KR101804090B1 - 실리콘 카바이드 기판 상에 형성된 트랜지스터를 포함하는 방사선 디텍터 - Google Patents
실리콘 카바이드 기판 상에 형성된 트랜지스터를 포함하는 방사선 디텍터 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 방사선 디텍터 및 그 제조 방법을 개시한다. 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 실리콘카바이드(SiC) 기판; 상기 실리콘카바이드 기판 상에 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 형성되는 게이트 전극; 상기 게이트 전극의 양측에 배치되고, 상기 실리콘카바이드 기판 내에 서로 이격되도록 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역; 상기 게이트 전극 상에 형성되는 층간 절연막; 상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 게이트 전극과 연결되는 워드 라인(Word Line); 상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 드레인 영역과 연결되는 비트 라인(Bit Line) 및 상기 층간 절연막 상에 배치되는 신틸레이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명의 실시예는 실리콘 카바이드 기판 상에 형성된 트랜지스터를 포함하는 방사선 디텍터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 1MeV 이상의 고준위에서도 측정이 가능한 방사선 디텍터에 관한 것이다.
엑스선(X-ray) 및 감마선(γ-ray)과 같은 방사선은 투과성이 강하여 이를 이용하면 물체의 내부를 볼 수 있다. 따라서 방사선은 의료 분야 및 비파괴 검사 등에 중요하게 쓰인다. 피사체 내부의 밀도에 따라서 방사선의 투과량이 달라지고, 이러한 투과량의 차이를 측정하여 피사체의 내부를 영상화할 수 있다.
방사선 촬영장치는 방사선을 피사체에 조사하는 방사선 발생장치(Radiation Generator)와 피사체를 투과한 방사선을 검출하는 방사선 디텍터(Radiation Detector)로 구성된다.
방사선 디텍터는 방사선을 조사함으로써 방사선 이미지 또는 실시간 방사선 이미지가 디지털 신호로서 출력된다. 방사선 디텍터는 광을 전기 신호로 변환하는 광전변환부와, 광전변환기판에 접촉하고 외부에서 입사한 방사선을 광으로 변환하는 신틸레이터 층을 포함한다. 그 다음, 신틸레이터 층에 의해 입사된 방사선으로부터 변환된 광은 광전변환부에 도달하여 전하로 변환된다. 이 전하는 광전변환부와 연결된 트랜지스터로 전달되어, 출력 신호로 읽혀서 예를 들면 소정의 신호처리회로에 의해 디지털 이미지 신호로 변환된다.
광전변환부로는 포토 다이오드가 사용될 수 있고, 포토다이오드는 p(positive)형 반도체층, i(intrinsic)형 반도체층(i층) 및 n(negative)형 반도체층을 포함하는 PIN형 다이오드 또는 p(positive)형 반도체층 및 n(negative)형 반도체층을 포함하는 PN형 다이오드일 수 있다.
기존의 방사선 디텍터는 대부분 엑스선과 같은 저준위 방사선량을 검출하기 위한 것으로 이러한 시스템에 1MeV 이상의 고준위 방사선량을 조사할 경우 모든 방사선 디텍터가 파괴되는 문제점이 있다.
또한, 광전변환부에 형성되는 다이오드는 수직 구조의 PIN 구조 또는 PN구조를 가지고 있으며, 실리콘 웨이퍼를 관통하는 구조를 가지고 있기 때문에 집적화에 적합하지 어렵다.
또한, 방사선 디텍터를 경질의 하드한 재료로 제조함으로써, 인체의 곡면에 부착하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 실리콘카바이드(SiC; Silicon Carbide) 기판을 이용하여 트랜지스터를 제조함으로써, 1MeV 이상의 고준위에서도 측정이 가능한 방사선 디텍터에 관한 것이다.
본 발명의 실시예는 실리콘카바이드 기판의 점진적 파괴를 이용하여 고준위 방사선을 검출하여, 종래에 광전변환부로 사용되는 포토 다이오드 제거가 가능한 방사선 디텍터에 관한 것이다.
본 발명의 실시예는 게이트 절연막의 유전율 변화 또는 드레인 영역의 전자-정공 쌍(EHP; electron hole pair)이 변화를 이용하여 저준위 방사선을 검출하여, 종래에 광전변환부로 사용되는 포토 다이오드 제거가 가능한 방사선 디텍터에 관한 것이다.
본 발명의 실시예는 모든 배선을 실리콘카바이드(SiC) 기판 상부에 형성함으로써, 트랜지스터의 크기를 감소할 수 있어, 소자를 평면 구조로 제조가 가능한 방사선 디텍터에 관한 것이다.
본 발명의 실시예는 모든 배선을 실리콘카바이드(SiC) 기판 상부에 형성함으로써, 소자의 공정을 단순화, 검사 및 측정 분석이 편리한 방사선 디텍터에 관한 것이다.
본 발명의 실시예는 외부 배선과 연결시키기 위해 FPC(flexible printed circuit)를 사용하여 제조된 유연한 방사선 디텍터에 관한 것이다.
