像素传感结构、传感装置及像素传感结构的形成方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种像素传感结构、传感装置及像素传感结构的形成方法。所述像素传感结构包括：衬底；第一晶体管，位于所述衬底表面，包括第一源电极、第一漏电极、第一有源层、第一顶栅电极和第一漏极金属层；所述第一晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管或者非晶氧化物薄膜晶体管；第二晶体管，位于所述衬底表面，包括第二源电极、所述第一漏极金属层、第二底栅电极、第二顶栅电极和第二有源层；所述第二底栅电极与所述第一顶栅电极同层设置；所述第二有源层位于所述第二源电极与所述第一漏极金属层之间；所述第一漏极金属层与所述第一漏电极电连接。本发明专利技术提高了像素传感结构的开关速度，有效改善了传感装置的性能。

Formation of Pixel Sensing Structure, Sensing Device and Pixel Sensing Structure

【技术实现步骤摘要】
像素传感结构、传感装置及像素传感结构的形成方法
本专利技术涉及传感
，尤其涉及一种像素传感结构、传感装置及像素传感结构的形成方法。
技术介绍
有机薄膜晶体管(Organicthinfilmtransistor，OTFT)使用“按需制造”的印刷工艺，具有可以在低温工艺下大面积加工、低成本、优异的机械柔韧性等优点，基于OTFT的传感器也有诸多报道。然而，OTFT相对较差的电学性能限制了其在各种传感系统中的应用。低温多晶硅薄膜晶体管((LowTemperaturePoly-SiThinFilmTransistor，LTPSTFT)和非晶氧化物薄膜晶体管(AmorphousOxideSemiconductorsThinFilmTransistor，AOSTFT)均具有高迁移率、较好的电学稳定性等优点，作为像素开关可以实现更快的开关速度，从而提高像素传感装置的响应速率。此外，LTPSTFT和AOSTFT也可以制作在柔性塑料基板上，有助于进行柔性传感器的制造。综合上述情况，如果能将两种薄膜晶体管技术各自的优势结合起来，得到集成结构的像素传感单元，则可以实现具有快速信号读取功能、超高灵敏度、检测目标多样性的传感装置。然而现有的电路集成技术往往将不同器件相互分离，占用较大面积；工艺流程相对比较复杂，限制了它的市场前景。因此，如何改善传感装置的性能，简化传感装置的形成工艺，是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种像素传感结构、传感装置及像素传感结构的形成方法，用于解决现有的传感装置性能较差的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种像素传感结构，包括：衬底；第一晶体管，位于所述衬底表面，包括第一源电极、第一漏电极、第一有源层、第一顶栅电极和第一漏极金属层；所述第一源电极、所述第一漏电极与所述第一有源层同层设置，且所述第一有源层位于所述第一源电极与所述第一漏电极之间，所述第一晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管或者非晶氧化物薄膜晶体管；第二晶体管，位于所述衬底表面，包括第二源电极、所述第一漏极金属层、第二底栅电极、第二顶栅电极和第二有源层；所述第二底栅电极与所述第一顶栅电极同层设置；所述第一漏极金属层、所述第二源电极与所述第二有源层同层设置，且所述第二有源层位于所述第二源电极与所述第一漏极金属层之间；所述第一漏极金属层与所述第一漏电极电连接。优选的，还包括：第一栅绝缘层，覆盖所述第一源电极、所述第一漏电极和所述第一有源层，所述第一顶栅电极和第二底栅电极均位于所述第一栅绝缘层表面；中间绝缘层，覆盖所述第一顶栅电极和第二底栅电极，所述第一漏极金属层、所述第二源电极和所述第二有源层均位于所述中间绝缘层表面；第一封装层，覆盖所述第一漏极金属层、所述第二源电极和所述第二有源层，并具有暴露所述第二有源层的第一开口；第二栅绝缘层，位于所述第一开口内，并覆盖所述第二有源层，所述第二顶栅电极位于所述第二栅绝缘层表面。