CN103296037B - 接触垫、平板图像探测器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种接触垫、平板图像探测器及其制作方法，所述接触垫括：设置在衬底上方的底层导电结构；设置在衬底及底层导电结构上方的绝缘层，绝缘层中设置有暴露部分底层导电结构上表面的顶部过孔；设置在绝缘层上方且覆盖在顶部过孔底部及侧壁上的中间导电层；设置在中间导电层上方、并与中间导电层接触的表层导电层。通过在接触垫中增设中间导电层，解决了接触垫中异方性导电膜的有效压合位置到顶部过孔底部之间的导电层具有较大电阻，及接触垫中表层导电层容易断裂导致接触垫失效概率大的问题。

Description

接触垫、平板图像探测器及其制作方法

技术领域

本发明属于平板图像探测器领域，特别是涉及一种接触垫；另外，本发明还涉及一种平板图像探测器及其制作方法。

背景技术

随着数字影像技术的发展，平板图像探测器在医疗、工业及其它领域得到了越来越广泛的应用，提高平板图像探测器的性能、良率和可靠性是业界的持续追求。平板图像探测器通过与柔性电路板（FPC）、集成电路（IC）等外部元件的绑定即可实现与驱动电路、读出电路的连接。平板图像探测器包括由若干像素单元构成的像素阵列，像素单元将光转换为电荷之后，在驱动电路的作用下，存储在像素单元中的电荷被传输到读出电路，读出电路会对电信号作进一步的放大、模/数转换等处理，最终获得图像信息。

因此，亟需研究一种半导体结构，通过所述半导体结构可以实现平板图像探测器与柔性电路板、集成电路等外部元件的绑定。

发明内容

本发明的目的是提供一种接触垫，通过所述接触垫可以实现平板图像探测器与柔性电路板、集成电路等外部元件的绑定。

本发明的另一目的是提供一种包含上述接触垫的平板图像探测器及其制作方法。

为实现上述目的，本发明所提供的所述接触垫设置在衬底上方，所述接触垫包括：

设置在所述衬底上方的底层导电结构，所述底层导电结构至少包括一个导电层；

设置在所述衬底及底层导电结构上方的绝缘层，所述绝缘层中设置有暴露部分所述底层导电结构上表面的顶部过孔；

设置在所述绝缘层上方且覆盖在所述顶部过孔底部及侧壁上的中间导电层；

设置在所述中间导电层上方、并与所述中间导电层接触的表层导电层。

可选地，所述绝缘层由一层或多层绝缘层构成。

可选地，所述绝缘层的材料为氮化硅。

可选地，所述顶部过孔的数量为一个或以上。

可选地，所述中间导电层的材料为钼。

可选地，所述表层导电层的材料为透明导电氧化物。

可选地，所述透明导电氧化物为氧化铟锡或氧化铟锌。

可选地，部分所述表层导电层上方设置有表层绝缘层。

可选地，所述表层绝缘层的材料为氮化硅。

可选地，所述表层导电层的呈相对设置的两个边缘位于所述中间导电层的外侧。

可选地，所述底层导电结构由形成在所述衬底上方并与所述衬底接触的第一导电层构成；或者，所述底层导电结构由第二导电层构成，所述第二导电层与衬底之间设置有底层绝缘层。

可选地，所述第一导电层或第二导电层的材料为铝、钕、钼、铬中的一种或多种的组合。

可选地，所述第一导电层或第二导电层的材料为铝钼合金。

可选地，所述顶部过孔位于所述第一导电层或第二导电层的呈相对设置的两个边缘内侧。

可选地，所述底层导电结构由设置在所述衬底上方的第一导电层及设置在所述第一导电层上方的第二导电层构成，所述第二导电层与衬底之间设置有底层绝缘层，所述底层绝缘层中设置有暴露部分所述第一导电层上表面的底部过孔，所述第二导电层设置在所述底层绝缘层上方且覆盖在所述底部过孔的底部及侧壁上。

可选地，所述底部过孔的数量为一个或以上。

可选地，所述底部过孔位于所述第一导电层的呈相对设置的两个边缘内侧。

可选地，所述中间导电层的呈相对设置的两个边缘位于所述底部过孔的外侧。

为实现上述目的，本发明还提供了一种平板图像探测器，包括：

如上所述的接触垫；

包括多个像素单元的像素阵列，所述像素单元包括光电二极管及薄膜晶体管，所述光电二极管包括顶电极，所述薄膜晶体管包括栅极、源极及漏极。

可选地，所述薄膜晶体管包括沟道，所述沟道上方设置有遮光板。

同时，为实现上述目的，本发明还提供了一种平板图像探测器的制作方法，所述平板图像探测器包括接触垫、由多个像素单元构成的像素阵列，所述像素单元包括薄膜晶体管及光电二极管，所述制作方法包括：

提供衬底，在所述衬底上形成所述薄膜晶体管的栅极；

在所述衬底及栅极上形成所述薄膜晶体管的栅介质层；

在所述栅介质层上形成所述薄膜晶体管的源极、漏极及光电二极管的底电极；

在所述衬底上方形成所述接触垫的底层导电结构；

在所述栅介质层、源极、漏极、底电极及底层导电结构上方形成绝缘层；

刻蚀所述绝缘层，形成暴露部分所述底层导电结构上表面的顶部过孔；

在所述绝缘层及顶部过孔的底部、侧壁上形成导电层，刻蚀所述导电层，以在所述顶部过孔的底部及侧壁、顶部过孔外的部分所述绝缘层上方形成所述接触垫的中间导电层；

在所述绝缘层及中间导电层上方形成公共电极层，刻蚀所述公共电极层，形成所述光电二极管的顶电极，同时，形成与所述中间导电层接触的表层导电层。

可选地，所述绝缘层由一层或多层绝缘层构成。

可选地，所述栅介质层或绝缘层的材料为氮化硅。

可选地，所述顶部过孔的数量为一个或以上。

可选地，所述表层导电层的材料为透明导电氧化物。

可选地，所述透明导电氧化物为氧化铟锡或氧化铟锌。

可选地，所述制作方法还包括：在所述绝缘层、顶电极及表层导电层上形成表层绝缘层，刻蚀所述表层绝缘层，去除部分所述表层导电层上方的表层绝缘层。

可选地，所述表层绝缘层的材料为氮化硅。

可选地，所述表层导电层的呈相对设置的两个边缘位于所述中间导电层的外侧。

可选地，所述导电层为遮光层，所述中间导电层的形成方法为：在所述绝缘层及顶部过孔的底部、侧壁上形成遮光层，刻蚀所述遮光层，以在所述薄膜晶体管的沟道上方形成遮光板，同时，形成所述中间导电层。