본 발명의 실시예는 유연 기판을 이용하여 다양한 각도에서도 방사선 조사를 실시간으로 검출할 수 있고, 인체의 곡면에 접촉이 가능한 방사선 디텍터에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 실리콘카바이드(SiC) 기판; 상기 실리콘카바이드 기판 상에 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 형성되는 게이트 전극; 상기 게이트 전극의 양측에 배치되고, 상기 실리콘카바이드 기판 내에 서로 이격되도록 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역; 상기 게이트 전극 상에 형성되는 층간 절연막; 상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 게이트 전극과 연결되는 워드 라인(Word Line); 상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 드레인 영역과 연결되는 비트 라인(Bit Line) 및 상기 층간 절연막 상에 배치되는 신틸레이터를 포함한다.
상기 방사선 디텍터는 고준위 방사선에 의해 상기 실리콘카바이드 기판이 파괴되어, 상기 고준위 방사선을 검출할 수 있다.
상기 방사선 디텍터는 저준위 방사선에 의해 상기 게이트 절연막의 유전율이 변화되어, 상기 저준위 방사선을 검출을 검출할 수 있다.
상기 방사선 디텍터는 저준위 방사선에 의해 상기 드레인 영역의 전자-정공 쌍(EHP; electron hole pair)이 변화되어, 상기 저준위 방사선을 검출할 수 있다.
상기 층간 절연막 상에 상기 소스 영역과 연결되는 바이어스 라인(Bias Line)을 더 포함할 수 있다.
상기 게이트 전극, 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 연결되는 모든 배선은 상기 실리콘카바이드 기판 상부에 형성될 수 있다.
상기 층간 절연막 내에는 적어도 하나 이상의 콘택홀을 포함할 수 있다.
상기 게이트 전극은 비정질 실리콘(amorphous Si), 다결정 실리콘(poly crystalline Si), 단결정 실리콘(single crystalline Si) 및 금속 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 방사선 디텍터는 적어도 하나의 FPC(flexible printed circuit)를 포함할 수 있다.
상기 방사선 디텍터는 FPC(flexible printed circuit)를 이용하여 외부 배선과 연결될 수 있다.
상기 방사선 디텍터는 유연 소자일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 실리콘카바이드(SiC) 기판 상에 형성된 트랜지스터를 구비하는 방사선 디텍터를 제조함으로써, 1MeV 이상의 고준위에서도 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 실리콘카바이드 기판의 점진적 파괴를 이용하여 고준위 방사선을 검출하여, 종래에 광전변환부로 사용되는 포토 다이오드를 제거할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 게이트 절연막의 유전율 변화 또는 드레인 영역의 전자-정공 쌍(EHP; electron hole pair)의 변화를 이용하여 저준위 방사선을 검출하여, 종래에 광전변환부로 사용되는 포토 다이오드를 제거할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 게이트 전극, 소스 영역 및 드레인 영역과 연결되는 모든 배선을 실리콘카바이드 기판 상부에 형성함으로써, 트랜지스터의 크기를 감소할 수 있어, 소자를 평면 구조로 제조할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 트랜지스터를 실리콘카바이드 기판 표면에 평면 구조로 제조하여, 광전변환부의 사이즈를 감소시켜, 집적도를 향상시킬 수 있다.
또한, 트랜지스터를 실리콘카바이드 기판 표면에 평면 구조로 제조하여 100V이하에서도 소자가 작동할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 트랜지스터를 가로세로 1㎜×1㎜ 이 내의 실리콘카바이드 기판 상에 존재하되, 트랜지스터의 크기를 실리콘카바이드 기판 보다 작게 제조하여 입사되는 방사선의 대부분이 인체로 투과 되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 모든 배선은 실리콘카바이드 기판 상부에 형성함으로써, 소자의 구조 단순화, 검사 및 측정 분석이 편리해질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 외부 배선과 연결시키기 위해 FPC(flexible printed circuit)를 사용하여 유연 소자로 제조할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 FPC를 사용함으로써, 온/오프(on/off)가 아닌 리니어 신호를 검출 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 유연 기판을 이용하여 다양한 각도에서도 방사선 조사를 실시간으로 검출할 수 있고, 인체의 곡면에 접촉이 가능한 방사선 디텍터를 제조할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 인체에 부착이 가능하여 환자의 작은 움직임에 대해서도 트래킹시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터의 단면도를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터의 트랜지스터가 형성된 실리콘카바이드의 표면을 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터에 사용되는 FPC를 도시한 이미지 이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터의 트랜지스터가 형성된 실리콘카바이드의 표면을 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터에 사용되는 FPC를 도시한 이미지 이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or'이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or'를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다'라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.
또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되지 않는다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 막, 층, 영역, 구성 요청 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 층, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터의 단면도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 실리콘카바이드(SiC; Silicon Carbide) 기판(110), 실리콘카바이드 기판(110) 상에 형성되는 게이트 절연막(120), 게이트 절연막(120) 상에 형성되는 게이트 전극(130), 게이트 전극(130)의 양측에 배치되고, 실리콘카바이드 기판(110) 내에 서로 이격되도록 형성되는 소스 영역(141) 및 드레인 영역(142) 및 게이트 전극(130) 상에 형성되는 층간 절연막(150)을 포함하는 트랜지스터를 구비한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 칩 내에 적어도 하나의 트랜지스터를 포함할 수 있다.
