KR100891567B1 - 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막트랜지스터가 오프상태일 때 발생하는 누설전류를 감소시키는 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 유리기판상에 형성된 게이트; 상기 게이트를 포함한 상기 유리기판상에 형성된 게이트절연층; 상기 결과물의 상부에 액티브영역의 패턴을 형성한 후 상기 액티브영역의 패턴대로 형성된 소오스/드레인 영역; 및 상기 소오스/드레인영역을 마스크로 이용하여 형성된 채널층을 포함하여 구성된 박막트랜지스터; 상기 소오스/드레인 형성과 동시에 상기 박막트랜지스터의 측부에 형성된 접지배선; 상기 접지배선을 포함한 게이트절연층을 덮도록 형성된 스토리지 전극; 상기 스토리지전극을 포함한 게이트절연층의 상부와 소오스/드레인영역의 상부에 걸쳐 형성된 보호막; 상기 보호막의 상부에 형성되고, 드레인 영역과 연결되는 화소전극; 상기 결과물의 상부면에 형성된 광도전막; 및 상기 박막트랜지스터 상측부분을 제외한 광도전막의 상부에 형성된 제 1 상부전극을 포함하여 구성된다.

Description

엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법{Digital X-ray detector and fabricating method thereof}
도 1은 종래기술에 따른 엑스레이 영상 감지소자를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엑스레이 영상 감지소자를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 엑스레이 영상 감지소자를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 엑스레이 영상 감지소자를 도시한 단면도.
(도면의 주요부분에 대한 부호설명)
50 : 유리기판 100 : 게이트전극
150 : 게이트절연층 200 : 비정질실리콘층
250 : n+ 비정질실리콘층 300 : 소오스/드레인 전극
350 : 보호막 400 : 접지배선
450 : 스토리지전극 550 : 화소전극
600 : 광도전막 650, 950 : 상부전극
700 : 광도전막 및 상부전극의 제거부분
800 : 상부전극 제거부분 900 : 엑스레이 차단막
본 발명은 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막트랜지스터가 오프상태일 때 발생하는 누설전류를 감소시키는 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 의학용으로 사용하고 있는 엑스레이 검사방법은 엑스레이 감지필름을 사용하여 촬영하는 방식으로 그 결과를 알기 위해서는 필름 현상시간이 경과해야 하고 또한 이들 필름을 보관·관리하기 위한 많은 노력이 필요하다.
그러나, 최근에 박막 트랜지스터를 이용한 디지털 엑스레이 영상 감지소자가 개발됨에 따라 엑스레이 촬영후 실시간으로 결과를 진단하는 것이 가능하게 되었다.
도 1은 종래기술에 따른 엑스레이 영상 감지소자를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 엑스레이 영상 감지소자의 구성과 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 엑스레이가 조사되면, 박막트랜지스터의 상부에 위치한 광도전막(60)에 전자-정공쌍(EHP : Electron-Hole Pair)이 형성된다. 상기 전자-정공쌍은 상기 광도전막(60)의 상부에 위치한 도전성 상부전극(65)에 인가되는 수 kV의 전압에 의해 광도전막(60) 하부에 위치한 화소전극(55)에 전하의 형태로 모여지고, 외부에서 접지된 공통전극(45)(55)과 함께 형성된 스토리지 캐패시터에 저장된다. 이 전하는 트랜지스터가 온(on)됨에 따라 독출회로로 빠져나가 영상을 형성하게 된다.
그런데 엑스레이에 의해 광도전막(60)에 발생한 전하는 화소전극(55)뿐만이 아니라 박막트랜지스터의 채널영역을 보호하는 보호막(35) 상부에도 트랩되어 모인다. 이렇게 트랩된 전하는 채널영역에 전하를 유도하게 되어 트랜지스터가 오프상태일때도 누설전류를 크게 발생시킨다.
이렇게 박막트랜지스터 상부에 트랩되는 전하를 방지하기 위해, 미국특허 제 5, 498,880호에 이미 개시된 Mushroom구조 즉, 화소전극(55)을 박막트랜지스터 상부까지 연장하여 덮는 구조가 이용되고 있다.
그러나, 이러한 Mushroom구조를 채택한 엑스레이 영상 감지소자는 엑스레이에 의해 생성된 전하가 화소전극(55)에 모일수록 스토리지 캐패시터의 전위를 상승시키게 되고 이에 따라 박막트랜지스터 상부의 화소전극(55)과 박막트랜지스터 사이에 기생 캐패시터를 형성하게 된다.
