CN112687715B - 基于氧化物薄膜晶体管的像素结构、探测器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于氧化物薄膜晶体管的像素结构、X射线探测器及其制备方法，像素结构包括：基板、氧化物薄膜晶体管、可见光传感器及辅助保护结构，辅助保护结构设置在氧化物薄膜晶体管上方与氧化物薄膜晶体管之间通过隔离层相隔开，且至少覆盖有源层的边缘。本发明通过引入辅助保护结构设计一种新型像素结构，可以有效保护薄膜晶体管器件，减少光电传感器成膜和高温制程等劣化薄膜晶体管的漏电流，减少后续制程对薄膜晶体管电性影响，可以有效改善可见光传感器制备中氢原子对氧化物薄膜晶体管的影响，实现氧化物薄膜晶体管低的漏电流和器件电性均匀性，扩大面板的工艺窗口和提升传感器工作可靠性。

Description

基于氧化物薄膜晶体管的像素结构、探测器及其制备方法

技术领域

本发明属于X射线传感器技术领域，特别是涉及一种基于氧化物薄膜晶体管的像素结构、X射线探测器及其制备方法。

背景技术

平板数字X射线探测器通常应用于医疗辐射成像、工业检测、安检等领域。当前平板数字X射线探测器，特别大尺寸图像传感器，面积通常数十厘米，数百万至千万像素。平板探测技术可分为直接和间接两类。直接型是直接将X射线转为电子形成信号；间接型是将X射线转化为可见光，再将可见光转为电子形成信号。间接型X射线传感器包括：上层的闪烁体，将入射的X射线转换为可见光；以及下层的TFT(薄膜晶体管)和可见光传感器构成的面板阵列，将可见光转化为电子，并被驱动电路和外围电路读出形成数字信号。

其中，面板像素包括薄膜晶体管和可见光传感器(如光电二极管，Photo diode)，可见光传感器将可见光转化为电信号。利用薄膜晶体管的开关功能和大面积TFT阵列通过外部电路控制实现电信号的读取，通过软件处理图像。

当前，大面积X射线平板探测器的主流技术是用非晶硅TFT阵列制备读出电路，由于非晶硅迁移率低主要支持静态成像或小面积动态成像，而氧化物薄膜晶体管电子迁移率相对非晶硅晶体管高一到两个数量级，设计优化后可实现更小的开态电阻和更高的像素开口率，可提升探测器读取帧率、探测灵敏度，且易于大面积生产制备，非常有利于实现高分辨率大面积动态成像。但是，通过氧化物薄膜晶体管和非晶硅光电二极管传感器制备的X射线传感器，存在工艺兼容性问题。间接型X射线探测器在TFT器件制备后，依然存在后续工艺制程，如非晶硅光电二极管和绝缘层等，这种后续制程容易对已经形成的TFT器件的性能造成影响。例如，为保证二极管的电性，非晶硅为氢化非晶硅，内含大量氢原子。高温成膜和高温退火制程会引起后续膜层氢原子等向氧化物TFT有源层扩散，这会导致氧化物薄膜晶体管器件的关态电流增加和均匀性变差，导致面板性能劣化或失效。

因此，如何提供一种基于氧化物薄膜晶体管的像素结构、X射线探测器及其制备方法，以解决现有技术的上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于氧化物薄膜晶体管的像素结构、X射线探测器及其制备方法，用于解决现有技术探测器制备中其他制程例如产生的氢原子等对已经形成的TFT器件产生影响导致性能劣化等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于氧化物薄膜晶体管的像素结构，所述像素结构包括：

基板，所述基板上定义有相邻的第一器件区及第二器件区；

氧化物薄膜晶体管，位于所述第一器件区，包括有源层、位于所述有源层下方的栅介质层、栅极引出电极、位于所述有源层上方的刻蚀停止层以及位于所述有源层和所述刻蚀停止层侧部的源极引出电极及漏极引出电极；

可见光传感器，位于所述第二器件区，包括上电极，所述上电极与公共电极电连接，所述可见光传感器还与所述氧化物薄膜晶体管的所述源极引出电极电连接；

辅助保护结构，设置在所述氧化物薄膜晶体管上方，所述辅助保护结构与所述氧化物薄膜晶体管之间通过隔离层相隔开，且所述辅助保护结构至少覆盖所述有源层的边缘。

可选地，所述辅助保护结构包括金属保护层，所述金属保护层的材质包括金及其合金、银及其合金、铜及其合金、铝及其合金、钼及其合金、钛及其合金、钽及其合金、钨及其合金、铬及其合金、氧化铟锌、氧化铟锌、透明导电塑料及导电化合物中的至少一种。

