一种光电探测单元及其制造方法、光电探测设备技术

本发明专利技术实施例公开了一种光电探测单元及其制造方法、光电探测设备。该光电探测单元包括衬底基板，设置于衬底基板上的薄膜晶体管器件，包括有源层，栅极，源极和漏极，在栅极信号的作用下，利用有源层将源极和漏极连接；设置于衬底基板上的光电探测器件，用于在光子作用下激发出光电流，产生电信号，包括位于衬底基板上的光电转换层，与光电转换层接触的电极层。其中，有源层与光电转换层同层设置；第一电极与源极电连接，用于传输产生的电信号。该单元具有制作工艺简单，结构轻薄，光电转换效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种光电探测单元及其制造方法、光电探测设备
本专利技术涉及光电探测领域，特别涉及一种光电探测单元及其制造方法、光电探测设备。
技术介绍
光电探测单元是一种将光辐射能转换为电能并导出电信号的器件单元。现有技术中，光电探测单元在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。现有技术中常用的光电探测单元利用光敏电阻、光电二极管、光电倍增管等实现光电转换功能。对于光电探测单元，在提高光电转换效率方面一直存在要求。在常规的现有技术中，利用光电二极管器件实现光电转换，由于非晶硅二极管的光电转换层要求非晶硅厚度较大，工艺较难实现，另外光电探测层在薄膜晶体管完成后开始制作，其工艺势必会对薄膜晶体管器件造成影响。因此，现有技术中，光电探测器件制造难度大，工艺复杂，也不利于器件、单元和设备的轻薄化。
技术实现思路
本专利技术提供一种光电探测单元，包括衬底基板，设置于衬底基板上的薄膜晶体管器件和光电探测器件。其中，薄膜晶体管器件包括：有源层，栅极，栅绝缘层，源极和漏极；光电探测器件包括：光电转换层和电极层；电极层与光电转换层接触，电极层包括相互独立的第一电极与第二电极；以及，有源层与光电转换层同层设置；第一电极与源极电连接。相比于传统结构的光电探测单元，本专利技术实施例的光电探测器件的受光面积大，结构简单，同时在外加电场的作用下，光电转换效率明显提高。本专利技术实施例的光电探测单元结构简单，相比于传统结构的光电探测单元段差小，工艺简单，且受光面积大，光电转换效率高。其中，第一电极设置为包括多个相互平行的第一条状电极；第二电极设置为包括多个相互平行的第二条状电极；第一条状电极与第二条状电极交替间隔排列。可选的，光电转换层包括掺杂形成的第一图案，第一图案在衬底基板上的正投影与第一条状电极至少部分重叠。可选的，光电转换层还包括掺杂形成的第二图案，第二图案在衬底衬底基板上的正投影与第二条状电极至少部分重叠。可选的，第一图案和第二图案的掺杂类型不同。可选的，光电探测单元还包括第一保护层，位于薄膜晶体管器件和光电探测器件远离衬底基板一侧。可选的，薄膜晶体管器件还包括遮光层，遮光层位于有源层远离栅极一侧，遮光层在衬底基板上的正投影包含有源层在衬底基板上的正投影。可选的，有源层包括有源区和掺杂形成的欧姆接触区。可选的，第一电极为透明导体，和/或，第二电极为透明导体。可选的，光电探测单元还包括设置于光电转换层靠近基板一侧的反射层。可选的，反射层由金属材料制成，光电探测单元还包括设置于反射层与光电转换层之间的第二保护层，第二保护层由绝缘材料制成。可选的，栅极位于有源层远离衬底基板一侧，或，栅极位于有源层靠近衬底基板一侧。可选的，电极层与源极和漏极同层设置，或者，电极层与栅极同层设置。本专利技术还提供了一种广电探测设备，包括上述光电探测单元。本专利技术还提供了一种光电探测单元的制造方法包括，形成有源层和光电转换层；形成栅极；形成栅绝缘层；形成第一电极和第二电极；形成源极和漏极；其中，形成有源层和光电转换层包括，通过一次构图工艺形成有源层和光电转换层。通过一次图形工艺形成有源层和光电转换层，简化了工艺步骤，同时有利于光电探测单元的轻薄化。可选的，形成有源层和光电转换层还包括，通过第一掺杂工艺在光电转换层上形成第一图案。可选的，形成有源层和光电转换层还包括，通过第二掺杂工艺在光电转换层上形成第二图案。可选的，形成第一图案和形成第二图案所使用的掺杂工艺的掺杂类型不同。可选的，光电探测单元的制造方法还包括，形成第一电极的构图工艺和第一掺杂工艺使用的掩模版图案相同；形成第二电极的构图工艺和第二掺杂工艺使用的掩模板图案相同。可选的，第一掺杂工艺还包括，通过第一掺杂工艺在有源层上形成欧姆接触区。可选的，光电探测单元的制造方法还包括，在薄膜晶体管器件和光电探测器件上方形成第一保护层。可选的，光电探测单元的制造方法还包括，在衬底基板上形成反射层。可选的，反射层材料为金属；光电探测单元的制造方法还包括，在反射层与光电转换层之间形成第二保护层，第二保护层为绝缘材料。可选的，光电探测单元的制造方法还包括，在有源层远离栅极一侧形成遮光层，遮光层在衬底基板上的正投影包含有源层在衬底基板上的正投影。可选的，形成栅极在形成有源层和光电转换层之后完成，或，形成栅极在形成有源层和光电转换层之前完成。可选的，形成第一电极和第二电极与形成源极与漏极同时完成。可选的，形成第一电极和第二电极与形成栅极同时完成。本专利技术提供的光电探测单元的制造方法，通过改变各个步骤之间的关系，简化了制造工艺，利用相对简单的步骤制造出性能更优的光电探测单元。