KR101585078B1 - Cmos기반의 단일칩을 이용한 x-선 검출기 또는 영상센서 및 그 제조방법 - Google Patents
Cmos기반의 단일칩을 이용한 x-선 검출기 또는 영상센서 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101585078B1 KR101585078B1 KR1020140067711A KR20140067711A KR101585078B1 KR 101585078 B1 KR101585078 B1 KR 101585078B1 KR 1020140067711 A KR1020140067711 A KR 1020140067711A KR 20140067711 A KR20140067711 A KR 20140067711A KR 101585078 B1 KR101585078 B1 KR 101585078B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- single chip
- shots
- cmos
- image sensor
- ray detector
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 10
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 9
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000002601 radiography Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
본 발명은 고성능, 고 분해능, 대면적 및 대면적 확장이 가능한 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서 및 그 제조방법을 위하여, CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법에 있어서, 기판을 준비하는 단계, 상기 기판의 적어도 일면 상에, ROIC(readout integrated circuits), 오버레이 버니어 키(overlay vernier key) 및 얼라인먼트 키(alignment key) 정보를 포함하는 제 1 레티클을 이용하여 상기 단일칩 영역의 테두리를 스티칭 공정에 의하여 복수의 제 1 샷으로 노광하는 단계 및 상기 기판의 적어도 일면 상에, 픽셀 및 로우 드라이버(low driver) 정보를 포함하는 제 2 레티클을 이용하여 상기 단일칩 영역 중 테두리를 제외한 나머지 영역을 스티칭 공정에 의하여 복수의 제 2 샷으로 노광하는 단계를 포함하는, CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서 및 그 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 X-선 검출기 또는 영상센서 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
인구증가와 노령화 및 소득 수준 향상으로 의료기기 산업이 빠르게 성장하고 있으며 치료기기 보다 진단기기의 수요가 더욱 증가하고 있다. 영상진단기기는 전자의료기기 중 시장 규모가 가장 큰 산업으로 의료영상은 다른 의료서비스에 비해 증가속도가 가장 빠르다. 한편, 현대의료 진단방법에서 X-선은 중요한 진단의 도구로 사용되고 있으나 사용하면 할수록 피폭 량이 증가하여 인체에 다른 발병의 원인이 될 수 있다. 따라서, 종래의 x-ray 검출을 현재의 필름내지는 간접방식의 검출기보다 고성능의 감광도를 갖는 검출기를 사용하면 훨씬 더 적은 양의 x-ray 피폭(적어도 10배 이상 감소)을 받으면서 분해능, 감광도는 훨씬 더 좋은 X-선 검출기의 개발이 절실히 필요하다. 뿐만 아니라, 고 분해능의 반도체 검출기를 사용하면 아주 빠른 반응속도에 의해 X-ray 노출시간을 줄일 수 있다. 동시에 x-ray 발생선원의 소형화가 가능하며, 이동형의 진단기기도 가능하다. 특히, 종래의 의료진단에서 연조직(soft tissue) 진단은 영상의 대조도가 낮아서 진단의 어려움이 많고 진단비용과 진단시간을 많이 소모하여 왔으며, 대부분의 인체장기 내 종양을 x-ray로 진단하여 초기단계의 미세종양을 찾아낼 수 없었다. 이러한 종래의 모든 문제에 대하여 대면적의 반도체 검출기는 훌륭한 대안이 되고 있다. 더욱이 x-ray 검출기는 산업용 및 항만과 공항의 검색대에서도 활용되며, 우주 x-선 분석과 우주선 및 입자 측정에서도 그 활용성이 높고 성능도 우수하여 우주과학과 입자물리와 같은 최첨단 기초학문의 발전에 대한 기여도도 아주 높은 기술이다. 그러나 반도체 검출기를 대면적으로 제작하려면 8인치 웨이퍼에 가능한 최대 크기로 한 개의 칩을 구현하여야 하며, 칩 내부에 구현되는 회로는 가급적 Deep submicron 기술로 만들어져야 한다. 회로구현에 필요한 패터닝 크기가 커질수록 대면적 검출기의 성능이 크게 나빠진다. 전체센서 면적 중 차지하는 회로부분의 면적이 넓어져 필 팩터(fill factor)를 감소시켜 대면적 검출기의 성능이 크게 나빠지기 때문이다. 한편, 검출기의 크기(~12cm x 12cm)에 맞는 대면적 마스크에 가능한 미세패턴크기는 2㎛ 이상으로 얼라이너급 장비를 사용하여야 한다. 따라서, 앞서 설명한 미세회로 구현에서 필 팩터 감소와 성능악화를 방지하려면 초 서브 마이크론(Deep submicron) 크기를 구현할 수 있는 스테퍼(stepper) 또는 스캐너(scanner)급 이상의 분해능을 갖는 고급패터닝 기법을 사용하여야 한다.
