使用连续膜的集成MIS光敏器件制造技术

一种集成光敏器件，具有金属－绝缘体－半导体（ＭＩＳ）光电二极管，其由一个或多个基本上连续的半导体材料层和基本上连续的电介质材料层构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及图象传感器，特别地，涉及具有用金属-绝缘体-半导 体(MIS)光电二极管实现的像素电路的图象传感器。
技术介绍
图象传感器，例如用于大面积X-射线成像的图象传感器，经常 使用像素电路，其中使用台面(mesa)隔离的MIS光电二极管作为光敏 器件。(台面隔离器件是通过腐蚀掉一部分活性材料，留下一个活性材 料的"台面"而形成的)另一种常用的光敏器件是台面隔离的p-i-n光 电二极管。还有一种传统的光敏器件是基本上由连续膜构成的p-i-n 光电二极管。然而，这些传统的光敏器件具有一些缺陷。台面隔离的 MIS和p-i-n光电二极管通常产生较差的图象信号。由基本上连续的 膜构成的p-i-n光电二极管在相邻像素之间产生显著的串扰。参考图1，其典型地显示了用台面隔离MIS光电二极管和薄膜晶 体管(TFT)实现的像素电路的传统实施例。从基片12开始，形成(例 如沉积)各种层电介质(绝缘体)、半导体和导电材料。例如，在 基片12的上表面上，构图的导电材料(例如金属)层形成MIS光电 二极管14a的下电极20a和TFT 16的栅极接线端32。接着是构图的 电介质材料层，其形成MIS光电二极管14a的电介质26a和TFT 16 的栅极电介质34。然后是构图的本征无定形硅(例如ia-Si)材料层，其 形成MIS光电二才及管14a的半导体层24a (光吸收层)和TFT 16的 沟道36其中之一。接着是构图的n+无定形硅层，其形成其余的半导 体层，欧姆接触22a,并有效地形成MIS光电二极管14a的上电极和 欧姆接触38，用于TFT 16的漏极和源极接线端。接着是另一个构图 的导电层(例如金属)，其形成TFT16的漏极42和源极44接线端，6数据线46和偏置线30。在所有这些层之后是钝化层(电介质)50。参考图2，传统像素电路的另一个实施例10b釆用台面隔离的 p-i-n光电二极管14b，而不是台面隔离的MIS光电二极管。在该实施 例10b中，TFT16的结构与图1中实施例10a基本上相同。但是，用 p-i-n光电二极管14b代替了 MIS光电二极管14a。形成TFT 16源极 接线端44的导电材料(例如金属)的构图层也构成p-i-n光电二极管 14b的下电极20b。接着是构图的n+无定形硅层28b,随后是构图的 本征无定形硅层24b (光吸收层)以及然后是构图的p+无定形硅层 22b，它们共同形成光电二极管14b的p-i-n结构。接着是构图的光透 明导电材料(例如铟锡氧化物或ITO)层，其形成上电极18b。然后 是构图的电介质材料层，其形成层间电介质52，透过它形成一个通孔， 从而允许沉积导电材料(例如金属)以形成与光电二极管14b的上电 极18b接触的偏置线30。最后是钝化层50。参考图3，使用p-i-n光电二极管14c的传统像素电路的可选择 实施例10c与图2的实施例10b相似，只是光电二才及管14c的主要部 分是用连续的膜形成的，而不是由台面隔离的结构形成。因此，用于 各个光电二极管层24c， 22c和18c的制造方法和材料是相同的，但是 呈连续膜的形式。如前面指出的，台面隔离MIS和p-i-n光电二极管传感器的共同 缺点是信号水平低。当具有台面隔离的结构时，这些光敏感元件的填 充系数(fill-factor)小于一(unity)(填充系数的定义是光敏感元件的面 积除以总像素面积)。从而，并不是所有照射像素的光线都被光敏感 元件吸收。因此，不能获得最大的可能信号强度。图1的台面隔离MIS光电二极管还有进一步的缺点。与用于形 成TFT 16的沟道36相同的膜还用于形成MIS光电二极管14a的光吸 收层24a。 一般而言，当沟道36的厚度较薄时，TFT 16的性能会得 到优化，但是MIS光电二极管14a的性能只有在光吸收层24a较厚时 才能得到优化。利用单一的膜，TFT 16和MIS光电二极管中的一个 或者两个都会受到所选膜厚度的影响，因此不能使其中的一个或者两个都优化。关于信号强度，基本上由连续膜形成的p-i-n光电二极管14c， 如图3的实施例10c所示，具有提高的信号强度。利用这种具有接近 均一的填充系数的光敏感元件，能够获得接近最大的信号强度。然而， 这种结构会受到相邻像素间显著串扰的影响。例如，处于层间电介质 52和光吸收层24c之间的界面54会具有非零的电导系数。因此，相 邻像素的下电极之间的电势差会在这些像素之间产生小电流，也就是 串扰。
