CN114447002A - 光检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光检测装置包括晶体管及电荷存储元件。晶体管包括栅极、源极与漏极。电荷存储元件电性连接于晶体管且包括上电极与下电极。晶体管的源极及漏极与电荷存储元件的下电极由一半导体层所形成。

Description

光检测装置

技术领域

本发明涉及一种光检测装置，尤其涉及一种具有晶体管与电荷存储元件的光检测装置。

背景技术

随着光检测装置的发展，人类对光检测装置的品质或效能要求逐渐提高，光检测装置通常使用薄膜晶体管作为开关元件，而薄膜晶体管的性能会影响光检测装置效能。故对于如何提高光检测装置的检测效能或降低制造流程或成本已成为现今业界的关注的议题。

发明内容

本公开的光检测装置包括晶体管及电荷存储元件。晶体管包括栅极、源极与漏极。电荷存储元件电性连接于晶体管且包括上电极与下电极。晶体管的源极及漏极与电荷存储元件的下电极由一半导体层所形成。

本公开的光检测装置中以相同的半导体层实现晶体管与电荷存储元件，而有助于缩减制作步骤、简化结构设计及降低成本。

附图说明

图1为本公开一实施例的光检测装置的上视示意图；

图2为图1的光检测装置沿A-B-C-D线的剖面示意图；

图3为图1的光检测装置100中的接垫PD1的一实施例的剖面示意图；

图4为本公开另一实施例的光检测装置的上视示意图；

图5为图4的光检测装置沿E-F-G-H线的剖面示意图；

图6为图4的光检测装置200中的接垫PD1的一实施例的剖面示意图；

图7为本公开另一实施例的光检测装置的剖面示意图；

图8为本公开另一实施例的光检测装置的上视示意图；

图9为图8的光检测装置沿I-J-K-L线的剖面示意图；

图10为图8的光检测装置200中的接垫PD2的一实施例的剖面示意图；

图11为本公开的光检测装置的局部等效电路示意图。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

下文结合具体实施例和附图对本公开的内容进行详细描述，且为了使本公开的内容更加清楚和易懂，下文各附图为可能为简化的示意图，且其中的元件可能并非按比例绘制。并且，附图中的各元件的数量与尺寸仅为示意，并非用于限制本公开的范围。

本公开通篇说明书与所附的权利要求中会使用某些词汇来指称特定元件。本领域技术人员应理解，电子设备制造商可能会以不同的名称来指称相同的元件，且本文并未意图区分那些功能相同但名称不同的元件。当在本说明书中使用术语"包括"、"包括"和/或"具有"时，其指定了所述特征、区域、步骤、操作和/或元件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、区域、步骤、操作、元件和/或其组合的存在或增加。

当诸如层或区域的元件被称为在另一元件(或其变型)"上"或延伸到另一元件"上"时，它可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者两者之间还可以存在插入的元件。另一方面，当称一元件"直接在"另一元件(或其变型)上或者"直接"延伸到另一元件"上"时，两者间不存在插入元件。并且，当一元件被称作"耦接"到另一元件(或其变型)时，它可以直接连接到另一元件或通过一或多个元件间接地连接(例如电性连接)到另一元件。

于文中，“约”、“实质上”的用语通常表示在一给定值或范围的10％内，或5％内、或3％之内、或2％之内、或1％之内、或0.5％之内。在此给定的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明“约”、“实质上”的情况下，仍可隐含“约”、“实质上”的含义。此外，用语“范围介于第一数值及第二数值之间”表示所述范围包括第一数值、第二数值以及它们之间的其它数值。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”等来叙述各种元件、层和/或部份，这些元件、层和/或部份不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的元件、层和/或部份。因此，以下讨论的一第一元件、层和/或部份可在不偏离本公开一些实施例的教示的情况下被称为一第二元件、层和/或部份。另外，为了简洁起见，在说明书中亦可不使用“第一”、“第二”等用语来区别不同元件。在不违背后附申请专利范围所界定的范围的情况下，申请专利范围所记载的第一元件和/或第二元件可解读为说明书中符合叙述的任何元件。

