KR100642088B1 - 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스위칭 영역과, 화소영역이 정의된 기판과; 상기 기판 상의 스위칭 영역에 형성되고, 게이트 전극과, 절연막과, 비정질 실리콘과 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층과, 소스 및 드레인 전극을 갖는 박막 트랜지스터와; 상기 화소영역의 일 부분에 상기 소스 및 드레인 전극과 동일 물질로 형성된 접지배선과; 상기 박막 트랜지스터 및 상기 접지배선과 기판 전면을 덮는 보호막과; 상기 화소영역의 상기 보호막 상에 형성된 캐패시터 전극과; 상기 캐패시터 전극 및 보호막 상에 형성된 제 1 층간 절연막과; 상기 화소영역의 제 1 층간 절연막 상에 형성된 화소전극과; 상기 화소전극 및 제 1 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 화소전극, 드레인 전극, 캐패시터 전극, 접지배선이 각각 노출된 제 1, 2, 3, 4 콘택홀을 갖는 제 2 층간 절연막과; 상기 제 2 층간 절연막 상에 형성되고, 제 1, 2 콘택홀을 통해 각각 노출된 화소전극 및 드레인 전극과 동시에 접촉하는 제 1 접속전극과; 상기 제 2 층간 절연막 상에 형성되고, 제 3, 4 콘택홀을 통해 각각 노출된 캐패시터 전극 및 접지배선과 동시에 접촉하는 제 2 접속전극을 포함하는 엑스레이 영상 감지소자에 관해 개시하고 있다.

Description

엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법{X-ray image sensor and a method for fabricating the same}

도 1은 엑스레이 영상 감지소자의 동작을 나타내는 단면도.

도 2는 종래 엑스레이 영상 감지소자의 한 화소부분에 해당하는 평면을 도시한 평면도.

도 3a 내지 도 3e는 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ 방향으로 자른 단면의 제작 공정을 도시한 공정도.

도 4는 도 2의 절단선 Ⅳ-Ⅳ로 자른 단면을 도시한 도면.

도 5는 도 2의 절단선 Ⅴ-Ⅴ로 자른 단면을 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 평면을 도시한 평면도.

도 7a 내지 도 7e는 도 6의 절단선 Ⅶ-Ⅶ로 자른 단면의 제작공정을 도시한 도면.

도 8은 도 6의 절단선 Ⅷ-Ⅷ로 자른 단면을 도시한 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

200 : 게이트 배선 202 : 게이트 전극

204 : 게이트 패드 208 : 게이트 패드전극

210 : 데이터 배선 212 : 소스 전극

214 : 드레인 전극 216 : 데이터 패드

218 : 데이터 패드전극 220 : 캐패시터 전극

222 : 화소전극 230 : 접지배선

232 : 접지배선 콘택홀 234 : 제 1 접속홀

236 : 제 1 접속전극 238 : 드레인 콘택홀

240 : 제 2 접속홀 242 : 제 2 접속전극

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 영상감지소자라 칭한다)가 연구/개발되었다. 상기 엑스레이 영상감지 소자는 박막 트랜지스터를 스위칭 소자로 사용하여, 엑스레이의 촬영 즉시 실시간으로 결과를 진단할 수 있는 장점이 있다.

이하, 엑스레이 영상감지소자의 구성과 그 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 엑스레이 영상감지소자(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 자기파 등 외부신호의 강도에 비례하여 내부적으로 전기적인 신호 즉, 전자 및 정공쌍(6)을 형성한다. 상기 광도전막(2)은 외부의 신호, 특히 엑스레이를 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 박막 트랜지스터(3)에 의해 외부의 영상 처리소자로 보내지고 엑스레이 영상을 만들어 낸다.

그런데, 엑스레이 영상 감지소자에서 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 수직방향이외의 전압에 의해 흐르는 전류를 줄여야 한다.

엑스레이 광에 의해 생성된 광도전막(2)내의 전하들이 화소 전극뿐만 아니라 박막 트랜지스터(3)의 채널부분을 보호하는 보호막 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 감지소자의 한 화소부를 나타낸 평면도로서, 게이트 배선(30)이 행 방향으로 배열되어 있고, 데이터 배선(40)이 열 방향으로 배열되어 있다. 또, 게이트 배선(30)과 데이터 배선(40)이 직교하는 부분에 스위칭 소자로써 박막 트랜지스터(3)가 형성되고, 일 방향으로 인접한 인접화소와 공통적으로 접지 되어 있는 공통전극으로 접지배선(52)이 배열되어 있다.

