CN104979367A - 探测器背板及其制作方法、x射线平板探测器、摄像系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种探测器背板及其制作方法、X射线平板探测器、摄像系统，该探测器背板包括基底以及形成在所述基底上的开关单元阵列、第一电极图形和第二电极图形，所述第一电极图形中的各个第一电极与所述开关单元阵列中的一个开关单元对应相连，并与所述第二电极图形中的第二电极构成存储电容，各个第一电极朝向光电转换层的一面为漫反射面。本发明提供的探测器背板中，由于各个第一电极朝向光电转换层的一面为漫反射面，能够将光线分散反射回光电转换层中，从而被光电转换层充分的吸收并转换为电流。这样就提高了入射到相应的探测器中的光线的利用率。

Description

探测器背板及其制作方法、X射线平板探测器、摄像系统

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种探测器背板及其制作方法、X射线平板探测器、摄像系统。

背景技术

近年来平板探测技术取得飞跃性的发展，平板探测技术可分为直接和间接两类，间接平板探测器其关键部件是获取图像的平板探测器(FPD)，X射线平板探测器包括阵列基板，该阵列基板包括X射线转化层，阵列基板的每个检测单元中包括薄膜晶体管和非晶硅光电二极管。非晶硅光电二极管在反向电压作用下开始工作，当X射线照射阵列基板时，X射线转化层将X射线转化为可见光，再由非晶硅光电二极管将可见光转化为电信号，并进行存储，在驱动电路的作用下，薄膜晶体管被逐行开启，光电二极管所转换的电荷被传输到数据处理电路，数据处理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。

非晶硅光电二极管中的非晶硅薄膜存在光致衰退效应，导致光电二极管经长时间光照后光电转化效率下降。为了减少光致衰退现象的发生，可以将非晶硅薄膜的厚度减薄，而减薄非晶硅薄膜厚度，入射光不能充分地被吸收，会有大量的光透过光电二极管元件，降低光电二极管的转化效率。

因此，如何提高入射光的利用率成为本发明亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提高X射线平板探测器中的入射光的利用率。

第一方面，本发明提供了一种探测器背板，包括基底以及形成在所述基底上的开关单元阵列、第一电极图形和第二电极图形，所述第一电极图形中的各个第一电极与所述开关单元阵列中的一个开关单元对应相连，并与所述第二电极图形中的第二电极构成存储电容，各个第一电极朝向光电转换层的一面为漫反射面。

进一步的，还包括形成在所述开关单元阵列背离所述基底一面上的介电层图形，所述介电层图形具有过孔，所述第一电极图形的第一电极通过所述过孔与所述开关单元阵列中的开关单元相连；

所述介电层图形朝向所述第一电极图形的一面为非平坦面；所述第一电极图形沉积在所述介电层图形的非平坦面上，形成朝向所述光电转换层的漫反射面。

进一步的，所述介电层图形包括有机绝缘层图形和形成在所述第一有机绝缘层图形与所述第一电极图形之间的钝化层图形，所述钝化层图形朝向所述第一电极的一面为非平坦面。

进一步的，所述第一电极图形的材质为金属。

进一步的，还包括：光电转换层和第三电极层，所述第三电极层形成在所述第一电极层背离所述基底的方向上，所述光电转换层形成在所述第一电极图形和第三电极层之间。

第二方面，本发明还提供了一种探测器背板的制作方法，包括：

在基底上形成开关单元阵列、第一电极图形和第二电极图形，所述第一电极图形中的各个第一电极与所述开关单元阵列中的一个开关单元对应相连，并与所述第二电极图形中的第二电极构成存储电容，且各个第一电极朝向光电转换层的一面为漫反射面。

进一步的，还包括：

在所述开关单元阵列背离所述基底一面上形成介电层图形，所述介电层图形具有过孔，所述第一电极图形的第一电极通过所述过孔与所述开关单元阵列中的开关单元相连；且所述介电层图形背离所述基底的一面为非平坦面；

