光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、其制造方法以及x光圖像檢測(cè)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、其制造方法和X光圖像檢測(cè)器。光電轉(zhuǎn)換設(shè)備至少包括光電二極管裝置。該光電二極管裝置包括下部電極和上部電極、置于所述下部電極和上部電極之間的光電轉(zhuǎn)換層，其中，所述光電轉(zhuǎn)換層包括圖案化的邊緣表面，所述光電轉(zhuǎn)換層的尺寸小于所述下部電極，且置于所述下部電極的表面上。所述光電二極管裝置還包括至少覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換層的圖案化的邊緣表面的保護(hù)膜。除了形成有接觸孔的區(qū)域之外的所述保護(hù)膜和所述下部電極形成有相同形狀的圖案。
【專利說(shuō)明】光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、其制造方法以及X光圖像檢測(cè)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、其制造方法以及X光圖像檢測(cè)器。尤其是，本發(fā)明涉及一種光電二極管陣列基板、其制造方法以及配備有光電二極管陣列基板的X光圖像檢測(cè)器，在所述光電二極管陣列基板中，分別連接到薄膜晶體管(下文稱為TFT)的光電二極管(下文稱為ro)布置成矩陣。
【背景技術(shù)】
[0002]光電轉(zhuǎn)換設(shè)備用于諸如圖像傳感器和X光圖像檢測(cè)器的裝置。尤其是，采用平板(諸如ro陣列基板)的X光圖像檢測(cè)器被稱為平板X光檢測(cè)器(也被稱為平板檢測(cè)器，平板檢測(cè)器在下文中被稱為FPD)。對(duì)應(yīng)于圖像信號(hào)的數(shù)字化的最新發(fā)展，由用于靜態(tài)圖像的FPD取代傳統(tǒng)的模擬膠片正在攝像裝置的領(lǐng)域中推進(jìn)，且由用于運(yùn)動(dòng)圖像的FPD取代圖像增強(qiáng)器II正在熒光設(shè)備的領(lǐng)域中推進(jìn)。因此，F(xiàn)ro在醫(yī)學(xué)圖像診斷設(shè)備的領(lǐng)域中是重要的裝置。
[0003]根據(jù)其將X光轉(zhuǎn)換成電荷所用的方法，F(xiàn)PD分成直接轉(zhuǎn)換類型的裝置和間接轉(zhuǎn)換類型的裝置。直接轉(zhuǎn)換類型的裝置使用由諸如硒(Se)的材料形成的轉(zhuǎn)換層來(lái)將X光直接轉(zhuǎn)換成電荷。間接轉(zhuǎn)換類型的裝置使用由諸如碘化銫(CsI)的材料制成且被安裝在上述的ro陣列基板上的閃爍體，來(lái)利用該閃爍體將X光轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光線并相繼地利用ro執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換。相比于直接轉(zhuǎn)換類型，間接轉(zhuǎn)換類型具有較高的S/Ν比率且能夠利用低劑量的X光輻射拍攝圖像。因此，正開(kāi)發(fā)很多間接轉(zhuǎn)換類型的FPD，這是因?yàn)槠淠軌驅(qū)崿F(xiàn)患者照射量的降低。尤其是，對(duì)于熒光設(shè)備，需要靈敏度較高的ro來(lái)實(shí)現(xiàn)患者照射量的較大程度的降低。
[0004]對(duì)于具有高靈敏度的ro裝置而言，需要下列特性:“高量子效率”，使得盡管光子量非常小，但仍實(shí)現(xiàn)有效的光電轉(zhuǎn)換；“暗電流小”，使得在轉(zhuǎn)換后保持小的電子量；以及“二極管電容小”，使得限制成像滯后并實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)。這些特性可以通過(guò)增大光電轉(zhuǎn)換層的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，光電轉(zhuǎn)換層的厚度增大可導(dǎo)致在制造過(guò)程中，具體而言，在形成層的步驟中以及隨后的步驟中，發(fā)生層分離，發(fā)生層分離已成為問(wèn)題。
[0005]導(dǎo)致該問(wèn)題的主要因素為源于構(gòu)成裝置的層之間的收縮差異造成的膜應(yīng)力，所述收縮差異是因在成層工藝中從高溫狀態(tài)到室溫的溫度改變而造成的。通過(guò)降低成層溫度，可以減少大部分收縮，且可以解決待在基板的整個(gè)部分中發(fā)生的層分離，這可以容易地想象到。然而，其幾乎不能解決局部層分離以及在那一點(diǎn)處的膜應(yīng)力集中，局部層分離是當(dāng)局部地造成層收縮差異時(shí)產(chǎn)生的，例如，在基部上形成的圖案化的結(jié)構(gòu)的邊緣處發(fā)生收縮差異時(shí)。而且，其意味著，限制成層溫度，成層溫度對(duì)于控制光電轉(zhuǎn)換層的膜性能而言是重要的因素。因此，為了增大膜性能的可控制性，還需要不導(dǎo)致其中發(fā)生層分離的結(jié)構(gòu)。
[0006]通常，已提出解決層分離的多種技術(shù)。日本未審查的專利申請(qǐng)公布(JP-A)N0.2009-147203以及N0.2004-063660公開(kāi)了這樣的結(jié)構(gòu):鑒于因由非晶硅制成的光電轉(zhuǎn)換層及其基部未緊密聯(lián)接在一起而導(dǎo)致的光電轉(zhuǎn)換層的層分離，至少其上有光電轉(zhuǎn)換層的隔離的圖案的基部不包括由氮化硅制成的層。
[0007]然而，尤其當(dāng)形成厚的光電轉(zhuǎn)換層時(shí)，該層在其成層和處理步驟期間可明顯地收縮。因此，在基部包括氮化硅膜的區(qū)域和基部不包括氮化硅膜的區(qū)域之間的粘附性的差異以及在基部中的結(jié)構(gòu)之間的線膨脹系數(shù)的差異已在基部上的不同的圖案化結(jié)構(gòu)的邊緣上形成源于光電轉(zhuǎn)換層中的層收縮的應(yīng)力集中，這已導(dǎo)致局部產(chǎn)生的層分離。如上所述，現(xiàn)有技術(shù)不能解決層分離問(wèn)題且導(dǎo)致低生產(chǎn)率以及使裝置受污染從而影響其他基板。
[0008]鑒于這一點(diǎn)，JP-AN0.2009-147203 以及 JP-A N0.2010-067762 公開(kāi)了這樣的結(jié)構(gòu):在對(duì)光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行成層和加工期間，整個(gè)基部由下部電極層形成。由此，沒(méi)有部件來(lái)導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換層的基部中發(fā)生應(yīng)力集中，這減少了局部層分離。
[0009]然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，下部電極層是通過(guò)在對(duì)光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行圖案化之后進(jìn)行的圖案化過(guò)程而形成的，這是因?yàn)樵诩庸す怆娹D(zhuǎn)換層期間，整個(gè)基部是由下部電極層形成的。作為補(bǔ)充的解釋，執(zhí)行各種加工步驟，諸如光刻和蝕刻，使得光電轉(zhuǎn)換層的邊緣表面裸露。這意味著，光電轉(zhuǎn)換層的邊緣表面被抗蝕劑材料、下部電極的金屬材料和包括這些材料的雜質(zhì)污染。該情況導(dǎo)致這樣的問(wèn)題:污染可在光電二極管的兩個(gè)電極之間形成漏電路徑且暗電流增大。而且，為圖案化的光電轉(zhuǎn)換層形成保護(hù)膜，這導(dǎo)致引起泄露。
[0010]鑒于這一點(diǎn)，JP-A N0.2010-067762公開(kāi)了一種在形成保護(hù)膜之前通過(guò)氫等離子體對(duì)光電轉(zhuǎn)換層的被污染的邊緣表面進(jìn)行清潔處理的方法。具體而言，在上部電極是導(dǎo)電的氧化物膜(諸如ITO (銦錫氧化物)膜)的情況下清潔處理可以還原上部電極，因此上部電極由已知的光屏蔽金屬形成且通過(guò)在ITO上部電極上形成鈍化層來(lái)形成掩模結(jié)構(gòu)。
[0011]然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，以上方法可以使光電二極管的孔徑特性變差且使制造步驟復(fù)雜。而且，以上方法僅提供了通過(guò)清潔處理來(lái)補(bǔ)救污染情況的解決方案，且可以認(rèn)為，通過(guò)該方法并未完全消除污染。JP-A N0.2004-063660公開(kāi)了一種在形成光電轉(zhuǎn)換層之前通過(guò)圖案化來(lái)加工下部電極的方法。該方法實(shí)際提供了不產(chǎn)生漏電路徑的效果，但未解決如上所述的關(guān)于層分離的問(wèn)題。換言之，JP-A N0.2004-063660公開(kāi)了對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中不相容的“層分離”和“漏電的對(duì)策”這兩個(gè)問(wèn)題起作用的技術(shù)，但未徹底地解決這兩個(gè)問(wèn)題。
