KR100439944B1 - 박막트랜지스터형광감지센서,센서박막트랜지스터와그제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피사체에서 반사되어 입사되는 빛을 더욱 많이 확보하여, 광전류의 양을 크게 하는 박막트랜지스터형 광감지센서에 관한 것이다.
이와 같은 박막트랜지스터형 광감지센서는, 소스전극 및 드레인전극이 반도체층 위에서 굴곡진 형태로 서로 일정한 간격을 두고 대응 되도록 형성하여, 반도체층의 채널너비 대 길이비(W/L ratio)를 크게 하고, 더우기 상기 소스전극 및 드레인전극을 투명도전성 물질로 형성하여 보다 많은 광을 받을 수 있음으로 광 감도를 높여줌으로써 소자의 개선된 동작특성을 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 광감지센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피사체로부터 반사된 빛을 감지하는 센서 박막트랜지스터(Sensor Thin film transister ; 이하 센서 TFT칭함)를 포함한 박막트랜지스터형 광감지센서에 관한 것이다.
박막트랜지스터형 광감지센서는 일반적으로 지문인식기나 팩스머신 또는 기타의 문자인식장치와 같은 이미지 인식장치들의 이미지 리더(Image reader)로 사용된다.
이와 같은 박막트랜지스터형 광감지센서는 빛을 투과시키는 윈도우와 피사체로부터 반사된 빛이 입사되어 광전류를 형성하는 센서 TFT와 센서 TFT를 통해 흐르는 전류를 충전하는 충전부와, 충전부의 전하를 선택적으로 외부로 방출하는 스윗칭부를 포함한다.
이러한 TFT형 광감지센서의 동작을 간략하게 설명하면, 먼저 광감지센서에 의해, 읽어들이려는 피사체에 반사된 빛이 TFT형 광감지센서의 감지부인 센서 TFT의 드레인전극 및 소스전극 사이에 형성된 비정질 실리콘막인 액티브영역(Active area)에 입사된다. 비정질 실리콘막은 반도체층이라고도 하며, 액티브영역에 입사된 빛에 의해 반도체층은 소정의 반응으로 광전류를 흘리게 된다. 그리고, 이러한 광전류는 상기 충전부와 스윗칭부를 거쳐 외부 회로에 전달된다. 이때 반도체층에 흐르는 광전류는 이미지의 정보에 해당하며, 반사된 빛의 세기에 따라 광 전류의양이 달라진다. 또한 광 전류의 양은 빛이 입사되는 반도체층의 너비와 길이의 비에 따라 달라진다.
반도체층의 길이가 일정하다고 볼 때 반도체층의 너비가 클수록 즉, 반도체층의 너비 대 길이비가 클수록 반도체층에서 발생하는 광전류의 양이 증가하게 된다.
이와 같이 광전류의 양이 클수록, 외부 회로에 전달되는 피사체의 화상정보가 정확해 진다.
그런데, 광전류의 양을 증가시키기 위해서는 빛이 직접 입사되는 부분인 반도체층의 너비를 크게 하는 방법이 있다. 그러나, 이와 같은 경우에는 센서 TFT가 차지하는 면적이 커지게 됨으로, 집적도가 떨어진다는 단점이 있다.
따라서, 종래에는 센서 TFT의 반도체층에 흐르는 암전류(Off current)를 작게 하여 빛의 유·무에 따른 전류 비를 증가시켜주어 센서 TFT의 동작 특성을 개선하기 위한 방법으로 센서 제 1 게이트전극과 반도체층 사이에 센서 제 2 게이트전극을 구성하고있다.
도 1 내지 도 2는 이와 같은 종래 기술에 따른 센서 TFT를 보인 것으로, 도 1은 센서 TFT의 평면도이고, 도 2는 A-A´를 따라 절단한 센서 TFT의 단면도이다.
종래 기술인 센서 TFT의 구성과 제조방법에 대해 상기 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 센서 TFT는 게이트배선(11)에 연결되고 게이트배선으로부터 소정전압을 공급받아 트랜지스터의 턴온/턴오프 동작을 수행하는 제 1게이트전극(23)과, 제 1게이트전극(23)위에 각각 소정의 거리로 서로 대응되게 형성된 제 2게이트전극(27a)(27b)과, 제 2게이트전극(27a)(27b)위에 형성된 반도체층(31)과, 반도체층(31)위에 소정의 거리를 두고 서로 대응되도록 형성된 소스전극(33)및 드레인전극(35)등으로 구성된다.
