KR101456084B1 - 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 광 스위칭 방식을 이용한 엑스-선 영상 검출기 및 이의 제조 방법으로서, 광 스위칭 방식의 엑스-선 영상 검출기에 있어서, 복수개의 전극 라인이 형성된 유리 기판과 상기 유리 기판에 상부로부터 순차적으로 적층된 엑스선 광전도층(X-ray PCL; photoconducting layer), 전하 수집층(CAL; charge accumulation layer) 및 리드아웃 광전도층(readout PCL)을 포함하되, 상기 전하 수집층은, 전하 축적을 영역별로 집중시키거나 상기 리드아웃 광전도층의 내부 전계를 영역별로 유도하기 위해 상기 유리 기판의 전극 라인에 대응하여 절연 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 엑스-선 영상 검출기와 이를 제조하는 방법이며, 이와 같은 본 발명에 의하면 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기는 절연 패턴을 통해 전하 수집층의 전하 축적을 픽셀 영역별로 집중시키거나 또는 리드아웃 광전도층의 내부 전계를 영역별로 유도함으로써 영상의 해상도를 더욱 높일 수 있다.
Description
본 발명은 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기 및 이의 제조 방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 내부 전계를 일정 영역에 선택적으로 집중시킬 수 있도록 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 광 스위칭 방식을 이용한 엑스-선 영상 검출기와 전하 수집층에 내부 전계를 일정 영역에 선택적으로 집중시키기 위한 절연 패턴을 형성시키는 엑스-선 디텍터를 갖는 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 방사선 검출 및 엑스-선 등의 영상 구현을 위하여 다양한 반도체 물질과 이를 이용한 반도체 디바이스 및 회로 시스템에 대한 연구가 이루어져 왔고, 의료기기 등에서 디지털 엑스-선 영상시스템이 본격적으로 적용되기 시작하고 있다. 반도체 디텍터를 사용한 영상 시스템의 경우 종래의 필름이나 가스 디텍터를 이용한 디지털 영상장치와 비교하여 높은 해상도, 넓은 동적 영역(dynamic range), 높은 전기적 신호의 생성, 손쉬운 데이터 처리 및 저장 등의 장점을 가진다. 또한 실시간 영상처리 및 재생이 가능할 뿐만 아니라 고해상도의 영상을 획득하는 데 더 적은 양의 방사선을 필요로 한다는 것은 매우 큰 장점이다. 이러한 장점으로 인하여 반도체 방사선 영상 시스템은 의료 장비, 재료 과학 분야, 우주 물리학, 물류 감시 및 관리 시스템 등 다양한 분야로 응용이 확대되고 있다.
디지털 엑스-선 영상 검출기는 엑스-선 영상 정보를 가져오기 위하여 픽셀화된 readout PCL(Photo Conductive Layer)(광 도전 층)에 TFT(Thin Film Transistor)를 사용한다.
그러나, TFT를 사용하여 엑스-선 영상 정보를 판독(readout)하는 방식은 픽셀 사이즈가 작아지면 노이즈가 증가하기 때문에 영상의 해상도(resolution)를 향상시키기면서 픽셀을 소형화하는 부분에서 어려움일 있을 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 근래에는 기존의 TFT 스위칭을 사용하지 않고 광 스위칭을 이용하여 영상 정보를 판독하는 방식이 개발되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 광 스위칭을 이용하여 엑스-선 영상 정보를 판독하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 광 스위칭 방식을 이용하는 엑스-선 영상 검출기는 엑스-선 발생장치에 의해 발생된 엑스-선을 촬영하고자 하는 물체나 인체에 투과시켜 물체의 영상 정보를 영상 센서 표면으로 입사시키게 된다.
이 경우, 도 1의 (a)에 도시된 것과 같이, 상부전극(150)과 하부전극(110) 양단에 전압을 인가하고 엑스-선이 입사되면, 엑스-선 변환 물질인 a-Se, CZT(CdZnTe), CdTe, PbI2, HgI2PbO, BiI3 등으로 형성된 엑스-선 광전도층(x-ray PCL)(140)을 거치면서 전자(electron; 101) 및 정공(hole; 102)이 생성된다. 양 전극에 인가된 전압에 의해 형성된 전계에 의하여 전자(101) 및 정공(102)은 분리되고, 정공은 상부전극으로 이동하고 전자는 하부전극(110)으로 이동하다가 전하 수집층(Charge Accumulation Layer: CAL)(130)에 모이게 된다.