또한, 층간 절연막(150) 상에는 적어도 하나의 배선이 형성될 수 있다.
구체적으로, 층간 절연막(150) 상에는 게이트 전극(130)과 연결되는 워드 라인(Word Line; 173), 드레인 영역(142)과 연결되는 비트 라인(Bit Line; 172) 및 소스 영역(141)과 연결되는 바이어스 라인(Bias Line; 171)을 포함한다.
또한, 층간 절연막(150) 내에는 적어도 하나 이상의 콘택홀(161, 162, 163)을 포함할 수 있다.
종래의 사용되는 방사선 디텍터는 방사선이 조사되면 신틸레이터가 조사된 방사선을 가시광선으로 전환시킨다. 전환된 가시광은 광전변환부로 사용되는 포토 다이오드에 입사되고, 광전변환부는 입사된 가시광선의 세기에 대응하는 전기적 신호를 발생시킬 수 있다.
바람직하게는, 포토 다이오드는 입사된 가시광선으로 인해 포토 다이오드의 공핍층에서 전자-정공 쌍(EHP; electron hole pair)이 변화되어, 포토 다이오드의 내부에 전류가 흐르게 된다.
또한, 포토 다이오드에서 발생된 전기적 신호는 기판에 배치된 트랜지스터에 제공된다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 게이트 절연막(120)의 유전율 변화, 드레인 영역(142)의 공핍층의 전자-정공 쌍의 변화 또는 실리콘카바이드 기판(110)의 변화에 의해 방사선을 검출할 수 있기 때문에 종래에 광전변환부로 사용되는 포토 다이오드를 제거할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 실리콘카바이트 기판(110)을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)의 실리콘카바이드 기판(110)은 서로 대향하는 제1 면(상단) 및 제2 면(하단)을 포함하고, 제1 면(상단)에는 트랜지스터 및 신틸레이터가 형성될 수 있다.
종래에 사용되는 방사선 디텍터는 실리콘(Si) 기판을 사용하고, 이는 주로 엑스레이 검출을 위해 사용된다.
하지만 방사선 디텍터를 엑스선이 아닌 고준위 방사선에 사용하게 되면 실리콘 기판이 고준위 방사선에 의해 파괴되는 문제가 발생하기 때문에 실리콘 기판을 고준위 방사선에 사용하기에 적합하지 않다.
하지만 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 기판(110)으로 실리콘카바이드를 사용하기 때문에 1MeV 이상의 고준위에서도 기판이 파괴되지 않는 장점이 있어, 엑스선 외에 다양한 방사선을 검출하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 실리콘카바이드 기판(110)이 광전변환부 역할을 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 방사선이 조사되면 신틸레이터로 조사된 방사선을 가시광선으로 전환시키고, 전환된 가시광선은 광전변환부로 사용되는 실리콘카바이드 기판(110)을 변화시켜 방사선을 검출할 수 있다.
구체적으로, 고준위 방사선이 조사되면, 실리콘카바이드 기판(110)은 조사된 고준위 방사선에 의해 점진적으로 파괴되어, 고준위 방사선을 검출할 수 있다.
또한, 실리콘카바이드 기판(110)의 파괴는 기존에 광변변환부로 사용되는 포토 다이오드와 동일한 역할을 하기 때문에 포토 다이오드를 제거할 수 있다.
실리콘카바이드 기판(110)을 광전변환부로 사용하는 경우, 실리콘카바이드 기판(110)의 파괴에 의해 고준위 방사선의 검출하기 때문에 1회용 소자로 사용될 수 있다.
실리콘 카바이드 기판(110) 상에 게이트 절연막(120)을 형성한다.
실리콘 카바이드 기판(110) 상에 게이트 절연막(120)을 성막한 다음, 패터닝 공정을 진행하여 원하는 크기 및 형상의 게이트 절연막(120)을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 게이트 절연막(120)이 광전변환부 역할을 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 방사선이 조사되면 신틸레이터로 조사된 방사선을 가시광선으로 전환시키고, 전환된 가시광선은 광전변환부로 사용되는 게이트 절연막(120)의 유전율을 변화시켜 방사선을 검출할 수 있다.
구체적으로, 저준위 방사선이 조사되면, 게이트 절연막(120)은 조사된 저준위 방사선에 의해 유전율이 변화되어, 저준위 방사선을 검출할 수 있다.
게이트 절연막(120)을 광전변환부로 사용하는 경우, 게이트 절연막(120)의 점진적 파괴에 의해 저준위 방사선의 검출하기 때문에 1회용 소자로 사용될 수 있다.
또한, 게이트 절연막(120)의 유전율 변화는 기존에 광변변환부로 사용되는 포토 다이오드와 동일한 역할을 하기 때문에 포토 다이오드를 제거할 수 있다.