<선행기술 문헌>
1. 한국등록특허 제10-1107164호 (201.01.11)
2. 한국공개특허 제2009-0028884호 (2007.09.17)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 고성능, 고 분해능, 대면적 및 대면적 확장이 가능한 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법에 있어서, 기판을 준비하는 단계, 상기 기판의 적어도 일면 상에, ROIC(readout integrated circuits), 오버레이 버니어 키(overlay vernier key) 및 얼라인먼트 키(alignment key) 정보를 포함하는 제 1 레티클을 이용하여 상기 단일칩 영역의 테두리를 스티칭 공정에 의하여 복수의 제 1 샷으로 노광하는 단계 및 상기 기판의 적어도 일면 상에, 픽셀 및 로우 드라이버(low driver) 정보를 포함하는 제 2 레티클을 이용하여 상기 단일칩 영역 중 테두리를 제외한 나머지 영역을 스티칭 공정에 의하여 복수의 제 2 샷으로 노광하는 단계를 포함하는, CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법이 제공된다.
상기 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법에 있어서, 상기 제 2 샷은 상기 제 1 샷에 의하여 노광된 상기 오버레이 버니어 키 및 얼라인먼트 키를 이용하여 노광될 수 있다.
상기 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법에 있어서, 상기 복수의 제 2 샷으로 노광하는 단계 이후에,
상기 기판의 적어도 일면 상에, 상기 제 2 레티클을 이용하여 상기 제 1 샷 및 상기 제 2 샷이 노광되지 않은 나머지 영역을 스티칭 공정에 의하여 복수의 제 3 샷으로 노광하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법에 있어서, 단수의 상기 제 1 샷에 의하여 노광되는 영역과 단수의 상기 제 2 샷에 의하여 노광되는 영역은 크기가 동일하며 패턴밀도가 동일할 수 있다.
상기 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법에 있어서, 상기 로우 드라이버는 상기 제 2 레티클의 네 개의 테두리 중에서 하나의 테두리에만 배치되고, 상기 복수의 제 2 샷으로 노광하는 단계를 수행함으로써 형성되는 상기 로우 드라이버는 상기 단일칩 내에서 하나의 방향으로만 연결되어 신장 배치될 수 있다.
상기 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법에 있어서, 상기 기판은 단결정 실리콘 기판을 포함할 수 있다.
상기 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법에 있어서, 상기 단일칩이 형성될 영역은 상기 기판의 EBR(Edge Bead Removal) 라인 내측에 위치하면서 최대의 면적을 가지는 영역일 수 있다.
상기 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법에 있어서, 상기 단일칩은 모든 샷이 연결되어 하나의 단일 회로를 이루는 칩으로서, 개별적인 샷이 각각의 칩을 이루지 않고 모든 샷이 하나의 칩을 이루며, 상기 개별적인 샷이 모두 모여 하나의 칩을 구성할 때, 모든 상기 개별적인 샷은 인접하는 샷 사이에 스페이스 없이 연속적으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, ROIC, 오버레이 버니어 키 및 얼라인먼트 키를 포함하는 복수의 제 1 영역 및 픽셀 및 로우 드라이버(low driver)를 포함하는 복수의 제 2 영역으로 구성된 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서로서, 상기 제 2 영역은 가로 및 세로 방향으로 어레이 배치되며, 상기 로우 드라이버는 가로 및 세로 방향 중 어느 하나의 방향으로만 서로 연결되어 신장 배치되며, 상기 제 1 영역은 상기 로우 드라이버가 신장하는 방향의 말단에 각각 배치되는, CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서가 제공된다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고성능, 고 분해능, 대면적 및 대면적 확장이 가능한 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법을 개략적으로 도시하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에서 사용되는 제 1 레티클을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에서 사용되는 제 2 레티클을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 상에 제 1 샷으로 노광하는 단계를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 상에 제 2 샷으로 노광하는 단계를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5의 패터닝 어레이를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 기판 상에 제 3 샷으로 노광하는 단계를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 CMOS기반의 단일칩을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에서 사용되는 제 1 레티클을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에서 사용되는 제 2 레티클을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 상에 제 1 샷으로 노광하는 단계를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 상에 제 2 샷으로 노광하는 단계를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5의 패터닝 어레이를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 기판 상에 제 3 샷으로 노광하는 단계를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 CMOS기반의 단일칩을 개략적으로 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법을 개략적으로 도시하는 순서도이다.
