TW201926658A - 陣列基板、包含該陣列基板的數位ｘ光檢測器、以及製造該陣列基板的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露用於數位X光檢測器的陣列基板、包含該陣列基板的數位X光檢測器、以及用於製造該陣列基板的方法。該陣列基板減小一PIN二極體的階級差；從一下部移除一彎曲部分以減少該PIN二極體的特徵劣化；以及增加該PIN二極體的一形成區域的尺寸以增加一填充係數。為此，該陣列基板允許包含在一薄膜電晶體中的一主動層的一源極區與該PIN二極體的一下電極在表面接觸，並將該下電極設置在一平坦化的源極區或一基座基板之上，如此減小了該PIN二極體的階級差，並且提高了填充係數。

Description

陣列基板、包含該陣列基板的數位X光檢測器、以及製造該陣列基板的方法
本發明涉及一種用於數位X光檢測器的陣列基板、一種包含該陣列基板的數位X光檢測器、以及一種用於製造該陣列基板的方法。
數位X光檢測器(DXD)是指一種能夠檢測通過目標物之X光的透射量(例如，透射率)並且在顯示器上顯示該目標物的內部影像的設備。隨著數位技術的快速發展，最近開發了一種基於薄膜電晶體(TFT)的數位X光檢測器，並且能迅速投入到醫療用途。
一般而言，根據數位X光檢測器的尺寸或解析度，數位X光檢測器被設計成具有數千或數萬個像素或更多的像素。參照圖1，用於數位X光檢測器1的陣列基板10的每一個單元可以包括：設置在基座基板11之上的薄膜電晶體20、連接到薄膜電晶體20的PIN二極體30、以及設置在陣列基板10之上的閃爍器50。
當X光發射到數位X光檢測器1時，閃爍器50將入射的X光轉換成可見光，使得可見光被傳輸到PIN二極體30，且PIN二極體30包括：下電極31、PIN層33、和上電極35。
施加到PIN二極體30的可見光在PIN層33中被重新轉換成電子信號。該電子信號在通過連接到PIN二極體30的下電極31的薄膜電晶體20之後被轉換成影像信號，使得所得到的影像信號顯示在顯示器上。
同時，為了驅動PIN二極體30，用於向PIN二極體30施加電壓的偏壓電極40可以連接到PIN二極體30，並且偏壓電極40可以設置在PIN二極體30之上，使得偏壓電極40連接到PIN二極體30的上電極35。
然而，傳統的數位X光檢測器的陣列基板具有以下缺點。
首先，PIN二極體30的大階級差(step difference)可能使堆疊覆蓋特徵劣化，導致在保護層中形成裂縫。
參照圖1，用於傳統數位X光檢測器的陣列基板可以在薄膜電晶體20之上形成第一保護層28，並且可以在第一保護層28之上形成PIN二極體30。可以在PIN二極體30之上形成第二保護層37，形成在第二保護層37之上的偏壓電極40可以連接到PIN二極體30，並且可以在偏壓電極40之上形成第三保護層43。
在這種情況下，第二保護層37和第三保護層43可以形成為覆蓋PIN二極體30。對應於PIN二極體30厚度之大的階級差(t1)可能在形成於PIN二極體30之上的區域的每一個保護層與沒有形成PIN二極體30的另一區域的每一個保護層之間發生。
PIN二極體之這種大的階級差使堆疊覆蓋特徵劣化，並且在保護層之間引起階級差，使得在圖1之區域A中出現保護層的裂縫，導致諸如增大的截止電流的特徵劣化。
保護層之間之大的階級差可能影響設置在數位X光檢測器上部的閃爍器50的沉積，並且還可能增加X光散射，導致調變轉移函數(modulation transfer function,MTF)特徵的劣化。
另外，PIN二極體30的下電極31通過第一保護層28的第二接觸孔27連接到薄膜電晶體20的源極電極22。在這種情況下，下電極31可以通過接觸孔接觸源極電極22，使得下電極31形成為在其中具有彎曲部分(或曲線部分)。
以這種方式，如果PIN層33沉積在具有彎曲部分的下電極31之上，如圖1的區域(B)所示，則PIN二極體30的下部區域也可能彎曲或彎折，如此可能發生諸如PIN二極體之截止電流增加的特徵劣化。
在這種情況下，如果PIN二極體30僅形成在除了下電極31的彎曲部分之外的其餘區域中以解決特徵劣化問題，則PIN二極體的填充係數(亦即，孔徑比)減小。換句話說，排除了第一保護層的接觸孔27(在區域B中示出)和層間絕緣層的接觸孔25(在區域C中示出)，並且在除了區域B和區域C之外的其餘區域中形成PIN二極體，使得PIN二極體的填充係數可以減小掉與PIN二極體的減小區域一樣多。
因此，鑒於上述問題做出本發明，並且本發明的一個目的是提供一種用於數位X光檢測器的陣列基板，以藉由減小PIN二極體的階級差改進堆疊覆蓋率、一種包含該陣列基板的數位X光檢測器、以及一種製造該陣列基板的方法。
本發明的另一個目的是提供一種用於數位X光檢測器的陣列基板，以最小化在閃爍器形成期間由PIN二極體的階級差所引起的特徵劣化、一種包含該陣列基板的數位X光檢測器、以及一種製造該陣列基板的方法。
本發明的另一個目的是提供一種用於數位X光檢測器的陣列基板，以藉由去除PIN二極體下部區域的彎曲部分來減少諸如PIN二極體之截止電流的增加的特徵劣化、一種包含該陣列基板的數位X光檢測器、以及一種製造該陣列基板的方法。
本發明的另一個目的是提供一種用於數位X光檢測器的陣列基板，以藉由增加形成PIN二極體的區域的尺寸來增加填充係數、一種包含該陣列基板的數位X光檢測器、以及一種製造該陣列基板的方法。
