CN205488128U - 阵列基板、传感器和探测设备 - Google Patents

Abstract

一种阵列基板、传感器和探测设备。该阵列基板，包括：衬底基板；薄膜晶体管，设置于所述衬底基板上，所述薄膜晶体管包括源极和有源层；钝化层，设置于所述薄膜晶体管上；第一金属层，设置于所述钝化层上；绝缘层，设置于所述第一金属层上；过孔结构，贯穿所述绝缘层、所述第一金属层和所述钝化层；检测单元，设置于所述绝缘层上，所述检测单元包括第二金属层；其特征在于，所述第二金属层通过所述过孔结构与所述源极直接接触。在制作该结构的阵列基板的过程中，可在同一构图工艺中对第一金属层和钝化层进行构图，合并了制作工序，便于生产，同时节省了生产成本。

Description

阵列基板、传感器和探测设备

技术领域

本实用新型的实施例涉及一种阵列基板、传感器和探测设备。

背景技术

光电传感器具有精度高、反应快、非接触、可测参数多、结构简单等优点，其在检测和控制中应用非常广泛。例如，光电传感器可应用于烟尘浊度监测仪、条形码扫描笔、产品计数器、光电式烟雾报警器、转速测量仪、激光武器等方面。

光电传感器包括阵列基板，阵列基板包括薄膜晶体管和光电二极管。光电二极管接收光并通过光伏效应将光信号转化为电信号，通过关闭和导通薄膜晶体管分别控制电信号的存储和读取，从而实现检测或控制功能。因此，薄膜晶体管的性能在光电传感器中非常重要。其中，信号干扰和漏光是影响薄膜晶体管的性能的关键因素。

光电传感器为了获得更好的信噪比，通常在薄膜晶体管上增加信号屏蔽金属层，然后给信号屏蔽金属层施加一稳定电压，来屏蔽传感电极的电场在源极和漏极上产生的感应电流，从而减弱对薄膜晶体管性能的影响。但这类传感器在制作过程中使用的层数较多，工艺步骤多，从而增加了生产成本。

实用新型内容

本实用新型至少一实施例提供一种阵列基板、传感器和探测设备。该阵列基板可用于传感器和探测设备，在阵列基板的制作过程中，可在同一构图工艺中对第一金属层和钝化层进行构图，合并了制作工序，便于生产，同时节省了生产成本。

本实用新型至少一个实施例提供一种阵列基板，包括：衬底基板；薄膜晶体管，设置于所述衬底基板上，所述薄膜晶体管包括源极和有源层；钝化层，设置于所述薄膜晶体管上；第一金属层，设置于所述钝化层上；绝缘层，设置于所述第一金属层上；过孔结构，贯穿所述绝缘层、所述第一金属层和所述钝化层；检测单元，设置于所述绝缘层上，所述检测单元包括第二金属层；其特征在于，所述第二金属层通过所述过孔结构与所述源极直接接触。

例如，在本实用新型一实施例提供的阵列基板中，所述阵列基板还包括：贯穿所述第一金属层和所述钝化层的凹槽，且所述凹槽在平行于所述衬底基板的方向上位于所述过孔结构和所述有源层之间，所述第一金属层在所述凹槽处断开以形成彼此间隔的不同部分。

例如，在本实用新型一实施例提供的阵列基板中，所述第一金属层在所述衬底基板上的投影与所述薄膜晶体管在所述衬底基板上的投影至少部分重合。

例如，在本实用新型一实施例提供的阵列基板中，所述检测单元还包括与所述第二金属层间隔设置的偏压电极、以及与所述第二金属层和所述偏压电极均接触的半导体层。

例如，在本实用新型一实施例提供的阵列基板中，所述第二金属层上设置有透明导电层。

例如，在本实用新型一实施例提供的阵列基板中，所述透明导电层的厚度大于所述第二金属层的厚度。

例如，在本实用新型一实施例提供的阵列基板中，所述透明导电层包括ITO、IZO中的任意一种。

例如，在本实用新型一实施例提供的阵列基板中，所述绝缘层的材料为有机树脂、氮化硅和氧化硅中的任意一种。

例如，在本实用新型一实施例提供的阵列基板中，所述绝缘层的厚度为1-4μm。

例如，在本实用新型一实施例提供的阵列基板中，所述第一金属层、所述第二金属层的材料为钼、铝、铜中的任意一种或组合。

本实用新型至少一个实施例还提供一种传感器，包括本实用新型任一实施例所述的阵列基板。

本实用新型至少一个实施例还提供一种探测设备，包括本实用新型任一实施例所述的传感器。

在阵列基板的制作过程中，可在同一构图工艺中对第一金属层和钝化层进行构图，合并了制作工序，简化了制作过程，便于工业化生产，节省了生产成本。同时第一金属层与源极在过孔结构处直接接触，电信号能够更好地传导。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。