可选地，所述遮光层的材料为钼。

可选地，所述底层导电结构由形成在所述衬底上方并与所述衬底接触的第一导电层构成，所述第一导电层的形成方法为：在所述衬底上形成栅极层，刻蚀所述栅极层，以在形成所述栅极的同时，形成所述第一导电层；

或者，所述底层导电结构由第二导电层构成，所述第二导电层设置在所述栅介质层与衬底之间，所述第二导电层的形成方法为：在所述栅介质层上形成源漏层，刻蚀所述源漏层，以在形成所述源极、漏极及底电极的同时，形成所述第二导电层；

或者，所述底层导电结构由所述第一导电层及所述第二导电层构成，底层导电结构的形成方法为：在所述衬底上形成栅极层，刻蚀所述栅极层，以在形成所述栅极的同时，形成所述第一导电层，在所述衬底、栅极及第一导电层上方形成所述栅介质层，刻蚀所述栅介质层，以形成暴露部分所述第一导电层上表面的底部过孔，在所述栅介质层及底部过孔的底部、侧壁上形成源漏层，刻蚀所述源漏层，以在所述底部过孔的底部及侧壁、底部过孔外的部分所述栅介质层上方形成所述第二导电层。

可选地，所述第一导电层或第二导电层的材料为铝、钕、钼、铬中的一种或多种的组合。

可选地，所述第一导电层或第二导电层的材料为铝钼合金。

可选地，所述顶部过孔位于所述第一导电层或第二导电层的呈相对设置的两个边缘内侧。

可选地，所述底部过孔的数量为一个或以上。

可选地，所述底部过孔位于所述第一导电层的呈相对设置的两个边缘内侧。

可选地，所述中间导电层的呈相对设置的两个边缘位于所述底部过孔的外侧。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明中的接触垫包括：底层导电结构、设置在底层导电结构上方的中间导电层及设置在中间导电层上方并与其接触的表层导电层，中间导电层在顶部过孔底部处与底层导电结构接触，在利用异方性导电膜将接触垫与外部元件绑定时，设置在表层导电层下方的中间导电层可以增加表层导电层的机械强度，以防止表层导电层因强度不足而断裂；另外，与异方性导电膜的有效压合位置到顶部过孔底部之间仅设置有一层导电层相比，本发明中异方性导电膜的有效压合位置到顶部过孔底部之间设置有两层相互接触的导电层，使得异方性导电膜的有效压合位置到顶部过孔底部之间的导电层具有较小电阻，这样，当接触垫中有大电流流过时，可以防止表层导电层产生大量的热量以致表层导电层断裂，减小了接触垫的失效概率；即使表层导电层断裂，由于中间导电层与表层导电层接触，仍可通过中间导电层实现接触垫与外部元件的绑定。

另外，本发明中的接触垫可在半导体器件的制作过程中同步形成，简化了接触垫的制作工艺。

附图说明

图1是一种平板图像探测器接触垫的剖视图；

图2是平板图像探测器中一个像素单元的剖视图；

图3是本发明接触垫的实施例一中接触垫的俯视图，为了能更简洁、清楚的说明接触垫的结构，俯视图中仅包含接触垫的部分结构；

图4是图3所示接触垫沿1-1方向的剖视图；

图5是图3所示接触垫沿2-2方向的剖视图；

图6是本发明接触垫的实施例二中接触垫的俯视图，为了能更简洁、清楚的说明接触垫的结构，俯视图中仅包含接触垫的部分结构；

图7是图6所示接触垫沿3-3方向的剖视图；

图8是图6所示接触垫沿4-4方向的剖视图；

图9是本发明接触垫的实施例三中接触垫的俯视图，为了能更简洁、清楚的说明接触垫的结构，俯视图中仅包含接触垫的部分结构；

图10是图9所示接触垫沿5-5方向的剖视图；

图11是图9所示接触垫沿6-6方向的剖视图；

图12是本发明平板图像探测器中一个像素单元的俯视图，为了能更简洁、清楚的说明像素单元的结构，俯视图中仅包含像素单元的部分结构；

图13是图12所示像素单元沿7-7方向的剖视图；

图14A至图24A是本发明平板图像探测器制作方法的一个实施例中一个像素单元在制作过程中的剖视图；

图14B至图24B及图24C是本发明平板图像探测器制作方法的一个实施例中接触垫在制作过程中的剖视图。

具体实施方式

为研发出一种接触垫，以实现平板图像探测器与柔性电路板、集成电路等外部元件的绑定，发明人作了大量研究，并发明了一种接触垫。图1是一种平板图像探测器接触垫的剖视图，如图1所示，接触垫1设置在衬底2上方，其包括：设置在衬底2上方的第一导电层3；设置在第一导电层3及衬底2上方的第一绝缘层4，第一绝缘层4中设置有暴露部分第一导电层3上表面的底部过孔41；设置在第一绝缘层4上方且覆盖在底部过孔41底部及侧壁上的第二导电层5，即第二导电层5在底部过孔41底部与第一导电层3接触；设置在第一绝缘层4及第二导电层5上方的第二绝缘层6，第二绝缘层6中设置有暴露部分第二导电层5上表面的顶部过孔61；设置在第二绝缘层6上方且覆盖在顶部过孔61底部及侧壁上的表层导电层7，即表层导电层7在顶部过孔61底部与第二导电层5接触，第一导电层3、第二导电层5中至少有一个与平板图像探测器的内部电路连接。

