KR100539661B1 - Switching thin film transistor, image input device using it and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지 입력소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 TFT를 스위칭 소자로 이용하는 이미지 입력소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 기판(20); 기판(20) 상에 소정의 거리를 두고 분리형성된 스위치 게이트전극 (10a); 스위치 게이트전극(10a)과 일부 중첩되도록 형성된 스위치 소스전극(14a); 스위치 소스전극(14a)을 둘러싸는 스위치 드레인전극(14b); 빛을 투과시키는 윈도우(11)가 형성된 센서 게이트전극(10b); 윈도우를 포함하는 픽셀 전면에 형성된 제1, 제2 및 제3 절연층(24, 26, 28); 스위치 게이트전극(10a)의 상부에 형성된 스위치 반도체층(12a); 및 센서 게이트전극(10b)의 상부에 형성된 센서 반도체층(12b)을 포함하는 이미지 입력소자에 있어서, 스위치 게이트전극(10a)과 스위치 소스전극(14a)과의 중첩영역은 작게 형성하고, 스위치 게이트전극(10a)과 스위치 드레인전극(14b)과의 중첩영역은 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 입력소자를 제공한다.The present invention relates to an image input device, and more particularly, to an image input device using a TFT as a switching device and a manufacturing method thereof. According to the invention, the substrate 20; A switch gate electrode 10a separated from the substrate 20 at a predetermined distance; A switch source electrode 14a formed to partially overlap the switch gate electrode 10a; A switch drain electrode 14b surrounding the switch source electrode 14a; A sensor gate electrode 10b having a window 11 through which light is transmitted; First, second, and third insulating layers 24, 26, 28 formed on the front surface of the pixel including the window; A switch semiconductor layer 12a formed on the switch gate electrode 10a; And a sensor semiconductor layer 12b formed on the sensor gate electrode 10b, wherein an overlapping area between the switch gate electrode 10a and the switch source electrode 14a is formed small and the switch gate An overlapping area between the electrode 10a and the switch drain electrode 14b is provided to provide an image input device.
Description
본 발명은 이미지 입력소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 TFT를 스위칭 소자로 이용하는 이미지 입력소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image input device, and more particularly, to an image input device using a TFT as a switching device and a manufacturing method thereof.
일반적으로, 이미지 입력소자는 빛의 세기에 따른 전하량을 정보로써 저장하고, 저장된 정보를 외부 제어신호에 따라 전달하는 소자로서, 그 응용분야는 엑스레이 검출기(X-ray Detector), 스캐너, 디지털 복사기, 지문인식시스템 및 팩시밀리 등의 문자나 그림을 판독하는 이미지 인식용 소자로서 사용된다.In general, an image input device stores an amount of charge according to light intensity as information and transfers the stored information according to an external control signal. Applications thereof include X-ray detectors, scanners, digital copiers, It is used as an image recognition device that reads characters and pictures such as a fingerprint recognition system and a facsimile.
이러한 종래의 이미지 입력소자를 도 1, 도 2 및 도 3을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다. 도 1 은 종래의 이미지 입력소자의 평면도이고, 도 2 는 도 1 의 IV-IV' 를 따라 절단한 단면도이다. 또한, 도 3은 종래의 스위칭 TFT(Thin Film Transistor)의 부분확대도이다. 먼저, 도 1 을 참조로 하면, 기판상에 스위칭 TFT(E)가 픽셀의 일 변에 형성되고, 스위칭 TFT(E)와 마주보는 변을 따라 센서 TFT(G)가 형성된다. 또한, 스토리지 커패시터(F)가 스위칭 TFT(E)와 센서 TFT(G) 사이에 형성된다. 그리고 빛을 수광하는 윈도우(H)가 센서 TFT와 인접한 곳에 형성된다. 일반적으로 이미지 입력소자는 빛이 투과되는 구조이기 때문에 투명한 유리 또는 투명한 플라스틱을 기판으로 사용한다. The conventional image input device will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3 as follows. 1 is a plan view of a conventional image input device, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line IV-IV 'of FIG. 1. 3 is a partially enlarged view of a conventional switching TFT (Thin Film Transistor). First, referring to FIG. 1, a switching TFT E is formed on one side of a pixel on a substrate, and a sensor TFT G is formed along a side facing the switching TFT E. As shown in FIG. In addition, a storage capacitor F is formed between the switching TFT E and the sensor TFT G. A window H for receiving light is formed near the sensor TFT. In general, since the image input device has a structure through which light is transmitted, transparent glass or transparent plastic is used as a substrate.
