KR101034463B1 - X-ray detector and method for manufacturing the x-ray detector - Google Patents
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Abstract
엑스레이(X-ray)의 검출효율을 향상시킬 수 있는 엑스레이 디텍터 및 이의 제조방법에서, 엑스레이 디텍터는 기판 상에 서로 교차되도록 형성된 게이트 및 데이터 배선들과, 기판 상에 형성되어 게이트 및 데이터 배선들과 각각 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터와, 기판 상에 형성되어 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 PIN 다이오드와, 게이트 및 데이터 배선들, 박막 트랜지스터 및 PIN 다이오드를 덮도록 기판 상에 형성되고, PIN 다이오드의 상부의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀을 갖는 제1 보호막와, 제1 보호막 상에 형성되고 바이어스 콘택홀을 통해 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하는 바이어스 배선과, 바이어스 배선을 덮도록 제1 보호막 상에 형성되고 무기물로 이루어진 제2 보호막과, 제2 보호막 상에 형성되고 외부로부터 인가되는 엑스레이를 PIN 다이오드에서 흡수되는 파장으로 변환시키는 광파장 변환부를 포함한다. 이와 같이, 광파장 변환부가 무기물로 이루어진 제2 보호막 상에 증착되어 형성됨에 따라, 엑스레이(X-ray)의 검출효율이 보다 향상될 수 있다.In the X-ray detector and its manufacturing method capable of improving the detection efficiency of the X-ray (X-ray), the X-ray detector is formed on the substrate and the gate and data wires to cross each other, formed on the substrate and the gate and data wires and A thin film transistor that is electrically connected to each other, a PIN diode formed on the substrate and electrically connected to the thin film transistor, and formed on the substrate to cover the gate and data lines, the thin film transistor, and the PIN diode, and a portion of an upper portion of the PIN diode. A first protective film having a bias contact hole to be exposed, a bias wiring formed on the first protective film and electrically contacting an upper portion of the PIN diode through the bias contact hole, and formed on the first protective film so as to cover the bias wiring, and having an inorganic material. Formed on the second protective film and formed from the outside; For converting X-rays to be a wavelength that is absorbed by the PIN diode includes a light wavelength converting unit. As such, as the light wavelength converter is deposited and formed on the second passivation layer made of the inorganic material, the detection efficiency of the X-ray may be further improved.
제1, 제2 및 제3 보호막들 First, second and third passivation layers
Description
본 발명은 엑스레이 디텍터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엑스레이를 검출하여 물체의 내부를 촬영할 수 있는 엑스레이 디텍터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an X-ray detector and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an X-ray detector and a method for manufacturing the same that can detect the X-rays and the inside of the object.
일반적으로, 엑스레이(X-Ray)는 단파장을 갖고 있어 물체를 쉽게 투과할 수 있다. 이러한 엑스레이는 상기 물체 내부의 밀한 정도에 따라 투과되는 양이 결정된다. 즉, 상기 물체의 내부상태는 상기 물체를 투과한 상기 엑스레이의 투과량을 통해 간접적으로 관측될 수 있다.In general, X-rays have a short wavelength and can easily penetrate an object. The amount of X-rays transmitted is determined by the degree of compactness inside the object. That is, the internal state of the object may be indirectly observed through the transmission amount of the X-ray that has passed through the object.
엑스레이 디텍터는 상기 물체를 투과한 상기 엑스레이의 투과량을 검출하는 장치이다. 상기 엑스레이 디텍터는 상기 엑스레이의 투과량을 검출하여, 상기 물체의 내부상태를 표시장치를 통해 외부로 표시할 수 있다. 상기 엑스레이 디텍터는 일반적으로, 의료용 검사장치, 비파괴 검사장치 등으로 사용될 수 있다.The X-ray detector is a device that detects the amount of transmission of the X-ray that has passed through the object. The X-ray detector may detect the transmission amount of the X-ray and display the internal state of the object to the outside through a display device. The X-ray detector may generally be used as a medical inspection device, a non-destructive inspection device, and the like.
상기 엑스레이 디텍터는 외부로부터 인가되는 엑스레이를 가시광선으로 변환시키는 광파장 변환부 및 상기 가시광선을 전기로 변환시키는 PIN 다이오드를 포함 한다. 이때, 상기 광파장 변환부는 필름 형태로 상기 PIN 다이오드가 형성된 박막 트랜지스터 기판 상에 배치된다.The X-ray detector includes an optical wavelength converter for converting an X-ray applied from the outside into visible light and a PIN diode for converting the visible light into electricity. In this case, the optical wavelength converter is disposed on the thin film transistor substrate on which the PIN diode is formed.
