KR100443902B1 - 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엑스레이 영상 감지소자에 관한 것으로서, 엑스레이 영상 감지소자의 스토리지 캐패시터의 용량을 증가시키기 위해 엑스레이 광을 받고, 수광량에 따른 전하를 발생하는 광전변환부; 제 1 스토리지 전극, 상기 제 1 스토리지 전극 상부에 증착된 유전층, 상기 유전층 상부의 제 2 스토리지 전극, 상기 제 2 스토리지 전극의 면적 전체와 접촉하고 상기 광전변환부에서 생성된 전하를 집전하는 화소전극을 포함하는 전하저장부; 상기 스토리지 캐패시터에 저장된 전하의 방출을 제어하는 스위칭부를 포함하는 엑스레이 영상 감지소자를 개시하고 있다.
Description
본 발명은 TFT 어레이 공정을 이용한 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 의학용으로 널리 사용되고 있는 진단용 엑스레이(X-ray) 검사방법은 엑스레이 감지 필름을 사용하여 촬영하고, 그 결과를 알기 위해서는 소정의 필름 인화시간을 거쳐야 했다.
그러나, 근래에 들어서 반도체 기술의 발전에 힘입어 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)를 이용한 디지털 엑스레이 디텍터(Digital X-ray detector ; 이하 엑스레이 영상 감지소자라 칭한다)가 연구/개발되었다. 상기 엑스레이 영상감지소자는 박막 트랜지스터를 스위칭 소자로 사용하여, 엑스레이의 촬영 즉시 실시간으로 결과를 진단할 수 있는 장점이 있다.
상술한 엑스레이 영상 감지소자와 TFT-LCD는 많은 유사점을 갖고 있다(표 1 참조).
| 항목 | 엑스레이 영상 감지소자 | TFT-LCD |
| 용도 | 엑스레이 디텍터 | 영상표현 |
| 패널 구성 | TFT 기판+광도전막+상부전극 | TFT+액정+컬러필터 |
| TFT 사용용도 | 신호방출용 스위치 | 신호 인가용 스위치 |
| 데이터 배선 | 엑스레이 신호검출 배선 | 화소에 신호전압 인가 |
| 스토리지 용량 | 2.1 pF 이상 | 0.2 내지 0.3pF |
| 스토리지 전극물질 | ITO/ITO | 게이트 배선/화소전극 |
| 개구율 | 85% | 60 내지 70% |
표 1에서 나타낸 바와 같이 엑스레이 영상 감지소자의 개구율은 화소전극의 전체가 되기 때문에 해상도 면에서 TFT-LCD보다 우수하다.
이하, 엑스레이 영상 감지소자의 구성과 그 동작을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 엑스레이 영상 감지소자(100)의 구성 및 작용을 설명하는 개략도로서, 하부에 기판(1)이 형성되어 있고, 박막 트랜지스터(3), 스토리지 캐패시터(10), 화소 전극(12), 광도전막(2), 보호막(20), 전극(24), 고압 직류전원(26) 등으로 구성된다.
상기 광도전막(2)은 입사되는 전기파나 자기파등 외부의 신호강도에 비례하여 내부적으로 전기적인 신호 즉, 전자(e) 및 정공(h)쌍을 형성한다. 상기 광도전막(2)은 외부의 신호, 특히 엑스레이를 검출하여 전기적인 신호로 변환하는 변환기의 역할을 한다. 엑스레이 광에 의해 형성된 전자-정공쌍(6)은 광도전막(2) 상부에 위치하는 도전전극(24)에 고압 직류전원(26)에서 인가된 전압(Ev)에 의해 광도전막(2) 하부에 위치하는 화소전극(12)에 전하의 형태로 모여지고, 외부에서 접지된 공통전극과 함께 형성된 스토리지 캐패시터(10)에 저장된다. 이 때, 상기 스토리지 캐패시터(10)에 저장된 전하는 외부에서 제어하는 상기 박막트랜지스터(3)에 의해 외부의 영상 처리장치로 보내지고 엑스레이 영상을 만들어 낸다.