图2是平板图像探测器中一个像素单元的剖视图，如图2所示，像素单元包括薄膜晶体管10、光电二极管20，薄膜晶体管10包括栅极11、设置在栅极11上方的本征非晶硅层及N型非晶硅层及分别设置在栅极11两侧的源极14与漏极15，本征非晶硅层及N型非晶硅层构成薄膜晶体管的有源层12，光电二极管20包括底电极21、设置在底电极21上方的光电转换层22、设置在光电转换层22上方的顶电极23，漏极15与底电极21连接在一起。

结合图1、图2所示，在包含上述接触垫的平板图像探测器中，接触垫1与像素单元形成在同一衬底2上，且接触垫1可与像素单元同步形成。具体的，接触垫1的第一导电层3、薄膜晶体管10的栅极11可利用同一层导电层形成，接触垫1的第二导电层5、薄膜晶体管10的源极14、漏极15及光电二极管20的底电极21可利用同一层导电层形成，接触垫1的表层导电层7、光电二极管20的顶电极23可利用同一层导电层形成，表层导电层7通常是由透明导电氧化物（TCO），如氧化铟锡（ITO）或氧化铟锌（IZO）构成。

继续参图1所示，接触垫1与柔性电路板、集成电路等外部元件的绑定通常是利用异方性导电膜（ACF）8来实现，具体地，通过将异方性导电膜8中的导电粒子有效压合至接触垫1的表层导电层7，即可实现接触垫1与柔性电路板、集成电路等外部元件的电性连接。由于顶部过孔61较深，异方性导电膜8中的导电粒子不能有效压合至位于顶部过孔61底部的表层导电层7上，相反，异方性导电膜8中的导电粒子只能有效压合至位于顶部过孔61之外的表层导电层7上，从而实现平板图像探测器与驱动电路、读出电路之间的电连接。称异方性导电膜8的有效压合位置为A，顶部过孔61底部的位置为B。

由于表层导电层7本身比较脆弱，在将异方性导电膜8压合至表层导电层7的过程中容易使表层导电层7断裂；另外，由于表层导电层7较薄，其本身电阻比较大，导致异方性导电膜8的有效压合位置A到顶部过孔61底部B之间的导电层具有较大电阻，这样不仅在平板图像探测器的图像信号读出时会引入较大噪声，而且，当接触垫1中有大电流流过时，容易使表层导电层7产生大量的热量从而导致表层导电层7断裂。一旦接触垫1的表层导电层7断裂，会导致接触垫无法导通信号（即失效），严重影响了平板图像探测器的性能、良率和可靠性。因此，接触垫的好坏直接影响平板图像探测器的性能、良率、可靠性以及采集图像的质量。

鉴于上述原因，发明人又对上述接触垫的结构作出了进一步改进，提供了另一种接触垫，以解决接触垫中异方性导电膜的有效压合位置到顶部过孔底部之间的导电层具有较大电阻，及接触垫中表层导电层容易断裂导致接触垫失效概率大的问题。

下面结合附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的可实施方式的一部分，而不是其全部。根据这些实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施方式，都属于本发明的保护范围。

本发明所提供的接触垫设置在衬底上方，所述接触垫包括：

设置在衬底上方的底层导电结构，所述底层导电结构至少包括一个导电层，即底层导电结构可仅由一个导电层构成，底层导电结构还可同时由上下堆叠的多个（两个或以上）导电层构成，且多个导电层彼此接触以进行电连接；

设置在衬底及底层导电结构上方的绝缘层，绝缘层中设置有暴露部分底层导电结构上表面的顶部过孔；

设置在绝缘层上方且覆盖在顶部过孔底部及侧壁上的中间导电层，中间导电层在顶部过孔底部处与底层导电结构上表面接触；

设置在中间导电层上方、并与中间导电层接触的表层导电层。

鉴于本发明中所述接触垫的底层导电结构具有多种形式，下面就几种接触垫的结构分别作详细介绍。

图3是本发明接触垫的实施例一中接触垫的俯视图（为了能更简洁、清楚的说明接触垫的结构，俯视图中仅包含接触垫的部分结构），图4是图3所示接触垫沿1-1方向的剖视图，结合图3、图4可知，接触垫100设置在衬底200上方，接触垫100包括：设置在衬底200上方的底层导电结构，底层导电结构由设置在衬底200上方并与衬底200接触的第一导电层112构成；设置在衬底200及底层导电结构（即第一导电层112）上方的绝缘层150，绝缘层150中设置有暴露部分底层导电结构（即第一导电层112）上表面的顶部过孔150a；设置在绝缘层150上方且覆盖在顶部过孔150a底部及侧壁上的中间导电层162，中间导电层162在顶部过孔150a底部处与底层导电结构（即第一导电层112）上表面接触；设置在中间导电层162上方、并与中间导电层162接触的表层导电层172。

本发明中接触垫的作用是实现半导体器件（未图示）与柔性电路板（FPC）、集成电路（IC）等外部元件之间的绑定，以将半导体器件与外部电路连接，从而实现一个完整的系统功能。为实现所述系统功能，继续参图4所示，接触垫100中的第一导电层112需与半导体器件连接，且常常利用异方性导电膜（ACF）500将接触垫100与柔性电路板、集成电路等外部元件绑定在一起。由于顶部过孔150a较深，异方性导电膜500中的导电粒子不能有效压合至位于顶部过孔150a底部的表层导电层172上，相反，异方性导电膜500中的导电粒子只能有效压合至位于顶部过孔150a之外的表层导电层172上，称异方性导电膜500的有效压合位置为A，顶部过孔150a底部的位置为B。

图5是图3所示接触垫沿2-2方向的剖视图，结合图3、图5所示，可在部分表层导电层172（未与异方性导电膜500接触的表层导电层）上方设置表层绝缘层180，以保护位于表层绝缘层180下方的器件，并保证部分表层导电层172能外露出来以实现与外部元件的绑定。

