[发明专利]平板探测器像素结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种平板探测器像素结构及制备方法，该方法包括：提供基底，于基底上形成TFT漏极、源极及光敏二极管底电极；形成非晶铟镓锌氧化物有源层；于非晶铟镓锌氧化物有源层上依次形成TFT栅绝缘层及TFT栅电极层；以TFT栅电极层为遮罩，对非晶铟镓锌氧化物有源层进行N型重掺杂；于TFT区域形成TFT保护层，相邻两TFT保护层之间形成二极管的过孔；形成二极管的有机有源层及空穴传输层；于二极管区域的空穴传输层上形成透明顶电极层；形成像素保护层，通过像素保护层过孔形成与透明顶电极层互连的公共电极。本发明通过结合非晶铟镓锌氧化物和有机光敏二极管可实现大尺寸、柔性化平板探测器的生产和应用，同时简化了工艺，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及医疗辐射成像、工业无损探伤、安检安防等领域，特别是涉及一种平板探测器像素结构及其制备方法。

背景技术

平板探测器可应用于医疗成像(乳腺和胸部检查、放疗等)、工业无损探伤以及安检安防等领域，尺寸可达数十厘米，像素基板可由数百万乃至数千万个像素单元电路所组成，每个像素单元通常由薄膜晶体管(Thin-Film Transistors，TFT)和光敏二极管(Photodiode，PD)等器件所构成。

目前大尺寸平板探测器主要采用非晶硅(Amorphous silicon，a-Si)技术，即用非晶硅材料来制备TFT和PD的半导体层，像素单元也主要采用1T1D(1个TFT和1个Diode)的被动式像素传感(PPS)结构，如图1所示为无源相素结构的平板探测器的电路结构图，包括：Gate驱动IC1，用于逐行扫描打开TFT阵列；电信号读出芯片2，用于逐行扫描打开TFT后，并行读取各列光敏二极管电容中存储的电荷信号；平板探测器像素阵列3，其为感光元件阵列，将光信号转换成电信号。平板探测器像素阵列3具体包括：光敏二极管及其电容31，光敏二极管处于反向偏置状态，将光子信号转化成电荷信号，并存储于其电容中；TFT开关32，TFT关闭时，光敏二极管的电容进行电流积分；TFT打开时，电信号读出芯片开始读取光敏二极管电容中储存的电荷量；Gate线33，起逐行打开和关闭TFT的作用；Drain线34，起并行读取各列像素单元中存储的电荷信号的作用；V_COM线35，起给光敏二极管加反向偏置电压的作用。

如图2所示，上述无源相素结构的平板探测器的工作时序如下为：在曝光之前，先完成清空动作去除光敏二极管的漏电流所造成的暗电流信号；在清空完成之后进行曝光动作，完成曝光后，光敏二极管的电容在很短的时间内储存了曝光所产生的电荷信号；最后通过电信号读取芯片将光敏二极管电容中储存的电荷信号读出。第一帧读出完成后，若读取第二帧，需要再进行第二侦的清空，再重复之前的曝光读出动作。

非晶硅材料的优势在于其为非晶态结构，有利于制备大尺寸的平板探测器，另外，非晶硅平板探测器的辐射稳定性较好，也具有较高的辐射寿命(可达10kGy)。但是，非晶硅材料的场效应迁移率较低(约0.5cm²V^-1s^-1)，其开启电阻较大，不适用于需要高帧率的动态成像领域；其次，非晶硅薄膜的抗机械应变能力弱，当拉伸机械应变0.5％或压缩机械应变2％时，a-Si TFT就会失效，因此，其在机械应变状态下的器件稳定性不利于制备柔性平板探测器；另外，在TFT漏电流方面，与非晶氧化物TFT相比较，a-Si TFT的漏电流较大，故其具有更高的信号损失和噪声干扰。此外，a-Si TFT的接触电阻、开态电阻和寄生电容较大，在制备大尺寸平板探测器时，会导致信号的RC延迟较大，从而增大探测器的Lag。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种平板探测器像素结构及其制备方法，用于解决现有技术中平板探测器像素结构所具有的以下缺点：(1)TFT的接触电阻和寄生电容较大，影响TFT性能和开关速度，导致探测器Lag较大；(2)非晶硅薄膜的抗机械应变能力弱，不利于大尺寸柔性探测器的生产和应用。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种平板探测器像素结构的制备方法，所述制备方法至少包括如下步骤：