상기 접지배선(52)에는 적어도 하나의 접지배선 콘택홀(54)이 형성되어 있으며, 상기 접지배선 콘택홀(54)을 통해 상기 캐패시터전극(46)이 상기 접지배선(52)과 접촉한다.

그리고, 캐패시터 전극(46)과 화소전극(56)이 형성되어 있고, 유전물질로 실리콘 질화막(미도시)이 상기 캐패시터 및 화소전극(46, 56) 사이에 삽입 형성되어 스토리지 캐패시터(P)를 형성한다.

여기서, 상기 화소 전극(56)은 상기 박막 트랜지스터(3) 상부까지 연장되어 형성되며, 도시하지는 않았지만 광도전막에서 발생한 정공(hole)이 스토리지 캐패시터(P)내에 축적될 수 있도록 전하를 모으는 집전전극의 역할을 한다.

또한, 상기 화소전극(56)은 상기 스토리지 캐패시터(P) 내에 저장된 정공이 상기 박막 트랜지스터(3)를 통해 들어오는 전자(electron)와 결합할 수 있도록 드레인 콘택홀(50)을 통해 드레인 전극(44)과 전기적으로 연결되어 있다.

또한, 상기 게이트 배선(30)의 일 끝단에는 게이트 패드(34)와 상기 데이터 배선(40)의 일 끝단에는 데이터 패드(41a)가 형성된다.

상기 데이터 패드(41a)는 상기 데이터 배선(40)과 접촉하는 데이터 패드 링크부(41b)가 형성되며, 상기 데이터 패드 링크부(41b)는 데이터 링크 콘택홀(43a)을 통해 상기 데이터 배선(40)과 데이터 패드(41a)가 연결된다.

상술한 엑스레이 영상감지소자의 기능을 요약하면 다음과 같다.

광도전막(미도시)으로부터 생성된 정공은 화소전극(56)으로 모이고, 상기 캐패시터 전극(46)과 함께 구성되는 스토리지 캐패시터(P)에 저장된다.

또한, 상기 스토리지 캐패시터(P)에 저장된 정공은 박막 트랜지스터(3)의 동작에 의해 드레인 전극(44)과 화소전극(56)을 통해 소스 전극(42)으로 이동하고, 외부의 회로(미도시)에서 영상으로 표현한다.

여기서, 상기 외부회로를 통해 외부로 완전히 빠져나가지 못한 전하 즉, 스토리지 캐패시터(P)에 잔류하는 잔류전하는 외부의 회로에 의해 상기 접지배선(52)을 통해 완전히 제거된다.

도 3a 내지 도 3e는 종래의 엑스레이 영상 감지소자의 평면을 도시한 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ으로 자른 단면의 공정을 도시한 공정도로서, 도 2에 도시된 도면을 참조하여 엑스레이 영상 감지소자의 제조공정을 설명한다.

도 3a는 기판(1) 상에 게이트 및 데이터 패드(34, 41a)를 제 1 금속을 사용하여 형성한 후, 제 2 금속으로 게이트 전극(32)을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.

상기 게이트 및 데이터 패드(34, 41a)로 사용되는 제 1 금속은 저항이 낮은 알루미늄계 금속을 사용하며, 게이트 전극(32)으로 사용하는 제 2 금속은 내식성 및 고융점의 금속을 사용한다.

즉, 상기 게이트 및 데이터 패드(34, 41a)와 게이트 전극(32)은 서로 다른 공정을 통해 형성된다.

도 3b는 상기 패터닝된 제 1, 2 금속(34, 41a, 32) 상에 게이트 절연막(60)과 반도체층을 증착하고 패터닝하여 액티브층(62)을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.

상기 액티브층(62)은 도면에 자세히 도시되지는 않았지만, 순수 반도체층과 불순물 반도체층의 적층구조로 형성된다.

상기 액티브층(62)의 형성 후에 상기 데이터 패드(41a)에 형성된 데이터 패드 링크부(41b) 상부의 게이트 절연막(60)을 식각하여 데이터 링크 콘택홀(43a)을 형성한다.

상기 데이터 링크 콘택홀(43a)은 추후 공정에서 형성된 데이터 배선(40)과 상기 데이터 패드 링크부(41b)와의 접촉을 위함이다.

도 3c는 제 3 금속으로 접지배선(52) 상기 액티브층(62) 상에 소스 및 드레인 전극(42, 44)을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.

상기 접지배선(52)은 추후에 설명하겠지만 스토리지 캐패시터와 연결되어 스토리지 캐패시터 내에 존재하는 잔류전하를 제거하는 역할을 하게 된다.