그러나, 상기 광파장 변환부가 필름 형태로 상기 박막 트랜지스터 기판 상에 배치될 경우, 상기 광파장 변환부 및 상기 박막 트랜지스터 기판 사이에 공기층이 형성되어, 상기 엑스레이의 검출효율이 저하되는 문제점이 있다.However, when the optical wavelength converter is disposed on the thin film transistor substrate in the form of a film, an air layer is formed between the optical wavelength converter and the thin film transistor substrate, thereby lowering the detection efficiency of the X-ray.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 외부로부터 입사되는 엑스레이에 대한 검출효율을 증가시킬 수 있는 엑스레이 디텍터를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention is to solve such a problem, the problem to be solved by the present invention is to provide an X-ray detector that can increase the detection efficiency for X-rays incident from the outside.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 엑스레이 디텍터를 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of manufacturing the X-ray detector.
본 발명의 일 실시예에 의한 엑스레이 디텍터는 게이트 배선, 데이터 배선, 박막 트랜지스터, PIN 다이오드, 제1 보호막, 바이어스 배선, 제2 보호막 및 광파장 변환부를 포함한다.The X-ray detector according to the exemplary embodiment of the present invention includes a gate line, a data line, a thin film transistor, a PIN diode, a first passivation layer, a bias line, a second passivation layer, and an optical wavelength converter.
상기 게이트 및 데이터 배선들은 기판 상에 서로 교차되도록 형성된다. 상기 박막 트랜지스터는 상기 기판 상에 형성되어 상기 게이트 및 데이터 배선들과 각각 전기적으로 연결된다. 상기 PIN 다이오드는 상기 기판 상에 형성되어 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된다. 상기 제1 보호막은 상기 게이트 및 데이 터 배선들, 상기 박막 트랜지스터 및 상기 PIN 다이오드를 덮도록 상기 기판 상에 형성되고, 상기 PIN 다이오드의 상부의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀을 갖는다. 상기 바이어스 배선은 상기 제1 보호막 상에 형성되고, 상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉한다. 상기 제2 보호막은 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성되고, 무기물로 이루어진다. 상기 광파장 변환부는 상기 제2 보호막 상에 형성되고, 외부로부터 인가되는 엑스레이(X-ray)를 상기 PIN 다이오드에서 흡수되는 파장으로 변환시킨다.The gate and data lines are formed to cross each other on a substrate. The thin film transistor is formed on the substrate and electrically connected to the gate and data lines, respectively. The PIN diode is formed on the substrate and electrically connected to the thin film transistor. The first passivation layer is formed on the substrate to cover the gate and data lines, the thin film transistor, and the PIN diode, and has a bias contact hole exposing a portion of the upper portion of the PIN diode. The bias wire is formed on the first passivation layer and is in electrical contact with an upper portion of the PIN diode through the bias contact hole. The second passivation film is formed on the first passivation film to cover the bias wiring, and is made of an inorganic material. The optical wavelength converter is formed on the second passivation layer and converts an X-ray applied from the outside into a wavelength absorbed by the PIN diode.
상기 제2 보호막은 플라즈마에 의해 거칠기가 증가된 표면을 가질 수 있고, 상기 광파장 변환부는 상기 제2 보호막의 표면으로 결정이 성장되어 형성될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제2 보호막의 표면에는 복수개의 결정 씨드(seed)들이 분산되어 배치된 결정 씨드층이 형성될 수 있고, 상기 광파장 변환부는 상기 결정 씨드층의 결정 씨드들로부터 결정이 성장되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 결정 씨드들은 실리카 계열의 물질로 이루어질 수 있다.The second passivation layer may have a surface of which roughness is increased by plasma, and the light wavelength converter may be formed by growing crystals on the surface of the second passivation layer. Alternatively, a crystal seed layer in which a plurality of crystal seeds are dispersed may be formed on a surface of the second passivation layer, and the light wavelength conversion part may be formed by growing crystals from crystal seeds of the crystal seed layer. Can be. In this case, the crystal seeds may be made of a silica-based material.