이렇게 형성된 기생 캐패시터는 박막 트랜지스터의 채널영역에 전하를 유도하여 누설전류를 증가시키는 원인이 된다는 문제점이 있다.
이러한 박막트랜지스터의 기생 캐패시터의 용량은 유전률이 작은 유기 절연 막(BCB, ACRYL등)의 물질을 보호막으로 2㎛이상 두껍게 형성하여 감소시킬 수 있으나, 이를 위해서는 추가공정이 도입되어야 하고 생산설비등을 추가로 구입해야 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 박막트랜지스터와 동일한 위치 및 크기에 해당되는 광도전막 및 상부전극 부분을 마스크공정으로 제거하여 광도전막 및 상부전극 제거부분을 형성함으로써, 엑스레이광에 의해 생성된 광도전막내의 전하들이 박막트랜지스터의 채널층에 유도되는 것을 원천적으로 방지하는 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 광도전막은 그대로 유지한 채 상부전극에 대해서만 마스크공정으로 박막트랜지스터와 동일한 위치 및 크기에 해당되는 상부전극 부분을 제거하여 상부전극 제거부분을 형성함으로써, 상기 상부전극 제거부분의 아랫부분에서 엑스레이광에 의해 생성된 광도전막내의 전하들이 화소전극으로 전달되는 것을 방지하는 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은, 박막트랜지스터와 동일한 위치 및 크기에 해당되는 광도전막 및 상부전극 사이에 하나의 추가 마스크공정으로 엑스레이광이 투과할 수 없는 물질인 엑스레이 차단막을 형성함으로써, 상기 엑스레이 차단막 아랫부분에서 엑스레이광에 의해 생성된 광도전막내의 전하들이 화소전극으로 전달되는 것을 방지하는 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법을 제공함에 있는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유리기판상에 형성된 게이트; 상기 게이트를 포함한 상기 유리기판상에 형성된 게이트절연층; 상기 결과물의 상부에 액티브영역의 패턴을 형성한 후 상기 액티브영역의 패턴대로 형성된 소오스/드레인 영역; 및 상기 소오스/드레인영역을 마스크로 이용하여 형성된 채널층을 포함하여 구성된 박막트랜지스터; 상기 소오스/드레인 형성과 동시에 상기 박막트랜지스터의 측부에 형성된 접지배선; 상기 접지배선을 포함한 게이트절연층을 덮도록 형성된 스토리지 전극; 상기 스토리지전극을 포함한 게이트절연층의 상부와 소오스/드레인영역의 상부에 걸쳐 형성된 보호막; 상기 보호막의 상부에 형성되고, 드레인 영역과 연결되는 화소전극; 상기 결과물의 상부면에 형성된 광도전막; 및 상기 박막트랜지스터 상측부분을 제외한 광도전막의 상부에 형성된 제 1 상부전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 유리기판상에 게이트를 형성하는 단계; 상기 게이트를 포함한 상기 유리기판상에 게이트절연층을 형성하는 단계; 상기 결과물의 상부에 비정질 실리콘층 및 n+ 비정질 실리콘층을 연속증착하여 액티브영역의 패턴을 형성한 후 상기 액티브 영역의 패턴대로 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계; 및 상기 소오스/드레인영역을 마스크로 이용하여 채널이 형성될 부분의 n+비정질 실리콘층을 제거하여 채널층을 형성하는 단계를 수행하여 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 소오스/드레인 형성과 동시에 상기 박막트랜지스터의 측부에 접지배선을 형성하 는 단계; 상기 접지배선을 포함한 게이트절연층을 덮도록 스토리지 전극을 형성하는 단계; 상기 스토리지전극을 포함한 게이트절연층의 상부와 소오스/드레인영역의 상부에 걸쳐 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막의 상부에 화소전극을 형성하는 단계로서, 상기 화소전극이 드레인 영역과 연결되는 단계; 상기 결과물의 상부면에 광도전막을 형성하는 단계; 및 상기 박막트랜지스터 상측부분을 제외한 광도전막의 상부에 제 1 상부전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엑스레이 영상 감지소자를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 엑스레이 영상 감지소자를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 엑스레이 영상 감지소자를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 4에서 공통되는 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 광도전막 형성 이전의 공정은 다음과 같다.
먼저, 유리기판(50)상에 게이트금속(100)을 형성한 후, 그 상부에 게이트절연층(150), 비정질 실리콘층(200), n+ 비정질 실리콘층(250)을 연속증착한 후 액티브영역의 패턴을 형성한다.
