CN109585594A - 光电检测设备及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种光电检测设备、光反应元件、X射线检测器以及光电检测器的基板装置的制造方法。所述光电检测设备包括在具有特定透光率的基板的第一表面上的薄膜晶体管阵列和在第一表面和薄膜晶体管阵列之间的光电二极管结构。光电二极管结构被实现为接收和处理通过基板的第二表面的电磁辐射。

Description

光电检测设备及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年9月29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0127179号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及光电检测设备，并且更具体地，涉及提高量子效率并简化工艺的光电检测设备及其制造方法。
背景技术
辐射是指具有在任何点均在所有方向上延伸的性质的光或颗粒。其中，存在通过当从外部接收强能量时引起的电离反应产生内部能量变化的辐射，这被称为电离辐射。自然界中的各种电离辐射具有独特的波长，其中，X射线是由于短波长而具有高能量水平的代表性电离辐射。
在现代社会中，X射线被用于各种装置中。这些装置基本上被配置成使得产生X射线以传递通过物体，并且然后通过检测器得到穿透程度。存在两种类型的光电检测设备。
首先，在直接型光电检测设备中，诸如硒或硅的光转换材料将传递通过分析材料的X射线转换成电子，并且然后面板检测电子以读取信息。相比之下，在间接型光电检测设备中，包括诸如碘化铯的光转换材料的闪烁体(scintillator)将传递通过分析材料的X射线转换成可见光射线，光电二极管或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器将可见光射线转换成电子，并且然后面板检测电信号以读取信息。具体地，由于间接型光电检测设备可以在低电压下操作，所以它可以制造成便携式。此外，间接型光电检测设备具有较少的辐射暴露，因此它在医疗和工业领域中成为关注的焦点。
图1是示出现有技术的光电检测设备的一部分的视图。图2是沿图1中的线I-I'截取的横截面图。
参照图1和图2，现有技术的光电检测设备100被配置成使得金属膜沉积在基板106上，并且根据掩模过程形成栅极电极160a连同对应于栅极电极160a的线160b。此时可以同时形成栅极焊盘和引出焊盘(lead-out pad)。
当在基板106上形成栅极电极160a时，在基板106的整个表面上形成栅极绝缘层103，并且顺序地形成非晶硅膜和掺杂的非晶硅膜，并且然后通过掩模过程在栅极绝缘层103上且在栅极电极160a上方形成有源层150。
当形成有源层150时，在基板106上形成源极/漏极金属膜，并执行掩模过程以形成源极电极140a/漏极电极140b。
此后，在基板106上形成第一层间绝缘层102，并且然后执行接触孔过程以露出漏极电极140b。此后，在基板上形成金属膜之后，根据掩模过程在像素区域上形成第二电极130。第二电极130通过接触孔与漏极电极140b电接触。例如，第二电极130可以使用选自钼(Mo)、铝(Al)及其合金中的任何一种金属材料。
接下来，在第二电极130上顺序地形成光传导层和金属层之后，执行掩模过程以首先从金属层形成第一电极110。此后，另外执行掩模过程以从第二电极130和第一电极110之间的光传导层完成光电二极管120。例如，第一电极110可以使用透明铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)和铟锡锌氧化物(ITZO)中的任何一种。
如上所述，当在像素区域中形成光电二极管120时，在基板106的整个区域上形成第二层间绝缘层105，并且然后根据掩模过程执行接触孔过程以露出源极电极140a区域、第二电极130区域、栅极焊盘区域和引出焊盘区域。
接下来，在基板上形成金属层之后，根据掩模过程形成具有第一部分101a、第二部分101b和第三部分101c的偏置线101。
如上所述，当在基板106上形成偏置线101时，去除对应于像素区域的第二层间绝缘层105，以形成开口区域，通过该开口区域暴露第一电极110的一部分。
接下来，在基板106上方形成保护层104。
图3是示出添加到图1的光电检测设备的附加部件和外部射线的入射的图。
参照图3，在现有技术的光电检测设备中，在如图1所示的其上形成有保护层104的基板106上方形成有平坦化层107以实现平坦化。
接下来，当在基板106上形成有平坦化层107时，在基板106上方形成具有能够将X射线转换成可见光射线的荧光材料的磷光体170。