또한, 상기 제2 보호막의 표면에는 복수의 요철 패턴들을 갖는 요철 패턴층이 형성될 수 있고, 상기 광파장 변환부는 상기 요철 패턴층의 요철 패턴들로부터 결정이 성장되어 형성될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제2 보호막의 표면에는 복수의 요철 패턴들이 형성될 수 있고, 상기 광파장 변환부는 상기 요철 패턴들로부터 결정이 성장되어 형성될 수 있다.In addition, a concave-convex pattern layer having a plurality of concave-convex patterns may be formed on a surface of the second passivation layer, and the light wavelength converter may be formed by growing crystals from concave-convex patterns of the concave-convex pattern layer. Alternatively, a plurality of uneven patterns may be formed on a surface of the second passivation layer, and the light wavelength converter may be formed by growing crystals from the uneven patterns.
상기 제1 보호막은 무기 절연막일 수 있다. 이때, 상기 엑스레이 디텍터는 상기 제1 및 제2 보호막들 사이에 형성되어 상기 바이어스 배선을 덮고, 유기물로 이루어진 제3 보호막을 더 포함할 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 보호막은 유기 절연막일 수 있다.The first passivation layer may be an inorganic insulating layer. In this case, the X-ray detector may further include a third passivation layer formed between the first and second passivation layers to cover the bias line and made of an organic material. Alternatively, the first passivation layer may be an organic insulating layer.
상기 바이어스 배선은 상기 제1 보호막 상에 형성되어 상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하고, 투명한 도전성 물질로 이루어진 투명 배선부, 및 상기 투명 배선부 상에 형성된 금속 배선부를 포함할 수 있다.The bias wiring may be formed on the first passivation layer to be in electrical contact with an upper portion of the PIN diode through the bias contact hole, and may include a transparent wiring portion made of a transparent conductive material, and a metal wiring portion formed on the transparent wiring portion. can do.
상기 엑스레이 디텍터는 상기 박막 트랜지스터의 상부에 형성되어 상기 박막 트랜지스터를 커버하는 광차단부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 광차단부는 상기 바이어스 배선이 형성될 때 동시에 형성될 수 있다. 또한, 상기 광차단부는 상기 바이어스 배선과 연결되어 일체화될 수 있고, 상기 데이터 배선과 인접하여 상기 데이터 배선과 실질적으로 평행하게 형성될 수 있다.The X-ray detector may further include a light blocking unit formed on the thin film transistor to cover the thin film transistor. In this case, the light blocking unit may be simultaneously formed when the bias line is formed. In addition, the light blocking unit may be connected to and integrated with the bias line, and may be formed to be substantially parallel to the data line adjacent to the data line.
상기 광차단부는 상기 제1 보호막 상에 형성되어 상기 제2 보호막에 의해 덮여지거나, 상기 제2 보호막 상에 형성되어 상기 광파장 변환부에 의해 덮여지거나, 상기 광파장 변환부 상에 형성될 수 있다.The light blocking unit may be formed on the first passivation layer to be covered by the second passivation layer, or may be formed on the second passivation layer to be covered by the light wavelength converting unit, or may be formed on the light wavelength converting unit.
본 발명의 일 실시예에 의한 엑스레이 디텍터의 제조방법으로, 우선 서로 교차된 게이트 및 데이터 배선들과, 상기 게이트 및 데이터 배선들과 각각 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터를 기판 상에 형성한다. 이어서, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 PIN 다이오드를 상기 기판 상에 형성한다. 이어서, 상기 PIN 다이오드의 상부의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀을 갖는 제1 보호막을 상기 게이트 및 데이터 배선들, 상기 박막 트랜지스터 및 상기 PIN 다이오드를 덮 도록 상기 기판 상에 형성한다. 이어서, 상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하는 바이어스 배선을 상기 제1 보호막 상에 형성한다. 이어서, 무기물로 이루어진 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성한다. 이어서, 외부로부터 인가되는 엑스레이(X-ray)를 상기 PIN 다이오드에서 흡수되는 파장으로 변환시키는 광파장 변환부를 상기 제2 보호막 상에 형성한다.In the method of manufacturing an X-ray detector according to an exemplary embodiment of the present invention, first, gate and data lines crossing each other and a thin film transistor electrically connected to the gate and data lines are respectively formed on a substrate. Subsequently, a PIN diode electrically connected to the thin film transistor is formed on the substrate. Subsequently, a first passivation layer having a bias contact hole exposing a portion of the upper portion of the PIN diode is formed on the substrate to cover the gate and data lines, the thin film transistor, and the PIN diode. Subsequently, a bias line electrically contacting an upper portion of the PIN diode through the bias contact hole is formed on the first passivation layer. Next, a second protective film made of an inorganic material is formed on the first protective film so as to cover the bias wiring. Subsequently, an optical wavelength conversion unit for converting an X-ray applied from the outside into a wavelength absorbed by the PIN diode is formed on the second passivation layer.