形成第一电极图形的步骤包括：

在所述介电层图形背离所述基底的一面上沉积第一电极材料，并进行图案化工艺形成第一电极图形。

进一步的，所述形成所述开关单元阵列背离所述基底一面上的介电层图形包括：

在所述开关单元阵列背离所述基底一面上依次沉积有机绝缘材料层和钝化材料层；

涂覆光刻胶并进行图案化，形成光刻胶保留区域和光刻胶去除区域；

使用第一刻蚀气体干法刻蚀掉光刻胶保留区域的部分厚度的光刻胶以及光刻胶去除区域的钝化层材料，在所述钝化材料层中形成对应于所述光刻胶去除区域的过孔；

使用第二刻蚀气体刻蚀掉光刻胶保留区域的剩余光刻胶得到背离所述基底的一面为非平坦面的钝化层图形，并刻蚀掉光刻胶去除区域的有机绝缘层材料，形成具有过孔的有机绝缘层图形。

第三方面，本发明还提供了一种X射线平板探测器，包括上述任一项所述的探测器背板和X射线转换层。

第四方面，本发明还提供了一种摄像系统，包括上述的X射线平板探测器。

本发明提供的探测器背板，由于各个第一电极朝向光电转换层的一面为漫反射面，能够将光线分散反射回光电转换层中，从而被光电转换层充分的吸收并转换为电流。这样就提高了入射到相应的探测器中的光线的利用率。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种阵列基板的结构示意图；

图2-7为本发明提供的阵列基板的制作方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。

第一方面，本发明提供给了一种探测器背板，该探测器背板包括基底以及形成在所述基底上的开关单元阵列、第一电极图形和第二电极图形，所述第一电极图形中的各个第一电极与所述开关单元阵列中的一个开关单元对应相连，并与所述第二电极图形中的第二电极构成存储电容，各个第一电极朝向光电转换层的一面为漫反射面。

本发明提供的探测器背板，由于各个第一电极朝向光电转换层的一面为漫反射面，能够将光线分散反射回光电转换层中，从而被光电转换层充分的吸收并转换为电流。这样就提高了入射到相应的探测器中的光线的利用率。

下面结合附图对本发明的一个实施例提供的探测器背板进行说明，该探测器背板包括：基底以及形成在所述基底上的开关单元阵列、第一电极图形和第二电极图形。其中，所述的开关单元阵列包括多个开关单元，对应的，所述的第一电极图形包括多个第一电极，第二电极图形包括多个第二电极。一个开关单元与一个第一电极以及一个第二电极构成一个检测单元，用于检测相应区域内的入射光信号。如图1所示，为该探测器背板在任意一个检测单元处的结构示意图，包括基底400、形成在基底1上的开关单元500、第一电极100、第二电极200、第二电极层300和光电转换层600；还包括形成在开关单元500与第一电极100之间的介电层图形700；该介电层图形700包括有机绝缘层图形710和钝化层图形720，有机绝缘层图形710和钝化层图形720均包括过孔，第一电极100通过该过孔连接开关单元500；且所述钝化层图形720的上表面为凹凸不平的非平坦面；该第一电极100沉积在钝化层图形720的上表面上，第一电极100的上表面构成能够将光线漫反射到光电转换层600的漫反射面。

同样参考图1对本发明实施例提供的阵列基板提高光线利用率的原理进行说明。如图1所示，由于第一电极100的上表面为能够将将光线漫反射到光电转换层600的漫反射面，则从上方照射到第一电极100的光线能够被分散的反射到光电转换层600中，从而能够被充分的被光电转换层600吸收，这样就提高了光线的利用率，有利于提高探测灵敏度。

