KR20000039651A - Optic sensor of thin film transistor and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광센서에 관한 것으로서, 더 상세하게는 센서 박막트랜지스터와, 스토리지커패시터와, 스위칭 박막트랜지스터를 가진 박막트랜지스터 광센서(Thin Film Transistor Optical Sensor ; 이하, TFT 광센서) 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical sensor, and more particularly, to a thin film transistor optical sensor having a thin film transistor, a storage capacitor, a switching thin film transistor, and a manufacturing method thereof. will be.
일반적으로, TFT 광센서는 빛의 세기에 따른 전하량을 정보로써 저장하고, 저장된 정보를 외부 제어신호에 따라 전달하는 소자로서, 스캐너, 디지털 복사기 등과 같은 이미지 처리장치의 이미지 리더에 장치되어 사용된다.In general, the TFT optical sensor is an element that stores the amount of charge according to the light intensity as information, and transfers the stored information according to an external control signal, and is used in an image reader of an image processing apparatus such as a scanner or a digital copier.
이와같은 TFT 광센서는 빛의 세기에 따른 광전류를 발생시키는 센서 박막트랜지스터와, 상기 센서 박막트랜지스터에서 발생된 광전류를 전하형태의 정보로서 저장하는 스토리지 커패시터와, 상기 스토리지 커패시터에서 저장된 정보를 외부 구동회로의 제어신호에 따라 외부로 전달하는 스위칭 박막트랜지스터로 이루어진다.Such a TFT optical sensor includes a sensor thin film transistor for generating a photo current according to light intensity, a storage capacitor for storing photo current generated by the sensor thin film transistor as charge information, and an external driving circuit for storing the information stored in the storage capacitor. It consists of a switching thin film transistor to transfer to the outside according to the control signal of.
이하, 종래의 TFT 광센서를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 실제로 TFT 광센서는 수많은 픽셀로 구성되어 있지만, 모두 동일한 구조를 가지고, 설명의 명료함을 위하여 단위 픽셀만을 설명하도록 한다.Hereinafter, a conventional TFT optical sensor will be described with reference to the accompanying drawings. In fact, the TFT optical sensor is composed of a large number of pixels, but all have the same structure, and only the unit pixels will be described for clarity of explanation.
도 1a내지 도 1c는 종래의 TFT 광센서의 제조공정을 나타내는 평면도이고, 실제로 금속층과 금속층 사이에는 층간절연막이 형성되지만, 간결한 설명을 위하여 평면도에는 생략하고, 단면도에 도시하여 설명하도록 한다.1A to 1C are plan views illustrating a manufacturing process of a conventional TFT optical sensor, and an interlayer insulating film is actually formed between the metal layer and the metal layer, but will be omitted from the plan view for the sake of brevity, and will be described in a cross-sectional view.
도 1a에서와 같이, 기판(미도시)상에 수평축방향으로 센서 게이트(12)가 형성되어 있고, 상기 센서 게이트(12)의 일 측면의 일부와 접하여, 소정 모양의 제1 스토리지전극(14)이 형성되어 있다. 상기 제1 스토리지전극(14)과 소정거리 만큼 떨어진 위치에 스위치 게이트(16)가 수평축방향으로 형성되어 있다. 이때, 상기 센서 게이트(12), 제1 스토리지전극(14), 스위치 게이트(16)는 도전성금속으로 이루어진 것이다.As shown in FIG. 1A, a sensor gate 12 is formed in a horizontal axis direction on a substrate (not shown), and the first storage electrode 14 having a predetermined shape is in contact with a portion of one side of the sensor gate 12. Is formed. The switch gate 16 is formed in a horizontal axis direction at a position spaced apart from the first storage electrode 14 by a predetermined distance. In this case, the sensor gate 12, the first storage electrode 14, and the switch gate 16 are made of a conductive metal.
도 1b에서와 같이, 상기와 같이 형성된 기판(미도시)상의 전면에 걸쳐 제1 절연막(미도시)이 형성되어 있고, 상기 센서 게이트(12) 상부의 제1 절연막(미도시)상의 일부에 센서 반도체층(20a)이 형성되어 있고, 상기 스위치 게이트(16) 상부의 제1 절연막(미도시)상에 스위치 반도체층(20b)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 1B, a first insulating film (not shown) is formed over the entire surface of the substrate (not shown) formed as described above, and a sensor is formed on a portion of the first insulating film (not shown) above the sensor gate 12. The semiconductor layer 20a is formed, and the switch semiconductor layer 20b is formed on the first insulating film (not shown) on the switch gate 16.