[0012]如上所述，為了得到具有高靈敏性的光電二極管，增大S/Ν比率是必須的，且需要充分地降低暗電流。而且，毫無(wú)疑問(wèn)，制造不發(fā)生層分離的裝置是基本前提。如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，可以分開(kāi)實(shí)現(xiàn)且不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)“不導(dǎo)致層分離的結(jié)構(gòu)”和“不導(dǎo)致漏電路徑的結(jié)構(gòu)”，這一點(diǎn)已由本發(fā)明人證實(shí)。
[0013]因此，同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩種結(jié)構(gòu)是待解決的問(wèn)題，但同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩種結(jié)構(gòu)造成諸如制造成本增大和開(kāi)口率減小或填充因子減小的第二問(wèn)題并不是優(yōu)選的。本發(fā)明尋求解決該問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本申請(qǐng)公開(kāi)了:示例性的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括光電二極管，該光電二極管具有高的靈敏度且其結(jié)構(gòu)不導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換層發(fā)生層分離；制造光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法，每一方法實(shí)現(xiàn)了制造光電轉(zhuǎn)換設(shè)備而不增大其制造成本；以及X光圖像檢測(cè)器，每一 X光圖像檢測(cè)器配備有如本發(fā)明的實(shí)施方式所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
[0015]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是一種包括光電二極管裝置的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。該光電二極管裝置包括彼此面對(duì)的下部電極和上部電極以及置于下部電極和上部電極之間的光電轉(zhuǎn)換層，其中，所述光電轉(zhuǎn)換層包括圖案化的邊緣表面，所述光電轉(zhuǎn)換層的尺寸小于下部電極的尺寸，且所述光電轉(zhuǎn)換層置于所述下部電極的表面上且位于所述下部電極的表面內(nèi)側(cè)。該光電二極管裝置還包括保護(hù)膜，所述保護(hù)膜至少覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換層的圖案化的邊緣表面。除了形成接觸孔的區(qū)域之外的保護(hù)膜以及下部電極形成有相同形狀的圖案，其中，接觸孔形成在保護(hù)膜中以連接所述上部電極和待置于所述保護(hù)膜上的偏壓線。
[0016]本發(fā)明的另一實(shí)施方式是包括光電二極管裝置的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。所述光電二極管裝置包括彼此面對(duì)的下部電極和上部電極以及置于所述下部電極和所述上部電極之間的光電轉(zhuǎn)換層，其中，所述光電轉(zhuǎn)換層從下部電極側(cè)按順序包括n+-娃層、本征-娃層和P+-娃層。上部電極、P+-娃層和本征娃層的在P+-娃層側(cè)的一部分形成有相同形狀的圖案。本征-硅層具有臺(tái)階形狀。該光電二極管裝置還包括至少覆蓋P+-硅層的圖案化的邊緣表面和本征硅層的該部分的圖案化的邊緣表面的保護(hù)膜。除了形成有接觸孔的區(qū)域之外的該保護(hù)膜、下部電極、n+-硅層以及本征硅層的在n+-硅層側(cè)的一部分形成有相同形狀的圖案，其中，所述接觸孔在保護(hù)膜中形成以連接上部電極和待置于所述保護(hù)膜上的偏壓線。
[0017]在上述每一光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中，優(yōu)選的是，下部電極和上部電極彼此面對(duì)，且下部電極從所述上部電極突伸一突伸長(zhǎng)度，且本征-硅層的層厚度小于該突伸長(zhǎng)度。
[0018]本發(fā)明的另一實(shí)施方式是一種制造包括光電二極管裝置的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法，所述光電二極管裝置包括彼此面對(duì)的下部電極和上部電極、置于所述下部電極和所述上部電極之間的光電轉(zhuǎn)換膜。該方法包括:形成待形成下部電極的金屬層；以及通過(guò)在待形成所述下部電極的所述金屬層上按順序形成待形成所述光電轉(zhuǎn)換層的層和待形成所述上部電極的金屬層，以及通過(guò)對(duì)待形成所述上部電極的所述金屬層和待形成所述光電轉(zhuǎn)換層的層進(jìn)行圖案化，來(lái)形成所述光電轉(zhuǎn)換層和所述上部電極。該方法還包括:形成待形成保護(hù)膜的層；對(duì)待形成保護(hù)膜的層以及待形成下部電極的金屬層圖案化，保留待形成保護(hù)膜的層的一部分，該部分至少覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換層的圖案化的邊緣表面。
[0019]本發(fā)明的另一實(shí)施方式是一種制造包括光電二極管裝置的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法，所述光電二極管裝置包括彼此面對(duì)的下部電極和上部電極、置于所述下部電極和所述上部電極之間的光電轉(zhuǎn)換層，其中所述光電轉(zhuǎn)換層包括n+-娃層、本征-娃層、P+-娃層。所述方法包括:形成待形成下部電極的金屬層；以及通過(guò)在待形成所述下部電極的所述金屬層上按順序形成待形成所述n+-硅層的層、待形成所述本征-硅層的層和待形成所述P+-硅層的層和待形成所述上部電極的金屬層，以及通過(guò)對(duì)待形成所述上部電極的所述金屬層和待形成所述P+-硅層的層和待形成所述本征-硅層的層進(jìn)行圖案化至所述本征-硅層的中間厚度，來(lái)形成所述光電轉(zhuǎn)換層和所述上部電極。該方法還包括:形成待形成保護(hù)膜的層；以及對(duì)待形成所述保護(hù)膜的所述層、待形成所述本征-硅層的所述層的保留部分、待形成所述n+-硅層的所述層和待形成所述下部電極的所述金屬層進(jìn)行圖案化，其中，保留待形成所述保護(hù)膜的所述層的一部分來(lái)至少覆蓋所述P+-硅層的圖案化的邊緣表面以及所述本征-硅層的圖案化的邊緣表面。
[0020]在上述每種方法中，優(yōu)選的是，待形成本征-硅層的層所形成的厚度小于下部電極從所述上部電極突伸的突伸長(zhǎng)度。
[0021]在上述每種方法中，優(yōu)選的是，對(duì)待形成保護(hù)膜的層、待形成下部電極的金屬層進(jìn)行圖案化包括將待形成下部電極的金屬層以及待形成保護(hù)膜的層圖案化為相同形狀的圖案。[0022]將在下文描述說(shuō)明性實(shí)施方式的其他特征。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]現(xiàn)將參考示例性的、非限制性的附圖僅通過(guò)示例描述實(shí)施方式，其中，在多個(gè)附圖中相似的元件具有相似的附圖標(biāo)記。
[0024]圖1是示出待安裝在示例I的光電裝換設(shè)備上的陣列基板的俯視圖；
[0025]圖2A到圖2C是沿著圖1的I1-1I線所作的截面圖，其示出示例I的結(jié)構(gòu)和變型示例的結(jié)構(gòu)；
[0026]圖3A到圖3J是示出待安裝在示例I的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上的陣列基板的制造步驟的截面圖；
[0027]圖4是示出具有執(zhí)行輻射成像的功能的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0028]圖5是示出待安裝在示例2的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上的陣列基板的截面圖；
[0029]圖6A到圖6J是示出待安裝在示例2的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上的陣列基板的制造步驟的截面圖；
[0030]圖7是總體示出本發(fā)明的實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的效果的曲線圖；