한편, 상기 소스 및 드레인 전극(42, 44)을 형성한 후에, 상기 소스 및 드레인 전극(42, 44)을 마스크로하여 그 사이에 존재하는 불순물 반도체층을 식각하여 기본적인 박막 트랜지스터를 형성한다.

도 3d는 상기 박막 트랜지스터 및 접지배선(52) 상에 보호막(64)과 캐패시터 전극(46)을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.

상기 보호막(64)은 평탄화율이 우수하고, 저유전율의 유기절연막인 BCB(benzocyclobutene)을 사용하며, 상기 접지배선(52) 상의 상기 보호막(64)을 패터닝하여 접지배선 콘택홀(54)을 형성한다.

상기 접지배선 콘택홀(54)을 형성한 후에 상기 보호막(64) 상에 상기 접지배선(52)과 접촉하는 캐패시터 전극(46)을 형성한다.

상기 캐패시터 전극(46)은 투명도전전극이 사용되며, 이 물질로는 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO) 등이 사용된다.

도 3e는 상기 캐패시터 전극(46) 상에 층간 절연막(66)과 화소전극(56)을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.

상기 캐패시터 전극(46) 상에 형성되는 층간 절연막(66)은 실리콘 질화막(SiN_x), 실리콘 산화막(SiO₂) 등의 고유전율의 무기절연막이 사용되며, 이는 상기 층간 절연막(66)이 스토리지 캐패시터의 유전물질로 사용되기 때문이다.

한편, 상기 층간 절연막(66) 형성 후에 상기 드레인 전극(44) 상부 상기 보호막(64)과 상기 층간절연막(66)을 동시에 패터닝하여 드레인 콘택홀(50)을 형성한 후, 상기 층간 절연막 상에 화소전극(56)을 형성한다.

상기 화소전극(56)은 상기 드레인 콘택홀(50)을 통해 상기 드레인 전극(44)과 접촉하게 된다.

한편, 상기 화소전극(56)과 상기 캐패시터 전극(46)과 상기 화소전극(56) 및 캐패시터 전극(46) 사이에 형성된 층간 절연막(66)으로 스토리지 캐패시터가 형성되게 된다.

최종적으로, 데이터 패드(41a) 및 게이트 패드(34) 상부에 형성된 보호막 및 층간 절연막(66, 64)을 패터닝하여 상기 데이터 패드(41a) 및 게이트 패드(34)를 노출시키는 데이터 및 게이트 패드 콘택홀을 형성한다.

상술한 바와 같이 종래의 엑스레이 영상 감지소자는 약 10매의 마스크를 사용하여 완성된다.

다음 공정은 도시하지 않았지만, 감광성 물질을 도포하는 단계로, 감광성 물질은 외부의 신호를 받아서 전기적인 신호로 변환하는 변환기로 쓰이는데, 비정질 셀레니움(selenium)의 화합물을 진공증착기(evaporator)를 이용하여 100-500㎛ 두께로 증착한다. 또한, HgI₂, PbO, CdTe, CdSe, 탈륨브로마이드, 카드뮴설파이드 등 과 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 투과될 수 있도록 투명한 도전 전극을 형성한다. 도전전극에 전압을 인가하면서 엑스레이 광을 받아들이면 감광물질 내에 형성된 전자 및 정공쌍은 서로 분리되고, 화소 전극(56)에는 상기 도전전극에 의해 분리된 정공이 모여 스토리지 캐패시터에 저장된다.

도 4는 도 2의 절단선 Ⅳ-Ⅳ로 자른 단면을 도시한 도면으로, 게이트 패드부에 해당하는 도면이다.

도 4에 도시된 도면에서와 같이 최종적으로 상기 게이트 배선(30)에서 연장된 게이트 패드(34)가 상기 게이트 절연막(60), 보호막 및 층간 절연막(64, 66)에 형성된 게이트 패드 콘택홀(35)을 통해 노출되게 된다. 상기 게이트 패드 콘택홀(35)의 형성은 도 3e에 도시된 화소전극(56) 형성공정 이후에 형성되게 된다.

도 5는 도 2의 절단선 Ⅴ-Ⅴ로 자른 데이터 패드의 단면을 도시한 도면으로, 기판 상에 제 1 금속층으로 형성되고, 데이터 패드 링크부(41b)를 갖는 데이터 패드(41a)가 형성된다.

그리고, 상기 데이터 패드(41a)는 데이터 패드 링크부(41b) 상에 형성된 데이터 링크 콘택홀(43a)에 의해 데이터 배선(40)과 접촉한다.