도 2 를 참조로 하면, 이미지 입력소자는 스위칭영역(E'), 저장영역(F'), 감광영역(G') 및 윈도우영역(H')을 포함한다. 감광영역(G')은 센서 TFT(G)로 이루어져 빛의 세기에 따른 광전류를 발생시키는 기능을 하고, 저장영역(F')은 스토리지 커패시터(F)로 이루어져 센서 게이트전극(50)의 일부를 이용하여 센서 TFT(G)에서 발생된 광전류를 전하형태의 정보로서 저장하는 기능을 하며, 스위칭영역(E')은 스위칭 TFT로 이루어져 스토리지 커패시터(F)에 저장된 정보를 외부 구동회로의 제어신호에 따라 외부로 전달하는 기능을 한다. 스위치 반도체층(52b)의 상부에는 광차단막(96)이 형성되어, 외부의 빛에 의해 스위칭 TFT(E)가 열화되는 것을 방지한다. 도 3을 참조로 하면, 종래의 스위칭 TFT는 스위치 게이트전극(60)이 스위치 소스전극(82)과 스위치 드레인전극(84)과 평행하게 형성되어 있기 때문에, 종래의 이미지 입력소자는 TFT 스위칭부가 크고, 스위치 게이트전극(60)과 스위치 소스전극(82)과의 중첩영역이 큰 문제점이 있다. 따라서, 상기 큰 중첩영역에 의한 기생용량의 증가로 인해, 스위치 게이트전극(60) 신호 오프(OFF)시에 발생하는 전압강하 현상의 일종인 킥-백(kick-back)이 크게 발생하고, 스위칭 TFT(E)가 차지하는 면적이 커서, 고해상도 및 대면적 광센서 소자를 제작하는 데에는 한계가 있다. 또한, 스위칭 속도의 측면에서도 만족스럽지 못하였다. Referring to FIG. 2, the image input device includes a switching area E ′, a storage area F ′, a photosensitive area G ′, and a window area H ′. The photosensitive area G 'is formed of the sensor TFT G to generate a photocurrent according to the light intensity, and the storage area F' is formed of a storage capacitor F to form part of the sensor gate electrode 50. Function to store the photocurrent generated by the sensor TFT G as charge information, and the switching area E 'is composed of a switching TFT to store the information stored in the storage capacitor F in the control signal of the external driving circuit. Therefore, it functions to deliver to the outside. A light blocking film 96 is formed on the switch semiconductor layer 52b to prevent the switching TFT E from being deteriorated by external light. Referring to FIG. 3, in the conventional switching TFT, since the switch gate electrode 60 is formed in parallel with the switch source electrode 82 and the switch drain electrode 84, the conventional image input element has a large TFT switching portion. The overlapping area between the switch gate electrode 60 and the switch source electrode 82 has a big problem. Therefore, due to the increase in the parasitic capacitance due to the large overlap region, kick-back, which is a kind of voltage drop occurring when the signal of the switch gate electrode 60 is turned off, occurs largely, and switching is performed. The area occupied by the TFT (E) is so large that there is a limit to fabricating a high resolution and large area optical sensor element. Also, it was not satisfactory in terms of switching speed.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 스위칭 TFT(30)의 크기를 작게 함과 동시에 스위치 게이트전극(10a)과 스위치 소스전극(14a)과의 중첩영역을 최소화하여 기생용량을 감소시키고 대면적 광센서 소자 제조시 시정수(RC)를 작게하여 고속으로 출력신호를 제공하는 것이다. An object of the present invention for solving the problems of the prior art as described above is to reduce the size of the switching TFT 30 and at the same time minimize the parasitic area between the switch gate electrode 10a and the switch source electrode 14a It is to reduce the capacity and to reduce the time constant (RC) when manufacturing a large area optical sensor device to provide an output signal at high speed.
또한, 본 발명은 스위치 게이트전극(10a)과 스위치 드레인전극(14b)과의 중첩영역을 증가시켜 충전용량을 증가시키고, 그 결과 저장할 수 있는 정보의 양을 늘리고 신호대 노이즈 비(signal to noise ratio : S/N비)를 향상시키는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention increases the charge capacity by increasing the overlapping area between the switch gate electrode 10a and the switch drain electrode 14b, and as a result, increases the amount of information that can be stored and results in a signal to noise ratio: S / N ratio).
또한, 본 발명의 다른 목적은 센서 TFT(33)의 스토리지 캐패시터를 증가시키고, 데이터 전극선(35)의 캐패시터를 감소시켜, 센서의 리셋시 킥-백 전압을 줄여 이미지 판독의 고속화를 이루는데 있다.In addition, another object of the present invention is to increase the storage capacitor of the sensor TFT 33, reduce the capacitor of the data electrode line 35, to reduce the kick-back voltage at the time of reset of the sensor to achieve a high speed image reading.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 스위칭 TFT(30)의 크기를 줄여 고해상도의 이미지 입력소자를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a high resolution image input device by reducing the size of the switching TFT (30).
또한, 본 발명의 또다른 목적은 스위칭 TFT(30)의 소스전극(14a) 및 드레인전극(14b)의 구조를 달리하여 출력 신호를 고속화하는 것이다. Still another object of the present invention is to speed up the output signal by changing the structures of the source electrode 14a and the drain electrode 14b of the switching TFT 30.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판(20); 상기 기판(20) 상에 소정의 거리를 두고 분리형성된 스위치 게이트전극 (10a); 상기 스위치 게이트전극(10a)과 일부 중첩되도록 형성된 스위치 소스전극(14a); 상기 스위치 소스전극(14a)을 둘러싸는 스위치 드레인전극(14b); 빛을 투과시키는 윈도우(11)가 형성된 센서 게이트전극(10b); 상기 윈도우를 포함하는 픽셀 전면에 형성된 제1, 제2 및 제3 절연층(24, 26, 28); 상기 스위치 게이트전극(10a)의 상부에 형성된 스위치 반도체층(12a); 및 상기 센서 게이트전극(10b)의 상부에 형성된 센서 반도체층(12b)을 포함하는 이미지 입력소자에 있어서, 상기 스위치 게이트전극(10a)과 스위치 소스전극(14a)과의 중첩영역은 작게 형성하고, 상기 스위치 게이트전극(10a)과 스위치 드레인전극(14b)과의 중첩영역은 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 입력소자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a substrate 20; A switch gate electrode 10a formed on the substrate 20 at a predetermined distance; A switch source electrode 14a formed to partially overlap the switch gate electrode 10a; A switch drain electrode 14b surrounding the switch source electrode 14a; A sensor gate electrode 10b having a window 11 through which light is transmitted; First, second, and third insulating layers (24, 26, 28) formed on the front surface of the pixel including the window; A switch semiconductor layer 12a formed on the switch gate electrode 10a; And a sensor semiconductor layer 12b formed on the sensor gate electrode 10b, wherein an overlapping area between the switch gate electrode 10a and the switch source electrode 14a is formed small. An overlapping area between the switch gate electrode 10a and the switch drain electrode 14b is provided to provide an image input device.