도 1을 참조하면, CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법은, 기판을 준비하는 단계(S10), 상기 기판 상에 단일칩이 형성될 테두리를 복수의 제 1 샷으로 노광하는 단계(S20), 상기 단일칩이 형성될 영역 중 테두리를 제외한 나머지 영역을 복수의 제 2 샷으로 노광하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
예를 들어, CMOS기반의 단일칩(예를 들어, 도 8의 100)을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법에 있어서, 기판을 준비하고, 상기 기판의 적어도 일면 상에, ROIC(readout integrated circuits), 오버레이 버니어 키(overlay vernier key) 및 얼라인먼트 키(alignment key) 정보를 포함하는 제 1 레티클(reticle)을 이용하여 상기 단일칩 영역의 테두리를 스티칭 공정에 의하여 복수의 제 1 샷으로 노광할 수 있다. 여기에서, 단일칩 영역이라 함은 기판 상에서 단일칩이 형성되는 영역을 의미한다.
그런 다음에, 상기 기판의 적어도 일면 상에, 픽셀 및 로우 드라이버(low driver) 정보를 포함하는 제 2 레티클을 이용하여 상기 단일칩 영역 중 테두리를 제외한 나머지 영역을 스티칭 공정에 의하여 복수의 제 2 샷으로 노광할 수 있다.
이때, 상기 제 2 샷은, 상기 기판의 적어도 일면 상에, 상기 제 1 샷에 의하여 노광된 상기 오버레이 버니어 키 및 얼라인먼트 키를 이용하여, 상기 단일칩 영역 중 테두리를 제외한 나며지 영역에 노광될 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 단일칩이 형성될 영역 중 테두리를 제외한 나머지 영역을 복수의 제 2 샷으로 노광하는 단계(S30) 이후에, 제 1 샷 및 제 2 샷이 노광되지 않은 나머지 영역을 복수의 제 3 샷으로 노광하는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 기판의 적어도 일면 상에, 상기 제 2 레티클을 이용하여 상기 제 1 샷 및 상기 제 2 샷이 노광되지 않은 나머지 영역을 스티칭 공정에 의하여 복수의 제 3 샷으로 노광할 수 있다.
엑스레이 검출장치는 엑스레이 발생장치에 의해서 촬영된 피사체의 엑스레이 이미지를 검출하여 디스플레이 장치로 제공하는 장치이다. 현재, 필름을 사용하지 않는 디지털 방사선(Digital Radiography) 방식을 이용하는 플랫 패널(flat panel) 방식의 엑스레이 검출장치가 널리 이용되고 있다. 이러한 방식을 이용하는 플랫 패널 엑스레이 검출장치는 플랫 패널 내에 엑스레이를 감지하기 위한 다수의 광감지 픽셀을 구비한다. 각 광감지 픽셀은 엑스레이 발생장치로부터 발생된 엑스레이를 감지하여 전기적 신호를 출력한다. 전기적 신호는 판독 집적회로(Readout integrated circuits, ROIC)에 의해 플랫 패널로부터 행 단위로 판독된다. 판독 집적회로에서 출력되는 신호는 신호 처리과정을 거쳐 영상 신호로 변환되어 엑스레이 이미지를 표시하기 위한 디스플레이 장치로 전송된다.