图6是本发明接触垫的实施例二中接触垫的俯视图（为了能更简洁、清楚的说明接触垫的结构，俯视图中仅包含接触垫的部分结构），图7是图6所示接触垫沿3-3方向的剖视图，结合图6、图7可知，接触垫100设置在衬底200上方，接触垫100包括：设置在衬底200上方的底层导电结构，底层导电结构由设置在衬底200上方的第二导电层144构成，第二导电层144与衬底200之间设置有底层绝缘层121；设置在底层绝缘层121及底层导电结构（即第二导电层144）上方的绝缘层150，绝缘层150中设置有暴露部分底层导电结构（即第二导电层144）上表面的顶部过孔150a；设置在绝缘层150上方且覆盖在顶部过孔150a底部及侧壁上的中间导电层162，中间导电层162在顶部过孔150a底部处与底层导电结构（即第二导电层144）上表面接触；设置在中间导电层162上方、并与中间导电层162接触的表层导电层172。

如前所述，本发明中接触垫的作用是实现半导体器件（未图示）与柔性电路板（FPC）、集成电路（IC）等外部元件之间的绑定，以将半导体器件与外部电路连接，从而实现一个完整的系统功能。为实现所述系统功能，继续参图7所示，接触垫100中的第二导电层144需与半导体器件连接，且常常利用异方性导电膜（ACF）500将接触垫100与柔性电路板、集成电路等外部元件绑定在一起。在实施例二中异方性导电膜500的有效压合位置同实施例

图8是图6所示接触垫沿4-4方向的剖视图，结合图6、图8所示，可在部分表层导电层172（未与异方性导电膜500接触的表层导电层）上方设置表层绝缘层180，以保护位于表层绝缘层180下方的器件，并保证部分表层导电层172能外露出来以实现与外部元件的绑定。

图9是本发明接触垫的实施例三中接触垫的俯视图（为了能更简洁、清楚的说明接触垫的结构，俯视图中仅包含接触垫的部分结构），图10是图9所示接触垫沿5-5方向的剖视图，结合图9、图10可知，接触垫100设置在衬底200上方，接触垫100包括：设置在衬底200上方的底层导电结构，底层导电结构由设置在衬底200上方的第一导电层112、设置在第一导电层112上方的第二导电层144构成，第二导电层144与衬底200之间设置有底层绝缘层121，底层绝缘层121中设置有暴露部分第一导电层112上表面的底部过孔121a；设置在衬底200及底层导电结构上方的绝缘层150，更具体的，绝缘层150是设置在底层绝缘层121及第二导电层144上方，绝缘层150中设置有暴露部分底层导电结构上表面的顶部过孔150a；设置在绝缘层150上方且覆盖在顶部过孔150a底部及侧壁上的中间导电层162，中间导电层162在顶部过孔150a底部处与底层导电结构上表面接触；设置在中间导电层162上方、并与中间导电层162接触的表层导电层172。

如前所述，本发明中接触垫的作用是实现半导体器件（未图示）与柔性电路板（FPC）、集成电路（IC）等外部元件之间的绑定，以将半导体器件与外部电路连接，从而实现一个完整的系统功能。为实现所述系统功能，继续参图10所示，接触垫100中第一导电层112、第二导电层144中至少有一个需与半导体器件连接。与半导体器件仅与一个导电层连接相比，半导体器件同时与第一导电层112、第二导电层144连接时，可减小接触垫100与半导体器件之间的电阻，从而减小接触垫100的能耗。常常利用异方性导电膜（ACF）500将接触垫100与柔性电路板、集成电路等外部元件绑定在一起。在实施例三中异方性导电膜500的有效压合位置同实施例一。

图11是图9所示接触垫沿6-6方向的剖视图，结合图9、图11所示，可在部分表层导电层172（未与异方性导电膜500接触的表层导电层）上方设置表层绝缘层180，以保护位于表层绝缘层180下方的器件，并保证部分表层导电层172能外露出来以实现与外部元件的绑定。

结合图3至图11所示，在上述接触垫的实施例一、实施例二、实施例三中，为防止中间导电层162会暴露出来被腐蚀，以致降低接触垫100的可靠性，可使表层导电层172的呈相对设置的两个边缘（图中左右两个边缘）位于中间导电层162的外侧，即中间导电层162完全被覆盖在表层导电层172下方。在实施例一中，顶部过孔150a位于第一导电层112的呈相对设置的两个边缘（图中左右两个边缘）内侧。在实施例二中，顶部过孔150a位于第二导电层144的呈相对设置的两个边缘（图中左右两个边缘）内侧。在实施例三中，顶部过孔150a也是位于第二导电层144的呈相对设置的两个边缘（图中左右两个边缘）内侧，中间导电层162的呈相对设置的两个边缘（图中左右两个边缘）位于底部过孔121a的外侧，底部过孔121a位于第一导电层112的呈相对设置的两个边缘（图中左右两个边缘）内侧。

继续结合图3至图11所示，在上述接触垫的实施例一、实施例二、实施例三中，底部过孔121a或顶部过孔150a的数量可为一个或以上。当底部过孔121a或顶部过孔150a的数量为一个以上时，不仅可以增加接触垫100的导通能力，还可以降低在某种原因下某个底部过孔121a或顶部过孔150a失效时整个接触垫100将失效的风险。

如前所述，本发明中所述接触垫通常是与半导体器件制作在同一衬底上，存在着接触垫可在半导体器件的制作过程中同步形成的可能。具体的，接触垫中的底层导电结构（至少包括第一导电层、第二导电层中的一个）、中间导电层、表层导电层可与半导体器件的相应导电层在同一制作步骤中形成。根据半导体器件的结构变化，可以相应调整接触垫的结构，以最大程度的简化接触垫的制作工艺。例如，当半导体器件中具有较多层导电层时，接触垫的结构可为实施例三所述，当半导体器件中具有较少层导电层时，接触垫的结构可为实施例一或实施例二所述。另外，半导体器件中对应于接触垫中间导电层的导电层与对应于接触垫底层导电结构的导电层之间可设置一层或多层绝缘层，以将相邻导电层绝缘，因此，相应的，接触垫中的所述绝缘层可由一层或多层绝缘层构成，所述绝缘层的材质可为氮化硅。