또한, 본 발명은 스위치 게이트전극, 스위치 소스전극 및 스위치 드레인전극을 포함하는 이미지 입력소자용 스위칭 TFT에 있어서, 상기 스위치 게이트전극(10a)과 스위치 소스전극(14a)과의 중첩영역은 작게 형성하고, 상기 스위치 게이트전극(10a)과 스위치 드레인전극(14b)과의 중첩영역은 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 스위칭 박막 트랜지스터(TFT)를 제공한다.In addition, the present invention provides a switching TFT for an image input element including a switch gate electrode, a switch source electrode, and a switch drain electrode, wherein an overlapping area between the switch gate electrode 10a and the switch source electrode 14a is made small. The overlapping region between the switch gate electrode 10a and the switch drain electrode 14b is provided to provide a switching thin film transistor TFT.
또한, 본 발명은 기판(20) 상에 불투명 재질의 금속을 증착한 후, 패터닝하여 스위치 게이트전극(10a) 및 센서 게이트전극(10b)을 형성하는 단계; 제1 절연층(24), 반도체층(12a, 12b) 및 오믹층(23)을 연속증착한 후, 패터닝하여 스위치 반도체층(12a), 센서 반도체층(12b)을 각각 형성하는 단계; 불투명 재질의 금속을 증착한 후, 패터닝하여 데이터 전극선(34)의 돌출부에 스위치 소스전극(14a)을 형성하는 단계; 스위치 드레인전극(14b)과 센서 드레인전극(14d)을 스위치 소스전극(14a)과 소정의 거리를 두고 형성하는 단계; 스위치 소스전극(14a)/스위치 드레인전극(14b) 및 센서 소스전극(14c)/센서 드레인전극(14d)의 패턴을 이용하여 반도체층(12a, 12b) 상부에 위치하는 오믹층(23)을 에칭하는 단계; 광차단층(18)과 전기적 단락을 방지하기 위한 제2 절연층(26)을 형성하는 단계; 스위치 반도체층(12a)으로 빛이 침투하는 것을 방지하는 상기 광차단층(18)을 형성하는 단계; 및 외부로부터 소자를 보호하기 위한 제3 절연층(28)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 입력소자의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention includes depositing a metal of opaque material on the substrate 20, and then patterning to form a switch gate electrode (10a) and the sensor gate electrode (10b); Continuously depositing the first insulating layer 24, the semiconductor layers 12a and 12b, and the ohmic layer 23, and then patterning to form a switch semiconductor layer 12a and a sensor semiconductor layer 12b, respectively; Depositing a metal of opaque material, and then patterning to form a switch source electrode 14a on a protrusion of the data electrode line 34; Forming the switch drain electrode 14b and the sensor drain electrode 14d at a predetermined distance from the switch source electrode 14a; The ohmic layer 23 located on the semiconductor layers 12a and 12b is etched using the patterns of the switch source electrode 14a / switch drain electrode 14b and the sensor source electrode 14c / sensor drain electrode 14d. Doing; Forming a light insulating layer 18 and a second insulating layer 26 to prevent electrical shorts; Forming the light blocking layer (18) to prevent light from penetrating into the switch semiconductor layer (12a); And forming a third insulating layer 28 to protect the device from the outside.
