CN117413362A - 一种探测基板、探测设备 - Google Patents
一种探测基板、探测设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117413362A CN117413362A CN202280000930.XA CN202280000930A CN117413362A CN 117413362 A CN117413362 A CN 117413362A CN 202280000930 A CN202280000930 A CN 202280000930A CN 117413362 A CN117413362 A CN 117413362A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor layer
- photoelectric conversion
- intrinsic semiconductor
- layer
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 102
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 200
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 21
- 239000010408 film Substances 0.000 description 54
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 11
- 101100489584 Solanum lycopersicum TFT1 gene Proteins 0.000 description 6
- 101100214488 Solanum lycopersicum TFT2 gene Proteins 0.000 description 6
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 4
- 101100214491 Solanum lycopersicum TFT3 gene Proteins 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- -1 phosphorus ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/117—Identification of persons
- A61B5/1171—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof
- A61B5/1172—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof using fingerprinting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
- G01J2001/4446—Type of detector
- G01J2001/448—Array [CCD]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
本公开公开了一种探测基板、探测设备,该探测基板包括:呈阵列排列的多个光电转换器件;所述光电转换器件包括多膜层,其中所述光电转换器件内构成内部电容的电极膜层之间的交叠区域的面积小于所述光电转换器件中其它膜层的面积;驱动电路,与所述光电转换器件电连接。
Description
本公开涉及检测技术领域,尤其涉及一种探测基板、探测设备。
在医用X射线成像、指纹识别领域,基于非晶硅(a-Si)的薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)技术被广泛应用,为了提高薄膜晶体管性能(如降低噪声、提高信号放大能力),在构成X射线或指纹识别的检测面板时,通常会采用有源像素(Active Pixel Sensor)结构。
APS像素结构包括3个TFT和1个PIN型的光电二极管,通常APS像素结构的放大增益与光电二极管的PIN电容成反比,因此小的PIN电容设计,可以使信号电压变化更大,灵敏度更高,可降低剂量,提升影像质量。而为了获得小的PIN电容,需要将PIN电容做的更小,但这又降低了PIN的采光面积,减少了进光量。
相关技术中,采用微透镜聚光方案来提高进光量,但这就需要增加一道微透镜工序,从而提高了生产成本,而微透镜本身也会反射或吸收一部分光能,这将造成能量的损失,同时微透镜的质量参差不齐也将导致最终成像效果不佳。