도 1c에서와 같이, 상기와 같이 형성된 기판상에 도전성금속으로 이루어진 센서 드레인(22a) 및 센서 소오스(22b), 제2 스토리지전극(22c), 스위치 드레인(22d) 및 스위치 소오스(22e)가 각각 형성되어 있다. 이때, 상기 센서드레인(20a) 및 센서 소오스(22b)는 상기 센서 반도체층(20b)상의 일부에서 서로 마주보며 형성되고, 상기 스위치드레인(22d) 및 스위치소오스(22e)는 스위치반도체층(20b)상의 일부에서 서로 마주보며 형성된다.As shown in FIG. 1C, the sensor drain 22a, the sensor source 22b, the second storage electrode 22c, the switch drain 22d, and the switch source 22e made of a conductive metal on the substrate formed as described above are respectively. Formed. At this time, the sensor drain 20a and the sensor source 22b are formed to face each other on the sensor semiconductor layer 20b, and the switch drain 22d and the switch source 22e are the switch semiconductor layer 20b. It is formed in part of the image facing each other.
그래서, 상기 센서 드레인(22a) 및 센서 소오스(22b)는 센서반도체층(20a)을 통해 전류가 흐르고, 상기 스위치드레인(22d) 및 스위치소오스(22e)는 스위치반도체층(20b)을 통해 전류가 흐른다.Thus, current flows through the sensor semiconductor layer 20a in the sensor drain 22a and the sensor source 22b, and current flows through the switch semiconductor layer 20b in the switch drain 22d and the switch source 22e. Flow.
한편, 상기 제1 스토리지전극(14)과 대응되는 위치에 제2 스토리지전극(22b)이 형성되어 있다.The second storage electrode 22b is formed at a position corresponding to the first storage electrode 14.
상술한 바와 같은 종래의 TFT 광센서를 단면적 구조로써 설명하면 다음과 같다.Referring to the conventional TFT optical sensor as described above as a cross-sectional structure as follows.
도 2a내지 도 2d는 도 1C에 도시된 2-2'를 따라 절단한 종래의 TFT 광센서의 제조공정을 나타내는 단면도이다.2A to 2D are sectional views showing the manufacturing process of the conventional TFT optical sensor cut along 2-2 'shown in FIG. 1C.
도 2a에서와 같이, 기판(10)상의 영역을 감광영역(A), 저장영역(B), 스위칭영역(C)으로 각각 정의하고, 기판(10)상에 도전성금속을 증착한다. 증착된 도전성금속을 소정의 패턴에 따라 패터닝하여 감광영역(A)의 기판(10)상에는 센서게이트(12)를 형성하고, 저장영역(B)의 기판(10)상에는 제1 스토리지전극(14)을 형성하며, 스위칭영역(C)의 기판(10)상에는 스위치 게이트(16)를 각각 형성한다.As shown in FIG. 2A, an area on the substrate 10 is defined as a photosensitive area A, a storage area B, and a switching area C, and a conductive metal is deposited on the substrate 10. The deposited conductive metal is patterned according to a predetermined pattern to form the sensor gate 12 on the substrate 10 of the photosensitive region A, and the first storage electrode 14 on the substrate 10 of the storage region B. The switch gates 16 are formed on the substrate 10 of the switching region C, respectively.
도 2b에서와 같이, 상기와 같이 형성된 기판상에 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiNx)과 같은 제1 절연막(18)을 전면에 걸쳐 형성한다. 상기 제1 절연막(18)상에 반도체물질을 증착하고, 소정 패턴에 따라 패터닝하여 감광영역(A)의 제1 절연막(18)상에 센서 반도체층(20a)을 형성하고, 스위칭영역(C)의 제1 절연막(18)상에 스위치 반도체층(20b)을 각각 형성한다.As shown in FIG. 2B, a first insulating film 18, such as a silicon oxide film SiO 2 and a silicon nitride film SiNx, is formed over the entire surface on the substrate formed as described above. A semiconductor material is deposited on the first insulating layer 18, and patterned according to a predetermined pattern to form a sensor semiconductor layer 20a on the first insulating layer 18 of the photosensitive region A. The switching region C The switch semiconductor layers 20b are formed on the first insulating films 18 respectively.