本發明的另一個目的是提供一種用於數位X光檢測器的陣列基板，以藉由減少整體製造所需之光罩數量來提高製造效率、一種包含該陣列基板的數位X光檢測器、以及一種製造該陣列基板的方法。
本發明的目的不限於上述目的，並且所屬領域中具有通常知識者從以下描述中可以理解其他目的和優點。此外，將容易理解的是，本發明的目的和優點可以通過所附的申請專利範圍及其組合中所述的手段來實施。
本發明的各種實施例係針對提供一種用於數位X光檢測器的陣列基板、一種包含該陣列基板的數位X光檢測器、以及一種製造該陣列基板的方法，其基本上消除了由於先前技術的限制和缺點所造成的一個或多個問題。
根據本發明的一個態樣，一種用於數位X光檢測器的陣列基板，包括：一基座基板；一主動層，形成在該基座基板之上，被配置以包含一通道區域、一源極區、和一汲極區，其中，該源極區和該汲極區分別形成在該通道區域的一側和另一側；一閘極絕緣層，形成在對應於該通道區域的該主動層之上；一閘極電極，設置在該閘極絕緣層之上；一層間絕緣層，設置在該閘極電極和該汲極區之上，被配置以包含對應於該汲極區的一接觸孔；一汲極電極， 設置在該層間絕緣層之上，並通過該接觸孔連接到該主動層；以及一PIN二極體，其中堆疊有一下電極、一PIN層、和一上電極，且被配置以與該主動層的該源極區在表面接觸。
該主動層的該源極區與該下電極的整個區域可以在表面接觸。該下電極可以設置在該主動層的該源極區之上。因此，該PIN二極體的階級差減小，因此最小化該PIN二極體的特徵劣化。
該主動層的該源極區與該下電極的一些區域可以在表面接觸。未與該主動層的該源極區在表面接觸的該下電極的其餘區域可以設置在與該主動層相同的層之上。因此，該PIN二極體的階級差減小，因此最小化該PIN二極體的特徵劣化。
對應於該PIN層的該下電極可以被平坦化，使得該PIN二極體下部區域的彎曲部分被去除，因此最小化該PIN二極體的特徵劣化。
該主動層的該源極區的尺寸可以大於該汲極區的尺寸。如果該PIN二極體形成在該源極區之上，則該PIN二極體的形成區域的尺寸最大化，因此填充係數增加。
根據本發明的另一態樣，一種製造用於X光檢測器的陣列基板的方法包括以下步驟(i)至(v)。在第一步驟(i)中，用於製造該陣列基板的方法包括：在一基座基板之上形成一主動層，該主動層具有一通道區域以及分別形成在該通道區域的一側和另一側的一源極區和一汲極區，並且在對應於該通道區域的該主動層上形成一絕緣層和一閘極電極。在第二步驟(ii)中，用於製造該陣列基板的方法進一步包括：形成覆蓋該閘極電極和該汲極區的一層間絕緣層，並具有對應於該汲極區的一第一接觸孔。在第三步驟(iii)中，製造該陣列基板的方法還包括：形成該汲極電極，該汲極電極通過該層間絕緣層之上的一第一接觸孔連接到該汲極區，並在該源極區之上形成一下電極，使得該下電極與該主動層的該源極區在表面接觸。在第四步驟(iv)中，用於製造該陣列基板的方法進一步包括：在該下電極之上形成PIN二極體，該PIN二極體具有一PIN層和一上電極。在第五步驟(v)中，用於製造該陣列基板的方法更包括：形成一保護層，該保護層具有在該PIN二極體之上的一第二接觸孔，並且形成一偏壓電極，該偏壓電極通過該保護層之上的該第二接觸孔連接到該上電極。
1‧‧‧數位X光檢測器
10‧‧‧陣列基板
11‧‧‧基座基板
20‧‧‧薄膜電晶體
22‧‧‧源極電極
25‧‧‧接觸孔
27‧‧‧接觸孔
28‧‧‧第一保護層
30‧‧‧PIN二極體
31‧‧‧下電極
33‧‧‧PIN層
35‧‧‧上電極
37‧‧‧第二保護層
40‧‧‧偏壓電極
43‧‧‧第三保護層
50‧‧‧閃爍器
110‧‧‧薄膜電晶體陣列(TFT陣列)
130‧‧‧閘極驅動器
140‧‧‧偏壓供應器
150‧‧‧電源電壓供應器
160‧‧‧讀出電路
170‧‧‧時序控制器
200‧‧‧X光檢測器
201‧‧‧陣列基板
211‧‧‧基座基板
212‧‧‧緩衝層
213‧‧‧閘極線
215‧‧‧資料線
221‧‧‧主動層
221a‧‧‧通道區域
221b‧‧‧源極區
221c‧‧‧汲極區
222‧‧‧絕緣層
223‧‧‧閘極電極
225‧‧‧層間絕緣層
231‧‧‧第一接觸孔
233‧‧‧汲極電極
237‧‧‧下電極
237a‧‧‧區域(下電極區域)
237b‧‧‧其餘區域(下電極區域)
240‧‧‧PIN二極體
242‧‧‧PIN膜
243‧‧‧PIN層
245‧‧‧上電極
250‧‧‧第一保護層
251‧‧‧第二接觸孔
260‧‧‧偏壓電極
270‧‧‧第二保護層
280‧‧‧平坦層
290‧‧‧閃爍器
A‧‧‧區域
B‧‧‧區域
BL‧‧‧偏壓線路
C‧‧‧區域
CLK‧‧‧讀出時脈信號
CPV‧‧‧時脈信號
DL‧‧‧資料線
GL‧‧‧閘極線
P‧‧‧感光像素
RL‧‧‧重置線
ROC‧‧‧讀出控制信號
STV‧‧‧啟動信號
t1‧‧‧階級差
t2‧‧‧階級差
t3‧‧‧階級差
VL‧‧‧電源電壓線
圖1為說明與用於傳統數位X光檢測器中之單個像素區域對應的陣列基板的剖面圖；圖2為說明根據本發明一實施例之數位X光檢測器的示意性方塊圖；圖3為說明與用於根據本發明第一實施例之數位X光檢測器中之單個像素區域對應的陣列基板的平面圖；圖4為說明用於根據本發明第一實施例之數位X光檢測器中之沿圖3的I-I線所截取的陣列基板的剖面圖；圖5為說明與用於根據本發明第二實施例之數位X光檢測器中之單個像素區域對應的陣列基板的平面圖；圖6為說明用於根據本發明第二實施例之數位X光檢測器中之沿圖5的II-II'線所截取的陣列基板的剖面圖；圖7A至圖7I說明根據本發明第一實施例之製造用於數位X光檢測器的陣列基板的方法；以及圖8A至圖8I說明根據本發明第二實施例之製造用於數位X光檢測器的陣列基板的方法。