鉴于此,如何在不降低进光量的同时,提高APS像素结构的放大增益成为一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本公开实施例提供一种探测基板、探测设备,用以解决现有技术中存在提高APS像素结构的放大增益时,进光量会降低的问题。
第一方面,为解决上述技术问题,本公开实施例提供一种探测基板,包括:
呈阵列排列的多个光电转换器件;所述光电转换器件包括多膜层,其中所述光电转换器件内构成内部电容的电极膜层之间的交叠区域的面积小于所述光电转换器件中其它膜层的面积;
驱动电路,与所述光电转换器件电连接。
一种可能的实施方式,所述光电转换器件,包括:
依次层叠的第一电极层、第一半导体层、本征半导体层、第二半导体层以及第二电极层;所述第一半导体层和所述第二半导体层为不同的重掺杂半导体层;
其中,所述内部电容的一个电极膜层由所述第一电极层和所述第一半导体层构成,所述内部电容的另一个电极膜层由所述第二电极层和所述第二半导体层构成。
一种可能的实施方式,所述第一半导体层与所述第二半导体层掺杂的元素不同。
一种可能的实施方式,所述第二电极层和所述第二半导体层在所述本征半导体层的正投影面积大于且完全覆盖所述第一电极层和所述第一半导体层在所述本征半导体层的正投影面积;
或,所述第一电极层和所述第一半导体层在所述本征半导体层的正投影面积大于且完全覆盖所述第二电极层和所述第二半导体层在所述本征半导体层的正投影面积。
一种可能的实施方式,所述第二电极层和所述第二半导体层具有相互重合的图形;
所述第一电极层和所述第一半导体层具有相互重合的图形。
一种可能的实施方式,所述交叠区域的图形包括对称图形。
一种可能的实施方式,所述对称图形为十字形,所述十字形的中心与所述本征半导体层的中心大致重合,且所述十字形延伸至所述本征半导体层的边缘。
一种可能的实施方式,所述对称图形为环形,所述环形与所述本征半导 体层的外轮廓形状一致,所述环形设置在所述本征半导体层的外轮廓内且与所述本征半导体层的外边缘具有一定距离。
一种可能的实施方式,所述对称图形为多个阵列排布的矩形,所述对称图形设置在所述本征半导体层的角部位置。
一种可能的实施方式,所述对称图形为圆形或矩形,所述圆形或矩形的中心与所述本征半导体层的中心大致重合。
一种可能的实施方式,所述对称图形为多个间隔设置的条形,所述条形延伸至所述本征半导体层的边缘。
一种可能的实施方式,所述对称图形为网格状图形,所述网格状图形由交叉设置的多个条形构成,且各条形延伸至所述本征半导体层的边缘。
一种可能的实施方式,所述对称图形为具有阵列排布的多个圆形镂空图案的面状图形。
一种可能的实施方式,各所述光电转换器件的内部电容的电极膜层交叠区域的面积相同。
一种可能的实施方式,还包括:
多个微透镜,与所述光电转换器件一一对应,设置于所述光电转换器件的入光侧。
第二方面,本公开实施例提供了一种探测设备,包括如第一方面所述的探测基板。
图1为本公开实施例提供的一种探测基板的结构示意图;
图2为本公开实施例提供的构成光电转换器件内部电容的电极膜层之间的交叠面积的示意图;
图3和图4为本公开实施例提供的光电转换器件的结构示意图;
图5和图6为本公开实施例提供的第二电极层和第二半导体层在本征半导体层的正投影示意图;
图7~图9为本公开实施例提供的环形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图;
图10和图11为本公开实施例提供的多个呈阵列排布的矩形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图;
图12为本公开实施例提供的多个呈阵列排布的圆形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图;
图13为本公开实施例提供的圆形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图;
图14为本公开实施例提供的矩形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图;
图15为本公开实施例提供的多个间隔设置的条形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图;
图16为本公开实施例提供的网格状图形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图;
图17为本公开实施例提供的面状图形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图;
图18、图19为本公开提供的一种探测单元的组成示意图;
图20、图21为本公开实施例提供的一种探测基板的局部示意图;
图22为本公开实施例提供的光电转器件的驱动电路的原理图。
本公开实施例提供一种探测基板、探测设备,用以解决现有技术中存在提高APS像素结构的放大增益时,进光量会降低的问题。