优选的，所述第一晶体管还包括：第一源极金属层，与所述第一漏极金属层同层设置；第一导电连接柱，沿垂直于所述衬底的方向延伸，所述第一导电连接柱一端电连接所述第一源极金属层、另一端电连接所述第一源电极；第二导电连接柱，沿垂直于所述衬底的方向延伸，所述第二导电连接柱一端电连接所述第一漏极金属层、另一端电连接所述第一漏电极。优选的，所述第二栅绝缘层的电容值大于所述中间绝缘层的电容值。优选的，还包括：第二封装层，覆盖所述第一封装层，并具有暴露所述第二顶栅电极的第二开口。为了解决上述问题，本专利技术还提供了一种传感装置，包括：像素矩阵，包括多个上述任一项所述的像素传感结构，且多个所述像素传感结构呈阵列排布；扫描驱动电路，与所述第一顶栅电极电连接，用于向每个像素传感结构提供扫描控制信号；数据读出电路，与所述第一源电极电连接，用于读取每个像素传感结构的传感输出信号。为了解决上述问题，本专利技术还提供了一种像素传感结构的形成方法，包括如下步骤：提供衬底；形成位于同层的第一源电极、第一漏电极和第一有源层于所述衬底表面，且所述第一有源层位于所述第一源电极与所述第一漏电极之间；形成覆盖所述第一源电极、所述第一漏电极和所述第一有源层的第一栅绝缘层；形成位于同层的第一顶栅电极和第二底栅电极于所述第一栅绝缘层表面；形成覆盖所述第一顶栅电极和第二底栅电极的中间绝缘层；形成位于同层的第二源电极、第二有源层和第一漏极金属层于所述中间绝缘层表面，且所述第二有源层位于所述第二源电极与所述第一漏极金属层之间，所述第一漏极金属层与所述第一漏电极电连接，得到包括第一漏电极、第一源电极、第一有源层、第一顶栅电极和第一漏极金属层的第一晶体管，所述第一晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管或者非晶氧化物薄膜晶体管；形成覆盖所述第二有源层的第二栅绝缘层；形成第二顶栅电极于所述第二栅绝缘层表面，得到包括第一漏极金属层、第二源电极、第二有源层、第二底栅电极和第二顶栅电极的第二晶体管。优选的，形成位于同层的第一源电极、第一漏电极和第一有源层于所述衬底表面的具体步骤包括：沉积非晶硅材料于所述衬底表面，形成非晶硅层；对所述非晶硅层进行退火处理，形成多晶硅层；于所述多晶硅层中定义第一有源区、第一源极区和第一漏极区；分别对所述第一有源区、所述第一源极区和第一漏极区进行离子掺杂，形成所述第一源电极、所述第一漏电极和所述第一有源层。优选的，形成位于同层的第二源电极、第二有源层和第一漏极金属层于所述中间绝缘层表面的具体步骤包括：刻蚀所述中间绝缘层和所述第一栅绝缘层，形成暴露所述第一源电极的第一过孔和暴露所述第一漏电极的第二过孔；沉积金属材料于所述中间绝缘层表面、所述第一过孔内和所述第二过孔内，同时形成所述第二源电极、所述第一漏极金属层、第一源极金属层、第一导电连接柱和第二导电连接柱，所述第一导电连接柱一端电连接所述第一源极金属层、另一端电连接所述第一源电极，所述第二导电连接柱一端电连接所述第一漏极金属层、另一端电连接所述第一漏电极。优选的，形成覆盖所述第二有源层的第二栅绝缘层的具体步骤包括：形成覆盖所述第二源电极、所述第一漏极金属层和所述中间绝缘层的第一封装层；刻蚀所述第一封装层，形成暴露位于所述第二源电极和所述第一漏极金属层之间的中间绝缘层的第一开口；形成所述第二有源层于所述第二源电极和所述第一漏极金属层之间；于所述第一开口内形成覆盖所述第二有源层的所述第二栅绝缘层。优选的，形成第二顶栅电极于所述第二栅绝缘层表面的具体步骤包括：形成所述第二顶栅电极于所述第二栅绝缘层表面；形成覆盖所述第一封装层和所述第二顶栅电极的第二封装层；刻蚀所述第二封装层，形成暴露所述第二顶栅电极的第二开口。