이후, 도 1의 (b)에 도시된 것과 같이, 전자(101)와 전공(102)이 분리된 상태에서 리드아웃 광전도층(readout PCL)(120)에서 전자를 수집하기 위해 상부전극(150)에 대응하는 (-)전극을 접지형태로 변환하면, 상부전극(150)의 정공(102)은 접지된 (-)전극에 의해 상쇄되고, 하부전극(110)은 전하 수집층(130)에 수집된 전자에 의해 정공(103)이 유도되어 상쇄됨에 따라, 전체적으로 내부 전계를 상쇄시킬 수 있다.
그리고, 도 1의 (c)에 도시된 것과 같이, 전하 수집층(130)에 축적된 전자(101)를 판독하기 위해 하부전극(110)에서 리드아웃 광전도층(120)으로 빛을 조사하게 되면, 리드아웃 광전도층(120)에 새로운 전자(104) 및 정공(105)이 생성된다. 이때, 생성된 정공(105)은 전하 수집층(130)에 축적되어 있는 전자(101)와 결합하여 사라지고, 결합한 정공의 수에 해당하는 전자(104)로부터 리드아웃 광전도층(120)의 출력단에서 영상 정보를 반영하는 전하를 획득할 수 있다.
도 1에 도시된 방법으로 엑스-선 영상 정보를 판독하기 위해서는 리드아웃 광도전층(readout PCL)에 빛을 조사하여야 하는데, 일반적으로는 픽셀 사이즈로 구성된 라인 형태의 광 발생 장치를 기계적으로 이동시키면서 레이저로 구성된 라인 빔을 조사하게 된다.
도 2는 종래기술의 광 스위칭 방식을 이용하는 엑스-선 영상 검출기에서 하부 전극의 패턴과 전하 수집층의 형태를 도시하는데, 이와 같은 종래기술의 광 스위칭 방식을 이용하는 엑스-선 영상 검출기의 경우에 도 2에 도시된 바와 같이 하부 전극(110)의 전체 영역에 걸쳐서 전하 수집층(130)이 하나의 층으로 형성되어 있으므로 해당 픽셀에 대응되는 영역의 주변 영역에도 전하가 축적됨으로 인해 해당 픽셀의 주변 픽셀에까지 전계가 형성되게 된다. 즉, 레이저로 라인빔을 대상체에 조사하면 해당 픽셀외에도 주변의 다른 픽셀까지 신호를 인식하게 되어 영상의 전체적인 해상도를 떨어뜨리는 문제점이 있다.
본 발명은 광 스위칭 방식을 이용하는 엑스-선 영상 검출기를 통해 환자나 물체를 판독하는 영상의 해상도를 높일 수 있는 방안을 제시하는 것을 주된 목적으로 한다.
광 스위칭 방식을 이용하는 엑스-선 영상 검출기의 경우에 하부 전극의 전체 영역에 걸쳐서 전하 수집층이 하나의 층으로 형성되어 있으므로 해당 픽셀에 대응되는 영역의 주변 영역에도 전하가 축적됨으로 인해 해당 픽셀의 주변 픽셀에까지 전계로 인한 신호가 인식되어 이로 인해 영상 해상도가 저하되는 문제점을 해결하고자 한다.
상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은, 광 스위칭 방식의 엑스-선 영상 검출기에 있어서, 복수개의 전극 라인이 형성된 유리 기판과 상기 유리 기판에 상부로부터 순차적으로 적층된 엑스선 광전도층(X-ray PCL; photoconducting layer), 전하 수집층(CAL; charge accumulation layer) 및 리드아웃 광전도층(readout PCL)을 포함하되, 상기 전하 수집층은, 전하 축적을 영역별로 집중시키거나 상기 리드아웃 광전도층의 내부 전계를 영역별로 유도하기 위해 상기 유리 기판의 전극 라인에 대응하여 절연 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 엑스-선 영상 검출기이다.
여기서 상기 절연 패턴은, 상기 전하 수집층의 상면, 하면 또는 두면 모두에 형성될 수 있다.
