KR100867517B1 - 박막 트랜지스터형 광감지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 센서 박막 트랜지스터와 상기 센서 박막 트랜지스터와 스토리지 전극으로 연결된 스위치 박막 트랜지스터로 구성된 광감지 센서 및 그 제조에 있어서, 공정 수를 단축시킬 수 있는 구조를 가진 박막 트랜지스터형 광감지 센서 및 그 제조 방법에 관해 개시한다.
개시된 본 발명의 박막 트랜지스터형 광감지 센서는 빛의 세기에 따라 광전류를 생성하는 센서 박막 트랜지스터부와, 센서 박막 트랜지스터에서 전달된 전하 형태의 정보를 저장하는 스토리지 캐패시터와, 스토리지 캐패시터에 저장된 정보를 외부의 제어 신호에 따라 출력하는 스위칭 박막 트랜지스터를 각각 절연 기판과, 기판 상에 센서 박막 트랜지스터와 스토리지 캐패시터 및 스위칭 박막 트랜지스터의 전면을 덮는 보호막과, 스위치 박막 트랜지스터의 채널영역 위에 형성되는 광차단막과, 결과물 전면에 형성되되 광차단막을 노출시키는 셔도우 마스크를 포함한다.
Description
도 1은 종래 기술에 따른 박막 트랜지스터형 광감지 센서의 단위 셀 회로도.
도 2는 종래의 박막 트랜지스터를 이용하여 지문입력기의 단위셀의 구조도.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막 트랜지스터형 광감지 센서의 단위 셀 구조도.
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 박막 트랜지스터형 광감지 센서의 단위 셀 구조도.
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 박막 트랜지스터형 광감지 센서의 단위 셀 구조도.
본 발명은 광감지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센서 박막 트랜지스터와 상기 센서 박막 트랜지스터와 스토리지 전극으로 연결된 스위치 박막 트랜지스터로 구성된 광감지 센서 및 그 제조에 있어서, 공정 수를 단축시킬 수 있는 구조를 가진 박막 트랜지스터형 광감지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
광학 지문 인식 모듈안의 광시스템은, 지문 입력창에 손가락을 대면 광조사를 통해 손가락 지문이 이미지화되며, 상기 이미지화된 지문은 케이블을 통해 전송되고 지문인식 알고리즘이 지문 이미지를 처리 및 저장함으로서, 상기 저장된 지문 이미지는 이후의 입력된 지문 이미지와의 비교를 통해 사용자 인증이 이루어지는 방식으로 진행된다.
도 1은 종래 기술에 따른 박막 트랜지스터형 광감지 센서의 단위 셀 회로도이다. 또한, 도 2는 종래의 박막 트랜지스터를 이용하여 지문입력기의 단위셀의 종단면도이다.
상기 방식이 채택되고 있는 박막 트랜지스터형 광감지 센서는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 피사체의 반사 정보를 받아 들이고, 이를 광전류로 전환하는 센서 박막 트랜지스터(A1)와 스토리지 캐패시터(B1)와 연결되는 스위치 박막 트랜지스터(C1)로 구성된다.
상기 센서 박막 트랜지스터(A1)에 의해 흐르는 광전류는 전하 축적수단인 스토리지 캐패시터(B1)에 축적되고, 스토리지 캐패시터(B1)에 축적된 전하는 스위칭 역할을 하는 스위치 박막 트랜지스터(C1)에 의해 외부 구동회로(미도시)로 보내진다이때, 상기 센서 박막 트랜지스터(A1)에서 생성되는 광전류는 빛의 세기가 크면 클수록 센서 박막 트랜지스터(C1)의 채널길이가 클수록 많은 양이 생성된다.
일반적으로 스위치 박막 트랜지스터에 빛이 입사되는 것을 방지하기 위한 광차단막(60)을 스위치 박막 트랜지스터(B1)의 채널영역 상에 위치해서 빛에 의한 스 위치 박막 트랜지스터의 오동작을 방지한다.
또한, 광감지 소자의 등가 회로를 나타내는 도 1에서 보면, 스위치 박막 트랜지스터(스위치 TFT)에 형성된 광차단막은 접지를 위해 별도의 접지 배선을 따라 접지되고 있다.