图1为本实用新型一实施例提供的一种阵列基板的截面示意图；

图2为本实用新型一示例提供的一种阵列基板的截面示意图；

图3为本实用新型一示例提供的一种阵列基板的截面示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的过孔结构的截面示意图；

附图标记：

100-阵列基板；101-衬底基板；102-薄膜晶体管；1021-栅极；1022-栅绝缘层；1023-有源层；1024-漏极；1025-源极；103-检测单元；1031-第二金属层；1032-偏压电极；1033-半导体层；1034-透明导电层；104-钝化层；105-第一金属层；106-绝缘层；107-过孔结构；108-凹槽；201-第一尺寸；202-第二尺寸；203-第三尺寸；204-第一台阶；205-第二台阶。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本实用新型至少一实施例提供一种阵列基板，包括：衬底基板；薄膜晶体管，设置于衬底基板上，薄膜晶体管包括源极和有源层；钝化层，设置于薄膜晶体管上；第一金属层，设置于钝化层上；绝缘层，设置于第一金属层上；过孔结构，贯穿绝缘层、第一金属层和钝化层；检测单元，设置于绝缘层上，该检测单元包括第二金属层；其特征在于，第二金属层通过过孔结构与源极直接接触。

该阵列基板可用于传感器和探测设备，在阵列基板的制作过程中，可在同一构图工艺中对第一金属层和钝化层进行构图，例如，一次构图工艺可以包括光刻胶涂覆、曝光和显影、以及一次或多次刻蚀、光刻胶的去除等步骤。根据本实用新型的实施例合并了制作工序，便于生产，同时节省了生产成本。

下面通过几个实施例进行说明。

实施例一

本实施例提供一种阵列基板。图1为本实用新型一实施例提供的一种阵列基板的截面示意图。该阵列基板100包括：衬底基板101；薄膜晶体管102，设置于衬底基板101上，该薄膜晶体管102包括源极1025和有源层1023；钝化层104，设置于该薄膜晶体管102上；第一金属层105，设置于该钝化层104上；绝缘层106，设置于该第一金属层105上；过孔结构107，贯穿该绝缘层106、该第一金属层105和该钝化层104；检测单元103，设置于绝缘层106上，该检测单元103包括第二金属层1031；其特征在于，第二金属层1031通过过孔结构107与源极1025直接接触。

例如，如图1所示，该阵列基板还包括：贯穿第一金属层105和钝化层104的凹槽108，且该凹槽108在平行于衬底基板101的方向上位于过孔结构107和有源层1023之间，第一金属层105在凹槽108处断开以形成彼此间隔的不同部分。该凹槽108形成在源极1025的上方，第一金属层105在凹槽108处断开后，可以形成位于过孔结构107附近的第一部分和与第一部分间隔的第二部分。也就是说，凹槽108将第一金属层105分割为彼此间隔的不同部分，第一金属层105彼此间隔的第一部分和第二部分之间没有电性连接。第一金属层105的第一部分可以帮助第二金属层1031和源极1025在过孔结构107处更好地导通；第一金属层105的第二部分可以被施加一稳定电压来减少第二金属层1031的电场对薄膜晶体管102产生的影响，同时可以为薄膜晶体管102遮光。

例如，如图1所示，薄膜晶体管102还包括栅极1021、覆盖栅极1021的栅绝缘层1022、漏极1024，第一金属层105的第二部分可以被施加一稳定电压来屏蔽第二金属层1031的电场在漏极1024、源极1025和与漏极1024连接的数据线上产生的感应电流，从而来减少第二金属层1031的电场对薄膜晶体管102产生的影响。

例如，如图1所示，第一金属层105在衬底基板101上的投影与薄膜晶体管102在衬底基板101上的投影至少部分重合，至少第一金属层105在衬底基板101上的投影覆盖漏极1024和有源层1023在衬底基板上的投影。一般要求薄膜晶体管的开态电流与关态电流之比要达到10⁷以上，由于光照会严重影响薄膜晶体管的开关特性，对TFT的有源器件进行遮光才能满足上述要求中薄膜晶体管的开态电流与关态电流之比，所以至少要能为有源层1023遮光，所以至少第一金属层105在衬底基板101上的投影覆盖有源层1023在衬底基板上的投影；同时第一金属层105要屏蔽漏极1024上的感应电流，所以至少第一金属层105在衬底基板101上的投影覆盖漏极1024在衬底基板上的投影。

检测单元103还包括与第二金属层1031间隔设置的偏压电极1032、以及与第二金属层1031和偏压电极1032均接触的半导体层1033。此处的间隔设置是指第二金属层1031和偏压电极1032没有直接的接触，既可以采用第二金属层1031和偏压电极1032在平行于衬底基板101的方向上并列设置的结构，也可以采用第二金属层1031和偏压电极1032在垂直于衬底基板101的方向上平行设置的结构，也就是说，第二金属层1031和偏压电极1032将半导体层夹设在它们之间。

