一种平板X射线探测器制造技术

本发明专利技术提供一种平板X射线探测器及其制备方法，所述平板X射线探测器包括衬底、TFT、光电二极管和电容。其中，所述衬底包括由多个TFT和光电二极管组成的阵列区域；TFT的底栅和电容的下电极制作在衬底上方；光电二极管位于电容的上方，电容的上电极为光电二极管的下电极。相应的，本发明专利技术还提供一种平板X射线探测器的制备方法。在制作TFT的栅极时同步制作了位于光电二极管下方的电容下电极，不需要额外工艺制作电容来实现X射线的自动曝光控制功能，可以节约制造成本，并且电容制作在光电二极管的下方，不会影响X射线的影像质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及X射线探测器领域，特别是涉及平板X射线探测器曝光控制领域。
技术介绍
在医学检测过程中，为了在保证X射线成像质量的同时尽量减少患者受到的辐射量，控制X射线曝光开始和结束非常关键。通常采用的方法有通过放射师手动控制或电子计时器控制X射线曝光的开始和结束；通过AEC(Automatic exposure control，自动曝光控制)设备控制X射线曝光的终止。AEC设备是控制X射线曝光时间的设备，其目的是在保证X射线影像质量的前提下精确地控制X射线的曝光时间，将发射到患者的X射线剂量最小化。AEC设备产生的信号正比于X射线探测器接收到的X射线的通量，AEC系统根据这个信号采取停止曝光或调整X 射线曝光剂量的方式来调整每张X射线影像的曝光剂量。早期的AEC设备由于工艺所限，无法集成在平板X射线探测器中，医学放射设备上AEC系统通常由放置在病人和X射线接收器之间的AEC探测器完成。随着液晶显示制造工艺的不断发展，目前已经出现了集成AEC功能的平板X射线探测器，按照制程工艺的不同分为CMOS (Complementary Metal Oxide kmiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺和TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)工艺。CMOS工艺AEC系统中的曝光剂量检测是由光电门(photogate)实现的，如菲利浦电子有限公司的专利US734614682 ；TFT工艺AEC系统中的曝光剂量检测通常由额外制作的光电转换元件来实现，如佳能公司的专利 US750797082和菲利浦电子有限公司的专利US7601961B2。虽然采用不同的工艺均可以实现AEC系统与平板X射线探测器的集成，但是均会不同程度的增加平板X射线探测器的制造工艺复杂度，同时增加平板X射线探测器的制造成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种平板X射线探测器及其制备方法，能够不增加制备工艺将AEC功能集成在X射线探测器上。为了达到上述目的，本专利技术提供一种平板X射线探测器，包括衬底，所述衬底上包括多个TFT和光电二极管组成的阵列区域；所述衬底上的栅层，所述栅层中包括TFT的底栅和电容下电极，所述电容下电极位于所述光电二极管区域的下方；所述栅层上方的介质层，所述介质层覆盖在所述TFT和光电二极管区域；位于光电二极管区域介质层上方的电容上电极，所述电容上电极与所述介质层和所述电容下电极形成电容；所述电容的上电极上方的光电二极管，所述光电二极管的下电极为所述电容的上电极。优选地，所述衬底上所有光电二极管区域下方都包括所述电容。优选地，所述衬底上部分光电二极管区域下方包括所述电容。所述平板X射线探测器的电容下电极面积与所述光电二极管上电极面积相同。所述平板X射线探测器，电容上电极与TFT的漏电极连接。所述平板X射线探测器，栅层为金属Mo。所述平板X射线探测器，介质层为SiNx。所述平板X射线探测器，电容上电极为钼铝合金。所述平板X射线探测器，衬底为玻璃。相应地，本专利技术还提供一种平板X射线探测器的制备方法，包括在衬底上制备栅层，所述衬底包括多个由TFT和光电二极管组成的阵列区域，所述栅层中包括TFT的底栅和电容下电极，其中所述电容下电极位于衬底上的光电二极管区域；制备所述栅层上方的介质层，介质层覆盖在所述TFT和光电二极管区域；制备位于TFT底栅介质层上的TFT其余部分和位于光电二极管区的介质层上方的电容上电极；制备位于所述电容上电极上方的光电二极管和偏置电极，所述光电二极管的下电极为所述电容上电极。优选地，所述平板X射线探测器的制备方法中，在包括多个TFT和光电二极管组成的阵列区域的衬底上制备栅层，为在衬底上所有光电二极管区域制备所述的栅层。