可选地，所述金属保护层与所述基于氧化物薄膜晶体管的像素结构中的电极电连接，以改善所述金属保护层电位漂浮对所述氧化物薄膜晶体管电性的影响。

可选地，所述像素结构还包括电极互联部及绝缘盖层，所述绝缘盖层覆盖所述氧化物薄膜晶体管及所述可见光传感器，所述电极互联部通过所述绝缘盖层实现所述上电极与所述金属保护层的电连接，且所述电极互联部作为所述像素结构的公共电极实现光电转换。

可选地，所述像素结构还包括防护部，所述防护部位于所述隔离层上且包覆所述金属保护层。

可选地，所述辅助保护结构包括绝缘保护层，所述绝缘保护层的材质包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅以及有机层中的至少一种。

可选地，所述辅助保护结构与所述有源区边缘之间的距离介于3μm-15μm之间，所述有源区的边缘与所述可见光传感器的边缘之间的距离大于等于4μm；和/或，所述有源层上还设置有刻蚀停止层，且所述源极引出电极和所述漏极引出电极均覆盖部分所述刻蚀停止层和所述有源层。

可选地，所述有源层包括氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化锌(ZnO)、氧化镓锌(GZO)中的至少一种；所述可见光传感器结构包括PIN结光电二极管、PN结光电二极管、肖特基结光电二极管中的任意一种。

本发明还提供一种X射线探测器，包括如上述方案中任意一项所述的像素结构，其中，所述像素结构构成所述X射线探测器的传感器阵列，所述X射线探测器至少还包括设置在所述传感器阵列上方的闪烁体层及封装膜层。

本发明还提供一种基于氧化物薄膜晶体管的像素结构的制备方法，其中，本发明的基于氧化物薄膜晶体管的像素结构优选采用该制备方法制备得到，其中，所述制备方法包括：

提供基板；

在所述基底上制备氧化物薄膜晶体管，所述氧化物薄膜晶体管包括有源层、位于所述有源层下方的栅介质层、栅极引出电极、位于所述有源层上方的刻蚀停止层以及位于所述有源层和所述刻蚀停止层侧部的源极引出电极及漏极引出电极；

在所述氧化物薄膜晶体管上制备至少覆盖所述氧化物薄膜晶体管的隔离层；

在所述隔离层上制备辅助保护结构，其中，所述辅助保护结构位于在所述氧化物薄膜晶体管上方且至少覆盖所述有源层的边缘；

在所述隔离层中制备显露所述源极引出电极的开口；

基于所述开口在所述源极引出电极上制备可见光传感器，包括与公共电极电连接的上电极，所述源极引出电极同时与所述可见光传感器电性连接。

可选地，制备所述氧化物薄膜晶体管的步骤包括：在所述基底上制备所述栅极引出电极，并在所述栅极引出电极上制备栅介质层；在所述介质层上制备所述有源层；在所述有源层上制备刻蚀停止层，且所述刻蚀停止层在源漏电极方向的外缘位于位于所述有源层外缘内，所述刻蚀停止层在非源漏电极方向的外缘位于所述有源层外缘外；以及，在所述刻蚀停止层上制备电极层，并基于所述刻蚀停止层形成所述源极引出电极及所述漏极引出电极。

可选地，所述辅助保护结构包括金属保护层，所述金属保护层的材质包括金及其合金、银及其合金、铜及其合金、铝及其合金、钼及其合金、钛及其合金、钽及其合金、钨及其合金、铬及其合金、氧化铟锌、氧化铟锌、透明导电塑料及导电化合物中的至少一种；或者，所述辅助保护结构包括绝缘保护层，所述绝缘保护层的材质包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅以及有机层中的至少一种。

可选地，当所述辅助保护结构选择为所述金属保护层时，所述制备方法还包括制备互联结构的步骤，以通过所述互联结构电连接所述金属保护层与所述像素结构中的电极，以改善所述金属保护层电位漂浮对所述氧化物薄膜晶体管电性的影响。

本发明还提供一种X射线探测器的制备方法，包括采用如上述方案中任意一项所述的制备方法制备像素结构的步骤，其中，所述X射线探测器的制备方法至少还包括在所述像素结构构成所述X射线探测器的传感器阵列上制备闪烁体层及封装膜层的步骤。

如上所述，本发明基于氧化物薄膜晶体管的像素结构、X射线探测器及其制备方法，通过引入辅助保护结构设计一种新型的基于氧化物薄膜晶体管的像素结构可以有效保护已经形成的薄膜晶体管器件，有利于减少光电传感器成膜和高温制程等劣化薄膜晶体管的漏电流的问题，从而减少后续制程对薄膜晶体管电性影响，可以有效改善可见光传感器制备中氢原子对基于氧化物的薄膜晶体管的影响，实现氧化物薄膜晶体管低的漏电流和器件电性均匀性，从而扩大面板的工艺窗口和提升传感器工作可靠性。