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅涉及本专利技术的一些实施例，而非对本专利技术的限制。图1a为本专利技术一实施例的光电探测单元；图1b为图1a的光电探测单元沿A-A的截面图；图2为本专利技术另一实施例的光电探测单元；图3为本专利技术另一实施例的光电探测单元；图4为本专利技术另一实施例的光电探测单元；图5为本专利技术另一实施例的光电探测单元；图6为本专利技术另一实施例的光电探测单元；图7为本专利技术一实施例光电探测单元的制造方法的示意图；图8为本专利技术一实施例形成有源层和光电转换层的示意图；图9为本专利技术另一实施例光电探测单元的制造方法的示意图；图10为本专利技术另一实施例光电探测单元的制造方法的示意图；图11为本专利技术另一实施例光电探测单元的制造方法的示意图；图12为本专利技术另一实施例光电探测单元的制造方法的示意图；图13为本专利技术一实施例的光电探测设备。附图标记说明：1衬底基板，20薄膜晶体管器件，30光电探测器件，21有源层，211欧姆接触区，212有源区，22栅极，220栅线，23源极，24漏极，240数据线，25栅绝缘层，26第一绝缘层，27遮光层，31光电转换层，311第一图案，312第二图案，32电极层，321第一电极，322第二电极，3211第一条状电极，3221第二条状电极，4第一保护层，5反射层，6第二保护层，S10形成有源层和光电转换层，S11形成有源层和光电转换层的构图工艺，S12第一掺杂工艺，S13第二掺杂工艺，S20形成栅极，S30形成栅绝缘层，S40形成第一电极和第二电极，S50形成源极和漏极，S60形成第一保护层，S70形成反射层，S80形成第二保护层。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电探测单元，其特征在于，包括：衬底基板，设置于所述衬底基板上的薄膜晶体管器件和光电探测器件；其中，所述薄膜晶体管器件包括：有源层，栅极，栅绝缘层，源极和漏极；所述光电探测器件包括：光电转换层和电极层；所述电极层与所述光电转换层接触，所述电极层包括相互独立的第一电极与第二电极；以及，所述有源层与所述光电转换层同层设置；所述第一电极与所述源极电连接。

【技术特征摘要】
1.一种光电探测单元，其特征在于，包括：衬底基板，设置于所述衬底基板上的薄膜晶体管器件和光电探测器件；其中，所述薄膜晶体管器件包括：有源层，栅极，栅绝缘层，源极和漏极；所述光电探测器件包括：光电转换层和电极层；所述电极层与所述光电转换层接触，所述电极层包括相互独立的第一电极与第二电极；以及，所述有源层与所述光电转换层同层设置；所述第一电极与所述源极电连接。2.根据权利要求1所述的光电探测单元，其特征在于，所述第一电极设置为包括多个相互平行的第一条状电极；所述第二电极设置为包括多个相互平行的第二条状电极；所述第一条状电极与所述第二条状电极交替间隔排列。3.根据权利要求2所述的光电探测单元，其特征在于，所述光电转换层包括掺杂形成的第一图案，所述第一图案在衬底基板上的正投影与所述第一条状电极至少部分重叠。4.根据权利要求3所述的光电探测单元，其特征在于，所述光电转换层还包括掺杂形成的第二图案，所述第二图案在衬底衬底基板上的正投影与所述第二条状电极至少部分重叠。5.根据权利要求4所述的光电探测单元，其特征在于，所述第一图案和所述第二图案的掺杂类型不同。6.根据权利要求1所述的光电探测单元，其特征在于，所述光电探测单元还包括第一保护层，位于所述薄膜晶体管器件和所述光电探测器件远离所述衬底基板一侧。7.根据权利要求1所述的光电探测单元，其特征在于，所述薄膜晶体管器件还包括遮光层，所述遮光层位于所述有源层远离所述栅极一侧，所述遮光层在所述衬底基板上的正投影包含所述有源层在所述衬底基板上的正投影。8.根据权利要求1所述的光电探测单元，其特征在于，所述有源层包括有源区和掺杂形成的欧姆接触区。9.根据权利要求1所述的光电探测单元，其特征在于，所述第一电极为透明导体，和/或，所述第二电极为透明导体。10.根据权利要求1所述的光电探测单元，其特征在于，所述光电探测单元还包括设置于所述光电转换层靠近所述基板一侧的反射层。11.根据权利要求1所述的光电探测单元，其特征在于，所述反射层由金属材料制成，所述光电探测单元还包括设置于所述反射层与所述光电转换层之间的第二保护层，所述第二保护层由绝缘材料制成。12.根据权利要求1至11任意一项所述的光电探测单元，其特征在于，栅极位于所述有源层远离所述衬底基板一侧，或，所述栅极位于所述有源层靠近所述衬底基板一侧。13.根据权利要求12所述的光电探测单元，其特征在于，所述电极层与所述源极和所述漏极同层设置。14.根据权利要求12所述的光电探测单元，其特征在于，所述电极层与所述栅极同层设置。15.一种光电探测设备，包括如权利要求1至14任...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜倩倩，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，北京京东方显示技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11