在这种情况下，诸如X射线的外部射线从外部光源300发射以入射到光电检测设备中，并且入射的外部射线顺序地通过诸如磷光体170、平坦化层107、保护层104、第二层间绝缘层105和第一电极的部件以辐射到光电二极管120上。
参照图1，根据以上描述，外部射线入射到达光电二极管120的区域可以由具有第一部分190a和第二部分190b的入射区域190表示。
此处，作为表示光电检测设备的外部射线入射效率的数值，存在填充因子，该填充因子通过将接收外部射线的光电二极管的面积除以外部射线入射到其上的基板的整个面积来定义。在上述光电检测设备中，当外部射线入射到其上的基板106的整个面积相同时，如果入射区域190增加，则填充因子的数值增加。因此，为了增大填充因子的数值，需要改变光电检测设备的部件的位置和面积。
发明内容
为了提高光电检测设备的性能、质量和生产率，需要增大填充因子，提高量子效率并简化工艺。因此，本发明人已经得到了一种用于使阻碍外部射线入射的结构最小化的结构。具体地，本发明人发明了一种光电检测设备，其中包括栅极电极、有源层和源极/漏极电极的薄膜晶体管设置在光电二极管下方，以使到光电二极管上的光入射最大化。本公开提供一种光电检测设备和用于光电检测设备的基板装置的制造方法，其满足本发明人发明的基于光电二极管的光电检测设备中的所需的填充因子、减少缺陷、并简化工艺。
本公开的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员可以从以下描述中清楚地理解上文未提及的其他目的。
根据按照本公开的各种示例性实施方式的光电检测设备，与现有技术相比，通过增大的填充因子、改善的量子效率和简化的工艺来提高生产效率。光电检测设备可以包括基板、光电二极管、薄膜晶体管和磷光体。薄膜晶体管可以包括栅极电极、漏极电极和源极电极。
在根据本公开的示例性实施方式的光电检测设备中，光电二极管设置在基板和薄膜晶体管之间，并且外部射线入射到基板下方，这与薄膜晶体管设置在基板和光电二极管之间并且外部射线入射到基板上方的现有技术不同。在根据示例性实施方式的光电检测设备中，与现有技术相比，光电二极管的布置和光电二极管的面积的变化相对自由，并且阻碍外部射线入射到光电二极管的部件减少使得入射面积增加并且填充因子得到改善。此外，与现有技术相比，改变了部件的结构以提高量子效率，并且减少了掩模过程的数目以提高生产效率。
此外，在根据本公开的另一示例性实施方式的光电检测设备中，在根据一个示例性实施方式的光电检测设备中的基板下方添加磷光体。因此，与其中提供平坦化层以在基板上方提供磷光体的现有技术相比，不需要设置平坦化层以使得可以简化工艺。
示例性实施方式的其他详细内容包括在具体实施方式和附图中。
本公开的示例性实施方式可以提供一种光电检测设备及其制造方法，与现有技术相比，该光电检测设备通过改变部件的结构来增加填充因子、使量子效率最大化、降低工艺难度、并简化工艺。
根据本公开的示例性实施方式的效果不限于上面例示的内容，并且在本说明书中包括更多种不同效果。
附图说明
从以下结合附图呈现的详细描述中将更清楚地理解本公开的上述和其他方面、特征和其他优点，在附图中：
图1是示出根据现有技术的光电检测设备的一部分的平面图；
图2是沿现有技术的图1中的线I-I'截取的横截面图；
图3是示出在图2所示出的根据现有技术的光电检测设备中添加平坦化层和磷光体之后的外部射线的入射的横截面图；
图4是示出根据本公开的示例性实施方式的光电检测设备中包括的光反应元件的平面图；
图5是根据本公开的示例性实施方式的沿图4中的线II-II'截取的横截面图；
图6是本公开的另外的示例性实施方式的横截面图，其示出了在图5中所示的光电检测设备中添加磷光体之后的外部射线的入射；以及
图7A至图7I是示出根据本公开的示例性实施方式的光电检测设备的制造方法的横截面图。
具体实施方式
通过参照下面结合附图详细描述的示例性实施方式，将清楚本公开的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法。然而，本公开不限于本文公开的示例性实施方式，而是可以以各种形式实现。示例性实施方式仅作为示例提供，使得本领域技术人员可以完全理解本公开的公开内容和本公开的范围。因此，本公开将仅由所附权利要求书的范围限定。
用于描述本公开的示例性实施方式的附图中所示的形状、尺寸、比例、角度、数量等仅是示例，并且本公开不限于此。在整个说明书中，相似的附图标记通常指示相似的元件。此外，在本公开的下面的描述中，可以省略对已知的相关技术的详细说明以避免不必要地使本公开的主题模糊。在本文中所使用的术语、例如“包含”、“具有”和“由……构成”通常意在允许添加其它部件，除非这些术语与术语“仅”一起使用。对单数的任何引用可以包括复数，除非另外明确规定。
即使没有明确说明，部件也被解释为包括普通的误差范围。
当使用例如“上”、“上方”、“下方”和“邻接”的术语来描述两个部件之间的位置关系时，除非该术语与术语“紧接”或“直接”一起使用，否则可以在这两个部件之间安置一个或更多个部件。