本专利技术提供的像素传感结构、传感装置及像素传感结构的形成方法，采用双晶体管结构，其中第一晶体管作为开关晶体管、第二晶体管作为传感晶体管，且第一晶体管的第一漏极金属层同时作为第二晶体管的漏极，实现了第一晶体管与第二晶体管的电连接，无需设置额外的互连结构，提高了传感装置的集成度；且采用低温多晶硅薄膜晶体管或非晶氧化物薄膜晶体管作为开关晶体管，利用低温多晶硅薄膜晶体管或非晶氧化物薄膜晶体管具有较高的迁移率、能够产生较大的电流的优势，提高了传感装置的开关速度，进而提高了传感装置在使用过程中数据读出电路的刷新频率，实现了对传感装置性能的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种像素传感结构，其特征在于，包括：衬底；第一晶体管，位于所述衬底表面，包括第一源电极、第一漏电极、第一有源层、第一顶栅电极和第一漏极金属层；所述第一源电极、所述第一漏电极与所述第一有源层同层设置，且所述第一有源层位于所述第一源电极与所述第一漏电极之间，所述第一晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管或者非晶氧化物薄膜晶体管；第二晶体管，位于所述衬底表面，包括第二源电极、所述第一漏极金属层、第二底栅电极、第二顶栅电极和第二有源层；所述第二底栅电极与所述第一顶栅电极同层设置；所述第一漏极金属层、所述第二源电极与所述第二有源层同层设置，且所述第二有源层位于所述第二源电极与所述第一漏极金属层之间；所述第一漏极金属层与所述第一漏电极电连接。

【技术特征摘要】
1.一种像素传感结构，其特征在于，包括：衬底；第一晶体管，位于所述衬底表面，包括第一源电极、第一漏电极、第一有源层、第一顶栅电极和第一漏极金属层；所述第一源电极、所述第一漏电极与所述第一有源层同层设置，且所述第一有源层位于所述第一源电极与所述第一漏电极之间，所述第一晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管或者非晶氧化物薄膜晶体管；第二晶体管，位于所述衬底表面，包括第二源电极、所述第一漏极金属层、第二底栅电极、第二顶栅电极和第二有源层；所述第二底栅电极与所述第一顶栅电极同层设置；所述第一漏极金属层、所述第二源电极与所述第二有源层同层设置，且所述第二有源层位于所述第二源电极与所述第一漏极金属层之间；所述第一漏极金属层与所述第一漏电极电连接。2.根据权利要求1所述的像素传感结构，其特征在于，还包括：第一栅绝缘层，覆盖所述第一源电极、所述第一漏电极和所述第一有源层，所述第一顶栅电极和第二底栅电极均位于所述第一栅绝缘层表面；中间绝缘层，覆盖所述第一顶栅电极和第二底栅电极，所述第一漏极金属层、所述第二源电极和所述第二有源层均位于所述中间绝缘层表面；第一封装层，覆盖所述第一漏极金属层、所述第二源电极和所述第二有源层，并具有暴露所述第二有源层的第一开口；第二栅绝缘层，位于所述第一开口内，并覆盖所述第二有源层，所述第二顶栅电极位于所述第二栅绝缘层表面。3.根据权利要求2所述的像素传感结构，其特征在于，所述第一晶体管还包括：第一源极金属层，与所述第一漏极金属层同层设置；第一导电连接柱，沿垂直于所述衬底的方向延伸，所述第一导电连接柱一端电连接所述第一源极金属层、另一端电连接所述第一源电极；第二导电连接柱，沿垂直于所述衬底的方向延伸，所述第二导电连接柱一端电连接所述第一漏极金属层、另一端电连接所述第一漏电极。4.根据权利要求2所述的像素传感结构，其特征在于，所述第二栅绝缘层的电容值大于所述中间绝缘层的电容值。5.根据权利要求2所述的像素传感结构，其特征在于，还包括：第二封装层，覆盖所述第一封装层，并具有暴露所述第二顶栅电极的第二开口。6.一种传感装置，其特征在于，包括：像素矩阵，包括多个如权利要求1-5中任一项所述的像素传感结构，且多个所述像素传感结构呈阵列排布；扫描驱动电路，与所述第一顶栅电极电连接，用于向每个像素传感结构提供扫描控制信号；数据读出电路，与所述第一源电极电连接，用于读取每个像素传感结构的传感输出信号。7.一种像素传感结构的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：提供衬底；形成位于同层的第一源电极、第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭小军，樊嘉丽，唐伟，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31