为使本公开的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面将结合附图和实施例对本公开做进一步说明。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本公开更全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技 术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略对它们的重复描述。本公开中所描述的表达位置与方向的词,均是以附图为例进行的说明,但根据需要也可以做出改变,所做改变均包含在本公开保护范围内。本公开的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。
需要说明的是,在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本公开。但是本公开能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本公开内涵的情况下做类似推广。因此本公开不受下面公开的具体实施方式的限制。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式,然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的,并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
下面结合附图,对本公开实施例提供的一种探测基板、探测设备进行具体说明。
请参见图1为本公开实施例提供的一种探测基板的结构示意图,该探测基板包括:
呈阵列排列的多个光电转换器件1;光电转换器件1包括多膜层,其中光电转换器件1内构成内部电容的电极膜层之间的交叠区域的面积小于光电转换器件1中其它膜层的面积;上述交叠区域的面积可以由内部电容的最小设计电容决定,如内部电容的最小设计电容为0.162pF,则此最小设计电容对应的内部电容的电极交叠区域的面积即为1574um
2。
驱动电路(图1中未示出),与光电转换器件1电连接。
请参见图2为本公开实施例提供的构成光电转换器件内部电容的电极膜层之间的交叠面积的示意图,图2为光电转换器件1的俯视图,图2中黑色区域为光电转化器件内构成的内部电容的电极膜层之间的交叠区域的面积,斜线(含黑色区域)区域为其它膜层的面积。
在本公开提供的实施例中,通过将光电转换器件1内构成内部电容的电极膜层之间的交叠区域的面积设置为小于光电转换器件1中其它膜层的面积,可以在减小光电转换器件1内部电容的同时,让其它膜层的面积保持相对较 大的面积来保持较高的进光量,从而能够在提高与光电转换器件1连接的驱动电路的放大增益的同时,还能保持光电转化器件具有较高的进光量,提高探测基板的灵敏度,提高影响质量。若上述探测基板为X射线探测基板,还能降低对相关试剂剂量的需求。
请参见图3和图4为本公开实施例提供的光电转换器件的结构示意图,该光电转换器件包括:
依次层叠的第一电极层11、第一半导体层12、本征半导体层13、第二半导体层14以及第二电极层15;第一半导体层12和第二半导体层14为不同的重掺杂半导体层;第一半导体层12、本征半导体层13、第二半导体层14都是由非晶硅材料构成,不同之处在于,第一半导体层12和第二半导体层13是由掺杂了不同元素的非晶硅材料构成的,本征半导体层13是由未掺杂的非晶硅材料构成的。
光电转换器件1的入光侧对应的电极为透明电极,如光线是从第二电极层15进入光电转换器件1,则第二电极层15为透明电极,在光线穿过透明电极后,需要经过一定厚度的第二半导体层14(如P掺杂的半导体层)才能到达本征半导体层13被有效转换为光电流,而第二半导体层14吸收光线对外量子效率(External Quantum Efficiency,EQE)没有贡献,同时非晶硅材料对可见光的吸收系数接近10
6cm
-1(尤其是短波),这样就使得减小第二掺杂半导体层14的面积可以使更多的光线到达光电转换器件的耗尽区,增强了短波响应。
其中,内部电容的一个电极膜层由第一电极层11和第一半导体层12构成,内部电容的另一个电极膜层由所述第二电极层15和所述第二半导体层14构成。第一半导体层12与所述第二半导体层14掺杂的元素不同。如,若第一半导体膜层为N型掺杂(可以掺杂五价杂质元素,如磷、砷等,这里使用的是磷离子),则第二半导体膜层为P型掺杂(可以掺杂三价杂质元素,如硼、镓等,这里使用的是硼离子);若第一半导体膜层为P型掺杂,在第二半导体膜层为N型掺杂。
在一些实施例中,第二电极层15和第二半导体层14在本征半导体层13的正投影面积大于且完全覆盖第一电极层11和第一半导体层12在本征半导体层13的正投影面积;