当元件或层设置在另一元件或层“上”时，该元件或层可以直接设置在另一元件或层上，或者其他元件或层可以置入其间。
尽管术语“第一”、“第二”等用于描述各种部件，但这些部件不受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个部件与其他部件。因此，在本公开的技术构思中，下面要提到的第一部件可以是第二部件。
在整个说明书中，相似的附图标记通常指示相似的元件。
为了便于描述，示出了附图中所示出的每个部件的尺寸和厚度，并且本公开不限于所示部件的尺寸和厚度。
本公开的各种实施方式的特征可以部分地或完全地彼此结合或组合，并且可以在技术上以各种方式互锁和操作，并且实施方式可以独立地或彼此相关联地实施。
在下文中，将参照附图详细描述根据本公开的示例性实施方式的光电检测设备。
图1至图3中所示的根据现有技术的光电检测设备具有如下结构：其中光电二极管设置在薄膜晶体管(TFT)上方，并且外部射线的入射通过基板的上部进行，从而由于薄膜晶体管和偏置线对外部射线的入射的阻碍而可以获得大约60％的填充因子。
然而，为了获得更高的填充因子和改善的量子效率，需要增加光电二极管的面积、重新布置阻碍外部射线的入射的部件、并改变光电二极管的结构。然而，根据现有技术的光电检测设备不能克服结构的基础限制。
具体地，参照图2，其示出了现有技术的光电检测设备，光电二极管120需要通过设置在光电二极管120下方的第二电极130的接触孔电连接至由源极电极140a/漏极电极140b和栅极电极160a形成的薄膜晶体管。由于这种结构，在光电二极管120中，薄膜晶体管应该位于下表面的一部分中，因此在增加光电二极管120的面积和重新布置光电二极管120方面存在限制。
此外，在光电二极管120的下表面的一部分中设置有一个或更多个部件，使得光电二极管120微小地弯曲，从而光电二极管不一定设置成与基板106平行。弯曲的光电二极管120可能引起漏电流，这会影响量子效率。
此外，当第二电极130的接触孔的锥角微小变化时，这可能影响光电二极管120的量子效率。
具有设置在光电二极管120上方的第三部分101c的偏置线101阻碍外部射线入射到光电二极管120，这可能降低光电检测设备的填充因子。
在制造工艺期间，当在现有技术的光电检测设备中时，薄膜晶体管设置在基板上并且光电二极管120设置在薄膜晶体管上，这不需要整体沉积过程，而是需要部分沉积过程，并且需要多个光刻过程(掩模过程)。此处，光刻过程是将在掩模上绘制的图案转移到其上沉积有薄膜的基板上以形成所需图案的一系列过程，并且包括诸如光致抗蚀剂的施加、曝光和显影的多个过程。然而，多个光刻过程降低了产率。具体地，设计用于形成图案的掩模非常昂贵，使得当施加到过程的掩模的数目增加时，光电检测设备的制造成本成比例地增加。
此外，在现有技术的光电检测设备中，需要多个附加过程，诸如设置层间绝缘层的两个过程、以及提供在光电二极管120下方的第二电极130的接触孔的过程。
参照图3，其示出了现有技术的光电检测设备，由于磷光体170的仅可以设置在平坦位置的特性，在接合磷光体170之前，另外需要设置平坦化层107以使基板106的一个表面平坦化的过程。
根据本公开的一个方面的光电检测设备中包括的光反应元件包括开关部件和检测器，其中，在基板上形成检测器之后在检测器上形成开关部件。在一个实施方式中，检测器例如由光电二极管配置，然而根据本公开的光反应元件的检测器不限于此。此外，在一个实施方式中，开关部件例如由薄膜晶体管配置，然而根据本公开的光反应元件的开关部件不限于此。另外，在一个实施方式中，基板例如由透射构件配置，然而根据本公开的光反应元件的基板不限于此。
图4和图5是示出根据本公开的示例性实施方式的光电检测设备中包括的光反应元件的视图。具体而言，图5是根据本公开的示例实施方式的光电检测设备中包括的光反应元件的、沿图4的II-II'线截取的横截面视图。这里的光反应元件可以例如按上述根据本公开的一个方面的光反应元件那样配置。根据所有实施方式的光反应元件和光电检测设备的所有部件均可以可操作地耦接和配置。在本公开的所有实施方式中，当讨论一个元件时，其意指在本公开的实施方式中可以存在多个这样的元件。
根据本公开的一个方面的光电检测设备包括：薄膜晶体管阵列，其位于具有特定透光率的基板的第一表面上；以及光电二极管结构，其位于第一表面和薄膜晶体管阵列之间，其中该光电二极管结构被实现为接收和处理通过基板的第二表面的电磁辐射。
