一差分放大器電路、第二放大器電路、第一復位晶體管和第二復位晶體管；

焊接柱，連接第一晶片和第二晶片，以實現第一晶片與第二晶片的電連接。

此外，本發明還提供一種硅基像素探測器電路的形成方法，包括：

提供硅基襯底的第一晶片，在第一晶片上形成PIN二極管；

在部分PIN二極管的受光面上形成阻擋層，形成有阻擋層的PIN二極管為第二探測器，未形成有阻擋層的PIN二極管為第一探測器；

形成第一差分放大器電路、第二放大器電路、第一復位晶體管和第二復位晶體管；

第一探測器和第二探測器分別電連接至差分放大器電路的兩個輸入端，差分放大器電路的輸出端連接第二放大器電路的輸入端；

第一復位晶體管和第二復位晶體管分別用于對第一探測器和第二探測器的感測節點的電壓進行復位，分別與第一探測器和第二探測器電連接。

可選地，形成第一差分放大器電路、第二放大器電路、第一復位晶體管和第二復位晶體管的步驟包括：

提供第二晶片，在第二晶片上分別形成第一差分放大器電路、第二放大器電路、第一復位晶體管和第二復位晶體管；

將第一晶片與第二晶片通過焊接柱連接在一起，以實現第一探測器和第二探測器分別與第一差分放大器電路、第二放大器電路以及第一復位晶體管和第二復位晶體管的電連接。

可選地，在第二晶片上還形成有開關晶體管以及讀出電路，第二放大器電路的輸出端通過開關晶體管連接至讀出電路。