通過參考附圖的詳細描述，上述目的、特徵、和優點將變得顯而易見。充分詳細地說明實施例，以使得所屬領域中具有通常知識者能夠容易地實踐本發明的技術構思。可以省略眾所皆知的功能或配置的詳細描述，以避免不必要地模糊本發明的主旨。在下文中，將參考附圖詳細描述本發明的實施例。在整個圖式中，相同的元件符號表示相同的元件。
以下將參考附圖說明本發明的實施例。
在以下說明中，假設某個組成元件形成在另一個組成元件的之上(之上)或下方(之下)，意味著這兩個組成元件彼此直接地接觸，或者一個或多個其他組成元件在這兩個組成元件之間設置和形成。另外，假設某個組成元件形成在另一個組成元件之上或之下，意味著該特定組成元件也可以基於另一個組成元件的位置沿向上或向下方向排列。
應當理解，當一個元件被稱為「連接到」、「耦合到」、或「接續到」另一個元件時，儘管一個元件可以直接地連接到另一個元件或直接地接續到另一個元件，一個元件也可以通過另一個元件「連接到」、「耦合到」、或「接續到」另一個元件。
圖2為說明根據本發明一實施例之數位X光檢測器的示意圖。參照圖2，數位X光檢測器可以包括：薄膜電晶體(TFT)陣列110、閘極驅動器130、偏壓供應器140、電源電壓供應器150、讀出電路160、以及時序控制器170。
TFT陣列110可以感測從能量源發射的X光、可以執行感測信號的光電轉換、以及由此可以輸出電性檢測信號。在TFT陣列110中，每一個單元區域不僅可以由沿水平方向佈置的複數個閘極線(GL)界定，還可以由沿垂直於水平方向的垂直方向佈置的複數個資料線(DL)界定。TFT陣列110的每一個單元區域可以包含以陣列的方式排列的複數個感光像素(P)。
每一個感光像素(P)可以包含：PIN二極體，被配置以感測從X光轉換的光，並輸出所感測的光作為信號；以及薄膜電晶體(TFT)，被配置以發送從PIN二極體輸出的檢測信號，以響應閘極信號。PIN二極體的一側可以連接到薄膜電晶體(TFT)，而其另一側可以連接到偏壓線路(BL)。
薄膜電晶體(TFT)的閘極電極可以連接到掃描信號傳輸通過的閘極線(GL)，源極電極可以連接到PIN二極體，並且汲極電極可以連接到傳輸檢測信號的資料線(DL)。偏壓線路BL可以佈置為平行於資料線(DL)。
閘極驅動器130可以通過閘極線(GL)按時序施加複數個閘極信號，每一個閘極信號具有閘極導通電壓位準。閘極驅動器130還可以通過複數條重置線(RL)施加複數個重置信號，每一個重置信號具有閘極導通電壓位準。此處，閘極導通電壓位準可以指的是能夠開啟感光像素的薄膜電晶體的電壓位準。可以接通感光像素的薄膜電晶體，以響應閘極信號或重置信號。
閘極驅動器130可以是積體電路(IC)，使得閘極驅動器130可以植入在連接到TFT陣列110的外部基板上，或者可以通過面板內閘極(Gate In Panel,GIP)製程形成在TFT陣列110上。
偏壓供應器140可以通過偏壓線路(BL)施加驅動電壓。偏壓供應器140可以將預定的電壓施加到PIN二極體。在這種情況下，偏壓供應器140可以選擇性地將反向偏壓或正向偏壓施加到PIN二極體。
電源電壓供應器150可以通過電源電壓線(VL)施加電源電壓至感光像素。
讀出電路160可以讀出從導通的薄膜電晶體(TFT)所產生的檢測信號以響應閘極信號。因此，從PIN二極體產生的檢測信號可以通過資料線(DL)輸入到讀出電路160。
讀出電路160可以包含：信號檢測器、多工器等。該信號檢測器可以包含與資料線(DL)一一對應的複數個放大電路，並且每一個放大電路可以包含：放大器、電容器、重置元件等。
為了控制閘極驅動器130，時序控制器170可以產生啟動信號(start signal,STV)、時脈信號(clock signal,CPV)等，並且可以將啟動信號(STV)、時脈信號(CPV)等發送到閘極驅動器130。為了控制讀出電路160，時序控制器170可以產生讀出控制信號(readout control signal,ROC)、讀出時脈信號(readout clock signal,CLK)等，並且可以將讀出控制信號(ROC)、讀出時脈信號(CLK)等發送到讀出電路160。
圖3為說明與用於根據本發明第一實施例之數位X光檢測器中之單個像素區域對應的陣列基板的平面圖。圖4為說明用於根據本發明第一實施例之數位X光檢測器中之沿圖3的I-I'線所截取的陣列基板的剖面圖。下面將參照圖3和圖4描述本發明的第一實施例。
像素區域可以由佈置在一個方向上的閘極線213與佈置在垂直於閘極線213的另一個方向上的資料線215的交叉區域界定，並且每一個像素區域可以包含薄膜電晶體和PIN二極體240。
主動層221可以設置在基座基板211之上。在這種情況下，緩衝層212可以設置在基座基板211與主動層221之間。緩衝層212可以是由氧化矽(SiOx)膜或氮化矽(SiNx)膜形成的單層或多層結構。
儘管為了方便描述，實施例已經示例性地揭露主動層221由氧化物半導體材料形成，但是本發明的範圍或精神不限於此，在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，主動層221也可以由低溫多晶矽(LTPS)或非晶矽(a-Si)形成。在這種情況下，氧化物半導體材料可以由基於氧化銦鎵鋅(IGZO)的材料形成。
