[发明专利]一种低温多晶硅薄膜晶体管探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种探测器及其制备方法，特别是涉及一种低温多晶硅薄膜晶体管探测器及其制备方法。

背景技术

平板探测器是数字X线成像系统的重要部件，其作用是将X射线转化成数字图像信号。非晶硅型平板探测器光电转换能力好且性能稳定，因此成为平板探测器市场的主流。

非晶硅型平板探测器是一种间接转换型探测器，当X光投射到探测器上时，先由碘化铯闪烁体层将X光转化为可见光，然后由薄膜晶体管平板探测器把可见光转变为电信号。如图1a所示，薄膜晶体管平板探测器的每一个像素单元由一个PIN光电二极管和一个晶体管开关组成。PIN光电二极管的下电极和晶体管的源(漏)极相连，所有PIN光电二极管的上电极，又称为公共电极，全部引出并连到一起，PIN光电二极管的偏置电压加在上电极上。工作时，PIN光电二极管将光信号转变成电荷信号并储存在自身的电容中，晶体管开关在驱动电路的控制下打开，将存储的电荷信号读出并送入信号处理电路。如图1b所示，传统的非晶硅探测器采用薄膜晶体管制造工艺，将器件制作在玻璃衬底上，由于玻璃基板不耐高温，所以使用低温条件形成非晶硅薄膜层。但是，非晶硅薄膜晶体管的载流子迁移率非常低(约0.1～1cm²/V·S)，晶体管开关在打开时的导通电阻较高，所以不利于电荷信号的读出。增加晶体管开关的宽度尺寸可以降低导通电阻，有利于电荷信号的读出，但是会导致像素单元面积增大，使单位面积上像素数量减小，从而使空间分辨率减小；若不增加像素单元面积，则必须牺牲光电二极管的面积，使像素中的感光面积所占比例减小，限制了探测器收集光信号的能力。

随着数字X线成像系统的应用在医疗及工业等专业领域的不停发展，未来对平板探测器的性能要求将越来越高，而传统的非晶硅平板探测器将难以满足未来的需求。

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低温多晶硅薄膜晶体管探测器及其制备方法，以制备出一种空间分辨率高、光信号收集能力强的低温多晶硅薄膜晶体管探测器。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种低温多晶硅薄膜晶体管探测器的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：1)提供一基板，在所述基板上制作非晶硅层，然后对所述非晶硅层进行煺火以形成多晶硅层，接着刻蚀所述多晶硅层，以形成间隔排列的第一导电类型晶体管衬底、第二导电类型晶体管衬底、开关晶体管衬底及裸露基板；2)在所述第一、第二导电类型晶体管衬底上制作驱动晶体管，在所述开关晶体管衬底上制作开关晶体管，在所述裸露基板的区域上制作光电二极管；3)制作钝化层，刻蚀所述钝化层以形成用以制作所述驱动晶体管、开关晶体管、以及光电二极管各电极的接触孔，然后制作金属层并将其制作出所述驱动晶体管与开关晶体管的电极、互连电极、所述开关晶体管的遮光罩、及所述光电二极管的公共电极，以完成所述探测器的制备。

在本发明的制备方法中，所述煺火为准分子激光煺火。

在本发明的制备方法中，所述步骤2)包括以下步骤：2-1)在所述第一导电类型晶体管衬底制作NMOS管源区与NMOS管漏区；2-2)在所述第一、第二导电类型晶体管衬底、开关晶体管衬底及所述裸露基板表面依次形成绝缘层及金属层，刻蚀所述金属层以在所述第一导电类型晶体管衬底上形成NMOS管栅电极，在第二导电类型晶体管衬底上形成PMOS管栅电极，在所述开关晶体管衬底上形成第一开关栅电极与第二开关栅电极，并同时在所述裸露基板上形成下电极；2-3)在所述第二导电类型晶体管衬底制作PMOS管源区与PMOS管漏区以完成驱动晶体管的制备，然后在所述开关晶体管衬底制作第一、第二、第三P型掺杂区及第一、第二沟道区以完成开关晶体管的制备，接着在所述驱动晶体管与开关晶体管上制作保护层；2-4)在所述下电极上制作光电二极管。

其中，所述步骤2-2)还包括对所述第一导电类型晶体管衬底进行轻掺杂源、漏的步骤。