도 2c에서와 같이, 상기 센서 및 스위치 반도체층(20a)(20b)이 형성된 제1 절연막(18)상에 도전성금속을 증착하고, 이를 소정 패턴에 따라 패터닝하여 센서 드레인(22a) 및 센서 소오스(22b), 제2 스토리지전극(22c), 스위치 드레인(22d) 및 스위치 소오스(22e)를 각각 형성한다. 여기서, 상기 센서 게이트(12), 센서 소오스(22b), 센서 드레인(22a), 센서 반도체층(20a)이 센서 박막트랜지스터로서 기능한다. 또한, 상기 제1 스토리지전극(14), 제2 스토리지전극(22b)이 스토리지 커패시터로서 기능하고, 상기 스위치게이트(16), 스위치드레인(22d) 및 스위치소오스(22e), 스위치반도체층(20b)이 스위칭 박막트랜지스터로서 기능한다.As shown in FIG. 2C, a conductive metal is deposited on the first insulating layer 18 on which the sensor and switch semiconductor layers 20a and 20b are formed, and patterned according to a predetermined pattern to form the sensor drain 22a and the sensor source ( 22b), second storage electrode 22c, switch drain 22d and switch source 22e are formed, respectively. The sensor gate 12, the sensor source 22b, the sensor drain 22a, and the sensor semiconductor layer 20a function as a sensor thin film transistor. In addition, the first storage electrode 14 and the second storage electrode 22b function as a storage capacitor, and the switch gate 16, the switch drain 22d, the switch source 22e, and the switch semiconductor layer 20b. It functions as a switching thin film transistor.
도 2d에서와 같이, 상기와 같이 형성된 기판(10)상에 제2 절연막(24)을 전면에 걸쳐 형성한다. 상기 제2 절연막(24)상에 도전성금속을 증착하고, 이를 소정 패턴에 따라 패터닝하여 상기 스위칭 영역(C)의 제2 절연막(24)상에 차광막(26)을 형성한다. 이때, 상기 차광막(26)은 외부의 빛이 스위치 반도체층(20b)으로 입사되지 않게 하여 외부의 빛이 스위칭 박막트랜지스터의 스위칭 동작에 영향을 미치지 않도록 하는 기능을 수행한다.As shown in FIG. 2D, a second insulating film 24 is formed over the entire surface on the substrate 10 formed as described above. A conductive metal is deposited on the second insulating layer 24 and patterned according to a predetermined pattern to form a light blocking layer 26 on the second insulating layer 24 of the switching region C. In this case, the light blocking film 26 prevents external light from entering the switch semiconductor layer 20b so that external light does not affect the switching operation of the switching thin film transistor.
상술한 바와 같은 종래의 TFT 광센서는 효과적인 광감지 성능을 발휘하기 위해서는 광감지 영역을 넓힐 필요가 있는데 반하여, 제조공간은 상대적으로 좁은 문제점이 있다. 따라서, 종래의 TFT 광센서와 동일한 제조공간만을 가지고도 광감지성능을 향상시킬 수 있는 기술이 필요해진다.As described above, the conventional TFT optical sensor needs to widen the light sensing region in order to exhibit an effective light sensing performance, whereas the manufacturing space has a relatively narrow problem. Therefore, there is a need for a technology capable of improving the light sensing performance even with the same manufacturing space as that of the conventional TFT optical sensor.
다시말해서, 빛의 세기에 따라 광전류를 발생시키는 감광영역과 상기 감광영역에서 발생된 광전류를 전하량 형태의 정보로서 저장하는 스토리지커패시터 영역을 서로 분리시키지 않고, 통합시킨다면, 스토리지커패시터의 용량을 증대시킬 뿐만 아니라, 광감지 효율도 증대시킬 수 있다는 것이 본 발명의 착안점이다.In other words, if the photosensitive area generating the photocurrent according to the light intensity and the storage capacitor area storing the photocurrent generated in the photosensitive area as information in the form of charge amount are not separated from each other, the capacity of the storage capacitor is increased. Rather, it is the focus of the present invention that the light sensing efficiency can also be increased.
상술한 바와 같은 문제점 및 필요성을 해결하기 위하여 본 발명은 전체 공간을 확대시키지 않고도, 센서 박막트랜지스터의 감지영역을 증가시키고, 스토리지커패시터의 커패시턴스를 증대시킬 수 있는 박막트랜지스터형 광센서 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems and necessity, the present invention provides a thin film transistor type optical sensor and a method of manufacturing the same, which can increase the sensing area of the sensor thin film transistor and increase the capacitance of the storage capacitor without enlarging the entire space. The purpose is to provide.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 박막트랜지스터 광센서의 주요 제조공정을 나타내는 평면도.1A to 1C are plan views illustrating a main manufacturing process of a conventional thin film transistor optical sensor.