主動層221可以包含：電子移動通過的通道區域221a、以及分別形成在通道區域221a兩端的源極區221b和汲極區221c。主動層221的源極區221b和汲極區221c可以用作為導電區域。在這種情況下，主動層221的源極區221b可以形成為具有比汲極區221c更大的區域，並且可以平坦化整個主動層221。
閘極絕緣層222可以設置在主動層221之上。閘極絕緣層222可以在主動層221與閘極電極223之間進行絕緣，並且可以由氧化矽(SiOx)膜或氮化矽(SiNx)膜所形成的單層或多層結構形成。閘極絕緣層222可以設置為對應於主動層221的通道區域221a。
從閘極線213延伸以對應於主動層221的通道區域221a的閘極電極223可以設置在閘極絕緣層222之上。閘極電極223可以由導電材料所形成的單層或多層結構形成。
層間絕緣層225可以形成在閘極電極223之上。層間絕緣層225可以由與閘極絕緣層222相同的材料所形成。層間絕緣層225可以形成為覆蓋主動層221的閘極電極223和汲極電極221c，並且可以暴露主動層221的源極區221b。然而，形成在主動層221的通道區域221a與源極區221b之間的邊界區域附近的層間絕緣層225也可以依照需要形成為覆蓋源極區221b的一些部分。對應於主動層221的汲極區221c的第一接觸孔231可以形成在層間絕緣層225之上。
由導電材料形成的汲極電極233可以形成在層間絕緣層225之上，使得汲極電極233可以藉由通過第一接觸孔231接觸主動層221的汲極區221c電性連接到主動層221的汲極區221c。
由下電極237、PIN層243、和上電極245按順序堆疊而成的PIN二極體240可以設置在主動層221的源極區221b之上，並且主動層221的源極區221b和PIN二極體240的下電極237可以彼此在表面接觸。也就是說，在汲極區221c中，汲極電極233可以通過接觸孔接觸主動層221。相反地，在源極區221b中，主動層221可以與PIN二極體240的下電極237在表面接觸，而不通過接觸孔接觸PIN二極體240的下電極237。
根據PIN二極體240的特徵，下電極237可以由諸如鉬(Mo)的非透明金屬或者諸如氧化錫銦(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、或氧化鋅(ZnO)的透明氧化物材料形成。
更詳細地說，PIN二極體240的下電極237可以設置在主動層221的源極區221b之上，使得下電極237的整個區域可以與主動層221的源極區221b在表面接觸。因此，主動層221的源極區221b必須具有尺寸足夠的區域對應於PIN二極體240的區域，並且主動層221的源極區221b的長度和寬度可以大於汲極區221c。較佳地，如圖3所示，主動層221的源極區221b的平面區域可以等於或大於PIN二極體240的平面區域。
對應於PIN二極體240的PIN層243的下電極237可以形成在被平坦化的主動層221之上，使得PIN二極體240的整個下部區域可以被平坦化而沒有彎曲區域。
PIN二極體240的下電極237可以用作連接到主動層221的源極區221b的源極電極，使得PIN二極體240的源極電極和下電極237可以形成為單個電極。因此，PIN二極體240的主動層221、閘極電極223、汲極電極233、和下電極237(用作為源極電極)可以用作為單個薄膜電晶體。
如上所述，假設PIN二極體的下電極與平坦化的主動區的源極區在表面接觸，可以獲得以下效果。
PIN二極體240的下電極237與平坦化的主動層221的源極區221b在表面接觸，而不通過接觸孔連接到源極區221b，使得下電極237也可以被平坦化。因此，可以最小化由於PIN二極體240的下部區域的彎曲部分而導致PIN二極體的截止電流增加的特徵劣化。
根據先前技術，由於當源極電極通過源極區域內的接觸孔接觸主動層時PIN二極體的特徵被劣化，因此PIN二極體不形成在彎曲的接觸孔區域中，使得填充係數減少掉沒有PIN二極體的區域的尺寸。
相反地，根據本發明，主動層221與對應於源極電極的PIN二極體240的下電極237在表面接觸，使得儘管PIN二極體240以傳統的方式在接觸孔區域中形成，但不會發生特徵劣化。因此，本發明可以增加形成PIN二極體240的區域的尺寸，使得整體填充係數增加。
PIN層243可以設置在下電極237之上，PIN層243中按順序地堆疊有：具有N型雜質的N型(負)半導體層、不具有雜質的本質(I型)半導體層、和包含P型雜質的P型(正)半導體層。
相較於N型半導體層和P型半導體，本質(I型)半導體層可以形成為具有更大的厚度。PIN層243可以包含能夠將從能量源發射的X光轉換成電信號的材料。例如，PIN層243可以包含：非晶硒(a-Se)、碘化汞(HgI2)、碲化鎘(CdTe)、氧化鉛(PbO)、碘化鉛(PbI2)、碘化鉍(BiI3)、砷化鎵(GaAs)、鍺(Ge)等。
上電極245可以設置在PIN層243之上，使得PIN二極體240與下電極237和PIN層243構成在一起。上電極245可以由諸如氧化錫銦(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、或氧化鋅(ZnO)的透明導電材料形成，以便提高接收X光的閃爍器290的光傳輸效率，並執行X光波長的轉換。