优选地，所述平板X射线探测器的制备方法中，在包括多个TFT和光电二极管组成的阵列区域的衬底上制备栅层，为在衬底上部分光电二极管区域制备所述的栅层。所述平板X射线探测器的制备方法中，制备衬底上光电二极管区域的电容下电极步骤中，制备与光电二极管区域面积相同的电容下电极。所述平板X射线探测器的制备方法，制备位于TFT底栅介质层上的TFT其余部分和位于光电二极管区的介质层上方的电容上电极步骤，具体包括在所述TFT底栅介质层上制备TFT的有源区；在所述TFT的有源区上方制备所述TFT的源、漏电极；在所述光电二极管区域的介质层上制备所述的电容上电极。所述平板X射线探测器的制备方法，制备位于TFT底栅介质层上的TFT其余部分和位于光电二极管区域的介质层上方的电容上电极步骤，具体包括在所述TFT底栅介质层上制备TFT的有源区；在所述TFT有源区上方制备所述TFT的源、漏电极，其特征在于，所述漏电极向所述光电二极管区域延伸并覆盖光电二极管区域的介质层，光电二极管区域介质层上的漏极形成电容的上电极。本专利技术所述的X射线探测器，利用与底层栅极金属同步制作的另一金属电极与光电二极管中底层金属形成电容，工作时通过电容的耦合在TFT底层栅极金属上产生与光电二极管中存储的影像数据电荷等量的镜像电荷。再通过曝光剂量检测读出单元将底层栅极金属上的镜像电荷读出，经过进一步处理后形成中断信号，用以控制X射线曝光的结束，实现了 AEC功能，使用时不需要额外的AEC设备。与现有技术相比，本专利技术的平板X射线探测器及其制备方法具有的优点是，制作平板X射线探测器的同时制作了能够实现AEC功能的电容，不需要额外的制作工艺。这样既实现了探测器的AEC功能，又可以节约制造成本。另外，实现AEC功能的电容位于平板X射线探测器的光电二极管下方，不会对X射线探测器的影像质量造成影响。附图说明通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。图1为本专利技术平板X射线探测器像素结构图；图2为本专利技术平板X射线探测器的影像数据采集的基本单元结构图；图3为本专利技术平板X射线探测器的系统图；图4为本专利技术中曝光剂量检测单元在平板X射线探测器中的位置示意图；图5为本专利技术平板X射线探测器结构示意图；图6为本专利技术平板X射线探测器的制备方法的流程图；图7-图11为本专利技术实施例中制备平板X射线探测器的流程示意图。具体实施例方式本专利技术的技术方案是利用与底层栅极金属同时制作的金属电极与光电二极管的下电极形成电容，通过电容的耦合在电容的电极上产生与光电二极管中存储的影像数据电荷等量的镜像电荷，再通过曝光剂量检测读出单元将底层栅极金属上的镜像电荷读出，经过进一步处理后形成中断信号，用以控制X射线曝光的结束。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。为了更好地理解本专利技术的技术方案，首先结合附图具体描述本专利技术的X射线探测器工作原理。图1为本专利技术平板X射线探测器像素结构图，其中的像素为光敏元器件。图中以 16个像素为例，其中的像素有两种结构，103为影像数据采集的基本单元，由TFTlOl和PIN 光电二极管(在P区和N区之间夹一层本征半导体或低浓度杂质的半导体构造的光电二极管)102构成，参见图2。PIN光电二极管顶层金属由第一偏置单元108提供偏置；105为曝光剂量检测单元的基本单元，除了包含TFT 101和PIN光电二极管102之外，还包含一个电容104，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种平板Ｘ射线探测器，其特征在于，包括：衬底，所述衬底上包括多个ＴＦＴ和光电二极管组成的阵列区域；所述衬底上的栅层，所述栅层中包括ＴＦＴ的底栅和电容下电极，所述电容下电极位于所述光电二极管区域的下方；所述栅层上方的介质层，所述介质层覆盖在所述ＴＦＴ和光电二极管区域；位于光电二极管区域介质层上方的电容上电极，所述电容上电极与所述介质层和所述电容下电极形成电容；所述电容的上电极上方的光电二极管，所述光电二极管的下电极为所述电容的上电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱承彬，刘琳，
申请(专利权)人：上海奕瑞光电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31