그런데, 엑스레이 영상 감지소자(100)에서 약한 엑스레이 광이라도 이를 탐지하여 전하로 변환시키기 위해서는 광도전막(2) 내에서 전하를 트랩하는 트랩 상태밀도 수를 줄이고, 도전전극(24)과 화소 전극(12) 사이에 수직으로 큰 전압(10V/μm 이상)을 인가하여, 수직방향 이외의 전압에 의해 흐르는 전류를 줄여야 한다.
그리고, 엑스레이 광에 의해 생성된 광도전막(2) 내의 전하들이 화소 전극뿐만 아니라 박막 트랜지스터(3)의 채널부분을 보호하는 보호막(미도시) 상부에도 트랩되어 모인다. 이렇게 트랩되어 모여진 전하는 박막 트랜지스터(3) 상부의 채널영역에 전하를 유도하여 박막 트랜지스터(3)가 오프 상태일 때도 큰 누설전류를 발생시켜 박막 트랜지스터(3)가 스위칭 동작을 할 수 없게 한다.
또한, 스토리지 캐패시터(10)에 저장된 전기적인 신호가 오프 상태에서의 큰 누설전류 때문에 외부로 흐르게 되어, 얻고자 하는 영상을 제대로 표현하지 못하는 현상이 생길 수 있다.
도 2는 종래의 엑스레이 영상 감지소자(100)의 단면을 나타내는 단면도로서, 상술한 바와 같이, 엑스레이 광에 의해 광도전막(2)에 생기는 전하들로부터, 박막 트랜지스터(3) 상부에 생기는 전하의 트랩(trap)을 방지하기 위해 화소 전극(12)을 박막 트랜지스터(3) 상부까지 연장하여 덮는 구조(이하 "머쉬룸(Mushroom)구조"라 부른다)가 미국 특허 5,498,880 호에 개시되고 있다.
도 2의 종래의 엑스레이 영상감지소자(100)의 단면도를 통해 제작과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 기판(1) 상에 금속을 증착하고 패터닝하여 게이트 전극(31)을 형성한다. 그후, 실리콘 질화막(SiNx)을 약 100 nm 두께로 증착하여 제 1 절연막(34a)을 형성한다.
상기 제 1 절연막(34a) 형성 후에 투명한 도전물질을 증착하고 패터닝하여 제 1 스토리지 전극(40)을 형성한다. 상기 투명한 도전물질은 ITO(indium tin oxide)가 주로 쓰인다.
상기 제 1 스토리지 전극(40) 형성 후에 제 2 절연막(34b)을 상기 제 1 절연막(34a)과 상기 제 1 스토리지 전극(40) 상에 형성한다. 상기 제 1 스토리지 전극(40) 상의 상기 제 2 절연막(34b)의 소정의 위치에 추후 공정에서 생성될 접지배선(42)과의 접촉을 위해 콘택홀(41)을 형성한다.
상기 콘택홀(41) 형성 후에 소스/드레인 금속물질을 증착하고 패터닝하여 소스 전극(33)과 드레인 전극(32) 및 접지배선(42)을 형성한다. 상기 소스/드레인 금속은 저항이 작고 증착성이 우수한 알루미늄이 주로 쓰인다.
상기 소스 전극(33)과 드레인 전극(32) 및 접지배선(42) 형성 후에 보호층(46)을 형성한다. 상기 보호층(46)은 박막 트랜지스터(3)를 외부의 충격이나 습기로부터 보호하기 위한 목적으로 형성한다.