形成以覆蓋PIN二極體240和汲極電極233的第一保護層250可以形成在PIN二極體240之上。第一保護層250可以形成在基座基板211的整個表面上，並且可以是由氧化矽(SiOx)膜或氮化矽(SiNx)膜形成的單層或多層結構。
第二接觸孔251可以形成在PIN二極體240的第一保護層250中。偏壓電極260可以形成在第一保護層250之上，使得偏壓電極260可以通過第二接觸孔251連接到PIN二極體240的上電極245。
在這種情況下，偏壓電極260可以設置為不與主動層221的通道區域221a重疊。根據本發明的薄膜電晶體具有頂閘共面結構，使得閘極電極223可以保護主動層221的通道區域221a。
具體地說，根據本發明之用於數位X光檢測器的陣列基板201暴露於X光，因此需要能夠防止通道區域221a暴露於X光的保護層。
也就是說，閘極電極223用作避免主動層221的通道區域221a暴露於X光的保護層，使得偏壓電極260不需要另外覆蓋主動層221的通道區域221a。因此，偏壓電極260必須佔據PIN二極體240的一些區域，如此可以改進PIN二極體240的填充係數。
相反地，舉例來說，根據底閘的BCE結構，其中閘極電極設置在主動層下方，主動層的通道區域暴露於X光，使得需要能夠保護通道區域的另外的保護層。
在這種情況下，連接到PIN二極體的偏壓電極用作為保護層，使得偏壓電極從PIN二極體延伸到主動層的通道區域，使得所產生的偏壓電極形成 為覆蓋上部通道區域的一部分。因此，形成為與偏壓電極重疊的PIN二極體的上部區域的尺寸增大，導致PIN二極體的填充係數減小。
第二保護層270形成在偏壓電極260之上。第二保護層270可以形成在基座基板211的整個表面上，以覆蓋第一保護層250。在這種情況下，如圖4所示，可以確保用於陣列基板201的第二保護層270的階級差(t2)遠小於先前技術。
也就是說，如圖4所示，根據本發明的薄膜電晶體和PIN二極體240形成在相同區域中，使得PIN二極體240的階級差減小，並且第二保護層270的階級差也可以減小。由於階級差的減小，堆疊覆蓋得以改進，使得在第二保護層270中的裂縫的數量最小化，並且PIN二極體240的截止電流減小，因此PIN二極體240的特徵劣化被最小化。
當閃爍器290形成在第二保護層270上時，根據PIN二極體240的階級差的減小而減少之第二保護層270的階級差可以允許立即形成閃爍器290，而不形成另外的平坦層280。
也就是說，PIN二極體240的階級差減小可以保證閃爍器290的特徵，而在形成閃爍器290之前不使用另外的平坦化製程。另外，減少了根據先前技術經由大的階級差所引起的X光散射，因此可以改進MTF(調變轉移函數)特徵。
然而，如果有需要，也可以在第二保護層270與閃爍器290之間另外形成平坦層280。
圖5為說明與用於根據本發明第二實施例之數位X光檢測器中之單個像素區域對應的陣列基板的平面圖。圖6為說明用於根據本發明第二實施例之數位X光檢測器中之沿圖5的II-II'線所截取的陣列基板的剖面圖。
下面將以與第一實施例不同的特徵為中心描述第二實施例。在省略的內容中，同樣應用於第一實施例的第二實施例的內容在下文中將不加改變地應用於第二實施例。
在根據第二實施例的陣列基板201中，主動層221可以形成在基座基板211之上，並且主動層221可以包含：通道區域221a、源極區221b、和汲極區221c。源極區221b和汲極區221c可以分別形成在通道區域221a的一側和另一側。
主動層221的源極區221b可以與PIN二極體240的下電極237的一些區域在表面接觸。更詳細地說，儘管主動層221的汲極區221c通過接觸孔接觸汲極電極233，但源極區221b與PIN二極體240的下電極237在表面接觸，並且與下電極237的一些區域在表面接觸。
因此，下電極237與主動層221的源極區221b在表面接觸的區域237a形成在源極區221b之上，除了區域237a外之未與源極區221b在表面接觸的其餘區域237b可以與主動層221設置在同一層。
在這種情況下，PIN二極體240的PIN層243和上電極245可以形成在除了與主動層221的源極區221b在表面接觸的區域237a外的其餘區域237b之上。
也就是說，與主動層221的源極區221b在表面接觸的下電極區域237a不包含在下電極237內，PIN層243和上電極245可以形成在平坦化的下電極區域237b之上，該下電極區域237b設置在基座基板211對應於與主動層221相同的層之上，如此可以去除PIN二極體240的下部區域的彎曲部分。
另外，即使在使用第二實施例的情況下，PIN二極體240也形成在與薄膜電晶體相同的區域中，使得PIN二極體240的階級差可以大幅地減小。因此，如圖6所示，可以進一步減小第二保護層270的階級差(t3)。
因此，即使在使用第二實施例的情況下，可以最小化諸如受到PIN二極體240的下部區域的彎曲部分影響的PIN二極體的截止電流減小的特徵劣化，使得通過改進堆疊覆蓋率，可以使在第二保護層270中產生的裂縫的數量最小化。在沒有於形成閃爍器290之前執行單獨的平坦化處理的情況下，可以保證閃爍器290的特徵。也可以減少由先前技術中遇到之大的階級差引起的X光散射，從而也可以改進MTF特徵。