이러한 구성에서, 도시한 바와 같이, 상기 소스전극(33)및 드레인전극(35)사이에 노출된 반도체층 위의 'L'은 광전류가 흐르는 반도체층의 길이 이고, 상기 드레인전극 및 소스전극사이에 노출된 반도체층 위의 'W'는 액티브채널의 너비이다.
전술한 바와 같은 구성을 포함하는 센서 TFT의 공정을 도 2에 의해 설명한다. 도 2는 도 1의 A-A´의 절단면을 나타낸 단면도이다.
전술한 바와 같은 구성을 갖기 위해, 유리기판(21)위에 금속성 도전막이 증착되고 패터닝되어 센서 제 1 게이트전극(23)이 형성되었다.
상기 센서 제 1 게이트전극(23)은 음전압이 인가되는 수단이며, 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴-텅스텐의 합금(W-Mo)등을 이용할 수 있다.
상기 센서 제 1 게이트전극(23)이 형성된 기판 위에 질화실리콘(SiNX), 산화실리콘(SiOX)등의 절연물질이 증착되어 제 1 절연층(25)이 형성되었다.
상기 제 1 절연층(25)은 상기 제 1 게이트전극(23)과 추후 형성될 도전성막과의 전기적인 절연을 위해 형성된 것이다.
다음 으로, 상기 제 1 절연층(25)위에 서로 소정의 간격으로 대응 되도록 제2 게이트전극(27a)(27b)이 형성되었다.
상기 제 2 게이트전극(27a)(27b)이 형성된 기판 위에 절연물질이 증착되어 제 2 절연막(29)이 형성되었다.
상기 제 2 절연막(29)은 상기 제 2 게이트전극(27a)(27b)과 반도체층(31)과의 전기적인 절연을 위해 형성된 것이다.
상기 제 2 절연막(29)이 형성된 기판위에 반도전성 물질인 수소를 포함한 아몰퍼스실리콘(a-Si:H)이 증착되고, 아일랜드형태로 패터닝되어 반도체층(31)이 형성되었다.
상기 반도체 층이 아일랜드 형태로 형성된 제 2절연막의 우측에 추후 형성될 드레인전극(33)과 상기 제 2 게이트전극(27a)을 전기적으로 연결하기 위한 콘택홀(28)이 형성되었다.
상기 콘택홀(28)과, 액티브층(31)이 형성된 센서 제 2절연막 위에 소정의 도전성 물질이 증착되어, 각각 액티브층(31)의 좌측 과 우측의 양 끝단과 소정간격 겹치고, 서로 대응 되도록 소스전극(33)과 드레인전극(35)이 형성되었다.
상기 소스전극(33)과 드레인전극(35)이 형성된 기판 위에 투명 절연성물질이 증착되어 보호막(37)이 형성되었다.
이와 같이 제조된 센서 TFT는 항상 오프상태에서 빛에 의한 광전류로 동작하기 때문에 센서 TFT의 제 1 게이트전극(23)에는 항상 음전압이 공급된다. 이러한 상태에서 상기 반도체층(31)은, 광 감지소자가 읽어 들이려는 피사체에 반사된 빛을 받아 반도체층의 채널에 광전류를 흘리게 된다. 이러한 동작 중에 상기 제 1 게이트전극(23)의 음전압의 영향으로 상기 반도체층(31)과 제 2 절연막(29)의 저합부분인 반도체층의 표면에 홀이 발생하게 된다. 이러한 홀에 의해 형성되는 전류를 암전류(Off current)라 하고, 이러한 상태에서 빛을 주사했을 때 빛에너지에 의해 반도체층에서는 전자-전공쌍(electron-hole pair)이 형성된다.
이러한 전하중 정공은 게이트전압에 의해 형성된 정공채널을 따라 소스전극(33)쪽으로 흘러 들어가고, 전자는 드레인쪽(35)으로 흘러들어가 광전류를 형성하게 된다.
일정한 너비 대 길이 비를 갖는 TFT상태에서 생성되는 광전류의 크기는 한계가 있음으로 빛이 없을 때의 암전류가 작을 수록, 빛의 유·무에 따른 차이가 크게된다.