도 2a내지 도 2d는 도 1C에 도시된 2-2'을 따라 절단한 종래의 박막트랜지스터 광센서의 제조공정을 나타내는 단면도.2A to 2D are sectional views showing a manufacturing process of a conventional thin film transistor optical sensor cut along 2-2 'shown in FIG. 1C.
도 3a내지 도 3d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막트랜지스터 광센서의 제조공정을 나타내는 평면도.3A to 3D are plan views illustrating a manufacturing process of a thin film transistor optical sensor according to a first embodiment of the present invention.
도 4a내지 도 4e는 도 3에 도시된 4-4'을 따라 절단한 본 발명의 박막트랜지스터 광센서의 제조공정을 나타낸 단면도.4A to 4E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thin film transistor optical sensor of the present invention cut along 4-4 'shown in FIG.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 다수개의 윈도우를 가진 박막트랜지스터 광센서의 단면을 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing a cross section of a thin film transistor optical sensor having a plurality of windows according to a second embodiment of the present invention;
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
30 - 게이트 배선 32 - 제1 복합전극30-gate wiring 32-first composite electrode
34 - 윈도우 36 - 스위치 게이트34-Window 36-Switch Gate
38a - 센서 반도체층 38b - 스위치 반도체층38a-Sensor Semiconductor Layer 38b-Switch Semiconductor Layer
40 - 센서 드레인 42 - 제2 복합전극40-sensor drain 42-second composite electrode
42c - 노출된 센서반도체층42c-Exposed sensor semiconductor layer
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 TFT 광센서는 빛을 윈도우를 통해 피사체에 투과하여 반사된 빛에 따라 발생된 광전류를 전하의 형태로 저장하는 광센서로서, 기판과; 상기 기판상의 소정의 위치에 정의된 영역으로, 상기 광원으로부터의 빛을 상기 피사체로 투과시키는 윈도우와; 상기 윈도우의 둘레에 접하여 위치하고, 전하형태의 정보를 저장하는 스토리지커패시터와; 상기 스토리지커패시터의 둘레에 접하여 위치하고, 피사체에 반사된 빛의 세기에 따라 전하를 생성하는 센서부를 포함하는 것이다.The TFT optical sensor of the present invention for achieving the above object is an optical sensor for storing the photocurrent generated in accordance with the light reflected by the light transmitted through the object through the window, the substrate; A window defined at a predetermined position on the substrate and configured to transmit light from the light source to the subject; A storage capacitor positioned adjacent to the circumference of the window and storing charge information; Located in contact with the periphery of the storage capacitor, and comprises a sensor unit for generating a charge in accordance with the intensity of light reflected on the subject.
본 발명의 다른 특징은 빛을 윈도우를 통해 피사체에 조사되어 반사된 빛에 따라 발생된 광전류를 전하의 형태로 저장하는 박막트랜지스터형 광센서를 제조하는 방법으로서, 기판을 구비하는 단계와; 상기 기판상에 도전성금속을 증착하고, 패터닝하여 제1 스토리지전극 영역과 센서게이트 영역의 기능을 가진 제1 복합전극, 스위치게이트를 형성하는 단계와; 상기 제1 복합전극 및 스위치게이트가 형성된 기판상에 제1 절연막을 형성하는 단계와; 상기 제1 절연막상에 실리콘을 증착하고, 패터닝하여 상기 센서게이트 영역 상부의 제1 절연막상에 센서반도체층과, 상기 스위치게이트 상부의 제1 절연막상에 스위치반도체층을 각각 형성하는 단계와; 상기 센서반도체층 및 스위치반도체층이 형성된 제1 절연막상에 도전성금속을 증착하고, 패터닝하여 센서반도체층 및 인접한 제1 절연막에 걸쳐서 센서드레인 및 센서소오스를 각각 형성하고, 상기 스위치반도체층 및 인접한 제1 절연막에 걸쳐서 스위치드레인 및 스위치소오스를 각각 형성하며, 상기 제1 스토리지전극과 대응되는 위치의 제1 절연막상에 제2 스토리지전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막트랜지스터 광센서의 제조방법을 제공하는 것이다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor type optical sensor for storing a light current generated in accordance with the light reflected by the object irradiated through the window in the form of a charge, comprising: providing a substrate; Depositing and patterning a conductive metal on the substrate to form a first composite electrode and a switch gate having a function of a first storage electrode region and a sensor gate region; Forming a first insulating film on the substrate on which the first composite electrode and the switch gate are formed; Depositing and patterning silicon on the first insulating film to form a sensor semiconductor layer on the first insulating film above the sensor gate region and a switch semiconductor layer on the first insulating film above the switch gate; A conductive metal is deposited on the first insulating film on which the sensor semiconductor layer and the switch semiconductor layer are formed, and then patterned to form a sensor drain and a sensor source over the sensor semiconductor layer and the adjacent first insulating film, respectively. 1. A method of manufacturing a thin film transistor optical sensor comprising: forming a switch drain and a switch source respectively over an insulating film, and forming a second storage electrode on a first insulating film at a position corresponding to the first storage electrode; will be.