由於主動層221的源極區221b與另一層在表面接觸，所以源極區221b可以形成為具有比通過接觸孔與另一層接觸的汲極區221c更小的區域。因此，PIN二極體240可以形成為具有與源極區221b的減小區域一樣大的較大區域，從而改進PIN二極體的填充係數。
上述X光檢測器200可以操作如下。
發射到X光檢測器200的X光可以通過閃爍器290轉換成可見光。可以通過PIN二極體240的PIN層243將可見光轉換為電子信號。
更詳細地說，當可見光發射到PIN層243時，本質半導體層被P型半導體層和N型半導體層消耗，從而在其中產生電場。由光產生的電子和電洞可以因電場而漂移，接著分別被收集在P型半導體層和N型半導體層中。
PIN二極體240可以將可見光轉換為電子信號，並且可以將電子信號傳遞到薄膜電晶體。所傳送的電子信號可以在通過連接到薄膜電晶體的資料線215之後顯示為影像信號。
根據本發明一實施例之製造用於X光檢測器的陣列基板的方法包含以下步驟(i)至(v)。
在第一步驟(i)中，用於製造陣列基板的方法包括：在基座基板211之上形成主動層221，主動層221具有通道區域221a以及分別形成在通道區域221a的一側和另一側的源極區221b和汲極區221c，並且在對應於通道區域221a的主動層221之上形成絕緣層222和閘極電極223。
在第二步驟(ii)中，用於製造陣列基板的方法進一步包括：形成覆蓋閘極電極223和汲極區221c的層間絕緣層225，並具有對應於汲極區221c的第一接觸孔231。
在第三步驟(iii)中，用於製造陣列基板的方法還包括：形成汲極電極233，該汲極電極233通過層間絕緣層225之上的第一接觸孔231連接到汲極區221c，並在源極區221b之上形成下電極237，使得下電極237與主動層221的源極區221b在表面接觸。
在第四步驟(iv)中，用於製造陣列基板的方法進一步包括：在下電極237之上形成PIN二極體240，該PIN二極體240具有PIN層和上電極245。
在第五步驟(v)中，用於製造陣列基板的方法更包括：形成保護層，該保護層具有在PIN二極體240之上的第二接觸孔251，並形成通過保護層之上的第二接觸孔251連接到上電極245的偏壓電極260。
關於根據本發明實施例之製造用於X光檢測器的陣列基板的方法，首先將描述圖7所示之第一實施例的製造方法，接下來的描述將集中在圖7的第一實施例與圖8的第二實施例之間的不同特徵。
用於在各層之上形成圖案的以下方法將使用所屬領域中具有通常知識者眾所皆知的光刻製程來實現。此處，光刻製程可以包含：沉積、光阻劑(PR)塗層、曝光、顯影、蝕刻、和光阻劑(PR)剝離，並且為了方便描述， 這裡將省略其詳細描述。舉例來說，如果在沉積製程中使用金屬材料，則可以使用金屬材料的濺射。如果使用半導體或絕緣層，則可以使用電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)方法。即使在蝕刻製程的情況下，也可以根據材料類型選擇性地使用乾式蝕刻或濕式蝕刻，並且可以根據需要適當地使用所屬領域中具有通常知識者眾所皆知的任何技術。
緩衝層212可以形成在基座基板211之上。可以選擇性地形成緩衝層212。依據需要，可以不形成緩衝層212。可以使用第一光罩製程在緩衝層212之上形成主動層221(參見圖7A)。
在這種情況下，主動層221可以形成為具有大的區域，使得主動層221可以不僅覆蓋將形成薄膜電晶體的區域，還可以覆蓋將形成PIN二極體240的其他區域。將形成PIN二極體240的主動層的區域可以形成為具有對應於PIN二極體240的形狀和區域的特定形狀和區域。
隨後，可以形成閘極絕緣層(圖中未顯示)和閘極電極膜(圖中未顯示)以覆蓋主動層221和整個基座基板211。在閘極絕緣層和閘極電極膜處執行第二光罩製程(參見圖7B)，使得閘極電極223和閘極絕緣層222可以被圖案化，並形成為對應於將要形成薄膜電晶體的區域中之主動層221的通道區域221a。
主動層221可以轉變為導體，使得源極區221b和汲極區221c可以分別形成在主動層221的通道區域221a的一側和另一側。根據本發明，關於將主動層221的源極區221b和汲極區221c轉變為導電材料的製程，儘管本發明可以在以源極區221b和汲極區221c轉變為導電材料的方式蝕刻層間絕緣層期間，使用用於允許源極區221b和汲極區221c暴露於蝕刻劑的方法，但本發明的範圍或精神不限於此。
主動層221的源極區221b可以形成在將形成PIN二極體240的區域中，並且汲極區221c可以形成在將形成薄膜電晶體的區域的另一側。在這種情況下，主動層221的源極區221b可以以PIN二極體240能夠形成在源極區221b的上部的方式，形成為具有足夠的尺寸和區域，並且源極區221b可以形成為具有比汲極區221c更大的面積。
接著，可以使用第三光罩製程形成層間絕緣層(圖中未顯示)以覆蓋基座基板211(參見圖7C)。層間絕緣層225可以形成為以主動層221的源極 區221b暴露的方式覆蓋主動層221的閘極電極223和汲極區221c。另外，第一接觸孔231可以形成在層間絕緣層225中，使得層間絕緣層225可以在形成層間絕緣層225期間對應於主動層221的汲極區221c。
隨後，可以使用第四光罩製程在對應於主動層221的汲極區221c的層間絕緣層225之上形成汲極電極233(參見圖7D)，並且PIN二極體240的下電極237可以與主動層221的源極區221b在表面接觸。在這種情況下，在形成相同的金屬膜之後，可以通過相同的圖案化製程同時形成汲極電極233和下電極237。