그 다음, 상기 액티브 영역의 패턴대로 소오스/드레인 영역(300)을 형성하며, 이때 접지배선(400)도 함께 형성한다. 여기서, 상기 접지배선(400)은 엑스레이 영상 감지소자가 작동할 때 스토리지 캐패시터에 남아있는 잔류전하를 외부로 접지하는 기능을 한다.
이어서, 상기 소오스/드레인영역(300)을 마스크로 이용하여 박막트랜지스터의 채널이 될 부분의 n+비정질 실리콘층(250)을 제거함으로써, 박막트랜지스터를 완성한다.
그 다음, 상기 접지배선(400)을 덮도록 ITO와 같은 투명전극으로 스토리지 전극(450)을 형성한 후, 그 결과물의 상부에 보호막(350)을 형성한다.
상기 형성된 보호막(350)은 박막트랜지스터의 채널층을 보호하는 기능을 하며, 또한 공통전극(450)(550)사이에 형성되어 스토리지 캐패시터의 유전체로서의 기능을 하게 된다.
이때 사용되는 보호막(350)은 박막트랜지스터 제작시 사용되고 있는 SiNx와 같은 무기절연막을 사용할 수 있으며, 콘택홀(미도시)은 게이트전극(100)상의 게이트 절연층(150) 및 보호막(350)의 소정위치에 형성된다.
이어서, 상기 스토리지 캐패시터의 유전체 기능을 수행하는 보호막(350)의 상부면에 그리고 소오스/드레인 영역의 일부 상면에 화소전극(Charge Collecting Electrode : CCE)(550)을 형성하는데, 이때, 엑스레이 조사에 의해 광도전막(600)에 형성되었던 전하가 상기 화소전극(550)에 모이게 된다.
그 다음, 상기 화소전극(550)과 독립적으로 형성된 채널층 상부의 전극은 이 전 공정에서 형성된 콘택홀을 통해 게이트전극(100)과 연결되도록 형성한다.
이어서, 박막트랜지스터 어레이 유리기판(50)상에 엑스레이에 의해 전하를 형성하는 비정질실리콘층과 같은 광도전막(600)을 형성한다.
한편, 도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 해당하는 광도전막 형성 이후의 공정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 광도전막(600)의 상부면에 상부전극(650)을 형성한다.
이어서, 박막트랜지스터와 동일한 위치 및 크기에 해당되는 상기 광도전막(600) 및 상기 상부전극(650)을 마스크공정에 의해 제거하여 제 1 개구부(700)을 형성한다.
이렇게 상기 제 1 개구부(700)을 형성하면, 엑스레이에 의해 생성된 광도전막(600)내의 전하들은 박막트랜지스터의 채널층으로 유도되지 못하게 된다.
따라서, 박막트랜지스터가 오프상태일 때 발생하는 누설전류를 감소시키고 이에 따른 스위칭동작의 개선과 선명한 영상을 제공할 수 있다.
여기서, 상기 상부전극(650)은 광도전막(600)에서 생성된 전하를 화소전극(550)으로 보내는 기능을 수행하며, 또한 높은 전압이 인가될 수 있는 상부전극(650)은 엑스레이 투과물질로 형성된다.
한편, 도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 해당하는 광도전막 형성 이후의 공정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 광도전막(600)의 상부면에 상부전극(650)을 형성한다.
이어서, 광도전막(600)은 그대로 유지한 채 상부전극(650)에 대해서만 마스 크공정으로 박막트랜지스터와 동일한 위치 및 크기에 해당되는 상부전극(650) 부분을 제거하여 제 2 개구부(800)를 형성한다.
이렇게 제 2 개구부(800)를 형성하면, 상기 제 2 개구부(800)의 아랫부분에 해당하는 광도전막(600)에 생성된 전하는 화소전극(550)으로 전달되지 못하게 된다.
따라서, 박막트랜지스터가 오프상태일 때 발생하는 누설전류를 감소시키고 이에 따른 스위칭동작의 개선과 선명한 영상을 제공할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 해당하는 광도전막 형성 이후의 공정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 박막트랜지스터와 동일한 위치 및 크기에 해당되는 광도전막(600) 상부면에 하나의 추가마스크공정에 의해 엑스레이광이 투과할 수 없는 물질인 엑스레이 차단막(900)을 형성한다.
그 다음, 상기 엑스레이 차단막(900)을 포함한 상기 결과물의 상부면에 상부전극(650)을 형성한다.
이렇게 엑스레이 차단막(900)을 형성하면, 상기 엑스레이 차단막(900)의 아랫부분에 해당하는 광도전막(600)에 생성된 전하는 화소전극(550)으로 전달되지 못하게 된다.