바람직하게는 상기 절연 패턴은, 상기 유리 기판의 전극 라인과 직교하는 방향으로 서로 일정간격 이격되어 평행한 복수개의 스트립 라인으로 형성될 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 절연 패턴은, 격자 배열 형태로 형성되되, 상기 유리 기판의 전극 라인이 상기 격자의 중심부를 지나도록 형성될 수 있다.
나아가서 상기 절연 패턴은, 상기 전하 수집층의 상면 또는 하면 중 어느 하나의 면에는 상기 유리 기판의 전극 라인과 직교하는 방향으로 서로 일정간격 이격되어 평행한 스트립 라인으로 형성되고, 다른 하나의 면에는 상기 유리 기판의 전극 라인과 평행하게 상기 전극 라인 간의 사이에 형성될 수도 있다.
여기서 상기 절연 패턴은, 절연성을 가지는 폴리머 계열로 파릴렌(parylene), 폴리에틸렌(Polyethylene : PE), 또는 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene : PTFE) 중 어느 하나 이상을 포함한 물질로 형성될 수 있다.
또한 본 발명은, 광 스위칭 방식의 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법에 있어서, (A) 유리 기판의 상면에 복수개의 전극 라인을 형성하고, 그 상부에 리드아웃 광전도층(readout PCL)을 형성시키는 단계; (B) 전하 수집층의 하면에 절연 패턴이 형성되도록 상기 절연 패턴을 형성한 후 상기 전하 수집층을 형성하거나 상기 전하 수집층의 상면에 절연 패턴이 형성되도록 상기 전하 수집층을 형성한 후 그 상면에 절연 패턴을 형성시키는 단계; 및 (C) 엑스선 광전도층(x-ray PCL)을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법이다.
바람직하게는 상기 (B) 단계는, 상기 전극 라인에 대응하는 일정 패턴을 형성시키기 위한 쉐도우 마스크를 상기 리드아웃 광전도층의 상부에 위치시키는 단계; 증착 공정으로 절연 패턴을 형성시키고 상기 쉐도우 마스크를 제거하는 단계; 및 상기 전하 수집층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또는 상기 (B) 단계는, 상기 전하 수집층을 형성하는 단계; 상기 전극 라인에 대응하는 일정 패턴을 형성시키기 위한 쉐도우 마스크를 상기 전하 수집층의 상부에 위치시키는 단계; 및 증착 공정으로 절연 패턴을 형성시키고 상기 쉐도우 마스크를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서 상기 절연 패턴을 형성하는 단계는, 상기 전극 라인에 직교하는 방향으로 일정 간격 평행하게 이격되어 복수개의 스트립 라인을 형성하기 위한 홀이 형성된 쉐도우 마스크를 이용하여 절연 패턴을 증착할 수 있다.
나아가서 상기 절연 패턴을 형성하는 단계는, 상기 전극 라인에 직교하는 방향으로 일정 간격 평행하게 이격되어 복수개의 스트립 라인을 형성하기 위한 홀이 형성된 직교 패턴 쉐도우 마스크를 이용하여 절연 패턴을 증착하고 상기 직교 패턴 쉐도우 마스크를 제거하는 단계; 및 상기 전극 라인에 직교하는 방향으로 복수개의 스트립 라인의 절연 패턴이 형성된 그 상부에, 상기 전극 라인과 평행한 방향으로 일정 간격 이격되어 복수개의 스트립 라인을 형성하기 위한 홀이 형성된 평행 패턴 쉐도우 마스크를 이용하여 절연 패턴을 증착하고 상기 평행 패턴 쉐도우 마스크를 제거하는 단계를 포함할 수도 있다.
보다 바람직하게는 상기 (B) 단계는, 상기 전극 라인에 직교하는 방향으로 일정 간격 이격되어 서로 평행한 스트립 라인을 형성하기 위한 제1 쉐도우 마스크를 상기 리드아웃 광전도층의 상부에 위치시키는 단계; 증착 공정으로 제1 절연 패턴을 형성시키고 상기 제 1쉐도우 마스크를 제거하는 단계; 상기 전하 수집층을 형성하는 단계; 상기 전극 라인과 사이에 상기 전극 라인과 평행한 스트립 라인을 형성하기 위한 제2 쉐도우 마스크를 상기 전하 수집층의 상부에 위치시키는 단계; 및 증착 공정으로 제2 절연 패턴을 형성시키고 상기 제2 쉐도우 마스크를 제거하는 단계를 포함할 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 광 스위칭 방식을 이용하는 엑스-선 영상 검출기에 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 적용하여, 절연 패턴을 통해 전하 수집층의 전하 축적을 픽셀 영역별로 집중시키거나 또는 리드아웃 광전도층의 내부 전계를 영역별로 유도함으로써 영상의 해상도를 더욱 높일 수 있다.