이하, 첨부 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 TFT형 이미지 입력소자의 기판을 도시한 평면도이다. 도 4 를 참조하면, 가로로 형성되어 있는 스위치 게이트 전극선(34)과 세로로 형성되어 있는 데이터 전극선(35) 및 바이어스 전극선(36)이 서로 수직으로 교차하고, 게이트 전극선(34)과 데이터 전극선(35)의 교차점 부근에 게이트 전극선(34)의 일부를 스위치 게이트전극(10a)으로 하는 스위칭 TFT(30)가 형성되어 있다. 데이터 전극선(35)에서 스위치 게이트전극(10a)과 일부 중첩되며, 수직으로 돌출한 가지(branch)가 스위칭 TFT(30)의 스위치 소스전극(14a)이 되며, 스위치 소스전극(14a)을 중심으로 소정의 거리를 두고 스위치 소스전극(14a)의 주위를 둘러싸는 형태로 스위치 드레인전극(14b)이 형성되어 있다. 또한, 스위치 게이트전극(10a)의 하부에 위치하는 스위치 드레인전극(14b)은 게이트 전극선(34)보다 폭이 좁고 스위치 소스전극(14a)과 평행하게 이격되어 스위치 게이트전극(10a)의 폭 안에 형성되어 있다. 여기서 반도체 채널이 형성되는 스위치 반도체층(12a)은 게이트 전극선(34) 및 스위치 게이트전극(10a)과 각각 절연되어 있으나, 스위치 소스전극(14a) 및 스위치 드레인전극(14b)과는 전기적으로 연결되어 있다. 본 발명의 이미지 입력소자는 빛이 투과되는 구조이기 때문에 투명한 유리 또는 투명한 플라스틱을 기판으로 사용한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 4 is a plan view illustrating a substrate of a TFT type image input device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the switch gate electrode line 34 formed horizontally and the data electrode line 35 and the bias electrode line 36 formed vertically cross each other perpendicularly, and the gate electrode line 34 and the data electrode line ( A switching TFT 30 is formed in which part of the gate electrode line 34 is the switch gate electrode 10a near the intersection point of the 35. A part of the data electrode line 35 partially overlaps the switch gate electrode 10a, and a vertically protruding branch becomes the switch source electrode 14a of the switching TFT 30, with the switch source electrode 14a as the center. The switch drain electrode 14b is formed to surround the switch source electrode 14a at a predetermined distance. In addition, the switch drain electrode 14b disposed below the switch gate electrode 10a is narrower than the gate electrode line 34 and spaced in parallel with the switch source electrode 14a to be formed within the width of the switch gate electrode 10a. It is. The switch semiconductor layer 12a in which the semiconductor channel is formed is insulated from the gate electrode line 34 and the switch gate electrode 10a, respectively, but is electrically connected to the switch source electrode 14a and the switch drain electrode 14b. have. Since the image input device of the present invention has a structure through which light is transmitted, transparent glass or transparent plastic is used as a substrate.
한편, 제2 스토리지 전극(도시하지 않음)은 데이터 전극선(35), 스위치 소스전극(14a) 및 스위치 드레인전극(14b)과 동시에 형성되며, 스위치 드레인전극(14b)과 전기적으로 도통된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 스위치 게이트전극(10a)과 스위치 소스전극(14a)은 상하로 서로 중첩되어 있고, 이 중첩된 부분이 축전기의 역할을 한다. 일반적으로 상기 중첩된 부분의 축적기 용량을 기생용량이라 한다. TFT형 이미지 입력소자에는 다수의 화소가 형성되어 있고, 이러한 축전기는 각 화소마다 형성되기 때문에, 화소가 증가할수록 기생용량은 증가한다. 따라서, 데이터 라인의 시정수를 감소시키기 위해서는 이러한 겹치는 면적을 감소시킬 필요가 있다. 특히 데이터 라인의 시정수는 전체 셀 갯수에 비례하기 때문에 고집적화될수록, 즉 단위 면적당 화소 수가 증가할수록 더욱 더 커지게 된다. 따라서, 보다 양호한 출력 신호를 위해서 각 화소의 기생용량을 최대한 줄여주는 것이 바람직하다.On the other hand, the second storage electrode (not shown) is formed at the same time as the data electrode line 35, the switch source electrode 14a and the switch drain electrode 14b, and is electrically connected to the switch drain electrode 14b. As shown in FIG. 4, the switch gate electrode 10a and the switch source electrode 14a overlap each other up and down, and this overlapped portion serves as a capacitor. Generally, the accumulator capacity of the overlapped portion is called parasitic capacity. Since a plurality of pixels are formed in the TFT type image input element, and such capacitors are formed for each pixel, the parasitic capacitance increases as the pixels increase. Therefore, in order to reduce the time constant of the data line, it is necessary to reduce this overlapping area. In particular, since the time constant of the data line is proportional to the total number of cells, the higher the density, the larger the number of pixels per unit area becomes. Therefore, it is desirable to minimize the parasitic capacitance of each pixel for a better output signal.
스위치 게이트전극(10a)과 스위치 드레인전극(14b)은 상하로 서로 중첩되어 있고, 이 중첩된 부분이 축전기의 역할을 한다. 또한, 상기 중첩된 부분은 스위치 드레인전극(14b)과 제2 스토리지 전극(도시하지 않음)이 전기적으로 연결되어 있으므로 TFT형 광센서의 충전용량에 포함된다. 이러한 광센서의 충전용량이 클 수록 신호대 잡음비가 개선되고, 저장할 수 있는 정보의 양이 많아지게 된다. 따라서, 스위치 게이트전극(10a)과 스위치 드레인전극(14b)의 중첩영역은 가능한한 증가시키는 것이 바람직하다.The switch gate electrode 10a and the switch drain electrode 14b overlap each other up and down, and this overlapped portion serves as a capacitor. In addition, the overlapped portion is included in the charging capacity of the TFT type optical sensor because the switch drain electrode 14b and the second storage electrode (not shown) are electrically connected. The larger the charge capacity of such an optical sensor, the better the signal-to-noise ratio and the greater the amount of information that can be stored. Therefore, it is desirable to increase the overlapping area of the switch gate electrode 10a and the switch drain electrode 14b as much as possible.
[실시예 1]Example 1
도 5a 내지 도 5d 는 본 발명에 따라 제작된 도 4의 A-A' 부분을 절단한 단면의 제작공정을 나타내는 공정도로서, 이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.5A to 5D are process diagrams illustrating a manufacturing process of a cross section taken along the line A-A 'of FIG. 4 manufactured according to the present invention, which will be described in more detail as follows.
