[发明专利]X射线平板探测器面板结构及其制备方法、平板探测器

说明书

本发明提供一种X射线平板探测器面板结构及其制备方法，及平板探测器。制备方法包括提供基板，依次形成栅电极、栅绝缘层、有源层、刻蚀阻挡层、源漏电极材料层及第一绝缘层，对第一绝缘层进行图形化刻蚀以形成第一开孔以暴露出源漏电极材料层；于第一开孔内形成光电二极管后对第一绝缘层及未被光电二极管覆盖的源漏电极材料层进行图形化刻蚀以形成源极和漏极，之后形成第二绝缘层和公共电极，公共电极与光电二极管电连接且延伸到氧化物薄膜晶体管的上方。本发明经优化的流程设计，利用源漏电极材料层增强光电二极管与氧化物薄膜晶体管有源层的物理隔离，减少光电二极管和后续绝缘层等制程对氧化物薄膜晶体管电性的影响，有助于提高器件性能。

技术领域

本发明涉及探测器技术领域，特别是涉及一种X射线平板探测器面板结构及其制备方法，以及一种X射线平板探测器。

背景技术

平板数字X射线探测器通常应用于医疗辐射成像、工业检测、安检等领域。当前平板数字X射线探测器，特别是大尺寸图像传感器，面积通常为数十平方厘米，包含数百万至千万个像素。平板探测技术可分为直接和间接两类。直接型是直接将X射线转为电子形成信号；间接型是将X射线转化为可见光，再将可见光转为电子形成信号。间接型X射线传感器包括：上层的闪烁体，将入射的X射线转换为可见光；下层的薄膜晶体管(Thin FilmTransistor，简称TFT)和可见光传感器元件构成的面板阵列，将可见光转化为电子，并被驱动电路和外围电路读出形成数字信号。

面板像素包括薄膜晶体管和可见光传感器元件，如光电二极管，可见光传感器将可见光转化为电信号。利用薄膜晶体管的开关功能和大面积薄膜晶体管阵列通过外部电路控制实现电信号的读取，然后通过软件处理图像。

当前大面积X射线平板探测器的主流技术是用非晶硅薄膜晶体管阵列制备读出电路，由于非晶硅迁移率低，主要支持静态成像或小面积动态成像，而氧化物薄膜晶体管电子迁移率相对非晶硅晶体管高一到两个数量级，设计优化后可实现更小的开态电阻和更高的像素开口率，可提升探测器读取帧率和探测灵敏度，且易于大面积生产制备，非常有利于实现高分辨率大面积动态成像。但是现有技术中通过氧化物薄膜晶体管和非晶硅光电二极管传感器制备的X射线传感器存在工艺兼容性问题。发明人经长期研究发现，这是因为传感器面板在薄膜晶体管器件制备后还存在后续工艺制程，如还包括非晶硅光电二极管和绝缘层的制备。为保证光电二极管的电性，非晶硅为氢化非晶硅，内含大量氢原子，而高温成膜和高温退火制程会引起后续膜层氢原子等向氧化物薄膜晶体管的有源层扩散，这会导致氧化物薄膜晶体管器件的关态电流增加和均匀性变差，导致面板性能劣化或失效。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种X射线平板探测器面板结构及其制备方法，以及一种X射线平板探测器，用于解决现有技术中的面板像素采用非晶硅薄膜晶体管阵列制备读出电路，仅支持静态成像和小面积动态成像存在，而现有的采用氧化物薄膜晶体管的像素结构在制备过程中，因非晶硅为氢化非晶硅，内含大量氢原子，而高温成膜和高温退火制程会引起后续膜层氢原子等向氧化物薄膜晶体管的有源层扩散，进而导致氧化物薄膜晶体管器件的关态电流增加和均匀性变差，导致面板性能劣化或失效等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种X射线平板探测器面板结构的制备方法，包括步骤：

提供基板，于所述基板上形成栅电极；

形成栅绝缘层，所述栅绝缘层覆盖所述栅电极及基板；

于所述栅绝缘层表面形成有源层，所述有源层与所述栅电极上下对应，所述有源层为氧化物半导体层；

于所述有源层上形成刻蚀阻挡层；

形成源漏电极材料层，所述源漏电极材料层覆盖所述刻蚀阻挡层，且自所述刻蚀阻挡层延伸到所述有源层和所述栅绝缘层的表面；