附图说明

图1显示为本发明实施例一中像素结构制备方法的工艺流程图。

图2-17显示为基于本发明实施例一的像素结构的制备方法，制备像素结构时，各步骤工艺后得到的结构的示意图。

图18显示为本发明实施例二中提供的X射线探测器一示例的结构示意图。

元件标号说明

100 基底

101 栅极引出电极

102 栅介质层

103 有源层

104 刻蚀停止层

105 电极层

105a 漏极引出电极

105b 源极引出电极

106 隔离层

106a 开口

107 辅助保护结构

108 防护部

109 可见光传感器

110 绝缘盖层

111 电极互联部

111a 第一连接部

111b 第二连接部

112 像素保护层

S1～S6 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。另外，本发明中使用的“介于……之间”包括两个端点值。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一：

如图15-17所示，参阅图1-15，为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于氧化物薄膜晶体管的像素结构，通过引入辅助保护结构设计一种新型的基于氧化物薄膜晶体管的像素结构可以有效保护已经形成的薄膜晶体管器件，有利于减少光电传感器成膜和高温制程等劣化薄膜晶体管的漏电流的问题，从而减少后续制程对薄膜晶体管电性影响，可以有效改善可见光传感器制备中氢原子对基于氧化物的薄膜晶体管的影响，提升氧化物薄膜晶体管和光电传感器的工艺兼容性，实现氧化物薄膜晶体管低的漏电流和器件电性均匀性，从而扩大面板的工艺窗口和提升传感器工作可靠性。

其中，本发明的所述像素结构至少包括：基板100、栅极引出电极101、栅介质层102、氧化物薄膜晶体管的有源层103、刻蚀停止层104、电极层105、隔离层106、辅助保护结构107以及可见光传感器109。

下面结合附图详细说明本发明的像素结构。

如图15-17所示，基板100用于在其上制备氧化物薄膜晶体管和可见光传感器及其他部件，以构成像素结构，可进一步用于制备X射线探测器。在一示例中，基板100为透明基板，另外，基板100的材质可以为玻璃或柔性PI，当然，还可以选择为其他材料，不以此为限。

在一示例中，基板100上定义有相邻的第一器件区及第二器件区(图中未示出)，其中，第一器件区用于制备氧化物薄膜晶体管，第二器件区用于制备可见光传感器，也就是说，两种器件在基板100上不交叠，即，可见光传感器薄膜晶体管及光电二极管在X射线入射的垂面上非交叠设置。当然，本领域技术人员可以理解的是，这里不交叠指器件的主要功能层不交叠，当存在电极共用等情况时也属于该示例保护范围之内。

本发明像素结构中包括氧化物薄膜晶体管和可见光传感器。其中，氧化物薄膜晶体管，与光电传感器的串联，用于将光电二极管中的电荷，依照时序传输到外部电路。光电传感器如光电二极管，与氧化物薄膜晶体管串联，用于接受闪烁体发出的可见光或其它光源发出的可见光，并将可见光转化为电信号，一般具有足够的存储电信号能力。

其中，氧化物薄膜晶体管和传感器(如光电二极管)可先后逐层制备并实现电连接。为了实现对可见光的有效吸收、低的二极管漏电流和器件的可靠性，制程工艺存在长时间高温制程，光电传感器成膜和高温制程会劣化薄膜晶体管的漏电流。本发明基于辅助保护结构107，通过在氧化物薄膜晶体管上方添加导电层或隔离绝缘层可以改善非晶硅光电二极管与氧化物薄膜晶体管的物理隔离，减少光电传感器膜层及后续制程对氧化物薄膜晶体管电性的影响，防止H扩散劣化TFT薄膜晶体管性能，防止TFT薄膜晶体管电性曲线的飘移和关态电流的增加，实现氧化物薄膜晶体管低的漏电流和器件电性均匀性，从而扩大面板的工艺窗口和提升传感器工作可靠性。

其中，氧化物薄膜晶体管包括有源层103、位于所述有源层103下方的栅极引出电极101以及位于所述有源层103侧部的源极引出电极105b及漏极引出电极105a。氧化物薄膜晶体管(TFT)作为开关，用于对可见光传感器109进行复位和结合外部电路实现对可见光传感器109的信号读取。