在本公开中，厚度、长度与宽度的量测方式可采用光学显微镜量测而得，厚度则可以由电子显微镜中的剖面影像量测而得，但不以此为限。另外，任两个用来比较的数值或方向，可存在着一定的误差。若第一值等于第二值，其隐含着第一值与第二值之间可存在着约10％的误差；若第一方向垂直于第二方向，则第一方向与第二方向之间的角度可介于80度至100度之间；若第一方向平行于第二方向，则第一方向与第二方向之间的角度可介于0度至10度之间。

除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇公开本领域技术人员所通常理解的相同涵义。能理解的是这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有一与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在此特别定义。

须说明的是，下文中不同实施例所提供的技术方案可相互替换、组合或混合使用，以在未违反本公开精神的情况下构成另一实施例。

图1为本公开一实施例的光检测装置的上视示意图。光检测装置100包括一基板SB，扫描线SL、读取线RL及偏置线CL(bias line)设于基板SB上。检测装置100可通过多个扫描线SL及多个读取线RL定义出多个检测单元SR1。基板SB具有检测区R1及位于检测区R1旁的周边区R2，检测单元SR1设置于基板SB上且位于检测区R1中，接垫PD1设置于基板SB上且位于周边区R2。为了清晰，图1中仅示出一个检测单元SR1及三个接垫PD1，但不以此为限。基板SB上可设置有多个检测单元SR1，且多个检测单元SR1可以阵列排列或其他的排列方式分布于检测区R1中。在图1中，光检测装置的检测单元SR1可包括晶体管SR1A及电荷存储元件SR1B，电荷存储元件SR1B电性连接于晶体管SR1A。晶体管SR1A包括栅极132、源极112与漏极114，电荷存储元件SR1B包括上电极150与下电极116，栅极132电连接至扫描线SL，源极112与漏极114的一者电连接至读取线RL，源极112与漏极114的另一者电连接至电荷存储元件SR1B(例如下电极116)。电荷存储元件SR1B(例如上电极150)，可电连接偏置线CL，但不以此为限。

图2为图1的光检测装置沿A-B-C-D线的剖面示意图。具体来说，光检测装置100包括设置于基板SB上的多个膜层，此些膜层包括依序制作于基板SB上的半导体层110、绝缘层120、金属层130、感光层140、上电极150、绝缘层160、平坦层170、金属层180及保护层190，但不限于此。上述多个膜层的层叠中可选择性插入其他层别或移除上述层别中的至少一者。另外，光检测装置100可选择性的包括光转换层PC1，光转换层PC1可设于保护层190上且覆盖基板SB，但不限于此。

在一些实施例，半导体层110可设置于基板SB上，半导体层110例如可制作出源极112、漏极114、下电极116与通道118。换言之，晶体管SR1A的源极112和/或漏极114与电荷存储元件SR1B的下电极116由一半导体层110所形成。在一些实施例，晶体管SR1A具有通道118，通道118设置于源极112及漏极114之间，通道118、源极112及漏极114与通道118同层。在一些实施例，源极112、漏极114、下电极116和/或通道118例如是彼此相连，但不限于此。在一些实施例，晶体管SR1A的栅极132设置于通道118上。换句话说，通道118可定义为与栅极132于基板SB的法线方向上重叠的半导体层110的部分。如图2所示，源极112、漏极114可分别定义为连接于通道118的两侧的半导体层110的部分。下电极116可定义为与感光层140于基板SB的法线方向上重叠的半导体层110的部分。下电极116可属于电荷存储元件SR1B的一部分。通道118、源极112及漏极114可属于晶体管SR1A的一部分。

在一些实施例中，半导体层110的材料包括高载子迁移率的半导体材料，例如包括金属氧化物半导体或其他氧化物半导。

在一些实施例中，绝缘层120可设置于半导体层110上且于基板SB的法线方向上重叠通道118，但不限于此。在一些实施例中，金属层130可设置于绝缘层120上，金属层130可包括栅极132和/或扫描线SL(如图1所示)，栅极132例如由扫描线SL延伸出且重叠通道118的一部分金属层130。在一些实施例中，绝缘层120可设置于通道118与栅极132之间，作为栅极132绝缘层。在一些实施例中，绝缘层120的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或上述材料的组合，但不限于此。