상기 소스 전극(33) 상부의 상기 보호층(46)에는 추후 공정에서 생성될 제 2 스토리지 전극(12)과 접촉을 위한 콘택홀이 형성된다. 그리고 상기 접지배선(42)상부의 보호층(46)을 제외한 상기 제 1 스토리지 전극(40) 상부의 보호층(46)을 식각 한다. 이는 스토리지 캐패시터의 용량을 증가시키기 위한 목적이다. 상기와 같은 공정에서 스토리지 캐패시터의 실제 충전용량이 되는 부분은 Cst부분이 된다. 이후, ITO를 증착하고 패터닝하여 제 2 스토리지 전극(12)을 형성한다. 여기서, 제 2 스토리지 전극(12)은 화소전극의 역할을 한다.
상기 제 2 스토리지 전극(12)을 형성한 후에 기판(1)의 전면에 걸쳐서 광도전막(2)을 증착한다. 이후 공정은 설명한바 있기 때문에 그 설명을 생략한다.
상술한 바와 같은 종래의 머쉬룸 구조를 채택한 엑스레이 영상 감지소자에서는 엑스레이 광이 조사되어 생성된 전하가 스토리지 캐패시터의 화소 전극에 모일수록, 스토리지 캐패시터의 전위가 높아지게 되고, 이 전위에 따라 화소 전극과 연결된 머쉬룸과 박막 트랜지스터 사이에 형성되는 기생 캐패시터(parasitic capacitor)의 용량이 커지게 된다.
또한, 기생 캐패시터 용량은 박막 트랜지스터 상부의 채널영역을 보호하는 보호막의 두께가 얇으면 커지는 반비례의 관계가 있고, 이에 따라 채널영역에 많은 전하를 유도하여 박막 트랜지스터가 오프 상태일지라도 누설전류를 증대시키고 스위칭 동작을 열화 시킨다.
이러한 박막 트랜지스터의 기생 캐패시터 전하용량은, 스토리지 캐패시터의유전물질로 사용되는 유기절연막의 두께를 1.5 ㎛이상으로 하여 줄일 수 있으나, 종래의 엑스레이 영상감지소자는 보호막으로 쓰이는 아크릴(Acryl) 하부 박막 트랜지스터의 배면(back surface) 부분에서는 1 ㎛ 정도의 두께가 나오기 때문에 오프 상태에서 누설전류가 증대될 수 있다.
또한, 종래의 엑스레이 영상감지소자는 스토리지 캐패시터의 용량을 크게 하기 위하여, 상기 스토리지 캐패시터의 유전체로 쓰이는 제 2 절연막의 두께를 200 nm 정도로 얇게 하여 형성하였으나, 보호층으로 사용되는 유기절연막의 식각(etching)시에 상기 제 2 절연막까지 과식각(over etching) 우려가 있고, 이에 따라, 제 1 및 제 2 스토리지 전극간의 단락(short)이 쉽게 일어나므로 점 결함(point defect)의 수치가 증가하여 수율저하의 가능성이 있다.
또한, 실제로 스토리지 캐패시터에서 유전층이 되는 유기절연막의 두께가 두껍기 때문에, 제 1 스토리지 전극과 상부 화소전극 사이에 형성되는 Cst가 작게된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 제 1 스토리지 전극 상부의 유전층으로 사용되는 유기 절연막 일부를 식각 하여 Cst를 형성하였으나, 이는 한 화소의 전체 영역중 일부만 이용하는 것이므로 그 값에 한계가 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 엑스레이 영상 감지소자를 구동하는 박막 트랜지스터의 누설전류를 줄여 오프 전류를 감소시키는데 그 목적이 있다.
또한, 게이트와 소스/드레인 전극 및 스토리지 전극간의 단락을 줄여 수율을향상하는데 그 목적이 있다.
그리고, 스토리지 캐패시터의 용량을 증가시키는데 그 목적이 있다.
도 1 은 엑스레이 영상 감지소자의 동작을 나타내는 단면도.
도 2 는 종래 엑스레이 영상 감지소자의 한 화소부분에 해당하는 단면을 나타내는 단면도.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 한 화소부분의 평면을 나타내는 평면도.