技术实现思路
一种集成光敏器件，其具有用一个或多个基本上连续的半导体材 料层和基本上连续的电介质材料层构成的金属-绝缘体-半导体(MIS ) 光电二极管。根据本专利技术的一个实施例， 一种集成光敏器件包括基片和金属-绝缘体-半导体(MIS)光电二极管，其至少一部分位于该基片之上。 该MIS光电二极管包括第一和第二电极； 一个或多个电介质，其中 至少有一个的至少一部分位于第一和第二电极之间，其中该一个或多 个电介质部分的至少一个包括各自基本上连续的电介质材料层； 一个 或多个半导体，其至少一个的至少一部分位于该一个或多个电介质中的其中一个与该第一和第二电极的其中一个之间，其中该一个或多个 半导体部分的至少一个包括各自基本上连续的半导体材料层；和第三电极，其基本上与第一和第二电极的其中一个接界。根据本专利技术的另 一个实施例， 一种集成光敏器件包括基片和金属 -绝缘体-半导体(MIS )光电二极管，其至少一部分位于所述基片上方。 该MIS光电二极管包括多个导电层，其至少包括分别包含第一和第 二导电材料膜的第一和第二导电层； 一个或多个绝缘层，其中至少一 个的至少一部分位于第一和第二导电层之间，其中该一个或多个绝缘 层部分中的至少一个包括各自基本上连续的绝缘材料膜；和一个或多 个半导体层，其中至少一个的至少一部分位于该一个或多个绝缘层的其中一个与该第一和第二导电层的其中一个之间，其中该一个或多个 半导体层部分中的至少一个包括各自基本上连续的半导体材料膜；其 中第一和第二导电层的其中一个包括第一部分，该多个导电层的其中一个包括第二部分，该第一和第二部分相互隔离，并且该第一部分与 该第二部分基本上接界。根据本专利技术的另外一个实施例， 一种集成光敏感阵列包括基片和 多个金属-绝缘体-半导体(MIS)光电二极管，其至少一部分呈阵列地 位于该基片上方。该多个MIS光电二极管的至少一部分的每一个包 括第一和第二电极； 一个或多个电介质，其中至少有一个的至少一 部分位于该第一和第二电极之间，其中该一个或多个电介质部分的至 少一个包括各自基本上连续的电介质材料层； 一个或多个半导体，其 至少一个的至少一部分位于该一个或多个电介质中的其中一个与该第 一和第二电极的其中一个之间，其中该一个或多个半导体部分的至少 一个包括各自基本上连续的半导体材料层；和第三电极，其基本上与 该第一和第二电极的其中一个接界。附图说明图l是使用MIS光电二极管的传统像素电路的剖面图。图2是使用p-i-n光电二极管的传统像素电路的剖面图。图3是另一个使用p-i-n光电二极管的传统像素电路的剖面图。图4是根据本专利技术一个实施例的像素电路的示意图。图5是含有根据图4示意图的像素电路的集成电路的一部分的平面图。图6是沿图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括集成光敏器件的装置，包括：　基片；和　金属－绝缘体－半导体（ＭＩＳ）光电二极管，其至少一部分位于所述基片上方，并且包括：　第一和第二电极，　一个或多个电介质，其中至少有一个的至少一部分位于所述第一和第二电极之 间，其中所述一个或多个电介质部分的至少一个包括电介质材料的各自基本上连续的层，　一个或多个半导体，其至少一个的至少一部分位于所述一个或多个电介质中的其中一个与所述第一和第二电极的其中一个之间，其中所述一个或多个半导体部分的至少一个包括 半导体材料的各自基本上连续的层，和　第三电极，其基本上与所述第一和第二电极的其中一个接界。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔D赖特，
申请(专利权)人：瓦润医药系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]