如前所述，参考图1所示，接触垫1包括第一导电层3及第二导电层5（第一导电层3及第二导电层5即可构成本发明中的所述底层导电结构）及表层导电层7，在将这种结构形式的接触垫与外部元件绑定时，异方性导电膜8的有效压合位置A到顶部过孔61底部B之间的导电层仅为一层表层导电层7。

而对照图4、图7、图10可知，本发明所提供的接触垫100包括底层导电结构（至少包括第一导电层112、第二导电层144中的一个）、中间导电层162、表层导电层172，在将本发明所提供的接触垫与外部元件绑定时，异方性导电膜500的有效压合位置A到顶部过孔150a底部B之间的导电层除了一层表层导电层172之外，还包括一层设置在表层导电层172下方并与其接触的中间导电层162。

在将接触垫与外部元件绑定时，设置在表层导电层172下方的中间导电层162可以增加表层导电层172的机械强度，以防止表层导电层172因强度不足而断裂；另外，异方性导电膜500的有效压合位置A到顶部过孔150a底部B之间设置有两层相互接触的导电层（分别为中间导电层162、表层导电层172），使得异方性导电膜500的有效压合位置A到顶部过孔150a底部B之间的导电层具有较小电阻，这样，当接触垫100中有大电流流过时，可以防止表层导电层172产生大量的热量以致表层导电层172断裂，减小了接触垫的失效概率。即使表层导电层172会发生断裂，但由于中间导电层162与表层导电层172接触，仍可通过中间导电层162实现接触垫100与外部元件的绑定。

本发明所提供的接触垫可以应用在多种半导体器件中，作为其中一种应用，接触垫可应用在平板图像探测器中并构成平板图像探测器的一部分。所述平板图像探测器包括由多个像素单元构成的像素阵列，图12是本发明平板图像探测器中一个像素单元的俯视图（为了能更简洁、清楚的说明像素单元的结构，俯视图中仅包含像素单元的部分结构），图13是图12所示像素单元沿7-7方向的剖视图，如图12、图13所示，像素单元包括形成在衬底200上方的薄膜晶体管300及光电二极管400。

薄膜晶体管300包括：设置在衬底200上方的栅极111；设置在衬底200及栅极111上方的栅介质层120；设置在栅介质层120上方的有源层130，且有源层130与栅极111的位置相对应，有源层130包括本征非晶硅层131及设置在本征非晶硅层131上方的N型非晶硅层132，有源层130中设置有薄膜晶体管的沟道133；设置在栅介质层120及N型非晶硅层132上方的源极141、漏极142，源极141、漏极142分别设置在沟道133的两侧；可选的，可在沟道133上方设置遮光板161，以防止光入射至薄膜晶体管的有源层130中以致产生光生电流，遮光板161与源极141、漏极142、沟道133之间设置有绝缘层，以保护位于绝缘层下方的器件。

其中，栅极111的材料可为铝、钕、钼、铬中的一种或多种的组合，优选地，栅极111的材料为铝钼合金；栅介质层120的材料可为氮化硅；源极141、漏极142的材料可为铝、钕、钼、铬中的一种或多种的组合，优选地，源极141、漏极142的材料为铝钼合金；遮光板161的材料可为钼。

光电二极管400包括：设置在栅介质层120上方的底电极143，底电极143与薄膜晶体管300的漏极142连接在一起；设置在底电极143上方并与底电极143接触的光电转换层411，光电转换层411可为PIN型光电转换层，即包括由下至上依次堆叠的N型非晶硅层、本征非晶硅层及P型非晶硅层，具体的，光电转换层411在过孔151a底部处与底电极143接触；设置在光电转换层411上方的顶电极171，具体的，光电转换层411可在过孔152a底部处与顶电极171接触。可选的，可在光电转换层411上设置刻蚀保护层420，这样，顶电极171通过刻蚀保护层420与光电转换层411电连接。

其中，顶电极171的材料为透明导电氧化物（TCO），优选地，所述透明导电氧化物为氧化铟锡（ITO）或氧化铟锌（IZO）。另外，像素单元上方可设置有绝缘层，以对像素单元进行保护，绝缘层的材料可为氮化硅。

结合图4、图7、图10、图13所示，本发明接触垫100的第一导电层112可与栅极111在同一制作步骤中形成，即沉积栅极层之后刻蚀栅极层以同步形成栅极111、第一导电层112；第二导电层144可与源极141、漏极142、底电极143在同一制作步骤中形成，即沉积源漏层之后刻蚀源漏层以同步形成源极141、漏极142、底电极143及第二导电层144；中间导电层162可与遮光板161在同一制作步骤中形成，即沉积遮光层之后刻蚀遮光层以同步形成遮光板161、中间导电层162；表层导电层172可与顶电极171在同一制作步骤中形成，即沉积公共电极层之后刻蚀公共电极层以同步形成顶电极171、表层导电层172。

故在上述接触垫的实施例一、实施例二、实施例三中，第一导电层112或第二导电层144的材料可为铝、钕、钼、铬中的一种或多种的组合，优选地，第一导电层112或第二导电层144的材料为铝钼合金。中间导电层162的材料可为钼，表层导电层172的材料可为透明导电氧化物（TCO），优选地，所述透明导电氧化物为氧化铟锡（ITO）或氧化铟锌（IZO）。

结合图4、图7、图10、图13所示，接触垫100的第一导电层112与平板图像探测器的栅极111相对应，第二导电层144与源极141、漏极142、底电极143相对应，中间导电层162与遮光板161相对应，表层导电层172与顶电极171相对应。在上述对应条件下，接触垫100中的底层导电结构仍可仅由第一导电层112或仅由第二导电层144构成，还可同时由第一导电层112及第二导电层144构成，其中，接触垫100的中间导电层162还可利用其它导电层（除遮光层之外）形成。