作为示例，所述有源层103的材料为氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化锌(ZnO)、氧化镓锌(GZO)中的至少一种。在一示例中，所述有源层103位于第一器件区。另外，栅极引出电极101与有源层103之间还形成有栅介质层102，其材质包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、有机层中的任意一种或多种。源极引出电极105b及漏极引出电极105a的材质可以是金、银、铜、铝、钼、钛、钽、钨、铬，前述所有金属及各自的合金，还可以是氧化铟锌、氧化铟锌、透明导电塑料、导电化合物中的任意一种或多种。在一可选示例中，源极引出电极105b及漏极引出电极105a还可以进一步向下延伸至栅介质层102中一距离，可以是在竖直方向上刻蚀停止层侧部、有源层侧部以及栅介质层部分侧部均与源极引出电极105b及漏极引出电极105a接触。

作为示例，氧化物薄膜晶体管还包括刻蚀停止层104，刻蚀停止层104位于有源层103的上表面，其材质包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、有机层中的任意一种或多种。

在一示例中，刻蚀停止层104与有源层103之间的距离d1介于1.5μm和10μm之间，例如，可以是2μm、5μm、6μm、8μm。这一距离可以是过有源层103的中心的一条线上两个材料层边缘之间的距离，在保证与源极引出电极105b和漏极引出电极105a电连接的同时进一步有利于防止后续制程中(如氢原子扩散)对氧化物薄膜晶体管性能的影响。同时也可以通过对刻蚀停止层104左右分别开过孔来实现有源层103与源极引出电极105b和漏极引出电极105a的电连接。其中，在一示例中，所述刻蚀停止层在源漏电极方向的外缘位于所述有源层外缘内，所述刻蚀停止层在非源漏电极方向的外缘位于所述有源层外缘外。

本发明像素结构中的可见光传感器109包括上电极(图中未示出)及下电极，所述上电极与公共电极电连接，所述下电极与所述氧化物薄膜晶体管的所述源极引出电极105b电连接。在一示例中，可见光传感器109通过隔离层106中的过孔与源极引出电极105b电连接，可以认为是源极引出电极105b同时作为了可见光传感器109的底电极。

在一示例中，提供一种可见光光传感109的结构：如图11(b)所示，可见光光传感109为光电传感件元件，由光电二极管109-1和顶层极109-2(构成所述上电极)构成。具体制备方法为：依次完成光电二极管109-1沉膜、顶层极109-2成膜和图形化、109-1图形化。

优选地，光电二极管109-1膜层由N型半导体层109-1a、本征型半导体层109-1b、P型半导体层109-1c构成。更优选地，N型半导体层109-1a由磷掺杂a-si所形成；本征型半导体层109-1b为a-si本征半导体；P型半导体层109-1c由硼掺杂a-si所形成。该示例中，N型半导体层109-1a与源极引出电极105b电性连接，发挥可见光传感器109的作用。

优选地，顶电极109-2采用透明导电材料，如铟锡氧化物电极或开孔的金属电极等，以使可见光能够照射光电二极管进行光信号和电信号的转换。

具体的，可见光传感器109的下电极通过氧化物薄膜晶体管的源极引出电极205b连接实现与氧化物薄膜晶体管的连接；可见光传感器109的上电极与公共电极连接，通过氧化物薄膜晶体管开关导通实现可见光传感器109下电极与外部数据线同电位，结合公共电极提供的电位，实现可见光传感器109电位反偏，将传感器内光生电子导出，实现光电转换功能。

作为示例，所述可见光传感器结构包括PIN结光电二极管(由P型半导体、本征半导体和N型半导体构成的二极管)、PN结光电二极管(由P型半导体和N型半导体构成的二极管)、肖特基结光电二极管中的任意一种。在一示例中，可见光传感器制备包括氢化处理的步骤，如氢化非晶硅工艺。在进一步示例中，选用非晶硅材料制备重掺P型半导体层、本征半导体层和N型半导体层，形成PIN结，不以本实施例为限。另外，非晶硅可以为氢化非晶硅。在另一具体示例中，PIN结P型电极或单层顶电极与辅助保护结构(例如，选择为金属保护层)都连接到公共电极，不以本实施例为限。

如图15-17所示，本发明的像素结构还包括辅助保护结构107，设置在所述氧化物薄膜晶体管上方，所述辅助保护结构107与所述氧化物薄膜晶体管之间通过隔离层106相隔开，且所述辅助保护结构107至少覆盖所述有源层103的边缘。其中，在氧化物薄膜晶体管上方设置辅助保护结构107，可以有效保护氧化物薄膜晶体管，防止后续制程对晶体管的影响，可以有效防止后续制程(例如，可见光传感器109制备中氢化工艺中的氢原子)对应晶体管的影响，防止氢原子扩散到有源层中，对晶体管电性产生影响。

