專利名稱：一種平板x射線探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及X射線探測(cè)器領(lǐng)域，特別是涉及平板X射線探測(cè)器曝光控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在醫(yī)學(xué)檢測(cè)過程中，為了在保證X射線成像質(zhì)量的同時(shí)盡量減少患者受到的輻射量，控制X射線曝光開始和結(jié)束非常關(guān)鍵。通常采用的方法有通過放射師手動(dòng)控制或電子計(jì)時(shí)器控制X射線曝光的開始和結(jié)束；通過AEC(Automatic exposure control，自動(dòng)曝光控制)設(shè)備控制X射線曝光的終止。AEC是控制X射線曝光時(shí)間的設(shè)備，其目的是在保證X射線影像質(zhì)量的前提下精確地控制X射線的曝光時(shí)間，將發(fā)射到患者的X射線劑量最小化。AEC產(chǎn)生的信號(hào)正比于X 射線探測(cè)器接收到得X射線的通量，AEC系統(tǒng)根據(jù)這個(gè)信號(hào)采取停止曝光或調(diào)整X射線曝光劑量的方式來調(diào)整每張X射線影像的曝光劑量。早期的AEC設(shè)備由于工藝所限，無法集成在平板X射線探測(cè)器中，醫(yī)學(xué)放射設(shè)備上AEC系統(tǒng)通常由放置在病人和X射線接收器之間的AEC探測(cè)器完成。隨著液晶顯示制造工藝的不斷發(fā)展，目前已經(jīng)出現(xiàn)了集成AEC功能的平板X射線探測(cè)器，按照制程工藝的不同分為CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝和TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶體管)工藝。CMOS工藝AEC系統(tǒng)中的曝光劑量檢測(cè)是由光電門(photogate)實(shí)現(xiàn)的，如菲利浦電子有限公司的專利US7346146B2 ；TFT工藝AEC系統(tǒng)中的曝光劑量檢測(cè)通常由額外制作的光電轉(zhuǎn)換元件來實(shí)現(xiàn)，如佳能公司的專利 US7507970B2和菲利浦電子有限公司的專利US7601961B2。雖然采用不同的工藝均可以實(shí)現(xiàn)AEC系統(tǒng)與平板X射線探測(cè)器的集成，但是均會(huì)不同程度的增加平板X射線探測(cè)器的制造工藝復(fù)雜度，同時(shí)增加平板X射線探測(cè)器的制造成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種平板X射線探測(cè)器，能夠不增加制備工藝將AEC功能集成在X射線探測(cè)器上。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種平板X射線探測(cè)器，包括襯底，所述襯底上包括多個(gè)TFT和光電二極管組成的陣列區(qū)域；所述襯底上的柵層，所述柵層中包括TFT的底柵和電容下電極，所述電容下電極位于所述光電二極管區(qū)域的下方；所述柵層上方的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋在所述TFT和光電二極管區(qū)域；位于光電二極管區(qū)域介質(zhì)層上方的電容上電極，所述電容上電極與所述介質(zhì)層和所述電容下電極形成電容；所述電容的上電極上方的光電二極管，所述光電二極管的下電極為所述電容的上電極。優(yōu)選地，所述襯底上所有光電二極管區(qū)域下方都包括所述電容。[0013]優(yōu)選地，所述襯底上部分光電二極管區(qū)域下方包括所述電容。所述平板X射線探測(cè)器的電容下電極面積與所述光電二極管上電極面積相同。所述平板X射線探測(cè)器，電容上電極與TFT的漏電極連接。所述平板X射線探測(cè)器，柵層為金屬M(fèi)o。所述平板X射線探測(cè)器，介質(zhì)層為SiNx。所述平板X射線探測(cè)器，電容上電極為鉬鋁合金。所述平板X射線探測(cè)器，襯底為玻璃。本實(shí)用新型所述的X射線探測(cè)器，利用與底層?xùn)艠O金屬同步制作的另一金屬電極與光電二極管中底層金屬形成電容，工作時(shí)通過電容的耦合在TFT底層?xùn)艠O金屬上產(chǎn)生與光電二極管中存儲(chǔ)的影像數(shù)據(jù)電荷等量的鏡像電荷。再通過曝光劑量檢測(cè)讀出單元將底層?xùn)艠O金屬上的鏡像電荷讀出，經(jīng)過進(jìn)一步處理后形成中斷信號(hào)，用以控制X射線曝光的結(jié)束，實(shí)現(xiàn)了 AEC功能，使用時(shí)不需要額外的AEC設(shè)備。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的平板 X射線探測(cè)器具有的優(yōu)點(diǎn)是，平板X射線探測(cè)器包括實(shí)現(xiàn)AEC功能的電容，該電容的制作不需要額外的工藝，在制作平板X射線探測(cè)器的同時(shí)制作了電容。這樣既實(shí)現(xiàn)了探測(cè)器的AEC 功能，又可以節(jié)約制造成本。另外，實(shí)現(xiàn)AEC功能的電容位于平板X射線探測(cè)器的光電二極管下方，不會(huì)對(duì)X射線探測(cè)器的影像質(zhì)量造成影響。