[0031]圖8是示出待安裝在傳統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上的陣列基板的截面圖；
[0032]圖9A到圖91是示出待安裝在傳統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上的陣列基板的制造步驟的截面圖；
[0033]圖10是示出在待安裝在傳統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上的陣列基底的制造步驟中導(dǎo)致的光電轉(zhuǎn)換層的層分離的示例的圖；
[0034]圖11是示出待置于示例2的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中的光電轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)的截面圖；以及
[0035]圖12是本發(fā)明的實(shí)施方式的X光圖像檢測(cè)器的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下文將參考附圖描述光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法以及X光圖像檢測(cè)器的示例性實(shí)施方式。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將明白，本文結(jié)合這些附圖給出的描述僅僅是出于示例性目的，且不意圖以任何方式限制潛在實(shí)施方式的范圍，潛在實(shí)施方式的范圍可通過(guò)參考所附的權(quán)利要求書而確定。
[0037]如【背景技術(shù)】的描述中所示出的，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)幾乎不同時(shí)實(shí)現(xiàn)“不導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換層發(fā)生層分離的結(jié)構(gòu)”和“在其中不產(chǎn)生漏電路徑的結(jié)構(gòu)”，這是因?yàn)檫@二者是不相容的從而不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)。而且，試圖同時(shí)實(shí)現(xiàn)這二者，可導(dǎo)致制造成本增大和開(kāi)口率或填充因子下降的問(wèn)題。
[0038]鑒于以上，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了這樣的結(jié)構(gòu):至少當(dāng)待形成光電轉(zhuǎn)換層的層形成并被圖案化時(shí)，下部電極層保持作為該光電轉(zhuǎn)換層的基部的整個(gè)部分。由此，不存在因由半導(dǎo)體形成的光電轉(zhuǎn)換層和由金屬形成的下部電極層之間的粘附性以及該光電轉(zhuǎn)換層和該下部電極層的膨脹和/或收縮而局部導(dǎo)致應(yīng)力差異的區(qū)域，這可以為限制光電轉(zhuǎn)換層的層分離提供很大的作用。
[0039]而且，如上所述，圖案化的上部電極和圖案化的光電轉(zhuǎn)換層形成在已設(shè)置為基部的整個(gè)部分的下部電極層上，且在該條件下，構(gòu)成保護(hù)膜的層形成在待形成下部電極的層和圖案化的上部電極以及圖案化的光電轉(zhuǎn)換層的上面。換言之，在已裸露出光電轉(zhuǎn)換層之后就立刻形成待成為保護(hù)膜的層來(lái)覆蓋圖案化的邊緣表面。由此，不需要對(duì)圖案化的光電轉(zhuǎn)換層的裸露的邊緣表面進(jìn)行不想要的制造步驟，這可以避免因污染而產(chǎn)生漏電路徑。
[0040]此后，用相同形狀的圖案形成該保護(hù)膜和下部電極以完成光電二極管裝置。此時(shí)，重要的是，通過(guò)相同的光刻方法進(jìn)行保護(hù)膜和下部電極的圖案化。為了對(duì)下部電極進(jìn)行剛才的圖案化過(guò)程，可通過(guò)不同的光刻過(guò)程分開(kāi)處理保護(hù)膜和下部電極。然而，當(dāng)光刻過(guò)程分開(kāi)執(zhí)行時(shí)，需要考慮到制造裕度(諸如這些圖案的移位)來(lái)設(shè)計(jì)裝置，這導(dǎo)致減小了有源區(qū)的面積和光電轉(zhuǎn)換層的面積。這意味著，二極管的接收光的靈敏性因填充因子的減小而降低。而且，用于這些部件的分開(kāi)的光刻過(guò)程自然地增大要使用的掩模的數(shù)量以及制造步驟的數(shù)量。因此，通過(guò)使用相同形狀的圖案形成保護(hù)膜和下部電極，可以實(shí)現(xiàn)以上效果，且二極管的性能(諸如，接收光的靈敏性)不變差且不提高制造成本。
[0041]而且，本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)提供了不同于現(xiàn)有效果的組合的以下效果。即，光電二極管陣列由多個(gè)層和多個(gè)層間膜組成，其中，部件通過(guò)接觸孔彼此連接。在該結(jié)構(gòu)中，增大接觸孔的深度(層間膜的厚度)導(dǎo)致制造過(guò)程中的各種問(wèn)題，例如，因?qū)竦膶娱g膜進(jìn)行蝕刻處理導(dǎo)致生產(chǎn)周期延長(zhǎng)、因延長(zhǎng)的蝕刻時(shí)間段導(dǎo)致光致抗蝕劑膜的質(zhì)量變化以及發(fā)生粘連、以及由于因蝕刻處理導(dǎo)致的光致抗蝕劑的小孔部貫通而產(chǎn)生的層間短路。然而，在本實(shí)施方式中，覆蓋光電轉(zhuǎn)換層的圖案化的邊緣表面的保護(hù)膜剛好位于如上所述的下部電極存在的區(qū)域上，這使為了形成接觸孔而蝕刻的層減少了一層且提供了減少制造過(guò)程中可以導(dǎo)致的問(wèn)題的另外的效果。
[0042]對(duì)于柵極層的端子部分處的構(gòu)造的具體示例，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)需要對(duì)光電二極管保護(hù)膜、TFT鈍化層和柵極絕緣層這三個(gè)層進(jìn)行蝕刻處理。對(duì)比之下，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，不需要對(duì)TFT鈍化層和柵極絕緣層這兩個(gè)層以外的層進(jìn)行蝕刻處理，這提供了良好效果。
[0043]示例 I
[0044]首先，將參考圖1、圖2A到圖2C描述示例I的陣列基板的結(jié)構(gòu)。
[0045]圖1是示出待安裝在本示例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上的陣列基板的俯視圖。在該陣列基板上，設(shè)置有多個(gè)柵極線2和多個(gè)信號(hào)線18，其正交交叉以形成矩陣形狀。在對(duì)應(yīng)于柵極線2和信號(hào)線18的交叉的每個(gè)位置處，柵極線2和信號(hào)線18連接至作為開(kāi)關(guān)元件的薄膜晶體管101，且該薄膜晶體管101布置成連接至光電二極管102。柵極線2和信號(hào)線18分別連接到端子104。
[0046]圖2A是沿著圖1的線I1-1I所作的截面圖。提供了基板1，該基板上放置有柵極線2和柵極絕緣層3，且圖案化的半導(dǎo)體層4形成于基板1、柵極線2和柵極絕緣層3的上面。在半導(dǎo)體層4上，設(shè)置有源電極5和漏電極6，源電極5和漏電極6彼此隔開(kāi)的距離對(duì)應(yīng)于溝道長(zhǎng)度，接著，形成鈍化層7以覆蓋源電極5和漏電極6來(lái)形成薄膜晶體管101。然后，在鈍化層7上布置光電二極管102。每個(gè)光電二極管102包括面向彼此的下部電極9和上部電極13、形成在下部電極9和上部電極13之間的圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103、以及作為保護(hù)膜的第一保護(hù)膜14。除了形成有接觸孔的區(qū)域之外的第一保護(hù)膜14和下部電極用相同形狀的圖案形成。按照從下側(cè)(下部電極這一側(cè))開(kāi)始的這一順序，圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103由n+_摻雜的氫化非晶娃層(n+-Si層)10、本征氫化非晶娃層(i_Si層)11和p+_摻雜的氫化非晶硅層(P+-Si層)12組成。而且，源電極5和下部電極9通過(guò)穿過(guò)鈍化層7形成的第一接觸孔8而彼此相連接，以將薄膜晶體管101連接至光電二極管102。在該示例中，如圖2B和圖2C中所示的，另一下部電極9b可以另外地布置在下部電極9和n+-Si層10之間，以直接連接至光電轉(zhuǎn)換層103。