도 4a 내지 도 4h는 도 3의 절단선 Ⅳ-Ⅳ' 방향으로 자른 단면을 나타내는 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 공정을 나타내는 공정도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 기판 (Glass) 31 : 게이트 전극
32 : 드레인전극 33 : 소스전극
42 : 접지배선 58 : 제 1 스토리지 전극
60 : 제 2 스토리지 전극 62 : 화소전극
102 : 제 1 절연막 104 : 액티브층
106 : 제 2 절연막 108 : 제 3 절연막
C : 박막 트랜지스터 S : 스토리지 캐패시터
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 엑스레이 광을 받고, 수광량에 따른 전하를 발생하는 광전변환부; 제 1 스토리지 전극, 상기 제 1 스토리지 전극 상부에 증착된 유전층, 상기 유전층 상부의 제 2 스토리지 전극, 상기 제 2 스토리지 전극의 면적 전체와 접촉하고 상기 광전변환부에서 생성된 전하를 집전하는 화소전극을 포함하는 전하저장부; 상기 스토리지 캐패시터에 저장된 전하의 방출을 제어하는 스위칭부를 포함하는 엑스레이 영상 감지소자를 개시하고 있다.
그리고, 상기 전하저장부는 상기 제 1 스토리지 전극과 접촉하는 접지배선을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자이다.
또한, 상기 접지배선은 상기 제 1 스토리지 전극 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자이다.
또한, 상기 광전변환부는 광도전막과 도전전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
그리고, 본 발명에서는 기판; 상기 기판 상에 형성된 게이트 전극; 상기 기판과 게이트 전극 상에 형성된 제 1 절연막; 상기 제 1 절연막 상의 소정의 위치에 형성된 제 1 스토리지 전극; 상기 게이트 전극 상의 제 1 절연막 상에 형성된 액티브층; 상기 액티브층 상에 형성된 소스 및 드레인 전극; 상기 소스 및 드레인 전극과 상기 제 1 스토리지 전극 상에 형성되고, 상기 소스 전극의 일부가 노출된 소스 콘택홀을 갖는 제 2 절연막; 상기 제 1 스토리지 전극 상의 제 2 절연막 상에 형성된 제 2 스토리지 전극; 상기 제 2 스토리지 전극과 상기 소스 콘택홀을 제외한 부분을 덮는 제 3 절연막 및 상기 노출된 소스 전극 및 상기 제 2 스토리지 전극과 상기 제 3 절연막 상에 형성된 화소전극을 포함하는 엑스레이 영상 감지소자에 관해 개시하고 있다.
바람직 하게는 상기 제 3 절연막은 유기 절연막인 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자이다.
더욱더 바람직 하게는 상기 유기 절연막은 BCB(benzocyclobutene), 아크릴, 폴리이미드로 구성된 집단에서 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자이다.
또한, 상기 제 1 스토리지 전극과 상기 제 1 절연막 사이에 형성된 접지배선을 더욱 포함한다.
바람직 하게는 상기 화소전극은 상기 액티브층 상의 상기 제 3 절연막까지 연장된 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에서는 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 및 기판에 제 1 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 상의 제 1 절연막 상에 액티브층을 형성하는 단계와; 상기 액티브층 상에 소스 전극, 드레인 전극과 상기 제 1 절연막 상의 소정의 위치에 접지배선을 형성하는 단계와; 상기 접지배선을 덮는 제 1 스토리지 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 스토리지 전극과 소스 및 드레인 전극 상에 제 2 절연막을 형성하는 단계와; 상기 제 1 스토리지 전극 상부의 제 2 절연막 상에 제 2 스토리지 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 2 절연막과 상기 제 2 스토리지 전극 상부의 전면에 유기 절연막을 증착하는 단계와; 상기 유기 절연막 및 상기 제 2 절연막을 패터닝하여 상기 소스 전극의 일부와, 상기 제 2 스토리지 전극 전체가 노출 되도록 식각 하는 단계와; 상기 식각된 유기 절연막 상에 소스 전극 및 제 2 스토리지 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계와; 상기 화소 전극 상에 광도전막을 형성하는 단계와; 상기 광도전막 상에 도전 전극을 형성하는 단계를 포함하는 엑스레이 영상 감지소자 제조방법에 관해 개시하고 있다.