또한, 상기 데이터 패드(41a)는 상기 도 4에 도시된 게이트 패드(34)의 노출 시 형성된 게이트 패드 콘택홀(35)의 형성과 동시에 형성된 데이터 패드 콘택홀(43b)에 의해 노출된다.

상술한 바와 같은 종래의 엑스레이 영상 감지소자 제조방법으로 엑스레이 영상 감지소자를 제작할 경우 적어도 10 번의 마스크가 필요하게 된다.

즉, 종래 엑스레이 영상 감지소자의 제작공정에서는 많은 사진식각공정이 포함되어 생산성 및 수율 향상에 많은 문제가 된다.

상기와 같이 많은 수의 사진식각공정이 사용되는 이유는 게이트 절연막, 보호막, 층간 절연막 등으로 절연된 전극과 전극간을 연결하기 위해 콘택홀 공정이 필요하기 때문이다.

한편, 엑스레이 영상 감지소자의 제작공정 중 적어도 1개의 마스크만 줄여도, 제품의 생산수율은 월등히 향상될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 엑스레이 영상 감지소자의 제조공정을 줄이는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 스위칭 영역과, 화소영역이 정의된 기판과; 상기 기판 상의 스위칭 영역에 형성되고, 게이트 전극, 절연막, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 구비하는 박막 트랜지스터와; 상기 화소영역 상의 접지배선과; 상기 박막 트랜지스터 및 상기 접지배선을 포함한 상기 기판 상의 보호막과; 상기 화소영역의 상기 보호막 상에 형성된 캐패시터 전극과; 상기 캐패시터 전극 및 보호막 상에 형성된 제 1 층간 절연막과; 상기 화소영역의 제 1 층간 절연막 상에 형성된 화소전극과; 상기 화소전극과 상기 제 1 층간 절연막 상의 제 2 층간절연막과; 상기 제 2 층간절연막 상에 형성되고, 상기 화소전극 상의 제 1 콘택홀과 상기 드레인 전극 상의 제 2 콘택홀을 통하여 연결되며, 상기 화소전극과 상기 드레인 전극이 접속하는 제 1 접속전극과; 상기 제 2 층간절연막 상에 형성되고, 상기 캐패시터 전극 상의 제 3 콘택홀과 상기 접지배선 상의 제 4 콘택홀을 통하여 연결되며, 상기 캐패시터 전극과 상기 접지배선이 접속되는 제 2 접속전극;을 포함하는 엑스레이 영상 감지소자를 제공한다.

또한, 본 발명에서는 화소영역과 스위칭 영역이 정의된 기판을 구비하는 단계와; 상기 기판 상의 스위칭 영역에 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극을 포함한 상기 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와;
상기 게이트 전극과 대응되는 상기 게이트 절연막 상에 액티브층을 형성하는 단계와; 상기 액티브층을 포함한 상기 게이트 절연막 상에 소스 전극, 드레인 전극 및 접지배선을 형성하는 단계와; 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극, 및 상기 접지배선을 포함한 상기 게이트 절연막 상에 보호막과 상기 화소영역에 대응하는 상기 보호막 상에 캐패시터 전극을 형성하는 단계와; 상기 캐패시터 전극을 포함한 상기 보호막 상에 제 1 층간 절연막과 상기 제 1 층간 절연막 상에 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 화소전극을 포함한 상기 제 1 층간 절연막 상에 제 2 층간 절연막을 형성하고, 상기 보호막, 상기 제 1 층간 절연막, 및 상기 제 2 층간 절연막을 패터닝하여, 상기 화소전극이 노출되는 제 1 콘택홀과, 상기 드레인 전극이 노출되는 제 2 콘택홀과, 상기 캐패시터 전극이 노출되는 제 3 콘택홀과, 상기 접지배선이 노출되는 제 4 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 제 2 층간 절연막 상에, 상기 제 1 콘택홀 및 상기 제 2 콘택홀을 통하여 상기 화소전극과 상기 드레인 전극이 접속되는 제 1 접속전극과, 상기 제 3 콘택홀 및 상기 제 4 콘택홀을 통하여 상기 캐패시터 전극과 상기 접지배선이 접속되는 제 2 접속전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 접속전극 및 상기 제 2 접속전극을 마스크로하여 상기 제 2 층간 절연막을 식각하여 상기 화소전극을 노출시키는 단계;를 포함하는 엑스레이 영상 감지소자 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 구성과 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자의 평면을 도시한 평면도이다.