[0047]在工件上，布置有第二保護(hù)膜15、偏壓線19和信號(hào)線18。上部電極13和偏壓線19通過(guò)穿過(guò)第二保護(hù)膜15形成的第二接觸孔16a以及穿過(guò)第一保護(hù)膜14形成的第三接觸孔17a而彼此連接。漏電極6和信號(hào)線18通過(guò)穿過(guò)第二保護(hù)膜15形成的第二接觸孔16b以及穿過(guò)鈍化層7形成的第三接觸孔17b而彼此連接。信號(hào)線18和自端子延伸的引接線25通過(guò)穿過(guò)柵極絕緣層3和鈍化層7形成的第三接觸孔17c而彼此連接。
[0048]另外，在工件上，形成第三保護(hù)膜20來(lái)覆蓋薄膜晶體管101、光電二極管102、信號(hào)線18以及第三接觸孔17c。端子104的結(jié)構(gòu)為，引接線25和端子電極22通過(guò)穿過(guò)柵極絕緣層3和鈍化層7形成的第四接觸孔21而彼此連接。
[0049]接著，將參考圖3A到圖3J描述具有上述結(jié)構(gòu)的陣列基板的制造方法。圖3A到圖3J是示出待安裝在本示例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上的陣列基板的制造步驟。
[0050]首先，如圖3A所示，制備由能夠抵抗住即將進(jìn)行的加熱過(guò)程的基礎(chǔ)材料形成的基板1，例如，具有大的表面積且不昂貴的硅晶圓和玻璃。在基板I上，通過(guò)使用由金屬形成的單層或多層來(lái)形成厚度為200nm到500nm的柵極線2和來(lái)自端子的引接線25，所述金屬通常用作具有低電阻的接線材料，諸如Cr、Mo、Al及其制成的合金。然而，引接線25并不局限于與柵極線2在同一層形成。接著，通過(guò)使用氮化硅層或氧化硅層或者多個(gè)氮化硅層或多個(gè)氧化硅層鋪設(shè)厚度為200nm到500nm的柵極絕緣層3，然后鋪設(shè)厚度為IOOnm到400nm的半導(dǎo)體層4，其中，半導(dǎo)體層4設(shè)置為由氫化非晶硅和n+_摻雜的氫化非晶硅制成的多層結(jié)構(gòu)或者稱為IGZO的氧化物半導(dǎo)體(包括銦(In)、鎵(Ga)和鋅(Zn)的氧化物半導(dǎo)體)制成的層。半導(dǎo)體層4在柵電極上圖案化為島形狀。之后，通過(guò)使用與柵極線2的金屬層相同的金屬層，在圖案化的半導(dǎo)體層4上形成厚度為IOOnm到200nm的源電極5和漏電極6,該源電極5和該漏電極6彼此分隔的距離為溝道長(zhǎng)度。在工件上，通過(guò)使用氮化硅層或氧化硅層或者多個(gè)氮化硅層或多個(gè)氧化硅層鋪設(shè)厚度為IOOnm到500nm的鈍化層7，以形成作為開(kāi)關(guān)元件的薄膜晶體管101。
[0051]然后，如圖3B中所示，在鈍化層7中形成第一接觸孔8，鋪設(shè)厚度約為40nm到200nm的諸如IT0、Cr、基于鑰的合金的材料制成的金屬層以形成下部電極9。由此，下部電極9通過(guò)第一接觸孔8連接至源電極5。
[0052]如圖2B和圖2C所示，當(dāng)在下部電極9和稍后形成的n+-Si層之間布置另一下部電極9b時(shí)，將待形成該另一下部電極9b的層鋪設(shè)在下部電極9a的層上。待布置在此處的另外的下部電極％優(yōu)選地與n+-Si層10進(jìn)行歐姆接觸且粘附(優(yōu)于下部電極9a與n+_Si層的歐姆接觸以及粘附)且優(yōu)選地與下部電極9a極佳地粘附。而且，更優(yōu)選的是，該另一下部電極％的結(jié)構(gòu)使得即使在光電轉(zhuǎn)換層103通過(guò)蝕刻處理而裸露的情況下也不會(huì)導(dǎo)致下列誤動(dòng)作，其中，該誤動(dòng)作為這一狀況:該另一下部電極與光電轉(zhuǎn)換層103 —起被蝕刻，且金屬雜質(zhì)污染光電轉(zhuǎn)換層103的蝕刻表面。例如，另一下部電極9b由諸如Cr和Ni的材料制成的厚度為IOnm到IOOnm的金屬層形成。
[0053]接著，如圖3C所示，在作為覆蓋整個(gè)區(qū)域的基部的下部電極9的層上，鋪設(shè)厚度為
0.5μπι到2.5μπι的待形成光電轉(zhuǎn)換層103 (諸如pin 二極管)的多層結(jié)構(gòu)，其中，該多層結(jié)構(gòu)由n+-Si層10、1-Si層11和P+-Si層12組成，再將待形成上部電極13的由諸如ITO的材料形成的透明導(dǎo)電層鋪設(shè)成厚度為20nm到lOOnm。這里，待成為光電轉(zhuǎn)換層103的該多層結(jié)構(gòu)是在200°C到350°C的基板溫度下通過(guò)CVD過(guò)程鋪設(shè)的。
[0054]接著，如圖3D中所示，通過(guò)使用同樣的抗蝕劑掩模，從頂層開(kāi)始按順序蝕刻上部電極13的層和構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換層103的多層結(jié)構(gòu)以形成幾乎相同的島形狀。如上所述，由于構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換層103的多層結(jié)構(gòu)已鋪設(shè)得較厚，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行蝕刻可導(dǎo)致突出的側(cè)蝕(這一現(xiàn)象為:一結(jié)構(gòu)圖案化成比抗蝕劑圖案小的形狀)。鑒于這一點(diǎn)，當(dāng)選擇性地蝕刻上部電極13的層時(shí)，上部電極13形成為在每一側(cè)部比圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103的最終尺寸小約Ιμ--到5μπι。這避免形成上部電極13比圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103大的傘衣形狀的結(jié)構(gòu)，使得光電轉(zhuǎn)換層103的錐形形狀在良好狀態(tài)中且提高了后續(xù)步驟中的形成在包括上部電極13的結(jié)構(gòu)上的層的涂布性能。如上所述，將光電轉(zhuǎn)換層103形成為島形狀在物理上避免了串?dāng)_(其為這一現(xiàn)象:由光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷進(jìn)入到相鄰的光電轉(zhuǎn)換元件)的產(chǎn)生，還避免了光電轉(zhuǎn)換層103與柵極線2和信號(hào)線18的結(jié)構(gòu)疊置從而降低每個(gè)線的寄生電容。
[0055]接著，如圖3Ε中所示，通過(guò)使用氮化硅層或氧化硅層或者多個(gè)氮化硅層或多個(gè)氧化硅層，在下部電極層、圖案化的上部電極以及圖案化的光電轉(zhuǎn)換層上，形成厚度為IOOnm到500nm的待形成第一保護(hù)膜14的層。由于在圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103的邊緣表面已裸露出之后，就立刻對(duì)圖案化的邊緣表面進(jìn)行最低要求的清潔過(guò)程(諸如洗滌)且接著由第一保護(hù)膜14覆蓋，因此，圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103的邊緣表面上的污染可以降低到最低水平。
[0056]接著，如圖3F所示，第一保護(hù)膜14的層和下部電極9的層用抗蝕劑掩模(其圖案比上部電極13的圖案大)從頂層開(kāi)始按順序進(jìn)行蝕刻，以形成為幾乎相同的形狀，來(lái)形成光電二極管102。當(dāng)蝕刻第 一保護(hù)膜14時(shí)，下部電極9的層作為覆蓋處理區(qū)域的整個(gè)部分的基部存在，且下部電極9的層用作蝕刻阻擋層。該結(jié)構(gòu)允許通過(guò)蝕刻處理而選擇性移除形成第一保護(hù)膜14的層，以保留放置有抗蝕劑掩模的位置處的一部分，這不過(guò)度增大層間膜的厚度且有助于降低裝置的生產(chǎn)周期且有助于降低在形成接觸孔的后續(xù)步驟中可以導(dǎo)致的源于蝕刻處理的損害。
[0057]如圖3G中所示，通過(guò)沉積或涂覆諸如丙烯酸樹(shù)脂的材料形成透明的層間有機(jī)層(透明的層間介電層)，來(lái)形成第二保護(hù)膜15。在該層中，通過(guò)光刻法形成第二接觸孔16a和第二接觸孔16b。
[0058]如圖3H中所示，在第一保護(hù)膜14、鈍化層7以及鈍化層7和柵極線2的層的分層結(jié)構(gòu)中，分別同時(shí)形成第三接觸孔17a、第三接觸孔17b、第三接觸孔17c。之后，鋪設(shè)厚度為200nm到500nm的與柵極線2的金屬層相同的金屬層，來(lái)形成信號(hào)線18和偏壓線19。由此，偏壓線19通過(guò)第三接觸孔17a連接至上部電極13，信號(hào)線18通過(guò)第三接觸孔17b連接至漏電極6，信號(hào)線18通過(guò)第三接觸孔17c連接至從端子延伸出的引接線25。通過(guò)有機(jī)層間膜將信號(hào)線18與柵極線2以及光電轉(zhuǎn)換層103分離開(kāi)的這一結(jié)構(gòu)降低了信號(hào)線18的寄生電容且提供了噪聲降低的效果。
