專利名稱：一種傳感器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及影像檢測技術，特別是涉及一種傳感器及其制造方法。
背景技術：
隨著人們自我保健意識的逐漸增強，各種無損傷醫(yī)療檢測方法受到人們的青睞。在諸多的無損傷檢測方法中，計算機斷層掃描技術已經(jīng)被廣泛的應用到我們的現(xiàn)實生活中。在計算機斷層掃描設備的組成中，必不可缺的一個部分就是傳感器。傳感器的基本結構如圖I所示，該傳感器12的每個感測單元包括一個光電二極管13和一個場效應晶體管(Field Effect Transistor, FET) 14，場效應晶體管14的柵極與傳感器12的掃描線(Gate Line) 15連接，場效應晶體管14的漏極與傳感器12的數(shù)據(jù)線(Data Line) 16連接，光電二極管13與場效應晶體管14的源極連接；數(shù)據(jù)線16的一端通 過連接引腳17連接數(shù)據(jù)讀出電路18。傳感器的工作原理為傳感器12通過掃描線15施加驅動掃描信號來控制場效應晶體管14的開關狀態(tài)。當場效應晶體管14被打開時，光電二極管13產(chǎn)生的光電流信號依次通過與場效應晶體管14連接的數(shù)據(jù)線16、數(shù)據(jù)讀出電路18而輸出，通過控制掃描線15與數(shù)據(jù)線16上的信號時序來實現(xiàn)光電流信號的采集功能，即通過控制場效應管14的開關狀態(tài)來實現(xiàn)對光電二極管13產(chǎn)生的光電流信號采集的控制作用。目前，傳感器通常采用薄膜晶體管(Thin Film Transistor, TFT)平板結構,這種傳感器在斷面上分為多層，例如在一個感測單元內(nèi)包括基板、柵極層、柵極絕緣層、有源層、源極與漏極層、鈍化層、PIN光電傳感器的PI結和透明電極窗口層，以及偏壓線層和擋光條層等。當然，不同傳感器由于具體結構的差異，在斷面上的具體圖層也不盡相同。通常，傳感器的各個圖層都是通過構圖(MASK)工藝形成的，而每一次MASK工藝通常包括掩模、曝光、顯影、刻蝕和剝離等工序。現(xiàn)有傳感器在制造時通常需要采用9至11次構圖工藝，這樣就對應的需要9至11張光罩掩模板，傳感器的制造成本較高，且制造工藝較為復雜，產(chǎn)能較難提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種傳感器及其制造方法，用以解決現(xiàn)有技術中存在的傳感器的制造成本較高，且制造工藝較為復雜，產(chǎn)能較難提升的技術問題。本發(fā)明傳感器，包括襯底基板、呈交叉排列的一組柵線和一組數(shù)據(jù)線，以及由所述一組柵線和一組數(shù)據(jù)線所界定的多個呈陣列狀排布的感測單元，每個感測單元包括薄膜晶體管器件和光電二極管傳感器件，其中，所述薄膜晶體管器件包括相對而置形成溝道的源極和漏極，所述漏極與相鄰的數(shù)據(jù)線連接，以及位于源極和漏極之上的歐姆層、位于歐姆層之上并覆蓋溝道的有源層、位于有源層之上的柵極絕緣層和位于柵極絕緣層之上、溝道上方并與相鄰的柵線連接的柵極；
所述光電二極管傳感器件包括位于襯底基板之上的偏壓電極和與偏壓電極連接的偏壓電極引腳、位于偏壓電極之上的光電二極管、位于光電二極管之上并與源極連接的透明電極。本發(fā)明傳感器的制造方法，包括在襯底基板上形成偏壓電極的圖形、與偏壓電極連接的偏壓電極引腳的圖形、位于偏壓電極之上的光電二極管的圖形，以及位于光電二極管之上的透明電極的圖形；通過一次構圖工藝形成源極、漏極和數(shù)據(jù)線的圖形，以及位于源極和漏極之上的歐姆層的圖形，其中，所述源極和漏極相對而置形成溝道，所述漏極與數(shù)據(jù)線連接，所述源極與透明電極連接；通過一次構圖工藝形成位于歐姆層之上并覆蓋溝道的有源層的圖形；形成覆蓋基板的柵極絕緣層，并通過一次構圖工藝形成位于柵極絕緣層之上、溝 道上方的柵極的圖形，以及與柵極連接的柵線的圖形。本發(fā)明所提出的傳感器的薄膜晶體管器件為頂柵型，傳感器可共采用六次或七次構圖工藝制作形成，對比于現(xiàn)有技術，減少了掩模板的使用數(shù)量，降低了制造成本，簡化了生產(chǎn)工藝，大大提升了設備產(chǎn)能及產(chǎn)品的良品率。