在一些实施例中，金属层130可通过显影蚀刻工艺将金属层130图案化成图1所示的栅极132。半导体层110中被栅极132遮蔽的区域即为通道118。在一些实施例中，绝缘层120与金属层130可采用相同的图案化步骤或使用同一道光罩来图案化。因此，于上视方向上，绝缘层120的轮廓可大致对应或切齐金属层130的轮廓，但不以此为限。

在一些实施例中，电荷存储元件SR1B包括感光层140、下电极116及上电极150，感光层140设置在下电极116上，上电极150设置于感光层140上，但不限于此。换句话说，感光层140可设置于下电极116与上电极150之间。在其他实施例(未示出)，感光层140与下电极116之间或感光层140与上电极150之间可选择性插入其他层别。在一些实施例中，电荷存储元件SR1B可邻近于晶体管SR1A设置且彼此电连接，电荷存储元件SR1B的感光层140未与晶体管SR1A于基板SB的法线方向上重叠，但不限于此。在一些实施例中，晶体管SR1A(例如漏极114)与电荷存储元件SR1B(例如下电极116)电连接，晶体管SR1A可用以驱动电荷存储元件SR1B。在一些实施例中，检测单元SR1可选择性包括其他晶体管(未示出)。

在一些实施例中，感光层140的材料包括半导体材料。在一些实施例中，制作感光层140的半导体材料不同于制作半导体层110的半导体材料，但不限于此。举例而言，感光层140的材料包括硅、锗、砷化铟镓、硫化铅或其他类似的半导体材料，但不限于此。在一些实施例中，感光层140例如用以将光转换成电流或电压讯号。在一些实施例中，感光层140可包括光电二极管。在一些实施例中，感光层140可通过沉积方式，例如化学气相沉积(CVD)，形成于半导体层110上。在沉积感光层140或后续其它层别的过程时，因气体(例如氢气或其他气体)可能影响半导体层110，使半导体层110中的载子量改变(例如变多)，而提高半导体层110的导电性。详细来说，不同的半导体层110部份上是否有其它层别(例如栅极132)遮蔽可能会影响其被气体影响的程度，故半导体层110中未被栅极132所遮蔽(即未与栅极132重叠)的部分(例如源极112、漏极114和/或下电极116)的导电性与被栅极132所遮蔽的部分(例如通道118)的导电性不同。举例而言，源极112、漏极114和/或下电极116的导电性可高于通道118的导电性，而通道118因导电性较低而具有半导体特性以实现通道的作用。通过上述制程环境中的气体对半导体特性的影响，使源极112、漏极114、下电极116与通道118虽然由相同的半导体层的材料所制作，但可在不需额外的处理(例如掺杂其他成分)下即具有不同导电性质，使半导体层110的不同部分可分别作为不同元件，减少制程流程或制造成本。

在一些实施例中，上电极150的材料例如包括透明导电材料，感光层140可接收穿过上电极150的光线，并产生光电效应而产生载子。在一些实施例中，当R1A未被开启下，感光层140中因光电效所产生的载子(电子、空穴)可暂时存储在电荷存储元件SR1B中，感光层140、上电极150与下电极116例如共同构成电荷存储元件SR1B。

在一些实施例中，绝缘层160可设置于或覆盖于存储元件SR1B(例如上电极150)上。在一些实施例中，绝缘层160可接触半导体层110中未被栅极132和/或感光层140遮蔽的部分，例如源极112与漏极114。在一些实施例中，绝缘层160可覆盖电荷存储元件SR1B及晶体管SR1A。在一些实施例中，平坦层170可设置于绝缘层160上，绝缘层160可覆盖晶体管SR1A与电荷存储元件SR1B。在一些实施例中，平坦层170可降低晶体管SR1A与电荷存储元件SR1B所造成的高度差，达到平坦化作用，以利后续其它的层别制作。