상기 엑스레이 영상 감지소자는 화소영역과 스위칭 영역이 정의되며, 상기 스위칭 영역에는 박막 트랜지스터가 형성되고, 상기 화소영역에는 캐패시터 전극과 화소전극으로 이루어진 스토리지 캐패시터와 상기 스토리지 캐패시터와 접촉하는 접지배선이 형성된다.

먼저, 가로방향으로 게이트 배선(200)이 연장되며 형성되고, 상기 게이트 배선(200)의 소정의 위치에서 돌출 연장된 형태로 게이트 전극(202)이 형성된다.

또한, 상기 게이트 배선(200)의 일 끝단에는 게이트 패드(204)가 형성되고, 상기 게이트 패드(204)를 덮는 형태로 게이트 패드전극(208)이 형성된다.

그리고, 세로방향으로 데이터 배선(210)이 형성되며, 상기 게이트 전극(202)이 형성된 부근의 상기 데이터 배선(210)에는 상기 게이트 전극(202)과 겹치는 형태로 소스 전극(212)이 형성된다.

또한, 상기 게이트 전극(202)을 중심으로 상기 소스 전극(212)과 대응되는 방향에는 드레인 전극(214)이 형성된다.

또한, 상기 데이터 배선(210)의 일 끝단에는 데이터 패드(216)가 형성되며, 상기 데이터 패드(216)를 덮는 형태로 데이터 패드전극(218)이 형성된다.

한편, 상기 데이터 배선(210)이 연장되어 형성되는 방향으로는 이와 평행하게 접지배선(230)이 형성된다.

그리고, 상기 화소영역에는 캐패시터 전극(220)과 화소전극(222)이 형성된다.

그리고, 상기 박막 트랜지스터에는 드레인 전극(214)이 노출된 드레인 콘택홀(238)과 화소전극(222)이 노출된 제 2 접속홀(240)이 형성되며, 상기 드레인 전극(214)과 상기 화소전극(222)은 상기 드레인 콘택홀(238)과 상기 제 2 접속홀(240)을 통해 노출된 상기 드레인 전극(214) 및 상기 화소전극(222)과 동시 에 접촉하는 제 2 접속전극(242)을 통해 연결된다.

그리고, 상기 접지배선(230)에는 상기 접지배선의 일부가 노출된 접지배선 콘택홀(232)과, 상기 캐패시터 전극(220)의 일부가 노출된 제 1 접속홀(234)이 형성된다.

또한, 상기 접지배선(230)과 상기 캐패시터 전극(220)은 상기 접지배선 콘택홀(232)과 제 1 접속홀(234)을 통해 상기 접지배선(230) 및 상기 캐패시터 전극(220)과 동시에 접촉하는 제 1 접속전극(236)에 의해 서로 연결된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지 소자는 그 구성이 좀 복잡한 면이 있지만, 제작공정에 사용되는 공정의 수를 줄일 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 제작공정을 도 7e 내지 도 7e를 참조하여 설명한다.

도 7a 내지 도 7e는 도 6의 절단선 Ⅶ-Ⅶ로 자른 단면의 제작공정을 도시한 도면이다.

도 7a는 기판(1) 상에 제 1 금속으로 게이트 전극(202) 및 게이트 배선(200), 게이트 절연막(250), 액티브층(251), 제 2 금속으로 소스 및 드레인 전극(212, 214)으로 구성된 박막 트랜지스터와, 접지배선(230)을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.

본 발명에서는 종래의 엑스레이 영상 감지소자 제조방법에서 제 1 공정에서 형성된 저저항의 알루미늄계 금속으로 형성되고, 게이트 및 데이터 패드 전극으로 사용되는 게이트 및 데이터 패드를 형성하지 않는다.

즉, 본 발명에서는 상기 게이트 배선(200)을 형성할 때, 상기 게이트 배선(200)과 동일한 금속으로 게이트 패드(미도시)를 형성한다.

또한, 상기 소스 및 드레인 전극(212, 214)을 형성할 때, 데이터 패드(미도시)를 형성한다.

여기서, 상기 게이트 패드 및 데이터 패드(미도시)의 구조에 관해서는 도 8에서 상세히 설명한다.

도 7b는 상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판(1)의 전면에 걸쳐 보호막(252)과 상기 보호막(252) 상에 캐패시터 전극(220)을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.

상기 보호막은 유기질의 BCB를 사용하며, 상기 캐패시터 전극(220)은 실질적으로 투명한 투명도전성 물질을 사용하며, ITO, IZO 등이 사용된다.