参照图4，根据本公开的示例实施方式的光电检测设备200包括：光电二极管220；和薄膜晶体管(TFT)，其包括设置在第二电极230的区域中的栅极电极260、源极电极240b、漏极电极240a和有源层250。例如，该光电二极管220和薄膜晶体管分别可以是根据本公开的一个方面的光电检测设备中包括的光反应元件的检测器和开关部件的示例。薄膜晶体管可以是由多个薄膜晶体管形成的薄膜晶体管阵列的一部分。根据本公开的示例实施方式的光电检测设备200还可以包括横穿基板206的平面的偏置线201a(或第一偏置线201a，当存在偏置线201的第二偏置线201b时)以及设置在光电二极管220的区域中的第二电极230。图4仅示出了根据本公开的示例实施方式的光电检测设备200的一部分，因此，例如可以存在多条偏置线201a、偏置线201b、光电二极管220、第二电极230、薄膜晶体管(TFT)、源极电极240b、漏极电极240a、有源层250和栅极电极260。
如图4所示，入射区域290可以是通过从设置在基板206上的光电二极管220的一个表面所代表的区域中排除可以设置偏置线201a的区域而获得的区域。入射区域290可以仅受到偏置线201a的面积的影响，而不管设置在基板206上的其他部件如何。
参照图5，当外部射线入射到基板206上时，如果光电二极管220可以位于的一个表面被称为基板206的第一表面，则外部射线可以入射到可以与第一表面相对的第二表面上。
在这种情况下，入射的外部射线可以是包括可见光射线和X射线的各种电磁辐射。
基板206可以位于外部射线入射到光电二极管220上的光学路径上，并且可以由透射构件配置，以使由于基板206的光吸收和反射而引起的对外部射线的入射的阻碍最小化。
偏置线201a将驱动电压传输到多个像素。偏置线201a可以将预定电压传输到光电二极管220，或者选择性地将反向偏置或正向偏置传输到光电二极管220。在图4中偏置线201a在y方向上延伸，并且偏置线201a可以形成为通过第一电极210电连接到光电二极管220。此外，偏置线201a可以形成为通过第一电极210电连接到在附图中未示出的多个其他光电二极管。
第一电极210可以是阴极并且可以设置在基板206的整个表面上。因此，与现有技术不同，可以存在不需要光刻过程(掩模过程)的工艺优点。
此外，第一电极210可以位于外部射线可以入射到光电二极管220上的光学路径上。因此，第一电极210可以由诸如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)和铟锡锌氧化物(ITZO)的透明导电材料形成，使得外部射线容易入射到光电二极管220上。可以使用其他材料。
换句话说，可以认为第一电极210可以位于基板206的第一表面上，并且偏置线201可以位于第一电极210和基板206之间。
此外，在将偏置线201设置在基板206的第一表面上之后，可以在基板206的整个第一表面上设置第一电极210。因此，当除了可以设置偏置线201的区域之外的基板206的整个第一表面可以被称为第一区域时，可以认为第一电极210可以设置在第一区域和除第一区域之外的偏置线201的表面区域上。
与现有技术相比，根据上述结构，第一电极210不具有接触孔，从而最终可以提高光电检测设备的量子效率。
参照图5，光电二极管220可以位于第一电极210和薄膜晶体管之间。光电二极管220引起与在基板206下方入射的外部射线有关的光反应。这种光反应将入射的可见光射线转换成电信号并收集电信号，以将电信号传输到引出电路。
光电二极管220可以被配置成与基板206平行而不弯曲。这里，当光电二极管220可以与基板206平行而不弯曲时，这意味着可以设置在光电二极管220下方的特定部件没有设置在光电二极管220的下表面的一部分中，而是可以设置在光电二极管220的整个表面上，使得光电二极管220不会因设置在其下方的特定部件而具有微小的弯曲。这里，特定部件可以包括第一电极210。
与现有技术相比，根据本公开的示例性实施方式的结构可以通过不存在弯曲表面来抑制漏电流，并最终提高光电检测设备的量子效率。
此外，光电二极管220可以设置成在整个表面上与第一电极210直接接触。
此外，与现有技术相比，光电二极管220具有减少的数量的位于其下方的部件，使得可以增加区域的改变和布置的选择的选项。此外，由于薄膜晶体管没有设置在光电二极管220下方，所以光电二极管220可以形成在基板的整个表面上。
参照图4，光电二极管220可以设置在除了可以设置偏置线201a的区域之外的区域中。然而，光电二极管220的布置不限于图4的布置，并且光电二极管可以设置成使入射区域290最大化，从而获得最高的填充因子。
光电二极管220可以与在附图中未示出的多个其他光电二极管一起形成组，以形成光电二极管结构。光电二极管结构可以是多个其他光电二极管和光电二极管220的组，使得该结构可以具有光电二极管220的整个特性。
此外，光电二极管220可以是响应于外部射线输出电信号的特定检测器，并且现有技术的光电检测设备的光电二极管被称为普通检测器。
第二电极230可以设置在光电二极管220的整个表面上。第二电极230可以是阳极，并且可以形成为具有与光电二极管220的面积相同的面积或者比光电二极管220的面积更小的面积。例如，第二电极230可以使用选自钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)及其合金中的任何一种金属材料。可以使用其他材料。
