[發(fā)明專利]一種X射線探測器件及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810563401.6
• 申請(qǐng)日: 2018-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN108646283B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王凱;徐楊兵;陳軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G01T1/24
• 分類號(hào): G01T1/24;H01L31/119;H01L31/18
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 林玉芳

本發(fā)明公開了一種X射線探測器件及其制作方法，該光柵極型X射線探測器包括襯底；底部柵電極，其形成在所述襯底上；下柵絕緣層，其形成在底部柵電極上；源電極和漏電極，其形成在柵絕緣層上且相互隔開，并與底部柵極有一定相互交疊區(qū)域；溝道半導(dǎo)體層，其形成在所述源電極和漏電極上；電荷收集電極，其形成在柵絕緣層上，并與所述源電極和漏電極分別由一定交疊區(qū)域；X射線光電導(dǎo)層，其形成在電荷收集電極和上柵絕緣層上；上電極，其形成在所述X射線光電導(dǎo)層上。本發(fā)明的X射線探測器件通過采用縱向堆疊的器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用高遷移率溝道半導(dǎo)體層材料和高靈敏度X射線光電導(dǎo)材料，能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度快速X射線探測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光柵極型X射線探測器件及其制作方法。

背景技術(shù)

X射線成像設(shè)備是目前被廣泛應(yīng)用的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備，X射線成像能夠讓醫(yī)生看到生物體中器官和組織的細(xì)節(jié)部分，是精準(zhǔn)醫(yī)療過程中的重要設(shè)備。快速X射線成像能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生物體器官的動(dòng)態(tài)成像，是X射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)的重要發(fā)展方向。X射線探測器件是X射線成像系統(tǒng)的和心部件之一，可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的即時(shí)X射線成像。因此，應(yīng)用上對(duì)X射線探測器件的響應(yīng)速度和靈敏度提出了更高的要求。

目前，市場上的X射線探測器件絕大多數(shù)采用橫向分布的方式制作，所形成的像素尺寸較大，填充因子小，缺乏內(nèi)增益功能，因此難以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的X射線成像。另外，現(xiàn)有的X射線探測器件還沒有采用高遷移率的半導(dǎo)體材料作為開關(guān)材料，且現(xiàn)有X射線探測器的X射線光電導(dǎo)材料的光電增益也不高，所以難以形成快速，高分辨率的X射線成像。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的第一目的在于：提供一種X射線探測器件，該X射線探測器件同時(shí)具有傳感器、放大器和開關(guān)的功能，將其應(yīng)用于X射線探測和成像中能夠有效提高平板X射線探測器的響應(yīng)速度、分辨率、靈敏度和信噪比。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用以下技術(shù)方案：

一種X射線探測器件，其特征在于，包括：

襯底；

底部柵電極，其形成在所述襯底上且位于襯底中間位置；

下柵絕緣層，其形成在底部柵電極上；

溝道半導(dǎo)體層，其形成于下柵絕緣層上且位于底部柵電極頂部；

源電極和漏電極，其形成在下柵絕緣層上且分別位于溝道半導(dǎo)體層左右兩側(cè)；

上柵絕緣層，其覆蓋在所述溝道半導(dǎo)體層、源電極及漏電極上；

電荷收集電極，其形成在所述上柵絕緣層上且在垂直方向上位于所述源電極及漏電極之間，其在襯底上的投影與底部柵電極有一定交疊；

X射線光電導(dǎo)層，其形成并覆蓋于所述電荷收集電極及上柵絕緣層上；

上電極，其形成并覆蓋在所述X射線光電導(dǎo)層上，且所述上電極與X射線光電導(dǎo)層的接觸為金屬歐姆接觸或PN結(jié)接觸或肖特基結(jié)接觸。

本發(fā)明的X射線探測器件，通過在X射線光電導(dǎo)層上形成一層上電極，使用時(shí)，在上電極上施加偏壓，以在X射線光電導(dǎo)層中形成電場，電場的存在使得X光照產(chǎn)生的電子空穴對(duì)迅速分離，一種載流子被電荷收集電極收集，并且在溝道半導(dǎo)體中感應(yīng)出相應(yīng)的載流子，使得溝道半導(dǎo)體中的半導(dǎo)體濃度增大，能夠有效增大光電流，提高了X射線探測器件的光電特性，從而提高使用了本發(fā)明的X射線探測器件的靈敏度。特別是，溝道半導(dǎo)體層由高遷移率的半導(dǎo)體材料制成，使器件的響應(yīng)速度得到有效增大。

作為一種具體的實(shí)施例，所述下柵絕緣層直接地、完整地覆蓋在所述底部柵電極及襯底上表面上。

作為一種具體的實(shí)施例，所述溝道半導(dǎo)體層的寬度大于底部柵電極的寬度且小于下柵絕緣層的寬度。該溝道半導(dǎo)體層的寬度大于底部柵電極的寬度，可以增加溝道半導(dǎo)體層與源電極及漏電極的接觸面積，減少接觸電阻。