[发明专利]一种X射线探测器件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种X射线探测器件及其制作方法，该光栅极型X射线探测器包括衬底；底部栅电极，其形成在所述衬底上；下栅绝缘层，其形成在底部栅电极上；源电极和漏电极，其形成在栅绝缘层上且相互隔开，并与底部栅极有一定相互交叠区域；沟道半导体层，其形成在所述源电极和漏电极上；电荷收集电极，其形成在栅绝缘层上，并与所述源电极和漏电极分别由一定交叠区域；X射线光电导层，其形成在电荷收集电极和上栅绝缘层上；上电极，其形成在所述X射线光电导层上。本发明的X射线探测器件通过采用纵向堆叠的器件结构设计，采用高迁移率沟道半导体层材料和高灵敏度X射线光电导材料，能够实现高灵敏度快速X射线探测。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种光栅极型X射线探测器件及其制作方法。

背景技术

X射线成像设备是目前被广泛应用的医学影像设备，X射线成像能够让医生看到生物体中器官和组织的细节部分，是精准医疗过程中的重要设备。快速X射线成像能够实现对生物体器官的动态成像，是X射线实时成像技术的重要发展方向。X射线探测器件是X射线成像系统的和心部件之一，可以实现高质量的即时X射线成像。因此，应用上对X射线探测器件的响应速度和灵敏度提出了更高的要求。

目前，市场上的X射线探测器件绝大多数采用横向分布的方式制作，所形成的像素尺寸较大，填充因子小，缺乏内增益功能，因此难以实现高质量的X射线成像。另外，现有的X射线探测器件还没有采用高迁移率的半导体材料作为开关材料，且现有X射线探测器的X射线光电导材料的光电增益也不高，所以难以形成快速，高分辨率的X射线成像。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一目的在于：提供一种X射线探测器件，该X射线探测器件同时具有传感器、放大器和开关的功能，将其应用于X射线探测和成像中能够有效提高平板X射线探测器的响应速度、分辨率、灵敏度和信噪比。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案：

一种X射线探测器件，其特征在于，包括：

衬底；

底部栅电极，其形成在所述衬底上且位于衬底中间位置；

下栅绝缘层，其形成在底部栅电极上；

沟道半导体层，其形成于下栅绝缘层上且位于底部栅电极顶部；

源电极和漏电极，其形成在下栅绝缘层上且分别位于沟道半导体层左右两侧；

上栅绝缘层，其覆盖在所述沟道半导体层、源电极及漏电极上；

电荷收集电极，其形成在所述上栅绝缘层上且在垂直方向上位于所述源电极及漏电极之间，其在衬底上的投影与底部栅电极有一定交叠；

X射线光电导层，其形成并覆盖于所述电荷收集电极及上栅绝缘层上；

上电极，其形成并覆盖在所述X射线光电导层上，且所述上电极与X射线光电导层的接触为金属欧姆接触或PN结接触或肖特基结接触。

本发明的X射线探测器件，通过在X射线光电导层上形成一层上电极，使用时，在上电极上施加偏压，以在X射线光电导层中形成电场，电场的存在使得X光照产生的电子空穴对迅速分离，一种载流子被电荷收集电极收集，并且在沟道半导体中感应出相应的载流子，使得沟道半导体中的半导体浓度增大，能够有效增大光电流，提高了X射线探测器件的光电特性，从而提高使用了本发明的X射线探测器件的灵敏度。特别是，沟道半导体层由高迁移率的半导体材料制成，使器件的响应速度得到有效增大。

作为一种具体的实施例，所述下栅绝缘层直接地、完整地覆盖在所述底部栅电极及衬底上表面上。

作为一种具体的实施例，所述沟道半导体层的宽度大于底部栅电极的宽度且小于下栅绝缘层的宽度。该沟道半导体层的宽度大于底部栅电极的宽度，可以增加沟道半导体层与源电极及漏电极的接触面积，减少接触电阻。