更詳細地說，汲極電極233可以通過包含在層間絕緣層225中的第一接觸孔231連接到主動層221的汲極區221c。
形成在源極區221b之上的PIN二極體240的下電極237可以用作薄膜電晶體的源極電極。根據本發明的薄膜電晶體的源極電極和PIN二極體240的下電極237不需要形成為不同的電極，從而實現簡化的結構。
PIN二極體240的下電極237的整個區域可以與主動層221的源極區221b在表面接觸，並且源極區221b可以實現為平坦層，使得PIN二極體240的下電極237也可以形成為平坦層，並且PIN二極體240的下部區域可以在不彎曲的情況下形成。
隨後，可以形成PIN膜242以使用第五光罩製程覆蓋基座基板211的整個區域(參見圖7E)，並且上電極245可以形成在對應於PIN二極體240的下電極237的PIN膜242之上。可以使用第六光罩製程圖案化PIN膜242以形成PIN層243(參見圖7F)，並且可以形成包含下電極237、PIN層243、和上電極245的PIN二極體240。
此後，可以使用第七光罩製程在PIN二極體240的上電極245之上形成具有第二接觸孔251的第一保護層250(參見圖7G)。可以使用第八光罩製程形成通過第一保護層250的第二接觸孔251連接到PIN二極體240的上電極245的偏壓電極260(參見圖7H)。可以使用第九光罩製程形成第二保護層270以覆蓋具有偏壓電極的第一保護層250(參見圖7I)。
如上所述，根據第一實施例之製造陣列基板的方法可以使用總共九個光罩製程來執行，直到形成覆蓋偏壓電極的保護層的製程，使得整體製造所需要的光罩的總數減少，從而提高製造效率。
以這種方式，減少了製造製程所需的光罩的總數，使得整體製造所需的生產成本降低並且實現簡化的製造，從而產生最大的製造效率。
圖8A至圖8I說明根據本發明第二實施例之製造用於數位X光檢測器的陣列基板的方法。在以下的描述中，為了方便描述，這裡將省略與第一實施例中相同的內容，並且在下文中將以與第一實施例不同的獨特特徵為中心描述第二實施例。
可以使用第一光罩製程在基座基板211之上形成主動層221(參見圖8A)。在這種情況下，與第一實施例不同，主動層221可以形成在將形成薄膜電晶體的區域中，並且可以形成為暴露將要形成PIN二極體240的區域。
可以使用第二光罩製程形成與主動層221的通道區域221a對應的閘極絕緣層222和閘極電極223(參見圖8B)。源極區221b和汲極區221c可以形成在通道區域221a的一側和另一側。隨後，可以使用第三光罩製程覆蓋主動層221的閘極電極223和汲極區221c(參見圖8C)，並且可以形成包含對應於汲極區221c的第一接觸孔231的層間絕緣層225。
隨後，可以使用第四光罩製程在對應於主動層221的汲極區221c的層間絕緣層225之上形成汲極電極233(參見圖8D)。PIN二極體240的下電極237的一些區域可以與主動層221的源極區221b在表面接觸。在這種情況下，在形成相同的金屬膜之後，可以通過相同的圖案化製程同時形成汲極電極233和下電極237。
更詳細地說，汲極電極233可以通過包含在層間絕緣層225中的第一接觸孔231連接到主動層221的汲極區221c。
在這種情況下，PIN二極體240的下電極區域237a可以與主動層221的源極區221b在表面接觸，並且除了區域237a外之未與源極區221b在表面接觸的其餘區域237b可以形成在與主動層221相同的層上。
也就是說，如果在基座基板211之上形成緩衝層212並且接著形成主動層221，則可以在源極區221b之上形成下電極區域237a，並且可以在緩衝層212之上形成其餘區域237b。
在這種情況下，由於主動層221的整個緩衝層212被平坦化，因此形成在緩衝層212之上的PIN二極體240的下電極237可以被平坦化，使得除了與 主動層221的源極區221b在表面接觸的區域之外，PIN二極體240的下部區域可以在不彎曲的情況下形成。
隨後，可以使用第五光罩製程形成PIN膜242以覆蓋基座基板211的整個區域(參見圖8E)。在PIN二極體240的下電極237中，電極245可以形成在對應於其餘的下電極區域237b而不對應於主動層221的源極區221b的PIN膜242之上。
可以使用第六光罩製程圖案化PIN膜242(參見圖8F)，從而形成PIN層243。因此，可以形成包含下電極237、PIN層243、和上電極245的PIN二極體240。
隨後，可以使用第七光罩製程在PIN二極體240的上電極245之上形成覆蓋整個基座基板211並具有第二接觸孔251的第一保護層250(參見圖8G)。可以使用第八光罩製程形成通過第一保護層250的第二接觸孔251連接到PIN二極體240的上電極245的偏壓電極260(參見圖8H)。可以使用第九光罩製程形成第二保護層270，以覆蓋具有偏壓電極的第一保護層250(參見圖8I)。
如上所述，根據第二實施例之製造陣列基板的方法也可以採用與第一實施例相同的方式，使用總共九個光罩製程來執行，直到形成覆蓋偏壓電極的保護層的製程，使得整體製造所需要的光罩的總數減少，從而提高製造效率。以這種方式，減少了整體製造所需的光罩的總數，整體製造所需的生產成本降低並且實現簡化的製造，從而產生最大的製造效率。