在一些实施例中，绝缘层160可经由图案化制程而具有通孔V1和/或通孔V2，通孔V1的位置可对应或重叠于电荷存储元件SR1B的上电极150，通孔V2的位置可对应或重叠于晶体管SR1A的源极112。在一些实施例中，平坦层170可经由另一图案化制程而具有通孔V3和/或通孔V4，通孔V3可对应或重叠于通孔V1，通孔V4可对应或重叠于通孔V2。在一些实施例中，通孔V3的尺寸可大于通孔V1，通孔V4的尺寸可大于通孔V2。在一些实施例中，通孔V1与通孔V3可露出部份上电极150，此被露出的部份上电极150可与偏置线CL电连接。在一些实施例中，通孔V2与通孔V4可露出部份的源极112，此被露出的部份源极112可与读取线RL电连接。

详细来说，将平坦层170经图案化制程后，可设置金属层180于平坦层170上，金属层180包括读取线RL与偏置线CL。在一些实施例中，偏置线CL可经由通孔V1和/或通孔V3电连接至电荷存储元件SR1B的上电极150，读取线RL可经由通孔V2和/或通孔V4电连接至源极112。在一些实施例中，金属层180的材料与金属层130的材料可相同或不同。在一些实施例中，金属层180与金属层130可包括单层或复合层。在一些实施例中，保护层190可设置于金属层180上，用以保护设于保护层190下的层别。在一些实施例中，保护层190、绝缘层120与绝缘层160的材料可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其他类似的绝缘材料，但不限于此。在一些实施例中，光转换层PC1可设置于保护层190上，或光转换层PC1可设置于电荷存储元件SR1B和/或晶体管SR1A上。在一些实施例中，于基板SB的法线方向上，光转换层PC1至少重叠电荷存储元件SR1B。在一些实施例中，于基板SB的法线方向上，光转换层PC1可重叠于电荷存储元件SR1B和/或晶体管SR1A。在一些实施例中，光转换层PC1可覆盖基板SB。在一些实施例中，光转换层PC1可将接收到的光转换成不同波长的光，也就是说，光转换层PC1例如是光-光转换层。举例而言，光转换层PC1可包括闪烁体、荧光材料、滤光材料、量子点材料、其它材料或上述的组合，但不限于此。在一些实施例中，光转换层PC1的材料可搭配电荷存储元件SR1B中感光层140的光学特性及光检测装置100的应用方式而选择。举例而言，感光层140在可见光下可产生光电效应，光检测装置100的检测光例如包括非可见光(例如X光、紫外光、红外光等)，故光转换层PC1可选用将非可见光转换成可见光的材料。举例而言，应用于X光检测时，光转换层PC1可选用闪烁体，闪烁体包括碘化铯(Cesium Iodide；CsI)与氧化钆(Gd2O2 S)或其它合适的材料，但不以此为限。在其他实施例中，感光层140选用对特定波长有较敏感的反应的材料，光转换层PC1可选用可将入射光转换成此该特定波长光的材料，但不限于此。在一些实施例中，光检测装置为X光检测装置。在一些实施例中，光检测装置100可省略光转换层PC1，感光层140可对入射的光线产生光电效应，以进行感测。

图3为图1的光检测装置100中的接垫PD1的一实施例的剖面示意图。图1与图3所示的接垫PD1设置于周边区R2，接垫PD1可用于连接至外部的电路，例如驱动电路。驱动电路包括软性电路板、硬性电路板或晶片(IC)等，但不限于此。在一些实施例中，接垫PD1可包括设置于绝缘层120上的子部134、设置于子部134上的子部182和/或设置于子部182上的连接部180’，但不限于此。图3以三层导电层堆叠而成的接垫结构来说明，但不以此为限。在一些实施例中，接垫PD1中可选择性移除上述子部的其中一者，或是在上述些子部中插入其它子部。