如图3所示第二电极层15和第二半导体层14构成的电极膜层的面积(即第二电极层15和第二半导体层14在本征半导体层13的正投影面积),大于且完全覆盖第一电极层11和第一半导体层12构成的电极膜层的面积(即第一电极层11和第一半导体层12在本征半导体层13的正投影面积)。
在另一些实施例中,第一电极层11和第一半导体层12在本征半导体层13的正投影面积大于且完全覆盖第二电极层15和第二半导体层14在本征半导体层13的正投影面积。如图4所示第一电极层11和第一半导体层12构成的电极膜层的面积,大于且完全覆盖第二电极层15和第二半导体层14构成的电极膜层的面积。
在本公开提供的实施例中,将具有导电特性的第一半导体膜层12和第二半导体膜层14分别与第一电极层11、第二电极层15一起视为光电转换器件1的内部电容的两个电极膜层,并使第二电极层15和第二半导体层14构成的电极膜层的面积,大于且完全覆盖第一电极层11和第一半导体层12构成的电极膜层的面积;或,使第一电极层11和第一半导体层12构成的电极膜层的面积,大于且完全覆盖第二电极层15和第二半导体层14构成的电极膜层的面积,可以让构成光电转换器件1的内部电容的电极膜层的交叠面积,小于光电转换器件1中其它膜层(即本征半导体层)的面积,从而降低光电转换器件1的内部电容,并可以保持光电转换器件1的进光量不变。
如图4所示,通过将层叠在本征半导体层13上的第二电极层15和第二本征半导体层13的面积,设置为小于本征半导体层13的面积,可以使位于本征半导体层13下的第一半导体层12和第二半导体层14保持原有面积,在制作光电转换器件1时便于沉积膜层。
在一些实施例中,构成光电转换器件1的内部电容的同一电极膜层的中膜层可以具有相互重合的图形,如图3和图4所示,第二电极层15和第二半 导体层14构成光电转换器件1的内部电容的同一电极膜层,第二电极层15和第二半导体层14具有相互重合的图形;第一电极层11和第一半导体层12构成光电转换器件1的内部电容的另一个电极膜层,第一电极层11和第一半导体层12具有相互重合的图形。
在另一些实施例中,构成光电转换器件1的内部电容的同一电极膜层的中膜层也可以具有部分重合的不同图形,或部分重合的相同图形。请参见图5和图6为本公开实施例提供的第二电极层和第二半导体层在本征半导体层的正投影示意图,如图5所示,第二电极层15和第二半导体层14构成光电转换器件1的内部电容的同一电极膜层,第二电极层15和第二半导体层14具有部分重合的不同图形;如图6所示,第二电极层15和第二半导体层14构成光电转换器件1的内部电容的同一电极膜层,第二电极层15和第二半导体层14具有部分重合的相同图形。图5和图6中,由第二电极层15和第二半导体层14构成的内部电容的电极膜层的正投影面积为第二电极层15和第二半导体层14共同组成的图形的面积。同理,构成光电转换器件1的内部电容的同一电极膜层的第一电极层11和第一半导体层12,也可以具有部分重合的不同图形,或部分重合的相同图形,在此不再一一赘述。
在一些实施例中,光电转换器件1内构成内部电容的电极膜层之间的交叠区域的图形包括对称图形,即第一电极层11和第一半导体层12在本征半导体层13的正投影,与第二电极层15和第二半导体层14在本征半导体层13的正投影交叠的区域可以为对称图形,对称图形可以是圆形、方形、环形、十字形、网格形、条形、矩形中的至少一种或组合。上述对称图形的最小尺寸为所使用的光刻设备或刻蚀设备的精度,如光刻设备的精度能达到14um,在上述对称图形的最小尺寸能达到14um。
在一些实施例中,对称图形可以为十字形,十字形的中心与本征半导体层13的中心大致重合,且十字形延伸至本征半导体层13的边缘。
如图2所示,光电转换器件1内构成内部电容的电极膜层之间的交叠区域的图形为图2中黑色区域所示的十字形,此十字形的中心与本征半导体层 13(即图2中其它膜层)的中心大致重合,且十字形延伸至本征半导体层13的边缘,这样可以使光电转换器件1的内部电容中的电场均匀分布。
在另一些实施例中,上述十字形的中心也可以偏离本征半导体层13的中心,上述十字形的边缘也可以与本征半导体层3的边缘保持一定的距离。
在一些实施例中,对称图形可以为环形,环形与本征半导体层13的外轮廓形状一致,环形设置在本征半导体层13的外轮廓内且与本征半导体层13的外边缘具有一定距离。
请参见图7~图9为本公开实施例提供的环形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图,图7中本征半导体层的外轮廓(图7中最外围的线条)为方形,因此光电转换器件1内构成内部电容的电极膜层之间的交叠区域的图形为图7中白色区域所示的方形的环形,上述环形位于本征半导体层13的外轮廓内,且环形的外边缘与本征半导体层13的外轮廓间具有一定的距离,同时上述环形的中心与本征半导体层13的中心大致相同,这样既能减小构成光电转换器件1的内部电容的电极膜层间的交叠区域,又能让光电转换器件1的内部电容中的电场均匀分布。