通過附圖所示，本實(shí)用新型的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。圖1為本實(shí)用新型平板X射線探測(cè)器像素結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型平板X射線探測(cè)器的影像數(shù)據(jù)采集的基本單元結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實(shí)用新型平板X射線探測(cè)器的系統(tǒng)圖；圖4為本實(shí)用新型中曝光劑量檢測(cè)單元在平板X射線探測(cè)器中的位置示意圖；圖5為本實(shí)用新型平板X射線探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型平板X射線探測(cè)器的制備方法的流程圖；圖7-圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例中制備平板X射線探測(cè)器的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是利用與底層?xùn)艠O金屬同時(shí)制作的金屬電極與光電二極管中底層金屬形成電容，通過電容的耦合在電容的金屬電極上產(chǎn)生與光電二極管中存儲(chǔ)的影像數(shù)據(jù)電荷等量的鏡像電荷，再通過曝光劑量檢測(cè)讀出單元將底層?xùn)艠O金屬上的鏡像電荷讀出，經(jīng)過進(jìn)一步處理后形成中斷信號(hào)，用以控制X射線曝光的結(jié)束。為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加易懂，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。為了更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，首先結(jié)合附圖具體描述本實(shí)用新型的X 射線探測(cè)器工作原理。圖1為本實(shí)用新型平板X射線探測(cè)器像素結(jié)構(gòu)圖，其中的像素為光敏元器件。圖中以16個(gè)像素為例，其中的像素有兩種結(jié)構(gòu)，103為影像數(shù)據(jù)采集的基本單元，由TFTlOl和PIN光電二極管(在P區(qū)和N區(qū)之間夾一層本征半導(dǎo)體或低濃度雜質(zhì)的半導(dǎo)體構(gòu)造的光電二極管)102構(gòu)成，參見圖2。PIN光電二極管頂層金屬由第一偏置單元108提供偏置；105 為曝光劑量檢測(cè)單元的基本單元，除了包含TFTlOl和PIN光電二極管102之外，還包含一個(gè)電容104，該電容104為MIM(Metal Insulator Metal，金屬絕緣體金屬)電容，本實(shí)用新型中其上層金屬為PIN光電二極管的底層金屬，其下層金屬為玻璃基板之上的薄層金屬。 通常情況下，一個(gè)平板X射線探測(cè)器中由數(shù)千個(gè)這樣的像素構(gòu)成。本實(shí)用新型中的平板X射線探測(cè)器包含一個(gè)地址控制單元106，用于控制像素陣列中的地址線115。同一行中的所有像素由一根地址線控制，通過地址控制單元106可以將像素陣列中的影像數(shù)據(jù)逐行讀出，讀出的影像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線114傳送到影像數(shù)據(jù)處理單元107進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理，如信號(hào)的放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等。在影像數(shù)據(jù)采集階段，采集得到的影像數(shù)據(jù)將以電荷的形式儲(chǔ)存在PIN光電二極管102中，這些電荷將在電容104的底層金屬上產(chǎn)生等量的鏡像電荷，再通過曝光劑量讀出單元113對(duì)這些鏡像電荷進(jìn)行進(jìn)一步的處理后用以控制X射線曝光的結(jié)束。本實(shí)用新型的曝光劑量讀出單元113由第二偏置單元109、運(yùn)算放大器110、反饋電容111與開關(guān)112構(gòu)成。通過將第二偏置單元109連接到運(yùn)算放大器110的正向輸入端， 電容104的底層金屬也具有了與第二偏置單元109相同的電位。當(dāng)X射線照射到平板X射線探測(cè)器上，將在電容104上產(chǎn)生電荷，這些電荷將在數(shù)據(jù)線116上產(chǎn)生光電流，正電荷或空穴將被傳輸?shù)椒答侂娙?11，這時(shí)在運(yùn)算放大器110的輸出端將檢測(cè)到所有的正電荷。