먼저, 도 5a 를 참조하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 기판(20) 위에 불투명 재질의 금속인 Cr, Al, Mo, Ti, Ta, Mo-Ta, Mo-W 및 Cu 중에서 선택된 하나의 금속을 스퍼터링 장치를 이용하여 1000∼2500Å 의 두께로 증착한 후, 패터닝하여 스위치 게이트전극(10a) 및 센서 게이트전극(10b)을 서로 평행하게 동일 평면상에 동시에 형성한다.First, referring to FIG. 5A, a sputtering apparatus may be formed on a transparent glass or plastic substrate 20 by selecting one metal selected from Cr, Al, Mo, Ti, Ta, Mo-Ta, Mo-W, and Cu, which is an opaque metal. After deposition to a thickness of 1000 to 2500 하여 by using the patterning, the switch gate electrode 10a and the sensor gate electrode 10b are simultaneously formed on the same plane in parallel with each other.
본 발명의 스위치 게이트전극(10a)은 일부분이 돌출된 스트라이프 형태로 형성되는데, 이는 광차단 효과를 극대화 시키는 효과가 있다. 또한, 센서 게이트전극(10b)은 도너스 형태로 중앙이 비어 있는 형태로 형성된다. 상기 센서 게이트전극(10b)은 종래의 직선형 센서 게이트전극과는 달리 윈도우(11)가 밀폐되는 폐쇄형 구조의 센서 게이트전극(10b)으로 형성된다. 또한, 데이터 전극선(35)과 윈도우(11) 사이에 위치하는 일부 센서 게이트전극(10b)은 발생된 전하를 충전할 수 있는 제1 스토리지 전극(10c)의 기능을 한다.The switch gate electrode 10a of the present invention is formed in a stripe shape in which a portion thereof protrudes, which has an effect of maximizing a light blocking effect. In addition, the sensor gate electrode 10b is formed in a donor shape with a center empty. Unlike the conventional linear sensor gate electrode, the sensor gate electrode 10b is formed of a sensor gate electrode 10b having a closed structure in which the window 11 is sealed. In addition, some of the sensor gate electrodes 10b positioned between the data electrode line 35 and the window 11 function as the first storage electrode 10c capable of charging generated charges.
도 5b 를 참조하면, 실리콘나이트라이드(SiNx)로 이루어진 제1 절연층(24), 비정질실리콘(a-Si:H)로 이루어진 반도체층(12a, 12b) 및 오믹층(23)을 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)로 연속증착한 후, 패터닝하여 스위치 반도체층(12a), 센서 반도체층(12b) 및 섬(island)상 반도체층(도시하지 않음)을 각각 형성한다.Referring to FIG. 5B, the first insulating layer 24 made of silicon nitride (SiNx), the semiconductor layers 12a and 12b made of amorphous silicon (a-Si: H), and the ohmic layer 23 may be formed by PECVD (Plasma). After continuous deposition with Enhanced Chemical Vapor Deposition, patterning is performed to form a switch semiconductor layer 12a, a sensor semiconductor layer 12b, and an island-like semiconductor layer (not shown), respectively.
본 발명의 스위치 반도체층(12a)은 종래의 스위치 반도체층에 비하여 게이트 전극선의 돌출부인 스위치 게이트전극(10a)의 상부에 있으며, 센서 반도체층(12b)은 센서 게이트전극(10b)의 상부에 바이어스 전극선(36)과 일부 중첩되어 평행하게 형성되어 있다.The switch semiconductor layer 12a of the present invention is located above the switch gate electrode 10a, which is a protrusion of the gate electrode line, compared to the conventional switch semiconductor layer, and the sensor semiconductor layer 12b is biased above the sensor gate electrode 10b. It partially overlaps with the electrode line 36, and is formed in parallel.
상기 제조공정을 보다 상세하게 살펴보면, 제1 절연층(24)으로 작용하는 실리콘나이트라이드(SiNx)를 약 230℃ 이하, 바람직하게는 약 180℃ 이하의 저온 및 250∼600 mTorr의 압력에서 2000∼3500Å 두께로 증착한다. 또한, 반도체층(12a 내지 12d)으로 작용하는 비정질실리콘(a-Si:H)을 약 230℃ 이하, 바람직하게는 약 180℃ 이하의 저온 및 250∼600 mTorr의 압력에서 2000∼3000Å 의 두께로 증착하며, 오믹층(n+ a-Si:H)을 약 230℃ 이하, 바람직하게는 약 180℃ 이하의 저온 및 250∼600 mTorr의 압력에서 300∼1000Å 두께로 증착한다.Looking at the manufacturing process in more detail, the silicon nitride (SiNx) acting as the first insulating layer 24 is 2000 ~ at a low temperature of about 230 ℃ or less, preferably about 180 ℃ or less and a pressure of 250 to 600 mTorr Deposit at 3500 로 thickness. In addition, amorphous silicon (a-Si: H) acting as the semiconductor layers 12a to 12d has a thickness of 2000 to 3000 Pa at a low temperature of about 230 ° C. or lower, preferably about 180 ° C. or lower and a pressure of 250 to 600 mTorr. The ohmic layer (n + a-Si: H) is deposited to a thickness of 300 to 1000 Pa at a low temperature of about 230 ° C. or less, preferably about 180 ° C. or less and a pressure of 250 to 600 mTorr.