또한, 상기 광도전막은 PbO, CdTe, HgI2, CdSe로 구성된 집단에서 선택된 물질인 것을 특징으로 한다.
바람직 하게는 상기 유기 절연막은 BCB(benzocyclobutene), 아크릴, 폴리이미드로 구성된 집단에서 선택된 물질인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 구성과 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엑스레이 영상 감지소자 패널의 한 화소부를 나타낸 평면도로서, 게이트 배선(50)이 행 방향으로 배열되어 있고, 드레인 배선(52)이 열 방향으로 배열되어 있다.
또, 게이트 배선(50)과 드레인 배선(52)이 직교하는 부분에 스위칭 소자로써 박막 트랜지스터(3)가 형성되고, 일 방향으로 인접한 인접화소와 공통적으로 접지되어 있는 공통전극으로 접지배선(42)이 배열되어 있다.
그리고, 전하 저장수단으로서 스토리지 캐패시터(S)를 구성하게끔 제 1 투명전극(58)과 제 2 투명전극(60)이 형성되어 있고, 유전물질로 실리콘 질화막(미도시)이 상기 제 1 및 제 2 투명전극 사이에 삽입 형성되어 있다.
또한, 화소 전극으로 제 3 투명전극(62)이 상기 박막 트랜지스터(3) 상부까지 연장되어 형성되며, 도시하지는 않았지만 광도전막에서 발생한 정공(hole)이 스토리지 캐패시터(S)내에 축적될 수 있도록 상기 제 2 투명전극(60)과 전기적으로 연결되고, 상기 스토리지 캐패시터(S) 내에 저장된 정공이 상기 박막 트랜지스터(3)를 통해 들어오는 전자(electron)와 결합할 수 있도록 소스 콘택홀(54)을 통해 소스전극(33)과 전기적으로 연결되어 있다. 그리고 상기 소스전극(33)과 마주보는 위치에 드레인전극(32)이 형성되어 있다.
상술한 엑스레이 영상감지소자의 기능을 요약하면 다음과 같다.
광도전막(미도시)으로 부터 생성된 정공은 한 화소로서 역할을 하는 화소 전극(62)으로 모이고, 상기 화소 전극(62)과 전기적으로 연결되고 스토리지 캐패시터(S)의 일 전극으로서 동작하는 제 2 스토리지전극(60)을 통해 상기 스토리지 캐패시터(S)에 저장된다. 상기 스토리지 캐패시터(S)에 저장된 정공은 박막 트랜지스터(3)의 게이트 전극에 신호가 인가되면, 소스 전극(33)과 연결된 화소 전극(62)을 통해 드레인 전극(32)으로 이동하고, 외부의 회로(미도시)에서 영상으로 표현한다.
도 4a ∼도 4h에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 제작공정을 도 3 의 절단선 Ⅳ-Ⅳ'로 자른 단면에 따라 설명한다.
기판(1) 상에 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속을 증착하여 제 1 금속층을 형성한다. 그리고, 상기 제 1 금속층은 몰리브덴 (Mo), 탄탈 (Ta), 텅스텐 (W), 니오븀(Nb) 또는 안티몬(Sb) 등과 같은 금속을 사용할 수 있다. 상기 제 1 금속층 증착후에 수직단면이 테이퍼 형상인 게이트 전극(31)을 형성한다(도 4a).
도 4b는 제 1 절연막을 증착하는 단계로, 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx)과 같은 무기 절연막을 증착하거나, 경우에 따라서는 BCB(Benzocyclobutene) 또는 아크릴(Acryl) 계 수지와 같은 유기 절연물질을 도포 하여 게이트 절연막(102)을 형성한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 실리콘 질화막을 증착하여 사용한다.