따라서, 종래에는 광전류 비를 증가시키기 위해, 암전류를 억제하기 위한 수단으로 상기 반도체층(31)과 상기 제 1게이트전극(23)사이에 상기 제 2게이트전극(27a)을 형성하였다. 즉, 상기 드레인전극(35)과 제 2게이트전극(27a)을 연결하여 동시에 양전압이 소스전극(33)및 드레인전극(35)에 인가되도록 구성하였으며, 이로 인해 드레인전극(35)과 제 2 게이트전극(27a)사이에 형성된 반도체층은 등전위가 형성되어 홀의 발생이 억제되기 때문에 반도체층에 흐르는 암전류의 크기가 감소한다.
그러나, 종래에는 암전류의 크기를 낮추는 수단으로 센서 TFT의 공정단계에서, 제 2 게이트전극(27a)(27b)을 형성하는 단계를 더욱 포함하기 때문에 공정상의복잡함이 있다.
따라서, 본 발명 따른 센서 TFT는, 기존의 반도체층의 크기를 그대로 유지하면서 반도체층 위에 구성되는 드레인전극과 소스전극의 형태를 효과적으로 구성하여, 반도체층의 면적을 기존과 동일하게 유지하면서, 반도체층에 흐르는 광전류의 양을 증가시키고, 또한 상기 굴곡진 소스전극과 드레인전극을 투명 도전성물질로 형성하여, 기존의 불투명 금속으로 형성된 소스전극과 드레인전극에 의해 반도체층의 차폐되었던 부분까지도 광을 받을 수 있기 때문에 광 전류의 양을 더욱 증가시킴은 물론 그에 따른 센서 TFT의 동작특성을 개선하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 센서 TFT의 평면도이고,
도 2는 도 1의 A-A'를 따라 절단한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 센서 TFT의 평면도이고,
도 4는 도 3의 B-B'를 따라 절단한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 센서 TFT의 평면도이고,
도 6은 도 5의 C-C'를 따라 절단한 단면도이다.
도 7a 내지 7b는 제 3실시 예에 따른 센서 TFT의 평면도이고,
도 8a는 제 4실시 예에 따른 센서 TFT의 평면도이고,
도 8b는 도 8a의 A부분의 확대도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
241 : 유리 기판 243 : 게이트전극
247 : 반도체층 249 : 옴익콘택층
251 : 소스전극 253 : 드레인전극
상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명은 반도체층 위에 소스전극과 드레인전극의 형성 시 소스전극과 드레인전극 간의 반도채층의 길이를 가능하면 짧고 일정하게, 그리고 반도체층의 너비는 가능하면 크게 확보하여 반도체층의 너비 대 길이 비를 크게 하도록 구성하였고, 또한 상기 반도체층을 투명 도전성물질로도 형성하였다.
더욱 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 센서박막트랜지스터는 기판상에 형성된 게이트전극과; 상기 게이트전극 위에 형성된 절연층과; 상기 절연층 위에 아일랜드 형태로 패터닝되어 형성되고 광을 받아 광전류를 유발하는 반도체층과; 상기 반도체층 위에 각각 서로 소정의 간격으로 대응되도록 위치하고, 상기 대응되는 부분은 각각 굴곡지게 형성되며, 상기 대응부분의 대응간격은 반도체층의 전도채널이 되는 소스전극 및 드레인전극과; 상기 소스전극 및 드레인전극과 상기 소스전극과드레인전극 사이에 노출된 전도채널 위에 형성된 보호층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 소스전극 및 드레인전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 티타늄옥사이드(TiO2), 산화주석(SnO2)의 투명 도전성물질 중 선택된 하나인것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 게이트전극은 게이트배선과 연결된 제 1 변과, 상기 제 1 변과 인접하고 소스배선이 교차하는 제 2 변과, 상기 제 1 변과 인접하고 드레인배선이 교차하는 제 3 변과, 상기 제 1 변과 평행인 제 4 변을 가진 실질적으로 사각형 형상인것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 소스전극은 상기 반도체층 위에 상기 제 1 변과 평행한 방향으로 배열된 복수개의 수평전극부와, 상기 수평전극부의 상기 제 2 변쪽 끝단을 연결하면서 상기 수평전극부에 수직인 수직전극부를 가지고 있고, 상기 드레인전극은 상기 소스전극의 수평전극부와 상기 수직전극부에 일정한 간격을 두고 대응되도록 형성되어 있는것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 소스전극은 상기 