[发明专利]X射线探测器背板的制造方法及PIN光电二极管的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件的制造领域，特别涉及一种X射线探测器背板的制造方法及PIN光电二极管的制造方法。

背景技术

X射线检测广泛应用于医疗、安全、无损检测、科研等领域，在国计民生中日益发挥着重要作用。目前，比较常见的X射线检测技术是20世纪90年代末出现的X射线数字照相（Digital Radiography，DR）检测技术。X射线数字照相系统中使用了平板探测器（flat panel detector），其像元尺寸可小于0.1mm，因而其成像质量及分辨率几乎可与胶片照相媲美，同时还克服了胶片照相中表现出来的缺点，也为图像的计算机处理提供了方便。根据电子转换模式的不同，数字化X射线照相检测可分为直接转换型(Direct DR)和间接转换型（Indirect DR）两种类型。

其中，间接转换型X射线探测器包括X射线转换层与非晶硅光电二极管、薄膜晶体管、信号存储基本像素单元及信号放大与信号读取等。间接转换型X射线探测器的结构主要是由闪烁体（碘化铯）或荧光体（硫氧化钆）层加具有光电二极管作用的非晶硅层，再加薄膜晶体管（TFT）阵列构成。此类的间接转换型探测器的闪烁体或荧光体层经X射线曝光后可以将X射线转换为电信号，通过TFT阵列将每个像素的电荷信号读出并转化为数字信号，并传送到计算机图像处理系统集成为X射线影像。

PIN光电二极管是间接转换型X射线探测器的背板的关键组成，其决定了可见光的吸收效率，对于X射线剂量、X射线成像的分辨率、图像的响应速度等关键指标有很大影响。PIN光电二极管是在掺杂浓度很高的P型（Positive）半导体和N型（Negative）半导体之间生成一层掺杂浓度很低的本征半导体层，即I型（Intrinsic）层。由于I型层吸收系数很小，入射光可以很容易的进入材料内部，被充分吸收后产生大量的电子-空穴对，因此有较高的光电转换效率。此外，I型层两侧的P型层和N型层很薄，光生载流子漂移时间很短，使PIN器件的响应速度较高。当PIN光电二极管加有反向偏压时，则外加电场和内部电场区内的电场方向相同。当有光照射二极管时，并且此外加光电子能量大于禁带宽度Eg，那么价带上的电子就会吸收光子能量跃迁到导带上，从而形成电子-空穴对；在耗尽层即本征层内的电子空穴对，在强电场作用下，电子向N型区漂移，空穴向P型区漂移，从而形成光电流，光功率变化时电流也随之线性变化，从而将光信号转变为电信号。

PIN光电二极管广泛应用于激光通讯测量、电子断层摄影、太阳能电池等领域，在太阳能生产线上使用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）来制作，而采用PECVD来制作PIN光电二极管时，需要有B₂H₆气体供应。具体来说，N型a-Si使用SiH₄、H₂、PH₃三种工艺气体；本征a-Si使用SiH₄、H₂两种工艺气体；P型a-Si使用SiH₄、H₂、B₂H₆三种工艺气体。但是，在TFT-LCD工厂中，等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备通常只有SiH₄、NH₃、N₂O、PH₃、H2和N2等工艺气体供应，但没有B₂H₆气体供应。如果要在TFT-LCD工厂中利用PECVD设备来进行PIN光电二极管和X射线探测器背板的制造，则需要增加B₂H₆气体的供应，这会带来相应的气体交叉污染问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种X射线探测器背板的制造方法及PIN光电二极管的制造方法，能够避免在PECVD设备上增加B₂H₆气体带来的气体交叉污染问题。

为实现上述目的，本发明提供技术方案如下：

一种PIN光电二级管的制造方法，所述制造方法采用离子注入和活化工艺来形成PIN光电二极管。

上述的制造方法，具体包括：

在基板上沉积N型非晶硅薄膜；

在N型非晶硅薄膜上沉积本征非晶硅薄膜；

采用B₂H₆对本征非晶硅薄膜进行离子注入，并对离子注入后的本征非晶硅薄膜进行活化工艺，从而在本征非晶硅薄膜的上层形成P型非晶硅薄膜；

进行掩模光刻工艺，得到PIN光电二极管的P型层、I型层和N型层。