나아가서 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기의 절연 패턴을 형성함에 있어서, 일반적인 반도체 공정의 적용이 불가능한 광전도층의 특성을 해결함에 있어서, 쉐도우 마스크를 이용한 증착 공정을 통해 용이하게 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 얻을 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 광 스위칭을 이용하여 엑스-선 영상 정보를 판독하는 원리를 설명하기 위한 도면이며,
도 2는 종래기술의 광 스위칭 방식을 이용하는 엑스-선 영상 검출기에서 하부 전극의 패턴과 전하 수집층의 형태를 도시하며,
도 3은 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기의 일실시예를 도시하며,
도 4는 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층의 다양한 실시예에대한 단면도를 도시하며,
도 5는 본 발명에 따른 전하 수집층에 형성되는 절연 패턴에 대한 제1 실시예를 도시하며,
도 6은 본 발명에 따른 전하 수집층에 형성되는 절연 패턴에 대한 제2 실시예를 도시하며,
도 7은 본 발명에 따른 전하 수집층에 형성되는 절연 패턴에 대한 제3 실시예를 도시하며,
도 8은 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법에 대한 하나의 실시예의 공정 과정을 도시하며,
도 9는 본 발명에 따른 절연 패턴을 형성시키기 위한 쉐도우 마스크의 실시예를 도시하며,
도 10은 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법에 대한 다른 실시예의 공정 과정을 도시한다.
도 2는 종래기술의 광 스위칭 방식을 이용하는 엑스-선 영상 검출기에서 하부 전극의 패턴과 전하 수집층의 형태를 도시하며,
도 3은 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기의 일실시예를 도시하며,
도 4는 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층의 다양한 실시예에대한 단면도를 도시하며,
도 5는 본 발명에 따른 전하 수집층에 형성되는 절연 패턴에 대한 제1 실시예를 도시하며,
도 6은 본 발명에 따른 전하 수집층에 형성되는 절연 패턴에 대한 제2 실시예를 도시하며,
도 7은 본 발명에 따른 전하 수집층에 형성되는 절연 패턴에 대한 제3 실시예를 도시하며,
도 8은 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법에 대한 하나의 실시예의 공정 과정을 도시하며,
도 9는 본 발명에 따른 절연 패턴을 형성시키기 위한 쉐도우 마스크의 실시예를 도시하며,
도 10은 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법에 대한 다른 실시예의 공정 과정을 도시한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은, 전하 수집층의 전하 축적을 영역별로 집중시키거나 리드아웃 광전도층의 내부 전계를 영역별로 유도하기 위해 유리 기판의 전극 라인에 대응하여 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기와 이의 제조 방법을 개시한다.
도 3은 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기의 일실시예를 도시한다.
본 발명에 따른 엑스-선 영상 검출기는 전하 수집층(130)에 픽셀의 영역별로 전하를 축적시키기 위한 절연 패턴(135)을 형성시켜 전하 축적을 제어함으로써 신호가 전달될 해당 픽셀의 주변 픽셀에까지 영향이 미치는 것을 제거하여 영상의 해상도를 높일 수 있는데, 상기 도 3은 전하 수집층(130)의 상면에 격자 배열의 절연 패턴(135)이 형성되어 있는 실시예를 도시한다.