이어서, 불투명 재질의 금속인 Cr, Al, Mo, Ti, Ta, Mo-Ta, Mo-W 및 Cu 중에서 선택된 하나의 금속을 스퍼터링 장치를 이용하여 1000∼2000Å 의 두께로 증착한 후, 패터닝하여 데이터 전극선(34)의 돌출부에 스위치 소스전극(14a)을 형성한다. 또한, 스위치 드레인전극(14b)과 센서 드레인전극(14d)을 스위치 소스전극(14a)과 소정의 거리를 두고 스위치 소스전극(14a)을 둘러싸는 형태로 동일 평면상에 동시에 형성하여 상기 전극들이 서로 공유하는 전극구조를 갖게 한다. 여기서, 서로 공유하는 전극구조를 갖는 스위치 드레인전극(14b)의 일부는 제2 스토리지 전극(14e)의 기능을 갖고, 바이어스 전극선(36)의 일부분이 센서 드레인전극(14d)의 역할을 한다.Subsequently, one metal selected from Cr, Al, Mo, Ti, Ta, Mo-Ta, Mo-W, and Cu, which is an opaque material, is deposited to a thickness of 1000 to 2000 GPa using a sputtering device, and then patterned to obtain data. The switch source electrode 14a is formed in the protruding portion of the electrode line 34. In addition, the switch drain electrode 14b and the sensor drain electrode 14d are formed on the same plane at the same time so as to surround the switch source electrode 14a at a predetermined distance from the switch source electrode 14a. It has a shared electrode structure. Here, a part of the switch drain electrode 14b having an electrode structure shared with each other has a function of the second storage electrode 14e, and a part of the bias electrode line 36 serves as the sensor drain electrode 14d.
다음에, 스위치 소스전극(14a)/스위치 드레인전극(14b) 및 센서 소스전극(14c)/센서 드레인전극(14d)의 패턴을 이용하여 반도체층(12a, 12b) 상부에 위치하는 오믹층(23)을 에칭한다.Next, the ohmic layer 23 positioned over the semiconductor layers 12a and 12b using the pattern of the switch source electrode 14a / switch drain electrode 14b and the sensor source electrode 14c / sensor drain electrode 14d. ) Is etched.
도 5c 를 참조하면, 실리콘나이트라이드(또는 산화실리콘)를 플라즈마 화학기상증착장치를 사용하여 2000∼4000Å 두께의 제2 절연층(26)을 형성한다. 상기 제2 절연층(26)은 불투명 금속막으로 구성되는 광차단층(18, 도 5d 참조)과의 전기적 단락을 방지하는 역할을 하며, 픽셀의 전면(全面)에 형성된다.Referring to FIG. 5C, a second insulating layer 26 having a thickness of 2000 to 4000 microseconds is formed using silicon nitride (or silicon oxide) using a plasma chemical vapor deposition apparatus. The second insulating layer 26 serves to prevent an electrical short circuit with the light blocking layer 18 (refer to FIG. 5D) composed of an opaque metal film, and is formed on the entire surface of the pixel.
도 5d 를 참조하면, 스퍼터링 장치를 사용하여, 불투명 금속인 Cr, Al, Mo, Ti, Ta, Mo-Ta, Mo-W 및 Cu 중에서 선택된 하나의 금속을 1000∼2000Å 두께로 증착한다. 이어서, 소정의 포토마스크를 게재하여 스위치 반도체층(12a)으로 빛이 침투하는 것을 방지하는 광차단층(18) 패턴을 형성한다.Referring to FIG. 5D, one metal selected from opaque metals Cr, Al, Mo, Ti, Ta, Mo-Ta, Mo-W, and Cu is deposited to have a thickness of 1000 to 2000 GPa using a sputtering apparatus. Subsequently, a predetermined photomask is provided to form a light blocking layer 18 pattern that prevents light from penetrating into the switch semiconductor layer 12a.
다음으로, 스크래치로부터 소자를 보호하기 위한 보호막으로서 기능하는 제3 절연층(28)을 형성한다.Next, a third insulating layer 28 serving as a protective film for protecting the element from scratches is formed.
[실시예 2]Example 2
실시예 2는 실시예 1 과 동일한 공정으로 도 5a 내지 도d 까지 이미지 입력소자를 형성한다. 그 후, 도 5e 에 도시한 바와 같이, 실시예 1의 윈도우(11)를 통해 입사하는 광투과율을 향상시키기 위해 별도의 포토마스크를 게재하여 건식 식각 또는 습식 식각으로 실시예 1의 윈도우 상부에 존재하는 제1, 제2 및 제3 절연층(24, 26, 28)의 일부 및 전부를 제거한다.Example 2 forms an image input element from FIGS. 5A to D in the same process as in Example 1. FIG. Thereafter, as shown in FIG. 5E, a separate photomask is placed on the upper portion of the window of Example 1 by dry etching or wet etching to improve light transmittance incident through the window 11 of Example 1. FIG. Some and all of the first, second and third insulating layers 24, 26 and 28 are removed.