圖I為現(xiàn)有傳感器的立體結構示意圖；圖2為本發(fā)明傳感器的一個感測單元的俯視結構示意圖；圖3為本發(fā)明傳感器的制造方法流程示意圖；圖4為圖2的A-A處在第一次構圖工藝后的截面視圖；圖5為圖2的B-B處在第一次構圖工藝后的截面視圖；圖6為圖2的A-A處在第二次構圖工藝后的截面視圖；圖7為圖2的B-B處在第二次構圖工藝后的截面視圖；圖8為圖2的A-A處在第三次構圖工藝后的截面視圖；圖9為圖2的B-B處在第三次構圖工藝后的截面視圖；圖10為圖2的A-A處在第四次構圖工藝后的截面視圖；圖11為圖2的B-B處在第四次構圖工藝后的截面視圖；圖12為圖2的A-A處在第五次構圖工藝后的截面視圖；圖13為圖2的B-B處在第五次構圖工藝后的截面視圖；圖14為圖2的A-A處在第六次構圖工藝后的截面視圖；圖15為圖2的B-B處在第六次構圖工藝后的截面視圖；圖16為圖2的A-A處在第七次構圖工藝后的截面視圖；圖17為圖2的B-B處在第七次構圖工藝后的截面視圖。附圖標記12-傳感器13-光電二極管(現(xiàn)有技術)14-場效應晶體管15-掃描線16-數(shù)據(jù)線(現(xiàn)有技術) 17-連接引腳18-數(shù)據(jù)讀出電路 30-柵線31-數(shù)據(jù)線32-襯底基板33-源極34-漏極
35-歐姆層36-有源層37-柵極絕緣層38-柵極57-第二鈍化層40-光電二極管41-透明電極42a-偏壓電極40a_N型半導體40b_I型半導體40c-P型半導體43-第一鈍化層42b-偏壓電極引腳
具體實施例方式為了解決現(xiàn)有技術中存在的傳感器的制造成本較高，且制造工藝較為復雜的技術問題，本發(fā)明提供了一種傳感器及其制造方法。在本發(fā)明以下實施例中，所述傳感器包含多種類型，例如X射線傳感器等。如圖2、 圖16和圖17所示，本發(fā)明傳感器，包括襯底基板32、呈交叉排列的一組柵線30和一組數(shù)據(jù)線31、由所述一組柵線30和一組數(shù)據(jù)線31所界定的多個呈陣列狀排布的感測單元，每個感測單元包括薄膜晶體管器件和光電二極管傳感器件，其中，所述薄膜晶體管器件包括相對而置形成溝道的源極33和漏極34，所述漏極34與相鄰的數(shù)據(jù)線31連接，以及位于源極33和漏極34之上的歐姆層35、位于歐姆層35之上并覆蓋溝道的有源層36、位于有源層36之上的柵極絕緣層37和位于柵極絕緣層37之上、溝道上方并與相鄰的柵線30連接的柵極38 ；所述光電二極管傳感器件包括位于襯底基板32之上的偏壓電極42a和與偏壓電極42a連接的偏壓電極引腳42b、位于偏壓電極42a之上的光電二極管40、位于光電二極管40之上并與源極33連接的透明電極41。本發(fā)明中，所述襯底基板32可以為玻璃基板、塑料基板或其他材料的基板；所述柵線30、柵極38、數(shù)據(jù)線31、源極33、漏極34、偏壓電極42a和偏壓電極引腳42b的材質(zhì)可以為鋁釹合金(AINd)、鋁(Al)、銅(Cu)、鑰(Mo)、鑰鎢合金(MoW)或鉻(Cr)的單層膜，也可以為這些金屬材料任意組合所構成的復合膜，厚度通常在150納米至450納米之間；歐姆層35的材質(zhì)可以為摻雜質(zhì)半導體(n+a-Si);有源層36的材質(zhì)可以為非晶娃(a_Si),厚度在30納米至250納米之間；柵極絕緣層37的材質(zhì)可以為氮化硅，厚度在300納米至500納米之間；透明電極41的材質(zhì)可以為氧化銦錫等。