상기 제2 보호막을 형성하는 단계는 상기 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성하는 단계, 및 상기 제2 보호막의 표면에 플라즈마를 인가하여 거칠기를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the second passivation layer may include forming the second passivation layer on the first passivation layer to cover the bias wiring, and increasing the roughness by applying plasma to the surface of the second passivation layer. Can be.
또는, 상기 제2 보호막을 형성하는 단계는 상기 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성하는 단계, 및 상기 제2 보호막의 표면에 복수개의 결정 씨드들을 분사시켜 결정 씨드층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Alternatively, the forming of the second passivation layer may include forming the second passivation layer on the first passivation layer to cover the bias wiring, and spraying a plurality of crystal seeds on a surface of the second passivation layer to form a crystal seed layer. It may include forming a.
또는, 상기 제2 보호막을 형성하는 단계는 상기 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성하는 단계, 및 상기 제2 보호막의 표면에 복수의 요철 패턴들을 갖는 요철 패턴층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Alternatively, the forming of the second passivation layer may include forming the second passivation layer on the first passivation layer to cover the bias wiring, and forming an uneven pattern layer having a plurality of uneven patterns on the surface of the second passivation layer. It may comprise the step of forming.
상기 제2 보호막을 형성하는 단계는 상기 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성하는 단계, 및 상기 제2 보호막의 표면을 패터닝하여 복수의 요철 패턴들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the second passivation layer may include forming the second passivation layer on the first passivation layer to cover the bias wiring, and patterning a surface of the second passivation layer to form a plurality of uneven patterns. can do.
이와 같이 엑스레이 디텍터 및 이의 제조방법에 따르면, 엑스레이의 파장을 변환시켜 출력하는 광파장 변환부가 무기물로 이루어진 제2 보호막 상에 증착되어 형성됨에 따라, 상기 광파장 변환부 및 상기 제2 보호막 사이에 공기층이 형성되는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 엑스레이의 검출효율이 보다 향상될 수 있다.As described above, according to the X-ray detector and a method of manufacturing the same, an air layer is formed between the light wavelength converter and the second passivation layer as the light wavelength converter converts and outputs the wavelength of the X-ray is deposited on the second passivation layer made of an inorganic material. Can be prevented, and as a result, the detection efficiency of the X-ray can be further improved.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and that one or more other features It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.
도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있으며, 막(층)이 다른 막(층) 또는 기판 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 막(층) 또는 기판 상에 직접 형성되거나 그들 사이에 추가적인 막(층)이 개재될 수 있다. In the drawings, the thickness of each device or film (layer) and regions has been exaggerated for clarity of the invention, and each device may have a variety of additional devices not described herein. When (layer) is mentioned as being located on another film (layer) or substrate, an additional film (layer) may be formed directly on or between the other film (layer) or substrate.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
<실시예 1>≪ Example 1 >
