[发明专利]一种X射线探测仪及其薄膜晶体管制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管的制备方法，具体涉及一种可探测X射线的薄膜晶体管制备方法。

背景技术

数字X射线探测技术主要分为直接探测和间接探测，其中直接探测由于需要加很高的电压驱动，吸收层厚度较高，暗电流较大，只能探测较长波长的X射线。而间接探测通过闪烁体转换成荧光，再由探测单元进行探测。其中探测单元主要由非晶硅光电二级管或CCD/CMOS图像传感器组成。非晶硅光电二级管虽然具有结构紧凑、成像面积大的优点，但和薄膜晶体管开关做在同一平面上，需要12-15块掩膜板。而CCD/CMOS图像传感器由单晶硅技术制成，具有较高的灵敏度和空间分辨率，但为了解决荧光侧向扩散问题，需要通过透镜或光锥把可见荧光耦合到芯片上。

发明内容

本申请提供一种X射线探测仪及其薄膜晶体管制备方法，其具有暗电流小，灵敏度高，能减少掩膜板的使用数量的优点。

根据本发明的第一方面，一种实施例中公开了一种可探测X射线的薄膜晶体管制备方法，包括：

在衬底上淀积一层电极层；

光刻和刻蚀电极层，形成相隔预定距离的两个栅电极；

在栅电极上淀积覆盖两个栅电极的栅介质层；

在栅介质层上淀积金属氧化物半导体层；

在栅介质层上生成分别与两个栅电极对应的有源区图形，有源区的中部为沟道区，两边为源漏区；

淀积一连续的导电层覆盖两个有源区；

光刻和刻蚀导电层，去除沟道区上方的导电层，并保留两个有源区之间的导电层，使得一个有源区的源区和另一个有源区的漏区电性相连；

淀积覆盖两个有源区和导电层的钝化层；

穿过钝化层制备用于将两个有源区的源漏区与外界电性连接的接触电极；

在钝化层生长闪烁体层。

进一步地，闪烁体的材料为铊掺杂碘化钠、铊掺杂碘化铯、铪酸盐系列、铈激活闪烁体或镥基闪烁体。

进一步地，闪烁体的生长包括由溶液凝胶法、液相外延生长或水热法生长。

进一步地，闪烁体在X射线照射下其发射波长的能量大于沟道的禁带宽度。

进一步地，两个有源区的材料相同，在栅介质层上生成分别与两个栅电极对应的有源区图形包括：

在栅介质层上淀积金属氧化物半导体层；

采用光刻技术，光刻和蚀刻金属氧化物半导体层，形成分别与两个栅电极对应的有源区图形。

进一步地，两个有源区的材料不同，在栅介质层上生成分别与两个栅电极对应的有源区图形包括：

在栅介质层上淀积第一金属氧化物半导体层；

采用光刻技术，光刻和蚀刻第一金属氧化物半导体层，形成与两个栅电极中的一个栅电极对应的第一有源区图形；

在栅介质层和第一有源区图形上磁控溅射生长第二金属氧化物半导体层，第二金属氧化物半导体层与第一金属氧化物半导体层为不同的材料；

采用光刻技术，光刻和蚀刻第二金属氧化物半导体层，形成与两个栅电极中的另一个栅电极对应的第二有源区图形。

根据本发明的第二方面，一种实施例中公开了一种X射线探测仪，包括开关薄膜晶体管和探测薄膜晶体管，开关薄膜晶体管和探测薄膜晶体管上覆盖有闪烁体层，其中开关薄膜晶体管的漏极和探测薄膜晶体管的源极相连。

与现有技术相比较，本申请采用了闪烁体及金属氧化物的配套使用来间接探测X射线，X射线照射到闪烁体上，闪烁体价带中的电子运动使得闪烁体发光，薄膜晶体器件将闪烁体发出的光转化为电信号从而实现检测，该方案暗电流小，可提高探测的灵敏度；由于薄膜晶体管开关器件可以同时形成，因此能减少掩膜板的数量和简化工艺。

附图说明

图1～10依次示出了本发明实施例一中的薄膜晶体管X射线探测器的主要制作工艺步骤，其中：

图1为淀积电极层的示意图；

图2为光刻刻蚀得到栅电极的示意图；

图3为淀积栅介质和金属氧化物半导体层的示意图；

图4为光刻刻蚀得到有源区的示意图；

图5为源、漏电极淀积的示意图；

图6为源、漏电极光刻刻蚀的示意图；

图7为形成钝化层的示意图；

图8为光刻刻蚀接触孔的示意图；

图9为形成接触电极的示意图；

图10为形成闪烁体层的示意图；

图11～22图依次示出了本发明实施例二中的薄膜晶体管X射线探测器的主要制作工艺步骤，其中：

图11为淀积电极层的示意图；

图12为光刻刻蚀得到栅电极的示意图；