상기 도 3의 실시예에 도시된 본 발명에 따른 엑스-선 영상 검출기는 기본적인 엑스-선 영상 검출기의 구성을 포함하는데, 상기 도 1의 광 스위칭을 이용하여 엑스-선 영상 정보를 판독하는 원리와 유사하게, 상부전극(미도시)과 하부전극(110) 양단에 전압을 인가하고 엑스-선이 입사되면 엑스-선 광전도층(x-ray PCL)(140)을 거치면서 전자 및 정공이 생성되며, 양 전극에 인가된 전압에 의해 형성된 전계에 의하여 정공은 상부전극으로 이동하고 전자는 하부전극(110)으로 이동하다가 전하 수집층(CAL)(130)에 모이게 된다. 여기서 상기 도 3의 실시예에서와 같이 전하 수집층(130)의 상면에 절연 패턴(135)이 형성되면, 절연 패턴(135)이 형성된 전하 수집층(130)의 영역에는 전하가 축적되지 않으며 절연 패턴(135)을 픽셀에 대응되도록 구획하여 형성시켜 해당 픽셀에 인접한 픽셀에는 절연 패턴(135)으로 인해 신호의 영향을 차단시키는 것이다.
그리고 전하 수집층(130)에 축적된 전자를 판독하기 위해 하부전극(110)에서 리드아웃 광전도층(120)으로 빛을 조사하게 되면, 리드아웃 광전도층(120)에 새로운 전자와 정공이 생성되고, 생성된 정공은 전하 수집층(130)에 축적되어 있는 전자와 결합하여 사라지면서 결합한 정공의 수에 해당하는 전자로부터 리드아웃 광전도층(120)의 출력단에서 영상 정보를 반영하는 전하를 획득할 수 있다.
나아가서 전하 수집층(130)의 하면에 절연 패턴을 형성시키는 경우에는 상기 절연 패턴이 형성된 영역과 접한 리드아웃 광전도층(120)의 부분에는 전계의 영향이 미치지 않게 되므로 해당 픽셀에 대응되는 전하만을 리드아웃 광전도층(120)이 획득할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 통해 엑스-선 영상 검출기의 해상도를 더욱 향상시킬 수 있는데, 여기서 절연 패턴은 전하 수집층의 상면이나 하면에 선택적으로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층의 다양한 실시예에대한 단면도를 도시하는데, 상기 도 4의 (a)는 전하 수집층(130)의 하면에 절연 패턴(13a)이 형성된 실시예를 도시하고, 상기 도 4의 (b)는 전하 수집층(130)의 상면에 절연 패턴(135b)이 형성된 실시예를 도시한다. 나아가서 상기 도 4의 (c)는 전하 수집층(130)의 상면과 하면 모두에 절연 패턴(135a, 135b)이 형성된 실시예를 도시한다.
여기서 절연 패턴(135a, 135b)은, 전하의 영향으로 발생되는 전계를 차단할 수 있는 물질로서 절연성을 가지는 폴리머 계열로 파릴렌(parylene), 폴리에틸렌(Polyethylene : PE), 또는 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene : PTFE) 중 선택된 물질을 포함한 물질이나 이와 같은 물질 중 두 개 이상이 혼합된 혼합 물질로 형성시킬 수 있다.
본 발명에 따른 절연 패턴은 개별 픽셀 또는 일정 그룹의 픽셀들에 대응되어 형성될 수 있으며, 바람직하게는 개별 픽셀 또는 일정 그룹의 픽셀들에 연계된 하부 전극의 전극 라인에 대응되어 형성될 수 있는데, 그 형태는 일정 영역을 구획할 수 있는 스트립 라인, 격자 배열, 원형 배열 등 다양한 모양이 될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 전하 수집층에 형성되는 절연 패턴에 대한 제1 실시예를 도시하는데, 상기 도 5의 제1 실시예에서는 하부 전극의 전극 라인(110)과 직교하는 방향으로 서로 일정 간격씩 이격되어 평행한 복수개의 스트립 라인으로 절연 패턴(135c)이 전하 수집층(130)에 형성되어 있다. 여기서 절연 패턴 간의 간격은 단일 픽셀 또는 픽셀들의 그룹의 크기에 대응되어 상황에 따라 적절한 길이가 선택될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 전하 수집층에 형성되는 절연 패턴에 대한 제2 실시예를 도시는데, 상기 도 6의 제2 실시예에서는 절연 패턴(135d)이 격자 배열로 전하 수집층(130)에 형성되어 있다. 하부 전극의 전극 라인(110)은 그라운드 라인과 데이터 라인의 한쌍으로 형성될 수 있으며, 절연 패턴(135d)의 격자 배열은 전극 라인(110)이 격자의 중심부를 지나도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한 절연 패턴(135d)의 하나의 격자 크기는 하나의 픽셀 또는 픽셀들의 그룹의 크기에 대응되어 선택될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 전하 수집층에 형성되는 절연 패턴에 대한 제3 실시예를 도시하는데, 상기 도 7의 제3 실시예에서는 전하 수집층의 상면(130a)과 하면(130b) 모두에 절연 패턴(135e, 135f)이 형성되어 있으며, 전하 수집층의 상면(135a)에는 상기 도 5의 제1 실시예와 같이 전극 라인(110)에 직교하는 방향으로 복수개의 스트립 라인으로 절연 패턴(135e)이 형성되고, 전하 수집층의 하면(135f)에는 전극 라인(110)과 평행하면서 전극 라인(110)의 사이에 대응하여 스트립 라인의 절연 패턴(135f)이 형성되어 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기는 절연 패턴을 통해 전하 수집층의 전하 축적을 픽셀 영역별로 집중시키거나 또는 리드아웃 광전도층의 내부 전계를 영역별로 유도함으로써 영상의 해상도를 더욱 높일 수 있다.