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엑스레이 디텍터의 일부를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.1 is a plan view showing a part of the X-ray detector according to the first embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line II 'of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 엑스레이 디텍터는 베이스 기판(100), 게이트 배선(110), 게이트 절연막(120), 데이터 배선(130), 박막 트랜지스터(TFT), PIN 다이오드(DI), 제1 보호막(150), 바이어스 배선(160), 광차단부(170), 제2 보호막(180) 및 광파장 변환부(190)를 포함한다.1 and 2, the X-ray detector according to the present exemplary embodiment may include a
상기 베이스 기판(100)은 플레이트 형상을 갖고, 투명한 물질, 예를 들어 유리, 석영, 합성수지 등으로 이루어질 수 있다.The
상기 게이트 배선(110)은 상기 베이스 기판(100) 상에 제1 방향으로 형성되고, 상기 게이트 절연막(120)은 상기 게이트 배선(110)을 덮도록 상기 베이스 기 판(100) 상에 형성된다. 이때, 상기 게이트 절연막(120)은 무기물, 일례로 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어질 수 있다.The
상기 데이터 배선(130)은 상기 게이트 절연막(120) 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성된다. 이때, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 직교하는 방향인 것이 바람직하다.The
상기 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(G), 액티브 패턴(A), 오믹콘택 패턴(O), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)을 포함한다. 상기 게이트 전극(G)은 상기 게이트 배선(110)으로부터 분기되어 형성되고, 상기 액티브 패턴(A)은 상기 게이트 전극(G)과 중첩되도록 상기 게이트 절연막(120) 상에 형성된다. 상기 소스 전극(D)은 상기 데이터 배선(130)으로부터 분기되어 상기 액티브 패턴(A)과 중첩되도록 형성되고, 상기 드레인 전극(D)은 상기 소스 전극(D)과 이격되도록 상기 액티브 패턴(A)과 중첩되어 상기 게이트 절연막(120) 상에 형성된다. 상기 오믹콘택 패턴(O)은 상기 소스 전극(S)과 상기 액티브 패턴(A) 사이와, 상기 드레인 전극(D)과 상기 액티브 패턴(A) 사이에 각각 형성되어, 전극과 패턴 사이의 접촉저항을 감소시킨다.The thin film transistor TFT includes a gate electrode G, an active pattern A, an ohmic contact pattern O, a source electrode S, and a drain electrode D. The gate electrode G is branched from the
상기 PIN 다이오드(DI)는 상기 베이스 기판(100) 상에 형성되어 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결된다. 구체적으로, 상기 PIN 다이오드(DI)는 상기 게이트 절연막(120) 상에 형성되어 상기 드레인 전극(D)과 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 PIN 다이오드(DI)는 하부 전극부(LP), 광변환 반도체부(140) 및 상부 전극부(HP)를 포함한다.The PIN diode DI is formed on the
상기 하부 전극부(LP)는 상기 게이트 절연막(120) 상에 형성되어 상기 드레인 전극(D)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 상기 하부 전극부(LP)는 상기 데이터 배선(130), 상기 소스 전극(S) 및 상기 드레인 전극(D)이 형성될 때 동시에 형성되는 것이 바람직하고, 그로 인해 상기 드레인 전극(D)과 연결되어 일체화될 수 있다.The lower electrode part LP is formed on the
상기 광변환 반도체부(140)는 상기 하부 전극부(LP) 상에 형성되어 외부로부터 인가되는 광을 전기로 변환시킨다. 상기 광변환 반도체부(140)는 상기 하부 전극부(LP) 상에 형성된 N형 반도체층(142), 상기 N형 반도체층(142) 상에 형성된 진성 반도체층(144), 및 상기 진성 반도체층(144) 상에 형성된 P형 반도체층(146)을 포함한다.The
상기 상부 전극부(HP)는 상기 광변환 반도체부(140) 상에 형성된다. 상기 상부 전극부(HP)는 외부로부터 인가되는 광을 투과시키도록 투명한 도전성 물질, 예를 들어 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다.The upper electrode portion HP is formed on the
상기 제1 보호막(150)은 상기 데이터 배선(130), 상기 박막 트랜지스터(TFT) 및 상기 PIN 다이오드(DI)를 덮도록 상기 게이트 절연막(120) 상에 형성된다. 상기 제1 보호막(150)에는 상기 PIN 다이오드(DI)의 상부의 일부, 즉 상기 상부 전극부(HP)의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀(152)이 형성된다. 한편, 본 실시예에서 상기 제1 보호막(150)은 무기물, 예를 들어 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어질 수 있다.The
상기 바이어스 배선(160)은 상기 제1 보호막(150) 상에 형성되어 상기 바이어스 콘택홀(152)을 통해 상기 상부 전극부(HP)와 전기적으로 접촉한다. 상기 바이어스 배선(160)은 외부의 바이어스 구동부(미도시)로부터 리버스 바이어스(reverse bias) 및 포워드 바이어스(forward bias)를 인가받을 수 있다.The
상기 바이어스 배선(160)은 상기 제1 보호막(150) 상에 상기 데이터 배선(130)과 실질적으로 평행하게 형성된다. 이때, 상기 바이어스 배선(160)은 상기 PIN 다이오드(DI)와 중첩되는 영역을 최소화하여 필 펙터(fill factor)를 높이기 위해 상기 데이터 배선(130)과 인접하거나 중첩되게 형성될 수 있다.The
한편, 상기 바이어스 배선(160)은 2중막 구조, 예를 들어 투명 배선부(162) 및 금속 배선부(164)를 포함할 수 있다. 상기 투명 배선부(162)는 상기 제1 보호막(150) 상에 형성되어 상기 바이어스 콘택홀(152)을 통해 상기 상부 전극부(HP)와 전기적으로 접촉한다. 이때, 상기 투명 배선부(162)는 상기 상부 전극부(HP)와 실질적으로 동일한 물질, 즉 투명한 도전성 물질로 이루어진다. 상기 금속 배선부(164)는 상기 투명 배선부(162) 상에 형성되어 상기 바이어스 구동부와 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서, 상기 투명 배선부(162)는 상기 금속 배선부(164)보다 넓은 면적으로 형성되는 것이 바람직하고, 경우에 따라서 생략될 수 있다.Meanwhile, the