도 6 은 본 발명에 따른 스위치 소스전극(14a)이 스위치 드레인전극(14b)에 둘러싸인 스위칭 TFT를 나타내고 있다. 보다 상세하게 설명하면, 스위칭 TFT는 ㅡ자 형태로 된 스위치 소스전극(14a)과, 스위치 소스전극(14a)과 소정 거리를 두고 수직 축방향으로 배열된모양의 스위치 드레인전극(14b)으로 이루어져 있다. 이와 같이 스위치 소스전극(14a)이 스위치 드레인전극(14b)에 둘러싸인 형태의 스위칭 TFT(30)의 경우, 종래의 동일 채널 길이의 직선형 스위칭 TFT(도 3 참조)에 비하여 스위칭 TFT(30)의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 센서 TFT(33)의 윈도우(11)을 넓게 할 수 있어 고해상도의 TFT형 이미지 입력소자에 사용할 수 있다.6 shows a switching TFT in which the switch source electrode 14a according to the present invention is surrounded by the switch drain electrode 14b. In more detail, the switching TFTs are arranged in the vertical axial direction at a predetermined distance from the switch source electrode 14a having a? -Shape and the switch source electrode 14a. And a switch drain electrode 14b of a shape. As described above, in the case of the switching TFT 30 in which the switch source electrode 14a is surrounded by the switch drain electrode 14b, the size of the switching TFT 30 is larger than that of the conventional linear switching TFT having the same channel length (see FIG. 3). In addition to reducing the size, the window 11 of the sensor TFT 33 can be made wider and can be used for a high resolution TFT type image input device.
도 7, 도 8 및 도 9 는 본 발명의 변형예에 따른 TFT형 광센서의 스위칭 TFT의 스위치 소스전극(14a)과 스위치 드레인전극(14b)의 형상들을 나타낸 부분확대도이고, 이들을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.7, 8 and 9 are partial enlarged views showing the shapes of the switch source electrode 14a and the switch drain electrode 14b of the switching TFT of the TFT type optical sensor according to the modification of the present invention, and these are described in more detail. The explanation is as follows.
도 7 을 참조하면, 스위칭 TFT의 제1 변형예는모양의 스위치 소스전극(14a)과, 스위치 소스전극(14a)의 둘레를 따라 소정 거리를 두고 형성된 모양의 스위치 드레인전극(14b)으로 이루어져 있다.Referring to Fig. 7, the first modification of the switching TFT is Formed with a predetermined distance along the circumference of the switch source electrode 14a and the switch source electrode 14a And a switch drain electrode 14b of a shape.
또한 도 8 을 참조하면, 스위칭 TFT의 제2 변형예는 ㅡ자 모양의 스위치 소스전극(14a)과, 스위치 소스전극(14a)의 둘레를 따라 소정 거리를 두고 형성된 ┑ 모양의 스위치 드레인전극(14b)으로 이루어져 있다.Referring to FIG. 8, the second modification of the switching TFT is a? -Shaped switch source electrode 14a and a? -Shaped switch drain electrode 14b formed at a predetermined distance along the circumference of the switch source electrode 14a. Consists of
그리고, 도 9 를 참조하면, 스위칭 TFT의 제3 변형예는 ㄷ 자 모양의 스위치 소스전극(14a)과, 스위치 소스전극(14a)의 둘레를 따라 소정 거리를 두고 형성된 ∃ 모양의 스위치 드레인전극(14b)으로 이루어져 있다. 이와 같이, TFT형 이미지 입력소자의 스위칭 TFT의 형태를 도 6 내지 도 9 와 같이 형성함으로써 데이터 전극선(35)의 신호출력시 스위치 게이트전극(10a)과 스위치 소스전극(14a)과의 기생용량이 감소되어 시정수가 줄어들 뿐만 아니라, 스위치 게이트전극(10a)과 스위치 드레인전극(14b)과의 중첩된 면적의 증가로 화소의 충전용량이 증가하게 된다. 따라서, 기생용량의 감소와 충전용량의 증가로 정확한 출력 정보를 얻을 수 있으며, 킥-백 전압의 감소로 인한 데이터 판독 시간의 감소도 이룰 수 있다. 9, a third modified example of the switching TFT includes a C-shaped switch source electrode 14a and a K-shaped switch drain electrode formed at a predetermined distance along the circumference of the switch source electrode 14a. 14b). 6 to 9, the parasitic capacitance between the switch gate electrode 10a and the switch source electrode 14a is increased during signal output of the data electrode line 35. Not only is the time constant reduced, but the charge capacity of the pixel is increased due to an increase in the overlapped area between the switch gate electrode 10a and the switch drain electrode 14b. Therefore, accurate output information can be obtained by reducing the parasitic capacitance and increasing the charging capacity, and also the reduction of the data reading time due to the reduction of the kick-back voltage.
또한, 본 발명은 종래 기술에 비해 스위치 반도체(12a) 채널의 폭이 좁아지게 되어, 스위칭 TFT(30)의 면적이 현저하게 감소함으로서, 상대적으로 센서TFT(33)의 윈도우(11)의 면적을 크게할 수 있어 고해상도 이미지 입력소자를 제조 할 수 있다.In addition, the present invention narrows the width of the channel of the switch semiconductor 12a compared to the prior art, and the area of the switching TFT 30 is remarkably reduced, thereby relatively reducing the area of the window 11 of the sensor TFT 33. It can be enlarged to manufacture a high resolution image input device.