在一些实施例中，子部134可属于金属层130的一部分。在一些实施例中，子部134、扫描线SL和/或栅极132可由同一金属材料层经图案化而获得，但不限于此。在一些实施例中，子部182可属于金属层180的一部分。在一些实施例中，子部182、偏置线CL和/或读取线RL可由同一金属材料层经图案化而获得，但不限于此。在一些实施例中，子部134可设置于绝缘层120上，绝缘层160设置于子部134与子部182之间，连接部180’例如与子部182接触而电连接。在一些实施例中，保护层190设置于子部182及连接部180’上。在一些实施例中，绝缘层160可具有通孔V5，通孔V5可露出部份的子部134，子部182和/或连接部180’可设置在绝缘层160的通孔V5中，使子部134与子部182彼此电连接。在一些实施例中，保护层190具有通孔V6，通孔V6可对应于通孔V5上，通孔V6可露出部份连接部180’，故外部电路的导通件(未示出)可与被通孔V6所露出部份连接部180’接触而电连接。在一些实施例中，上述的光转换层PC1例如未重叠于接垫PD1，接垫PD1可露出以与外部的电路(未示出)电连接。

在一些实施例中，如图1与图2所示，光检测装置100包括晶体管SR1A与电荷存储元件SR1B，且述晶体管SR1A的源极112及漏极114与电荷存储元件SR1B的下电极116由半导体层110所形成。在一些实施例中，光感测元件100的源极112、漏极114、下电极116与通道118可使用同一道光罩图案化而成，有助于简化光检测装置100的结构、简化制作流程或减少光罩使用数量，进而节省制作成本。

图4为本公开另一实施例的光检测装置的上视示意图，而图5为图4的光检测装置沿E-F-G-H线的剖面示意图。在图4与图5中，光检测装置200，相似于图1与图2所示的光检测装置100，两实施例中相同的元件符号用于表示相同的构件。光检测装置200与光检测装置100的差异处主要为，光检测装置200还包括绝缘层260(如图5所示)，绝缘层260例如设置于半导体层110及金属层130上，绝缘层260可部份位于感光层140与半导体层110(下电极116)之间。绝缘层260可例如经由图案化而具有通孔V7，通孔V7可露出部份的半导体层110(下电极116)，感光层140可部份设于通孔V7中与下电极116接触而电连接。

详细来说，构成光检测装置200的膜层包括半导体层110、绝缘层120、金属层130、绝缘层260、感光层140、上电极150、绝缘层160、平坦层170、金属层180和/或保护层190，但不限于此。上述层别的设置关系、作用、材料、特性等可参照前述实施例的描述而不另重述。图5中的光检测装置200省略前述的光转换层PC1，光检测装置200可选择性包括光转换层PC1。

光检测装置200与光检测装置100相似，其源极112、漏极114、下电极116与通道118可由半导体层110所形成，而源极112、漏极114、下电极116与通道118的定义方式如上。

在一些实施例中，光检测装置200的绝缘层260可覆盖栅极132和/或部份半导体层110，绝缘层260可在制作栅极132之后且制作感光层140之前制作，但不限于此。详细来说，栅极132(及金属层130)制作完成之后，可形成绝缘层260，并将绝缘层260图案化，使绝缘层260具有通孔V7和/或通孔V8。之后，将感光层140与上电极150依序形成于下电极116上以完成电荷存储元件SR1B，感光层140例如经由通孔V7与下电极116电连接。接着，将绝缘层160、平坦层170、金属层180和/或保护层190形成于基板SB上以完成光检测装置200，但不限于此。在一些实施例中，金属层130与感光层140之间因设置绝缘层260，绝缘层260可覆盖大部份的半导体层110，使于制作感光层140的过程中，金属层130与大部分的半导体层110因被绝缘层260所覆盖而被保护，有助于降低金属层130和/或半导体层110受到损坏而提升制作良率。