在一示例中，辅助保护结构107的边缘与有源层103的边缘之间的距离d2介于0μm和有源层边沿到可见传感器边沿距离之间，在一示例中，所述辅助保护结构107与所述有源区103边缘之间的距离d2之间的距离介于3μm-15μm之间，例如，可以是5μm、10μm、12μm。这一距离可以是过有源层103的中心的一条线上两个材料层边缘之间的距离。另外，在一示例中，隔离层106的厚度介于500埃到8000埃之间，如可以是1000埃、4000埃，其材质包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、有机层中的任意一种或多种，以有利于保证辅助保护结构107与有源层103之间的距离，从而有利于防止辅助保护结构107对薄膜晶体管电性等产生影响。

作为示例，所述辅助保护结构107选择为金属保护层，所述金属保护层的材质包括包括金及其合金、银及其合金、铜及其合金、铝及其合金、钼及其合金、钛及其合金、钽及其合金、钨及其合金、铬及其合金、氧化铟锌、氧化铟锌、透明导电塑料及导电化合物中的至少一种，可以是金、银、铜、铝、钼、钛、钽、钨、铬，前述所有金属及各自的合金，还可以包括氧化铟锌、氧化铟锌、透明导电塑料、导电化合物中的任意一种或多种，也可以为上述材料的材料层构成的叠层结构。在一示例中，金属保护层的厚度介于500埃-5000埃之间，例如，可以是1000埃、2200埃、4000埃。

作为示例，所述金属保护层与所述基于氧化物薄膜晶体管的像素结构中的电极电连接，以改善所述金属保护层电位漂浮对所述氧化物薄膜晶体管电性的影响。也就是说，当选择金属保护层作为辅助保护结构107时，优选将金属保护层与像素结构中的电极进行连接，以防止金属保护层电位漂浮对所述氧化物薄膜晶体管电性的影响。

在一具体示例中，参见图15所示，所述像素结构还包括电极互联部111及绝缘盖层110，所述绝缘盖层110覆盖所述氧化物薄膜晶体管及所述可见光传感器109，所述电极互联部111通过所述绝缘盖层110实现所述上电极与所述金属保护层的电连接，以防止金属保护层电位漂浮对所述氧化物薄膜晶体管电性的影响，进一步，该示例中，所述电极互联部111作为所述像素结构的公共电极。

例如，在一可选示例中，在辅助保护结构107和可见光传感器109上形成一层绝缘盖层110，绝缘盖层110与隔离层106可以将辅助保护结构107和可见光传感器109包覆，进一步，在绝缘盖层110上形成电极互联部111，进一步，电极互联部111通常全覆盖氧化物TFT，作为氧化物TFT的可见光遮挡层。其中，在一示例中，电极互联部111包括第一连接部分111a和第二连接部分111b，第一连接部分111a形成在绝缘盖层110上，第二连接部分111b可以设置为若干个，该示例中设置为两个，其中一个一端与第一连接部分111a连接，另一端与辅助保护结构107(金属保护层)电连接，另外一个一端与第一连接部分111a连接，另一端与可见光传感器109的上电极电连接，并且，该示例中，第一连接部分111a作为公共电极，通过简单的方式实现了金属保护层与公共电极的电连接，即，光电传感器电极与公共电极和氧化物晶体管源极形成欧姆接触。

另外，在其他示例中，还可以是将金属保护层通过开孔与栅金属连接形成双栅氧化物晶体管，可以实现类似的功能。或者，将金属保护层通过开孔与氧化物晶体管的源电极或漏电极连接形成固定电位，可以实现类似的功能。当然，在其他示例中，还可以在像素结构中设置固定电位电极，将金属保护层与固定电位电极电连接。

作为示例，参见图17所示，所述像素结构还包括防护部108，所述防护部108位于所述隔离层106上且包覆所述金属保护层。其中，所述防护部108和所述隔离层106将所述金属保护层包覆，从而可减小金属保护层对后续工艺制程的影响，防止金属保护层对可见光传感器109刻蚀工艺、镜检图形和可见光传感器109器件性能产生影响。

在一示例中，防护部108的材料包括但不限于绝缘材料，包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、有机层中的任意一种或多种，任何可保护所述金属保护层和可见光传感器膜层和工艺影响的材料均适用于本发明，不以本实施例为限。另外，在一示例中，防护部108的厚度介于0.2μm-5μm之间，例如，可以是0.5μm、1μm、2μm、3μm。