제 2 변과 인접하여 상기 반도체층 위에 상기 제 2 변과 평행하게 배열된 수직전극부와, 상기 수직전극부의 제 1 변쪽 끝단과 연결되어 상기 제 1 변과 평행하게 배열된 제 1 수평전극부와, 상기 수직전극부의 제 4 변쪽 끝단과 연결되어 상기 제 1 수평전극부와 평행하게 배열된 제 2 수평전극부와, 상기 수직전극부로 부터의 일정한 거리를 두고 수직전극부와 평행하면서상기 제 1 수평전극부와 상기 제 2 수평전극부에 각각 연결되고 서로 소정간격을 두고 엇갈리게 위치한 복수개의 수직분기전극부를 가지고 있고, 상기 드레인전극은 상기 소스전극의 각 전극부에 일정간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 소스전극과 상기 드레인전극 사이의 전도채널이 S자 형상인것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 소스전극과 상기 드레인전극 사이의 전도채널이 톱니모양인것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 전도채널은 직각으로 꺽어져 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에서 상기 소스전극은 다수개의 핑거를 가지고 있고, 다수개의 핑거를 가지고 있는 드레인전극과 소정간격 일정하게 대응하여 맞물려 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 센서 TFT는 상기 기판상에 형성된 게이트전극과; 상기 게이트전극 위에 형성된 게이트절연막과; 상기 게이트전극 위의 상기 게이트절연막 위에 형성된 반도체층과; 상기 반도체층상에 소정의 간격을 두고 형성된 투명인 드레인전극 및 소스전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 소스전극 및 드레인전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 티타늄옥사이드(TiO2),산화주석(SnO2)의 투명도전성 물질중 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 또 다른 특징인 센서 TFT는 게이트전극과, 게이트절연막과,반도체층과, 오옴익코택층과, 투명한 도전성의 드레인전극 및 소스전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 TFT형 광 감지센서는 게이트전극과, 광을 받아 광전류를 유발하는 반도체 층과, 상기 반도체층 위에 형성되고, 서로 소정간격 대응되고 서로 대응되는 부분이 굴곡지게 형성되는 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 센서부와; 상기 센서 박막트랜지스터의 상기 드레인전극과 연결되고, 상기 드레인전극에서 방출되는 전하를 저장하는 충전부와; 상기 충전부의 전하를 선택적으로 외부로 출력하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이 박막트랜지스터형 광 감센서에서 센서부 역할을 하는 센서 TFT의 소스전극 및 드레인전극의 다양한 형태는 반도체층의 길이는 그대로인 반면 반도체층의 너비는 소정의 배수로 증가하도록 하여, 반도체층의 너비 대 길이 비를 크게 한다.
--- 제 1 실시 예---
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시 예를 설명한다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 센서 TFT의 평면도를 나타낸 것으로서 도시한 바와 같이, 게이트배선(111)에서 소정의 전압을 인가 받아 소자를 턴온/턴오프 시키는 수단이 되는 게이트전극(243)이 소정의 면적을 갖는 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4변(243a)(243b)(243c)(243d)으로 이루어진 사각형 모양으로 형성되고, 상기 게이트전극(243)위에 절연막(미도시)을 사이에 두고 아일랜드 형태로 패터닝하여 형성한 반도체층(247)과, 상기 반도체층(247)위에 소스전극(251)과 드레인전극(253)을 형성한다. 이때, 상기 소스전극(251)은 상기 반도체층 위에 상기 게이트전극(243)의 제 1변(243a)과 평행한 방향으로 배열된 복수개의 수평전극부(251c)와, 상기 수평전극부(251c)의 상기 제 2변(243b)쪽 끝단을 연결하면서 상기 수평전극부(251c)에 수직이고 상기 소스전극배선(251)과 연결된 수직전극부(251a)를 가지고 있고, 상기 드레인전극(253)은 상기 소스전극(251)의 수평전극부(251c)와 상기 수직전극부(251a)에 일정한 간격을 두고 대응되도록 형성한다.