此時(shí)的開關(guān)112是打開狀態(tài)的。當(dāng)所有的正電荷均被讀出后，開關(guān)112閉合將反饋電容111 中的電荷清零。圖3所示為本實(shí)用新型平板X射線探測(cè)器的系統(tǒng)框圖，主要包含X射線發(fā)生器 301、影像數(shù)據(jù)采集及處理單元302和309、曝光劑量采集及處理單元303到308、存儲(chǔ)器單元310與系統(tǒng)控制器311。由X射線發(fā)生器301產(chǎn)生的X射線通過閃爍體單元(未顯示在圖中)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽夂?，被影像?shù)據(jù)采集單元302和曝光劑量采集單元303收集。其中由曝光劑量采集單元303收集的數(shù)據(jù)經(jīng)過放大器304和加法器305處理之后，在比較器306 中與參考閾值電壓307相比較。如果加法器的輸出大于參考閾值電壓，X射線中斷單元308 將產(chǎn)生中斷信號(hào)關(guān)閉X射線發(fā)生器301。當(dāng)X射線發(fā)生器301停止時(shí)，影像數(shù)據(jù)采集單元 302也隨即停止收集影像數(shù)據(jù)。此時(shí)收集到的數(shù)據(jù)在經(jīng)過影像數(shù)據(jù)處理單元309處理后由系統(tǒng)控制器311存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器單元310中。本實(shí)用新型所涉及的平板X射線探測(cè)器包括多個(gè)控制元件TFT和光電二極管組成的陣列，其中在光電二極管下方包括電容的陣列元素作為AEC系統(tǒng)的重要組成部分，通常分布在平板X射線探測(cè)器像素陣列中的特定區(qū)域中，如圖4中L、R和C區(qū)域，也可在每個(gè)陣列中都包括電容，來實(shí)現(xiàn)X-射線探測(cè)器的AEC功能。本實(shí)用新型所涉及的平板X射線探測(cè)器結(jié)構(gòu)參見圖5所示，由襯底501、控制元件 TFT502、光電二極管503和電容504構(gòu)成，具體包括襯底501，所述襯底上包括多個(gè)TFT區(qū)域505和光電二極管區(qū)域506組成的陣列；所述襯底上的柵層，所述柵層中包括TFT的底柵507和電容下電極508，所述電容下電極位于所述光電二極管區(qū)域506 ；所述柵層上方的介質(zhì)層509，所述介質(zhì)層覆蓋在所述TFT和光電二極管區(qū)域；[0041]位于光電二極管區(qū)的介質(zhì)層上方的電容上電極511，所述電容上電極與介質(zhì)層 509和電容上電極511形成電容504 ；所述電容的上電極上方的光電二極管503，所述電容上電極511為光電二極管的下電極。以下通過一個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所涉及的平板X射線探測(cè)器相應(yīng)的制備方法進(jìn)行詳細(xì)說明參照?qǐng)D6所示，本實(shí)施例中所述平板X射線探測(cè)器相應(yīng)的制備方法包括以下步驟步驟S 1，在襯底上制備柵層，所述襯底包括多個(gè)TFT和光電二極管組成的陣列區(qū)域，所述柵層中包括TFT的底柵和電容下電極，其中所述電容下電極位于襯底上的光電二極管區(qū)域。本實(shí)施例中襯底是玻璃，參見圖7，在玻璃基板701上濺射生成一層金屬鉬Mo膜， 使用濕刻工藝按照探測(cè)器設(shè)計(jì)要求刻蝕成TFT的柵極金屬702及MIM電容的下層金屬電極703，本實(shí)施例中采用濺射方法制備鉬金屬層，也可以采用其它金屬作為柵層，如金屬鉻 (Cr)0本步驟制備的電容下電極的面積可以與PIN光電二極管的頂層電極的面積相同， 也可以小于PIN光電二極管頂層電極的面積，這取決于X射線探測(cè)器的具體設(shè)計(jì)需要。本步驟還可以先在玻璃襯底上光刻制備電極圖案，然后濺射制備金屬M(fèi)o膜，最后去除多余部分Mo膜。另外，本實(shí)用新型的X射線探測(cè)器的襯底還可以采用其它不導(dǎo)電的材料。步驟S2，制備所述柵層上方的介質(zhì)層。參見圖8，在包括柵層金屬的玻璃襯底801上濺射生成一層SiNx薄膜804，SiNx薄膜層覆蓋在所述TFT電極802和光電二極管區(qū)域的電容電極803上。該步驟制備的SiNx薄膜804有兩個(gè)作用，一是將作為TFT中的介質(zhì)層，把柵極與源極、漏極隔離開來，二是將作為MIM電容中間的絕緣介質(zhì)層。步驟S3，制備位于TFT底柵介質(zhì)層上的TFT其余部分和位于光電二極管區(qū)域的介質(zhì)層上方的電容上電極。結(jié)合附圖，該步驟具體包括首先，參見圖9，在TFT介質(zhì)層904上制備有源區(qū)905。該有源區(qū)由一層比較厚的非晶硅膜和一層比較薄的η+非晶硅膜構(gòu)成。