본 발명은 상기의 실시예 및 변형예들을 참조로하여 특별히 도시되고 기술되었지만, 이는 예시를 위하여 사용된 것이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 청구범위에서 정의된 것처럼 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어남이 없이 다양한 수정을 할 수 있다.While the invention has been particularly shown and described with reference to the above embodiments and variations, it is used for the purpose of illustration and should be understood by those of ordinary skill in the art as defined in the appended claims. Various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지 입력소자는 스위치 게이트전극(10a)과 스위치 소스전극(14a)과의 중첩영역을 감소시켜 데이터 전극선(35)에 존재하는 기생용량을 줄여 시정수를 작게할 수 있기 때문에, 출력 신호의 고속화 및 게이트 전극선(34) 오프시 발생하는 전압 강하 현상의 일종인 킥-백(kick-back)을 감소시킨다. 또한, 스위치 게이트전극(10a)과 스위치 드레인전극(14b)과의 중첩영역을 증가시켜 스토리지 전극부의 용량을 증가시켜 신호대 잡음비를 개선하여 저장할 수 있는 정보의 양을 증가시킬 수 있다.As described above, the image input device according to the present invention can reduce the parasitic capacitance present in the data electrode line 35 by reducing the overlapping area between the switch gate electrode 10a and the switch source electrode 14a to reduce the time constant. As a result, the speed of the output signal and the kick-back, which is a kind of voltage drop occurring when the gate electrode line 34 is turned off, are reduced. In addition, the overlapping area between the switch gate electrode 10a and the switch drain electrode 14b may be increased to increase the capacity of the storage electrode to improve the signal-to-noise ratio, thereby increasing the amount of information that can be stored.
그리고, 게이트 전극선(34)의 돌출부에 스위치 게이트전극(10a)을 형성함으로써 게이트 전극선 상에 종래 스위칭 TFT 크기에 비하여 스위칭 TFT의 크기를 줄여 동일 면적의 한 픽셀에서 상대적인 개구율 증가 효과가 있어, 고해상도 이미지 입력소자를 제조할 수 있다.In addition, by forming the switch gate electrode 10a on the protruding portion of the gate electrode line 34, the size of the switching TFT is reduced on the gate electrode line as compared with the size of the conventional switching TFT, thereby increasing the relative aperture ratio in one pixel of the same area. An input element can be manufactured.
도 1 은 종래의 이미지 입력소자의 평면도이다.1 is a plan view of a conventional image input device.
도 2 는 도 1 의 IV-IV'를 따라 절단한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line IV-IV ′ of FIG. 1.
도 3 은 종래 소자의 스위칭 TFT 의 부분확대도이다.3 is a partially enlarged view of a switching TFT of a conventional device.
도 4 는 본 발명의 이미지 입력소자의 평면도이다.4 is a plan view of the image input device of the present invention.
도 5a 내지 도 5e 는 본 발명에 따라 제작된 도 4의 A-A' 부분을 절단한 단면의 제작공정을 나타내는 공정도이다.Figures 5a to 5e is a process diagram showing the manufacturing process of the cross section cut portion A-A 'of Figure 4 produced in accordance with the present invention.
도 6 은 본 발명의 스위칭 TFT의 부분확대도이다.Fig. 6 is a partially enlarged view of the switching TFT of the present invention.
도 7 은 본 발명에 따른 스위칭 TFT의 제1 변형예를 나타내는 부분확대도이다.7 is a partially enlarged view showing a first modification of the switching TFT according to the present invention.
도 8 은 본 발명에 따른 스위칭 TFT의 제2 변형예를 나타내는 부분확대도이다.8 is a partially enlarged view showing a second modification of the switching TFT according to the present invention.
도 9 은 본 발명에 따른 스위칭 TFT의 제3 변형예를 나타내는 부분확대도이다.9 is a partially enlarged view showing a third modification of the switching TFT according to the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of code about main part of drawing ※
10a : 스위치 게이트전극 10b : 센서 게이트전극10a: switch gate electrode 10b: sensor gate electrode
10c ; 제1 스토리지 전극 11 : 윈도우10c; First storage electrode 11: window
12a : 스위치 반도체층 12b : 센서 반도체층12a: switch semiconductor layer 12b: sensor semiconductor layer
14a : 스위치 소스전극 14b : 스위치 드레인전극 14a: switch source electrode 14b: switch drain electrode
14c : 센서 소스전극 14d : 센서 드레인전극 14c: sensor source electrode 14d: sensor drain electrode
14e : 제2 스토리지 전극 18 : 광차단층 14e: second storage electrode 18: light blocking layer
20 : 기판 24 : 제 1 절연층20 substrate 24 first insulating layer
26 : 제 2 절연층 30 : 스위칭 TFT26 second insulating layer 30 switching TFT
32 : 스토리지 전극부 33 : 센서 TFT32: storage electrode portion 33: sensor TFT
34 : 게이트 전극선 35 :데이타 전극선34: gate electrode line 35: data electrode line
36 : 바이어스 전극선36: bias electrode wire
Claims (22)
Priority Applications (1)
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| KR10-2002-0005754A KR100539661B1 (en) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | Switching thin film transistor, image input device using it and method of manufacturing the same |
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|---|---|---|---|---|
| US8704148B2 (en) | 2011-04-25 | 2014-04-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light-sensing apparatus having a conductive light-shielding film on a light-incident surface of a switch transistor and method of driving the same |
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- 2002-01-31 KR KR10-2002-0005754A patent/KR100539661B1/en not_active IP Right Cessation
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