그림에서, 소스전극(251)과 드레인전극(253)사이의 짧은 거리로 대응하는 반도체층(247)의 길이(L)와, 반도체층(247)의 너비(W)는 도시한 바와 같이, 종래의 방법보다 반도체층(247)의 너비 대 길이 비(W/L ratio)가 커지는 결과를 얻을 수 있다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 센서 TFT의 제조방법을, 도 3의 B-B´을 따라 절단한 단면도를 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.
본 실시 예에 따른 센서 TFT는 유리기판(241)과 유리기판(241)위에 소정의 금속성 도전막인 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 몰리브덴-텅스텐의 합금(W-Mo)등을 이용할 수 있으며, 이를 소정의 패턴으로 패터닝하여 게이트전극(243)을 형성한다.
상기 게이트전극(243)이 형성된 기판 위에 게이트전극과 추후 형성될 소정의 막과의 전기적인 절연을 위한 수단이 되는 질화실리콘(SiNX) 또는 산화실리콘(SiOX)등의 절연물질을 증착하여 절연층(245)을 형성한다.
상기 절연층(245)을 형성한 후, 절연층(245)위에 a-Si:H를 증착하여, 이를 아일랜드 형태로 패터닝하여 반도체층(247)을 형성한다.
상기 반도체층(247)은 피사체에 입사되어 반사된 광을 받아 광전류를 유발하는 수단이다.
이러한 광 전류는 주변 회로에서 인식하게 되는 피사체의 화상정보가 된다,
상기 반도체층(247)을 형성한 후, 반도체층(247)위에 옴이콘택층(249a) (249b)을 상기 반도체층(247)과 추후 형성될 도전성막과의 접촉저항을 낮추기 위해 형성하고, 상기 옴익콘택층 위에 도전성 금속을 증착하고 서로 소정간격 대응되어 형성되도록 패터닝하여 소스전극(251a) 및 드레인전극(253)을 형성한다.
또한, 상기 소스전극(251)과 드레인전극(253)은 상기 도전성 금속이외에도 인듐-틴-옥사이드(ITO), 티타늄옥사이드(TiO), 산화주석(SnO2)등의 투명도전성 물질을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 드레인전극(253)은 반도체층(247)위에 신호전압을 인가하고, 상기 소스전극(251a)은 반도체층(247)에서 생성된 전하를 스토리지 쪽으로 방출하는 역할을 하게된다.
이때, 스토리지에 형성된 전류는 스윗칭부에 의해 주변회로부에 방출되어 화상정보로 인식된다.
상기 반도체층(247)을 사이에 두고 형성된 소스전극 및 센서드레인전극(251a)(253)이 형성된 기판의 전면에 걸쳐 아크릴, 폴리이미드(Polyimid : PI)및 BCB(Benzocyclobutene)등의 투명 유기물질등을 이용하여 보호막(255)을 형성한다.
-- 제 2 실시 예--
한편 도 5및 도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 센서 TFT를 보인 것으로, 도 5는 본 실시 예의 평면도를 나타낸 것이고, 도 6은 도5의 C-C'를 따라 절단한 단면도이다.
제 2 실시 예의 센서 TFT의 제조방법은 제 1실시 예와 같음으로 자세한 설명은 생략하고 서술하도록 하겠다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 센서 TFT의 평면도를 설명하면, 게이트배선(457)과, 게이트배선(457)에 연결되고 소정의 면적을 가지는 게이트전극(459)을 형성한다.
상기 게이트전극(459)과 절연층(미도시)을 사이에 두고, 게이트전극(459)위에 a-Si:H를 아일랜드 형태로 패터닝하여, 반도체층(467)을 형성한다.
상기 반도체층(467)을 형성한 후, 반도체층(467)위에 소스전극(473)과 드레인전극(471)을 형성한다.