종래의 박막 트랜지스터형 광센서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 소정의 신호에 따라 빛을 발산하는 광원과, 광원의 빛을 투과시키며 센서 박막 트랜지스터부, 충전 및 투과부 및 스위치 박막 트랜지스터부가 각각 정의된 절연 기판(10)과, 외부의 광량에 따른 광전류를 발생시키는 센서 박막 트랜지스터(A1)와, 센서 박막 트랜지스터(A1)에서 전달된 전하 형태의 정보를 저장하는 스토리지 캐패시터(B1)와, 스토리지 캐패시터(B1)에 저장된 정보를 외부의 제어 신호에 따라 출력하는 스위칭 박막 트랜지스터(C1)와, 센서 박막 트랜지스터(A1)와, 스토리지 캐패시터(B1)와 스위칭 박막 트랜지스터(C1)의 전면에 걸쳐 형성된 제 1보호막(52)과, 제 1보호막(52) 전면에 형성되며 외부 전계로부터 하부소자를 보호하기 위한 제 2보호막(54)과, 제 2보호막(54) 상에 형성되며 스위칭 게이트 전극(40)과 전기적으로 접촉 또는 분리된 광차단막(146)을 포함하여 구성된다.
상기 센서 박막 트랜지스터부는 센서 게이트 전극(20), 센서 액티브층(22) 및 센서 소오스/드레인 전극(24)(26)을 포함한다.
상기 충전 및 투과부는 제 1스토리지 전극(30), 절연막(50) 및 제 2스토리지 전극(32)을 포함한다.
상기 스위치 박막 트랜지스터부는 스위치 게이트 전극(40), 스위치 액티브층(42) 및 스위치 소오스/드레인 전극(44)(46)을 포함한다.
또한, 상기 센서 박막 트랜지스터(A1)의 센서 게이트 전극(20), 스토리지 캐패시터(B1)의 제 1스토리지 전극(30) 및 스위치 박막 트랜지스터부(C1)의 스위치 게이트 전극(40)과 센서 박막 트랜지스터(A1)의 센서 액티브층(22), 스토리지 캐패시터(B1)의 제 2스토리지 전극(32) 및 스위치 박막 트랜지스터부(C1)의 스위치 액티브층(42) 사이에는 절연막(50)이 개재된다.
상기 광차단막(6))은 금속 재료로서, 상기 제 1보호막(52) 위에 증착, 식각의 일련의 공정을 거쳐 스위치 소자의 채널층을 차단하는 역할을 한다.
상기 구성을 가진 종래 기술에 따른 박막 트랜지스터형 광센서 제조 공정은 기존의 박막 트랜지스터의 변형된 공정으로 형성 가능한 것으로서, 동일 화소 내에 2개의 박막 트랜지스터 소자 형성은 동일 막 공유로 형성 가능하다. 즉, 게이트 전극, 절연막, 비정질 실리콘, 소스/드레인 형성 단계는 동일 비정질 실리콘, 소스 드레인 형성 단계는 동일 막으로 구성하며, 스위치 소자는 센서 소자와는 달리, 센서 소자에서 발생되는 광전류를 받아 들이는 역할 수행을 위해 광차단막이 필요하다.
그러나, 종래의 기술에서는 기존 박막 트랜지스터 공정에 비해 별도의 추가 공정이 수반되며, 이에 따른 추가 공정 비용, 공정 시간이 증가된다.
또한, 센서 소자에서 금속을 이용한 광차단막은 지문 인식을 위해 손으로 터치하거나 과전류가 인가되면 하부 소스/드레인 전극과 쇼트되는 정전기적 손상을 받을 수 있는 문제점이 있었다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 전체 공정을 단순화된 구조를 가지고, 또한 광차단막으로서 금속을 사용하지 않고 절연 재료를 사용함으로서 하부 소스/드레인 전극과 쇼트되는 것을 방지할 수 있는 박막 트랜지스터형 광감지 센서를 제공하려는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 박막 트랜지스터형 광감지 센서는, 빛의 세기에 따라 광전류를 생성하는 센서 박막 트랜지스터부와, 센서 박막 트랜지스터에서 전달된 전하 형태의 정보를 저장하는 스토리지 캐패시터와, 스토리지 캐패시터에 저장된 정보를 외부의 제어 신호에 따라 출력하는 스위칭 박막 트랜지스터를 각각 절연 기판과, 기판 상에 센서 박막 트랜지스터와 스토리지 캐패시터 및 스위칭 박막 트랜지스터의 전면을 덮는 보호막과, 상기 스위치 박막 트랜지스터의 채널영역 위에 DLC, SiC 및 Si 중 어느 하나의 재질로 이루어지며, 셔도우마스크를 이용하여 상기 셔도우마스크에 의해 노출되는 부위에 형성되는 광차단막을 포함한 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터형 광감지 센서의 제조 방법은, 센서 박막 트랜지스터부, 충전 및 투과부 및 스위치 박막 트랜지스터부가 각각 정의된 절연 기판을 제공하는 단계와, 상기 기판 상에 상기 센서 박막 트랜지스터와, 스토리지 캐패시터 및 스위칭 박막 트랜지스터를 덮는 보호막을 형성하는 단계와, 상기 보호막 전면을 차폐하되, 상기 스위치 트랜지스터부의 채널영역만이 노출되도록 셔도우 마스크를 위치시키는 단계와, 상기 노출된 스위치 박막 트랜지스터의 채널영역 위에 DLC, SiC 및 Si 중 어느 하나를 증착하거나, 포스포러스 및 니트로젠 중 어느 하나를 이온 도핑하여 광차단막을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막 트랜지스터형 광감지 센서의 단위 셀 구조도이다.