图6为图4的光检测装置200中的接垫PD1的一实施例的剖面示意图。图4与图6所示的接垫PD1设置于周边区R2。光检测装置200中的接垫PD1与光检测装置100中的接垫PD1结构相似，其差异在检测装置200中的接垫PD1的子部134与子部182之间可设置绝缘层260及绝缘层160，且绝缘层260可位于子部134与绝缘层160之间。在一些实施例中，绝缘层260可具有通孔V9，通孔V9可大致对应或重叠于绝缘层160中的通孔V5，通孔V9与通孔V5可露出部份的子部134，子部182可设置于通孔V5与通孔V9中而与子部134电连接。在一些实施例中，绝缘层260的通孔V9与绝缘层160的通孔V5可例如于相同的图案化制程所形成，即例如使用相同的光罩制程所形成，但不限于此。在一些实施例中，通孔V9的边与通孔V5的边可大致切齐，但不限于此。

图7为本公开另一实施例的光检测装置的剖面示意图。图7的光检测装置300大致相同于图5的光检测装置200，两者的主要差异在，光检测装置300的绝缘层360取代光检测装置200的绝缘层260。在图7中，绝缘层360可不具有如图5的绝缘层260的通孔V7，因此感光层140与下电极116之间因被绝缘层360分隔开而彼此未接触。如此，上电极150、感光层140、绝缘层360与下电极116可以构成金氧半穿隧二极管(MIS)结构，但不以此为限。

图8为本公开另一实施例的光检测装置的上视示意图。在图8中，光检测装置400包括检测单元SR2及接垫PD2，检测单元SR2设置于基板SB上且位于检测区R1中，接垫PD2设置于基板SB上且位于周边区R2。为了清晰，图8中仅示出一个检测单元SR2及三个接垫PD2，但不以此为限。在图8中，检测单元SR2可包括晶体管SR2A及电荷存储元件SR2B。

图9为图8的光检测装置沿I-J-K-L线的剖面示意图。具体来说，光检测装置400包括设置于基板SB上的多个膜层，多个膜层包括依序制作于基板SB上的半导体层110、绝缘层120、金属层130、绝缘层440、上电极450、金属层460、绝缘层470、平坦层480、多个第一电极490(例如电荷收集电极)、多个光转换层PC2和/或多个第二电极491。在一些实施例中，第一电极490、光转换层PC2及第二电极491例如形成一光转换元件LCE。

应理解的是，图8及图9仅示出一个检测单元SR2，此检测单元SR2中包括一个光转换元件LCE，但不限于此，其他的检测单元中亦可包括所对应的光转换元件LCE。在一些实施例中，不同检测单元SR2中的光转换元件LCE例如分别有个别的第一电极490且彼此为连接，不同检测单元SR2中的光转换元件LCE的光转换层PC2譬如彼此连接而形成一体，不同检测单元SR2中的光转换元件LCE的第二电极491譬如彼此连接而形成一体，但不限于此。

换句话说，此些第二电极491例如由一无图案化的导电层所形成，而此无图案化的导电层可对应或位于多个检测单元SR2中。此些光转换层PC2例如由一无图案化的光转换材料层所形成，而此无图案化的光转换材料层可对应或位于多个检测单元SR2中。在一些实施例中，光转换元件LCE可重叠电荷存储元件SR2B。在一些实施例中，光转换层PC2(或光转换材料层)的材料包括非晶硒(a-Se)等光导电材料(photoconductor)，但不以此为限。在一些实施例中，光转换层PC2(或光转换材料层)例如通过蒸镀的方式所形成，但不限于此。需注意的是，图8中省略了光转换元件LCE中的光转换层PC2和/或第二电极491。在一些实施例中，第二电极491包括透明导电层，使光可穿过第二电极491以被光转换层PC2所接收。关于光转换元件LCE的操作方式绘于后续做叙述。光检测装置400的晶体管SR2A架构大致与晶体管SR1A相似。光检测装置400的源极112、漏极114、下电极116与通道118可由半导体层110所形成。栅极132、通道118、源极112与漏极114可构成晶体管SR2A。半导体层110、绝缘层120与金属层130的结构、材料、制作方法、设置关系可参照前述实施例，而不在此重述。