이때, 도시한 바와 같이, 반도체층(467)위에 소스전극(473)은 소스전극배선(411)에 연결되어 있고, 상기 게이트전극(459)의 제 2변(459b)과 인접하여 상기 반도체층(467) 위에 상기 제 2변(459b)과 평행하게 배열된 수직전극부(473a)와, 상기 수직전극부(473a)의 제 1변(459a)쪽 끝단과 연결되어 상기 제 1변(459a)과 평행하게 배열된 제 1 수평전극부(473c)와, 상기 수직전극부(473a)의 제 4변쪽(459c)쪽 끝단과 연결되어 상기 제 1변(459a)과 평행하게 배열된 제 2 수평전극부(473b)와, 상기 수직전극부(473a)로부터의 일정한 거리를 두고 상기 제 1 수평전극부(473c)와 상기 제 2 수평전극부(473b)사이에 배열되고 상기 수직전극부(473a)와 평행하면서 상기 제 1 수평전극부(473c)와 상기 제 2 수평전극부(473b)에 각각 서로 엇갈리게 연결된 복수개의 수직분기전극부(473d)(473e)를 가지고 있고, 상기 드레인전극은 상기 소스전극(473)의 각 전극부에 일정간격을 두고 형성한다.
이와 같은 형상 또한, 제 1 실시 예에서와 같이 반도체층의 너비 대 길이 비가 상당히 커진다.
소스전극(473)과 드레인전극(471)을 형성한 센서 TFT의 평면중 C-C´를 따라 절단한 단면도인 도 6을 참조하여 반도체층의 너비 와 길이에 대한 이해를 돕고자 한다.
이 부분은, 옴익콘택층(469)과 평면적으로 겹쳐진 반도체층(467)을 사이에 두고 형성된, 상기 소스전극(473)의 제 2 수평전극부(473b)와, 상기 수평전극부(473b)와 소정의 간격으로 대응되는 드레인전극(471a)과 상기 드레인전극과 (471a)과 소정의간격으로 대응되는 제 1 수평전극부(473c)의 부분이며, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 소스전극의 제 1 수평전극부(473c)와 상기 드레인전극(471)의 수평부(471a)와의 거리는 반도체층의 길이(L)가 되고, 상기 소스전극(473)의 제 2수평전극부(473b)와, 이에 대응되는 드레인전극(471)의수평부(471a)와의 거리는 반도체층의 너비(W)가 된다.
따라서, 제 2실시 예에 따른 반도체층(467)위의 소스전극(473c)(473b)과 드레인전극(471)의 구성은 반도체층(467)의 너비 대 길이비를 크게 한다.
따라서, 전술한 바와 같은 제 2실시 예에 따른 센서 TFT의 구성으로, 반도체층(467)의 너비대(W) 길이(L)비를 크게 할 수 있음으로, 피사체에 반사된 빛을 받는 면적이 넓어지기 때문에, 반도체층에 흐르는 광전류의 양을 더욱 많이 확보할 수 있다.
--- 제 3 실시 예---
도 7은 본 발명의 제 3실시 예에 따른 센서 TFT의 평면도를 보인 것이며, 본 실시 예에 따른 박막트랜지스터의 제조방법이나 구성요소는 상기 제 1실시 예와 동일하기 때문에 설명을 생략하도록 한다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 게이트전극(509)위에 절연층(미도시)을 형성하고, 상기 절연층(미도시)위에 반도체층(515)을 아일랜드 형태로 형성한후, 상기 반도체층(515)위에 위에 서로 소정의 일정한 간격으로 대응 되도록 하고, 대응되는 부분이 'S'자 모양이 되도록 소스전극(511)과 드레인전극(513)을 형성하였다.
7b에 도시한 종래의 박막트랜지터에서 소스전극(501)과 드레인전극(503)간의 채널의 너비를 4R이라고 했을 때, 도 7a에 도시한 본 실시 예에 따른 'S'모양으로 형성한 소스전극(511)과 드레인전극(513)사이에 노출된 'S'모양의 반도체층(515)의 너비는, 2개의 반원의 둘레가 되고 따라서 반지름이 R인 원의 둘레를 구하는 식인 [수식 1]에 의해 채널의너비를 구할 수 있다.
[수식 1]
2πR×2=2πR
[수식 1]에서, π=3.14임으로 채널의 너비는 = 6.28R의 값을 얻을 수 있다.
따라서, 소스전극(511)및 드레인전극(513)을 굴곡지게 형성한 반도체층(515)의 곡선너비가 종래의 박막트랜지스터의 반도체층(505)의 직선너비보다 크다는 것을 알 수 있다.
--- 제 4 실시 예 ---
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 센서 박막트랜지스터의 평면도를 보인것이며. 본 실시 예에 따른 박막트랜지스터의 제조방법이나 구성요소는 상기 제 1실시 예와 제 2실시 예와 동일하기 때문에 설명을 생략하도록 한다.