또한 본 발명은 상기에서 살펴본 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기를 제조하는 방법을 제시하는데, 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기 제조 방법의 각 과정을 실시예를 통해 이하에서 살펴보기로 한다.
도 8은 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법에 대한 하나의 실시예의 공정 과정을 도시한다.
상기 도 8에서는 전하 수집층의 하면에 절연 패턴을 형성시키는 공정에 대한 하나의 실시예로서, 상기 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 유리 기판(100)에 하부 전극의 전극 라인(110)을 형성시키고 그 상부에 리드아웃 광전도층(120)을 형성시킨 후 상기 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 리드아웃 광전도층(120)의 상부에 절연 패턴(130)을 형성시킨다. 여기서 상기 도 8의 (a)에 도시된 과정은 일반적인 반도체 공정 등의 다양한 방식이 이용될 수 있다.
여기서 리드아웃 광전도층(120)은 엑스선 변환 물질인 a-Se, CZT(CdZnTe), CdTe, PbI2, HgI2PbO, BiI3 등으로 형성되어 그 위에 절연 패턴을 형성시키는 과정에서 일반적인 반도체 공정의 적용이 불가능하다. 따라서 본 발명에서는 쉐도우 마스크를 이용하여 증착하는 공정을 통해 절연 패턴을 형성시키게 된다.
도 9는 본 발명에 따른 절연 패턴을 형성시키기 위한 쉐도우 마스크의 실시예를 도시하는데, 가령 상기 도 5의 제1 실시예와 같은 스트립 라인의 절연 패턴을 형성시키는 경우에는 상기 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 절연 패턴의 형태에 대응되는 스트립 라인의 홀이 형성된 쉐도우 마스크(210)를 이용하여 스트립 라인 형태의 절연 패턴을 형성시킬 수 있다. 또한 상기 도 6의 제2 실시예와 같은 격자 배열의 절연 패턴을 형성시키는 경우에 상기 도 9의 (a)에 도시된 쉐도우 마스크(210)를 이용하여 가로 방향라인의 절연 패턴을 형성시킨 후 그 위에 다시 상기 도 9의 (b)에 도시된 쉐도우 마스크(220)를 이용하여 세로 방향 라인의 절연 패턴을 형성시켜 가로 방향의 절연 패턴과 세로 방향의 절연 패턴이 결합되어 격자 배열의 절연 패턴을 형성시킬 수 있다.
다시 상기 도 8의 실시예로 회귀하여 이후 공정을 계속 살펴보면, 이와 같은 쉐도우 마스트를 이용하여 절연 패턴(135a)을 형성시킨 후 상기 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 절연 패턴(135a)의 상부에 전하 수집층(130)을 형성시키며, 전하 수집층(130)을 형성시키는 공정은 통상의 공정을 이용할 수 있다. 이와 같은 과정으로 결국 전하 수집층(130)의 하면에 절연 패턴(135a)이 형성되는 구조가 제조될 수 있다.