게이트 절연막(120)은 무기 절연막, 유기 절연막, 무기 절연막의 이중 구조 및 유기/무기 하이브리드 절연막 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있고, 유기 절연막 재질로 형성되는 경우에는 스핀 코팅 방법이 이용될 수 있다.
바람직하게는, 게이트 절연막(120)은 예를 들어, 알루미늄 산화물(Al2O3), 실리콘 산화물(SiO2), 하프늄 산화물(HfO2), 지르코늄 산화물(ZrO2) 또는 실리콘질화막(Si3N4) 등의 유전 성질을 갖는 물질 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.
실리콘 카바이드 기판(110) 상에 게이트 전극(130)을 형성한다.
게이트 절연막(120)이 형성된 실리콘 카바이드 기판(110) 상에 게이트 전극(130)을 성막한 다음, 패터닝 공정을 진행하여 원하는 크기 및 형상의 게이트 전극(130)을 형성할 수 있다.
게이트 전극(120)은 게이트 절연막(120)과 동일한 크기 및 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
게이트 전극(130)은 워드 라인(173)으로부터 연장되어 형성될 수 있고, 게이트 전극(130)은 워드 라인(173)과 동일한 물질로 동일한 공정을 통해 형성될 수 있다.
게이트 전극(130)은 비정질 실리콘(amorphous Si), 다결정 실리콘(poly crystalline Si), 단결정 실리콘(single crystalline Si) 및 금속 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
예를 들면, 게이트 전극(130)으로 사용되는 금속은, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 등의 금속 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
게이트 전극(130)의 양측에 배치되고, 실리콘카바이드 기판(110) 내에 서로 이격되도록 형성되는 소스 영역(141) 및 드레인 영역(142)을 형성한다.
소스 영역(141) 및 드레인 영역(142)은 실리콘카바이드 기판(113) 내에 서로 이격되도록 게이트 전극(130)의 양 측단에 형성될 수 있다.
따라서, 채널 영역은 게이트 전극(130)의 하측, 소스 영역(141) 및 드레인 영역(142) 사이에 형성될 수 있고, 전자가 이동하는 채널 역할을 한다.
소스 영역(141) 및 드레인 영역(142)은 실리콘카바이드 기판(110) 내에 불순물을 주입하는 이온 주입 공정을 진행하여 형성될 수 있다.
만약, 실리콘카바이드 기판(110)의 채널 영역이 N-type이라면, 소스 영역(141) 또는 드레인 영역(142)은 P-type을 가지도록 이온 주입을 진행하고, 실리콘카바이드 기판(110)의 채널 영역이 P-type이라면, 소스 영역(141) 또는 드레인 영역(142)은 N-type을 가지도록 이온 주입을 진행함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)의 실리콘카바이드 기판(110)은 PIN 또는 PN 구조를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 드레인 영역(142)이 광전변환부로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 방사선이 조사되면 신틸레이터로 조사된 방사선을 가시광선으로 전환시키고, 전환된 가시광선은 광전변환부로 사용되는 드레인 영역(142)의 전자-정공 쌍을 변화시켜 방사선을 검출할 수 있다.
구체적으로, 저준위의 방사선이 조사되면, 드레인 영역(142)은 조사된 저준위 방사선에 의해 드레인 영역(142)의 전자-정공 쌍이 변화되어, 저준위 방사선을 검출할 수 있다.
드레인 영역(142)을 광전변환부로 사용하는 경우, 드레인 영역(142)의 전자-정공 쌍의 변화에 의해 저준위 방사선의 검출하기 때문에 다회용 소자로 사용될 수 있다.
또한, 드레인 영역(142)의 전자-정공 쌍의 변화는 기존에 광변변환부로 사용되는 포토 다이오드와 동일한 역할을 하기 때문에 포토 다이오드를 제거할 수 있다.
실리콘카바이드 기판(110) 상에는 적어도 하나의 콘택홀(161, 162, 163)을 형성하기 위해 층간 절연막(150)을 형성한다.
또한, 층간 절연막(150)은 에칭 또는 연마와 같은 후속 공정 시, 트랜지스터를 보호할 수 있다.
층간 절연막(150)은 무기 절연막 또는 유기 절연막이 사용될 수 있고, 바람직하게는, 층간 절연막(150)은 실리콘 산화물(SiO2) 실리콘 질화물(SiNx) 또는 실리콘 산질화물(SiON) 등의 절연막 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 앞서 전술한 바와 같은 실리콘카바이드 기판(110), 게이트 절연막(120), 게이트 전극(130), 소스 영역(141), 드레인 영역(142) 및 층간 절연막(150)을 포함하는 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 칩 내에 적어도 하나 이상의 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 칩 내에 포함되는 트랜지스터의 개수가 감소할수록 인체로 투과되는 방사선의 양을 증가시킬 수 있고, 반대로, 칩 내에 포함되는 트랜지스터의 개수가 증가할수록 방사선 디텍터(100)의 정확도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 활용 목적에 따라, 칩 내에 포함되는 트랜지스터의 개수를 조절하여 제조하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 트랜지스터를 실리콘카바이드 기판(110) 표면에 평면 구조로 제조하여 100V이하에서도 소자가 작동할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 트랜지스터를 실리콘카바이드 기판(110) 표면에 평면 구조로 제조하여, 방사선 디텍터(100)의 사이즈를 감소시켜, 집적도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 트랜지스터를 가로세로 1㎜×1㎜ 이 내의 실리콘카바이드 기판 상에 존재하되, 트랜지스터의 크기를 기판보다 작게 제조하여 입사되는 방사선의 대부분이 인체로 투과 되도록 할 수 있다.