在圖17所示的實施例中，所述光電二極管為PIN (positive, intrinsic,negative,簡稱PIN)型光電二極管,包括位于偏壓電極42a之上的N型半導體(n+a_Si)40a，位于N型半導體40a之上的I型半導體(a_Si)40b，以及位于I型半導體40b之上的P型半導體(P+a_Si)40c。PIN型光電二極管具有結電容小、渡越時間短、靈敏度高等優(yōu)點。在本發(fā)明的其它實施例中，光電二極管還可以采用MIS (metal, insulative, semiconductor,金屬-絕緣體-半導體，簡稱MIS)型光電二極管等。請繼續(xù)參照圖2、圖16和圖17所示,所述傳感器,還包括位于每個光電二極管傳感器件的透明電極41和偏壓電極引腳42b之上、并覆蓋基板的第一鈍化層43，所述源極33、漏極34和數(shù)據(jù)線31位于所述第一鈍化層43之上。第一鈍化層43 (及下文中的第二鈍化層57)可以采用無機絕緣膜，例如氮化硅等，或有機絕緣膜，例如感光樹脂材料或者非感光樹脂材料等，厚度通常在150納米至1500納米之間。在圖16和圖17所示的實施例中，所述第一鈍化層43具有容納源極33、漏極34、數(shù)據(jù)線31和歐姆層35的凹槽，以及連接源極33和透明電極41的通孔。此外，第一鈍化層上表面也可以為平面結構，源極、漏極、數(shù)據(jù)線和歐姆層在形成后凸起于第一鈍化層的上表面，源極和透明電極通過第一鈍化層上的通孔連接。所述傳感器還包括位于柵線30和每個薄膜晶體管器件的柵極38之上、并覆蓋基板的第二鈍化層57，所述第二鈍化層57具有信號引導區(qū)過孔(圖17和圖16為一個感測單元的截面結構，因此位于基板周邊的信號引導區(qū)過孔未在圖中示出)。在本發(fā)明技術方案中，傳感器的薄膜晶體管器件為頂柵型，傳感器可共采用六次或七次構圖工藝制作形成，對比于現(xiàn)有技術，可減少制造過程中掩模板的使用數(shù)量，降低了制造成本，簡化了生產(chǎn)工藝，大大提升了設備產(chǎn)能及產(chǎn)品的良品率。如圖3所示實施例，傳感器的制造方法可共包括七次構圖工藝，具體為步驟101、在襯底基板32上通過一次構圖工藝形成偏壓電極42a的圖形和與偏壓電極42a連接的偏壓電極引腳42b的圖形；第一次構圖工藝后的截面結構請參照圖4和圖 5所示；—次構圖工藝通常包括基板清洗、成膜、光刻膠涂覆、曝光、顯影、刻蝕、光刻膠剝離等工序；對于金屬層通常采用物理氣相沉積方式(例如磁控濺射法)成膜，通過濕法刻蝕形成圖形，而對于非金屬層通常采用化學氣相沉積方式成膜，通過干法刻蝕形成圖形，以下步驟道理相同，不再贅述。步驟102、通過一次構圖工藝形成位于偏壓電極42a之上的光電二極管40的圖形，以及位于光電二極管40之上的透明電極41的圖形。當光電二極管40為PIN型光電二極管時，該步驟可具體包括依次沉積N型半導體層、I型半導體層、P型半導體層和透明電極層，通過一次構圖工藝形成光電二極管40的圖形和透明電極41的圖形；在該次構圖工藝中，透明電極41的圖形可以單獨采用濕法刻蝕形成，也可以與光電二極管40的圖形同時通過干法刻蝕形成；第二次構圖工藝后的截面結構請參照圖6和圖7所示。步驟103、通過一次構圖工藝形成位于透明電極41和偏壓電極引腳42b之上、并覆蓋基板的第一鈍化層43的圖形；第三次構圖工藝后的截面結構請參照圖8和圖9所示。步驟104、通過一次構圖工藝形成源極33、漏極34和數(shù)據(jù)線31的圖形，以及位于源極33和漏極34之上的歐姆層35的圖形，其中，所述源極33和漏極34相對而置形成溝道，所述漏極34與數(shù)據(jù)線31連接，所述源極33與透明電極41連接；第四次構圖工藝后的截面結構請參照圖10和圖11所示。