在另一些实施例中,上述环形的外边缘与本征半导体层13的外轮廓也可以重合,如图8所示。
在另一些实施例中,上述环形的内边缘与外边缘的形状可以相同如图7和图8所示;上述环形的内边缘与外边缘的形状也可以不同,如图9所示,图9中环形的外边缘与本征半导体层13的外轮廓重合。
需要理解的是,图7~图9中所示环形的中心区域(环形的内轮廓内的区域为镂空的),所以通过对应的镂空区域能观测到部分本征半导体层13,而不应理解为本征半导体层13的区域仅限于镂空区域。
在一些实施例中,对称图形为多个阵列排布的矩形或圆形,对称图形设置在本征半导体层的角部位置。
请参见图10和图11为本公开实施例提供的多个呈阵列排布的矩形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图,图10中本征半导体层13为一个大的 矩形,光电转换器件1的内部电容的电极膜层间的交叠区域为多个呈阵列排布的矩形(图10中4个白色区域),这些矩形设置在本征半导体层13的四个角部。上述呈阵列排布的矩阵中靠近本征半导体层13角部的两条边可以与本征半导体层13对应角部的两条边重合,也可以与本征半导体层13对应角部的两条边保持一定的距离。这样可以使光电转换器件1的本征半导体层13被光电转换器件1的内部电容的电场完全覆盖。
如图11所示可以将呈阵列排布的矩形(图11中白色区域)设置的更小,让交叠区域更均匀的分布在本征半导体层13的外边缘内,且靠近本征半导体层13外边缘的矩形的边与本征半导体层13的边部分重合,这可以使光电转换器件1的内部电容的电场分布更加均匀。
图12为本公开实施例提供的多个呈阵列排布的圆形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图,光电转换器件1的内部电容的电极膜层间的交叠区域为多个呈阵列排布的圆形(图12中白色区域),它们位于本征半导体层13的外轮廓内,且靠近本征半导体层13的圆形的边缘与本征半导体层13的边缘间具有一定的距离。
在一些实施例中,对称图形为圆形,圆形的中心与本征半导体层13的中心大致重合。
请参见图13为本公开实施例提供的圆形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图,光电转换器件1的内部电容的电极膜层间的交叠区域为圆形(图13中的白色区域)此圆形的中心与本征半导体层13的中心大致重合,此圆形位于本征半导体层13的外轮廓内,并且圆形的边缘与本征半导体层13的边缘保持一定距离。
在另一些实施例中,上述圆形的中心也可以偏离本征半导体层13的中心。
请参见图14为本公开实施例提供的矩形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图,光电转换器件1的内部电容的电极膜层间的交叠区域为矩形(图14中的白色区域)此矩形的中心与本征半导体层13的中心大致重合,此矩形位于本征半导体层13的外轮廓内,并且矩形的边缘与本征半导体层13的边 缘保持一定距离。
在另一些实施例中,对称图形还可以为正多边形性,如正方形、正五边形、正六边形、正八边形等,它们与本征半导体层13间的位置关系与图13和图14类似,在此不再一一赘述。
在另一些实施例中,上述圆形、矩形、正多边形的中心也可以偏离本征半导体层13的中心。
在一些实施例中,对称图形为多个间隔设置的条形,条形延伸至本征半导体层13的边缘。
请参见图15为本公开实施例提供的多个间隔设置的条形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图,光电转换器件1的内部电容的电极膜层间的交叠区域为多个间隔设置的条形(图15中的白色区域),每个条形均可延伸到本征半导体层13的边缘。
在另一些实施例中,图15中的条形的边缘也可以与本征半导体层13的边缘具有一定的距离。
在一些实施例中,对称图形为网格状图形,网格状图形由交叉设置的多个条形构成,且各条形延伸至本征半导体层的边缘。
请参见图16为本公开实施例提供的网格状图形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图,光电转换器件1的内部电容的电极膜层间的交叠区域为由多个交叉设置的条形构成的网格状图形(图16中的白色区域),每个条形均可延伸到本征半导体层13的边缘,这样可以使光电转换器件1的内部电容的电场均匀分布。
在另一些实施例中,图16中的组成网格状图形的条形的边缘也可以与本征半导体层13的边缘具有一定的距离。
在一些实施例中,对称图形为具有阵列排布的多个圆形镂空图案的面状图形。
请参见图17为本公开实施例提供的面状图形的交叠区域与本征半导体层的位置关系图,光电转换器件1的内部电容的电极膜层间的交叠区域为具有 阵列排布的多个圆形镂空图案的面状图形(图17中的白色区域),这样可以使光电转换器件1的内部电容的电场均匀分布。