例如，图1所示的结构是采用第二金属层1031和偏压电极1032在平行于衬底基板101的方向上并列设置的结构。在此并列设置的结构中，在第二金属层1031和偏压电极1032之上和它们之间的间隔区域内均可以设置a-Si半导体层，也可以在第二金属层1031和偏压电极1032上设置绝缘膜，该绝缘膜可以防止第二金属层1031和偏压电极1032被氧化，同时该绝缘膜的存在也可以使电子和空穴分开地更明显。偏压电极1032被a-Si半导体层完全覆盖，当偏压电极1032接受高压电信号时，该偏压电极1032可以对a-Si半导体层施加高电压，当有可见光照射到a-Si半导体层时，a-Si半导体层可以将光信号转化为电信号，通过第二金属层1031在过孔结构107处与薄膜晶体管102的源极1025连接，而将电信号传导至薄膜晶体管102中，并由薄膜晶体管102来控制电信号的输出。在这种并列设置的结构中，偏压电极1032的材料可以是金属，也可以是其他的导电材料，而不限制偏压电极1032具有透光性能。例如，偏压电极1032的材料可以为钼、铝、铜等导电金属或由它们任意组合形成的合金；偏压电极1032的材料也可以为ITO、AZO、IZO、导电树脂、石墨烯薄膜、碳纳米管薄膜等导电材料。

例如，图2为本实用新型一示例提供的一种阵列基板的截面示意图。图2所示的结构是在垂直于衬底基板101的方向上第二金属层1031和偏压电极1032平行设置的结构，即第二金属层1031上设置半导体层1033，半导体层1033上设置偏压电极1032。此时，为了保证半导体层1033能够接受光照，该偏压电极1032应该为透明的导电材料，例如，偏压电极1032可以由ITO、IZO、AZO、导电树脂、石墨烯薄膜、碳纳米管薄膜等材料形成。

例如，在图1和图2所示的结构中，第二金属层1031的厚度为0.03-0.06μm，例如0.05μm，偏压电极1032的厚度为0.05-0.1μm，例如0.08μm。

例如，如图3所示，还可以在第二金属层1031上设置透明导电层1034。透明导电层1034的柔韧性好、导电性高，可以保证电信号正常的导通。在电信号传输时，由于给偏压电极1032施加的高压电会对薄膜晶体管的电信号造成干扰，所以在薄膜晶体管上加上高厚度的绝缘层106，同时设置第一金属层105，来对薄膜晶体管上的杂信号进行屏蔽。检测单元为了获得较低的杂讯，传感电极即第二金属层1031的厚度要求较薄，较薄的第二金属层1031可以减少漏电的可能面积，减少漏电流。当第二金属层1031跨越高厚度的绝缘层与薄膜晶体管连通时，由于高厚度绝缘层的物理结构以及第二金属层1031的厚度较薄，容易使第二金属层1031发生断裂而造成导通不良的问题，特别是在拐角处第二金属层1031容易断裂。当在第二金属层1031上设置透明导电层1034后，可防止第二金属层1031断裂而导致的无法导通的问题。

同时，在整个工艺过程中，在周边区为保证电极不被氧化，也需要在周边电极上设置一层透明导电层1034，所以在第二金属层1031上设置透明导电层1034并没有多出额外的工序。

例如，图3为本实用新型一示例提供的一种阵列基板的截面示意图。如图3所示，该透明导电层1034的厚度大于第二金属层1031的厚度。例如该透明导电层1034的厚度为0.08-0.15μm，例如0.1μm。为防止第二金属层1031断裂而导致的无法导通的问题，透明导电层1034沿着第二金属层1031的图案设计。为了避免产生漏电杂讯，透明导电层1034与半导体层1033不直接连接。

例如，如图3所示，该透明导电层1034可包括ITO、IZO中的任意一种，也可以为AZO、导电树脂、石墨烯薄膜、碳纳米管薄膜等透明导电材料中的任意一种。

例如，如图1至图3所示，绝缘层106可以是有机绝缘层，如有机树脂等；也可以是无机绝缘层，如氮化硅、氧化硅等。

例如，如图1至图3所示，绝缘层106的厚度为1-4μm，例如1.5μm。高厚度的绝缘层106对杂讯号做了屏蔽，同时高厚度的绝缘层106也起到了平坦化的作用。

例如，如图1至图3所示，第一金属层105、第二金属层1031的材料为钼、铝、铜等金属中的任意一种或任意合金。

例如，为了更清楚地说明过孔结构107的特点，图4给出了本实用新型一实施例提供的过孔结构的截面示意图，该过孔结构107包括第一部分、第二部分和第三部分，第一部分、第二部分和第三部分依次具有形成在钝化层104、第一金属层105和绝缘层106上的远离衬底基板101一侧的第一尺寸201、第二尺寸202和第三尺寸203。

