光电转换设备、其制造方法以及X光图像检测器技术

一种光电转换设备，包括：光电二极管装置，所述光电二极管装置包括：彼此面对的下部电极和上部电极，光电转换层，所述光电转换层设置在所述下部电极和所述上部电极之间，所述光电转换层包括图案化的边缘表面，所述光电转换层的尺寸小于所述下部电极的尺寸，且所述光电转换层位于所述下部电极的表面上，以及保护膜，所述保护膜至少覆盖所述光电转换层的所述图案化的边缘表面，除了形成接触孔的区域外的所述保护膜以及所述下部电极形成有相同形状的图案，所述接触孔形成在所述保护膜中以连接所述上部电极和待置于所述保护膜上的偏压线。

【技术实现步骤摘要】
光电转换设备、其制造方法以及X光图像检测器
本专利技术涉及一种光电转换设备、其制造方法以及X光图像检测器。尤其是，本专利技术涉及一种光电二极管阵列基板、其制造方法以及配备有光电二极管阵列基板的X光图像检测器，在所述光电二极管阵列基板中，分别连接到薄膜晶体管（下文称为TFT）的光电二极管（下文称为PD）布置成矩阵。
技术介绍
光电转换设备用于诸如图像传感器和X光图像检测器的装置。尤其是，采用平板（诸如PD阵列基板）的X光图像检测器被称为平板X光检测器（也被称为平板检测器，平板检测器在下文中被称为FPD）。对应于图像信号的数字化的最新发展，由用于静态图像的FPD取代传统的模拟胶片正在摄像装置的领域中推进，且由用于运动图像的FPD取代图像增强器II正在荧光设备的领域中推进。因此，FPD在医学图像诊断设备的领域中是重要的装置。根据其将X光转换成电荷所用的方法，FPD分成直接转换类型的装置和间接转换类型的装置。直接转换类型的装置使用由诸如硒（Se）的材料形成的转换层来将X光直接转换成电荷。间接转换类型的装置使用由诸如碘化铯（CsI）的材料制成且被安装在上述的PD阵列基板上的闪烁体，来利用该闪烁体将X光转换成可见光线并相继地利用PD执行光电转换。相比于直接转换类型，间接转换类型具有较高的S/N比率且能够利用低剂量的X光辐射拍摄图像。因此，正开发很多间接转换类型的FPD，这是因为其能够实现患者照射量的降低。尤其是，对于荧光设备，需要灵敏度较高的PD来实现患者照射量的较大程度的降低。对于具有高灵敏度的PD装置而言，需要下列特性：“高量子效率”，使得尽管光子量非常小，但仍实现有效的光电转换；“暗电流小”，使得在转换后保持小的电子量；以及“二极管电容小”，使得限制成像滞后并实现高速响应。这些特性可以通过增大光电转换层的厚度来实现。然而，光电转换层的厚度增大可导致在制造过程中，具体而言，在形成层的步骤中以及随后的步骤中，发生层分离，发生层分离已成为问题。导致该问题的主要因素为源于构成装置的层之间的收缩差异造成的膜应力，所述收缩差异是因在成层工艺中从高温状态到室温的温度改变而造成的。通过降低成层温度，可以减少大部分收缩，且可以解决待在基板的整个部分中发生的层分离，这可以容易地想象到。然而，其几乎不能解决局部层分离以及在那一点处的膜应力集中，局部层分离是当局部地造成层收缩差异时产生的，例如，在基部上形成的图案化的结构的边缘处发生收缩差异时。而且，其意味着，限制成层温度，成层温度对于控制光电转换层的膜性能而言是重要的因素。因此，为了增大膜性能的可控制性，还需要不导致其中发生层分离的结构。通常，已提出解决层分离的多种技术。日本未审查的专利申请公布（JP-A）No.2009-147203以及No.2004-063660公开了这样的结构：鉴于因由非晶硅制成的光电转换层及其基部未紧密联接在一起而导致的光电转换层的层分离，至少其上有光电转换层的隔离的图案的基部不包括由氮化硅制成的层。然而，尤其当形成厚的光电转换层时，该层在其成层和处理步骤期间可明显地收缩。因此，在基部包括氮化硅膜的区域和基部不包括氮化硅膜的区域之间的粘附性的差异以及在基部中的结构之间的线膨胀系数的差异已在基部上的不同的图案化结构的边缘上形成源于光电转换层中的层收缩的应力集中，这已导致局部产生的层分离。如上所述，现有技术不能解决层分离问题且导致低生产率以及使装置受污染从而影响其他基板。