光电传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种光电传感器及其制造方法，本发明专利技术光电传感器包括位于所述衬底上的像素单元，像素单元由光电二极管和薄膜晶体管组成，其中薄膜晶体管的漏极结构又用作光电二极管的阴极结构，使得像素所占的面积减小，有利于提高光电传感器的分辨率，并且光电二极管的阳极结构与阴极结构采用横向设置，有效减小了光电传感器的厚度，进而使得本发明专利技术光电传感器具有尺寸小、分辨率高的优点。本发明专利技术光电传感器的制造方法可以与传统LCD制造方法相结合，简化了光电传感器的生产工艺，缩短了生产周期，有效降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种。
技术介绍
指纹识别作为非常古老的生物识别方式最近引起了更广泛的关注，尤其是在移动支付上的前景更为其带来了广阔的前景。人们也专利技术了很多种指纹识别的方法，譬如光学，电容式，微波，温度及超声波等很多种方式。但是各种方式都有其优点和缺点。比如传统的光学传感器方式无法实现轻薄，尤其是在高分辨率的要求下，传统设备体积庞大无法便携，因此很难集成到手机这样的设备中。其他的方式虽然解决轻薄的问题，但是无法实现大面积阵列，或无法结合其他功能，而且工艺复杂，成本高。现有技术中的医疗用非晶硅平板探测器即是一种传统的光学传感器，包括非晶硅光电二极管与薄膜晶体管，其工作原理为:在非晶娃光电二极管的阳极，即P型层上加一个在-3—-9V之间的负电压，当光信号照射到非晶硅光电二极管上时，非晶硅光电二极管中产生电子空穴对。在电场的作用下，空穴汇聚在阳极P型层，电子汇聚到阴极N型层。在薄膜晶体管关断时，信号不断积累，当薄膜晶体管打开时电荷输出到数据线。依据检测到的电荷信号量的大小来判断光信号的强弱。图1示出了现有技术一种非晶硅平板探测器像素单元的剖面示意图，在透明基板01上形成有多个平板探测器像素单元，每个平板探测器像素单元包括薄膜晶体管03与非晶石圭光电二极管，其中非晶娃光电二极管包括形成于透明基板01表面的依次形成的第一遮光层02、第一绝缘层04，漏极电极层05，N型层06，中间层07，P型层08以及接触电极09，介质层10将薄膜晶体管03与非晶硅光电二极管绝缘，在薄膜晶体管03以及部分无需光照的区域的介质层10表面形成有第二遮光层12，在接触电极09上形成有连接电极11，在第二遮光层12和连接电极11的上方形成钝化层11。其中第一遮光层02与薄膜晶体管03的栅极在同一金属层，漏极电极层05与薄膜晶体管03的漏极在同一金属层，从图中可以看出，这种非晶硅光电二极管的主要部分为P型层08、中间层07以及N型层06的叠层，其中中间层07经过轻掺杂处理，因此，非晶硅平板探测器的厚度近似于在薄膜晶体管03的漏极以上又叠加了非晶硅光电二极管的叠层厚度，而非晶硅光电二极管中的中间层07的厚度在I微米左右，使得非晶硅平板探测器的厚度较大，入射光在平板探测器的像素单元中的光程较长，可能进入相邻的像素单元而产生干扰。并且平板探测器像素包括分立的薄膜晶体管03与非晶硅光电二极管，薄膜晶体管03与非晶硅光电二极管之间还有一定间距，平板探测器像素单元所占面积较大，使得分辨率较低。此外，非晶硅光电二极管的需要在形成薄膜晶体管03以后单独制作，需要多步成膜及光刻工艺，使得生产成本较高。如果将这种结构的非晶硅平板探测器用于指纹识别等领域，生产成本高、分辨率低的问题将限制其在手机等便携设备上的应用。因此，提出一种，制造一种生产成本较低、分辨率高的光电传感器，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，所述光电传感器具有生产成本较低、分辨率高的优点，能够较好地用于指纹识别。为解决上述问题，本专利技术提供一种光电传感器，用于实现指纹识别，包括:衬底，所述衬底包括用于形成薄膜晶体管的第一区域、用于形成光电二极管的第二区域；位于第一区域衬底表面的栅极；位于栅极上的本征半导体层；位于第一区域衬底上所述本征半导体层表面的分立的第一导电结构、第二导电结构，与所述第一导电结构相比，所述第二导电结构更靠近所述衬底的第二区域，所述第一导电结构和所述第二导电结构均包括位于本征半导体层上的第一掺杂半导体层和第一电极层，所述第一导电结构用作所述薄膜晶体管的源极结构，所述第二导电结构用作所述薄膜晶体管的漏极结构；覆盖于所述第一导电结构、第二导电结构以及本征半导体层上的介质层，位于第二区域衬底上的所述介质层中具有贯穿所述介质层的开口，所述开口露出所述本征半导体层；依次位于所述开口中的第二掺杂半导体层、第二电极层，位于所述开口中的第二掺杂半导体层、第二电极层构成第三导电结构；所述第二导电结构还用作光电二极管的阴极结构，位于开口中的所述第三导电结构用作光电二极管的阳极结构，位于所述第三导电结构与所述第二导电结构之间的本征半导体用作光电二极管的光吸收层；所述光电二极管能够将指纹反射的光信号转化为电信号，并通过薄膜晶体管输出，所述光电二极管与所述薄膜晶体管构成一像素单元。