상기 광차단부(170)는 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 상부에 형성되어 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 커버한다. 그로 인해, 상기 광차단부(170)는 외부로부터 인가되는 광이 상기 박막 트랜지스터(TFT) 내로 인가되는 것을 차단할 수 있다.The
상기 광차단부(170)는 상기 바이어스 배선(160)이 형성될 때 동시에 형성되 어, 상기 제1 보호막(150) 상에 형성된다. 즉, 상기 광차단부(170)는 상기 바이어스 배선(160)을 형성하는 공정을 통해 상기 바이어스 배선(160)과 함께 형성될 수 있다. 그로 인해, 상기 광차단부(170)도 상기 바이어스 배선(160)과 동일하게 2중막 구조로 형성될 수 있다. 그러나, 상기 광차단부(170)는 도 1 및 도 2와 달리, 상기 투명 배선부(162)와 대응되는 하부막이 제거된 단일막 구조로 형성될 수도 있다.The
상기 광차단부(170)는 상기 바이어스 배선(160)과 연결되어 일체화되도록 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 광차단부(170)는 상기 바이어스 배선(160)과 이격되어 형성될 수도 있다.The
상기 제2 보호막(180)은 상기 바이어스 배선(160) 및 상기 광차단부(170)를 덮도록 상기 제1 보호막(150) 상에 형성된다. 상기 제2 보호막(180)은 무기물, 예를 들어 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진다.The
상기 광파장 변환부(190)는 상기 제2 보호막(180) 상에 증착되어 형성되고, 외부로부터 인가되는 엑스레이(X-ray)를 상기 PIN 다이오드(DI)에서 흡수되는 파장으로 변환시켜 출력할 수 있다. 즉, 상기 광파중 변환부(190)는 상기 엑스레이를 가시광선, 예를 들어 그린광으로 변경시킬 수 있는 신틸레이터(scintillator)일 수 있다.The
이하, 상기 광파장 변환부(190)가 형성되는 과정을 별도의 도면들을 이용하여 간단하게 설명하고자 한다.Hereinafter, the process of forming the
도 3 내지 도 6은 도 2의 'A'부분을 확대해서 도시한 단면도들이다.3 to 6 are enlarged cross-sectional views of portion 'A' of FIG. 2.
우선, 도 3을 참조하면, 상기 제2 보호막(180)은 플라즈마에 의해 거칠기가 증가된 표면을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 보호막(180)을 형성한 후, 상기 제2 보호막(180)의 표면에 플라즈마, 예를 들어 아르곤(Ar) 또는 산소(O2) 플라즈마를 인가하여 표면을 개질시켜 거칠기를 증가시킬 수 있다.First, referring to FIG. 3, the
상기 제2 보호막(180)의 표면을 플라즈마 처리한 후, 상기 제2 보호막(180)의 표면으로부터 화학증착방법 등을 통해 결정을 성장시켜, 상기 광파장 변환층(190)을 형성할 수 있다. 이때, 거칠기가 증가된 상기 제2 보호막(180)의 표면은 상기 광파장 변환부(190)의 결정이 성장하는 데에 기초가 되는 씨드(seed)로 작용한다.After plasma treatment of the surface of the
이와 다르게, 도 4를 참조하면, 상기 제2 보호막(180)의 표면에는 복수의 결정 씨드들(180a)이 분산되어 배치된 결정 씨드층이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 보호막(180)을 형성한 후, 상기 제2 보호막(180)의 표면에 상기 복수의 결정 씨드들(180a)을 분사시켜 상기 결정 씨드층을 형성할 수 있다.Alternatively, referring to FIG. 4, a crystal seed layer in which a plurality of
이후, 상기 제2 보호막(180)의 표면에 분산된 배치된 상기 결정 씨드들(180a)로부터 화학증착방법 등을 통해 결정을 성장시켜, 상기 광파장 변환부(190)를 형성할 수 있다. 한편, 상기 결정 씨드들(180a)은 실리카 재질, 즉 이산화규소(SiO2)로 이루어지는 것이 바람직하다.Thereafter, crystals may be grown from the
이와 다르게, 도 5를 참조하면, 상기 제2 보호막(180)의 표면에는 복수의 요철 패턴들(185a)을 갖는 요철 패턴층(185)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 보호막(180)을 형성한 후, 상기 제2 보호막(180)의 표면 상에 패턴 형성층을 형성하고, 이렇게 형성된 패턴 형성층을 패터닝하여 상기 요철 패턴층(185)을 형성할 수 있다.Alternatively, referring to FIG. 5, an
이후, 상기 제2 보호막(180)의 표면에 형성된 상기 요철 패턴층(185)의 요철 패턴들(185a)로부터 화학증착방법 등을 통해 결정을 성장시켜, 상기 광파장 변환부(190)를 형성할 수 있다. 한편, 상기 요철 패턴층(185)은 상기 제2 보호막(180)과 동일한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.Thereafter, crystals may be grown from the
이와 다르게, 도 6을 참조하면, 상기 제2 보호막(180)의 표면에는 복수의 요철 패턴들(180b)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 보호막(180)을 형성한 후, 상기 제2 보호막(180)의 표면을 패터닝하여 상기 요철 패턴들(180b)을 형성할 수 있다.Alternatively, referring to FIG. 6, a plurality of
이후, 상기 제2 보호막(180)의 표면에 형성된 상기 요철 패턴들(180a)로부터 화학증착방법 등을 통해 결정을 성장시켜, 상기 광파장 변환부(190)를 형성할 수 있다.Thereafter, the
<실시예 2><Example 2>
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엑스레이 디텍터의 일부를 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view of a portion of an X-ray detector according to a second exemplary embodiment of the present invention.