作为示例，参见图16所示，所述辅助保护结构107选择为绝缘保护层，所述绝缘保护层的材质包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅以及有机层中的至少一种，也可以为上述材料构成的叠层结构。当所述辅助保护结构选择为绝缘保护层时，可以不与像素结构电极连接。此时，电极互联部111包括第一间接部分111a和与可见光传感器上电极连接的一个第二连接部分111b。在一示例中，绝缘保护层的厚度介于1500埃-50000埃之间，例如，可以是1800埃、2000埃、2500埃、3000埃、5000埃、8000埃、10000埃、20000埃。

另外，本发明的像素结构还包括像素保护层112，制备在绝缘盖层110和覆盖电极互联部111上，以对整个像素结构进行保护。像素保护层112的材质包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、有机层中的任意一种或多种。

另外，如图1-17所示，本发明还提供一种基于氧化物薄膜晶体管的像素结构的制备方法，其中，本发明的基于氧化物薄膜晶体管的像素结构优选采用该制备方法制备得到，其中，本发明制备方法中各个材料的特征可以参考本实施例在像素结构中的描述，在此不再赘述。其中，图1显示出了本发明像素结构制备方法中的一种示例，当然，各个步骤的顺序可以依据实际进行调整，并不以图1中所示的顺序为限。

下面将结合附图详细说明本发明的像素结构制备方法的制备过程。

首先，如图1中的S1及图2所示，提供基板100；

接着，如图2中的S2及图3-6所示，在所述基底100上制备氧化物薄膜晶体管。

在一示例中，氧化物薄膜晶体管具体制备工艺可以是：

如图3所示，在基板100上制备栅极引出电极101。可以是采用物理气相沉积工艺于所述基底100上沉积一层金属层，当然也可以采用其他方法沉积所述金属层，例如E-beam或蒸镀等。再对这一金属层进行图形化得到所述栅极引出电极101。其中，金属层材料可以是金、银、铜、铝、钼、钛、钽、钨、铬，前述所有金属及各自的合金，还可以包括氧化铟锌、氧化铟锌、透明导电塑料、导电化合物中的任意一种或多种。在一示例中，栅极引出电极101的厚度介于500埃-5000埃之间。

如图4所示，在形成有栅极金属引出电极101的基底100上制备栅介质层102，可以作为薄膜晶体管的栅极介质层。材质包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、有机层中的任意一种或多种。在一示例中，栅介质层102的厚度介于1500埃-5000埃之间。

如图5所示，在栅介质层102上制备有源层103，其中，可以采用物理气相沉积工艺或溶液法制备有源层103。另外，在有源层103上制备刻蚀停止层104，刻蚀停止层104的材料包括但不限于氧化硅、氮化硅等。

如图6所示，制备氧化物薄膜晶体管的源漏电极，可以是在图5得到的结构上形成一层电极材料层，再基于刻蚀停止层104进行图形化得到电极层105，其中，电极层105的一部分构成晶体管的漏极引出电极105a，另一部分作为晶体管的源极引出电极105b，同时作为后续制备可见光传感器的下电极。

接着，如图1中的S3及图7所示，在所述氧化物薄膜晶体管上制备至少覆盖所述氧化物薄膜晶体管的隔离层106，该示例中，隔离层106形成在这个表面，同时覆盖已经形成的可见光传感器的下电极。隔离层106可以采用现有工艺制备。

接着，如图1中的S4及图8所示，在所述隔离层106上制备辅助保护结构107，其中，所述辅助保护结构107位于在所述氧化物薄膜晶体管上方且至少覆盖所述有源层103的边缘。其中，由于已经形成了辅助保护结构107，可以保护晶体管在后续制程中免受工艺影响。

其中，当所述辅助保护结构107选择为金属保护层时，制备工艺可以是物理气相沉积、E-beam蒸镀或涂布工艺；当所述辅助保护结构107选择为绝缘保护层时，制备工艺可以是：化学气相沉积或涂布工艺。

在一可选示例中，如图9所示，还包括在隔离层106上形成包覆辅助保护结构107的防护部108的步骤。其形成工艺可以是化学气相沉积或涂布工艺。

接着，如图1中的S5及图10所示，在所述隔离层106中制备显露所述源极引出电极的开口106。这里本领域技术人员可以理解的是，当存在防护部108时，所述开口106a还贯穿所述防护部108。另外，这里可以理解的是，源极引出电极与可见光传感器的下电极共用，这里实际上是制备显露可见光传感器的下电极的开口，以在后续制备可见光传感器。

接着，如图1中的S6及图11(a)、11(b)所示，其中，图11(a)显示为制备可见光传感器109的结构示意图，图11(b)显示为一种具体的可见光传感器109的结构示意图。该步骤中，基于所述开口106a在所述源极引出电极(可以理解的是这里指的是可见光传感器的下电极)上制备可见光传感器109，包括下电极和与公共电极电连接的上电极，所述源极引出电极同时作为所述可见光传感器的所述下电极。