본 발명의 또 다른 특징은 투명한 기판과; 상기 기판상의 소정의 영역에 적어도 하나로 정의된 윈도우와, 상기 윈도우의 둘레를 따라 접하여 제1 스토리지전극으로 기능하는 영역과, 상기 제1 스토리지전극의 둘레를 따라 접하여 센서게이트로 기능하는 영역을 가진 제1 복합전극과; 상기 센서게이트 및 윈도우상에 형성된 절연층과, 상기 제1 스토리지전극상에 형성된 유전층과; 상기 센서게이트 위치의 상기 절연층상에 형성된 액티브층과; 상기 액티브층상에 일정간격으로 이격되어 대응되도록 형성된 소오스전극 및 드레인전극과; 상기 제1 스토리지전극 위치의 상기 유전층상에 형성된 제2 스토리지전극을 포함하는 박막트랜지스터 광센서를 제공하는 것이다.Another feature of the invention is a transparent substrate; A window defined by at least one predetermined region on the substrate, a region in contact with a circumference of the window to serve as a first storage electrode, and a region in contact with a circumference of the first storage electrode to serve as a sensor gate. 1 composite electrode; An insulating layer formed on the sensor gate and the window, and a dielectric layer formed on the first storage electrode; An active layer formed on the insulating layer at the sensor gate position; A source electrode and a drain electrode formed on the active layer so as to be spaced apart at regular intervals; It is to provide a thin film transistor optical sensor including a second storage electrode formed on the dielectric layer at the first storage electrode position.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;
제1 실시예First embodiment
제1 실시예에 따른 TFT 광센서는 가운데의 소정공간을 윈도우로 정의하고, 그 윈도우의 둘레를 따라 스토리지커패시터가 형성되고, 그 스토리지커패시터의 둘레를 따라 센서 TFT가 형성된 것이다.In the TFT optical sensor according to the first embodiment, a predetermined space in the center is defined as a window, a storage capacitor is formed along the circumference of the window, and a sensor TFT is formed along the circumference of the storage capacitor.
도 3a내지 도 3d는 본 발명의 제1 실시예에 따라 TFT 광센서의 제조공정을 평면적으로 도시한 평면도이고, 본 발명의 특징은 전극의 구조에 있기 때문에 간결한 설명을 위해 절연막은 도시하지 않는다.3A to 3D are plan views schematically showing the manufacturing process of the TFT optical sensor according to the first embodiment of the present invention, and the insulating film is not shown for the sake of brevity because the features of the present invention are in the structure of the electrode.
도 3a에서와 같이, 소정영역으로 정의된 윈도우(34)가 위치하고, 수평축 방향으로 형성되어 소정폭을 가진 게이트배선(30)이 배치된다. 이 게이트배선(30)의 일 측면과 접하고, 상기 윈도우(34)의 둘레를 따라 접한 제1 복합전극(32)이 형성되어 있다. 즉, 상기 제1 복합전극(32) 내부에 형성된 사각형 모양의 빈공간은 빛을 투과하는 윈도우(34)로서 기능하는 것이다. 이때, 상기 제1 복합전극(32)은 센서 게이트전극으로서의 기능과, 제1 스토리지전극으로서의 기능을 모두 수행한다. 또한, 그와 소정거리만큼 떨어진 위치에 수평축 방향으로 소정폭을 가진 스위치 게이트(36)가 형성되어 있다.As shown in FIG. 3A, a window 34 defined as a predetermined region is located, and a gate wiring 30 having a predetermined width is formed in the horizontal axis direction. A first composite electrode 32 is formed in contact with one side of the gate wiring 30 and along the circumference of the window 34. That is, the rectangular hollow space formed inside the first composite electrode 32 functions as a window 34 that transmits light. At this time, the first composite electrode 32 functions as both a sensor gate electrode and a first storage electrode. Further, a switch gate 36 having a predetermined width in the horizontal axis direction is formed at a position apart from the predetermined distance.