可利用接触垫将平板图像探测器与柔性电路板（FPC）、集成电路（IC）等外部元件进行绑定，以将平板图像探测器与驱动电路、读出电路连接，从而采集图像。为实现采集图像功能，接触垫中第一导电层、第二导电层中至少有一个需与平板图像探测器的内部电路连接。当第一导电层、第二导电层均与平板图像探测器的内部电路连接时，可减小平板图像探测器读入时引入的噪声，并减小功耗。

下面就包含本发明上述接触垫的平板图像探测器的制作方法作具体介绍。

首先，如图14A、图14B所示，提供衬底200，在衬底200上形成栅极层，刻蚀栅极层，以同步形成薄膜晶体管300的栅极111、接触垫100的第一导电层112。

然后，如图15A、图15B所示，在衬底200、栅极111及第一导电层112上形成栅介质层120，对应于接触垫100第一导电层112上方的栅介质层120即为接触垫100的底层绝缘层121（可参照图7及图11中的标号）。接着，形成本征非晶硅层131，在本征非晶硅层131上形成N型非晶硅层132，刻蚀N型非晶硅层132、本征非晶硅层131，以在对应栅极111的位置上方形成薄膜晶体管的有源层130。

然后，如图16A、图16B所示，刻蚀栅介质层120，以在栅介质层120中对应第一导电层112的位置形成暴露部分第一导电层112上表面的底部过孔121a，底部过孔121a位于第一导电层112的呈相对设置的两个边缘（图中左右两个边缘）内侧。

然后，如图17A、图17B所示，沉积源漏层，刻蚀源漏层，以同步形成薄膜晶体管的源极141、漏极142及光电二极管的底电极143及接触垫的第二导电层144，源极141、漏极142分别设置在栅极111的两侧、且覆盖在栅介质层120及N型非晶硅层132上方，底电极143与漏极142连接在一起，第二导电层144覆盖在栅介质层120（与图7及图11中的底层绝缘层121相对应）及底部过孔121a的底部及侧壁上，以在底部过孔121a底部处与第一导电层112接触。接着，刻蚀N型非晶硅层132、本征非晶硅层131，以在有源层130上形成薄膜晶体管的沟道133。

至此，接触垫100的底层导电结构已形成。在平板图像探测器制作方法的其它实施例中，所述底层导电结构也可仅由第一导电层112或第二导电层144构成。当底层导电结构仅由第二导电层144构成时，在刻蚀栅极层以形成栅极111的过程中不需同步形成第一导电层112，同时，在形成薄膜晶体管的有源层130之后也不必形成暴露部分第一导电层112上表面的底部过孔121a，这意味着第二导电层144与衬底200之间设置有栅介质层120（与图7及图11中的底层绝缘层121相对应）。当底层导电结构仅由第一导电层112构成时，在刻蚀源漏层以形成源极141、漏极142、底电极143的过程中不需同步形成第二导电层144。同时，在形成薄膜晶体管的有源层130之后也不必形成暴露部分第一导电层112上表面的底部过孔121a，这意味着第一导电层112与衬底200接触。

然后，如图18A、图18B所示，在栅介质层120、源极141、漏极142、底电极143及底层导电结构上形成第一绝缘层151，刻蚀第一绝缘层151，在对应底电极143的位置形成暴露部分底电极143上表面的过孔151a。

然后，如图19A、图19B所示，在第一绝缘层151、过孔151a底部及侧壁上依次堆叠形成N型非晶硅层（未标识）、本征非晶硅层（未标识）及P型非晶硅层（未标识），N型非晶硅层、本征非晶硅层及P型非晶硅层构成光电转换层411，光电转换层411在过孔151a底部处与底电极143接触。可选的，可接着在光电转换层411上形成刻蚀保护层420，然后刻蚀刻蚀保护层420，仅保留对应于底电极143的刻蚀保护层420，且刻蚀保护层420的呈相对设置的两个边缘（图中左右两个边缘）位于过孔151a外侧。刻蚀保护层420的材料可为透明导电氧化物，如氧化铟锡（ITO）或氧化铟锌（IZO）。

然后，如图20A、图20B所示，刻蚀光电转换层411，仅保留对应于底电极143的光电转换层411（当光电转换层411上方形成有刻蚀保护层420时，仅保留被刻蚀保护层420覆盖的光电转换层411），且光电转换层411的呈相对设置的两个边缘（图中左右两个边缘）位于过孔151a外侧。

然后，如图21A、图21B所示，在第一绝缘层151及光电转换层411上方（当光电转换层411上方形成有刻蚀保护层420时，是在第一绝缘层151及刻蚀保护层420上方）形成第二绝缘层152。接着，刻蚀第二绝缘层152，以在对应于底电极143的位置形成暴露部分光电转换层411的过孔152a（当光电转换层411上方形成有刻蚀保护层420时，过孔152a暴露出部分刻蚀保护层420）。同时，刻蚀第二绝缘层152、第一绝缘层151，以在对应于底层导电结构的位置形成暴露部分底层导电结构的顶部过孔150a。当底层导电结构仅由第一导电层112构成时，在此步骤中需刻蚀第二绝缘层152、第一绝缘层151、栅介质层120，以在对应于底层导电结构的位置形成暴露部分底层导电结构的顶部过孔150a。当接触垫100的底层导电结构由第一导电层112及第二导电层144构成或仅由第二导电层144（可参考图7及图10）构成时，接触垫中的绝缘层（参图7及图10中的标号150）是由第一绝缘层151、第二绝缘层152构成，当接触垫100的底层导电结构仅由第一导电层112构成（可参考图4）时，接触垫中的绝缘层（参图4中的标号150）是由第一绝缘层151、第二绝缘层152、栅介质层120构成。当光电转换层411上方形成有刻蚀保护层420时，在刻蚀绝缘层150的过程中，刻蚀保护层420可以防止光电转换层411被过刻蚀，以防止光电转换层411的结构被破坏。