도 7c는 상기 캐패시터 전극(220)이 형성된 보호막(252) 상에 제 1 층간 절연막(254)과 화소전극(222)을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.

상기 제 1 층간 절연막(254)으로는 무기질의 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 등이 사용되고, 상기 화소전극(222)으로는 상기 캐패시터 전극(220)의 형성시 사용된 물질과 동일 물질인 ITO, IZO 등이 사용된다.

도 7d는 본 발명에서 핵심적인 부분을 도시한 도면으로, 상기 화소전극(222)이 형성된 제 1 층간 절연막(254) 상에 제 2 층간 절연막(256)과 제 1, 2 접속홀(234, 240)을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.

먼저, 상기 제 1 층간 절연막(254) 및 상기 화소전극(222) 상에 제 2 층간 절연막(256)을 증착하고 패터닝하여, 상기 화소전극이 노출된 제 2 접속홀(240)과, 상기 드레인 전극(214)이 노출된 드레인 콘택홀(234)과, 상기 캐패시터 전극(220)이 노출된 제 1 접속홀(234)과, 상기 접지배선(230)이 노출된 접지배선 콘택홀(232)을 동시에 형성한다.

이 때, 상기 제 2 층간 절연막(256)을 패터닝할 때, 동시에 게이트 패드 및 데이터 패드(미도시)가 각각 노출되도록 게이트 및 데이터 패드 콘택홀(미도시)도 형성한다.

한편, 상기 각 홀(240, 238, 234, 232)을 형성한 후, 제 3 금속을 증착하고 패터닝하여, 제 1 접속홀(234) 및 접지배선 콘택홀(232)을 통해 각각 노출된 캐패시터 전극(220) 및 접지배선(230)과 동시에 접촉하는 제 1 접속전극(236)과, 제 2 접속홀(240) 및 드레인 콘택홀(238)을 통해 각각 노출된 화소전극(222) 및 드레인 전극(214)과 동시에 접촉하는 제 2 접속전극(242)을 형성한다.

한편, 상기 제 1, 2 접속전극(236, 242) 형성시 상기 게이트 및 데이터 패드 콘택홀(미도시)에 의해 노출된 게이트 및 데이터 패드와 각각 접촉하는 게이트 및 데이터 패드전극(미도시)도 동시에 형성한다.

여기서, 상기 제 3 금속은 저저항의 알루미늄계 금속을 사용한다.

여기서, 본 발명에서는 상기 접지배선(230) 및 드레인 전극(214)과 상기 캐패시터 전극(222) 및 화소전극(222)과의 접촉을 위해 형성하는 콘택홀을 동시에 형성함으로써, 추가적인 마스크의 사용을 억제하였다.

도 7e는 상기 제 2 층간 절연막(256)으로부터 상기 화소전극(222)을 노출시 키는 단계를 도시한 도면으로, 상기 화소전극(222)의 노출은 추후 공정에서 형성될 광도전막으로부터 형성된 전하를 원활하게 집전하기 위함이다.

상기 화소전극(222)의 노출은 상기 제 1, 2 접속전극(236, 242)을 마스크로하여 건식식각 방식으로 진행한다.

도 8은 도 6의 절단선 Ⅷ-Ⅷ로 자른 단면을 도시한 도면으로, 게이트 및 데이터 패드(204, 216) 부분을 도시한 도면이다.

도 8에 도시된 도면에서와 같이 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자는 게이트 및 데이터 패드(204, 216)를 노출시키기 위해 제 2 층간 절연막(256)을 형성한 후에, 상기 게이트 및 데이터 패드(204, 216) 상에 형성된 게이트 절연막(250), 보호막(252), 제 1, 2 층간 절연막(254, 256)을 동시에 식각하여 게이트 및 데이터 패드 콘택홀(262, 260)을 형성한다.

이후, 제 1, 2 접속전극을 형성할 때 사용되는 제 3 금속으로 상기 게이트 패드 및 데이터 패드(204, 216)와 각각 접촉하는 게이트 및 데이터 패드전극(208, 218)을 형성한다.

표 1은 종래와 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 제작과정을 비교한 도면이다.

이하, 종래와 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 제조공정을 간략하게 비교하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 종래에서는 제 1 마스크로 기판 상에 게이트 및 데이터 패드 전극을 저저항 알루미늄계 금속으로 형성하고, 제 2 마스크로 게이트 배선부분(게이트 전 극을 포함)을 형성하는데, 본 발명에서는 제 1 마스크를 사용하여 곧바로 게이트 배선부분(게이트 패드 및 게이트 전극을 포함)을 형성한다.