그리고 상기 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이 전하 수집층(130)의 상부에 엑스선 광전도층(140)을 형성시켜, 유리 기판(100)의 상부로 순차적으로 전극 라인(110), 리드아웃 광전도층(120), 절연 패턴(135a)이 하면에 형성된 전하 수집층(130) 및 엑스선 광전도층(140)을 형성시킬 수 있다.
나아가서 상기 도 8의 도시된 과정에서 리드아웃 광전도층의 상부에 전하 수집층을 형성시키고 전하 수집층의 상부에 절연 패턴을 형성시키게 되면, 절연 패턴이 상면에 형성된 전하 수집층을 얻을 수 있게 된다.
도 10은 본 발명에 따른 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법에 대한 다른 실시예의 공정 과정을 도시한다.
상기 도 10의 실시예에 따른 공정은 상기 도 4의 (b)에 도시된 상면과 하면 모두에 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 형성시키기 위한 과정으로서, 상기 도 10의 (a)부터 (c)까지는 상기 도 8의 (a)부터 (C)까지의 과정과 동일하며, 그 하면에 제1 절연 패턴(135a)이 형성된 전하 수집층(130)의 상면에 상기 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이 제2 절연 패턴(135b)을 형성시킨다. 여기서 제1 절연 패턴(135a)과 제2 절연 패턴(136b)은 상기 도 8에서와 같이 쉐도우 마스크를 이용한 증착 공정으로 형성시킬 수 있으며, 제1 절연 패턴(135a)과 제2 절연 패턴(136b)을 동일한 쉐도우 마스크를 이용하여 동일한 형태의 절연 패턴으로 형성시킬 수도 있으나 보다 바람직하게는 제1 절연 패턴(135a)과 제2 절연 패턴(135b) 중 어느 하나는 상기 도 9의 (a)에 도시된 쉐도우 마스크(210)를 이용하여 가로 방향의 스트립 라인 형태로 형성시키고 나머지 하나는 상기 도 9의 (b)에 도시된 쉐도우 마스크(220)를 이용하여 세로 방향의 스트립 라인 형태로 형성시킬 수 있다.
그 후 상기 도 10의 (e)에 도시된 바와 같이 엑스선 광전도층(140)을 형성시켜, 상면과 하면 모두에 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 얻을 수 있게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 제조 공정에 의하면, 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 갖는 엑스-선 영상 검출기의 절연 패턴을 형성함에 있어서, 일반적인 반도체 공정의 적용이 불가능한 광전도층의 특성을 해결함에 있어서, 쉐도우 마스크를 이용한 증착 공정을 통해 용이하게 절연 패턴이 형성된 전하 수집층을 얻을 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 유리 기판, 110 : 하부 전극,
120 : 리드아웃 광전도층, 130 : 전하 수집층,
135, 135a, 135b, 135c, 135d, 135e, 135f : 절연 패턴,
140 : 엑스선 광전도층, 150 : 상부 전극,
210, 220 : 쉐도우 마스크.
120 : 리드아웃 광전도층, 130 : 전하 수집층,
135, 135a, 135b, 135c, 135d, 135e, 135f : 절연 패턴,
140 : 엑스선 광전도층, 150 : 상부 전극,
210, 220 : 쉐도우 마스크.