도 8a에 도시한 바와 같이, 게이트적극(609)위에 절연층(미도시)을 형성하고, 상기 절연층(미도시)위에 아일랜드 형태로 패터닝하여 반도체층(615)을 형성한다.
반도체층(615)을 형성한 후, 상기 반도체층(615)위에 서로 소정의 일정한 간격으로 톱니모양으로 대응되도록 소스전극(611)과 드레인전극(613)을 형성한다.
상기와 같이 톱니모양의 소스전극(611)과 드레인전극(613)사이에 노출된 톱니모양의 반도체층의 너비는 도시한 바와 같이, 각 동일한 길이를 갖는 a,b,c,d를 더한 길이가 된다.
이때 a는 제 3실시 예에 도시한 종래의 반도체 채널의 1/4너비인 R과 같다.
이때 a의 길이를 구하기 위해 도 8b의 직각삼각형에서 a는 [수식 2]에 의해계산될 수 있다.
[수식 2]
R=asinK------(1)
a=R------(2)
[수식 2]에서 K는 가변적이며, R은 K에 의해 값이 변화한다.
본 실시 예에서 도시한 삼각형의 K값은 45°임으로 Sin45는이고, 결국 a=R 의 값으로 표현된다.
이때 a,b,c,d는 모두 동일한 길이를 가짐으로 채널의 너비는 4×a의 값이 되어 채널의 너비 W= 4×a = 4×R 이 되고, 이때 =1.1414임으로 W=5.65R의 값을 갖는다.
따라서, 도 8에 도시한 바와 같이, 소스전극(611)과 드레이전극(613)을 톱니모양으로 구성한 반도체층(615)의 너비가 기존의 직선너비(4R)보다 큰 값을 갖는다는 것을 알 수 있다.
이와 같이 상기 제 1실시 예, 제 2실시 예, 제 3실시예 및 제 4실시예에 따라 본 센서 TFT가 구성될 수 있으며, 이와 같은 구성은 센서 TFT의 구조에 있어서, 종래의 제 2 게이트전극을 구성하는 단계를 생략하고 게이트전극의 면적을 넓게 증가시켜 반도체층을 게이트전극 위에 형성하여 후면의 광원에 의한 노이즈를 감소시키고, 반도체층의 면적을 임의로 증가시키지 않고 반도체층 위의 소스전극 및 드레인전극의 다양한 구성에 의해, 큰 값의 액티브채널의 너비 대 길이 비를 얻을 수 있다.
또한, 상기 4가지 실시 예에서 상기 소스전극 및 드레인전극을 인듐-틴-옥사이드(ITO), 산화티타튬(TIO), 산화주석(SnO2)등의 투명 도전성 물질중 하나를 선택하여 형성할 수 있다.
상기와 같이 소스전극과 드레인적극이 투명 하다면 기존의 소스전극과 드레인전극에 의해 반도체층의 가리워졌던 부분에 대한 차폐효과를 배제하여 그 만큼의 광을 더 받을 수 있고, 그에 따른 광전류의 양도 증가할 수 있기 때문이다.
본 실시 예에서 4가지의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 다양한 변형이 가능할 것이고, 변형된 실시 예들은 본 권한의 권리범위에 속하게 됨은 첨부된 특허청구범위에 의해 명확하게 알 수 있다.
본 발명에 따른 센서 TFT는, 반도체층 위에 형성되는 소스전극과 드레인전극의 대응되는 부분을 굴곡지게 형성함으로써, 전체적으로 소스전극과 드레인전극 사이의 반도체층의 길이는 일정하게 유지하면서 너비를 크게 하여, 반도체층의 너비 대 길이비가 커지고, 이에 따라, 피사체에 반사된 빛이 입사되는 반도체층의 면적을 임의로 크게 하지 않고도 광전류의 양을 증가시키는 효과를 얻을 수 있고 또한, 상기 소스전극과 드레인전극을 투명 도전성물질로 형성하여 상기 반도체층의 상기 소스전극및 드레인전극과 겹쳐져서 차폐되었던 부분 까지도 광을 받을 수 있게되어 광전류의 양을 증가시키기 위한 종래의 방법인 센서 TFT의 제조방법에 비하여, 공정단순화의 효과와 함께 소자의 개선된 동작 특성을 얻을 수 있다.