[0059]如圖31所示，通過(guò)使用由諸如丙烯酸樹(shù)脂材料形成的透明的層間有機(jī)層(透明的層間介電層)、氮化硅層或氧化硅層或多個(gè)氮化硅層或多個(gè)氧化硅層，通過(guò)沉積過(guò)程或涂覆過(guò)程形成1.0 μ m到2.0 μ m的第三保護(hù)膜20。接著，通過(guò)光刻法對(duì)使該層圖案化，來(lái)移除一部分進(jìn)而形成端子104。[0060]最后，如圖3J中所示，第四接觸孔21形成于鈍化層7和柵極絕緣層3的分層結(jié)構(gòu)中，接著，通過(guò)由具有極佳的端子導(dǎo)電性的金屬材料(諸如ΙΤ0)制成的層來(lái)形成厚度約為20nm到150nm的端子電極22。該過(guò)程建立了端子電極22與從端子延伸出的引接線25的連接，且形成自柵極線2、信號(hào)線18和偏壓線19延伸的端子104。
[0061]將參照?qǐng)D4描述作為示例I的應(yīng)用的輻射成像裝置的結(jié)構(gòu)。圖4是示出與示例I相關(guān)的具有執(zhí)行輻射成像功能的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖2A中示出的示例I的結(jié)構(gòu)上，構(gòu)造成將輻射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光且由諸如碘化銫(CsI)的材料制成的磷光體23 (閃爍體)通過(guò)直接成層方法(諸如粘結(jié)和沉積)形成在第三保護(hù)膜20 (透明的層間介電層)上。接著，在產(chǎn)生的表面上，形成磷光體保護(hù)膜24。
[0062]接著，將參照?qǐng)D2A描述示例I的陣列基板的操作。
[0063]利用下部電極9和源電極5，光電二極管102連接至薄膜晶體管101。薄膜晶體管101通過(guò)柵極線2和漏電極6連接至信號(hào)線18。光電二極管102通過(guò)上部電極13連接至偏壓線19。
[0064]首先，使薄膜晶體管101接通，將信號(hào)線18的電勢(shì)設(shè)置到下部電極9。電壓施加到下部電極9以及上部電極13，以使下部電極9和上部電極13具有反向偏壓的偏壓線19的電勢(shì)。之后，使薄膜晶體管101斷開(kāi)，來(lái)保持薄膜晶體管101和光電二極管102的各自的狀態(tài)，其中，例如，所保持的狀態(tài)為:光電二極管102的反向偏壓狀態(tài)，使得施加到下部電極9和上部電極13的電壓分別具有OV的電勢(shì)和-5V的電勢(shì)，以及薄膜晶體管101的半導(dǎo)體層4中形成的溝道部的高阻抗?fàn)顟B(tài)(斷開(kāi)狀態(tài))，使得低于閾值電壓(諸如-10V)的電壓施加至柵極線2。在這些狀態(tài)下，當(dāng)在薄膜晶體管101或光電二極管102中存在漏電時(shí)，由于漏電導(dǎo)致的電荷移動(dòng)產(chǎn)生噪聲，且利用該裝置幾乎不能拍攝普通的圖像。
[0065]當(dāng)光從保持在上述狀態(tài)下的光電二極管102的上部電極13側(cè)進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換層103時(shí)，在該光電轉(zhuǎn)換層103中產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。由于偏壓，電子和空穴分別朝著下部電極9和上部電極13移動(dòng)。如本示例中示出的，在光電轉(zhuǎn)換層103包括本征氫化非晶硅層11的情況下，通過(guò)使用可見(jiàn)光作為入射光，光電轉(zhuǎn)換的效率變得較高。當(dāng)光進(jìn)入時(shí)，電子充入到下部電極9中，且下部電極9的電勢(shì)變得較低。另一方面，空穴朝著上部電極13移動(dòng)，但并不充電，這是因?yàn)樯喜侩姌O13連接至偏壓線19。因此，上部電極13保持恒定的電勢(shì)。換言之，在光入射之前和之后，僅下部電極9的電勢(shì)改變。
[0066]之后，薄膜晶體管101接通，通過(guò)信號(hào)線18傳輸電荷，以將下部電極9的電勢(shì)設(shè)置成與光入射之前的電平相同的最初電平。此時(shí)，利用連接至信號(hào)線18的集成電路測(cè)量傳輸?shù)碾姾闪?。已轉(zhuǎn)換的、移動(dòng)的且充電的電子的量根據(jù)入射光的量變化，且所測(cè)量的電荷量變化。通過(guò)映射從布置成矩陣形狀的光電二極管中的每個(gè)光電二極管獲得的電荷的量，可以獲得利用該裝置拍攝的圖像。
[0067]接著，將參照?qǐng)D3A到圖3J、圖7、圖8、圖9A到圖91以及圖10描述示例I的陣列基板的效果。圖8是示出待安裝在傳統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上的陣列基板的截面圖。圖9A到圖91是示出待安裝在傳統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上的陣列基板的制造步驟的截面圖。圖10是示出待安裝在傳統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上的陣列基板的制造步驟中產(chǎn)生的光電轉(zhuǎn)換層的層分離的示例的圖。
[0068]為了形成光電轉(zhuǎn)換層103，形成厚層，且使該厚層圖案化成島形狀。由于該層是在高溫下形成的，其可導(dǎo)致當(dāng)放置在室溫且大氣壓下時(shí)發(fā)生層收縮且層發(fā)生大的彎曲或?qū)臃蛛x的問(wèn)題。傳統(tǒng)上，通過(guò)在以下的條件下形成層來(lái)解決該問(wèn)題:使基板溫度下降至剛好不使半導(dǎo)體性能變差的極限，來(lái)降低層的收縮量。
[0069]然而，在傳統(tǒng)技術(shù)(如圖8中所示)中，當(dāng)具有不同熱膨脹系數(shù)的元件(諸如鈍化層7和圖案化的下部電極9)形成在基部中且在該基部上待形成有該厚層(如圖9C中所示)，可導(dǎo)致以下問(wèn)題。在該結(jié)構(gòu)中，各個(gè)元件具有彼此不同的熱收縮量，以及在圖案化的下部電極9的邊緣處產(chǎn)生膜應(yīng)力集中，這產(chǎn)生光電轉(zhuǎn)換層沿著圖案化的下部電極的表面201發(fā)生的局部層分離202，如圖10中所示的。
[0070]鑒于這一點(diǎn)，在本示例中，在光電轉(zhuǎn)換層103的層形成步驟以及圖案化步驟中，基部的整個(gè)區(qū)域已由待形成下部電極9的層形成，如圖3C中所示。該結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生這樣的部分:其因粘附至基部以及光電轉(zhuǎn)換層的膨脹和/或收縮而局部產(chǎn)生應(yīng)力差異，且該結(jié)構(gòu)為限制光電轉(zhuǎn)換層103的分離提供了很大的作用。
[0071]作為防止層分離的對(duì)策，在將待形成下部電極9的層設(shè)置為覆蓋在光電轉(zhuǎn)換層103的成層步驟以及沉積光電轉(zhuǎn)換層103的圖案化步驟中使用的整個(gè)區(qū)域的基部的情況下，自然地在光電轉(zhuǎn)換層103的圖案化過(guò)程之后，形成圖案化的下部電極9。換言之，圖案化下部電極9的層所需的過(guò)程(諸如光刻法和蝕刻處理)需要在圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103的邊緣表面露出之后進(jìn)行。當(dāng)在圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103的邊緣表面露出的條件下進(jìn)行上述過(guò)程時(shí)，導(dǎo)致基本上污染圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103的邊緣表面。該邊緣表面的污染可導(dǎo)致光電二極管102的漏電路徑的產(chǎn)生，且導(dǎo)致漏電流增大，換言之，在光電二極管102反向偏壓的情況下，導(dǎo)致暗電流增大且光電二極管的特性變差。
[0072]在本發(fā)明的示例中，在圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103和圖案化的上部電極13形成在基部(在該基部中，提供下部電極9的層來(lái)覆蓋整個(gè)區(qū)域)上這一結(jié)構(gòu)上形成第一保護(hù)膜14的層，如圖3E所示。換言之，在圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103的邊緣表面露出之后，就立刻形成第一保護(hù)膜14的層。由此，圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103的露出的邊緣表面不需要經(jīng)受不必要的處理，且可以避免因污染而產(chǎn)生漏電路徑。