이후, 종래에서는 제 3 마스크을 사용하여 액티브층을 형성하고, 제 4 마스

[표 1]

종 래	본 발 명
1 패드전극	1 게이트 배선
2 게이트 배선	2 액티브 패턴
3 액티브패턴	3 소스/드레인 전극
4 데이터 패드 콘택홀	4 보호막/캐패시터 전극
5 소스/ 드레인 전극	5 제 1 층간 절연막/콘택홀
6 보호막, 접지배선 콘택홀	6 제 2 층간 절연막/콘택홀
7 캐패시터 전극	7 알루미늄 접속전극
8 층간 절연막, 드레인 콘택홀
9 화소전극
10 게이트 및 데이터 패드콘택홀

크를 사용하여 데이터 배선과 데이터 패드와의 접촉을 위한 데이터 패드 콘택홀을 형성시키는데 반해서, 본 발명에서는 제 2 마스크를 사용하여 액티브층을 형성한다.

또한, 종래에는 제 5 마스크를 사용하여 소스 및 드레인 전극(데이터 배선, 접지배선 포함)을 형성하는데, 본 발명에서는 제 3 마스크를 사용하여 소스 및 드레인 전극(데이터 배선 및 데이터 패드, 접지배선 포함)을 형성한다. 본 공정에서 박막 트랜지스터가 형성된다.

또한, 종래에는 상기 박막 트랜지스터 상에 보호막을 증착하고 제 6 마스크로 패터닝하여 접지배선이 노출되도록 접지배선 콘택홀을 형성하고, 제 7 마스크를 사용하여 캐패시터 전극을 형성하는데, 본 발명에서는 상기 박막 트랜지스터 상에 보호막을 증착하고, 제 4 마스크로 캐패시터 전극을 형성한다.

또한, 종래에는 상기 캐패시터 전극이 형성된 보호막 상에 층간 절연막을 증착하고 제 8 마스크로 패터닝하여 드레인 콘택홀을 형성하고, 제 9 마스크로 화소전극을 형성하는데, 본 발명에서는 상기 캐패시터 전극이 형성된 보호막 상에 제 1 층간 절연막을 형성하고 제 5 마스크로 화소전극을 형성한다.

이후, 종래에는 상기 화소전극을 형성하고 상기 게이트 및 데이터 패드를 노출시키기 위한 게이트 및 데이터 패드홀을 제 10 마스크로 형성하는데, 본 발명에서는 상기 화소전극 상에 제 2 층간 절연막을 형성하고, 상기 제 2 층간 절연막을 제 6 마스크로 패터닝하여, 드레인 콘택홀, 접지배선 콘택홀, 제 1, 2 접속홀, 게이트 및 데이터 패드홀을 동시에 형성한다.

이후, 본 발명에서는 제 7 마스크를 사용하여 상기 드레인 콘택홀을 통해 노출된 드레인 전극과 제 1 접속홀을 통해 노출된 화소전극을 동시에 접촉하는 제 1 접속전극과, 상기 접지배선 콘택홀을 통해 노출된 접지배선과 상기 제 2 접속홀을 통해 노출된 캐패시터 전극과 동시에 접촉하는 제 1 접속전극과, 상기 게이트 및 데이터 패드홀에 의해 각각 노출된 게이트 및 데이터 패드와 각각 접촉하는 게이트 및 데이터 패드전극을 동시에 형성한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 제조공정에서는 각 전극(드레인 전극, 캐패시터 전극, 화소전극)을 절연하는 절연막(보호막, 제 1, 1 층간 절연막)에 상기 각 전극을 노출시키는 콘택홀을 동시에 형성함으로써, 마스크의 수를 저감하였다.

또한, 저저항의 알루미늄계 금속을 사용하는 게이트 및 데이터 패드 전극을 각 콘택홀을 통해 각 전극과 접촉하는 제 1, 2 접속전극을 형성할 때 동시에 형성함으로서, 추가적인 게이트 및 데이터 패드전극 형성공정이 줄어드는 장점이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예를 따라 엑스레이 영상 감지소자를 제작할 경우 7번의 마스크 공정만으로 소자의 제작이 가능하므로 제품의 생산수율이 증가하는 장점이 있다.

