[发明专利]微晶硅薄膜探测器制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及微晶硅薄膜探测器制备方法及其应用，具体是指将微晶硅薄膜应用于X射线平板探测器中的薄膜探测器，利用微晶硅薄膜较高的载流子迁移率，提高开口率和成像速度。

背景技术

X射线平板探测器应用于X射线数字成像系统，作用是将X射线转换为数字图像，其中非晶硅平板探测器由于制造工艺成熟而得到广泛应用。非晶硅平板探测器由闪烁体、薄膜探测器、控制电路组成，其中薄膜探测器包括薄膜晶体管和光电二极管。非晶硅平板探测器的工作原理是，闪烁体将X射线转换为可见光，光电二极管将可见光转换为电信号，薄膜晶体管与光电二极管连接并输出光电二极管的电信号，控制电路控制薄膜晶体管的通断。薄膜晶体管和光电二极管被制作在同一块玻璃基板上，每一个光电二极管和相连接的一个薄膜晶体管构成一个像素。只有光电二极管是有效感光区域，所以为了提高成像质量和动态范围就要减小薄膜晶体管所占面积。但是薄膜晶体管作为信号开关要有足够的跨导以保证成像速度，所以给定薄膜晶体管载流子迁移率的前提下，薄膜晶体管的面积无法任意减小。除了图像质量和动态范围这个指标以外，平板探测器还在往更大尺寸发展。当尺寸增加时，为减小噪声干扰，必须在每个像素中增加驱动晶体管（有源像素），以放大光电二极管的输出信号，而在现有非晶硅工艺下，增加驱动二极管会进一步减小光电二极管面积，降低探测器开口率。

为解决非晶硅薄膜载流子迁移率过低的问题，在LCD/OLED显示领域已经出现用低温多晶硅薄膜替代非晶硅薄膜制作TFT的情况。低温多晶硅薄膜的制作方法是，在基板上沉积非晶硅薄膜，然后对非晶硅薄膜进行准分子激光煺火以形成多晶硅薄膜。由于多晶硅薄膜载流子迁移率远大于非晶硅薄膜载流子迁移率，所以TFT面积可以大幅减小，每个像素的面积可以随之减小，所以这种方式制作出来的显示屏可以达到极高的分辨率，而且由于将驱动电路也以薄膜晶体管的形式制作在玻璃基板上，减少了分立器件，使显示屏更轻。低温多晶硅也有探测器领域的应用，如上海奕瑞光电子科技有限公司专利CN102403329。但是由于准分子激光煺火成本高，低温多晶硅薄膜目前主要应用于中小尺寸面板。

微晶硅薄膜有介于非晶硅薄膜和多晶硅薄膜之间的载流子迁移率，制造工艺与非晶硅薄膜相似且使用相同的制造设备，因此有可能在不增加成本的前提下用微晶硅替代非晶硅制作薄膜探测器，以提高成像速度和图像质量。

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微晶硅薄膜探测器的制备方法及其应用，以提高X射线平板探测器的成像速度和图像质量。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种微晶硅薄膜探测器的制备方法，制备方法至少包括以下步骤：

（1）提供一玻璃基板（10），在该玻璃基板上沉积第一金属层，刻蚀该第一金属层以形成TFT栅极（11）；

（2）沉积第一绝缘层（12）；

（3）依次继续沉积本征微晶硅薄膜（131）和n掺杂微晶硅薄膜（132），然后刻蚀所述两层微晶硅薄膜以形成TFT有源区；

（4）继续沉积第二金属层，刻蚀该第二金属层以及该第二金属层下方的n掺杂微晶硅层（132）至本征微晶硅薄膜（131）上以形成TFT源极（142）和TFT漏极（141）；

（5）继续沉积第二绝缘层，然后刻蚀该第二绝缘层以形成覆盖TFT的第二绝缘层（15）；

（6）继续依次在TFT漏极（141）上沉积n掺杂非晶硅薄膜（164）、本征非晶硅薄膜（163）、p掺杂非晶硅薄膜（162）以及透明导电层ITO薄膜（161）；然后刻蚀上述四层薄膜以形成光电二极管；

（7）继续沉积第三绝缘层（17）以覆盖第二绝缘层（15）和上述光电二极管；

（8）刻蚀所述光电二极管上方的第三绝缘层（17）形成位于透明导电层ITO薄膜（161）上方的开孔；然后沉积第三金属层，刻蚀该第三金属层以形成将透明导电层ITO薄膜（161）引出的电极（18）。

优选地，所述第一、第二和第三绝缘层为SiNx薄膜。

优选地，所述第一、第二和第三金属层为钼/铝/钼的合金（Mo/Al/Mo）。