본 실시예에 의한 엑스레이 디텍터는 제3 보호막(200)을 더 포함하는 것을 제외하면, 도 1 내지 도 6을 통해 설명한 제1 실시예의 엑스레이 디텍터와 실질적으로 동일하므로, 상기 제3 보호막(200) 이외의 다른 구성요소들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 하고, 상기 제1 실시예서와 동일한 구성요소들에는 동일한 참조부 호를 부여하겠다.The X-ray detector according to the present exemplary embodiment is substantially the same as the X-ray detector of the first embodiment described with reference to FIGS. 1 through 6 except that the X-ray detector further includes a
도 7을 참조하면, 본 실시예에 의한 엑스레이 디텍터는 상기 제1 및 제2 보호막들(170, 180) 사이에 형성된 제3 보호막(200)을 더 포함한다.Referring to FIG. 7, the X-ray detector according to the present exemplary embodiment further includes a
상기 제3 보호막(200)은 상기 바이어스 배선(160) 및 상기 광차단부(170)를 덮도록 상기 제1 보호막(170) 상에 형성된다. 상기 제3 보호막(200)은 유기물로 이루어진 유기 절연막이고, 실질적으로 평탄한 상면을 갖는다. 그 결과, 상기 제3 보호막(200) 상에 형성된 상기 제2 보호막(180)과, 상기 제2 보호막(180) 상에 형성된 상기 광파장 변환부(190) 각각도 실질적으로 평탄한 상면을 가질 수 있다.The
<실시예 3><Example 3>
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 엑스레이 디텍터의 일부를 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating a part of an X-ray detector according to a third exemplary embodiment of the present invention.
본 실시예에 의한 엑스레이 디텍터는 제1 보호막(150)의 재질을 제외하면, 도 1 내지 도 6을 통해 설명한 제1 실시예의 엑스레이 디텍터와 실질적으로 동일하므로, 상기 제1 보호막(150) 이외의 다른 구성요소들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 하고, 상기 제1 실시예서와 동일한 구성요소들에는 동일한 참조부호를 부여하겠다.The X-ray detector according to the present embodiment is substantially the same as the X-ray detector of the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6 except for the material of the
도 8을 참조하면, 본 실시예에 의한 제1 보호막(150)은 데이터 배선(130), 박막 트랜지스터(TFT) 및 PIN 다이오드(DI)를 덮도록 게이트 절연막(120) 상에 형성된 유기 절연막이다. 이때, 상기 제1 보호막(150)은 상면은 실질적으로 평탄한 면을 갖는다. 그 결과, 상기 제1 보호막(150) 상에 형성된 상기 제2 보호막(180)과, 상기 제2 보호막(180) 상에 형성된 상기 광파장 변환부(190) 각각도 실질적으로 평탄한 상면을 가질 수 있다.Referring to FIG. 8, the
한편, 본 실시예에서 광차단부(170)는 바이어스 배선(160)과 연결되어 일체화되도록 형성되는 것이 바람직하지만, 상기 바이어스 배선(160)과 이격되어 형성될 수도 있다. 즉, 상기 광차단부(170)는 상기 바이어스 배선(160)과 별도의 공정을 통해 이격되어 형성될 수 있다. 여기서, 도 4에 도시된 상기 광차단부(170)는 상기 바이어스 배선(160)의 투명 배선부(162)와 대응되는 하부막이 제거된 단일막 구조로 형성된 것을 일례로 도시하였다.Meanwhile, in the present exemplary embodiment, the
한편, 상기 광차단부(170)가 상기 바이어스 배선(160)과 별도로 형성될 때, 상기 광차단부(170)는 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 커버할 수 있는 다양한 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 광차단부(170)는 상기 광파장 변환부(190) 상에 형성되거나, 상기 제2 보호막(180) 및 상기 광파장 변환부(190) 사이에 형성될 수도 있다.Meanwhile, when the
이와 같이 본 실시예들에 따르면, 엑스레이의 파장을 변환시켜 출력하는 광파장 변환부가 제2 보호막 상에 증착되어 형성됨에 따라, 상기 광파장 변환부 및 상기 제2 보호막 사이에 공기층이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 광파장 변환부에서 파장이 변환된 광 중 일부가 상기 공기층에 의해 굴절, 반사 및 흡수되는 것을 방지하여, 엑스레이 디텍터에 있어서의 엑스레이의 검출효율을 보다 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 광파장 변환부는 거칠기가 증가된 상기 제2 보호막의 표면, 상기 제2 보호막의 표면에 형성된 복수의 요철 패턴들, 상기 제2 보호막의 표면에 형성된 요철 패턴층, 또는 상기 제2 보호막의 표면에 형성된 결정 씨드층으로부터 결정이 성장되어 형성될 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiments, as the wavelength conversion unit converting and outputting the wavelength of the X-ray is deposited and formed on the second passivation layer, it is possible to prevent the formation of an air layer between the wavelength conversion unit and the second passivation layer. have. As a result, a part of the light whose wavelength is converted in the optical wavelength converter is prevented from being refracted, reflected, and absorbed by the air layer, thereby further improving the detection efficiency of the X-ray in the X-ray detector. In this case, the light wavelength conversion part has a roughness of the surface of the second passivation layer, a plurality of uneven patterns formed on the surface of the second passivation layer, an uneven pattern layer formed on the surface of the second passivation layer, or the surface of the second passivation layer. Crystals may be formed by growing from the crystal seed layer formed on the substrate.
또한, 상기 제2 보호막이 무기물로 이루어진 무기 절연막임에 따라, 상기 광파장 변환부가 상기 제2 보호막 상에 보다 쉽게 증착되어 형성될 수 있고, 또한 상기 광파장 변환부 및 상기 제2 보호막 사이의 결합강도가 보다 증가될 수 있다.In addition, since the second passivation layer is an inorganic insulating layer made of an inorganic material, the light wavelength conversion portion may be more easily formed on the second passivation layer, and the bonding strength between the light wavelength conversion portion and the second passivation layer is also increased. May be increased.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art having ordinary skill in the art will be described in the claims to be described later It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엑스레이 디텍터의 일부를 도시한 평면도이다.1 is a plan view illustrating a part of an X-ray detector according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1.
도 3 내지 도 6은 도 2의 'A'부분을 확대해서 도시한 단면도들이다.3 to 6 are enlarged cross-sectional views of portion 'A' of FIG. 2.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엑스레이 디텍터의 일부를 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view of a portion of an X-ray detector according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 엑스레이 디턱터의 일부를 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating a part of an X-ray deductor according to a third exemplary embodiment of the present invention.
<주요 도면번호에 대한 간단한 설명><Short Description of Main Drawing Numbers>
100 : 베이스 기판 110 : 게이트 배선100: base substrate 110: gate wiring
120 : 게이트 절연막 130 : 데이터 배선120: gate insulating film 130: data wiring
TFT : 박막 트랜지스터 DI : PIN 다이오드TFT: Thin Film Transistor DI: PIN Diode
140 : 광변환 반도체부 150 : 제1 보호막140: light conversion semiconductor portion 150: first protective film
152 : 바이어스 콘택홀 160 : 바이어스 배선152: bias contact hole 160: bias wiring
162 : 투명 배선부 164 : 금속 배선부162: transparent wiring portion 164: metal wiring portion
170 : 광차단부 180 : 제2 보호막170: light shield 180: second protective film
180a : 결정 씨드 180b : 요철 패턴180a:
190 : 광파장 변환부 200 : 제3 보호막190: light wavelength conversion unit 200: third protective film
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090004846A KR101034463B1 (en) | 2009-01-21 | 2009-01-21 | X-ray detector and method for manufacturing the x-ray detector |
Applications Claiming Priority (1)
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