此外，第二电极230可以用于光电二极管220和薄膜晶体管之间的电传导。根据现有技术的第二电极通过用于电传导的接触孔电连接到薄膜晶体管。然而，与现有技术不同，根据本公开的示例性实施方式，第二电极可以设置在光电二极管220的上表面上以与基板平行。
这里，当第二电极230平行设置时，意味着光电二极管220可以平行设置而不弯曲。换句话说，这意味着可以设置在第二电极230下方的特定部件没有设置在第二电极230的下表面的一部分上，而是可以设置在第二电极230的整个表面上，使得第二电极230不会因设置在其下方的特定部件而具有微小弯曲。
特定部件可以包括光电二极管220和第一电极210中的至少一个。
此外，第二电极230可以设置在光电二极管220的上表面上，并且可以设置在薄膜晶体管的下表面上，使得可以说第二电极可以设置在光电二极管220和薄膜晶体管之间。
层间绝缘层202可以形成为覆盖第一电极210、光电二极管220和第二电极230，并且抑制光电二极管220和薄膜晶体管之间的电子传导以隔离这些层。此外，层间绝缘层202可以由绝缘材料配置，例如，可以由四乙氧基硅烷(TEOS)和硅氮化物(SiNx)形成。可以使用其他材料。
薄膜晶体管包括源极电极240b/漏极电极240a、栅极电极260和有源层250。薄膜晶体管可以设置在其上可以设置第二电极230的一个表面上，并且层间绝缘层202可以设置在薄膜晶体管和第二电极230之间。
薄膜晶体管可以是可以根据外部信号导通或关断的普通开关，使得现有技术的光电检测设备的薄膜晶体管可以被称为普通开关。
此外，薄膜晶体管可以通过可以穿过层间绝缘层202设置的接触孔电连接到第二电极230。由于第二电极230可以电连接到光电二极管220，所以薄膜晶体管接收光电二极管220中产生的电子以读取信息。通过上述方法可以读取的针对薄膜晶体管的每个像素的信号可以通过模数转换器(ADC)数字化，以最终在监视器上实现为数字图像。
例如，源极电极240b/漏极电极240a由铝(Al)或铝合金形成。选择性地，源极电极240b/漏极电极240a可以由钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)、钛(Ti)、铜(Cu)、铬(Cr)、钴(Co)、钌(Ru)、铌(Nb)、铑(Rh)、锆(Zr)或其合金形成。可以使用其他材料。
例如，有源层260可以由诸如非晶硅(a-Si)的半导体层形成。在有源层260中，可以设置用于与源极电极240b/漏极电极240a形成欧姆接触的欧姆接触层。欧姆接触层可以由高掺杂非晶硅(n+a-Si或p+a-Si)形成。可以使用其他材料。
栅极电极260可以与薄膜晶体管设置在相同的表面上。可以在栅极电极260和薄膜晶体管之间设置栅极绝缘层203。栅极电极260可以电连接至光电二极管220以控制薄膜晶体管。换句话说，当可以将高于阈值电压的电压施加到栅极电极260时，薄膜晶体管可以导通。
在图4中，栅极电极260沿x方向延伸，并且可以电连接到图4中未示出的多个其他的光电二极管。
例如，栅极电极260可以由铝基金属(例如，铝(Al)和铝合金)、银基金属(例如，银(Ag)和银合金)、铜基金属(例如，铜(Cu)和铜合金)、钼基金属(例如，钼(Mo)和钼合金)、铬(Cr)、钛(Ti)和钽(Ta)形成。可以使用其他材料。
栅极绝缘层203可以位于层间绝缘层202和保护层204之间、源极电极240b/漏极电极240a与保护层204之间、以及有源层250和保护层204之间。例如，栅极绝缘层203可以由硅氮化物层(SiNx)、硅氧化物层(SiOx)、氮氧化硅层(SiONx)或其组合形成。选择性地，栅极绝缘层223可以由高介电常数材料、例如铪氧化物层(HfO2)、铝氧化物层(Al2O3)、钇氧化物层(Y2O3)和钽氧化物层(Ta2O5)或其组合形成。可以使用其他材料。
保护层204可以形成为覆盖栅极绝缘层203和栅极电极260。例如，保护层204可以由硅氮化物(SiNx)或硅氧化物(SiOx)形成的无机材料、具有优异平坦化特性和光敏性的有机材料、或通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)形成的低介电常数绝缘材料(例如，a-Si：C：O或a-Si：O：F)形成。此外，保护层204可以具有下部无机层和上部有机层的双层结构，以用于保护露出的薄膜晶体管，同时保持有机层的优异特性。
根据本公开的示例性实施方式的光电检测设备可以响应于各种电磁辐射而被驱动。根据本公开的示例性实施方式的可以响应于电磁辐射中的X射线而被驱动的光电检测设备可以被称为X射线检测器。