따라서, 박막트랜지스터가 오프상태일 때 발생하는 누설전류를 감소시키고 이에 따른 스위칭동작의 개선과 선명한 영상을 또한 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 엑스레이 광에 의해 생성된 광도전막내의 전하들이 박막트랜지스터의 채널층에 유도되는 것을 원천적으로 방지하거나 화소전극으로 전달되는 것을 방지함으로써, 박막트랜지스터가 오프상태일 때 발생하는 누설전류를 감소시키고 이에 따른 스위칭동작의 개선과 선명한 영상을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (12)

  1. 유리기판상에 형성된 게이트, 상기 게이트를 포함한 상기 유리기판상에 형성된 게이트절연층, 상기 게이트절연층의 상부에 액티브영역의 패턴을 형성한 후 상기 액티브 영역의 패턴대로 형성된 소오스/드레인 영역 및 상기 소오스/드레인 영역을 마스크로 이용하여 형성된 채널층을 포함하여 구성된 박막트랜지스터;
    상기 소오스/드레인 영역 형성과 동시에 상기 박막트랜지스터의 측부에 형성된 접지배선;
    상기 접지배선을 포함한 게이트절연층을 덮도록 형성된 스토리지 전극;
    상기 스토리지 전극을 포함한 게이트절연층의 상부와 소오스/드레인 영역의 상부에 걸쳐 형성된 보호막;
    상기 스토리지 전극을 포함한 게이트절연층의 상부에 형성된 보호막의 상부에 형성되고, 드레인 영역과 연결되는 화소전극;
    상기 박막트랜지스터 상측부분을 제외한 상기 보호막 상부 및 상기 화소전극 상부에 형성된 광도전막;
    상기 광도전막 상부에 형성되는 제1 상부전극을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
  2. 유리기판상에 형성된 게이트, 상기 게이트를 포함한 상기 유리기판상에 형성된 게이트절연층, 상기 게이트절연층의 상부에 액티브영역의 패턴을 형성한 후 상기 액티브 영역의 패턴대로 형성된 소오스/드레인 영역 및 상기 소오스/드레인 영역을 마스크로 이용하여 형성된 채널층을 포함하여 구성된 박막트랜지스터;
    상기 소오스/드레인 영역 형성과 동시에 상기 박막트랜지스터의 측부에 형성된 접지배선;
    상기 접지배선을 포함한 게이트절연층을 덮도록 형성된 스토리지 전극;
    상기 스토리지 전극을 포함한 게이트절연층의 상부와 소오스/드레인 영역의 상부에 걸쳐 형성된 보호막;
    상기 스토리지 전극을 포함한 게이트절연층의 상부에 형성된 보호막의 상부에 형성되고, 드레인 영역과 연결되는 화소전극;
    상기 소오스/드레인 영역의 상부에 걸쳐 형성된 보호막 및 상기 화소전극 상부에 걸쳐 형성된 광도전막;
    상기 박막트랜지스터 상측 부분을 제외한 상기 광도전막 상부에 형성되는 제1 상부전극을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
  3. 삭제
  4. 유리기판상에 형성된 게이트, 상기 게이트를 포함한 상기 유리기판상에 형성된 게이트절연층, 상기 게이트절연층의 상부에 액티브영역의 패턴을 형성한 후 상기 액티브 영역의 패턴대로 형성된 소오스/드레인 영역 및 상기 소오스/드레인 영역을 마스크로 이용하여 형성된 채널층을 포함하여 구성된 박막트랜지스터;
    상기 소오스/드레인 영역 형성과 동시에 상기 박막트랜지스터의 측부에 형성된 접지배선;
    상기 접지배선을 포함한 게이트절연층을 덮도록 형성된 스토리지 전극;
    상기 스토리지 전극을 포함한 게이트절연층의 상부와 소오스/드레인 영역의 상부에 걸쳐 형성된 보호막;
    상기 스토리지 전극을 포함한 게이트절연층의 상부에 형성된 보호막의 상부에 형성되고, 드레인 영역과 연결되는 화소전극;
    상기 소오스/드레인 영역의 상부에 걸쳐 형성된 보호막 및 상기 화소전극 상부에 걸쳐 형성된 광도전막;
    상기 박막트랜지스터 상측 부분의 상기 광도전막 상에 형성되는 엑스레이 차단막;
    상기 광도전막 및 상기 차단막 상에 형성되는 제2 상부전극을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 엑스레이 차단막은 납(Pb)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 엑스레이 차단막은 상기 광도전막 및 상기 상부전극 사이인 상기 박막트랜지스터의 채널층과 동일한 위치부분에만 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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