층간 절연막(150) 내에는 적어도 하나의 콘택홀(161, 162, 163)을 포함할 수 있다.
층간 절연막(150) 내에는 제1 콘택홀(161) 내지 제3 콘택홀(163)이 형성되고, 제1 콘택홀(161) 내지 제3 콘택홀(163)은 내부에 전도성 물질을 포함할 수 있다.
제1 콘택홀(161)은 소스 영역(141)과 바이어스 라인(171)을 연결하고, 제2 콘택홀(162)은 드레인 영역(142)과 비트 라인을 연결하고, 제3 콘택홀(163)은 게이트 전극(130)과 워드 라인(193)을 연결할 수 있다.
제1 콘택홀(161) 내지 제3 콘택홀(163)은 각각, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd) 또는 구리(Cu) 등의 금속 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 게이트 전극(130), 소스 영역(141) 및 드레인 영역(142)과 연결되는 적어도 하나의 배선을 포함한다.
구체적으로, 층간 절연막(150) 상에는 게이트 전극(130)과 연결되는 워드 라인(173)을 형성할 수 있다.
워드 라인(173)은 제3 콘택홀(163)을 통해 게이트 전극(130)과 연결되고, 워드 라인(173)은 게이트 전극(130)과 동일한 물질로 동일한 공정을 통해 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
워드 라인(173)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd) 또는 구리(Cu) 등의 금속 또는 그들의 합금으로 이루어질 수 있고, 이러한 금속 또는 합금의 단일층 또는 2층 이상의 다중층으로 이루어질 수 있다.
층간 절연막(150) 상에는 드레인 영역(142)과 연결되는 비트 라인(172)을 형성할 수 있다.
비트 라인(172)은 제2 콘택홀(162)을 통해 드레인 영역(142)에 연결되고, 전자 신호는 트랜지스터의 드레인 영역(142) 및 드레인 영역(142)에 연결된 비트 라인(172)을 거쳐서 영상 신호로 디스플레이 될 수 있다.
비트 라인(172)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd) 또는 구리(Cu) 등의 금속 또는 그들의 합금으로 이루어질 수 있고, 이러한 금속 또는 합금의 단일층 또는 2층 이상의 다중층으로 이루어질 수 있다.
층간 절연막(150) 상에는 소스 영역(141)과 연결되는 바이어스 라인(171)을 형성할 수 있다.
바이어스 라인(171)은 층간 절연막(150) 내에 형성된 제1 콘택홀(141)을 통해 소스 영역(141)에 연결될 수 있고, 바이어스 라인(171)을 통해 바이어스 전압을 인가할 수 있다.
바이어스 라인(171)은 외부의 전원공급부로부터 역방향(reverse bias)전압 및 순방향(forward bias)전압을 인가 받을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바이어스 라인(171)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd) 또는 구리(Cu) 등의 금속 또는 그들의 합금으로 이루어질 수 있고, 이러한 금속 또는 합금의 단일층 또는 2층 이상의 다중층으로 이루어질 수 있다.
또한, 바이어스 라인(171), 비트 라인(172) 및 워드 라인(173)은 동일한 방향으로 평행하게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 바이어스 라인(171), 비트 라인(172) 및 워드 라인(173)은 동일한 방향으로 평행하게 형성함으로써, 단일 패터닝 공정으로 다수의 배선을 형성할 수 있어, 공정 난이도를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 게이트 전극(130), 소스 영역(141) 및 드레인 영역(142)와 연결되는 모든 배선을 실리콘카바이드 기판(110) 상부에 형성함으로써, 트랜지스터의 크기를 감소시킬 수 있어, 소자를 평면 구조로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 게이트 전극(130), 소스 영역(141) 및 드레인 영역(142)과 연결되는 모든 배선이 실리콘카바이드 기판(110) 상부에 형성하여, 소자의 구조 단순화, 검사 및 측정 분석이 편리해질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 층간 절연막(150) 상에 배치되는 신틸레이터(scintillator; 도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
신틸레이터는 피조체를 투과한 방사선이 입사할 수 있도록 방사선 디텍터(100)의 전면 방향에 형성되고, 방사선을 광전변환부에서 흡수할 수 있는 파장의 광, 예를 들면 녹색 파장대의 가시광선으로 변환시킬 수 있다.
신틸레이터는 고체, 액체 및 기체 신틸레이터를 포함할 수 있고, 고체 신틸레이터는 유기 및 무기 신틸레이터를 포함할 수 있다.