도 3b에서와 같이, 상기 윈도우(34)의 둘레를 따라 소정 거리만큼 떨어져 센서 반도체층(38a)이 형성되어 있고, 상기 스위치 게이트(36)상의 소정위치에 스위치 반도체층(38b)이 형성되어 있다. 이때, 센서반도체층(38a)은 센서게이트(32)의 폭보다 작게 형성되고, 스위치반도체층(38b)도 스위치게이트(36)의 폭보다 작게 형성된다. 이는 기판 하부로부터 조사되는 광원의 빛에 의한 산란광이 상기 센서반도체층(38a) 및 스위치반도체층(38b)으로 입사되지 못하도록 하기 위함이다.As shown in FIG. 3B, a sensor semiconductor layer 38a is formed along a circumference of the window 34 by a predetermined distance, and a switch semiconductor layer 38b is formed at a predetermined position on the switch gate 36. . In this case, the sensor semiconductor layer 38a is formed smaller than the width of the sensor gate 32, and the switch semiconductor layer 38b is also formed smaller than the width of the switch gate 36. This is to prevent the scattered light by the light of the light source irradiated from the lower part of the substrate from entering the sensor semiconductor layer 38a and the switch semiconductor layer 38b.
이어서, 상기와 같이 형성된 기판상에 절연막(미도시)을 전면에 걸쳐 형성한다.Next, an insulating film (not shown) is formed over the entire surface on the substrate formed as described above.
도 3c에서와 같이, 상기 윈도우(34)의 둘레를 따라 제2 복합전극(42)이 위치하여 상기 센서반도체층(38a)상에 일부분이 오버랩되고, 이 제2 복합전극(42)의 일측에서 수직축방향으로 돌출된 부분이 상기 스위치반도체층(38b)상의 일부에 오버랩된다.As shown in FIG. 3C, a second composite electrode 42 is positioned along the circumference of the window 34 to partially overlap the sensor semiconductor layer 38a, and at one side of the second composite electrode 42. A portion protruding in the vertical axis direction overlaps a portion on the switch semiconductor layer 38b.
또한, 수평축방향으로 데이터라인(35)이 배열되어 있고, 상기 데이터라인(35)의 일측면과 접하고, 상기 센서반도체층(38a)의 외측둘레상에 오버랩된 센서드레인(40)이 위치해 있다.In addition, the data lines 35 are arranged in the horizontal axis direction, and in contact with one side of the data lines 35, overlapping sensor drains 40 are disposed on the outer periphery of the sensor semiconductor layer 38a.
따라서, 제2 복합전극(42)은 센서반도체층(38a)에 오버랩되고, 스위치반도체층(38b)에도 오버랩되는데, 상기 센서반도체층(38a)에 오버랩된 부분은 센서소오스로서 기능하고, 상기 스위치반도체층(38b)에 오버랩된 부분은 스위치드레인(44b)으로서 기능하게 된다.Accordingly, the second composite electrode 42 overlaps the sensor semiconductor layer 38a and also overlaps the switch semiconductor layer 38b. The overlapped portion of the sensor semiconductor layer 38a functions as a sensor source, and the switch The portion overlapped with the semiconductor layer 38b functions as the switch drain 44b.
그리고, 수평축방향으로 데이터라인(44)이 형성되어 있고, 데이터라인(44)의 일부가 돌출하여 상기 스위치 반도체층(38b)상의 일부에 오버랩된 스위치소오스(44a)가 형성되어 있다. 이 스위치소오스(44a)는 상기 스위치드레인(44b)과 상기 스위치반도체층(38b)상의 일부에서 마주보면서 형성되어 있다.A data line 44 is formed in the horizontal axis direction, and a part of the data line 44 protrudes to form a switch source 44a overlapping a part of the switch semiconductor layer 38b. The switch source 44a is formed facing each other on the switch drain 44b and a part of the switch semiconductor layer 38b.
도 3d에서와 같이, 상기 스위치 반도체층(38b)으로 입사되는 빛을 차단하기 위해 스위치반도체층(38b) 상부에 차광막(46)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 3D, a light shielding film 46 is formed on the switch semiconductor layer 38b to block light incident on the switch semiconductor layer 38b.