도 4c는 상기 게이트 절연막(102) 상에 반도체층(104)을 형성하는 단계로, 순수 아몰퍼스 실리콘과 같은 반도체막(104a)과 불순물이 첨가된 비정질 실리콘막(104b)을 연속으로 증착한다. 불순물이 첨가된 비정질 실리콘막(104b)의 형성은 기상 증착법과 이온 주입법이 있으나 본 실시예는 기상 증착법을 따른다.
다음 공정은 제 2 금속층으로 소스/드레인 전극(33, 32), 접지배선(42)을 형성하는 단계로, 크롬(Cr) 또는 크롬합금(Cr alloy)과 같은 금속을 증착하고, 패터닝하여 소스전극(33), 드레인 전극(32), 접지배선(42) 등을 형성한다. 또한, 소스/드레인 전극(33, 32)을 마스크로 하여 박막 트랜지스터의 채널이 될 부분 즉, 소스전극(33) 및 드레인 전극(32)사이에 불순물이 첨가된 비정질 실리콘막(104b)만을 제거한다. 이렇게 해서 스위칭 소자로 쓰이는 박막 트랜지스터(C)가 만들어진다(도4d).
다음 공정은 도 4e에 도시된 바와 같이 제 1 스토리지 전극(58)을 형성하는 단계로 ITO와 같은 투명전극을 사용한다. 상기 제 1 스토리지 전극(58)은 상기 접지배선(42)을 덮는 형태로 구성되며, 상기 접지배선(42)은 엑스레이 영상 감지소자가 동작할 때, 스토리지 캐패시터에 남아있는 잔여 전하들을 외부로 접지 하는 기능을 한다.
다음 공정은 상기 소스/드레인 전극(33, 32)과 제 1 스토리지 전극(58) 위에 제 2 절연막으로 실리콘 질화막을 증착하여 박막 트랜지스터(C)의 보호막으로 사용되는 절연막(106)을 형성한다. 상기 제 1 스토리지 전극(58) 상부의 제 2 절연막(106)은 스토리지 캐패시터(S)의 실제적인 유전체로서의 기능을 하게 된다. 다음에 제 2 투명전극을 사용하여 제 2 스토리지 전극(60)을 형성하는 단계로, 상기 제 1 스토리지 전극(58) 상부에 상기 제 1 스토리지 전극(58)과 크거나 같은 크기로 형성한다(도 4f).
도 4g는 제 3 절연막으로 보호막(108)을 형성하는 단계로 본 발명의 실시예들에서는 유기질의 BCB(benzocyclobutene)를 사용하였다. 상기 BCB는 유전율이 기존의 실리콘 질화막이나, 실리콘 산화막 또는 아크릴과 비교해서 매우 낮은 물질이다. 상기 보호막(108) 증착후에 콘택홀을 형성하는데, 상기 소스전극(33) 일부와 상기 제 2 스토리지 전극(60) 전체가 드러나도록 형성한다. 상기 보호막 (108) 식각 시에 생길 수 있는 제 2 절연막(106)의 과식각(over etching)을 막기 위한 방편으로 상기 제 2 스토리지 전극(60)을 사용한다.
즉, 다시 말해, 상기 보호막(108) 내에 콘택홀의 식각 과정에서 종래의 엑스레이 영상 감지소자의 단면도인 도 2에서는 과식각 방지를 위해 유전체로 쓰이는 절연막의 두께를 두껍게 하여 형성함으로써, 스토리지 캐패시터의 용량이 작아지는 단점이 있고, 점결함(point defect)의 우려가 있으나, 본 발명의 실시예에서는 제 2 스토리지 전극(60)을 식각 방지막(etch-stopper)으로 사용함으로써, 스토리지 캐패시터(S)의 유전층으로 사용되는 제 2 절연막(106)의 두께를 얇게 하여 스토리지 캐패시터(S)의 용량을 증가시킬 수 있고, 또한, 상기 제 2 절연막(106)의 과식각을 방지하여 점결함의 발생을 최소화할 수 있다. 즉, 상기 제 2 스토리지 전극(60)의 전체 면적이 스토리지 캐패시터(S)의 전체 용량이 되어, 종래의 엑스레이 영상 감지소자의 한 화소에 대한 단면을 도시한 도 2와 비교해서 충전용량이 증가되는 것을 알 수 있다.