当然，如图12-13所示，在形成可见光传感器109之后制备绝缘盖层110，再在所述绝缘盖层110上制备公共电极的步骤。

其中，在一种示例中，如图13所示，在绝缘盖层110上制备电极互联结构111，包括第一连接部111a和与上电极电连接第二连接部111b，第一连接部111a作为公共电极。在另一种示例中，如图14所示，在制备公共电极时同时与金属保护层(辅助保护结构中的一种选择)进行电连接，电极互联结构111包括作为公共电极的第一连接部111a、与上电极电连接第二连接部111b以及与金属保护层连接的另外一个第二连接部111b，不增加额外工艺。

进一步，所述像素结构的制备方法还包括制备像素保护层112的步骤，其中，图15显示为与电极互联部与辅助保护结构电连接时形成像素保护层的结构，图16显示为电极互联部不与辅助保护结构电连接时形成像素保护层的结构，图17显示为电极互联部与辅助保护结构电连接且形成有防护部时形成像素保护层的结构。

作为示例，所述辅助保护结构107包括金属保护层，所述金属保护层的材质包括金、银、铜、铝、钼、钛、钽、钨、铬，前述所有金属及各自的合金，还可以包括氧化铟锌、氧化铟锌、透明导电塑料、导电化合物中的任意一种或多种。

作为示例，所述辅助保护结构107包括绝缘保护层，所述绝缘保护层的材质包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅以及有机层中的至少一种。

作为示例，当所述辅助保护结构107选择为所述金属保护层时，所述制备方法还包括制备互联结构的步骤，以通过所述互联结构电连接所述金属保护层与所述像素结构中的电极，以改善所述金属保护层电位漂浮对所述氧化物薄膜晶体管电性的影响。

实施例二：

如图18所示，本发明还提供一种X射线探测器，包括如实施例一方案中任意一项所述的像素结构，如图18中的像素结构202，其中，所述像素结构202构成所述X射线探测器的传感器阵列201，即，二维陈列排列于基板上的多个像素单元构成传感器阵列。另外，所述X射线探测器至少还包括设置在所述传感器阵列201上方的闪烁体层203及封装膜层204，当然，还可以包括形成在传感器阵列201下方的下封装膜层205。

其中，封装膜层204可以是反射膜/吸光膜/保护封装膜；下封装膜层205可以是反射膜/吸光膜/保护封装膜；传感器阵列201下表面的探测器基底200为实施例一中的基底。

另外，本发明还提供一种X射线探测器的制备方法，包括采用如上述实施例一方案中任意一项所述的制备方法制备像素结构的步骤，其中，所述X射线探测器的制备方法至少还包括在所述像素结构构成所述X射线探测器的传感器阵列上制备闪烁体层及封装膜层的步骤。制备得到的结构可以参见本实施例二中的X射线探测器。

综上所述，本发明基于氧化物薄膜晶体管的像素结构、X射线探测器及其制备方法，通过引入辅助保护结构设计一种新型的基于氧化物薄膜晶体管的像素结构可以有效保护已经形成的薄膜晶体管器件，有利于减少光电传感器成膜和高温制程等劣化薄膜晶体管的漏电流的问题，从而减少后续制程对薄膜晶体管电性影响，可以有效改善可见光传感器制备中氢原子对基于氧化物的薄膜晶体管的影响，实现氧化物薄膜晶体管低的漏电流和器件电性均匀性，从而扩大面板的工艺窗口和提升传感器工作可靠性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种基于氧化物薄膜晶体管的像素结构，其特征在于，所述像素结构包括：

基板，所述基板上定义有相邻的第一器件区及第二器件区；

氧化物薄膜晶体管，位于所述第一器件区，包括有源层、位于所述有源层下方的栅介质层、栅极引出电极、位于所述有源层上方的刻蚀停止层以及位于所述有源层和所述刻蚀停止层侧部的源极引出电极及漏极引出电极；

可见光传感器，位于所述第二器件区，包括上电极，所述上电极与公共电极电连接，所述可见光传感器还与所述氧化物薄膜晶体管的所述源极引出电极电连接；

辅助保护结构，设置在所述氧化物薄膜晶体管上方，所述辅助保护结构与所述氧化物薄膜晶体管之间通过隔离层相隔开，且所述辅助保护结构至少覆盖所述有源层的边缘，所述辅助保护结构包括金属保护层；