根据本公开的一个方面的X射线检测器可以包括：基板；在基板的第一表面上的薄膜晶体管；在薄膜晶体管与基板之间的光电二极管；以及在基板的第二表面上的磷光体。在一个实施方式中，磷光体例如包括与从外部进入的X射线反应以发射可见光射线的荧光材料，然而根据本公开的X射线检测器的磷光体不限于此。此外，在一个实施方式中，X射线检测器例如不包括针对磷光体的平坦化层，然而根据本公开的X射线检测器不限于此。
图6示出了图4和图5中所示的光电检测设备的基板装置的另外的示例实施方式，并且下面将省略或仅简要描述与图4和图5中所示的部件相同的内容的描述。图6示出了光电检测设备的基板装置的另外的示例实施方式，其中与示出包括在基板的上表面上的各种部件的光电检测设备的基板装置的图5的示例实施方式相比，还可以在基板的下表面上设置磷光体270，并且外部射线可以从位于基板下方的外部光源300入射。
磷光体270可以设置在可以与基板206的在其上可以设置光电二极管220的一个表面不同的表面上，即磷光体270可以设置在基板206下方。根据现有技术，磷光体可以设置在基板上方以与可以入射到基板上的外部射线反应。相反，在根据本公开的示例性实施方式的X射线检测器的基板装置中，外部射线可以在基板206下方入射，使得磷光体可以设置在基板206下方。
磷光体需要设置在具有一个平坦表面的部件上。根据现有技术，由于在设置磷光体之前预先设置的各种部件，需要在其上设置磷光体的一个表面不是平坦的，使得平坦化层可以附加地设置在该表面上以使表面平坦。与现有技术不同，根据本公开的示例实施方式，外部射线可以在基板206下方入射，因此需要在其上设置磷光体270的一个表面可以是基板206的具有平坦表面的下表面，使得不需要附加地设置平坦化层的过程。因此，不包括用于磷光体的平坦化层。
磷光体270将从外部光源300进入的X射线转换成可见光区域中的具有大约400nm至700nm波长的射线，并且可以称为闪烁层或闪烁体。
磷光体270包括响应于从外部进入的X射线而发射可见光射线的荧光材料，并且例如可以由碘化铯和氧硫化钆(Gadox)形成。
外部光源300发射各种射线以使射线进入本公开的X射线检测器的基板上。射线不限于X射线，并且包括诸如可见光射线的各种射线。当射线入射时，射线可以从外部光源300直接入射到本公开的X射线检测器的基板上，或者可以在从外部光源300发射的外部射线穿过各种物体并且其波长改变之后入射。
根据本公开的另外的示例性实施方式的X射线检测器的基板可以包括在基板206和磷光体270之间的抗散射层。在入射到基板206上的外部射线穿过基板206之前，抗散射层改进表面粗糙度和表面硬度，并减少从外部进入的光的外部散射。例如，抗散射层可以使用透明导电材料，例如，铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)和铟锡锌氧化物(ITZO)。
与现有技术相比，图6的本公开的另外的示例性实施方式可以具有改进的填充因子。
更具体地，在本公开的另外的示例性实施方式中，薄膜晶体管没有设置在光电二极管220下方，使得可以容易地设置光电二极管220并增加面积以增加入射面积。然而，第二电极230没有通过接触孔电连接到薄膜晶体管，从而不降低量子效率。
因此，与现有技术的光电检测设备相比，本公开的另外的示例性实施方式具有改进的入射效率和增大的填充因子，并且还具有扩大的量子效率。
图7A至图7I是沿图4所示的光电检测设备中的线I-I'截取的横截面图，其顺序地示出光电检测设备的制造过程。
在光电检测设备的制造过程中，可以对包括薄膜晶体管的光电检测设备施加多个光刻过程(掩模过程)，从而可以减少与生产效率有关的所需掩模过程的数量。
如图7A所示，在基板206的整个表面上形成第一导电层之后，可以使用光刻过程(第一掩模过程)选择性地图案化第一导电层，以在基板206上方形成偏置线201。
这里，作为第一导电层，例如，可以使用低电阻不透明导电材料，例如，铝(Al)、铝合金(Al合金)、钨(W)、铜(Cu)、铬(Cr)或者钼(Mo)。此外，第一导电层可以形成为具有其中层叠有两种或更多种低电阻导电材料的多层结构。
接下来，如图7B所示，可以在基板206的在其上可以形成偏置线201的整个表面上形成第二导电层，并且如上所述那样地形成的第二导电层可以用作第一电极210。
这里，作为第二导电层，可以使用诸如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)和铟锡锌氧化物(ITZO)的透明导电材料。此外，第二导电层可以形成为具有其中层叠有两种或更多种导电材料的多层结构。
进一步，如图7C所示，在第一电极210的整个表面上依次形成第三导电层和第四导电层之后，使用光刻过程(第二掩模过程)选择性地图案化第三导电层和第四导电层，以在第一电极210上方形成光电二极管220和第二电极230。