[0073]為了描述以上效果，圖7示出了對(duì)于各種量的入射光，對(duì)應(yīng)于經(jīng)受光電轉(zhuǎn)換的電荷的二極管電流的測(cè)量結(jié)果的概況。在曲線圖中的入射光的量非常小的區(qū)域中，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的二極管電流不以與光量成比例的方式下降且在暗電流的值處飽和。另一方面，在該區(qū)域中，本示例的二極管電流幾乎以與光量成比例的方式下降。該改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了具有高的靈敏性的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，這允許當(dāng)裝置應(yīng)用于輻射成像時(shí)在低輻射量下拍攝圖像且允許提供能夠降低患者輻射照射的醫(yī)學(xué)診斷設(shè)備。
[0074]之后，如圖3F所示，用同樣的掩模圖案形成第一保護(hù)膜14和下部電極9，來(lái)實(shí)現(xiàn)光電二極管102。由于通過(guò)相同的光刻步驟利用相同掩模圖案執(zhí)行該過(guò)程，因此不需要考慮制造裕度，諸如當(dāng)該過(guò)程分成兩個(gè)光刻步驟時(shí)可以導(dǎo)致的它們的圖案的移位。產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)不使二極管的接收光的靈敏性因填充因子的減小而下降，且不增大待在加工中使用的掩模的數(shù)量以及不增大制造步驟的數(shù)量。
[0075]本示例不導(dǎo)致在形成光電二極管的過(guò)程中和之后發(fā)生層分離，限制因圖案化的光電轉(zhuǎn)換層的邊緣表面上的漏電路徑而產(chǎn)生的暗電流的大小，不使二極管的現(xiàn)有特性(例如，接收光的靈敏性)變差，且不提高制造成本。[0076]而且，本示例的結(jié)構(gòu)還提供了以下效果，這些效果并不是現(xiàn)有效果的組合。陣列基板由多個(gè)層和多個(gè)層間膜組成，其中，元件通過(guò)接觸孔彼此連接。在該結(jié)構(gòu)中，增大接觸孔的深度(層間膜的厚度)在制造過(guò)程中導(dǎo)致各種問(wèn)題，諸如，因?qū)竦膶娱g膜進(jìn)行蝕刻處理導(dǎo)致生產(chǎn)周期延長(zhǎng)、因延長(zhǎng)的蝕刻時(shí)間段導(dǎo)致光致抗蝕劑膜的質(zhì)量變化以及發(fā)生粘連、由于因蝕刻處理導(dǎo)致的光致抗蝕劑的小孔部貫通而產(chǎn)生的層間短路。然而，在本示例中，如以上所述的結(jié)構(gòu)，覆蓋光電轉(zhuǎn)換層103的圖案化的邊緣表面的第一保護(hù)膜14剛好位于存在下部電極9的區(qū)域上，這將使為形成接觸孔而蝕刻的層減小了一層且提供了另外的效果，SP能夠減少在制造過(guò)程中可能導(dǎo)致的上述問(wèn)題。
[0077]具體示出柵極層的端子部件時(shí)，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)需要對(duì)包括第一保護(hù)膜14、鈍化層7、和柵極絕緣層3的三個(gè)層間膜進(jìn)行蝕刻處理，如圖91中所示。然而，本示例不需要對(duì)包括鈍化層7和柵極絕緣層3的兩個(gè)層間膜以外的層間膜進(jìn)行蝕刻處理，如圖3J中所示。
[0078]示例 2
[0079]接著，將參考圖5描述示例2的陣列基板的結(jié)構(gòu)。圖5是示出待安裝在示例2的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上的陣列基板的結(jié)構(gòu)的截面圖，且對(duì)應(yīng)于沿著用于示例I的圖1的線I1-1I所作的截面圖。
[0080]提供了基板1，該基板上放置有柵極線2和柵極絕緣層3，且圖案化的半導(dǎo)體層4形成于基板1、柵極線2和柵極絕緣層3的上面。在半導(dǎo)體層4上，設(shè)置有源電極5和漏電極6，源電極5和漏電極6彼此隔開(kāi)的距離對(duì)應(yīng)于溝道長(zhǎng)度，接著，形成鈍化層7以覆蓋源電極5和漏電極6來(lái)形成薄膜晶體管101。然后，在鈍化層7上布置光電二極管102。每個(gè)光電二極管102包括面向彼此的下部電極9和上部電極13、形成在下部電極9和上部電極13之間的圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103、以及作為保護(hù)膜的第一保護(hù)膜14。除了形成接觸孔的區(qū)域之外的第一保護(hù)膜14和下部電極以相同形狀的圖案形成。按照從下側(cè)開(kāi)始的這一順序，圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103由n+_摻雜的氫化非晶娃層10、本征氫化非晶娃層11和P+-摻雜的氫化非晶硅層12組成。1-Si層形成臺(tái)階形狀。而且，源電極5通過(guò)在鈍化層7上形成的第一接觸孔8連接至下部電極9，以將薄膜晶體管101連接至光電二極管102。
[0081]在工件上，布置有第二保護(hù)膜15、偏壓線19和信號(hào)線18。上部電極13和偏壓線19通過(guò)穿過(guò)第二保護(hù)膜15形成的第二接觸孔16a以及穿過(guò)第一保護(hù)膜14形成的第三接觸孔17a而彼此連接。漏電極6和信號(hào)線18通過(guò)穿過(guò)第二保護(hù)膜15形成的第二接觸孔16b以及穿過(guò)鈍化層7形成的第三接觸孔17b而彼此連接。信號(hào)線18和自端子延伸的引接線25通過(guò)穿過(guò)柵極絕緣層3和鈍化層7形成的第三接觸孔17c而彼此連接。
[0082]另外，在工件上，形成第三保護(hù)膜20來(lái)覆蓋薄膜晶體管101、光電二極管102、信號(hào)線18以及第三接觸孔17c。端子104的結(jié)構(gòu)為，引接線25和端子電極22通過(guò)穿過(guò)柵極絕緣層3和鈍化層7形成的第四接觸孔21而彼此連接。
[0083]接著，將參考圖6A到圖6J描述具有上述結(jié)構(gòu)的陣列基板的制造方法。圖6A到圖6J是示出本示例的待安裝在光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上的陣列基板的制造步驟的截面圖。
[0084]圖6A到圖6C中示出的步驟與示例I中的步驟相同。
[0085]接著，如圖6D中所示，待形成上部電極13的層和待形成P+-Si層12的層利用相同的抗蝕劑掩模從頂層開(kāi)始順序蝕刻且形成幾乎相同的形狀。相繼地，通過(guò)執(zhí)行第一蝕刻處理以將1-Si層11蝕刻至中間厚度，該層的上部被圖案化成幾乎與上部電極13和P+-Si層12相同的圖案化形狀，且該層的下部得以保留且覆蓋整個(gè)處理區(qū)域。在這樣的半蝕刻處理中，關(guān)于蝕刻處理的控制以及剩余層的平面內(nèi)分布產(chǎn)生了問(wèn)題。然而，在本示例中，在形成薄膜晶體管101的溝道部時(shí)用于半導(dǎo)體層4的半蝕刻技術(shù)也可用于1-Si層11，且1-Si層11形成為至少比半導(dǎo)體層4厚。因此，在中間厚度控制停止蝕刻1-Si層11的裕度大。而且，在對(duì)1-Si層11進(jìn)行半蝕刻處理之后，剩余層的平面內(nèi)分布需要?jiǎng)偤迷谝韵滤?層的至少一部分保留在整個(gè)處理區(qū)域上。因此，可以形成1-Si層11而不增大制造技術(shù)的困難程度。
[0086]假設(shè)對(duì)光電轉(zhuǎn)換層103蝕刻直至露出下部電極9的層的情況，取決于下部電極9的材料，蝕刻處理以相當(dāng)大的程度進(jìn)行，且圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103的邊緣表面能夠被包括下部電極9的材料的污染物污染。鑒于這一點(diǎn)，由于蝕刻過(guò)程在1-Si層11的中間厚度處停止，因此下部電極9的層未裸露且通過(guò)1-Si層11的蝕刻過(guò)程露出的表面(下文稱為邊緣表面)未被包括下部電極9的材料的污染物污染。如上所述，由于光電轉(zhuǎn)換層103已鋪設(shè)為較厚，因此蝕刻該結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致突出的側(cè)蝕(這一現(xiàn)象為:該層被圖案化成其尺寸比抗蝕圖的尺寸小)。鑒于這一點(diǎn)，當(dāng)選擇性地蝕刻上部電極13的層時(shí)，上部電極13形成為在每一側(cè)部比圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103的最終尺寸小約I μ m到5 μ m。這避免了形成上部電極13比光電轉(zhuǎn)換層103大的傘衣形狀的結(jié)構(gòu)，這使得光電轉(zhuǎn)換層103的錐形形狀處于良好狀態(tài)且提高了后續(xù)步驟中形成在包括上部電極13的結(jié)構(gòu)上的層的涂布性能。
[0087]接著，如圖6E中所示，通過(guò)使用氮化硅層或氧化硅層或者多個(gè)氮化硅層或多個(gè)氧化硅層，形成厚度為IOOnm到500nm的待形成第一保護(hù)膜14的層，以覆蓋上部電極13、p+-Si層12和1-Si層11的圖案化的邊緣表面。由于在圖案化的1-Si層11的邊緣表面已露出之后，就立刻對(duì)該邊緣表面進(jìn)行最低要求的清潔過(guò)程(諸如洗滌)且接著由第一保護(hù)膜14覆蓋，因此，圖案化的1-Si層11的邊緣表面上的污染可以降低到最低程度。