其次，參見圖10Α，在TFT的有源區(qū)1005上沉積金屬層，制備TFT的源電極1006和漏電極1007層；該步驟中，制備電極采用慣用的半導(dǎo)體器件電極制備方法，電極材料為鉬鋁合金。在位于光電二極管區(qū)域的介質(zhì)層1004上沉積與光電二極管區(qū)域相同面積的金屬層1008。該金屬層1008和其下面的介質(zhì)層1004，以及介質(zhì)層下面的柵層金屬層1003組成電容，電容的上電極材料也為鉬鋁合金。至此，在玻璃襯底上制備出了符合設(shè)計(jì)要求的TFT和電容。為了簡(jiǎn)化制備工藝，可以在制備TFT的源電極層1006和漏電極層1007的同時(shí)制備電容的上電極層，見圖10Β，此時(shí)漏電極1007覆蓋在光電二極管區(qū)域的SiNx介質(zhì)層1004上方，將成為電容的上電極。[0059]步驟S4，制備位于所述電容上電極上方的光電二極管和偏置電極，所述光電二極管的下電極為所述電容上電極。參見圖11，以電容的上電極1108為光電二極管的下電極，在其上制備光電二極管 1109。上述光電二極管1109為三層結(jié)構(gòu)，從下至上分別為η+非晶硅、非晶硅、P+非晶硅， 上層金屬為ITO膜1110。在PIN光電二極管的ITO上制備偏置電極，所述偏置電極用于給PIN光電二極管提供工作時(shí)所需的偏置電壓。本實(shí)用新型的X射線探測(cè)器還可以采用其它類型的光電二極管。至此，本實(shí)用新型所涉及的平板X射線探測(cè)器制備完成。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本實(shí)用新型。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種平板X射線探測(cè)器，其特征在于，包括襯底，所述襯底上包括多個(gè)TFT和光電二極管組成的陣列區(qū)域； 所述襯底上的柵層，所述柵層中包括TFT的底柵和電容下電極，所述電容下電極位于所述光電二極管區(qū)域的下方；所述柵層上方的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋在所述TFT和光電二極管區(qū)域； 位于光電二極管區(qū)域介質(zhì)層上方的電容上電極，所述電容上電極與所述介質(zhì)層和所述電容下電極形成電容；所述電容的上電極上方的光電二極管，所述光電二極管的下電極為所述電容的上電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板X射線探測(cè)器，其特征在于，所述襯底上所有光電二極管區(qū)域下方都包括所述電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板X射線探測(cè)器，其特征在于，所述襯底上部分光電二極管區(qū)域下方包括所述電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的平板X射線探測(cè)器，其特征在于，所述電容下電極面積與所述光電二極管上電極面積相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的平板X射線探測(cè)器，其特征在于，所述電容上電極與 TFT的漏電極連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的平板X射線探測(cè)器，其特征在于，所述柵層為金屬M(fèi)o。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的平板X射線探測(cè)器，其特征在于，所述介質(zhì)層為SiNx。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的平板X射線探測(cè)器，其特征在于，所述電容上電極為鉬招合金ο
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的平板X射線探測(cè)器，其特征在于，所述襯底為玻璃。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種平板X射線探測(cè)器，所述平板X射線探測(cè)器包括襯底、TFT、光電二極管和電容。其中，所述襯底包括由多個(gè)TFT和光電二極管組成的陣列區(qū)域；TFT的底柵和電容的下電極制作在襯底上方；光電二極管位于電容的上方，電容的上電極為光電二極管的下電極。在制作TFT的柵極時(shí)同步制作了位于光電二極管下方的電容下電極，不需要額外工藝制作電容來實(shí)現(xiàn)X射線探測(cè)器的自動(dòng)曝光控制功能，可以節(jié)約制造成本。并且，電容制作在光電二極管的下方，不會(huì)影響X射線的影像質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L27/146GK202120914SQ20112019219
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者劉琳, 邱承彬 申請(qǐng)人:上海奕瑞光電子科技有限公司