在一些实施例中，绝缘层440可覆盖栅极132及一部分的半导体层110。绝缘层440可经图案化而具有通孔V10和/或通孔V11。通孔V10可对应于半导体层110的漏极114，通孔V11可对应于半导体层110的源极112，但不限于此。通过通孔V10与通孔V11，使源极112的至少一部分与漏极114的至少一部分不被绝缘层440所覆盖，以利后续其它层别经由通孔V10与通孔V11与源极112及漏极114电连接。在一些实施例中，电荷存储元件SR2B的上电极450可设置于绝缘层440上，于基板SB的法线方向上，上电极450可重叠电荷存储元件SR2B的下电极116。电荷存储元件SR2B包括下电极116(部份的半导体层110)、上电极450及绝缘层440，绝缘层440可设置于上电极450与下电极116之间并将上电极450与下电极116彼此分隔，如此，绝缘层440设置于上电极450与下电极116之间而构成电容结构，此电容结构作为电荷存储元件SR2B，但不限于此，在此种实施例下，下电极116例如定义为与上电极450重叠的半导体层110的部分。在一些实施例中，绝缘层440的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合，但不以此为限。绝缘层440的材料可依据电荷存储元件SR2B需求的电荷存储能力而决定。在一些实施例中，金属层460可包括设置于上电极450上的偏置线CL及设置于源极112上的读取线RL。偏置线CL可接触上电极450而彼此电连接，或偏置线CL可未经通孔接触上电极450。读取线RL可设于绝缘层440的通孔V11中与源极112电连接。

在一些实施例中，绝缘层470可设置或覆盖于金属层460、上电极450及绝缘层440上。绝缘层470可经图案化而具有通孔V12。通孔V12可大致对应或重叠于绝缘层440中的通孔V10，通孔V12及通孔V10可露出部份的半导体层110(例如漏极114)，使第一电极490可与半导体层110(例如漏极114)电连接。

在一些实施例中，绝缘层470的材料可与绝缘层440的材料相同或不同。在一些实施例中，平坦层480设置于绝缘层470上，以减缓晶体管SR2A与电荷存储元件SR2B所造成的高度差，达到平坦化作用。平坦层480可具有通孔V13，通孔V13可大致对应或重叠于通孔V10和/或通孔V12。在一些实施例中，通孔V13的可尺寸可小于通孔V10及通孔V12，及部分的平坦层480可例如位于通孔V10和/或通孔V12中，但不限于此。在一些实施例中，通孔V10及通孔V12可经由相同的图案化制程所形成，但不限于此。

在一些实施例中，第一电极490设置于平坦层480上，第一电极490经由通孔V13、通孔V12和/或通孔V10与漏极114电连接。在一些实施例中，第一电极490的材料可包括透明导电材料，但不以此为限。

在一些实施例中，如上所述第一电极490、光转换层PC2及第二电极491例如形成光转换元件LCE。第一电极490可设置于一个检测单元SR2中且与所对应的晶体管SR2A和/或电荷存储元件SR2B电连接。在一些实施例中，通过将光转换元件LCE的第一电极490及第二电极491分别施加不同电压而产生电场，使光转换层PC2将所接收的光转换成载子(电子、空穴)，由于第一电极490与半导体层110电连接，例如第一电极490经由通孔V13、通孔V12和/或通孔V10与半导体层110电连接，故此些载子可例如经由第一电极490及半导体层110传至所对应的电荷存储元件SR2B中而暂时存储，但不限于此。另外，因晶体管SR2A的漏极114与电荷存储元件SR2B的下电极116电连接，故当晶体管SR2A开启后，暂时存储于电荷存储元件SR2B的载子可经由读取线RL被读取，从而实现光检测的作用，但不限于此。

图10为图8的光检测装置200中接垫PD2的一实施例的剖面示意图。图8与图10所示的接垫PD2设置于周边区R2，且可用于连接至外部的电路，例如驱动电路。接垫PD2可包括子部134、子部462及连接部492。子部462设置于子部134上，连接部492设置于子部462上且与子部462接触而彼此电连接。图10以三层导电层堆叠而成的接垫结构来说明，但不以此为限。在一些实施例中，子部134与子部462的其中一者可省略，或此些子部中可插入其它子部。