当底层导电结构仅由第一导电层112构成（可参考图4）时，顶部过孔150a位于第一导电层112的呈相对设置的两个边缘（图中左右两个边缘）内侧；当底层导电结构仅由第二导电层144构成（可参考图7）时，顶部过孔150a位于第二导电层144的呈相对设置的两个边缘（图中左右两个边缘）内侧；当底层导电结构由第一导电层112、第二导电层144构成（可参考图11）时，顶部过孔150a也是位于第二导电层144的呈相对设置的两个边缘（图中左右两个边缘）内侧。

然后，如图22A、图22B所示，在第二绝缘层152、过孔152a的底部及侧壁及顶部过孔150a的底部及侧壁上方形成遮光层，刻蚀遮光层，以在薄膜晶体管的沟道133上方形成遮光板161，同时，保留顶部过孔150a的底部及侧壁、及顶部过孔150a之外的部分遮光层，以形成接触垫100的中间导电层162。中间导电层162在顶部过孔150a底部处与底层导电结构接触。当然，中间导电层162也可采用以下方法形成：在第二绝缘层152、过孔152a的底部及侧壁及顶部过孔150a的底部及侧壁上方形成导电层，刻蚀此导电层，仅保留顶部过孔150a的底部及侧壁、及顶部过孔150a之外的导电层，以形成接触垫100的中间导电层162。

然后，如图23A、图23B所示，在第二绝缘层152、遮光板161、过孔152a的底部及侧壁及中间导电层162上方形成公共电极层，刻蚀公共电极层，保留遮光板161、过孔152a的底部及侧壁、过孔152a之外的部分第二绝缘层152、中间导电层162上方的公共电极层，以形成光电二极管的顶电极171、接触垫的表层导电层172。顶电极171在过孔152a的底部与光电转换层411电连接（当光电转换层411上方形成有刻蚀保护层420时，顶电极171通过刻蚀保护层420与光电转换层411电连接）。较佳地，表层导电层172的呈相对设置的两个边缘（图中左右两个边缘）位于中间导电层162的内侧。

然后，如图24A、图24B、图24C所示，在第二绝缘层152、顶电极171、表层导电层172上方形成表层绝缘层180，刻蚀表层绝缘层180，以暴露表层导电层172中需与外部元件绑定的部位（可参照图24B），整个像素单元被表层绝缘层180覆盖。

在上述接触垫中，底部过孔121a或顶部过孔150a的数量可为一个或以上。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明中的接触垫包括：底层导电结构、设置在底层导电结构上方的中间导电层及设置在中间导电层上方并与其接触的表层导电层，中间导电层在顶部过孔底部处与底层导电结构接触，在利用异方性导电膜将接触垫与外部元件绑定时，设置在表层导电层下方的中间导电层可以增加表层导电层的机械强度，以防止表层导电层因强度不足而断裂；另外，与异方性导电膜的有效压合位置到顶部过孔底部之间仅设置有一层导电层相比，本发明中异方性导电膜的有效压合位置到顶部过孔底部之间设置有两层相互接触的导电层，使得异方性导电膜的有效压合位置到顶部过孔底部之间的导电层具有较小电阻，这样，当接触垫中有大电流流过时，可以防止表层导电层产生大量的热量以致表层导电层断裂，减小了接触垫的失效概率；即使表层导电层断裂，由于中间导电层与表层导电层接触，仍可通过中间导电层实现接触垫与外部元件的绑定。

另外，本发明中的接触垫可在半导体器件的制作过程中同步形成，简化了接触垫的制作工艺。

上述通过实施例的说明，应能使本领域专业技术人员更好地理解本发明，并能够再现和使用本发明。本领域的专业技术人员根据本文中所述的原理可以在不脱离本发明的实质和范围的情况下对上述实施例作各种变更和修改是显而易见的。因此，本发明不应被理解为限制于本文所示的上述实施例，其保护范围应由所附的权利要求书来界定。

Claims (36)

1.一种接触垫，其特征在于，所述接触垫设置在衬底上方，所述接触垫包括：

设置在所述衬底上方的底层导电结构，所述底层导电结构至少包括一个导电层；

设置在所述衬底及底层导电结构上方的绝缘层，所述绝缘层中设置有暴露部分所述底层导电结构上表面的顶部过孔；

设置在所述绝缘层上方且覆盖在所述顶部过孔底部及侧壁上的中间导电层；

设置在所述中间导电层上方、并与所述中间导电层接触的表层导电层；

其中，将所述接触垫与外部元件绑定在一起的异方性导电膜压合至所述表层导电层；

其中，部分所述表层导电层上方设置有表层绝缘层。

2.根据权利要求1所述的接触垫，其特征在于，所述绝缘层由一层或多层绝缘层构成。

3.根据权利要求1所述的接触垫，其特征在于，所述绝缘层的材料为氮化硅。

4.根据权利要求1所述的接触垫，其特征在于，所述顶部过孔的数量为一个或以上。

5.根据权利要求1所述的接触垫，其特征在于，所述中间导电层的材料为钼。

6.根据权利要求1所述的接触垫，其特征在于，所述表层导电层的材料为透明导电氧化物。

7.根据权利要求6所述的接触垫，其特征在于，所述透明导电氧化物为氧化铟锡或氧化铟锌。

8.根据权利要求1所述的接触垫，其特征在于，所述表层绝缘层的材料为氮化硅。

9.根据权利要求1所述的接触垫，其特征在于，所述表层导电层的呈相对设置的两个边缘位于所述中间导电层的外侧。

10.根据权利要求1所述的接触垫，其特征在于，所述底层导电结构由形成在所述衬底上方并与所述衬底接触的第一导电层构成；或者，所述底层导电结构由第二导电层构成，所述第二导电层与衬底之间设置有底层绝缘层。