도 4h는 제 3 투명전극을 사용하여 화소전극(62)을 형성하는 단계로, 도 4g공정에서 형성된 콘택홀을 충진 시키면서 증착한다. 즉, 상기 화소전극(62)은 상기 소스전극(33), 제 2 스토리지 전극(60)과 전기적으로 접촉된다.
또한, 상기 화소전극(62)은 종래의 머쉬룸구조를 사용하기 위해 상기 박막 트랜지스터(C)의 상부까지 연장하여 형성한다.
다음공정은 도시하지 않았지만, 감광성 물질을 도포 하는 단계로, 감광성 물질은 외부의 신호를 받아서 전기적인 신호로 변환하는 변환기로 쓰이는데, 비정질 셀레니움(selenium)의 화합물을 진공증착기(evaporator)로 100-500㎛ 두께를 증착한다. 또한, HgI2, PbO2, CdTe, CdSe, 탈륨브로마이드, 카드뮴설파이드 등과 같은 종류의 암전도도가 작고 외부신호에 민감한, 특히 엑스레이 광전도도가 큰 엑스레이 감광성물질을 사용할 수 있다. 엑스레이 광이 감광물질에 노출되면 노출 광의 세기에 따라 감광물질 내에 전자 및 정공쌍이 발생한다.
엑스레이 감광물질 도포 후에 엑스레이 광이 투과할 수 있는 도전 전극을 형성한다. 도전전극에 전압을 인가하면서 엑스레이 광을 받아들이면 감광물질 내에 형성된 전자 및 정공쌍은 서로 분리되고, 화소 전극(62)에는 상기 도전전극에 의해 분리된 정공이 모여 스토리지 캐패시터(S)에 저장된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예를 따라 엑스레이 영상 감지소자를 제작할 경우 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 박막 트랜지스터의 채널영역 상부에 실리콘 질화막과 BCB의 2층 구조의 보호막을 형성함으로서, 엑스레이 광에 의해 생성된 전하가 박막 트랜지스터의 채널에 유도되는 것을 방지하는 효과가 있다.
둘째, 스토리지 캐패시터내에 유전층의 식각을 방지하는 제 2 스토리지 전극에 의해 상기 유전층으로 사용되는 실리콘 질화막의 두께를 얇게 증착할 수 있고, 이에 따라 스토리지 캐패시터 내에 저장되는 전하의 양이 증가되는 장점이 있다.
셋째, 본 발명의 실시예에 따라 제작된 엑스레이 영상 감지소자는 상술한 바와 같이 기존의 TFT 어레이 공정을 그대로 이용하여 화소전극 공정까지 제작이 가능하므로, 별도의 생산 설비를 도입할 필요가 없이 본 발명의 실시예에 따른 제작방법으로 작동이 가능하다.
여섯째, 종래에는 보호층의 식각시에 점결함의 발생요인인 제1 및 제 2 스토리지 전극간의 단락을 제 2 스토리지 전극을 식각 방지막(etch-stopper)으로 사용함으로써 유전층의 과식각을 방지하여 점결함의 발생을 억제하는 효과가 있다.
Claims (13)
- 엑스레이 광을 받고, 수광량에 따른 전하를 발생하는 광전변환부;제 1 스토리지 전극, 상기 제 1 스토리지 전극 상부에 증착된 유전층, 상기 유전층 상부의 제 2 스토리지 전극, 상기 제 2 스토리지 전극의 면적 전체와 접촉하고 상기 광전변환부에서 생성된 전하를 집전하는 화소전극을 포함하는 전하저장부;상기 스토리지 캐패시터에 저장된 전하의 방출을 제어하는 스위칭부를 포함하는 엑스레이 영상 감지소자.