鉴于这一点，JP-ANo.2009-147203以及JP-ANo.2010-067762公开了这样的结构：在对光电转换层进行成层和加工期间，整个基部由下部电极层形成。由此，没有部件来导致光电转换层的基部中发生应力集中，这减少了局部层分离。然而，在现有技术中，下部电极层是通过在对光电转换层进行图案化之后进行的图案化过程而形成的，这是因为在加工光电转换层期间，整个基部是由下部电极层形成的。作为补充的解释，执行各种加工步骤，诸如光刻和蚀刻，使得光电转换层的边缘表面裸露。这意味着，光电转换层的边缘表面被抗蚀剂材料、下部电极的金属材料和包括这些材料的杂质污染。该情况导致这样的问题：污染可在光电二极管的两个电极之间形成漏电路径且暗电流增大。而且，为图案化的光电转换层形成保护膜，这导致引起泄露。鉴于这一点，JP-ANo.2010-067762公开了一种在形成保护膜之前通过氢等离子体对光电转换层的被污染的边缘表面进行清洁处理的方法。具体而言，在上部电极是导电的氧化物膜（诸如ITO（铟锡氧化物）膜）的情况下清洁处理可以还原上部电极，因此上部电极由已知的光屏蔽金属形成且通过在ITO上部电极上形成钝化层来形成掩模结构。然而，在现有技术中，以上方法可以使光电二极管的孔径特性变差且使制造步骤复杂。而且，以上方法仅提供了通过清洁处理来补救污染情况的解决方案，且可以认为，通过该方法并未完全消除污染。JP-ANo.2004-063660公开了一种在形成光电转换层之前通过图案化来加工下部电极的方法。该方法实际提供了不产生漏电路径的效果，但未解决如上所述的关于层分离的问题。换言之，JP-ANo.2004-063660公开了对现有技术中不相容的“层分离”和“漏电的对策”这两个问题起作用的技术，但未彻底地解决这两个问题。如上所述，为了得到具有高灵敏性的光电二极管，增大S/N比率是必须的，且需要充分地降低暗电流。而且，毫无疑问，制造不发生层分离的装置是基本前提。如上所述，在现有技术中，可以分开实现且不能同时实现“不导致层分离的结构”和“不导致漏电路径的结构”，这一点已由本专利技术人证实。因此，同时实现这两种结构是待解决的问题，但同时实现这两种结构造成诸如制造成本增大和开口率减小或填充因子减小的第二问题并不是优选的。本专利技术寻求解决该问题。
技术实现思路
本申请公开了：示例性的光电转换设备，每个光电转换设备包括光电二极管，该光电二极管具有高的灵敏度且其结构不导致光电转换层发生层分离；制造光电转换设备的方法，每一方法实现了制造光电转换设备而不增大其制造成本；以及X光图像检测器，每一X光图像检测器配备有如本专利技术的实施方式所述的光电转换设备。本专利技术的一个实施方式是一种包括光电二极管装置的光电转换设备。该光电二极管装置包括彼此面对的下部电极和上部电极以及置于下部电极和上部电极之间的光电转换层，其中，所述光电转换层包括图案化的边缘表面，所述光电转换层的尺寸小于下部电极的尺寸，且所述光电转换层置于所述下部电极的表面上且位于所述下部电极的表面内侧。该光电二极管装置还包括保护膜，所述保护膜至少覆盖所述光电转换层的图案化的边缘表面。除了形成接触孔的区域之外的保护膜以及下部电极形成有相同形状的图案，其中，接触孔形成在保护膜中以连接所述上部电极和待置于所述保护膜上的偏压线。本专利技术的另一实施方式是包括光电二极管装置的光电转换设备。所述光电二极管装置包括彼此面对的下部电极和上部电极以及置于所述下部电极和所述上部电极之间的光电转换层，其中，所述光电转换层从下部电极侧按顺序包括n+-硅层、本征-硅层和p+-硅层。上部电极、p+-硅层和本征硅层的在p+-硅层侧的一部分形成有相同形状的图案。本征-硅层具有台阶形状。该光电二极管装置还包括至少覆盖p+-硅层的图案化的边缘表面和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换设备，包括：光电二极管装置，所述光电二极管装置包括：彼此面对的下部电极和上部电极，光电转换层，所述光电转换层设置在所述下部电极和所述上部电极之间，所述光电转换层包括图案化的边缘表面，所述光电转换层的尺寸小于所述下部电极的尺寸，且所述光电转换层位于所述下部电极的表面上，以及保护膜，所述保护膜至少覆盖所述光电转换层的所述图案化的边缘表面，除了形成接触孔的区域外的所述保护膜以及所述下部电极形成有相同形状的图案，所述接触孔形成在所述保护膜中以连接所述上部电极和待置于所述保护膜上的偏压线。