한편, 현대의료 진단방법에서 엑스레이는 중요한 진단의 도구로 사용되고 있으나 사용하면 할수록 피폭 량이 증가하여 인체에 다른 발병의 원인이 될 수 있다. 또한, 의료진단에서 연조직(soft tissue) 진단은 영상의 대조도가 낮아서 진단의 어려움이 많고 진단비용과 진단시간을 많이 소모하여 왔으며, 대부분의 인체장기 내 종양을 엑스레이로 진단하여 초기단계의 미세종양을 찾아낼 수 없었다.
또한, CMOS로 제작된 검출기는 그 크기가 작아 실제 크기를 축소시켜 검출한 후 이미지를 확대하여야 한다는 문제점 등이 있었다.
그러나 본 발명에 따르는 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서는 상술한 문제점 등을 해결 할 수 있다. 예를 들어, 12cm x 12cm의 대면적을 8인치 웨이퍼 상에 구현할 수 있는 방법을 제공함과 동시에, 최소크기로 회로를 구현하여 필 팩터(fill factor)를 최대화 할 수 있는 방법을 제공할 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 대면적 영상센서를 단결정의 기판 상에 제조할 경우, 회로의 집적도 향상으로 필 팩터가 높아져 고 분해능을 갖는 대면적 영상센서를 제작 할 수 있다. 그 뿐만 아니라, 단결정 기판에 구현된 광 센서는 신호/잡음 비가 높아 검출기의 감도가 높아진다.
본 발명에 따른 상기 기판은, 예를 들어, 단결정 실리콘 기판을 포함할 수 있다. 상기 단결정 실리콘 기판을 사용한 엑스레이 검출기의 경우, 빠른 빛 감응속도와 전자의 이동도로 인하여 엑스레이 노출시간을 줄일 수 있다. 그 뿐만 아니라, 엑스레이 발생선원의 소형화도 가능하여 이동형의 진단기기도 제작할 수 있다.
또한, 신호대 잡음비(Signal to noise ratio)가 높아서, 영상대조도가 높아질 수 있다. 특히, 연조직의 대조도를 높이므로 지금까지 검출하지 못하였던 대부분의 인체장기 내부의 종양을 진단하여 초기단계의 미세종양을 찾아낼 수 있다.
본 발명에서는, 예를 들어, 미세패턴 크기가 0.18㎛인 패터닝 기술을 포함할 수 있다. 그러나 상기 패터닝 기술을 적용하여 구현되는 칩의 크기는 3cm x 2.5cm의 패턴면적으로 12cm x 12cm 대면적을 1회의 패터닝으로 구현할 수 없다.
본 발명에서는 상술한 문제점들과 상기 기술 적용에 따른 대면적 확보(> 5x5 cm2)를 위하여, 개별적으로 만들어지는 패터닝을 연속적으로 덧붙여 형성하는 스티칭(stitching) 공정을 적용하여 대면적을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 스티칭 공정을 적용하여, 필 팩터를 높임으로써 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 성능도 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에서 사용되는 제 1 레티클을 개략적으로 도시하는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에서 사용되는 제 2 레티클을 개략적으로 도시하는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 제 1 레티클(20)은, 도 2와 같이, ROIC(21), 오버레이 버니어 키 및 얼라인먼트 키(22)를 포함할 수 있다. 제 2 레티클(30)은, 도 3과 같이, 픽셀(32) 및 로우 드라이버(31)를 포함할 수 있으며, 로우 드라이버(31)가 제 2 레티클(30)의 네 개의 테두리 중에서 하나의 테두리에만 배치되게 형성될 수 있다.
본 발명에 따르는 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법은, 도 2 내지 도 8을 참조하여 설명할 수 있다.
먼저, 단결정 실리콘 기판(10)의 적어도 일면 상에, ROIC(21), 오버레이 버니어 키 및 얼라인먼트 키(22) 정보를 포함하는 제 1 레티클(20)을 이용하여, 단일칩 영역의 테두리(도 4의 A)를 스티칭(stitching) 공정에 의하여 복수의 제 1 샷(shot)으로 노광할 수 있다.
단결정 실리콘 기판(10)의 적어도 일면 상에, 복수의 제 1 샷으로 노광되어 전사된 패턴(25)들은 도 4와 같이, 단일칩 영역의 테두리(도 4의 A)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 이때, 단일칩에서 픽셀 등이 형성될 영역(도 4의 B)은 단결정 실리콘 기판(10)의 EBR(Edge Bead Removal) 라인 내측에 위치하면서 최대의 면적을 가지는 영역일 수 있다. 또한, 제 1 샷으로 노광되어 전사된 패턴(25)들에 의하여, 본 발명에 따르는 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 크기와 모양을 결정할 수 있다.