步驟105、通過一次構圖工藝形成位于歐姆層35之上并覆蓋溝道的有源層36的圖形；第五次構圖工藝后的截面結構請參照圖12和圖13所示。步驟106、形成覆蓋基板的柵極絕緣層37，并通過一次構圖工藝形成位于柵極絕緣層37之上、溝道上方的柵極38的圖形，以及與柵極38連接的柵線30的圖形；第六次構圖工藝后的截面結構請參照圖14和圖15所示。步驟107、通過一次構圖工藝形成覆蓋基板的第二鈍化層57的圖形，所述第二鈍化層57具有信號引導區(qū)過孔(位于基板周邊，圖中未示出)；第七次構圖工藝后的截面結構請參照圖16和圖17所示。此外，步驟101和步驟102也可替換為一次構圖工藝完成，具體為
在襯底基板32上依次沉積偏壓電極金屬、N型半導體層、I型半導體層、P型半導體層和透明電極層，并在透明電極層之上涂覆光刻膠；采用具有全透光區(qū)、半透光區(qū)和不透光區(qū)的掩模板對基板進行曝光，其中，不透光區(qū)對應形成偏壓電極42a、PIN型光電二極管和透明電極41的區(qū)域；半透光區(qū)對應形成偏壓電極引腳42b的區(qū)域；該步驟所采用的掩模板可以具體為灰色調(diào)掩模板或者半色調(diào)掩模板等;對基板進行顯影、刻蝕，形成偏壓電極42a的圖形、光電二極管40的圖形和透明電極41的圖形；對基板進行灰化、刻蝕和光刻膠剝離，形成偏壓電極引腳42b的圖形?？梢?，本發(fā)明傳感器的制造方法可共采用六次或七次構圖工藝，對比于現(xiàn)有技術，減少了掩模板的使用數(shù)量，降低了制造成本，簡化了生產(chǎn)工藝，大大提升了設備產(chǎn)能及產(chǎn)品 的良品率。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權利要求
1.一種傳感器，其特征在于，包括襯底基板、呈交叉排列的一組柵線和一組數(shù)據(jù)線，以及由所述一組柵線和一組數(shù)據(jù)線所界定的多個呈陣列狀排布的感測單元，每個感測單元包括薄膜晶體管器件和光電二極管傳感器件，其中， 所述薄膜晶體管器件包括相對而置形成溝道的源極和漏極，所述漏極與相鄰的數(shù)據(jù)線連接，以及位于源極和漏極之上的歐姆層、位于歐姆層之上并覆蓋溝道的有源層、位于有源層之上的柵極絕緣層和位于柵極絕緣層之上、溝道上方并與相鄰的柵線連接的柵極； 所述光電二極管傳感器件包括位于襯底基板之上的偏壓電極和與偏壓電極連接的偏壓電極引腳、位于偏壓電極之上的光電二極管、位于光電二極管之上并與源極連接的透明電極。
2.如權利要求I所述的傳感器，其特征在于，還包括 位于每個光電二極管傳感器件的透明電極和偏壓電極引腳之上、并覆蓋基板的第一鈍化層，所述源極、漏極和數(shù)據(jù)線位于所述第一鈍化層之上。
3.如權利要求2所述的傳感器，其特征在于，所述第一鈍化層具有容納源極、漏極、數(shù)據(jù)線和歐姆層的凹槽，以及連接源極和透明電極的通孔。
4.如權利要求3所述的傳感器，其特征在于，還包括 位于柵線和每個薄膜晶體管器件的柵極之上、并覆蓋基板的第二鈍化層，所述第二鈍化層具有信號引導區(qū)過孔。
5.如權利要求1 4任一項所述的傳感器,其特征在于,所述光電二極管為PIN型光電二極管，包括位于偏壓電極之上的N型半導體，位于N型半導體之上的I型半導體，以及位于I型半導體之上的P型半導體。
6.一種傳感器的制造方法，其特征在于，包括 在襯底基板上形成偏壓電極的圖形、與偏壓電極連接的偏壓電極引腳的圖形、位于偏壓電極之上的光電二極管的圖形，以及位于光電二極管之上的透明電極的圖形； 通過一次構圖工藝形成源極、漏極和數(shù)據(jù)線的圖形，以及位于源極和漏極之上的歐姆層的圖形，其中，所述源極和漏極相對而置形成溝道，所述漏極與數(shù)據(jù)線連接，所述源極與透明電極連接； 通過一次構圖工藝形成位于歐姆層之上并覆蓋溝道的有源層的圖形； 形成覆蓋基板的柵極絕緣層，并通過一次構圖工藝形成位于柵極絕緣層之上、溝道上方的柵極的圖形，以及與柵極連接的柵線的圖形。