防护部，位于所述隔离层上且包覆所述金属保护层。

2.根据权利要求1所述的基于氧化物薄膜晶体管的像素结构，其特征在于，所述金属保护层的材质包括金及其合金、银及其合金、铜及其合金、铝及其合金、钼及其合金、钛及其合金、钽及其合金、钨及其合金、铬及其合金、氧化铟锌、氧化铟锌、透明导电塑料及导电化合物中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的基于氧化物薄膜晶体管的像素结构，其特征在于，所述金属保护层与所述基于氧化物薄膜晶体管的像素结构中的电极电连接，以改善所述金属保护层电位漂浮对所述氧化物薄膜晶体管电性的影响。

4.根据权利要求3所述的基于氧化物薄膜晶体管的像素结构，其特征在于，所述像素结构还包括电极互联部及绝缘盖层，所述绝缘盖层覆盖所述氧化物薄膜晶体管及所述可见光传感器，所述电极互联部通过所述绝缘盖层实现所述上电极与所述金属保护层的电连接，且所述电极互联部作为所述像素结构的公共电极实现光电转换。

5.根据权利要求1所述的基于氧化物薄膜晶体管的像素结构，其特征在于，所述辅助保护结构与所述有源层边缘之间的距离介于3μm-15μm之间，所述有源层的边缘与所述可见光传感器的边缘之间的距离大于等于4μm；和/或，所述有源层上还设置有刻蚀停止层，且所述源极引出电极和所述漏极引出电极均覆盖部分所述刻蚀停止层和所述有源层。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于氧化物薄膜晶体管的像素结构，其特征在于，所述有源层包括氧化铟镓锌、氧化铟锌、氧化铟镓、氧化锌、氧化镓锌中的至少一种；所述可见光传感器结构包括PIN结光电二极管、PN结光电二极管、肖特基结光电二极管中的任意一种。

7.一种X射线探测器，其特征在于，包括如权利要求1-6中任意一项所述的像素结构，其中，所述像素结构构成所述X射线探测器的传感器阵列，所述X射线探测器至少还包括设置在所述传感器阵列上方的闪烁体层及封装膜层。

8.一种基于氧化物薄膜晶体管的像素结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

提供基板；

在基底上制备氧化物薄膜晶体管，所述氧化物薄膜晶体管包括有源层、位于所述有源层下方的栅介质层、栅极引出电极、位于所述有源层上方的刻蚀停止层以及位于所述有源层和所述刻蚀停止层侧部的源极引出电极及漏极引出电极；

在所述氧化物薄膜晶体管上制备至少覆盖所述氧化物薄膜晶体管的隔离层；

在所述隔离层上制备辅助保护结构，其中，所述辅助保护结构位于在所述氧化物薄膜晶体管上方且至少覆盖所述有源层的边缘，所述辅助保护结构包括金属保护层；

在所述隔离层上制备包覆所述金属保护层的防护部；

在所述隔离层中制备显露所述源极引出电极的开口，所述开口贯穿所述防护部；

基于所述开口在所述源极引出电极上制备可见光传感器，包括与公共电极电连接的上电极，所述源极引出电极同时与所述可见光传感器电性连接。

9.根据权利要求8所述的基于氧化物薄膜晶体管的像素结构的制备方法，其特征在于，制备所述氧化物薄膜晶体管的步骤包括：在所述基底上制备所述栅极引出电极，并在所述栅极引出电极上制备栅介质层；在所述介质层上制备所述有源层；在所述有源层上制备刻蚀停止层，且所述刻蚀停止层在源漏电极方向的外缘位于所述有源层外缘内，所述刻蚀停止层在非源漏电极方向的外缘位于所述有源层外缘外；以及，在所述刻蚀停止层上制备电极层，并基于所述刻蚀停止层形成所述源极引出电极及所述漏极引出电极。

10.根据权利要求8-9中任意一项所述的基于氧化物薄膜晶体管的像素结构的制备方法，其特征在于，所述金属保护层的材质包括金及其合金、银及其合金、铜及其合金、铝及其合金、钼及其合金、钛及其合金、钽及其合金、钨及其合金、铬及其合金、氧化铟锌、氧化铟锌、透明导电塑料及导电化合物中的至少一种。

11.根据权利要求10所述的基于氧化物薄膜晶体管的像素结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括制备互联结构的步骤，以通过所述互联结构电连接所述金属保护层与所述像素结构中的电极，以改善所述金属保护层电位漂浮对所述氧化物薄膜晶体管电性的影响。

12.一种X射线探测器的制备方法，其特征在于，包括采用如权利要求8-11中任意一项所述的制备方法制备像素结构的步骤，其中，所述X射线探测器的制备方法至少还包括在所述像素结构构成所述X射线探测器的传感器阵列上制备闪烁体层及封装膜层的步骤。