在这种情况下，第三导电层可以形成为光电二极管220，并且第四导电层可以形成为第二电极230。第三导电层可以由其中n型硅层、本征硅层和p型硅层依次层叠的结构形成。第四导电层可以由低电阻不透明导电材料、例如铝(Al)、铝合金(Al合金)、钨(W)、铜(Cu)、铬(Cr)和钼(Mo)形成。可以使用其他材料。
另外，为了方便起见，使用第三导电层形成光电二极管220的过程可以被称为第一过程。
接下来，如图7D所示，在基板206的在其上形成有第一电极210、光电二极管220和第三电极230的整个表面上形成由四乙氧基硅烷(TEOS)和硅氮化物(SiNx)形成的第一绝缘层之后，可以使用光刻过程(第三掩模过程)选择性地图案化第一绝缘层，以形成使第二电极230的一部分露出的接触孔。这里，第一绝缘层可以用作层间绝缘层202。
接下来，如图7E所示，在基板206的在其上可以形成层间绝缘层202的整个表面上形成第五导电层之后，可以使用光刻过程(第四掩模过程)选择性地图案化第五导电层，以在层间绝缘层202上方形成由第五导电层形成的源极电极240b和漏极电极240a。
在这种情况下，漏极电极240a可以通过第一绝缘层的接触孔电连接到第二电极230。
接下来，如图7F所示，在基板206的在其上形成有源极电极240b/漏极电极240a以及层间绝缘层202的整个表面上沉积非晶硅薄膜和n+非晶硅薄膜之后，使用光刻过程(第五掩模过程)选择性地图案化非晶硅薄膜和n+非晶硅薄膜，以在源极电极240b/漏极电极240a上方形成由非晶硅薄膜和n+非晶硅薄膜形成的有源层250。
接下来，如图7G所示，可以在基板206的在其上形成源极电极240b/漏极电极240a、有源层250和层间绝缘层202的整个表面上沉积第二绝缘层，并且第二绝缘层可以用作栅极绝缘层203。
接下来，如图7H所示，在基板206的在其上可以形成栅极绝缘层203的整个表面上形成第六导电层之后，可以使用光刻过程(第六掩模过程)选择性地图案化第六导电层，以在栅极绝缘层203上方产生由第六导电层形成的栅极电极260。
在这种情况下，栅极电极260可以由低电阻导电材料、例如铝(Al)、铝合金(Al合金)、钨(W)、铜(Cu)、铬(Cr)或钼(Mo)形成。可以使用其他材料。
另外，为了方便起见，形成包括源极电极240b/漏极电极240a以及栅极电极260的薄膜晶体管的过程可以被称为第二过程。
接下来，如图7I所示，在基板206的在其上设置有栅极绝缘层203和栅极电极260的整个表面上沉积第三绝缘层之后，可以使用光刻过程(第七过程)选择性地图案化第三绝缘层，以在图7I中的光电检测设备的栅极焊盘单元中形成接触孔。这里，第三绝缘层可以用作保护层204。
还可以执行在其上可以设置保护层204的基板206的下方施加第七导电层的过程。例如，第七导电层可以由能够抑制散射的透明导电材料、例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)和铟锡锌氧化物(ITZO)形成。第七导电层形成抗散射层。
在这种情况下，为了方便起见，制造抗散射层的过程可以称为第三过程。
还可以执行在其上可以设置保护层204的基板206的下方施加荧光材料的过程。可以从外部入射到荧光材料上的X射线可以作为可见光射线进行发射。在这种情况下，荧光材料可以由诸如碘化铯和氧硫化钆(Gadox)的光敏材料形成。可以使用其他材料。荧光材料形成磷光体270并且进一步形成闪烁层或闪烁体。
另外，形成磷光体270的过程可以应用于本公开的光电检测设备的制造方法，而不受过程顺序的限制。例如，可以在制造薄膜晶体管的第二过程或制造抗散射层的第三过程之后应用形成磷光体270的过程。
如上所述，光电检测设备的制造方法需要七个光刻过程来图案化偏置线201、光电二极管220和第二电极230、层间绝缘层202、源极电极240b和漏极电极240a、有源层250、栅极电极260和保护层204。
根据上述针对图7A至图7I的描述，本公开的一个方面还可以提供一种用于光电检测器的基板装置的制造方法，其中，该方法包括：在基板装置的基板的第一表面上形成光电二极管的第一过程；以及在第一过程之后的在基板的所述第一表面上形成薄膜晶体管的第二过程。
本公开的示例性实施方式还可以如下描述：
根据本公开的一个方面，提供了一种光电检测设备。光电检测设备包括：在具有特定光透射率的基板的第一表面上的薄膜晶体管阵列；以及在第一表面和薄膜晶体管阵列之间的光电二极管结构。光电二极管结构被实现为接收和处理通过基板的第二表面的电磁辐射。
被实现为接收和处理通过基板的第二表面的电磁辐射的光电检测设备与和该光电检测设备不同地被实现为接收和处理通过基板的第一表面的电磁辐射的光电检测设备相比，可以具有改善的入射效率。
光电检测设备还可以包括在基板的第二表面上的抗散射层。
光电检测设备还可以包括设置在光电二极管结构的整个表面上且在光电二极管结构和基板之间的一个或更多个部件。在光电二极管结构和基板之间可以仅设置这一个或更多个部件。