例如，如图4所示，该第一尺寸201小于或等于第二尺寸202，第二尺寸202小于或等于第三尺寸203，且在钝化层104和第一金属层105之间形成有第一台阶204，在第一金属层105和绝缘层106之间形成有第二台阶205。第一台阶204、第二台阶205使过孔结构107变得平缓，从而更利于图1至图3中第二金属层1031的沉积。第二金属电层1031更不易断裂，增强了第二金属层1031的导通性能。

实施例二

本实施例提供一种传感器，该传感器是一种光电传感器，它是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把外界被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。传感器的接收器和检测电路一体包括实施例一中的任一阵列基板。例如，传感器还可以包括闪烁体层或荧光体层，该闪烁体层或荧光体层设置于阵列基板中检测单元的接受射线或光的端部，用于将射线转化为光，阵列基板中的检测单元可以感测到该转化的光并且产生相应的电信号。通过选择闪烁体层或荧光体层的类型可以使本实施例提供的传感器用于探测不同的射线。

实施例三

本实施例提供一种探测设备，包括探测装置和控制系统，其特征在于，探测装置包括实施例二中的传感器。例如，该探测设备可在可见光或近红外波段用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。

本实用新型的实施例提供一种阵列基板、传感器和探测设备。本实用新型至少一个实施例提供一种阵列基板，包括：衬底基板；薄膜晶体管，设置于衬底基板上，该薄膜晶体管包括源极和有源层；钝化层，设置于薄膜晶体管上；第一金属层，设置于钝化层上；绝缘层，设置于第一金属层上；过孔结构，贯穿绝缘层、第一金属层和钝化层；检测单元，设置于绝缘层上，检测单元包括第二金属层；其特征在于，第二金属层通过过孔结构与源极直接接触。该阵列基板以及包含该阵列基板的传感器和探测设备具有以下有益效果：该阵列基板可用于传感器和探测设备，在阵列基板的制作过程中可在同一构图工艺中对第一金属层和钝化层进行构图，合并了制作工序，便于生产，同时节省了生产成本。

有以下几点需要说明：

(1)为表示清楚，并没有给出阵列基板、传感器和探测设备的全部结构。为实现传感器和探测设备的必要功能，本领域技术人员可以根据具体应用场景进行设置其他未示出的结构，本实用新型对此不做限制。本公开的附图也只涉及到本实用新型实施例涉及到的结构，其他结构可在本公开的基础上参考通常设计。

(2)在彼此不冲突的情况下，本实用新型的不同实施例中的特征可以相互组合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种阵列基板，其特征在于，包括：

衬底基板；

薄膜晶体管，设置于所述衬底基板上，所述薄膜晶体管包括源极和有源层；

钝化层，设置于所述薄膜晶体管上；

第一金属层，设置于所述钝化层上；

绝缘层，设置于所述第一金属层上；

过孔结构，贯穿所述绝缘层、所述第一金属层和所述钝化层；

检测单元，设置于所述绝缘层上，所述检测单元包括第二金属层；

其特征在于，所述第二金属层通过所述过孔结构与所述源极直接接触。

2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，还包括：

贯穿所述第一金属层和所述钝化层的凹槽，且所述凹槽在平行于所述衬底基板的方向上位于所述过孔结构和所述有源层之间，所述第一金属层在所述凹槽处断开以形成彼此间隔的不同部分。

3.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述第一金属层在所述衬底基板上的投影与所述薄膜晶体管在所述衬底基板上的投影至少部分重合。

4.根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，所述检测单元还包括与所述第二金属层间隔设置的偏压电极、以及与所述第二金属层和所述偏压电极均接触的半导体层。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述第二金属层上设置有透明导电层。

6.根据权利要求5所述的阵列基板，其特征在于，所述透明导电层的厚度大于所述第二金属层的厚度。

7.根据权利要求6所述的阵列基板，其特征在于，所述透明导电层包括ITO、IZO中的任意一种。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述绝缘层的材料为有机树脂、氮化硅和氧化硅中的任意一种。

9.根据权利要求8所述的阵列基板，其特征在于，所述绝缘层的厚度为1-4μm。

10.根据权利要求9所述的阵列基板，其特征在于，所述第一金属层、所述第二金属层的材料为钼、铝、铜中的任意一种或组合。

11.一种传感器，其特征在于，包括权利要求1-10中任一项所述的阵列基板。

12.一种探测设备，其特征在于，包括权利要求11所述的传感器。