[发明专利]α‑IGZO薄膜传感阵列的影像传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件及其制备方法技术领域，具体涉及α-IGZO薄膜传感阵列的影像传感器及其制备方法。

背景技术

随着人们自我保健意识的逐渐增强，各种无损伤医疗检测方法医学影像（如X光胸透）受到人们的青睐。TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶体管）平板X 射线传感器是数字影像技术中至关重要的元件。由于用非晶硅制作PIN光电二极管传感器成本低和平板工业中读取信号的主动矩阵非晶硅TFT的技术成熟，非晶硅技术在大型医疗影像应用中很广泛。

目前，传感器通常采用薄膜晶体管平板结构。非晶硅TFT迁移率很低，0.5~1 cm² /Vs，为了能为实时荧光透视应用提供高品质的影像，要求系统要有很高的帧率（＞30Hz），低的截止电流和信噪比。

上个世纪末，工业界尝试用低温多晶硅TFT解决以上问题。低温多晶硅TFT有较高的迁移率，大约50~150 cm²/Vs ，并且可以整合成α-Si PIN 传感器。然而因为激光结晶的复杂工艺以及相应的均匀性问题，使得它难以应用于大平板制作。同时高的漏电流造成TFT开关比低于6，这也增大了读取时的本底噪声。 表1把α-IGZO TFT技术与现有的应用于医疗影像系统的TFT技术作了对比（表1: 非晶硅TFT，多晶硅TFT以及α-IGZO TFT技术的对比）。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷不足，本发明的目的在于提供α-IGZO薄膜传感阵列的影像传感器，通过用α-IGZO TFT制成α-Si:H PIN传感器，应用于实时X射线医疗影像（荧光透视）系统和/或无损测试系统，进而改进系统性能。使用α-IGZO TFT后的迁移率要比目前商用非晶硅TFT的高出10~15倍, 具有较低的截止电流，其信噪比也降低了约30%。大幅提高了实时医疗X射线影像品质。

α-IGZO薄膜传感阵列的影像传感器，包括呈交叉排列的一组栅极线和一组数据线、以及由所述栅极线和数据线所界定的呈阵列状排布的像素单元，所述像素单元包括一个薄膜晶体管器件和一个光电二极管器件，每个薄膜晶体管器件连接相应的栅极线和数据线，每个光电二极管器件连接偏压线和薄膜晶体管器件相应的漏极；

所述薄膜晶体管器件，包括相对形成沟道的源极和漏极，所述源极和漏极之间设置有α-IGZO薄膜岛，所述漏极与数据线连接。

所述数据线连接电荷放大器，所述电荷放大器连接多路选择器，所述多路选择器连接模数转换器。

所述上半的栅极线连接第一栅极驱动器，所述下半的栅极线连接第二栅极驱动器。

所述上半的栅极线两侧分别连接第一栅极驱动器和第三栅极驱动器，所述下半的栅极线两侧分别连接第二栅极驱动器和第四栅极驱动器。

所述数据线上侧连接第一电荷放大器，下侧连接第二电荷放大器。

α-IGZO薄膜传感阵列的影像传感器，还包括位于衬底之上的栅电极、覆盖衬底和栅电极上的栅极绝缘层、 位于栅极绝缘层上方且在源极和漏极之间的α-IGZO薄膜岛和刻蚀台阶岛、位于源极上设置有PIN台阶、以及位于PIN台阶上的透明电极，所述透明电极连接偏压线。

本发明的另一目的在于提供上述影像传感器的制备方法，包括以下步骤：

（一）.在衬底上沉积栅电极并构造出栅极线和间距；

（二）.依次沉积栅极绝缘层、α-IGZO薄膜层和刻蚀台阶层；

（三）.构造出刻蚀台阶岛；

（四）.构造出α-IGZO薄膜岛；

（五）.沉积源-漏电极层；

（六）.沉淀并刻蚀出PIN台阶和透明电极；

（七）.构造出源极和漏极；

（八）.沉积第一保护层；

（九）.构造出连接TFT的漏极和数据线间的孔、连接PIN传感器和偏压线间的孔和预开边缘接触片的孔；

（十）.沉积并构造出数据线、偏压线和接触片；

α-IGZO薄膜传感阵列的影像传感器的制备方法，其特征在于，还包括：

（十一）.沉积第二保护层，打开接触片；

（十二）.平面化涂覆SOG或BCB形成平面层，沉积CsI形成闪烁层；

（十三）.带式自动键合出栅极驱动器和电荷放大器。