본 발명의 제 1실시예에 따른 박막 트랜지스터형 광감지 센서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 빛을 발산하는 광원과, 광원의 빛을 투과시키며 센서 박막 트랜지스터부, 충전 및 투과부 및 스위치 박막 트랜지스터부가 각각 정의된 절연 기판(100)과, 기판(100)에서 투과된 빛의 세기에 따라 광전류를 생성하는 센서 박막 트랜지스터(A2)와, 센서 박막 트랜지스터(A2)에서 전달된 전하 형태의 정보를 저장하는 스토리지 캐패시터(B2)와, 스토리지 캐패시터(B2)에 저장된 정보를 외부의 제어 신호에 따라 출력하는 스위칭 박막 트랜지스터(C2)와, 센서 박막 트랜지스터(A2)와, 스토리지 캐패시터(B2)와 스위칭 박막 트랜지스터(C2)의 전면에 형성된 보호막(142)과, 스위치 박막 트랜지스터(C2)의 스위치 게이트 전극(130) 상부에 셔도우 마스크(150)에 의하여 형성되며, 상기 스위칭 게이트 전극(130)과 전기적으로 접촉 또는 분리된 광차단막(146)을 포함하여 구성된다.
상기 센서 박막 트랜지스터부는 센서 게이트 전극(110), 센서 액티브층(112) 및 센서 소오스/드레인 전극(114)(116)을 포함한다.
상기 충전 및 투과부는 제 1스토리지 전극(120), 절연막(140) 및 제 2스토리지 전극(122)을 포함한다.
상기 스위치 박막 트랜지스터부는 스위치 게이트 전극(130), 스위치 액티브층(132) 및 스위치 소오스/드레인 전극(134)(136)을 포함한다.
또한, 상기 센서 박막 트랜지스터(A2)의 센서 게이트 전극(110), 스토리지 캐패시터(B2)의 제 1스토리지 전극(120) 및 스위치 박막 트랜지스터부(C2)의 스위치 게이트 전극(130)과 센서 박막 트랜지스터(A2)의 센서 액티브층(112), 스토리지 캐패시터(B2)의 제 2스토리지 전극(122) 및 스위치 박막 트랜지스터부(C2)의 스위치 액티브층(132) 사이에는 절연막(140)이 개재된다.
상기 광차단막(146)은 상기 보호막(142) 위에 상기 셔도우 마스크(150)에 의한 증착 공정을 거쳐 스위치 소자의 채널층을 차단하는 역할을 한다.
상기 구성을 가진 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막 트랜지스터형 광감지 센서를 제작하는 방법을 설명한다.
먼저, 센서 박막 트랜지스터부, 충전 및 투과부 및 스위치 박막 트랜지스터부가 각각 정의된 절연 기판(100) 상에 스퍼터링 공정에 의해 제 1금속막(미도시) 을 형성한 다음, 상기 제 1금속막을 식각하여 센서 박막 트랜지스터부에 센서 게이트 전극(110) 및 스위치 박막 트랜지스터부에 스위치 게이트 전극(130)을 형성한다. 이어, 충전 및 투과부에 제 1스토리지 전극(120)을 형성한다.
그런 다음, 상기 기판 전면에 제 1절연막(140)을 형성한다. 이후, 상기 제 1절연막(140) 전면에 비정질 실리콘막(미도시)을 형성하고 나서, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 비정질 실리콘막을 식각하여 상기 센서 박막 트랜지스터부에 센서 액티브층(112) 및 상기 스위치 박막 트랜지스터부에 스위치 액티브층(132)을 각각 형성한다.