[0088]接著，如圖6F所示，利用具有比上部電極13的圖案大的圖案的抗蝕劑掩模，從頂層開(kāi)始按順序?qū)Φ谝槐Ｗo(hù)膜14的層、1-Si層11的剩余部分的層、n+-Si層10和下部電極9進(jìn)行蝕刻，以形成幾乎相同形狀的圖案。由此，光電二極管102形成一結(jié)構(gòu)，其中，1-Si層11具有臺(tái)階形狀，至少第一保護(hù)膜14和下部電極9由相同的圖案形成。在該步驟中，圖案化的下部電極9形成為比圖案化的上部電極13的尺寸大約I μ m到3 μ m，以確保對(duì)它們進(jìn)行圖案化的裕度，從而避免圖案移位。當(dāng)?shù)谝槐Ｗo(hù)膜14的層、1-Si層11的層、以及n+-Si層10被蝕刻時(shí)，下部電極9的層作為覆蓋整個(gè)處理區(qū)域的基部存在，且下部電極9的層用作蝕刻阻擋層。該結(jié)構(gòu)允許通過(guò)蝕刻處理選擇性地去除待成為第一保護(hù)膜14的層，留下設(shè)置有抗蝕劑掩模的部分，這不過(guò)度增大層間膜的厚度且有助于降低裝置的生產(chǎn)周期以及降低在形成接觸孔的隨后步驟中可導(dǎo)致的源于蝕刻處理的損害。
[0089]如關(guān)于圖6D的說(shuō)明中所述的，假設(shè)下部電極9的層作為蝕刻阻擋層露出，可產(chǎn)生源于包括下部電極9的材料的污染物的相當(dāng)大程度的污染，且污染影響1-Si層11的下部分的邊緣表面。然而，由于1-Si層11形成臺(tái)階形狀，1-Si層11的邊緣表面上的從上部電極13到下部電極9的路徑長(zhǎng)度通過(guò)1-Si層11的對(duì)應(yīng)于臺(tái)階形狀的梯級(jí)的部分(在水平方向而非厚度方向延伸的區(qū)域)的長(zhǎng)度而延長(zhǎng)。而且，這樣的形狀允許形成不受對(duì)下部電極9、1-Si層11的上部分的邊緣表面以及1-Si層11的臺(tái)階形狀的梯級(jí)進(jìn)行的蝕刻處理污染的區(qū)域。尤其當(dāng)1-Si層11的層厚度小于1-Si層11的臺(tái)階的梯級(jí)的長(zhǎng)度時(shí),換言之，當(dāng)i_Si層11的層厚度小于圖案化的下部電極9從圖案化的上部電極13突伸的長(zhǎng)度時(shí)，邊緣表面上的從上部電極13到下部電極9的路徑長(zhǎng)度變得比具有非臺(tái)階形狀的結(jié)構(gòu)的路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)，且邊緣表面上的路徑可以提供較高的電阻。
[0090]對(duì)應(yīng)于圖6G到圖61的隨后步驟和示例I的步驟相同。
[0091 ] 示例2提供了與示例I的效果相同的效果。將參照?qǐng)D6A到圖61和圖11描述另外的效果。
[0092]接著，如圖6D所示，待形成上部電極13的層和待形成P+-Si層12的層利用相同的抗蝕劑掩模從頂層開(kāi)始按順序進(jìn)行蝕刻且形成幾乎相同的圖案形狀。相繼地，執(zhí)行蝕刻1-Si層11至中間厚度的第一蝕刻處理以形成該層的上部分并保留該層的覆蓋整個(gè)表面的下部分，該層的上部分形成的圖案形狀幾乎與上部電極13和P+-Si層12的圖案形狀相同。如果光電轉(zhuǎn)換層103被蝕刻至直到下部電極9的層露出，則根據(jù)下部電極9的材料，該蝕刻處理可在相當(dāng)大的程度上進(jìn)行，圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103的邊緣表面可以通過(guò)包括下部電極9的材料的污染物污染。鑒于這一點(diǎn)，由于蝕刻處理在1-Si層11的中間厚度處停止，則下部電極9的層未露出且通過(guò)1-Si層11的蝕刻處理露出的表面未受到包括下部電極9的材料的污染物污染。
[0093]接著，如圖6E所示，該表面經(jīng)受最低要求的清潔過(guò)程，諸如洗滌，接著在圖案化的光電轉(zhuǎn)換層103的邊緣表面已露出后，就立刻通過(guò)第一保護(hù)膜14覆蓋該表面，以將對(duì)圖案化的1-Si層11的邊緣表面的污染降低至最小程度。如圖6F所示，利用比上部電極13的掩模圖案大的掩模圖案按順序執(zhí)行蝕刻第一保護(hù)膜14的層、1-Si層11的層、n+-Si層10的層以及下部電極9的層的第二蝕刻處理，且接著使1-Si層11形成臺(tái)階形狀。
[0094]圖11示出與示例2相關(guān)的1-Si層11的臺(tái)階形狀。由于在1-Si層11的下部分的邊緣表面303露出的情況下進(jìn)行第二蝕刻處理，因此，可以產(chǎn)生由包括下部電極9的材料的污染物造成的大程度的污染，且該污染影響1-Si層11的下部分的邊緣表面。然而，由于1-Si層11形成為臺(tái)階形狀，在1-Si層11的邊緣表面上的從上部電極13到下部電極9的路徑長(zhǎng)度通過(guò)1-Si層11的對(duì)應(yīng)于臺(tái)階形狀的梯級(jí)的部分302的長(zhǎng)度延長(zhǎng)。尤其當(dāng)1-Si層11的層厚比1-Si層11的臺(tái)階的梯級(jí)部分302的長(zhǎng)度小時(shí)，在邊緣表面上的從上部電極13到下部電極9的路徑長(zhǎng)度明顯地比具有非臺(tái)階形狀的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)，且該邊緣表面上的路徑可以提供更大的電阻。
[0095]根據(jù)以上結(jié)構(gòu)和工藝，可以限制由對(duì)下部電極9的蝕刻處理造成的對(duì)圖案化的1-Si層11的邊緣表面的污染，且可以降低邊緣表面路徑上的暗電流的大小。
[0096]圖12是采用與上述任一示例相關(guān)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的X光圖像檢測(cè)器的透視圖。圖12示出了 X光圖像檢測(cè)器(平板檢測(cè)器)401、測(cè)試對(duì)象402、X光403以及X光源404。
[0097]本發(fā)明可應(yīng)用于光電二極管陣列基板、其制造方法以及配備有ro陣列基板的X光圖像檢測(cè)器，在光電二極管陣列基板上，連接至薄膜晶體管的光電二極管排列成矩陣。
[0098]根據(jù)以上實(shí)施方式，可以提供:配備有具有高靈敏度且具有不導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換層發(fā)生分離的結(jié)構(gòu)的光電二極管的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備；制造光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法，該方法實(shí)現(xiàn)了制造該裝置，而不增大成本；以及X光圖像檢測(cè)器，其配備有該光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
[0099]盡管已使用特定的術(shù)語(yǔ)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，但這樣的描述僅出于說(shuō)明的目的，且應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離所附權(quán)利要求書的精神或范圍的條件下，可以進(jìn)行改變和變動(dòng)。例如，盡管在上述示例中PIN光電二極管用作光電二極管，但MIS (金屬絕緣體硅)光電二極管可以替代PIN光電二極管而使用。
【權(quán)利要求】
1.一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括: 光電二極管裝置，所述光電二極管裝置包括: 彼此面對(duì)的下部電極和上部電極， 光電轉(zhuǎn)換層，所述光電轉(zhuǎn)換層設(shè)置在所述下部電極和所述上部電極之間，所述光電轉(zhuǎn)換層包括圖案化的邊緣表面，所述光電轉(zhuǎn)換層的尺寸小于所述下部電極的尺寸，且所述光電轉(zhuǎn)換層位于所述下部電極的表面上，以及 保護(hù)膜，所述保護(hù)膜至少覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換層的所述圖案化的邊緣表面，除了形成接觸孔的區(qū)域外的所述保護(hù)膜以及所述下部電極形成有相同形狀的圖案，所述接觸孔形成在所述保護(hù)膜中以連接所述上部電極和待置于所述保護(hù)膜上的偏壓線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括: 多個(gè)所述光電二極管裝置； 多個(gè)所述偏壓線，所述多個(gè)偏壓線分別設(shè)置在所述光電二極管裝置中的一個(gè)光電二極管裝置的所述保護(hù)膜上，通過(guò)所述接觸孔連接至所述光電二極管裝置中的所述一個(gè)光電二極管裝置的所述上部電極； 多個(gè)掃描線； 多個(gè)與所述掃描線正交交叉的信號(hào)線；以及 