并且本发明实施例中，钝化层图形720的上表面为凹凸不平的非平坦面，这样当第一电极100通过沉积的方式形成在钝化层图形720的上表面上时，其上表面的形状与钝化层图形720的上表面基本一致，自然的形成了非平坦面，这样有利于降低制作难度。不难理解的是，在实际应用中，上述的钝化层图形720的上表面也可以为平坦面，此时可以在将第一电极材料层沉积到钝化层图形720的上表面上后，对第一电极材料层的上表面进行处理得到漫反射面。实施例一中的结构并不能理解为对本发明保护范围的限定。

不难理解的是，虽然在图1中，是以介电层图形700包括有机绝缘层图形710和钝化层图形720进行的说明，但是在实际应用中，上述的介电层图形也可以整体由相同的材料制作，相应的变换并不会影响本发明的实施，也应该落入本发明的保护范围。

在具体实施时，这里的钝化层图形720可以具体由SiNx、SiOx、SiON或者其他材料制作。

在具体实施时，这里的第一电极100可以采用金属制作，这样的第一电极100具有较高的反射率。当然在实际应用中，这里的第一电极100也可以采用其他材料比如ITO制作。

在具体实施时，这里的光电转换层600可以包括N型非晶硅膜层、本征非晶硅膜层和P型非晶硅膜层。一旦有可见光线照射阵列基板，光电转换层600将部分可见光进行光电转换，从而产生电子空穴对。电子在电场的作用下朝向第一电极100移动，由于第一电极100和第二电极200构成存储电容，电荷会被存储到第一电极100上。在信号读取时，通过打开开关单元500能够使得第一电极100的电荷通过开关单元500的流出，进而根据第一电极100上的电荷量确定光照强度。

在具体实施时，这里的开关单元可以具体是指薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括栅极、有源层和源漏极，在具体实施时，可以在形成栅极或者源漏极的同一工艺中形成上述的第二电极，此时第二电极与栅极或者源漏极同层设置。

本发明实施例中，由于第一电极100的上表面为漫反射面，能够充分的反射光线，因此并不需要在有源层的上方设置遮光层。

另外需要指出的是，虽然本发明实施例中，是以光电转换层600在第一电极100的上方(远离基底400的一侧)进行的说明，但是在实际应用中，光电转换层600具体在第一电极100的上方或者下方并不会影响本发明的实施，相应的技术方案也应该落入本发明的保护范围。

同时，本发明实施例中，虽然是以光电转换层600和第三电极层300设置在探测器背板上进行的说明，但是在实际应用中，上述的光电转换层600和第三电极层300也可以设置在盖板上，具体的位置同样不会影响本发明的实施。

参见图1，在具体实施时，上述的阵列基板中介电层图形700还可能包括形成在开关单元500上方的另一钝化层图形730，此时有机绝缘层图形710和钝化层图形720形成在该钝化层图形730上。当然在实际应用中，这里的钝化层图形730也不是必须设置的结构。

第二方面，本发明还提供了一种探测器背板的制作方法，该方法可用于制作第一方面所提供的探测器背板，该方法包括：

在基底上形成开关单元阵列、第一电极图形和第二电极图形，所述第一电极图形中的各个第一电极与所述开关单元阵列中的一个开关单元对应相连，并与所述第二电极图形中的第二电极构成存储电容，且各个第一电极朝向光电转换层的一面为漫反射面。

具体来说，当上述的方法所制作的阵列基板为图1中所示的阵列基板时，上述的方法可以具体包括：

步骤S1，在基底100上形成开关单元阵列和第二电极图形，在开关单元阵列上沉积钝化材料层并图案化形成钝化层图形730。具体来说，包括形成开关单元阵列的步骤可以包括形成栅极图形、栅绝缘层图形、半导体层图形、源漏极图形的步骤，在形成栅极图形或者源漏极图形的同一工艺中也可以同层形成第二电极图形。如图2所示，为经步骤S1之后得到的结构在其中一个检测单元处的结构示意图，包括开关单元500和第二电极200，以及形成在开关单元500和第二电极200上方的钝化层图形730。