이어, 결과물 전면에 제 2금속막(미도시)을 형성한 후, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 2금속막을 식각하여 상기 센서 박막 트랜지스터부에 센서 소오스/드레인 전극(114)(116) 및 스위치 박막 트랜지스터부에 스위치 소오스/드레인 전극(134)(136)을 각각 형성한다.
그런 다음, 상기 충전 및 투과부에 제 2스토리지 전극(122)을 형성한다.
이 후, 상기 제 2스토리지 전극(122)을 포함한 기판 전면에 보호막(142)을 형성한다.
이어, 상기 보호막(142) 위에 셔도우 마스크(150)를 이용하여 광차단막(146)을 형성한다. 이때, 상기 광차단막(146)은 DLC(Diamond Like Carbon), SiC 계열의 빛차광 가스를 증착하거나, Si계열을 스퍼터링하여 형성한다. 상기 광차단막(146) 형성 시 혼합 가스를 이용하여 블랙 컬러 차단 효과를 나타낼 수도 있다.
따라서, 본 발명의 제 1실시예에서는 보호막 위에 셔도우 마스크를 이용하여 DLC, SiC 또는 Si 재질의 광차단막을 형성하며, 상기 보호막 위에 추가적인 광차단막의 배선 접지가 필요하지 않으므로 별도의 제 2보호막 형성 공정이 필요없다.
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 박막 트랜지스터형 광감지 센서의 단위 셀 구조도이다.
본 발명의 제 2실시예에 따른 박막 트랜지스터형 광감지 센서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예와 동일 구조를 갖되, 보호막(242) 내부에 스위치 박막 트랜지스터(C3)의 채널영역을 덮는 광차단막(246)이 형성된다. 상기 광차단막(246)은 포스포러스 또는 니트로젠으로 이온 도핑을 실시하여 형성한다.
따라서, 본 발명의 제 2실시예에서는 보호막(242) 내부에 셔도우 마스크(250)로 차폐하고 포스포러스 또는 니트로젠을 이온 도핑한 광차단막을 형성하며, 상기 보호막(242) 위에 추가적인 광차단막의 배선 접지가 필요하지 않으므로 별도의 제 2보호막 형성 공정이 필요없다.
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 박막 트랜지스터형 광감지 센서의 단위 셀 구조도이다.
본 발명의 제 3실시예에 따른 박막 트랜지스터형 광감지 센서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1, 제 2실시예와 동일 구조를 갖되, 보호막(342) 상에 스위치 박막 트랜지스터(C4)의 채널영역을 덮고 유기 또는 무기 안료 재질의 광차단막(246)이 형성된다. 상기 광차단막(246)은 샤도우 마스크(350)로 차폐하고 빛차광 계열의 무기 또는 유기 안료를 도핑법, 염색법, 인쇄법 또는 전착법을 이용하여 형성한다.
따라서, 본 발명의 제 3실시예에서는 보호막(342) 위에 셔도우 마스크(250)로차폐하고 무기 또는 유기 안료를 이용하여 광차단막(346)을 형성하며, 상기 보호막 (342)위에 추가적인 광차단막의 배선 접지가 필요하지 않으므로 별도의 제 2보호막 형성 공정이 필요없다.
이상에서와 같이, 본 발명은 광차단막으로서 금속을 사용하지 않고 DLC, SiC 또는 Si 재질, 포스포러스 또는 니트로젠을 이온 도핑된 재질, 도핑법, 염색법, 인쇄법 및 전착법에 의한 빛차광 계열의 무기 또는 유기 안료 재질 중 어느 하나를 사용함으로서, 보호막 위에 추가적인 광차단막의 배선 접지가 필요하지 않으므로 별도의 제 2보호막 형성 공정이 필요없다.
따라서, 본 발명은 제조 공정이 단순화된 잇점이 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
Claims (5)
- 삭제
- 센서 박막 트랜지스터부, 충전 및 투과부 및 스위치 박막 트랜지스터부가 각각 정의된 절연 기판을 제공하는 단계와,상기 기판 상에 상기 센서 박막 트랜지스터와, 스토리지 캐패시터 및 스위칭 박막 트랜지스터를 덮는 보호막을 형성하는 단계와,상기 보호막 전면을 차폐하되, 상기 스위치 트랜지스터부의 채널영역만이 노출되도록 셔도우 마스크를 위치시키는 단계와,상기 노출된 스위치 박막 트랜지스터의 채널영역 위에 DLC, SiC 및 Si 중 어느 하나를 증착하거나, 포스포러스 및 니트로젠 중 어느 하나를 이온 도핑하여 광차단막을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터형 광감지 센서의 제조 방법.
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