可选的，所述第二掺杂半导体层、第二电极层还形成于第一区域对应的介质层上，用于构成第四导电结构，所述第四导电结构与所述第二导电结构用于构成存储电容。可选的，所述衬底与所述本征半导体层之间设置有第一绝缘层。可选的，所述衬底、第一绝缘层和介质层的材料为透光材料。可选的，所述光电传感器还包括:覆盖于所述介质层以及第二电极层表面的第二绝缘层，所述第二绝缘层的材料为透光材料。可选的，所述第一绝缘层、介质层、第二绝缘层的材料为氮化硅、氧化硅或旋涂材料。可选的，位于所述第二电极层表面的接触电极，所述接触电极的材料为氧化铟锡或氧化锌。可选的，所述开口底部边缘与第二导电结构靠近开口边缘的间距在I到5微米的范围内。可选的，所述第二导电结构呈具有梳齿部分的梳状，所述开口中的第三导电结构呈具有梳齿部分的梳状，且所述开口中的第三导电结构与所述第一导电结构、第二导电结构相对设置且梳齿部分交替排列。可选的，所述光电传感器包括多个所述像素单元，且多个像素单元呈阵列状排布；所述光电传感器还包括:多条沿行方向排列的栅极引线，每条所述栅极引线的一端与外接驱动电路电连接，每行像素单元的薄膜晶体管栅极与同行的一条栅极引线电连接，为薄膜晶体管栅极提供扫描电压；多条沿列方向排列的第一引线，每条所述第一引线的一端与外接驱动电路电连接，每列像素单元的第一导电结构中的第一电极层与同列的一条第一引线电连接，为所述第一导电结构中的第一电极层提供基础电压；多条沿列方向排列的第二引线，每条所述第二引线的一端与外接驱动电路电连接，每列像素单元的第二电极层与同列的一条第二引线电连接，为所述第二电极层提供信号电压。可选的，所述光电传感器还包括:在所述像素单元组成的阵列外部的导通栅极引线、第一引线、第二引线的栅极过孔、第一过孔、第二过孔。可选的，所述栅极过孔、第一过孔、第二过孔中具有导电层，以将栅极引线、第一引线、第二引线与外接驱动电路电连接。可选的，光电传感器还包括:位于所述多个像素单元上方的保护层。可选的，光电传感器还包括:设置于衬底下方的背光板，所述背光板发出的光线通过一设置于像素单元中的通光结构投射至像素单元上方；所述光电二极管用于探测所述光线被手指反射的光，以进行指纹识别。可选的，所述光电传感器还包括:位于第二区域衬底表面的遮光层，在所述遮光层中间区域或在遮光层边缘具有露出所述衬底的第一通光孔；所述本征半导体层中间区域或本征半导体层边缘具有位于所述第一通光孔正上方的第二通光孔；所述第一通光孔和所述第二通光孔用于构成所述通光结构。可选的，所述开口中的第三导电结构为封闭的矩形，在所述开口中的第三导电结构底部形成有第三通光孔，所述第三通光孔露出第二通光孔，所述第二导电结构以所述开口为中心围成封闭的框型，使得第二导电结构与所述开口中的第三导电结构呈回形结构，所述通光结构还包括所述第三通光孔。可选的，所述第一通光孔、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电传感器，用于实现指纹识别，其特征在于，包括：衬底，所述衬底包括用于形成薄膜晶体管的第一区域、用于形成光电二极管的第二区域；位于第一区域衬底表面的栅极；位于栅极上的本征半导体层；位于第一区域衬底上所述本征半导体层表面的分立的第一导电结构、第二导电结构，与所述第一导电结构相比，所述第二导电结构更靠近所述衬底的第二区域，所述第一导电结构和所述第二导电结构均包括位于本征半导体层上的第一掺杂半导体层和第一电极层，所述第一导电结构用作所述薄膜晶体管的源极结构，所述第二导电结构用作所述薄膜晶体管的漏极结构；覆盖于所述第一导电结构、第二导电结构以及本征半导体层上的介质层，位于第二区域衬底上的所述介质层中具有贯穿所述介质层的开口，所述开口露出所述本征半导体层；依次位于所述开口中的第二掺杂半导体层、第二电极层，位于所述开口中的第二掺杂半导体层、第二电极层构成第三导电结构；所述第二导电结构还用作光电二极管的阴极结构，位于开口中的所述第三导电结构用作光电二极管的阳极结构，位于所述第三导电结构与所述第二导电结构之间的本征半导体用作光电二极管的光吸收层；所述光电二极管能够将指纹反射的光信号转化为电信号，并通过薄膜晶体管输出，所述光电二极管与所述薄膜晶体管构成一像素单元。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林崴平，
申请(专利权)人：上海箩箕技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31