步骤S2，在钝化层图形730的上方依次形成有机绝缘材料层710和钝化材料层720。参见图3，为经步骤S2之后得到的结构在其中一个检测单元处的结构示意图，还包括有机绝缘材料层710和钝化材料层720。

步骤S3，在钝化材料层720上涂覆光刻胶层800。该光刻胶层800的厚度可以在1.3～2.5um之间，优选为1.6um。之后进行图案化，去除过过孔区域的光刻胶材料，形成光刻胶保留区域和光刻胶去除区域。参见图4，为经步骤S3之后得到的结构在其中一个检测单元处的结构示意图，还包括光刻胶层800，该光刻胶层800形成有缺口。

步骤S4，使用第一刻蚀气体干法刻蚀掉光刻胶保留区域的部分厚度的光刻胶以及光刻胶去除区域的钝化材料，在钝化材料层720中形成对应于所述光刻胶去除区域的过孔。经步骤S4之后得到的结构可以参考图5，钝化材料层720中形成有过孔。

在具体实施时，为了避免钝化材料层720的下方的有机绝缘材料层710在本步骤中被刻蚀，所采用的刻蚀气体可以为SF₆、O₂和He的混合气体，混合比例为470：170：110，时间可以为120s，功率为500W。

步骤S5，使用第二刻蚀气体刻蚀掉光刻胶保留区域的剩余光刻胶得到上表面为非平坦面的钝化层图形720，并刻蚀掉光刻胶去除区域的有机绝缘材料，形成具有过孔的有机绝缘层图形710。参见图6，有机绝缘层图形710中具有过孔，钝化层图形720的上表面为非平坦面。

在具体实施时，为了能够在有机绝缘材料层710上形成过孔，并使钝化材料层710的上表面形成非平坦面，可以采用SF₆和O₂的混合气体，混合比例为440：200，时间可以为30s，功率为400W。

步骤S6，在步骤S5得到的结构之上沉积第一电极材料层，并进行图案化得到第一电极图形，该第一电极图形中的第一电极经过过孔连接到开关单元500。经步骤S4之后得到的结构可以参考图7，还包括第一电极100。

在具体实施时，这里的第一电极材料可以为金属材料。

步骤S7，在步骤S6得到的结构之上形成光电转换层600和第三电极层300，经步骤S7得到的结构可以参考图1。

该方法中，由于是在具有非平坦的上表面的钝化层图形710沉积第一电极材料层并进行图案化，能够避免对第一电极材料层的上表面进行处理以得到漫反射的步骤，由于对钝化材料层的上表面进行处理得到非平坦面的难度比对电极材料层直接进行处理得到漫反射面的难度小的多，能够大大降低制作难度。

另一方面，该方法中，仅需一次图案化工艺即可完成对有机绝缘材料层和钝化材料层过孔刻蚀，并使得钝化材料层的上表面为凹凸不平的非平坦面，降低了制作难度。

如上述所述的，如果开关单元阵列与第一电极图形之间的介电层图形仅为由一种材料制作的层结构，则可以直接通过对该介电层图形的上表面进行处理得到非平坦面，并在该非平坦面上沉积第一电极材料层并进行图案化即可得到上表面为漫反射面的第一电极。

另外该方法中，在步骤S5之后，步骤S6之前，还可以进行第三次刻蚀以调整过孔的形貌，具体来说，可以采用SF₆、O₂和He的混合气，混合比例440：200：110，在400W的功率下刻蚀30s。

在具体实施时，如果所制作的探测器背板不包括光电转换层600和第三电极层300，则上述的方法可以不包括步骤S7的步骤。

在具体实施时，若所制作的探测器背板中介电层图形700不包括钝化层图形730，则在步骤S1中可以不包括形成钝化层图形730的步骤，且在步骤S2中，可以直接在开关单元阵列的上表面形成有机绝缘材料层和敦化材料层。

