短波長光探測器及其制造方法技術

本發明專利技術提供一種短波長光探測器，包括：玻璃基板；保護層，形成在玻璃基板上，并完全覆蓋玻璃基板，該層由無機絕緣材料形成；源電極、漏電極和數據掃描線，分別形成在保護層上；半導體層，形成在源電極和漏電極之間，并覆蓋部分源電極和漏電極，該層由寬禁帶寬度金屬氧化物半導體形成；絕緣層，形成在保護層、源電極、漏電極、半導體層和數據掃描線上，并完全覆蓋保護層、源電極、漏電極、半導體層和數據掃描線，該層由絕緣材料形成。相應地，提供一種短波長光探測器的制造方法。本發明專利技術所提供的短波長光探測器可有效地、穩定地、靈敏地檢測環境中低于400nm的短波長的光。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體
，尤其涉及ー種短波長光探測器及其制造方法。
技術介紹
近年來隨著天文、空間技術、高能物理等
的深入研究，以及微電子和通信信息技術發展，紫外光探測技術激發了人們的研究興趣，世界各國把固態紫外探測器技術列為當今的研究開發重點課題。 以前的紫外光探測主要是使用硅(Si)材料，其對紫外光敏感性不高，探測短波長光輻射的硬度低、工作壽命短等缺點導致Si探測器的使用窗ロ大大縮減，無法使用在導彈煙霧探測、空氣質量檢測、紫外光劑量測試中，因此需要一種更高寬禁帶、高靈敏度的探測器。
技術實現思路
為了解決上述問題，本專利技術提供ー種短波長光探測器及其制造方法，以有效地、穩定地、靈敏地檢測環境中低于400nm的短波長的光。為了實現以上目的，本專利技術提供的短波長光探測器包括玻璃基板；保護層，形成在玻璃基板上，并完全覆蓋玻璃基板，該層由無機絕緣材料形成；源電極、漏電極和數據掃描線，分別形成在保護層上；半導體層，形成在源電極和漏電極之間，井覆蓋部分源電極和漏電極，該層由寬禁帶寬度金屬氧化物半導體形成；絕緣層，形成在保護層、源電極、漏電極、半導體層和數據掃描線上，并完全覆蓋保護層、源電極、漏電極、半導體層和數據掃描線，該層由絕緣材料形成。優選地，所述保護層厚度為500~2000A，所述無機絕緣材料為氧化物、氮化物或氧氮化合物。優選地，所述源電極和漏電極為透明金屬電極或非透明金屬電極，厚度為2000^3000 A0優選地，所述半導體層厚度為100~4000 A，所述寬禁帶寬度金屬氧化物為非晶氧化銦鎵鋅。優選地，所述絕緣層厚度為1000~4000 A，所述絕緣材料為氧化物、氮化物或氧氮化合物。相應地，本專利技術提供ー種短波長探測器的制造方法，包括步驟I、在玻璃基板上連續沉積由無機絕緣材料形成的保護層，并在保護層上依次沉積源金屬層和漏金屬層，然后通過第一次構圖エ藝形成源電極、漏電極和數據掃描線；步驟2、在完成步驟I的基板上沉積由寬禁帶寬度金屬氧化物半導體形成的半導體層，并通過第二次構圖エ藝形成半導體層；步驟3、在完成步驟2的基板上沉積由絕緣材料形成的絕緣層，并通過第三次構圖エ藝形成絕緣層。優選地，在步驟I中，通過等離子體增強化學氣相沉積法連續沉積厚度為500^2000 A的保護層，所述無機絕緣材料為氧化物、氮化物或氧氮化合物。優選地，在步驟I中，通過濺射或熱蒸發的方法沉積厚度為2000~3000A的源金屬層和漏金屬層，所述源金屬層和漏金屬層的材料為氧化銦錫或其它的金屬或金屬氧化物。優選地，在步驟2中，通過濺射或熱蒸發的方法沉積厚度為100~4000A的半導體層，所述寬禁帶寬度金屬氧化物為非晶氧化銦鎵鋅。優選地，在步驟3中，通過等離子體增強化學氣相沉積法連續沉積厚度為1000~4000A的絕緣層，所述絕緣材料為氧化物、氮化物或氧氮化合物。優選地，所述絕緣層為ー層或兩層，在絕緣層為兩層的情況下，與半導體層接觸的ー層的沉積速度低，另ー層的沉積速度高。 本專利技術所提供的短波長光探測器可有效地檢測環境中低于400nm的短波長的光，具有穩定、易操作、靈敏度高、壽命長的特點，而且可以使用窗ロ大，不受周圍環境空氣、水等因素影響。附圖說明圖Ia和圖Ib分別是本專利技術的短波長光探測器的平面圖和截面圖；圖2a和圖2b是本專利技術的短波長光探測器第一次構圖エ藝后的平面圖和截面圖；圖3a和圖3b是本專利技術的短波長光探測器第二次構圖エ藝后的平面圖和截面圖。具體實施例方式以下將參照附圖和實施例對本專利技術進行詳細描述。圖Ia是本專利技術的短波長光探測器的平面圖和截面圖，圖Ib是圖Ia沿A-B截取的截面圖。如圖Ia和圖Ib所示，本專利技術的短波長光探測器包括玻璃基板I、保護層2、源電極3、漏電極4、半導體層5、絕緣層6和數據掃描線7。其中，保護層2形成在玻璃基板I上，并完全覆蓋玻璃基板I。保護層2的厚度為50CT2000A，材料為無機絕緣材料，例如氧化物(例如SiO2)、氮化物(例如SiNx)或氧氮化合物(例如SiNxOy)。該無機絕緣層可以保護半導體層5，以免半導體層5(具體地講，源電極3和漏電極4之間的TFT溝道)直接與玻璃基板I接觸，形成不好的界面，從而提高半導體層5的穩定性。