Claims (12)
- 광 스위칭 방식의 엑스-선 영상 검출기에 있어서,
복수개의 전극 라인이 형성된 유리 기판과
상기 유리 기판에 상부로부터 순차적으로 적층된 엑스선 광전도층(X-ray PCL; photoconducting layer), 전하 수집층(CAL; charge accumulation layer) 및 리드아웃 광전도층(readout PCL)을 포함하되,
상기 전하 수집층은, 상면, 하면 또는 두면 모두에 전하 축적을 영역별로 집중시키거나 상기 리드아웃 광전도층의 내부 전계를 영역별로 유도하기 위해 상기 유리 기판의 전극 라인에 대응하여 절연 패턴이 형성되며,
상기 절연 패턴은, 상기 유리 기판의 전극 라인과 직교하는 방향으로 서로 일정간격 이격되어 평행한 복수개의 스트립 라인으로 형성된 것을 특징으로 하는 엑스-선 영상 검출기. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 절연 패턴은,
상기 전극 라인과 평행한 복수개의 스트립 라인을 더 포함하여, 격자 배열 형태로 형성되되, 상기 유리 기판의 전극 라인이 상기 격자의 중심부를 지나도록 형성된 것을 특징으로 하는 엑스-선 영상 검출기. - 제 1 항에 있어서,
상기 절연 패턴은,
상기 전하 수집층의 상면 또는 하면 중 어느 하나의 면에는 상기 유리 기판의 전극 라인과 직교하는 방향으로 서로 일정간격 이격되어 평행한 스트립 라인으로 형성되고, 다른 하나의 면에는 상기 유리 기판의 전극 라인과 평행하게 상기 전극 라인 간의 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 엑스-선 영상 검출기. - 제 1 항, 제 4 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절연 패턴은, 절연성을 가지는 폴리머 계열의 파릴렌(parylene), 폴리에틸렌(Polyethylene : PE), 또는 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene : PTFE) 중 어느 하나 이상을 포함한 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 엑스-선 영상 검출기. - 광 스위칭 방식의 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법에 있어서,
(A) 유리 기판의 상면에 복수개의 전극 라인을 형성하고, 그 상부에 리드아웃 광전도층(readout PCL)을 형성시키는 단계;
(B) 전하 수집층의 하면에 절연 패턴이 형성되도록 상기 절연 패턴을 형성한 후 상기 전하 수집층을 형성하거나 상기 전하 수집층의 상면에 절연 패턴이 형성되도록 상기 전하 수집층을 형성한 후 그 상면에 절연 패턴을 형성시키는 단계; 및
(C) 엑스선 광전도층(x-ray PCL)을 형성시키는 단계를 포함하며,
상기 (B) 단계는,
상기 전극 라인에 직교하는 방향으로 일정 간격 평행하게 이격되어 복수개의 스트립 라인을 형성하기 위한 홀이 형성된 쉐도우 마스크를 이용하여 절연 패턴을 증착하는 것을 특징으로 하는 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 (B) 단계는,
상기 전극 라인에 대응하는 일정 패턴을 형성시키기 위한 쉐도우 마스크를 상기 리드아웃 광전도층의 상부에 위치시키는 단계;
증착 공정으로 절연 패턴을 형성시키고 상기 쉐도우 마스크를 제거하는 절연패턴 형성 단계; 및
상기 전하 수집층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 (B) 단계는,
상기 전하 수집층을 형성하는 단계;
상기 전극 라인에 대응하는 일정 패턴을 형성시키기 위한 쉐도우 마스크를 상기 전하 수집층의 상부에 위치시키는 단계; 및
증착 공정으로 절연 패턴을 형성시키고 상기 쉐도우 마스크를 제거하는 절연패턴 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법. - 삭제
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 절연 패턴 형성 단계는,
상기 전극 라인에 직교하는 방향으로 일정 간격 평행하게 이격되어 복수개의 스트립 라인을 형성하기 위한 홀이 형성된 직교 패턴 쉐도우 마스크를 이용하여 절연 패턴을 증착하고 상기 직교 패턴 쉐도우 마스크를 제거하는 단계; 및
상기 전극 라인에 직교하는 방향으로 복수개의 스트립 라인의 절연 패턴이 형성된 그 상부에, 상기 전극 라인과 평행한 방향으로 일정 간격 이격되어 복수개의 스트립 라인을 형성하기 위한 홀이 형성된 평행 패턴 쉐도우 마스크를 이용하여 절연 패턴을 증착하고 상기 평행 패턴 쉐도우 마스크를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 (B) 단계는,
상기 전극 라인에 직교하는 방향으로 일정 간격 이격되어 서로 평행한 스트립 라인을 형성하기 위한 제1 쉐도우 마스크를 상기 리드아웃 광전도층의 상부에 위치시키는 단계;
증착 공정으로 제1 절연 패턴을 형성시키고 상기 제 1쉐도우 마스크를 제거하는 단계;
상기 전하 수집층을 형성하는 단계;
상기 전극 라인과 사이에 상기 전극 라인과 평행한 스트립 라인을 형성하기 위한 제2 쉐도우 마스크를 상기 전하 수집층의 상부에 위치시키는 단계; 및
증착 공정으로 제2 절연 패턴을 형성시키고 상기 제2 쉐도우 마스크를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스-선 영상 검출기의 제조 방법.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171023 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181023 Year of fee payment: 5 |