유기 신틸레이터의 경우, 방사선 변환 효율이 낮은 반면 반응속도가 빠른 장점이 있고, 무기 신틸레이터는 광출력이 높고 선형성이 좋은 장점이 있으며, 필요에 따라 적절한 신틸레이터를 사용할 수 있다.
예를 들어, 신틸레이터는 탈륨 또는 나트륨이 도핑된 요오드화 세슘과 같은 할로겐 화합물로 형성되거나 가돌리늄 황산화물과 같은 산화물계 화합물이 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
신틸레이터는 트랜지스터의 전면에 필름형태로 부착될 수 있고 화학기상증착(CVD)방법에 의해 증착되어 형성될 수도 있다.
또한, 신틸레이터는 방사선이 입사되는 전면에 반사층을 더 포함할 수 있다. 반사층은 방사선이 투과될 수 있는 물질로 형성될 수 있고, 예를 들면, 반사층은 알루미늄 또는 티탄과 같은 금속으로 형성될 수 있고, 유리, 탄소 또는 세라믹과 같은 유기재료로 형성될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
반사층은 신틸레이터에서 변환된 가시광선 중 외부로 방출되어 손실되는 가시광선을 다시 내부로 반사시킴으로써 광 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 적어도 하나의 FPC(flexible printed circuit; 미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 FPC(flexible printed circuit)를 이용하여 외부 배선과 연결될 수 있다.
바람직하게는, FPC는 게이트 전극(130), 소스 영역(141) 또는 드레인 영역(142)과 연결되는 배선을 형성하기 위해, 트랜지스터 및 신틸레이터가 형성된 실리콘카바이드 기판(110)의 제1 면(상단)에 형성(또는 연결)될 수 있다.
또한, 방사선 디텍터(100)를 유연 소자로 제조하기 위해 소자가 존재하지 않는 영역에도 FPC가 형성(또는 연결)될 수 있다.
따라서, FPC는 실리콘카바이드 기판(110) 상에 트랜지스터 및 신틸레이터가 형성된 제1 면(상단)이 아닌, 제2 면(하단)에 FPC를 추가적으로 형성하여 방사선 디텍터(100)가 플렉서블 구조를 갖도록 제조할 수 있다.
바람직하게는, 실시예에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 실리콘카바이드 기판(110)의 제2 면(하단)에 백바이어스 겸용 기준라인(미도시)이 형성될 수 있다.
백바이어스 겸용 기준라인(미도시)은 실리콘카바이드 기판(110) 제2 면(하단)에 백바이어스를 인가하여 채널 영역 또는 드레인 영역에 공핍층이 형성되도록 할 수 있다.
방사선 디텍터(100)를 플렉서블 구조로 형성시키기 위해서는 상단과 하단의 배선이 FPC로 형성되어야 한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 FPC를 사용함으로써, 플렉서블 구조를 가질 수 있어, 유연 소자로 형성될 수 있다.
종래에는 사람을 고정시킨다 하더라도 기침 또는 심호흡과 같은 임의의 상황에 의한 신체의 미세한 움직임에도 치료 또는 측정 위치가 변화되는 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 인체에 부착이 가능하여, 방사선 디텍터(100)의 매트릭스 배열을 주소화시키고, 방사선 조사 시에 방사선 디텍터에서 검출되는 신호를 위치 추적으로 사용하여 미세한 움직임에 대해서도 트래킹이 가능해질 수 있다.
또한, 측정하려고 하는 대상체(예; 암세포) 또는 그 주변에 금을 삽입한 후, 그 신호와 연동시켜 보다 정교하게 방사선을 트래킹할 수 있다.
또한, 상단에 형성된 FPC와 하단에 형성된 FPC는 90도로 배치될 수 있고, 상단에 형성된 FPC는 전기적 특성을 검출하기 위한 용도로 사용될 수 있고, 하단에 형성된 FPC는 소자 고정용으로 전기적 배선의 역할보다는 고정의 기능이 더 많도록 형성될 수 있다.
FPC는 일부에 홀을 형성하여 전기적 배선과 납땜을 이용하여 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 FPC를 사용함으로써, 온/오프(on/off)가 아닌 리니어 신호를 검출 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)를 유연 소자로 형성함으로써, 인체 접촉이 가능한 방사선 디텍터(100)를 제조할 수 있다.
또한, 종래에는 환자가 누워 있기 전에 기기에 조사되는 방사선을 준비하는 방식, 바닥에 방사선 디텍터를 두고 그 위치나 양이 맞는지 고정된 상태로 준비하는 방식 또는 사이버 나이프처럼 좌표 값으로 조정하여 준비하는 방식으로 사람을 고정된 위치에 맞게 이동하여 위치를 파악하거나 고정된 환자에게 제3의 방서선을 조사하여 위치를 파악하였다.
그러나, 환자에게 제3의 방사선을 조사하여 위치를 파악 것은 위험성이 존재하고 방사선 조사 전후로 인체의 변동이 파악되었다 하더라도 인체의 위치 변동이 생기면 변동된 값들이 피드백되지 않은 상태에서 대략적인 위치로 치료를 진행하게 된다.