상술한 바와 같이 윈도우를 하나만 형성한 것은 스토리지커패시터의 커패시턴스를 증가시킴으로써, 신호대 노이즈비(Signal vs Noise Ratio ; S/N 비)를 증가시키기 위한 것이다. 이와는 반대로, 다수개의 윈도우를 형성하여 윈도우영역을 증가시킴으로써, 윈도우영역을 투과하는 광량을 증가시킴으로써 피사체에서 반사되는 빛의 세기를 증가시킬 수 있을 것이다.As described above, only one window is formed to increase the signal-to-noise ratio (S / N ratio) by increasing the capacitance of the storage capacitor. On the contrary, by increasing the window area by forming a plurality of windows, it is possible to increase the intensity of light reflected from the subject by increasing the amount of light passing through the window area.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 TFT 광센서의 단면을 공정순서에 따라 설명하면 다음과 같다.As described above, the cross section of the TFT optical sensor according to the embodiment of the present invention will be described according to the process sequence.
도 4a내지 도 4e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 TFT 광센서의 제조공정을 나타낸 단면도이다.4A to 4E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the TFT optical sensor according to the first embodiment of the present invention.
도 4a에서와 같이, 기판(28)상의 영역을 감광영역(A), 저장영역(B), 스위칭영역(C), 윈도우(D)로 각각 정의한다. 이와같이 정의된 기판(28)상에 도전성금속을 증착하고, 이를 소정 패턴에 따라 패터닝하여 제1 복합전극(32) 및 스위치게이트(36)를 각각 형성한다. 이때, 상기 제1 복합전극(32)은 동일한 금속으로 형성되고, 동일한 패턴(Pattern)이지만, 그 위치에 따라 기능이 서로 다르다. 즉, 저장영역(B)에 위치한 제1 복합전극은 제1 스토리지전극(32a)으로서 기능하고, 감광영역(A)에 위치한 제1 복합전극은 센서게이트(32b)로서 기능한다.As shown in FIG. 4A, regions on the substrate 28 are defined as a photosensitive region A, a storage region B, a switching region C, and a window D, respectively. The conductive metal is deposited on the substrate 28 defined as described above and patterned according to a predetermined pattern to form the first composite electrode 32 and the switch gate 36, respectively. In this case, the first composite electrode 32 is formed of the same metal and has the same pattern, but functions differently depending on its position. That is, the first composite electrode positioned in the storage area B functions as the first storage electrode 32a, and the first composite electrode positioned in the photosensitive area A functions as the sensor gate 32b.
이어서, 상기 제1 복합전극(32) 및 스위치 게이트(36)가 형성된 기판상에 제1 절연막(35)을 전면에 걸쳐 형성한다.Subsequently, a first insulating layer 35 is formed over the entire surface on the substrate on which the first composite electrode 32 and the switch gate 36 are formed.
도 4b에서와 같이, 상기 제1 절연막(35)상에 비정질실리콘을 증착하고, 이를 소정패턴에 따라 패터닝하여 상기 감광 영역(A)의 제1 절연막(35)상의 일부에 센서반도체층(38a)을 형성함과 동시에, 스위칭 영역(C)의 제1 절연막(35)상의 일부에 스위치 반도체층(38b)을 형성한다.As shown in FIG. 4B, amorphous silicon is deposited on the first insulating layer 35 and patterned according to a predetermined pattern to form a sensor semiconductor layer 38a on a portion of the first insulating layer 35 of the photosensitive region A. And a switch semiconductor layer 38b are formed on a part of the first insulating film 35 of the switching region C.
도 4c에서와 같이, 상기 센서반도체층(38a) 및 스위치반도체층(38b)이 형성된 제1 절연막(35)상에 도전성금속을 증착하고, 패터닝하여 상기 제1 스토리지전극(32a)과 대응되는 위치에 제2 스토리지전극(42b)을 형성한다. 이와동시에, 상기 센서 반도체층(38a) 및 인접한 제1 절연막(35)에 걸친 센서드레인(44a) 및 센서소오스(44b)를 각각 형성한다. 동일한 공정단계에서, 상기 스위치반도체층(38b) 및 인접한 제1 절연막(35)에 걸친 스위치드레인(42a) 및 스위치소오스(40)를 각각 형성한다.As shown in FIG. 4C, a conductive metal is deposited and patterned on the first insulating layer 35 on which the sensor semiconductor layer 38a and the switch semiconductor layer 38b are formed to correspond to the first storage electrode 32a. The second storage electrode 42b is formed on the substrate. At the same time, a sensor drain 44a and a sensor source 44b are formed over the sensor semiconductor layer 38a and the adjacent first insulating layer 35, respectively. In the same process step, the switch semiconductor layer 38b and the switch drain 42a and the switch source 40 are formed on the adjacent first insulating layer 35, respectively.