一个或更多个部件可以包括第一电极。
第一电极可以由具有透射性的构件配置。
光电检测设备还可以包括：位于基板的第一表面上的第一电极；和位于基板和第一电极之间的偏置线。
第一电极可以由具有透射性的构件配置。
第一电极可以设置在基板的面向偏置线的一个表面上的除了设置有偏置线的区域之外的基板的第一区域以及除第一区域之外的偏置线的表面区域上。
光电二极管结构可以设置成与第一电极直接接触。
光电检测设备还可以包括位于光电二极管结构和薄膜晶体管阵列之间的第二电极。
光电检测设备可以包括设置在第二电极的整个表面上且在第二电极和基板之间的一个或更多个部件。在第二电极和基板之间可以仅设置这一个或更多个部件。
一个或更多个部件可以包括光电二极管结构和第一电极中至少之一。
光电检测设备还可以包括在第二表面上的磷光体。
光电检测设备可以不包括针对磷光体的平坦化层。
根据本公开的另一方面，提供了一种光反应元件。光反应元件包括：开关部件和检测器，其中在基板上形成检测器之后在检测器上形成开关部件。
检测器可以由光电二极管配置。
开关部件可以由薄膜晶体管配置。
基板可以由透射构件配置。
根据本公开的另一方面，提供了一种X射线检测器。X射线检测器包括：基板；在基板的第一表面上的薄膜晶体管；薄膜晶体管和基板之间的光电二极管；以及基板的第二表面上的磷光体。
磷光体还可以包括与从外部进入的X射线进行反应以发射可见光射线的荧光材料。
X射线检测器可以不包括用于磷光体的平坦化层。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于光电检测器的基板装置的制造方法。用于光电检测器的基板的制造方法包括：在基板装置的基板的第一表面上形成光电二极管的第一过程；以及在第一过程之后的在基板的第一表面上形成薄膜晶体管的第二过程。
用于光电检测器的基板的制造方法还可以包括在第一过程之前的在基板的整个第一表面上形成第一电极的过程。
用于光电检测器的基板的制造方法还可以包括在第一过程之前的在基板的第一表面上形成偏置线的过程。
用于光电检测器的基板的制造方法还可以包括在第一过程和第二过程之间的在基板的第一表面上形成第二电极的过程。
用于光电检测器的基板的制造方法还可以包括在第二过程之后的在基板的第二表面上形成抗散射层的第三过程。
用于光电检测器的基板的制造方法还可以包括在第三过程之后的在基板的第二表面上形成磷光体的过程。
用于光电检测器的基板的制造方法还可以包括在第二过程之后的在基板的第二表面上形成磷光体的过程。
尽管已经参考附图详细描述了本公开的示例性实施方式，但是本公开不限于此，并且可以在不脱离本公开的技术构思的情况下以许多不同的形式实施。因此，提供本公开的示例性实施方式仅用于说明性目的，而不旨在限制本公开的技术构思。本公开的技术构思的范围不限于此。因此，应该理解，上述示例性实施方式在所有方面都是说明性的，并不限制本公开。本公开的保护范围应基于所附权利要求来解释，并且在其等同范围内的所有技术构思应被解释为落入本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种光电检测设备，包括：
薄膜晶体管阵列，其位于具有特定透光率的基板的第一表面上；和
光电二极管结构，其位于所述第一表面和所述薄膜晶体管阵列之间，所述光电二极管结构被实现为接收和处理通过所述基板的第二表面的电磁辐射。
2.根据权利要求1所述的光电检测设备，还包括：
在所述基板的所述第二表面上的抗散射层。
3.根据权利要求1所述的光电检测设备，还包括：
一个或更多个部件，所述一个或更多个部件设置在所述光电二极管结构的整个表面上且在所述光电二极管结构和所述基板之间，
其中，在所述光电二极管结构与所述基板之间仅设置所述一个或更多个部件。
4.根据权利要求3所述的光电检测设备，其中，所述一个或更多个部件包括第一电极。
5.根据权利要求4所述的光电检测设备，其中，所述第一电极由具有透射性的构件配置。
6.根据权利要求1所述的光电检测设备，还包括：
位于所述基板的所述第一表面上的第一电极；以及
位于所述基板与所述第一电极之间的偏置线。
7.根据权利要求6所述的光电检测设备，其中，所述第一电极由具有透射性的构件配置。
8.一种光反应元件，包括：
开关部件和检测器，其中在基板上形成所述检测器之后在所述检测器上形成所述开关部件。
9.一种X射线检测器，包括：
基板；
在所述基板的第一表面上的薄膜晶体管；
在所述薄膜晶体管与所述基板之间的光电二极管；以及
在所述基板的第二表面上的磷光体。
10.一种用于光电检测器的基板装置的制造方法，所述方法包括：
在所述基板装置的基板的第一表面上形成光电二极管的第一过程；以及
在所述第一过程之后的在所述基板的所述第一表面上形成薄膜晶体管的第二过程。
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