반면, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 환자의 위치를 직접 센싱시킬 수 있어 사전 조사 시에 매우 낮은 방사선의 포인트로만 위치를 추적하고, 신호에서 발생되는 값으로 어느 부분을 조사시킬 것인지 파악할 수 있어, 사전 준비 시간 감소 및 대응 시간이 매우 빨라지게 된다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터의 트랜지스터가 형성된 실리콘카바이드의 표면을 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터의 트랜지스터가 형성된 실리콘카바이드의 표면을 도시한 것을 제외하면, 도 1과 동일한 구성요소를 포함함으로, 중복되는 구성요소에 대해서는 생략하기로 한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 4개의 픽셀(P; pixel)을 포함하나, 이에 제한되지 않고, 적어도 하나의 픽셀(P; pixel)을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 픽셀(P) 내에는 도 1에서 도시된 바와 같은 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 트랜지스터를 가로세로 1㎜×1㎜ 이 내의 실리콘카바이드 기판(110) 상에 형성할 수 있다.
도 2a 및 도 2b에서는 트랜지스터를 명확히 도시하기 위해 픽셀(P)의 중심부에 트랜지스터를 형성하였으나, 이제 한정되지 않고, 트랜지스터는 실리콘카바이드 기판(110) 또는 픽셀(P)보다 작은 크기로 제조될 수 있고, 픽셀(P)의 중심 부분이 아닌 모서리 부분 일부에 픽셀(P)보다 작은 크기로 트랜지스터가 형성될 수 도 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 트랜지스터를 가로 세로 1㎜×1㎜ 이 내의 실리콘카바이드 기판(110) 상에 존재하되, 트랜지스터의 크기를 실리콘카바이드 기판(110)보다 작게 제조함으로써, 입사되는 방사선의 대부분이 인체로 투과될 수 있다.
도 1에서 도시된 바와 같은 트랜지스터는 실리콘카바이드 기판(110) 상에 다양한 평면 구조를 가질 수 있고, 바람직하게는, 도 2a 및 도 2b의 구조를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터의 트랜지스터는 게이트 전극(130), 소스 영역(141) 및 드레인 영역(142)를 포함하고, 각각 게이트 전극(130), 소스 영역(141) 및 드레인 영역(142)에 배선이 연결되어 있다.
구체적으로는, 소스 영역(141) 상에는 바이어스 라인(171)이 전기적으로 연결되고, 드레인 영역(142) 상에는 비트 라인(172)이 전기적으로 연결되며, 게이트 전극(130) 상에는 워드 라인(173)이 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 동일한 층에 평행하게 형성된 바이어스 라인(171), 비트 라인(172) 및 워드 라인(173)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 바이어스 라인(171), 비트 라인(172) 및 워드 라인(173)이 서로 다른 층에 교차하게 형성될 수 있으나, 이 경우, 바이어스 라인(171), 비트 라인(172) 및 워드 라인(173)은 모두 트랜지스터의 상단에 형성되는 것을 전제로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 게이트 전극(130), 소스 영역(141) 및 드레인 영역(142)과 연결되는 모든 배선을 트랜지스터의 상단에 배치함으로써, 소자의 구조 단순화가 가능하고, 검사 및 측정 분석이 편리하다.
도 2a에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 게이트 전극(130), 소스 영역(141) 및 드레인 영역(142)이 동일 선상에 나란히 형성되어 있어, 삼지창 형상(Ψ)의 평면 구조를 가질 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 소스 영역(141) 및 드레인 영역(142)이 동일 선상에 나란히 형성되어 있고, 게이트 전극(130)은 소스 영역(141) 및 드레인 영역(142) 보다 돌출되어있어, 십자 형상(+)의 평면 구조를 가질 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터에 사용되는 FPC를 도시한 이미지 이다.
도 3a 및 도 3b의 FPC(200, 210, 220)는 도 1에서 전술된 FPC와 동일하므로, 중복되는 구성요소에 대해서는 생략하기로 한다.
도 3a를 참조하면, FPC(200)는 가지(branch) 형태로 형성될 수 있고, FPC(200)는 방사선 디텍터의 상단에 전극이 일체 배선으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터는 FPC(200)를 사용함으로써, 온/오프(on/off)가 아닌 리니어 신호를 검출 할 수 있다.
도 3b를 참조하면, FPC(210,220)는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(300)의 상단 및 하단에 배치될 수 있고, 방사선 디텍터(또는 픽셀; 300)의 상단 및 하단에 배치된 FPC(210,220)는 90도로 형성될 수 있다.
상단에 형성된 FPC(220)는 전기적 특성을 검출하기 위한 용도로 사용될 수 있고, 하단에 형성된 FPC(210)는 소자 고정용으로 전기적 배선의 역할보다는 고정의 기능이 더 많도록 형성될 수 있다.
또한, 하단에 형성된 FPC(210)는 백바이어스 겸용 기준라인으로 사용될 수 있다.