그런 다음에, 단일칩에서 픽셀 등이 형성될 영역(도 4의 B)에 픽셀(32) 및 로우 드라이버(31) 정보를 포함하는 제 2 레티클(30)을 이용하여, 도 4의 B영역에 스티칭 공정을 사용하여 복수의 제 2 샷으로 노광할 수 있다.
이때, 상기 복수의 제 2 샷은, 단결정 실리콘 기판(10) 상에 복수의 제 1 샷으로 노광되어 전사된 패턴(25)들의 오버레이 버니어 키 및 얼라인먼트 키(22) 정보를 참조하여, 단일칩이 형성될 영역(도 4의 B)에 노광될 수 있다. 복수의 제 2 샷으로 노광되어 전사된 패턴(35)들은, 도 5와 같이 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 제 2 샷으로 노광되어 전사된 패턴(35)들은, 이미 형성되어 있는 복수의 제 1 샷으로 노광되어 전사된 패턴(25)들의 바로 안쪽부터 중심부로 단계적으로 형성될 수 있다. 이때, 로우 드라이버(31)는 하나의 방향으로만 연결되어 신장 배치될 수 있다.
구체적인 예를 들어, 제 2 샷으로 노광되어 전사된 패턴(B.22)은, 패턴(B.22)과 근접한 제 1 샷으로 노광되어 전사된 패턴(A.21) 및/또는 패턴(A.12)의, 오버레이 버니어 키 및/또는 얼라인먼트 키(22) 정보를 참조하여 단일칩이 형성될 영역(도 4의 B)에 형성될 수 있다.
다른 예를 들어, 제 2 샷으로 노광되어 전사된 패턴(B.32)은, 패턴(B.32)과 근접한 제 1 샷으로 노광되어 전사된 패턴(A.31)의 오버레이 버니어 키 및/또는 얼라인먼트 키(22) 정보와 제 2 샷으로 노광되어 전사된 패턴(B.22)을 참조하여 단일칩에서 픽셀 등이 형성될 영역(도 4의 B)에 형성될 수 있다.
즉, 제 2 샷으로 노광되어 전사된 패턴(35)들은 근접한 위치에 제 1 샷으로 노광되어 전사된 패턴(25)의 오버레이 버니어 키 및/또는 얼라인먼트 키(22)의 정보, 및/또는 제 1 샷으로 노광되어 전사된 패턴(25)의 오버레이 버니어 키 및 얼라인먼트 키(22) 정보를 참조하여 이미 제 2 샷으로 노광되어 전사된 다른 근접한 패턴(35)를 참조하여 형성될 수 있다.
또한, 단수의 상기 제 1 샷에 의하여 노광되는 영역과 단수의 상기 제 2 샷에 의하여 노광되는 영역은 크기가 동일하며 패턴밀도가 동일할 수 있고, 복수의 제 1 샷으로 노광되어 전사된 패턴(25) 및 제 2 샷으로 노광되어 전사된 패턴(35)은 단결정 실리콘 기판(10)의 적어도 일면 상에 프레임(frame) 영역 없이 CMOS 회로와 광 다이오드만을 형성할 수 있다.
그런 다음에, 도 7과 같이, 단결정 실리콘 기판(10)의 적어도 일면 상에, 제 2 레티클(30)을 이용하여 상기 제 1 샷 및 상기 제 2 샷이 노광되지 않은 나머지 영역(도 4의 C)을 스티칭 공정에 의하여 복수의 제 3 샷으로 노광할 수 있다.
상기 복수의 제 3 샷으로 노광되어 전사된 패턴(d)들을, 단결정 실리콘 기판(10)의 적어도 일면 상에 상기 제 1 샷 및 상기 제 2 샷이 노광되지 않은 나머지 영역(도 4의 C)에 형성함으로써, 단일칩(100)의 패턴의 균일성 및 대칭성 등을 확보할 수 있는 더미(dummy) 패턴으로 이해할 수 있다.