在另一些实施例中,图17中面状图形的边缘可延伸到本征半导体层13的边缘,也可以与本征半导体层13的边缘具有一定的距离。通过对光电转换器件1的内部电容的电场分布情况进行仿真,可知在第二电极层15和第二半导体层14的非覆盖区域,依然存在一定强度的边缘电场。
通过将第二电极层15和第二半导体层14的图案图形设置为多个形状的组合(如网格状图形,具有多个条纹的图形、面状图形、呈阵列排布的矩形或圆形等),可以在减小光电转换器件1的内部电容的电极膜层交叠面积的情况下,使大部分非交叠区域覆盖的区域也能具有一定强度的边缘电场分布,可以最大限度的利用边缘电场增加内部电容的电场强度,提高光电转换器件1的响应速度。
在本公开提供的实施例中,通过对构成光电转换器件1的内部电容的两个电极膜层交叠区域的图形设置为对称图形,可以减小构成光电转换器件1的内部电容电极膜层的交叠面积,从而降低内部电容。
在一些实施例中,探测基板中的各个光电转换器件1的内部电容的电极膜层交叠区域的面积相同,可以使探测基板中的各个光电转换器件1具有相同的检测性能。
在一些实施例中,相邻的至少两个光电转换器件1构成一个探测单元且与同一个驱动电路电连接。也可以一个光电转换器件1构成一个探测单元且与一个驱动电路电连接。
请参见图18和图19为本公开提供的一种探测单元的组成示意图,在图18中两个光电转换器件1组成一个探测单元,它们的第一电极层11彼此电连接,一个驱动电路通过第一电极层11与这探测单元电连接。
在图19中,一个探测单元由四个光电转换器件1组成,它们的第一电极层11彼此电连接,一个驱动电路通过第一电极层11与这探测单元电连接。
当然,也可以由一个光电转换器件1构成一个探测单元,驱动电路通过 第一电极层11与之电连接。
在本公开提供的实施例中,通过将多个光电转换器件1组成一个探测单元并与同一个驱动电路电连接,可以进一步减小单个探测单元的电容,提高探测单元的增益,进而提高探测单元的灵敏度。
请参见图20和图21为本公开实施例提供的一种探测基板的局部示意图。该探测基板还包括:
多个微透镜2,与光电转换器件1一一对应,设置于光电转换器件1的入光侧。
图20和图21中每个光电转换器件1都具有一个微透镜2,假设光电转换器件1中光线是从第二电极层15进入的,则对应的微透镜2设置在第二电极层15背离第一电极层11的一侧。
在本公开提供的实施例中,在探测基板中为每个光电转换器件1设置对应的微透镜2,并将微透镜2设置在光电转换器件1的入光侧,可以利用微透镜2的聚光、准直功能吸收更多的光线进入光电转换器件1,从而提高光电转换器件1的灵敏度。
需要理解的是,在图18~图21中,每个光电转换器件1中的第一电极层11和第一半导体层12以及本征半导体层13的正投影完全重合,第二半导体层14和第二电极层的正投影完全重合。
请参见图22为本公开实施例提供的光电转器件的驱动电路的原理图。该驱动电路,包括:
第一薄膜晶体管TFT1,第一薄膜晶体管TFT1的栅极与第一电极电连接,第一薄膜晶体管TFT1的第一极与第一恒定电压源VDD电连接,第一薄膜晶体管TFT1用于放大光电转换器件1输出的电信号,并通过第一薄膜晶体TFT1的第二极输出放大后的电信号;光电转换器件1的另一端与第二恒定电压源Vbias电连接。
第二薄膜晶体管TFT2,第二薄膜晶体管TFT2的第一极电连接于第一薄膜晶体管TFT2的第二极,第二薄膜晶体管TFT2用于根据第二薄膜晶体管 TFT2的栅极接收到的读取信号Vread,从第一薄膜晶体管TFT2的第二极读取放大后的电信号;
第三薄膜晶体管TFT3,连接于第一电极与第一恒定电压源VDD之间,用于根据第三薄膜晶体管TFT3的栅极接收到的复位信号Vrst复位电信号。
例如,图22中光电转换器件1曝光后输出的电信号会先经过第一薄膜晶体管TFT1进行信号放大,在由第二薄膜晶体管TFT2根据读取信号Vread从第一薄膜晶体管TFT1读取放大后的电信号,形成数据信号Vdata,最后由第三薄膜晶体管TFT3根据接收到的复位信号Vrst对光电转换器件1进行复位。
基于同一发明构思,本公开实施例提供一种探测设备,该探测设备包括如上所述的探测基板。
该探测设备可以为X平板探测器,也可以为指纹识别设备。
尽管已描述了本公开的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本公开范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样,倘若本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内,则本公开也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (16)