- 청구항 1에 있어서,상기 전하저장부는 상기 제 1 스토리지 전극과 접촉하는 접지배선을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
- 청구항 2에 있어서,상기 접지배선은 상기 제 1 스토리지 전극 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
- 청구항 1에 있어서,상기 광전변환부는 광도전막과 도전전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
- 기판;상기 기판 상에 형성된 게이트 전극;상기 기판과 게이트 전극 상에 형성된 제 1 절연막;상기 제 1 절연막 상의 소정의 위치에 형성된 제 1 스토리지 전극;상기 게이트 전극 상의 제 1 절연막 상에 형성된 액티브층;상기 액티브층 상에 형성된 소스 및 드레인 전극;상기 소스 및 드레인 전극과 상기 제 1 스토리지 전극 상에 형성되고, 상기 소스 전극의 일부가 노출된 소스 콘택홀을 갖는 제 2 절연막;상기 제 1 스토리지 전극 상의 제 2 절연막 상에 형성된 제 2 스토리지 전극;상기 제 2 스토리지 전극과 상기 소스 콘택홀을 제외한 부분을 덮는 제 3 절연막 및상기 노출된 소스 전극 및 상기 제 2 스토리지 전극과 상기 제 3 절연막 상에 형성된 화소전극을 포함하는 엑스레이 영상 감지소자.
- 청구항 5에 있어서,상기 제 3 절연막은 유기 절연막인 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
- 청구항 6에 있어서,상기 유기 절연막은 BCB(benzocyclobutene), 아크릴, 폴리이미드로 구성된 집단에서 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
- 청구항 5에 있어서,상기 제 1 스토리지 전극과 상기 제 1 절연막 사이에 형성된 접지배선을 더욱 포함하는 엑스레이 영상 감지소자.
- 청구항 5에 있어서,상기 화소전극은 상기 액티브층 상의 상기 제 3 절연막까지 연장된 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
- 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와;상기 게이트 전극 및 기판에 제 1 절연막을 형성하는 단계와;상기 게이트 전극 상의 제 1 절연막 상에 액티브층을 형성하는 단계와;상기 액티브층 상에 소스 전극, 드레인 전극과 상기 제 1 절연막 상의 소정의 위치에 접지배선을 형성하는 단계와;상기 접지배선을 덮는 제 1 스토리지 전극을 형성하는 단계와;상기 제 1 스토리지 전극 과 소스 및 드레인 전극 상에 제 2 절연막을 형성하는 단계와;상기 제 1 스토리지 전극 상부의 제 2 절연막 상에 제 2 스토리지 전극을 형성하는 단계와;상기 제 2 절연막과 상기 제 2 스토리지 전극 상부의 전면에 유기 절연막을 증착하는 단계와;상기 유기 절연막 및 상기 제 2 절연막을 패터닝하여 상기 소스 전극의 일부와, 상기 제 2 스토리지 전극 전체가 노출 되도록 식각 하는 단계와;상기 식각된 유기 절연막 상에 소스 전극 및 제 2 스토리지 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계와;상기 화소 전극 상에 광도전막을 형성하는 단계와;상기 광도전막 상에 도전 전극을 형성하는 단계를 포함하는 엑스레이 영상 감지소자 제조방법.
- 청구항 10에 있어서,상기 광도전막은 PbO, CdTe, HgI2, CdSe로 구성된 집단에서 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자 제조방법.
- 청구항 10에 있어서,상기 유기 절연막은 BCB(benzocyclobutene), 아크릴, 폴리이미드로 구성된 집단에서 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자 제조방법.
- 청구항 10에 있어서,상기 화소전극은 상기 액티브층 상의 상기 유기 절연막까지 연장된 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자 제조방법.
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