그런 다음에, 상술한 방법으로 표준 CMOS 공정의 모든 층(layer)에 걸쳐서 진행함으로써, 구동회로를 최소면적으로 내장하고, CMOS회로 및 광 다이오드로 이루어진 고속, 고 분해능, 고감응성을 갖는 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서를 제작할 수 있다.
또한, 상기 ROIC 회로를 분리형 또는 일체형으로 제작가능하며, 분리형의 경우는 제 1 샷에 상기 ROIC 회로의 연결을 끊어 제작할 수 있으며, 일체형의 경우는 상기 ROIC 회로를 연결하여 제작할 수 있다.
또한, 상술한 방법을 통하여, ROIC, 오버레이 버니어 키 및 얼라인먼트 키를 포함하는 복수의 제 1 영역(40) 및 픽셀 및 로우 드라이버(31)를 포함하는 복수의 제 2 영역(50)으로 구성된 CMOS기반의 단일칩(100)을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서를 제작할 수 있다.
제 2 영역(50)은 가로 및 세로 방향으로 어레이 배치되며, 로우 드라이버(31)는 가로 및 세로 방향 중 어느 하나의 방향으로만 서로 연결되어 신장 배치될 수 있다. 제 1 영역(40)은 로우 드라이버(31)가 신장하는 방향의 말단에 각각 배치될 수 있다.
이러한 본 발명의 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서는, ROIC, 오버레이 버니어 키 및 얼라인먼트 키를 포함하는 복수의 제 1 영역(40)이, 제 2 영역(50)의 약 5㎛로우 드라이버(31)가 신장하는 방향의 말단에 각각 배치되게 형성됨으로써, X-선 검출기 또는 영상센서의 데드라인(dead line)을 최소화 할 수 있다. 나아가, 로우 드라이버(31)가 가로 방향과 세로 방향으로 각각 연결되어 신장 배치되는 경우의 X-선 검출기 또는 영상센서 보다 데드라인(dead line)을 최소화 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서는, 상기 데드라인으로 한 방향으로 신장되는 약 5㎛의 로우 드라이버(31)만을 포함하고 있어, 약 125㎛ 이상의 넓고, 많은 데드라인을 포함하고 있는 기존의 X-선 검출기 또는 영상센서보다 미세 암세포 조직 등을 더 잘 발견할 수 있다.
본 발명의 CMOS기반의 단일칩은, 상술한 방법을 통하여 8인치 기판 상에 대면적으로 제작될 수 있다. 대면적 단일칩은 상기 제 1 샷 및 상기 제 2 샷이 연결되어 하나의 단일 회로와 칩으로 구현될 수 있으며, 개별적인 상기 제 1 샷 및 상기 제 2 샷이 각각의 칩을 이루지 않고, 상기 제 1 샷 및 상기 제 2 샷이 하나의 칩을 이루는 X-선 검출기 또는 영상센서를 구현할 수 있다.
즉, 개별적인 상기 제 1 샷 및 상기 제 2 샷이 모두 모여 상기 단일칩을 구성할 때, 상기 제 1 샷 및 상기 제 2 샷은 모두, 샷과 샷간에 공간 없이 연속적으로 구성될 수 있다.
또한, 스티칭 공정에 의하여, 상기 제 1 샷과 상기 제 2 샷 간에 끊김 없이 하나의 단일칩으로 동작하게 되어 신호처리속도가 빨라지고, 필 팩터가 높아져 감광성과 분해능도 높일 수 있는 칩을 만들 수 있다. 따라서, 연조직의 대조도가 높은 X-선 검출기를 제작할 수 있게 되고 방사선의 조사량, 조사시간도 낮출 수 있는 검사장치 및 시스템을 구현할 수 있다.
한편, 상기 단일칩 전체를 둘러싸는 실링(seal ring)을 제 2 샷에 구성할 수 없는 문제점은, 상기 단일칩의 외곽을 상기 제 1 샷이 둘러싸고 있는 특성을 감안하여, 상기 제 1 샷의 바깥쪽에 설계하여 제조함으로써 해결할 수 있다. 상기 단일칩의 외각에 형성되는 실링은 제 1 샷이 개별적으로 가드-링(guard-ring)이 될 수 있도록 설계하고, 스티칭 공정을 수행함으로써, X-선 검출기 또는 영상센서의 최외각에서 둘러싸 보호하는 층을 형성함으로써, X-선 검출기 또는 영상센서의 신뢰성과 수명을 보장받을 수 있다.
