[发明专利]用于熔融的多层非晶硒传感器的制造方法

说明书

包括非晶硒（a‑Se）的层和至少一个电荷阻挡层的传感器通过在沉积非晶硒之前将电荷阻挡层沉积在基板之上来形成，从而使得电荷阻挡层能够以升高的温度来形成。这种工艺不受a‑Se的结晶化温度所限制，从而导致有效的电荷阻挡层的形成，其能够实现所得到器件的改进信号放大。可以通过在分离的基板之上形成第一和第二非晶硒层，然后以相对低的温度熔融a‑Se层来制造传感器。

背景技术

本申请一般涉及适配成检测光学或电离辐射的传感器，并且更具体地涉及多层非晶硒（a-Se）传感器及其生产方法。

非晶硒（a-Se）已经被商业化为光学传感器和直接x射线检测器两者，并且具有雪崩增益（avalanche gain）的a-Se也已经被提出以供间接x射线检测器使用。 a-Se较其他光电导体（诸如，可用于光学和x射线感测应用的硅以及可用于检测x射线的CdTe）的优点在于包括针对大面积沉积的能力、在大于70 V/um的电场（ESe）处空穴的雪崩倍增、以及随ESe单调增加的x射线转换增益。

如将被领会的，常规的x射线检测器，尤其是适配用于低光子通量应用的x射线检测器，由于电子噪声而遭受图像恶化。然而，减少读出电子器件的电子噪声增加了成像器的成本并且效果有限。

在另一方面，对于a-Se检测器，可以通过在电子噪声的引入之前增加ESe以放大信号来克服电子噪声。对于光学传感器，对雪崩增益要求大于70 V/um的ESe，而对于直接x射线传感器，ESe中的任何增加都将增加转换增益。

发明内容

尽管最近有发展，仍然存在对用于制造包含a-Se（a-Se-containing）的结构的改进方法的需要，所述结构可以被并入到用于光学和x射线感测的系统中，其中可以在电子噪声的引入之前实现信号放大。如本文中所述，可以通过将温度敏感的非晶硒层的形成延迟到所述结构内电荷阻挡层的升高的温度处理之后来制成包含a-Se的结构。

根据各种实施例，制造传感器的方法包括在第一基板之上形成第一电荷阻挡层、在第一电荷阻挡层之上形成非晶硒的第一层、在第二基板之上形成第二电荷阻挡层、以及在第二电荷阻挡层之上形成非晶硒的第二层。

然后，非晶硒的第一层被带入到与非晶硒的第二层接触以形成多层结构，其被加热以将非晶硒的第一层熔融到非晶硒的第二层。可以通过加热至高于非晶硒的玻璃转化温度（T_g）但低于其结晶化温度（T_c）来完成熔融。

根据另外的实施例，传感器形成方法包括在基板之上形成电荷阻挡层、在电荷阻挡层之上形成非晶硒的层、以及加热非晶硒的层以将非晶硒的层熔融至电荷阻挡层。

附图说明

当结合下面的附图阅读时，可以最好地理解本申请的特定实施例的下面的详细说明，其中相似的结构以相似的参考标记来指示，并且所述附图中：

图1A是包括非晶硒的层的光学传感器的示意图；

图1B是包括非晶硒的有源层（active layer）的直接x射线传感器的示意图；

图1C是包括非晶硒的层的组合固态有源矩阵平板成像器（AMFPI）和光学成像器的示意图；

图2A图示了在包括电子读出器的基板之上电荷阻挡层和非晶硒的第一层的次序形成；

图2B图示了在基板之上电荷阻挡层和非晶硒的第二层的形成；

图2C示出了根据各种实施例的通过非晶硒的第一层和第二层的对准和随后熔融的多层结构的形成；

图3A图示了电荷阻挡层和非晶硒的第一层的次序形成，所述非晶硒的第一层在包括电子读出器的基板之上具有第一厚度；

图3B图示了电荷阻挡层和非晶硒的第二层的形成，所述非晶硒的第二层在基板之上具有不同于第一厚度的第二厚度；