또한, 제작공정이 줄어들기 때문에 미스-얼라인으로 인한 불량률이 감소하는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 스위칭 영역과, 화소영역이 정의된 기판과;

   상기 기판 상의 스위칭 영역에 형성되고, 게이트 전극, 절연막, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 구비하는 박막 트랜지스터와;

   상기 화소영역 상의 접지배선과;

   상기 박막 트랜지스터 및 상기 접지배선을 포함한 상기 기판 상의 보호막과;

   상기 화소영역의 상기 보호막 상에 형성된 캐패시터 전극과;

   상기 캐패시터 전극 및 보호막 상에 형성된 제 1 층간 절연막과;

   상기 화소영역의 제 1 층간 절연막 상에 형성된 화소전극과;

   상기 화소전극과 상기 제 1 층간 절연막 상의 제 2 층간절연막과;

   상기 제 2 층간절연막 상에 형성되고, 상기 화소전극 상의 제 1 콘택홀과 상기 드레인 전극 상의 제 2 콘택홀을 통하여 연결되며, 상기 화소전극과 상기 드레인 전극이 접속하는 제 1 접속전극과;

   상기 제 2 층간절연막 상에 형성되고, 상기 캐패시터 전극 상의 제 3 콘택홀과 상기 접지배선 상의 제 4 콘택홀을 통하여 연결되며, 상기 캐패시터 전극과 상기 접지배선이 접속되는 제 2 접속전극;

   을 포함하는 엑스레이 영상 감지소자.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 화소전극은 상기 소스 및 드레인 전극의 상부까지 연장된 엑스레이 영상 감지소자.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 보호막은 BCB(benzocyclobutene)인 엑스레이 영상 감지소자.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 2 층간 절연막은 상기 제 1 접속전극 및 상기 제 2 접속전극 하부에 형성된 엑스레이 영상 감지소자.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1 접속전극 및 상기 제 2 접속전극은 알루미늄계 금속인 엑스레이 영상 감지소자.
6. 화소영역과 스위칭 영역이 정의된 기판을 구비하는 단계와;

   상기 기판 상의 스위칭 영역에 게이트 전극을 형성하는 단계와;

   상기 게이트 전극을 포함한 상기 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와;

   상기 게이트 전극과 대응되는 상기 게이트 절연막 상에 액티브층을 형성하는 단계와;

   상기 액티브층을 포함한 상기 게이트 절연막 상에 소스 전극, 드레인 전극 및 접지배선을 형성하는 단계와;

   상기 소스 전극, 상기 드레인 전극, 및 상기 접지배선을 포함한 상기 게이트 절연막 상에 보호막과 상기 화소영역에 대응하는 상기 보호막 상에 캐패시터 전극을 형성하는 단계와;

   상기 캐패시터 전극을 포함한 상기 보호막 상에 제 1 층간 절연막과 상기 제 1 층간 절연막 상에 화소전극을 형성하는 단계와;

   상기 화소전극을 포함한 상기 제 1 층간 절연막 상에 제 2 층간 절연막을 형성하고, 상기 보호막, 상기 제 1 층간 절연막, 및 상기 제 2 층간 절연막을 패터닝하여, 상기 화소전극이 노출되는 제 1 콘택홀과, 상기 드레인 전극이 노출되는 제 2 콘택홀과, 상기 캐패시터 전극이 노출되는 제 3 콘택홀과, 상기 접지배선이 노출되는 제 4 콘택홀을 형성하는 단계와;

   상기 제 2 층간 절연막 상에, 상기 제 1 콘택홀 및 상기 제 2 콘택홀을 통하여 상기 화소전극과 상기 드레인 전극이 접속되는 제 1 접속전극과, 상기 제 3 콘택홀 및 상기 제 4 콘택홀을 통하여 상기 캐패시터 전극과 상기 접지배선이 접속되는 제 2 접속전극을 형성하는 단계와;

   상기 제 1 접속전극 및 상기 제 2 접속전극을 마스크로하여 상기 제 2 층간 절연막을 식각하여 상기 화소전극을 노출시키는 단계;

   를 포함하는 엑스레이 영상 감지소자 제조방법.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 노출된 화소 전극 상에 광도전막을 형성하는 단계와;

   상기 광도전막 상에 도전 전극을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 엑스레이 영상 감지소자 제조방법.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 광도전막은 비정질 셀레니움(selenium), HgI₂, PbO, CdTe, CdSe, 탈륨브로마이드, 카드뮴설파이드로 구성된 집단에서 선택된 물질인 엑스레이 영상 감지소자 제조방법.
9. 청구항 6에 있어서,

   상기 제 1 접속전극 및 상기 제 2 접속전극은 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디뮴(AlNd)으로 구성된 집단에서 선택된 물질인 엑스레이 영상 감지소자 제조방법.

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