- 一种探测基板,其中,包括:呈阵列排列的多个光电转换器件;所述光电转换器件包括多膜层,其中所述光电转换器件内构成内部电容的电极膜层之间的交叠区域的面积小于所述光电转换器件中其它膜层的面积;驱动电路,与所述光电转换器件电连接。
- 如权利要求1所述的探测基板,其中,所述光电转换器件,包括:依次层叠的第一电极层、第一半导体层、本征半导体层、第二半导体层以及第二电极层;所述第一半导体层和所述第二半导体层为不同的重掺杂半导体层;其中,所述内部电容的一个电极膜层由所述第一电极层和所述第一半导体层构成,所述内部电容的另一个电极膜层由所述第二电极层和所述第二半导体层构成。
- 如权利要求2所述的探测基板,其中,所述第一半导体层与所述第二半导体层掺杂的元素不同。
- 如权利要求2或3所述的探测基板,其中,所述第二电极层和所述第二半导体层在所述本征半导体层的正投影面积大于且完全覆盖所述第一电极层和所述第一半导体层在所述本征半导体层的正投影面积;或,所述第一电极层和所述第一半导体层在所述本征半导体层的正投影面积大于且完全覆盖所述第二电极层和所述第二半导体层在所述本征半导体层的正投影面积。
- 如权利要求4所述的探测基板,其中,所述第二电极层和所述第二半导体层具有相互重合的图形;所述第一电极层和所述第一半导体层具有相互重合的图形。
- 如权利要求1-5任一项所述的探测基板,其中,所述交叠区域的图形包括对称图形。
- 如权利要求6所述的探测基板,其中,所述对称图形为十字形,所述十字形的中心与所述本征半导体层的中心大致重合,且所述十字形延伸至所述本征半导体层的边缘。
- 如权利要求6所述的探测基板,其中,所述对称图形为环形,所述环形与所述本征半导体层的外轮廓形状一致,所述环形设置在所述本征半导体层的外轮廓内且与所述本征半导体层的外边缘具有一定距离。
- 如权利要求6所述的探测基板,其中,所述对称图形为多个阵列排布的矩形,所述对称图形设置在所述本征半导体层的角部位置。
- 如权利要求6所述的探测基板,其中,所述对称图形为圆形或矩形,所述圆形或矩形的中心与所述本征半导体层的中心大致重合。
- 如权利要求6所述的探测基板,其中,所述对称图形为多个间隔设置的条形,所述条形延伸至所述本征半导体层的边缘。
- 如权利要求6所述的探测基板,其中,所述对称图形为网格状图形,所述网格状图形由交叉设置的多个条形构成,且各条形延伸至所述本征半导体层的边缘。
- 如权利要求6所述的探测基板,其中,所述对称图形为具有阵列排布的多个圆形镂空图案的面状图形。
- 如权利要求1-13任一项所述的探测基板,其中,各所述光电转换器件的内部电容的电极膜层交叠区域的面积相同。
- 如权利要求1-10任一项所述的探测基板,其中,还包括:多个微透镜,与所述光电转换器件一一对应,设置于所述光电转换器件的入光侧。
- 一种探测设备,其中,包括如权利要求1-15任一项所述的探测基板。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/CN2022/089601 WO2023206151A1 (zh) | 2022-04-27 | 2022-04-27 | 一种探测基板、探测设备 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117413362A true CN117413362A (zh) | 2024-01-16 |
Family
ID=88516719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202280000930.XA Pending CN117413362A (zh) | 2022-04-27 | 2022-04-27 | 一种探测基板、探测设备 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240271997A1 (zh) |
CN (1) | CN117413362A (zh) |
WO (1) | WO2023206151A1 (zh) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4743269B2 (ja) * | 2008-04-23 | 2011-08-10 | エプソンイメージングデバイス株式会社 | 固体撮像装置 |
CN105336751B (zh) * | 2014-06-23 | 2018-06-22 | 上海箩箕技术有限公司 | 光电传感器及其制造方法 |
JP2016063156A (ja) * | 2014-09-19 | 2016-04-25 | 株式会社東芝 | 撮像素子及び固体撮像装置 |
CN107195647A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-09-22 | 上海奕瑞光电子科技有限公司 | 一种非晶硅平板探测器及其制备方法 |