源電極3、漏電極4和數據掃描線7分別形成在保護層2上，其中，源電極3和漏電極4的厚度為500~3000 A。源電極3和漏電極4可以是由例如ITO (氧化銦錫)形成的透明金屬電極或者由其它的金屬或金屬氧化物(例如Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al、Cu等金屬和合金)形成的非透明金屬電極。半導體層5形成在源電極3和漏電極4之間，并覆蓋部分源電極3和漏電極4。半導體層5的厚度為100~4000 A，材料為寬禁帶寬度金屬氧化物半導體，例如非晶IGZO(氧化銦鎵鋅)或其它的金屬氧化物(例如HIZ0)。以非晶IGZO為例，非晶IGZO具有很高的禁帶寬度，禁帶寬度為在3. 1-3. 7eV之間。非晶IGZO在可見光照射下，非常穩定，不會產生光電流，但是在波長低于400nm光(包括紫外線光、x射線、Y射線等)的照射下，會產生大量的光照載流子，在電壓的驅動下產生大量光電流，從而有效地檢測到波長低于400nm的短波長光。絕緣層6形成在保護層2、源電極3、漏電極4、半導體層5和數據掃描線7上，并完全覆蓋保護層2、源電極3、漏電極4、半導體層5和數據掃描線7。絕緣層6的厚度為1000^4000 A，材料為絕緣材料，例如氧化物、氮化物或氧氮化合物。絕緣層6可以有效地保護本專利技術的短波長光探測器免受外界的干擾，比如，水和氧氣的破壞。從以上結構可看出，本專利技術所提供的短波長探測器具有以下優點(I)使用簡單，而且使用窗ロ大，S卩，使用范圍廣；(2)由于絕緣層6的存在，不受周圍環境空氣、水等因素影響； (3)由于保護層2的存在，半導體層5的穩定性高；(4)由于半導體層5采用寬禁帶寬度金屬氧化物半導體，而寬禁帶寬度金屬氧化物半導體的禁帶寬度高，對短波長光敏感，在短波長光照射下，可以產生大電流，容易檢測出短波長光，因此靈敏度高；(5)壽命長。以下，將對本專利技術所提供的短波長探測器的制造方法進行描述。步驟I、首先，在玻璃基板I上連續沉積由無機絕緣材料形成的保護層2，沉積厚度為500~2000 A，沉積方法可采用PECVD方法(等離子體增強化學氣相沉積法)，對應的反應氣體可以為SiH4、NH3、N2或SiH2Cl2.NH3、N2。然后，在保護層2上依次沉積源金屬層和漏金屬層，沉積方法可采用濺射或熱蒸發的方法，沉積材料可以是用于形成透明金屬電極的ITO(氧化銦錫)或者用于形成非透明金屬電極的其它的金屬或金屬氧化物(例如Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al、Cu等金屬和合金)。這里，源金屬層和漏金屬層可以是單層，也可以是多層。然后，通過第一次構圖エ藝(即，光刻エ藝)形成源電極3、漏電極4和數據掃描線7，其平面圖和截面圖分別如圖2a和圖2b所示。步驟2、在完成步驟I的基板上沉積由寬禁帶寬度金屬氧化物半導體形成的半導體層5，沉積方法可采用濺射或熱蒸發的方法。然后，通過第二次構圖エ藝(即，光刻エ藝)形成半導體層5，其平面圖和截面圖如圖3a和圖3b所示。步驟3、在完成步驟2的基板上沉積由絕緣材料形成的絕緣層6，沉積方法可采用PECVD方法(等本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.ー種短波長光探測器，包括 玻璃基板； 保護層，形成在玻璃基板上，并完全覆蓋玻璃基板，該層由無機絕緣材料形成； 源電極、漏電極和數據掃描線，分別形成在保護層上； 半導體層，形成在源電極和漏電極之間，井覆蓋部分源電極和漏電極，該層由寬禁帶寬度金屬氧化物半導體形成； 絕緣層，形成在保護層、源電極、漏電極、半導體層和數據掃描線上，并完全覆蓋保護層、源電極、漏電極、半導體層和數據掃描線，該層由絕緣材料形成。2.根據權利要求I所述的短波長光探測器，其特征在于，所述保護層厚度為5 00~2 OOOA，所述無機絕緣材料為氧化物、氮化物或氧氮化合物。3.根據權利要求I所述的短波長光探測器，其特征在于，所述源電極和漏電極為透明金屬電極或非透明金屬電極，厚度為2000~3000 A。4.根據權利要求I所述的短波長光探測器，其特征在干，所述半導體層厚度為100^4000 A，所述寬禁帶寬度金屬氧化物為非晶氧化銦鎵鋅。5.根據權利要求I所述的短波長光探測器，其特征在于，所述絕緣層厚度為1000^4000 A，所述絕緣材料為氧化物、氮化物或氧氮化合物。6.ー種短波長探測器的制造方法，包括 步驟I、在玻璃基板上連續沉積由...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉翔，薛建設，
申請(專利權)人：京東方科技集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：