在一些实施例中，子部134属于金属层130的一部分。在一些实施例中，子部134、扫描线SL和/或栅极132可以由同一金属材料层图案化而获得，但不限于此。在一些实施例中，子部462属于金属层460的一部分。在一些实施例中，子部462、偏置线CL和/或读取线RL可以由同一金属材料层图案化而获得，但不限于此。在一些实施例中，连接部492可与图9中的第一电极490为相同层，即连接部492与图9中的第一电极490具有相同材料或可在相同制作步骤中制作完成。在一些实施例中，子部134设置于绝缘层120上，绝缘层440设置于子部134与子部462之间，绝缘层440可具有通孔V14，通孔V14可露出部份的子部134，子部462可设置于通孔V14中与子部134接触以电连接。在一些实施例中，绝缘层470设置于子部462与连接部492之间，且绝缘层470具有通孔V15，通孔V15可露出部份的子部462，连接部492可设置于通孔V15中与子部462接触以电连接。在一些实施例中，光转换层PC2和/或第二电极491例如未重叠于接垫PD2，使接垫PD2可以露出以与外部的电路(未示出)电连接。

图8与图9所示的光检测装置400包括晶体管SR2A与电荷存储元件SR2B。晶体管SR2A的源极112及漏极114与电荷存储元件SR2B的下电极116由半导体层110所形成。晶体管SR2A的通道118、源极112及漏极114同层。因此，单一层半导体层110的不同部份可分别用于作为多种元件，有助于结构的简化、制作步骤的减少，或降低制作成本。

图11为本公开的光检测装置的局部等效电路示意图。如图11所示，此等效电路示意图可例如为光检测装置400的简易的等效电路示意图，其实际的等效电路可能会根据需求连接其他的电子元件(例如晶体管、电容，但不限于此)。举例来说，光检测装置400的检测单元SR2可包括晶体管SR2A及电荷存储元件SR2B，电荷存储元件SR2B电性连接于晶体管SR2A。晶体管SR2A的栅极132电连接至扫描线SL，源极112与漏极114的一者电连接至读取线RL，源极112与漏极114的另一者电连接至电荷存储元件SR2B。电荷存储元件SR2B可电连接偏置线CL，但不以此为限。于光检测装置400中，因包括电容结构的电荷存储元件SR2B(参考图9)，故光检测装置400例如还包括光转换元件LCE，光转换元件LCE例如连接于晶体管SR2A和/或电荷存储元件SR2B。另外，举另一实施例(未示出)，若为光检测装置100(如图1)，图11的检测单元SR2可取代为检测单元SR1，电荷存储元件SR2B可取代为电荷存储元件SR1B，但须注意的是，于光检测装置100中可不需有如图11的光转换元件LCE。

综上所述，本公开的光检测装置中以相同的半导体层实现晶体管与电荷存储元件，而有助于缩减制作步骤、简化结构设计及降低成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种光检测装置，其特征在于，包括：

晶体管，包括栅极、源极与漏极；以及

电荷存储元件，电性连接于所述晶体管且包括上电极与下电极；

其中所述晶体管的所述源极及所述漏极与所述电荷存储元件的下电极是由半导体层所形成。

2.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，所述晶体管包括通道，设置于所述源极及所述漏极之间，其中，所述通道、所述源极及所述漏极同层。

3.根据权利要求2所述的光检测装置，其特征在于，所述栅极设置于所述通道上。

4.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，所述半导体层的材料包括金属氧化物。

5.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，所述光检测装置为X光检测装置。

6.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，所述电荷存储元件包括感光层，设置于所述下电极与所述上电极之间，且所述感光层的材料不同于所述半导体层。

7.根据权利要求6所述的光检测装置，其特征在于，所述感光层的材料包括硅、锗、砷化铟镓、硫化铅的半导体材料。

8.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，所述源极、所述漏极及所述电荷存储元件的下电极彼此相连。

9.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，所述电荷存储元件包括绝缘层，所述绝缘层设置于所述上电极与所述下电极之间。

10.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，所述光检测装置还包括光转换层，设置于所述电荷存储元件上且重叠于所述电荷存储元件。

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