多個(gè)薄膜晶體管，所述多個(gè)薄膜晶體管分別布置在所述掃描線中的一個(gè)掃描線與所述信號(hào)線中的一個(gè)信號(hào)線彼此交叉的交叉區(qū)域處，所述薄膜晶體管中的每個(gè)薄膜晶體管均包括連接到所述掃描線中的一個(gè)掃描線的柵電極、在所述柵電極上的柵極絕緣層、在所述柵極絕緣層上的半導(dǎo)體層、在所述半導(dǎo)體層上的漏電極和源電極、以及在所述漏電極和所述源電極上的鈍化層，所述漏電極連接到所述信號(hào)線中的一個(gè)信號(hào)線，所述源電極布置成面向所述漏電極，所述光電二極管裝置中的每個(gè)光電二極管裝置均布置在所述薄膜晶體管中的一個(gè)薄膜晶體管上，其中，所述源電極電連接至所述下部電極， 其中，所述薄膜晶體管和所述光電二極管裝置排列成矩陣形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，還包括: 在所述光電二極管裝置和所述薄膜晶體管上的透明的層間介電層；以及在所述透明的層間介電層上的閃爍體，所述閃爍體被配置成將輻射線轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光線以使所述光電轉(zhuǎn)換設(shè)備執(zhí)行輻射成像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，還包括通向所述掃描線、所述信號(hào)線和所述偏壓線的端子， 其中，所述透明的層間介電層形成于除了至少布置有所述端子的區(qū)域之外的區(qū)域上。
5.一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括: 光電二極管裝置，所述光電二極管裝置包括: 彼此面對(duì)的下部電極和上部電極， 光電轉(zhuǎn)換層，所述光電轉(zhuǎn)換層置于所述下部電極和所述上部電極之間，所述光電轉(zhuǎn)換層從所述下部電極側(cè)按順序包括n+-硅層、本征-硅層和P+-硅層，所述上部電極、所述P+-硅層和所述本征-硅層的在所述P+-硅層側(cè)的一部分形成有相同形狀的圖案，所述本征-硅層具有臺(tái)階形狀，以及 保護(hù)膜，所述保護(hù)膜至少覆蓋所述P+-硅層的圖案化的邊緣表面以及所述本征-硅層的所述部分的圖案化的邊緣表面，除了形成有接觸孔的區(qū)域之外的所述保護(hù)膜、所述下部電極、所述n+-硅層和所述本征-硅層的在所述n+-硅層側(cè)的一部分形成有相同形狀的圖案，所述接觸孔形成在所述保護(hù)膜中以連接所述上部電極和待置于所述保護(hù)膜上的偏壓線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，所述下部電極和所述上部電極彼此面對(duì)，所述下部電極自所述上部電極伸出一突伸長(zhǎng)度，以及 所述本征-硅層的層厚度小于所述突伸長(zhǎng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備,包括: 多個(gè)所述光電二極管裝置； 多個(gè)所述偏壓線，所述多個(gè)偏壓線分別設(shè)置在所述光電二極管裝置中的一個(gè)光電二極管裝置的所述保護(hù)膜上，通過(guò)所述接觸孔連接至所述光電二極管裝置中的所述一個(gè)光電二極管裝置的所述上部電極； 多個(gè)掃描線； 多個(gè)與所述掃描線正交交叉的信號(hào)線；以及 多個(gè)薄膜晶體管，所述薄膜晶體管多個(gè)分別布置在所述掃描線中的一個(gè)掃描線與所述信號(hào)線中的一個(gè)信號(hào)線彼此交叉的交叉區(qū)域處，所述薄膜晶體管中的每個(gè)薄膜晶體管均包括連接到所述掃描線中的一個(gè)掃描線的柵電極、在所述柵電極上的柵極絕緣層、在所述柵極絕緣層上的半導(dǎo)體層、在所述半導(dǎo)體層上的漏電極和源電極、以及在所述漏電極和所述源電極上的鈍化層，所述漏電極連接到所述信號(hào)線中的一個(gè)信號(hào)線，所述源電極布置成面向所述漏電極，所述光電二極管裝置中的每個(gè)光電二極管裝置均布置在所述薄膜晶體管中的一個(gè)薄膜晶體管上，其中，所述源電極電連接至所述下部電極， 其中，所述薄膜晶體管和所述光電二極管裝置排列成矩陣形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，還包括: 在所述光電二極管裝置和所述薄膜晶體管上的透明的層間介電層；以及 在所述透明的層間介電層上的閃爍體，所述閃爍體被配置成將輻射線轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光線以使所述光電轉(zhuǎn)換設(shè)備執(zhí)行輻射成像。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，還包括通向所述掃描線、所述信號(hào)線和所述偏壓線的端子， 其中，所述透明的層間介電層形成于除至少布置有所述端子的區(qū)域之外的區(qū)域上。
10.一種制造光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法，所述光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括光電二極管裝置，所述光電二極管裝置包括彼此面對(duì)的下部電極和上部電極以及置于所述下部電極和所述上部電極之間的光電轉(zhuǎn)換層，所述方法包括以下步驟: 形成待形成所述下部電極的金屬層； 通過(guò)在待形成所述下部電極的所述金屬層上按順序形成待形成所述光電轉(zhuǎn)換層的層和待形成所述上部電極的金屬層，以及通過(guò)對(duì)待形成所述上部電極的所述金屬層和待形成所述光電轉(zhuǎn)換層的層進(jìn)行圖案化，來(lái)形成所述光電轉(zhuǎn)換層和所述上部電極； 形成待形成保護(hù)膜的層；以及 對(duì)待形成所述保護(hù)膜的層以及待形成所述下部電極的所述金屬層進(jìn)行圖案化，其中，保留待形成所述保護(hù)膜的所述層的一部分來(lái)至少覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換層的圖案化的邊緣表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法， 其中，所述對(duì)待形成所述保護(hù)膜的層以及待形成所述下部電極的所述金屬層進(jìn)行圖案化包括將待形成所述下部電極的所述金屬層和待形成所述保護(hù)膜的所述層圖案化成相同形狀的圖案。
12.一種制造光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法，所述光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括光電二極管裝置，所述光電二極管裝置包括彼此面對(duì)的下部電極和上部電極以及置于所述下部電極和所述上部電極之間的光電轉(zhuǎn)換層，所述光電轉(zhuǎn)換層包括n+-娃層、本征-娃層和P+-娃層,所述方法包括以下步驟: 形成待形成所述下部電極的金屬層； 通過(guò)在待形成所述下部電極的所述金屬層上按順序形成待形成所述n+-硅層的層、待形成所述本征-硅層的層和待形成所述P+-硅層的層和待形成所述上部電極的金屬層，以及通過(guò)對(duì)待形成所述上部電極的所述金屬層和待形成所述P+-硅層的層和待形成所述本征-硅層的層進(jìn)行圖案化至所述本征-硅層的中間厚度，來(lái)形成所述光電轉(zhuǎn)換層和所述上部電極； 形成待形成保護(hù)膜的層；以及 對(duì)待形成所述保護(hù)膜的所述層、待形成所述本征-硅層的所述層的保留部分、待形成所述n+-硅層的所述層和待形成所述下部電極的所述金屬層進(jìn)行圖案化，其中，保留待形成所述保護(hù)膜的所述層的一部分來(lái)至少覆蓋所述P+-硅層的圖案化的邊緣表面以及所述本征-硅層的圖案化的邊緣表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，待形成所述本征-硅層的所述層所形成的厚度小于所述下部電極從所述上部電極突伸的突伸長(zhǎng)度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述對(duì)待形成所述保護(hù)膜的層以及待形成所述下部電極的所述金屬層進(jìn)行圖案化包括將待形成所述下部電極的所述金屬層和待形成所述保護(hù)膜的所述層圖案化成相同形狀的圖案。
15.一種包括權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的X光圖像檢測(cè)器。
16.一種包括權(quán)利要求5所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的X光圖像檢測(cè)器。
【文檔編號(hào)】H01L31/115GK103730533SQ201310451426
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月12日
【發(fā)明者】石野隆行 申請(qǐng)人:Nlt科技股份有限公司