또한, 상기 제 1 샷 및 상기 제 2 샷으로 나누어 상기 단일칩의 크기와 패턴밀도를 동일하게 설계함으로써, 상기 단일칩이 대면적으로 커지더라도 대칭과 중심을 잃지 않을 수 있도록 설계 및 배치를 고려하여 제작할 수 있다. 이는 대면적의 칩의 일부가 손상이 되면 칩 전체가 동작하지 않아서 폐기 처리할 수밖에 없는 문제점을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명은 대면적 칩의 수율을 높일 수 있는 방법으로 생산성 및 가격경쟁력에 기여할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
7: EBR
10: 단결정 실리콘 기판
20: 제 1 레티클
21: ROIC
22: 오버레이 버니어 키 및 얼라인먼트 키
25: 제 1 샷으로 노광되어 전사된 패터닝
30: 제 2 레티클
31: 로우 드라이버
32: 픽셀
35: 제 2 샷으로 노광되어 전사된 패터닝
40: 제 1 영역
50: 제 2 영역
10: 단결정 실리콘 기판
20: 제 1 레티클
21: ROIC
22: 오버레이 버니어 키 및 얼라인먼트 키
25: 제 1 샷으로 노광되어 전사된 패터닝
30: 제 2 레티클
31: 로우 드라이버
32: 픽셀
35: 제 2 샷으로 노광되어 전사된 패터닝
40: 제 1 영역
50: 제 2 영역
Claims (9)
- CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법에 있어서,
기판을 준비하는 단계;
상기 기판의 적어도 일면 상에, ROIC(readout integrated circuits), 오버레이 버니어 키(overlay vernier key) 및 얼라인먼트 키(alignment key) 정보를 포함하는 제 1 레티클을 이용하여 상기 단일칩 영역의 테두리를 스티칭 공정에 의하여 복수의 제 1 샷으로 노광하는 단계; 및
상기 기판의 적어도 일면 상에, 픽셀 및 로우 드라이버(low driver) 정보를 포함하는 제 2 레티클을 이용하여 상기 단일칩 영역 중 테두리를 제외한 나머지 영역을 스티칭 공정에 의하여 복수의 제 2 샷으로 노광하는 단계;
를 포함하는, CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 샷은 상기 제 1 샷에 의하여 노광된 상기 오버레이 버니어 키 및 얼라인먼트 키를 이용하여 노광되는, CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 2 샷으로 노광하는 단계 이후에,
상기 기판의 적어도 일면 상에, 상기 제 2 레티클을 이용하여 상기 제 1 샷 및 상기 제 2 샷이 노광되지 않은 나머지 영역을 스티칭 공정에 의하여 복수의 제 3 샷으로 노광하는 단계;
를 더 포함하는, CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법 - 제 1 항에 있어서,
단수의 상기 제 1 샷에 의하여 노광되는 영역과 단수의 상기 제 2 샷에 의하여 노광되는 영역은 크기가 동일하며 패턴밀도가 동일한, CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 로우 드라이버는 상기 제 2 레티클의 네 개의 테두리 중에서 하나의 테두리에만 배치되고,
상기 복수의 제 2 샷으로 노광하는 단계를 수행함으로써 형성되는 상기 로우 드라이버는 상기 단일칩 내에서 하나의 방향으로만 연결되어 신장 배치되는,
CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 단결정 실리콘 기판을 포함하는, CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 단일칩이 형성될 영역은 상기 기판의 EBR(Edge Bead Removal) 라인 내측에 위치하면서 최대의 면적을 가지는 영역인, CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 단일칩은 모든 샷이 연결되어 하나의 단일 회로를 이루는 칩으로서, 개별적인 샷이 각각의 칩을 이루지 않고 모든 샷이 하나의 칩을 이루며, 상기 개별적인 샷이 모두 모여 하나의 칩을 구성할 때, 모든 상기 개별적인 샷은 인접하는 샷 사이에 스페이스 없이 연속적으로 구성되는, CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서의 제조방법. - ROIC, 오버레이 버니어 키 및 얼라인먼트 키를 포함하는 복수의 제 1 영역; 및 픽셀 및 로우 드라이버(low driver)를 포함하는 복수의 제 2 영역;으로 구성된 CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서로서,
상기 제 2 영역은 가로 및 세로 방향으로 어레이 배치되며, 상기 로우 드라이버는 가로 및 세로 방향 중 어느 하나의 방향으로만 서로 연결되어 신장 배치되며,
상기 제 1 영역은 상기 로우 드라이버가 신장하는 방향의 말단에 각각 배치되는,
CMOS기반의 단일칩을 이용한 X-선 검출기 또는 영상센서.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140067711A KR101585078B1 (ko) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | Cmos기반의 단일칩을 이용한 x-선 검출기 또는 영상센서 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140067711A KR101585078B1 (ko) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | Cmos기반의 단일칩을 이용한 x-선 검출기 또는 영상센서 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150139290A KR20150139290A (ko) | 2015-12-11 |