第三方面，本发明还提供了一种X射线平板探测器，该X射线平板探测器包括上述任一项所述的探测器背板以及X射线转换层。不难理解的是，当所述的探测器背板不包括光电转换层600和第三电极层300时，上述的X射线平板探测器还应该包括光电转换层600和第三电极层300。

在具体实施时，这里的X射线转换层可以为包括闪烁体的膜层，所述闪烁体经过X射线曝光后能够将X射线光子转换为可见光，具体来说，这里的闪烁体的材质可以为碘化铯。

第四个方面，本发明还提供了一种摄像系统，包括上述X射线平板探测器。该摄像系统应用于医疗检查中，X射线平板探测器所检测的电信号可以传输至对应的控制装置(如计算机)中，控制装置将电信号转换为图像信号，并控制显示装置进行显示相应的图像，从而直观地看出X射线的分布。由于本发明中的X射线平板探测器的检测精度较高，因此能够使所显示的图像更加清晰准确。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但是，本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替代，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种探测器背板，包括基底以及形成在所述基底上的开关单元阵列、第一电极图形和第二电极图形，所述第一电极图形中的各个第一电极与所述开关单元阵列中的一个开关单元对应相连，并与所述第二电极图形中的第二电极构成存储电容，其特征在于，各个第一电极朝向光电转换层的一面为漫反射面。

2.如权利要求1所述的背板，其特征在于，还包括形成在所述开关单元阵列背离所述基底一面上的介电层图形，所述介电层图形具有过孔，所述第一电极图形的第一电极通过所述过孔与所述开关单元阵列中的开关单元相连；

所述介电层图形朝向所述第一电极图形的一面为非平坦面；所述第一电极图形沉积在所述介电层图形的非平坦面上，形成朝向所述光电转换层的漫反射面。

3.如权利要求2所述的背板，其特征在于，所述介电层图形包括有机绝缘层图形和形成在所述第一有机绝缘层图形与所述第一电极图形之间的钝化层图形，所述钝化层图形朝向所述第一电极的一面为非平坦面。

4.如权利要求1所述的背板，其特征在于，所述第一电极图形的材质为金属。

5.如权利要求1-4任一项所述的背板，其特征在于，还包括：光电转换层和第三电极层，所述第三电极层形成在所述第一电极层背离所述基底的方向上，所述光电转换层形成在所述第一电极图形和第三电极层之间。

6.一种探测器背板的制作方法，其特征在于，包括：

在基底上形成开关单元阵列、第一电极图形和第二电极图形，所述第一电极图形中的各个第一电极与所述开关单元阵列中的一个开关单元对应相连，并与所述第二电极图形中的第二电极构成存储电容，且各个第一电极朝向光电转换层的一面为漫反射面。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述开关单元阵列背离所述基底一面上形成介电层图形，所述介电层图形具有过孔，所述第一电极图形的第一电极通过所述过孔与所述开关单元阵列中的开关单元相连；且所述介电层图形背离所述基底的一面为非平坦面；

形成第一电极图形的步骤包括：

在所述介电层图形背离所述基底的一面上沉积第一电极材料，并进行图案化工艺形成第一电极图形。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在所述开关单元阵列背离所述基底一面上形成介电层图形包括：

在所述开关单元阵列背离所述基底一面上依次沉积有机绝缘材料层和钝化材料层；

涂覆光刻胶并进行图案化，形成光刻胶保留区域和光刻胶去除区域；

使用第一刻蚀气体干法刻蚀掉光刻胶保留区域的部分厚度的光刻胶以及光刻胶去除区域的钝化层材料，在所述钝化材料层中形成对应于所述光刻胶去除区域的过孔；

使用第二刻蚀气体刻蚀掉光刻胶保留区域的剩余光刻胶得到背离所述基底的一面为非平坦面的钝化层图形，并刻蚀掉光刻胶去除区域的有机绝缘材料，形成具有过孔的有机绝缘层图形。

9.一种X射线平板探测器，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的探测器背板和X射线转换层。

10.一种摄像系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的X射线平板探测器。