Claims (12)
- 기판상에 형성된 게이트전극과;기 게이트전극 위에 형성된 절연층과;기 절연층 위에 아일랜드 형태로 패터닝되어 형성되고 광을 받아 광전류를 유발하는 반도체층과;기 반도체층 위에 각각 서로 소정의 간격으로 대응되도록 위치하고, 상기 대응되는 부분은 각각 굴곡지게 형성되며, 상기 대응부분의 대응간격은 반도체층의 전도채널이 되는 소스전극 및 드레인전극과;기 소스/드레인전극과 상기 소스전극과 드레인전극 사이에 노출된 전도채널 위에 형성된 보호층을 포함하는 센서 박막트랜지스터.
- 제 1 항에 있어서,상기 소스전극 및 드레인전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 티타늄옥사이드(TiO2), 산화주석(SnO2)의 투명 도전성물질 중 선택된 하나인 센서 박막트랜지스터.
- 제 1 항에 있어서,상기 게이트전극은 게이트배선과 연결된 제 1 변과, 상기 제 1 변과 인접하고 소스배선이 교차하는 제 2 변과, 상기 제 1 변과 인접하고 드레인배선이 교차하는 제 3 변과, 상기 제 1 변과 평행인 제 4 변을 가진 실질적으로 사각형 형상인 센서박막트랜지스터.
- 제 3 항에 있어서,상기 소스전극은 상기 제 2 변과 인접하여 상기 반도체층 위에 상기 제 2 변과 평행하게 배열된 수직전극부와, 상기 수직전극부의 제 1 변쪽 끝단과 연결되어 상기 제 1 변과 평행하게 배열된 제 1 수평전극부와, 상기 수직전극부의 제 4 변쪽 끝단과 연결되어 상기 제 1 수평전극부와 평행하게 배열된 제 2 수평전극부와, 상기 수직전극부로 부터의 일정한 거리를 두고 수직전극부와 평행하면서 상기 제 1 수평전극부와 상기 제 2 수평전극부에 각각 연결되고 서로 소정간격을 두고 엇갈리게 위치한 복수개의 수직분기전극부를 가지고 있고,상기 드레인전극은 상기 소스전극의 각 전극부에 일정간격을 두고 형성되어 있는 센서박막트랜지스터.
- 제 3 항에 있어서,상기 소스전극과 상기 드레인전극 사이의 전도채널이 S자 형상인 센서박막트랜지스터.
- 제 3 항에 있어서,상기 소스전극과 상기 드레인전극 사이의 전도채널이 톱니형상인 센서박막트랜지스터.
- 제 6 항에 있어서,상기 전도채널은 직각으로 꺽어져 형성된 센서박막트랜지스터.
- 제 1 항에 있어서,상기 소스전극은 다수개의 핑거를 가지고 있고, 다수개의 핑거를 가지고 있는 드레인전극과 소정간격 일정하게 대응하여 맞물려 형성된 센서 박막트랜지스터.
- 기판 상에 형성된 게이트전극과;상기 게이트전극 위에 형성된 절연층과;상기 게이트전극 위의 상기 절연층 위에 형성된 반도체층과;상기 반도체층 위에 소정의 간격을 두고 형성된 투명인 드레인전극 및 소스전극을 포함하는 센서 박막트랜지스터.
- 제 9 항에 있어서,상기 소스전극 및 드레인전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO),티타늄옥사이드(TiO2),산화주석(SnO2)의 투명 도전성물질 중 선택된 하나인 센서 박막트랜지스터.
- 게이트전극과, 절연층과, 반도체층과, 오옴익콘택층과, 투명한 도전성의 드레인전극 및 소스전극을 포함하는 센서 박막트랜지스터.
- 게이트전극과,광을 받아 광전류를 유발하는 반도체 층과,상기 반도체층 위에 형성되고, 서로 소정간격 대응되고 서로 대응되는 부분이 굴곡지게 형성되는 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 센서부와;상기 센서 박막트랜지스터의 상기 드레인전극과 연결되고, 상기 드레인전극에서 방출되는 전하를 저장하는 충전부와;상기 충전부의 전하를 선택적으로 외부로 출력하는 스위칭부;를 포함하는 박막트랜시스터형 광감지센서.
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