| KR101585078B1 true KR101585078B1 (ko) | 2016-01-14 |
Family
ID=55020481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140067711A KR101585078B1 (ko) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | Cmos기반의 단일칩을 이용한 x-선 검출기 또는 영상센서 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101585078B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100670539B1 (ko) | 2004-12-30 | 2007-01-16 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 단결정 실리콘 성장 방식을 이용한 씨모스 이미지센서제조 방법 |
-
2014
- 2014-06-03 KR KR1020140067711A patent/KR101585078B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100670539B1 (ko) | 2004-12-30 | 2007-01-16 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 단결정 실리콘 성장 방식을 이용한 씨모스 이미지센서제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20150139290A (ko) | 2015-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6466326B2 (ja) | 最適形状を有するｃｍｏｓ撮像素子および写真植字によってそのような素子を生産するための方法 | |
| JP4881071B2 (ja) | 放射線検出器、及びこれを搭載した放射線撮像装置 | |
| US8798229B2 (en) | Detector modules and methods of manufacturing | |
| US20200013758A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| KR20110134843A (ko) | 디지털 방사능투과 이미징 장치 및 디지털 방사능투과 이미징 장치 동작 방법 | |
| CN102544032B (zh) | 晶片规模x射线检测器及其制造方法 | |
| US10327720B2 (en) | Imaging apparatus | |
| JP2009268892A (ja) | Ｘ線検出器およびｘ線ｃｔ装置 | |
| WO2008032241A2 (en) | Scintillator based x-ray sensitive integrated circuit element with depleted electron drift region | |
| Hatsui et al. | A direct-detection X-ray CMOS image sensor with 500 μm thick high resistivity silicon | |
| JP2008145335A (ja) | シンチレータアレイ製造方法、シンチレータアレイ、ｘ線検出器およびｘ線ｃｔ装置 | |
| JP2003255049A (ja) | 光検出装置及び放射線検出装置 | |
| JP2021536580A (ja) | マルチピース単層放射線検出器 | |
| JP2012145537A (ja) | 放射線検出装置、放射線検出システム、及び放射線検出装置の製造方法 | |
| KR101585078B1 (ko) | Cmos기반의 단일칩을 이용한 x-선 검출기 또는 영상센서 및 그 제조방법 | |
| RU2686867C2 (ru) | Модульная asic детектора визуализации | |
| JP5970641B2 (ja) | 撮像装置 | |
| KR101715245B1 (ko) | Cmos기반의 단일칩으로 구현 가능한 x-선 검출기 또는 영상센서 및 그 제조방법 | |
| CN106531755B (zh) | 图像传感器和制造其的方法 | |
| JP2005164521A (ja) | 光電変換装置及びｘ線ｃｔ用放射線検出器 | |
| KR101735479B1 (ko) | 플렉서블 반도체 방사선 검출기의 제조방법, 이를 이용한 플렉서블 반도체 방사선 검출기 및 이를 포함하는 방사선 영상장치 | |
| Stavro | Development of an Amorphous Selenium Based Photon Counting Detector for Breast Imaging Applications | |
| US20130146776A1 (en) | Flat panel imagers with pixel separation and method of manufacturing the same | |
| KR101316639B1 (ko) | 엑스레이 디텍터 및 이의 제조방법 | |
| JP2011099813A (ja) | ２次元読み出し回路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190107 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191219 Year of fee payment: 5 |