從以上描述中顯而易見的是，本發明的實施例可以藉由減小PIN二極體的階級差改進堆疊覆蓋，並且可以藉由最小化形成在保護層中的裂縫的數量減小PIN二極體的截止電流，如此可以使PIN二極體的特徵劣化最小化。
本發明的實施例可以減小PIN二極體的階級差，可以在形成閃爍器之前於不使用單獨的平坦化製程的情況下獲取閃爍器的特徵，並且可以藉由減少X光散射改進調變轉移函數(MTF)特徵。
本發明的實施例可以允許PIN二極體的下電極與平坦化的主動層在表面接觸，並且可以去除PIN二極體的下部區域的彎曲部分，如此可以改進PIN二極體的特徵。
即使在與主動層於表面接觸的區域中，本發明的實施例也可以形成PIN二極體，如此可以提高PIN二極體的填充係數。
本發明的實施例藉由減少製造製程所需要的光罩的總數來降低生產成本，並實現簡化的製造，從而產生最大的製造效率。
在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，本發明所屬領域中具有通常知識者可以對上述本發明開進行各種替換、改變、和修改。因此，本發明不限於上述例示性實施例和附圖。
本發明主張2017年12月5日提交之韓國專利申請第10-2017-0165780號的權益，該申請通過引用結合於此，如同在此完全闡述一樣。

Claims (14)

  1. 一種用於數位X光檢測器的陣列基板，包括：一基座基板；一主動層，設置在該基座基板上，被配置以包含一通道區域、一源極區、和一汲極區，其中，該源極區和該汲極區分別形成在該通道區域的一側和另一側；一閘極絕緣層，設置在對應於該通道區域的該主動層之上；一閘極電極，設置在該閘極絕緣層之上；一層間絕緣層，設置在該閘極電極和該汲極區之上，被配置以包含對應於該汲極區的一接觸孔；一汲極電極，設置在該層間絕緣層之上，並通過該接觸孔連接到該主動層；以及一PIN二極體，其中堆疊有一下電極、一PIN層、和一上電極，且被配置以與該主動層的該源極區在表面接觸。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的陣列基板，其中，該主動層的該源極區與該下電極的整個區域在表面接觸。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述的陣列基板，其中，該下電極設置在該主動層的該源極區之上。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的陣列基板，其中，該主動層的該源極區與該下電極的一些區域在表面接觸。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述的陣列基板，其中，未與該主動層的該源極區在表面接觸的該下電極的其餘區域設置在與該主動層相同的層上。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的陣列基板，其中，對應於該PIN層的該下電極被平坦化。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述的陣列基板，其中，該主動層的該源極區的尺寸大於該汲極區的尺寸。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述的陣列基板，進一步包括：一偏壓電極，設置在該上電極之上，使得該偏壓電極連接到該上電極，其中，該偏壓電極設置為不與該通道區域重疊。
  9. 一種數位X光檢測器，包括：根據申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之用於數位X光檢測器的陣列基板；以及一閃爍器，設置在該陣列基板之上。
  10. 一種製造用於數位X光檢測器的陣列基板的方法，包括：形成一主動層，該主動層不僅包含一通道區域，還包含在一基座基板上分別形成在該通道區域的一側和另一側的一源極區和一汲極區，並且在對應於該通道區域的該主動層之上形成一閘極絕緣層和一閘極電極；形成一層間絕緣層，該層間絕緣層覆蓋該閘極電極和該汲極區，並且包含對應於該汲極區的一第一接觸孔；形成一汲極電極，該汲極電極通過該層間絕緣層之上的該第一接觸孔連接到該汲極區，並且在該源極區之上形成一下電極，使得該下電極與該主動層的該源極區在表面接觸；形成一PIN二極體，該PIN二極體包含在該下電極之上的一PIN層和一上電極；以及形成一保護層，該保護層具有在該PIN二極體之上的一第二接觸孔，並且在該保護層之上形成一偏壓電極，該偏壓電極通過該第二接觸孔連接到該上電極。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述的方法，其中，該汲極電極和該下電極透過相同的圖案化製程來形成。
  12. 根據申請專利範圍第10項所述的方法，其中，該主動層的該源極區的尺寸大於該汲極區的尺寸。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述的方法，其中，該下電極的整個區域形成在該主動層的該源極區之上。
  14. 根據申請專利範圍第10項所述的方法，其中：該下電極的一些區域形成在該主動層的該源極區之上；以及該下電極的其餘區域形成在與該主動層相同的層上。
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