【技术特征摘要】
2012.10.12 JP 2012-2266791.一种光电转换设备，包括：光电二极管装置，所述光电二极管装置包括：彼此面对的下部电极和上部电极，光电转换层，所述光电转换层设置在所述下部电极和所述上部电极之间，所述光电转换层包括图案化的边缘表面，所述光电转换层的尺寸小于所述下部电极的尺寸，且所述光电转换层位于所述下部电极的表面上，以及保护膜，所述保护膜至少覆盖所述光电转换层的所述图案化的边缘表面，所述保护膜形成与所述下部电极相同形状的图案，所述保护膜包括接触孔，所述接触孔连接所述上部电极和待置于所述保护膜上的偏压线。2.根据权利要求1所述的光电转换设备，包括：多个所述光电二极管装置；多个所述偏压线，所述多个偏压线分别设置在所述光电二极管装置中的一个光电二极管装置的所述保护膜上，通过所述接触孔连接至所述光电二极管装置中的所述一个光电二极管装置的所述上部电极；多个扫描线；多个与所述扫描线正交交叉的信号线；以及多个薄膜晶体管，所述多个薄膜晶体管分别布置在所述扫描线中的一个扫描线与所述信号线中的一个信号线彼此交叉的交叉区域处，所述薄膜晶体管中的每个薄膜晶体管均包括连接到所述扫描线中的一个扫描线的栅电极、在所述栅电极上的栅极绝缘层、在所述栅极绝缘层上的半导体层、在所述半导体层上的漏电极和源电极、以及在所述漏电极和所述源电极上的钝化层，所述漏电极连接到所述信号线中的一个信号线，所述源电极布置成面向所述漏电极，所述光电二极管装置中的每个光电二极管装置均布置在所述薄膜晶体管中的一个薄膜晶体管上，其中，所述源电极电连接至所述下部电极，其中，所述薄膜晶体管和所述光电二极管装置排列成矩阵形状。3.根据权利要求2所述的光电转换设备，还包括：在所述光电二极管装置和所述薄膜晶体管上的透明的层间介电层；以及在所述透明的层间介电层上的闪烁体，所述闪烁体被配置成将辐射线转换为可见光线以使所述光电转换设备执行辐射成像。4.根据权利要求3所述的光电转换设备，还包括通向所述扫描线、所述信号线和所述偏压线的端子，其中，所述透明的层间介电层形成于除了至少布置有所述端子的区域之外的区域上。5.一种光电转换设备，包括：光电二极管装置，所述光电二极管装置包括：彼此面对的下部电极和上部电极，光电转换层，所述光电转换层置于所述下部电极和所述上部电极之间，所述光电转换层从所述下部电极侧按顺序包括n+-硅层、本征-硅层和p+-硅层，所述上部电极、所述p+-硅层和所述本征-硅层的在所述p+-硅层侧的一部分形成有相同形状的图案，所述本征-硅层具有台阶形状，以及保护膜，所述保护膜至少覆盖所述p+-硅层的图案化的边缘表面以及所述本征-硅层的所述部分的图案化的边缘表面，所述保护膜、所述下部电极、所述n+-硅层和所述本征-硅层的在所述n+-硅层侧的一部分形成相同形状的图案，所述保护膜包括接触孔，所述接触孔连接所述上部电极和待置于所述保护膜上的偏压线。6.根据权利要求5所述的光电转换设备，其中，所述下部电极和所述上部电极彼此面对，所述下部电极自所述上部电极伸出一突伸长度，以及所述本征-硅层的层厚度小于所述突伸长度。7.根据权利要求5所述的光电转换设备，包括：多个所述光电二极管装置；多个所述偏压线，所述多个偏压线分别设置在所述光电二极管装置中的一个光电二极管装置的所述保护膜上，通过所述接触孔连接至所述光电二...

【专利技术属性】
技术研发人员：石野隆行，
申请(专利权)人：NLT科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：