7.如權利要求6所述的制造方法，其特征在于，在形成光電二極管的圖形和透明電極的圖形的步驟之后，在形成源極、漏極和數(shù)據(jù)線的圖形和歐姆層的圖形的步驟之前，該方法進一步包括 通過一次構圖工藝形成位于透明電極和偏壓電極引腳之上、并覆蓋基板的第一鈍化層的圖形，所述第一鈍化層具有容納源極、漏極、數(shù)據(jù)線和歐姆層的凹槽，以及連接源極和透明電極的通孔。
8.如權利要求6所述的制造方法，其特征在于，在形成柵極的圖形和柵線的圖形的步驟之后，該方法進一步包括 通過一次構圖工藝形成覆蓋基板的第二鈍化層的圖形，所述第二鈍化層具有信號弓I導區(qū)過孔。
9.如權利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述透明電極的圖形通過濕法刻蝕形成，或者，所述透明電極的圖形與光電二極管的圖形同時通過干法刻蝕形成。
10.如權利要求6、任一項所述的制造方法，其特征在于，所述光電二極管為PIN型光電二極管，所述形成偏壓電極的圖形、偏壓電極引腳的圖形、光電二極管的圖形，以及透明電極的圖形，通過一次構圖工藝完成，具體包括 在襯底基板上依次沉積偏壓電極金屬、N型半導體層、I型半導體層、P型半導體層和透明電極層，并在透明電極層之上涂覆光刻膠； 采用具有全透光區(qū)、半透光區(qū)和不透光區(qū)的掩模板對基板進行曝光，其中，不透光區(qū)對應形成偏壓電極、PIN型光電二極管和透明電極的區(qū)域；半透光區(qū)對應形成偏壓電極引腳的區(qū)域； 對基板進行顯影、刻蝕，形成偏壓電極的圖形、光電二極管的圖形和透明電極的圖形； 對基板進行灰化、刻蝕和光刻膠剝離，形成偏壓電極引腳的圖形。
11.如權利要求6、任一項所述的制造方法，其特征在于，所述形成偏壓電極的圖形、偏壓電極引腳的圖形、光電二極管的圖形，以及透明電極的圖形，通過兩次構圖工藝完成，具體包括 在襯底基板上通過一次構圖工藝形成偏壓電極的圖形和與偏壓電極連接的偏壓電極引腳的圖形； 通過一次構圖工藝形成位于偏壓電極之上的光電二極管的圖形，以及位于光電二極管之上的透明電極的圖形。
12.如權利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述光電二極管為PIN型光電二極管，所述通過一次構圖工藝形成光電二極管的圖形，以及透明電極的圖形具體包括 依次沉積N型半導體層、I型半導體層、P型半導體層和透明電極層，通過一次構圖工藝形成光電二極管的圖形和透明電極的圖形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種傳感器及其制造方法，所述傳感器包括襯底基板、呈交叉排列的一組柵線和一組數(shù)據(jù)線，以及由所述一組柵線和一組數(shù)據(jù)線所界定的多個呈陣列狀排布的感測單元，每個感測單元包括薄膜晶體管器件和光電二極管傳感器件，其中，所述薄膜晶體管器為頂柵型；所述光電二極管傳感器件包括位于襯底基板之上的偏壓電極和與偏壓電極連接的偏壓電極引腳、位于偏壓電極之上的光電二極管、位于光電二極管之上并與源極連接的透明電極。對比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明傳感器在制造工藝上減少了掩模板的使用數(shù)量，降低了制造成本，簡化了生產(chǎn)工藝，大大提升了設備產(chǎn)能及產(chǎn)品的良品率。
文檔編號H01L27/146GK102832222SQ201210262819
公開日2012年12月19日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權日2012年7月26日
發(fā)明者徐少穎, 謝振宇, 陳旭 申請人:北京京東方光電科技有限公司