도 4d에서와 같이, 상기와 같이 형성된 기판상에 제2 절연막(45)을 전면에 걸쳐 형성한다.As shown in FIG. 4D, a second insulating film 45 is formed over the entire surface on the substrate formed as described above.
도 4e에서와 같이, 상기 제2 절연막(45)상에 도전성금속을 증착하고, 패터닝하여 스위칭영역(C)의 제2 절연막(45)상에 차광막(46)을 형성함으로써, 상기 스위치반도체층(38b)에 빛이 입사되지 않도록 하는 기능을 수행한다.As shown in FIG. 4E, a conductive metal is deposited on the second insulating film 45 and patterned to form a light shielding film 46 on the second insulating film 45 of the switching region C, thereby forming the switch semiconductor layer ( 38b) to prevent light from being incident.
제2 실시예Second embodiment
이하, 제2 실시예는 제1 실시예에서 개시된 TFT 광센서와는 달리 TFT 광센서의 윈도우를 다수개로 형성함으로써, 광원의 투과광을 증가시켜 광감도를 향상시킬뿐만 아니라, 센서 박막트랜지스터에서 발생되는 광전류를 증가시키도록 한 구조이다.Hereinafter, unlike the TFT optical sensor disclosed in the first embodiment, the second embodiment forms a plurality of windows of the TFT optical sensor, thereby increasing the transmitted light of the light source to improve the light sensitivity, as well as the photocurrent generated in the sensor thin film transistor. It is a structure to increase the.
도 5는 다수개의 윈도우를 가진 TFT 광센서의 평면적 구조를 나타낸 평면도로서, 제2 실시예는 상기 제1 실시예와는 달리 단일윈도우가 아닌 다수개의 윈도우(34b)(34c)(34d)를 가지도록 형성한다. 이것은 광원으로부터 다량의 빛이 투과되도록 함으로써, 광전류를 증대시키는 역할을 하기 때문에 TFT 광센서의 광감지 성능을 향상시킬 수 있다.5 is a plan view showing a planar structure of a TFT optical sensor having a plurality of windows. The second embodiment has a plurality of windows 34b, 34c, and 34d instead of a single window unlike the first embodiment. To form. This allows a large amount of light to be transmitted from the light source, thereby increasing the photocurrent, thereby improving the light sensing performance of the TFT optical sensor.
이와같이, 센서TFT, 스토리지커패시터, 스위칭TFT로 구성된 TFT 광센서에서의 센서TFT 및 스토리지커패시터를 별도의 영역으로 구분해서 형성하지 않고, 센서TFT 및 스토리지커패시터를 하나의 영역으로 통합하여 형성한다.In this way, the sensor TFT and the storage capacitor in the TFT optical sensor constituted by the sensor TFT, the storage capacitor, and the switching TFT are not formed separately into separate areas, but are formed by integrating the sensor TFT and the storage capacitor into one area.
상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 다음과 같은 장점이 있다.According to a preferred embodiment of the present invention as described above has the following advantages.
첫째, 박막트랜지스터형 광센서의 감지영역을 증가시켜 광전류를 증가시켜 신호대 노이즈비를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.First, there is an advantage that the signal-to-noise ratio can be improved by increasing the photocurrent by increasing the detection area of the thin film transistor type optical sensor.
둘째, 박막트랜지스터형 광센서의 윈도우를 다수개로 형성하여 감지영역에 반사되는 광량을 증가시켜 광전류를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.Second, by forming a plurality of windows of the thin film transistor type optical sensor, there is an advantage that the light current can be increased by increasing the amount of light reflected by the sensing region.
셋째, 윈도우영역과, 센서 박막트랜지스터와, 스토리지커패시터를 하나로 통합하여 각각의 소자를 별도로 형성할 때보다 공간활용이 용이하고, 신호대 노이즈비를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Third, by integrating the window region, the sensor thin film transistor, and the storage capacitor into one, the space utilization is easier and the signal-to-noise ratio can be improved than when the respective elements are separately formed.
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