11.根据权利要求10所述的接触垫，其特征在于，所述第一导电层或第二导电层的材料为铝、钕、钼、铬中的一种或多种的组合。

12.根据权利要求11所述的接触垫，其特征在于，所述第一导电层或第二导电层的材料为铝钼合金。

13.根据权利要求10所述的接触垫，其特征在于，所述顶部过孔位于所述第一导电层或第二导电层的呈相对设置的两个边缘内侧。

14.根据权利要求1所述的接触垫，其特征在于，所述底层导电结构由设置在所述衬底上方的第一导电层及设置在所述第一导电层上方的第二导电层构成，所述第二导电层与衬底之间设置有底层绝缘层，所述底层绝缘层中设置有暴露部分所述第一导电层上表面的底部过孔，所述第二导电层设置在所述底层绝缘层上方且覆盖在所述底部过孔的底部及侧壁上。

15.根据权利要求14所述的接触垫，其特征在于，所述底部过孔的数量为一个或以上。

16.根据权利要求14所述的接触垫，其特征在于，所述底部过孔位于所述第一导电层的呈相对设置的两个边缘内侧。

17.根据权利要求14所述的接触垫，其特征在于，所述中间导电层的呈相对设置的两个边缘位于所述底部过孔的外侧。

18.一种平板图像探测器，其特征在于，包括：

权利要求1至17任一项所述的接触垫；

包括多个像素单元的像素阵列，所述像素单元包括光电二极管及薄膜晶体管，所述光电二极管包括顶电极，所述薄膜晶体管包括栅极、源极及漏极。

19.根据权利要求18所述的平板图像探测器，其特征在于，所述薄膜晶体管包括沟道，所述沟道上方设置有遮光板。

20.一种平板图像探测器的制作方法，其特征在于，所述平板图像探测器包括接触垫、由多个像素单元构成的像素阵列，所述像素单元包括薄膜晶体管及光电二极管，所述制作方法包括：

提供衬底，在所述衬底上形成所述薄膜晶体管的栅极；

在所述衬底及栅极上形成所述薄膜晶体管的栅介质层；

在所述栅介质层上形成所述薄膜晶体管的源极、漏极及光电二极管的底电极；

在所述衬底上方形成所述接触垫的底层导电结构；

在所述栅介质层、源极、漏极、底电极及底层导电结构上方形成绝缘层；

刻蚀所述绝缘层，形成暴露部分所述底层导电结构上表面的顶部过孔；

在所述绝缘层及顶部过孔的底部、侧壁上形成导电层，刻蚀所述导电层，以在所述顶部过孔的底部及侧壁、顶部过孔外的部分所述绝缘层上方形成所述接触垫的中间导电层；

在所述绝缘层及中间导电层上方形成公共电极层，刻蚀所述公共电极层，形成所述光电二极管的顶电极，同时，形成与所述中间导电层接触的表层导电层；

其中，所述制作方法还包括：在所述绝缘层、顶电极及表层导电层上形成表层绝缘层，刻蚀所述表层绝缘层，去除部分所述表层导电层上方的表层绝缘层；

其中，将所述接触垫与外部元件绑定在一起的异方性导电膜压合至所述表层导电层。

21.根据权利要求20所述的制作方法，其特征在于，所述绝缘层由一层或多层绝缘层构成。

22.根据权利要求20所述的制作方法，其特征在于，所述栅介质层或绝缘层的材料为氮化硅。

23.根据权利要求20所述的制作方法，其特征在于，所述顶部过孔的数量为一个或以上。

24.根据权利要求20所述的制作方法，其特征在于，所述表层导电层的材料为透明导电氧化物。

25.根据权利要求24所述的制作方法，其特征在于，所述透明导电氧化物为氧化铟锡或氧化铟锌。

26.根据权利要求20所述的制作方法，其特征在于，所述表层绝缘层的材料为氮化硅。

27.根据权利要求20所述的制作方法，其特征在于，所述表层导电层的呈相对设置的两个边缘位于所述中间导电层的外侧。

28.根据权利要求20所述的制作方法，其特征在于，所述导电层为遮光层，所述中间导电层的形成方法为：在所述绝缘层及顶部过孔的底部、侧壁上形成遮光层，刻蚀所述遮光层，以在所述薄膜晶体管的沟道上方形成遮光板，同时，形成所述中间导电层。

29.根据权利要求28所述的制作方法，其特征在于，所述遮光层的材料为钼。

30.根据权利要求20所述的制作方法，其特征在于，所述底层导电结构由形成在所述衬底上方并与所述衬底接触的第一导电层构成，所述第一导电层的形成方法为：在所述衬底上形成栅极层，刻蚀所述栅极层，以在形成所述栅极的同时，形成所述第一导电层；

或者，所述底层导电结构由第二导电层构成，所述第二导电层设置在所述栅介质层和衬底上，所述第二导电层的形成方法为：在所述栅介质层上形成源漏层，刻蚀所述源漏层，以在形成所述源极、漏极及底电极的同时，形成所述第二导电层；

或者，所述底层导电结构由所述第一导电层及所述第二导电层构成，底层导电结构的形成方法为：在所述衬底上形成栅极层，刻蚀所述栅极层，以在形成所述栅极的同时，形成所述第一导电层，在所述衬底、栅极及第一导电层上方形成所述栅介质层，刻蚀所述栅介质层，以形成暴露部分所述第一导电层上表面的底部过孔，在所述栅介质层及底部过孔的底部、侧壁上形成源漏层，刻蚀所述源漏层，以在所述底部过孔的底部及侧壁、底部过孔外的部分所述栅介质层上方形成所述第二导电层。

31.根据权利要求30所述的制作方法，其特征在于，所述第一导电层或第二导电层的材料为铝、钕、钼、铬中的一种或多种的组合。

32.根据权利要求31所述的制作方法，其特征在于，所述第一导电层或第二导电层的材料为铝钼合金。

33.根据权利要求30所述的制作方法，其特征在于，所述顶部过孔位于所述第一导电层或第二导电层的呈相对设置的两个边缘内侧。

34.根据权利要求30所述的制作方法，其特征在于，所述底部过孔的数量为一个或以上。

35.根据权利要求30所述的制作方法，其特征在于，所述底部过孔位于所述第一导电层的呈相对设置的两个边缘内侧。

36.根据权利要求30所述的制作方法，其特征在于，所述中间导电层的呈相对设置的两个边缘位于所述底部过孔的外侧。