US20190371956A1 (en) * | 2018-05-31 | 2019-12-05 | National Central University | Avalanche Photodetector with Single Mesa Shape |
CN109801569B (zh) * | 2019-03-28 | 2020-07-28 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种阵列基板、其制作方法及显示装置 |
CN111244122B (zh) * | 2020-01-21 | 2022-11-08 | 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 | 放射线图像探测器 |
-
2022
- 2022-04-27 WO PCT/CN2022/089601 patent/WO2023206151A1/zh active Application Filing
- 2022-04-27 CN CN202280000930.XA patent/CN117413362A/zh active Pending
- 2022-04-27 US US18/022,261 patent/US20240271997A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20240271997A1 (en) | 2024-08-15 |
WO2023206151A1 (zh) | 2023-11-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210305440A1 (en) | Single photon avalanche diode and manufacturing method, detector array, and image sensor | |
JP7522665B2 (ja) | 表示パネル及び表示装置 | |
CN107066162B (zh) | 一种显示面板及显示装置 | |
TWI588981B (zh) | 影像感測器 | |
US6710370B2 (en) | Image sensor with performance enhancing structures | |
US20070181923A1 (en) | Solid-state image sensor comprising plural lenses | |
CN206058223U (zh) | 一种纹路识别显示装置 | |
CN110275606B (zh) | 感测元件 | |
US11276721B2 (en) | CMOS image sensors with per-pixel micro-lens arrays | |
US9599754B2 (en) | Optical element array and solid-state imaging device including the array | |
CN112002718A (zh) | X射线探测器及其制备方法 | |
JP2010206128A (ja) | 光電変換素子、光電変換装置、及びイメージセンサ | |
JP2002083995A (ja) | 多波長フォトダイオード | |
CN108735834A (zh) | 一种光电二极管、x射线探测基板及其制作方法 | |
CN112507828B (zh) | 一种光学指纹识别结构及其制作方法、显示装置 | |
CN107145854B (zh) | 阵列基板及其制作方法、指纹识别装置 | |
US11444114B2 (en) | Image detector with photosensitive pixel array | |
CN117413362A (zh) | 一种探测基板、探测设备 | |
CN113097236B (zh) | 感光装置 | |
JP2011243851A (ja) | 固体撮像装置 | |
US20210408099A1 (en) | Imaging device | |
US20230283866A1 (en) | Imaging device | |
US20220114356A1 (en) | Fingerprint sensing device | |
US8901628B2 (en) | Image sensor in which embedded photodiodes are arrayed | |
KR102601796B1 (ko) | 다중파장 광 검출기 및 이를 이용한 초분광 이미징 시스템 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |