KR101257699B1 - 방사선 디텍터 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

포토센서와 캐패시터를 포함하는 방사선 디텍터를 제공한다. 방사선 디텍터는 전후면에 전극이 형성된 복수의 포토센서, 포토센서의 후면에 형성되는 절연층, 절연층의 후면에 형성되는 복수의 데이터전극, 포토센서의 전면에 형성되는 복수의 신호전극 및 포토센서의 후면전극, 후면전극의 후면에 형성되는 절연층 및 절연층의 후면에 형성되는 데이터전극으로 구성되는 캐패시터를 포함한다.

Description

방사선 디텍터 및 그 제조방법{Radiation detector and manufacturing method thereof}
방사선 디텍터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 엑스선을 검출하여 피조체의 내부 이미지를 구현할 수 있는 방사선 디텍터에 관한 것이다.
엑스선 장치는 동물이나 환자의 신체에 엑스선을 조사하고, 동물이나 환자의 신체를 통과한 엑스선을 검출하여 신체 내부의 영상을 획득함으로써 신체의 절개없이 질병을 검진할 수 있는 장치이다.
여기서 엑스선(X-ray)은 고속의 전자를 물체에 충돌시킬 때 방출된 투과력이 강한 전자기파이다. 일반적으로 엑스선을 발생하는 엑스선 튜브는 열전자를 방출하는 필라멘트와 고전압으로 강한 전기장을 형성하는 전극을 포함한다. 고전압공급기를 통해 발생한 고전압을 엑스선 튜브에 인가하면 음극을 이루는 필라멘트에서 열전자를 방출한다. 방출된 열전자는 강한 전기장에 의해 표류하다가 양극에 충돌하게 되고, 열전자가 충돌한 국소크기의 지점에서 엑스선이 발생한다.
엑스선 디텍터는 전술한 것처럼 생성된 엑스선이 피조체를 투과하면 그 투과량을 검출하는 장치로, 엑스선의 투과량을 검출하여 피조체의 내부상태를 영상으로 표시한다.
엑스선 디텍터는 일반적으로 박막트랜지스터 어레이 기판과 광센서를 포함하는데 박막트랜지스터를 구동하는 과정에서 누설전류가 발생하게 되고 이로 인해 신호출력시 노이즈가 발생하는 문제가 있다.
또한 화소영역에서 박막트랜지스터가 차지하는 면적으로 인해 엑스선 디텍터 기판의 개구율이 감소하는 문제, 즉 엑스선을 수용하는 면적이 줄어드는 문제가 있고 이러한 문제는 픽셀의 사이즈가 작아질수록 더 문제가 될 수 있다.
본 발명의 일 측면은 포토센서와 캐패시터를 포함하는 방사선 디텍터를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의한 방사선 디텍터는 전후면에 전극이 형성된 복수의 포토센서; 상기 포토센서의 후면에 형성되는 절연층; 상기 절연층의 후면에 형성되는 복수의 데이터전극; 상기 포토센서의 전면에 형성되는 복수의 신호전극; 및 상기 포토센서의 후면전극, 상기 후면전극의 후면에 형성되는 상기 절연층 및 상기 절연층의 후면에 형성되는 상기 데이터전극으로 구성되는 캐패시터를 포함할 수 있다.
상기 데이터전극은 상기 포토센서에서 발생한 전기적 신호에 대응되는 전기적 신호가 유도될 수 있다.
상기 신호전극은 상기 복수의 포토센서에 전압을 인가할 수 있다.
상기 신호전극과 상기 데이터전극은 서로 교차배열될 수 있다.
상기 포토센서의 전면전극은 투명전극일 수 있다.
상기 전면전극은 산화인듐주석(ITO)과 산화인듐아연(IZO) 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 포토센서는 PIN광다이오드 또는 PN광다이오드 중 어느 하나일 수 있다.
상기 포토센서의 전면전극의 전면에 형성되고 상기 방사선 디텍터로 조사되는 방사선을 가시광선으로 변환시키는 신틸레이터를 더 포함할 수 있다.
상기 포토센서를 매립하는 절연층인 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 보호층은 산화규소, 질화규소, 질산화규소, 벤조시클로부텐 및 폴리아미드로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 방사선 디텍터는 전후면에 전극이 형성된 복수의 포토센서; 상기 포토센서의 후면에 형성되는 복수의 데이터전극; 상기 포토센서의 전면에 형성되는 절연층; 상기 절연층의 전면에 형성되는 복수의 캐패시터 전극; 상기 복수의 캐패시터 전극의 전면에 형성되는 복수의 신호전극; 및 상기 포토센서의 전면전극, 상기 포토센서의 전면전극의 전면에 형성되는 절연층 및 상기 절연층의 전면에 형성되는 상기 캐패시터 전극으로 구성되는 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터전극은 상기 포토센서에서 발생한 전기적 신호를 전달받을 수 있다.
상기 신호전극은 상기 복수의 캐패시터 전극에 전압을 인가할 수 있다.
상기 신호전극과 상기 데이터전극은 서로 교차배열될 수 있다.
상기 포토센서의 전면전극은 투명전극일 수 있다.
상기 전면전극은 산화인듐주석(ITO)과 산화인듐아연(IZO) 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 포토센서는 PIN광다이오드 또는 PN광다이오드 중 어느 하나일 수 있다.
상기 캐패시터 전극의 전면에 형성되고 상기 방사선 디텍터로 조사되는 방사선을 가시광선으로 변환시키는 신틸레이터를 더 포함할 수 있다.
상기 포토센서를 매립하는 절연층인 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 보호층은 산화규소, 질화규소, 질산화규소, 벤조시클로부텐 및 폴리아미드로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 디텍터의 제조방법은 기판에 데이터전극을 형성하고; 상기 데이터전극의 전면에 절연층을 형성하고; 전면전극과 후면전극이 형성된 포토센서를 상기 절연층의 전면에 형성하여, 상기 전면전극, 절연층 및 데이터전극으로 이루어지는 캐패시터를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 디텍터의 제조방법은 기판에 데이터전극을 형성하고; 상기 데이터전극의 전면에 전면전극과 후면전극이 형성된 포토센서를 형성하고; 상기 포토센서의 전면에 절연층을 형성하고; 상기 절연층의 전면에 캐패시터 전극을 형성하여, 상기 캐패시터 전극, 절연층 및 전면전극으로 이루어지는 캐패시터를 형성하는 것을 특징으로 한다.
　
본 발명의 일 측면에 따르면 박막트랜지스터 사용시 발생하는 누설전류 문제를 해결하여 노이즈의 발생을 감소시킬 수 있다.
또한 박막트랜지스터를 제거함으로써 개구율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 디텍터의 종단면을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 디텍터의 전면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 방사선 디텍터의 종단면을 나타낸 개념도이다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 디텍터의 동작을 설명하는 개념도이다.
이하, 본 발명의 이점들과 특징들 및 이를 수행하는 방법들이 하기 바람직한 예시적 구체예들에 대한 상세한 설명 및 첨부된 도면들을 참조함으로써 더욱 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 하지만, 본 발명의 하나 이상의 예시적 구체예들은 많은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 여기서 언급한 예시적 구체예들로만 한정되어 구성되는 것은 아니다.
도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
　
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 디텍터의 종단면을 나타내는 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 디텍터는 방사선이 입사하는 입사면에 형성되는 신틸레이터(1)(scintillator), 신틸레이터(1)의 후면에 형성되는 포토센서(3), 절연물질로 구성되어 포토센서(3)를 매립하는 보호층(6), 포토센서(3)의 전면에 형성되는 신호전극(7), 포토센서(3)의 후면에 형성되는 절연층(8), 절연층(8)의 후면에 형성되는 데이터전극(9) 및 데이터전극(9)이 형성되는 기판(10)을 포함한다.
신틸레이터(1)는 피조체를 투과한 방사선이 입사할 수 있도록 디텍터의 전면방향(+z축 방향)에 형성된다. 이하 엑스선을 방사선의 일 예로 들어 설명한다.
신틸레이터(1)는 엑스선을 디텍터의 포토센서(3)에서 흡수할 수 있는 파장의 광, 예를 들면 녹색 파장대의 가시광선으로 변환시킬 수 있다.
신틸레이터(1)는 탈륨 또는 나트륨이 도핑된 요오드화 세슘 등의 할로겐 화합물로 형성되거나 가돌리늄 황산화물 등의 산화물계 화합물을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 　
그리고 신틸레이터(1)는 엑스선이 입사하는 전면에 반사층(2)을 포함할 수 있다. 반사층(2)은 엑스선이 투과할 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 반사층(2)은 알루미늄, 티탄 등의 금속으로 형성될 수 있고 유리, 탄소, 세라믹의 유기재료로 형성될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
반사층(2)은 신틸레이터(1)에서 변환된 가시광선 중 외부로 방출되어 손실되는 가시광선을 다시 내부로 반사시킴으로써 광 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 신틸레이터(1)는 상기 포토센서(3)의 전면에 필름형태로 부착될 수 있고 화학기상증착(CVD)방법에 의해 증착되어 형성될 수도 있다.
　
포토센서(3)는 신틸레이터(1)의 후면에 형성되어 신틸레이터(1)를 통과하여 변환된 가시광선을 흡수하고 이를 전기적 신호로 변환시킨다.
포토센서(3)는 그 전면과 후면에 각각 전면전극(4)과 후면전극(5)이 형성될 수 있다. 전면전극(4)은 포토센서(3)에 전압을 인가하는 신호전극(7)과 연결되고, 후면전극(5)은 절연층(8)과 접촉된다.
전면전극(4)은 외부로부터 입사하는 광을 투과시킬 수 있도록 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 산화인듐주석(ITO)또는 산화인듐아연(IZO)으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
포토센서(3)는 실리콘과 같은 반도체물질로 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로 포토센서(3) P(positive)형 반도체층, I(intrinsic)형 반도체층 및 N(negative)형 반도체층으로 이루어진 소위 PIN구조의 PIN광다이오드 또는 P(positive)형 반도체층 및 N(negative)형 반도체층으로 이루어진 소위 PN구조의 PN광다이오드일 수 있으나 바람직하게는 PIN광다이오드를 이용할 수 있다.
예를 들면, PIN광다이오드의 경우, 가시광선이 P형 비정질 실리콘층을 투과하여 I형 비정질 실리콘층에 흡수되고, I형 비정질 실리콘층 내에서 비정질 실리콘의 광학적 밴드갭(band gap)보다 큰 에너지를 가지는 가시광선에 의해 전자와 정공이 생성되면, I형 비정질 실리콘층에서 발생된 전자와 정공은 내부 전계에 의해 P형 비정질 실리콘층과 N형 비정질 실리콘층으로 수집될 수 있다. 그리고 전자와 정공들은 전극을 통해 외부회로로 공급될 수 있다.
포토센서(3)는 하나의 화소당 하나가 배치되고 도 2에서 나타낸 바와 같이 매트릭스 형태의 2차원 어레이로 배열될 수 있다. 예를 들면, 4행 4열의 정방형 매트릭스 형태로 배열될 수 있다(도 2참조)
　
포토센서(3)는 절연성을 갖는 물질로 형성되는 보호층(6)에 의해 매립될 수 있다. 보호층(6)은 산화규소, 질화규소 또는 질산화규소를 포함하는 무기절연물질 또는 벤조시클로부텐 또는 폴리아미드를 포함하는 유기절연물질로 형성될 수 있다.
　
신호전극(7)은 포토센서(3)의 전면전극(4)의 전면에 형성되어 전면전극(4)과 전기적으로 접촉한다. 신호전극(7)은 외부의 전원공급부(미도시)로부터 역방향(reverse bias)전압 및 순방향(forward bias)전압을 인가받을 수 있다.
신호전극(7)은 도 2에서 나타낸 바와 같이, 매트릭스 형태의 2차원 어레이로 배열된 포토센서(3) 배열의 각 행(x축 방향의 배열)마다 배선형태로 배열될 수 있다. 예를 들면, 도 2에서 나타낸 바와 같이, 4행 4열의 정방형 매트릭스 형태로 배열된 포토센서(3)의 각 행에 배선형태로 형성되어 행 별로 전압을 인가할 수 있다. 즉, 1행의 신호전극(7)에 전압이 인가되면 1행에 배열된 모든 포토센서(3)에 전압이 인가되고, 나머지 포토센서(3)에는 전압이 인가되지 않는다.
신호전극(7)은 알루미늄, 몰리브덴, 크롬, 네오디뮴, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐, 구리, 은 등의 단일금속으로 형성되거나 이들의 합금으로 형성될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
　
절연층(8)은 포토센서(3)의 후면에 형성되고, 포토센서(3)의 후면전극(5)과 후술할 데이터전극(9)과 함께 캐패시터(13)를 형성한다. 캐패시터(13)에 대해서는 데이터전극(9)과 함께 설명하기로 한다.
　
데이터전극(9)은 기판(10)의 전면에 그리고 절연층(8)의 후면에 형성될 수 있다.
데이터전극(9)은 도 2에서 나타낸 바와 같이, 매트릭스 형태의 2차원 어레이로 배열된 포토센서(3) 배열의 각 열(y축 방향의 배열)마다 배선형태로 배열될 수 있다. 즉, 전술한 신호전극(7)과 데이터전극(9)은 서로 교차하도록 배열되고 바람직하게는 수직으로 교차하도록 배열될 수 있다.
예를 들면, 도 2에서 나타낸 바와 같이, 데이터전극(9)은 4행 4열의 정방형 매트릭스 형태로 배열된 포토센서(3)의 각 열에 배선형태로 형성되어 포토센서(3)에서 발생한 전기적 신호에 대응되는 전기적 신호가 유도될 수 있다. 데이터전극(9)과 연결되는 리드아웃소자(ROIC, Read out IC)는 이러한 데이터전극(9)의 전기적 신호를 감지하여 그에 따른 영상신호를 출력한다.
절연층(8)에 대한 설명에서 언급한 것처럼, 데이터전극(9)과 데이터전극(9)의 전면에 형성되는 절연층(8) 그리고 포토센서(3)의 후면전극(5)은 캐패시터(13)를 형성한다. 신틸레이터(1)를 거치면서 변환된 가시광선이 포토센서(3)에 흡수되면 포토센서(3)에서 가시광선이 전기적 신호로 변환되고, 신호전극(7)에서 역방향의 전압이 인가된 상태에서 포토센서(3)의 후면전극(5)에 전자가 축적된다. 피조체의 밀도에 따라 엑스선의 투과량이 달라지게 되므로 포토센서(3)에서 발생하는 전기적 신호의 크기도 그에 따라 달라진다. 따라서 후면전극(5)에 축적되는 전하량도 달라진다. 이렇게 캐패시터(13)에 전하가 축적된 상태에서 신호전극(7)에 순방향의 전압이 인가되면, 캐패시터(13)를 구성하는 또 다른 전극인 데이터전극(9)에 포토센서(3)의 후면전극(5)에 축적된 전하량에 대응하는 전하가 유도되어 데이터전극(9)으로 전기적 신호가 전달된다. 리드아웃소자는 데이터전극(9)에 유도된 전기적 신호를 감지하여 그에 따른 영상신호를 출력한다. 이와 같은 캐패시터(13)는, 기판(10)에 복수의 데이터전극(9)을 도 2에 나타낸 것처럼 매트릭스 형태에서 열 방향(y축 방향)으로 형성하고, 복수의 데이터전극(9)의 전면에 절연성을 가지는 물질로 절연층(8)을 형성하며, 전면전극(4)과 후면전극(5)이 형성된 포토센서(3)를 절연층(8)의 전면에 형성함으로써 형성될 수 있다.
　
기판(10)은 방사선 디텍터의 제조를 위한 베이스를 제공한다. 기판(10)은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 기판(10)은 유리, 석영 또는 합성수지 등의 투명하고 절연성을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
　
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 방사선 디텍터의 단면을 나타내는 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 디텍터는 방사선이 입사하는 입사면에 형성되는 신틸레이터(1), 신틸레이터(1)의 후면에 형성되는 절연층(8), 절연층(8)에 매립되는 캐패시터 전극(11), 캐패시터 전극(11)의 전면에 형성되는 신호전극(7), 절연층(8)의 후면에 형성되는 포토센서(3), 절연물질로 구성되어 포토센서(3)를 매립하는 보호층(6), 포토센서(3)의 후면에 형성되는 데이터전극(9) 및 데이터전극(9)이 형성되는 기판(10)을 포함한다.
신틸레이터(1)에 대한 설명은 도 1의 동일한 구성에 대한 설명과 일치하므로 생략한다.
　
절연층(8)은 신틸레이터(1)의 후면에 형성되고, 절연층(8) 내에 매립된 후술할 캐패시터 전극(11), 그리고 포토센서(3)의 전면전극(4)과 함께 캐패시터(13)를 형성한다. 캐패시터(13)에 대해서는 캐패시터 전극과 함께 설명하기로 한다. 절연층(8)은 신틸레이터(1)를 거치면서 엑스선에서 변환된 가시광선이 투과할 수 있도록 유리, 석영 또는 합성수지 등의 투명하고 절연성을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
　
캐패시터 전극(11)은 전술한 절연층(8), 그리고 포토센서(3)의 전면전극(4)과 함께 캐패시터(13)를 형성한다. 신틸레이터(1)를 거치면서 변환된 가시광선이 포토센서(3)에 흡수되면 포토센서(3)에서 가시광선이 전기적 신호로 변환되어, 신호전극(7)에서 역방향의 전압이 인가된 상태에서 포토센서(3)의 전면전극(4)에 전자가 축적된다. 피조체의 밀도에 따라 엑스선의 투과량이 달라지게 되므로 포토센서(3)에서 발생하는 전기적 신호의 크기도 그에 따라 달라진다. 따라서 전면전극(4)에 축적되는 전하량도 달라진다. 이렇게 캐패시터(13)에 전하가 축적된 상태에서 신호전극(7)에 순방향의 전압이 인가되면, 포토센서(3)의 전면전극(4)에 축적된 전자가 후면전극(5)을 따라 데이터전극(9)으로 전달된다. 리드아웃소자는 데이터전극(9)에 전달된 전기적 신호를 감지하여 그에 따른 영상신호를 출력한다. 이와 같은 캐패시터(13)는, 기판(10)에 복수의 데이터전극(9)을 도 2에 나타낸 것처럼 매트릭스 형태에서 열 방향(y축 방향)으로 형성하고, 전면전극(4)과 후면전극(5)이 형성된 포토센서(3)를 복수의 데이터전극(9)의 전면에 형성하며, 절연성을 가지는 물질로 절연층(8)을 형성하고, 절연층(8)의 전면에 캐패시터 전극(11)을 형성함으로써 형성될 수 있다.
　
신호전극(7)은 캐패시터 전극(11)의 전면에 형성되어 캐패시터 전극(11)과 전기적으로 접촉한다. 신호전극(7)은 외부의 전원공급부(미도시)로부터 역방향(reverse bias)전압 및 순방향(forward bias)전압을 인가받을 수 있다.
신호전극(7)은 도 2에서 나타낸 바와 같이, 매트릭스 형태의 2차원 어레이로 배열된 포토센서(3) 배열의 각 행마다 배선형태로 배열될 수 있다. 예를 들면, 도 2에서 나타낸 바와 같이, 4행 4열의 정방형 매트릭스 형태로 배열된 포토센서(3)의 각 행에 배선형태로 형성되어 행 별로 전압을 인가할 수 있다. 즉, 1행의 신호전극(7)에 전압이 인가되면 1행에 배열된 모든 캐패시터 전극(11)에 전압이 인가되고, 나머지 캐패시터 전극(11)에는 전압이 인가되지 않는다. 신호전극(7)은 알루미늄, 몰리브덴, 크롬, 네오디뮴, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐, 구리, 은 등의 단일금속으로 형성되거나 이들의 합금으로 형성될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
　
포토센서(3)는 절연층(8)의 후면에 형성되어 신틸레이터(1)를 통과하여 변환된 가시광선을 흡수하고 이를 전기적 신호로 변환시킨다.
포토센서(3)는 그 전면과 후면에 각각 전면전극(4)과 후면전극(5)이 형성될 수 있다. 전면전극(4)은 절연층(8)과 접촉하고, 후면전극(5)은 데이터전극(9)과 접촉한다. 전면전극(4)은 외부로부터 입사하는 광을 투과시킬 수 있도록 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 산화인듐주석(ITO)또는 산화인듐아연(IZO)으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 포토센서(3)에 대한 다른 설명은 도 1의 동일한 구성에 대한 설명과 일치하므로 생략한다.
포토센서(3)는 절연성을 갖는 물질로 형성되는 보호층(6)에 의해 매립될 수 있고, 보호층(6)은 산화규소, 질화규소 또는 질산화규소를 포함하는 무기절연물질 또는 벤조시클로부텐 또는 폴리아미드를 포함하는 유기절연물질로 형성될 수 있다.
　
데이터전극(9)은 기판(10)의 전면에 그리고 포토센서(3)의 후면에 형성될 수 있다.
데이터전극(9)은 도 2에서 나타낸 바와 같이, 매트릭스 형태의 2차원 어레이로 배열된 포토센서(3) 배열의 각 열마다 배선형태로 배열될 수 있다. 즉, 전술한 신호전극(7)과 데이터전극(9)은 서로 교차하도록 배열되고 바람직하게는 수직으로 교차하도록 배열될 수 있다.
예를 들면, 도 2에서 나타낸 바와 같이, 데이터전극(9)은 4행 4열의 정방형 매트릭스 형태로 배열된 포토센서(3)의 각 열에 배선형태로 형성되어 직접 포토센서(3)에서 발생한 전기적 신호를 전달받을 수 있다. 데이터전극(9)과 연결되는 리드아웃소자(ROIC, Read out IC)는 이러한 데이터전극(9)의 전기적 신호를 감지하여 그에 따른 영상신호를 출력한다.
기판(10)에 대한 설명은 도 1의 동일한 구성에 대한 설명과 일치하므로 생략한다.
　
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 디텍터의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4a는 엑스선이 피조체(12)에 조사되기 전의 디텍터를 나타낸 것으로, 신호전극(7)에 역방향의 전압(예를 들면, -5v를 인가)을 인가하여 오프상태를 유지한다. 전술한 것처럼 데이터전극(9), 절연층(8) 및 포토센서(3)의 후면전극(5)이 캐패시터(13)를 구성한다.
엑스선이 조사되어 피조체(12)를 투과하면 피조체(12)의 밀도(도면상에서는 피조체(12)의 두께의 차이로 나타냄 )에 따라 엑스선이 감쇠된 상태로 디텍터의 신틸레이터(1)로 조사된다(도 4b 참조). 전술한 것처럼 신틸레이터(1)는 조사된 엑스선을 가시광선으로 변환하여 포토센서(3)로 조사한다. 포토센서(3)는 가시광선을 흡수하여 빛 에너지를 전기적 신호로 변환한다. 전기적 신호는 포토센서(3)의 후면전극(5)에 축적되고 그에 대응하는 데이터전극(9)에는 후면전극(5)에 축적된 전하와 반대전하가 유도된다. 이로 인해 후면전극(5), 절연층(8) 및 데이터전극(9)으로 이루어진 캐패시터(13)에 전하가 충전된다. 피조체(12)를 투과한 엑스선이 조사되는 영역의 포토센서(3)와 피조체(12)를 투과하지 않은 엑스선이 조사되는 영역의 포토센서(3)에서 발생하는 전기적 신호는 그 크기가 다르다. 예를 들면, 엑스선이 바로 조사되는 영역에 존재하는 가장 왼쪽의 두 개의 포토센서(3) 각각에서 발생하는 전기적 신호가 왼쪽에서 세 번째의 포토센서(3)에서 발생하는 전기적 신호보다 크고, 왼쪽에서 세 번째 포토센서(3)에서 발생한 전기적 신호는 보다 높은 밀도의 피조체(12)를 투과하여 감쇠된 엑스선이 조사되는 영역에 존재하는 나머지 세 개의 포토센서(3) 각각에서 발생하는 전기적 신호보다 크다. 도면상에서는 그 차이를 후면전극(5)에 축적되는 전자의 개수의 차이로 나타내었다.
캐패시터(13)에 전하가 충전된 후, 매트릭스 형태로 배열된 포토센서(3)의 각 행에 배선형태로 형성된 각각의 신호전극(7)에 차례로 순방향 전압을 인가하여 신호전극(7)을 온(on)시키면 캐패시터(13)의 데이터전극(9)의 전압도 그에 대응하여 변화하고, 그 변화만큼 전하의 이동이 발생하게 된다.
예를 들면, 오프상태의 신호전극(7)(예를 들면, -5v의 역방향 전압이 　인가된 상태)에 +5v의 순방향전압을 인가하여 신호전극(7)을 온상태로 전환시키면, 포토센서(3)의 후면전극(5)에 정공이 생성되고 캐패시터(13)를 구성하는 다른 전극인 데이터전극(9)에 전압의 변화에 대응하는 전자의 이동이 발생하게 된다. 도 4c에 도시한 것처럼, 신호전극(7)을 왼쪽에서 오른쪽으로 차례로 온시키면, 테이터전극에서 왼쪽방향(화살표로 표시된 방향)으로 전하의 이동이 발생하게 된다. 데이터전극(9)에 연결된 리드아웃소자는 데이터전극(9)에서 발생하는 이와 같은 전하의 이동을 감지하여 영상신호를 출력한다.
　
첨부된 도면에 도시되어 설명된 특정의 실시 예들은 단지 본 발명의 예로서 이해되어 지고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 본 발명에 기술된 기술적 사상의 범위에서도 다양한 다른 변경이 발생될 수 있으므로, 본 발명은 보여지거나 기술된 특정의 구성 및 배열로 제한되지 않는 것은 자명하다.
1 : 신틸레이터 2 : 반사층
3 : 포토센서 4 : 전면전극
5 : 후면전극 6 : 보호층
7 : 신호전극 8 : 절연층
9 : 데이터전극 10: 기판
11: 캐패시터 전극 12 : 피조체
13 : 캐패시터

Claims (22)

  1. 전후면에 전극이 형성된 복수의 포토센서;
    상기 포토센서의 후면에 형성되는 절연층;
    상기 절연층의 후면에 형성되는 복수의 데이터전극;
    상기 포토센서의 전면에 형성되는 복수의 신호전극; 및
    상기 포토센서의 후면전극, 상기 후면전극의 후면에 형성되는 상기 절연층 및 상기 절연층의 후면에 형성되는 상기 데이터전극으로 구성되는 캐패시터를 포함하는 방사선 디텍터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터전극은 상기 포토센서에서 발생한 전기적 신호에 대응되는 전기적 신호가 유도되는 방사선 디텍터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호전극은 상기 복수의 포토센서에 전압을 인가하는 방사선 디텍터
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호전극과 상기 데이터전극은 서로 교차배열되는 방사선 디텍터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포토센서의 전면전극은 투명전극인 방사선 디텍터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전면전극은 산화인듐주석(ITO)과 산화인듐아연(IZO) 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 방사선 디텍터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 포토센서는 PIN광다이오드 또는 PN광다이오드 중 어느 하나인 방사선 디텍터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 포토센서의 전면전극의 전면에 형성되고 상기 방사선 디텍터로 조사되는 방사선을 가시광선으로 변환시키는 신틸레이터를 더 포함하는 방사선 디텍터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 포토센서를 매립하는 절연층인 보호층을 더 포함하는 방사선 디텍터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보호층은 산화규소, 질화규소, 질산화규소, 벤조시클로부텐 및 폴리아미드로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성되는 방사선 디텍터.
  11. 전후면에 전극이 형성된 복수의 포토센서;
    상기 포토센서의 후면에 형성되는 복수의 데이터전극;
    상기 포토센서의 전면에 형성되는 절연층;
    상기 절연층의 전면에 형성되는 복수의 캐패시터 전극;
    상기 복수의 캐패시터 전극의 전면에 형성되는 복수의 신호전극; 및
    상기 포토센서의 전면전극, 상기 포토센서의 전면전극의 전면에 형성되는 절연층 및 상기 절연층의 전면에 형성되는 상기 캐패시터 전극으로 구성되는 캐패시터를 포함하는 방사선 디텍터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 데이터전극은 상기 포토센서에서 발생한 전기적 신호를 전달받는 방사선 디텍터.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 신호전극은 상기 복수의 캐패시터 전극에 전압을 인가하는 방사선 디텍터
  14. 제11항에 있어서,
    상기 신호전극과 상기 데이터전극은 서로 교차배열되는 방사선 디텍터.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 포토센서의 전면전극은 투명전극인 방사선 디텍터.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 전면전극은 산화인듐주석(ITO)과 산화인듐아연(IZO) 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 방사선 디텍터.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 포토센서는 PIN광다이오드 또는 PN광다이오드 중 어느 하나인 방사선 디텍터.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 캐패시터 전극의 전면에 형성되고 상기 방사선 디텍터로 조사되는 방사선을 가시광선으로 변환시키는 신틸레이터를 더 포함하는 방사선 디텍터.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 포토센서를 매립하는 절연층인 보호층을 더 포함하는 방사선 디텍터.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 보호층은 산화규소, 질화규소, 질산화규소, 벤조시클로부텐 및 폴리아미드로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성되는 방사선 디텍터.
  21. 기판에 데이터전극을 형성하고;
    상기 데이터전극의 전면에 절연층을 형성하고;
    전면전극과 후면전극이 형성된 포토센서를 상기 절연층의 전면에 형성하여, 상기 전면전극, 절연층 및 데이터전극으로 이루어지는 캐패시터를 형성하는 방사선 디텍터의 제조방법.
  22. 기판에 데이터전극을 형성하고;
    상기 데이터전극의 전면에 전면전극과 후면전극이 형성된 포토센서를 형성하고;
    상기 포토센서의 전면에 절연층을 형성하고;
    상기 절연층의 전면에 캐패시터 전극을 형성하여, 상기 캐패시터 전극, 절연층 및 전면전극으로 이루어지는 캐패시터를 형성하는 방사선 디텍터의 제조방법.
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