또한, FPC(210,220)는 일부에 홀을 형성하여 전기적 배선과 납땜을 이용하여 연결되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 디텍터(300)는 외부 배선과 연결시키기 위해 FPC(200)를 사용하여 유연 소자로 제조될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 방사선 디텍터 110: 실리콘카바이드 기판
120: 게이트 절연막 130: 게이트 전극
141: 소스 영역 142: 드레인 영역
150: 층간 절연막 161: 제1 콘택홀
162: 제2 콘택홀 163: 제3 콘택홀
171: 바이어스 라인 172: 비트 라인
173: 워드 라인 200: FPC
210: 하단 FPC 220: 상단 FPC
300: 방사선 디텍터 또는 픽셀
120: 게이트 절연막 130: 게이트 전극
141: 소스 영역 142: 드레인 영역
150: 층간 절연막 161: 제1 콘택홀
162: 제2 콘택홀 163: 제3 콘택홀
171: 바이어스 라인 172: 비트 라인
173: 워드 라인 200: FPC
210: 하단 FPC 220: 상단 FPC
300: 방사선 디텍터 또는 픽셀
Claims (11)
- 실리콘카바이드(SiC; Silicon Carbide) 기판;
상기 실리콘카바이드 기판 상에 형성되는 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상에 형성되는 게이트 전극;
상기 게이트 전극의 양측에 배치되고, 상기 실리콘카바이드 기판 내에 서로 이격되도록 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역;
상기 게이트 전극 상에 형성되는 층간 절연막;
상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 게이트 전극과 연결되는 워드 라인(Word Line);
상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 드레인 영역과 연결되는 비트 라인(Bit Line) 및
상기 층간 절연막 상에 배치되는 신틸레이터를 포함하고,
고준위 방사선에 의해 상기 실리콘카바이드 기판이 파괴되어, 상기 고준위 방사선을 검출하는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.
- 삭제
- 실리콘카바이드(SiC; Silicon Carbide) 기판;
상기 실리콘카바이드 기판 상에 형성되는 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상에 형성되는 게이트 전극;
상기 게이트 전극의 양측에 배치되고, 상기 실리콘카바이드 기판 내에 서로 이격되도록 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역;
상기 게이트 전극 상에 형성되는 층간 절연막;
상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 게이트 전극과 연결되는 워드 라인(Word Line);
상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 드레인 영역과 연결되는 비트 라인(Bit Line) 및
상기 층간 절연막 상에 배치되는 신틸레이터를 포함하고,
저준위 방사선에 의해 상기 게이트 절연막의 유전율이 변화되어, 상기 저준위 방사선을 검출하는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.
- 실리콘카바이드(SiC; Silicon Carbide) 기판;
상기 실리콘카바이드 기판 상에 형성되는 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상에 형성되는 게이트 전극;
상기 게이트 전극의 양측에 배치되고, 상기 실리콘카바이드 기판 내에 서로 이격되도록 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역;
상기 게이트 전극 상에 형성되는 층간 절연막;
상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 게이트 전극과 연결되는 워드 라인(Word Line);
상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 드레인 영역과 연결되는 비트 라인(Bit Line) 및
상기 층간 절연막 상에 배치되는 신틸레이터를 포함하고,
저준위 방사선에 의해 상기 드레인 영역의 전자-정공 쌍(EHP; electron hole pair)이 변화되어, 상기 저준위 방사선을 검출하는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.
- 제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 층간 절연막 상에 상기 소스 영역과 연결되는 바이어스 라인(Bias Line)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.
- 제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 게이트 전극, 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 연결되는 모든 배선은 상기 실리콘카바이드 기판 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.
- 제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 층간 절연막 내에는 적어도 하나 이상의 콘택홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.
- 제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 게이트 전극은 비정질 실리콘(amorphous Si), 다결정 실리콘(poly crystalline Si), 단결정 실리콘(single crystalline Si) 및 금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.
- 제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방사선 디텍터는 적어도 하나의 FPC(flexible printed circuit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.
- 제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방사선 디텍터는 FPC(flexible printed circuit)를 이용하여 외부 배선과 연결되는 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.
- 제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방사선 디텍터는 유연 소자인 것을 특징으로 하는 방사선 디텍터.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170026026A KR101804090B1 (ko) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | 실리콘 카바이드 기판 상에 형성된 트랜지스터를 포함하는 방사선 디텍터 |
| PCT/KR2017/014119 WO2018117485A1 (ko) | 2016-12-19 | 2017-12-05 | 실리콘 카바이드 기판 상에 형성된 트랜지스터를 포함하는 방사선 디텍터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170026026A KR101804090B1 (ko) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | 실리콘 카바이드 기판 상에 형성된 트랜지스터를 포함하는 방사선 디텍터 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR101804090B1 true KR101804090B1 (ko) | 2017-12-01 |
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ID=60921968
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| KR (1) | KR101804090B1 (ko) |
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2017
- 2017-02-28 KR KR1020170026026A patent/KR101804090B1/ko active IP Right Grant
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