KR20030053564A - 엑스레이 디텍터의 제조방법 - Google Patents

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KR20030053564A
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Abstract

본 발명은 엑스레이 디텍터의 제조방법에 관한 것으로, 절연기판 상면에 게이트 및 패드를 형성하는 단계; 상기 절연기판 상면에 게이트 절연막과 비정질 실리콘층 및 에치스톱퍼를 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 상면에 활성층과 오옴접촉층 및 소오스/드레인을 형성하고, 이와 동시에 공통전극을 형성하는 단계; 상기 공통전극상에 제1스토리지 전극을 형성하는 단계; 상기 절연기판의 전체 구조 전면상에 보호막을 형성하고 콘택홀과 비아홀을 형성하는 단계; 및 상기 보호막상에 제2스토리지 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 기존의 8마스크 공정을 6마스크 공정으로 감축시킴으로써 공정 단순화를 구현하여 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 제조시 불량 발생 확률을 최소화시켜 제조수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것다.

Description

엑스레이 디텍터의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING X-RAY DETECTOR}
본 발명은 엑스레이 디텍터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정단계를 축소할 수 있는 엑스레이 디텍터의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 의료용으로 광범위하게 사용되고 있는 필름 인화 방식의 엑스레이(이하,X-ray) 촬영법은 필름 촬영후 인화 과정을 거쳐야 하기 때문에 일정시간이 흐른 후 그 결과물을 인지할 수 있다는 단점이 존재하였으며, 촬영후 필름의 보관 및 보존에 있어서 많은 문제점이 있었다.
종래에는 이러한 단점을 보완하기 위하여 박막트랜지스터 어레이를 이용한 디지털 X-ray 디텍터(DXD: Digital X-ray Detector)가 연구 및 개발되었다. 이러한 X-ray 디텍터에 있어서 박막트랜지스터(이하,TFT)는 검출기로 사용된다.
한편, TFT 검출기의 요구조건은 기존의 TFT LCD에서 요구되는 조건과 상이한 점이 있다.
구체적으로, 기존의 LCD의 TFT에서는 액정의 응답속도가 중요하지만, 이에 반하여 X-ray 디텍터의 TFT에서는 순간적으로 충전된 후 신호를 전달하여야 하며, 비교적 오랜 시간동안 X-ray 신호를 받은 후에 신호를 순간적으로 화면으로 옮겨야 한다. 따라서, TFT 화소에서 누설전류가 생기지 않도록 하기 위하여 0.1pA 이하의 낮은 오프전류(IOFF) 특성과 낮은 라인(line) 저항이 필수적으로 요구된다.
또한, 낮은 오프전류(IOFF) 특성을 가지기 위해선 백채널에치(BCE) TFT 구조보다는 에치스톱퍼(E/S) TFT 구조가 유리하며, 스토리지 캐패시턴스를 이루기 위해선 제1스토리지 전극과 대향하는 전하채집전극(CCE)인 제2스토리지 전극이 필요한다.
이러한 요구조건을 만족하는 종래 기술에 따른 X-ray 디텍터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 게이트(101)와 게이트 패드(102) 및 데이터 패드(103)가 형성된 기판(100)상에 게이트 절연막(104)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 게이트 절연막(104)상의 채널층(106) 상부에는 에치 스토퍼(108)가 위치하며, 이외에 오옴접촉층(110)과 소오스/드레인(114a)(114b)이 형성되어 박막트랜지스터(TFT)를 이룬다.
상기 박막트랜지스터(TFT) 상부에는 보호막(118)이 형성되어 있고, 상기 보호막(118) 상부에는 전하채집전극인 제2스토리지 전극(122:Charge Collecting Electrode)이 위치한다. 한편, 상기 제2스토리지 전극(122)은 제1스토리지 전극(112)과 대향하며, 상기 제1스토리지 전극(112)상에는 공통전극(116)이 형성되어 있다.
한편, 상기 제2스토리지 전극(122)은 콘택홀(120)에 의해 상기 소오스/드레인(114a)(114b) 일부와 콘택되어 있다.
이러한 X-ray 디텍터는 X-ray 소스(source)를 원하는 대상인 사람에게 투영한 후에 나오는 신호를 TFT 검출기에서 소정의 상(image)으로 구현하는 것이다. 특히, TFT 검출기에서 검출된 신호는 디지털(digital)화 되어 있으므로 원거리 전송 등에 유리하다.
그러나, 종래 기술에 따른 X-ray 디텍터에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래 기술에 있어서는, 상기한 바와 같이 낮은 오프전류(IOFF) 특성을 가지기위한 에치스톱퍼(E/S)의 형성을 필요로 하며, 또한 스토리지 캐패시턴스 형성을 위한 전하채집전극(CCE)인 제2스토리지 전극의 형성을 필요로 한다.
따라서, 종래 기술에 따른 X-ray 디텍터를 제조함에 있어서는, 게이트 형성 마스크 공정, 에치스톱퍼 형성 마스크 공정, 활성층 형성 마스크 공정, 제1스토리지 전극 형성 마스크 공정, 콘택홀 형성 마스크 공정, 소오스/드레인 형성 마스크 공정, 보호막 형성 마스크 공정 및 제2스토리지 전극 형성 마스크 공정 등이 필요하다.
이와 같이, 종래 기술에 따른 X-ray 디텍터 제조에는 총 8회의 마스크 공정이 필요하므로 공정이 복잡하고 제조시 불량이 발생할 가능성이 크며, 제조비용이 증가한다는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 상기 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 마스크 공정수를 감축시켜 제조비용을 감소시킬 수 있고, 불량발생 확률을 최소화하여 수율을 향상시킬 수 있는 엑스레이 디텍터의 제조방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 엑스레이 디텍터의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 엑스레이 디텍터의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
200: 절연기판201: 게이트
202,203: 패드204: 게이트 절연막
206a: 채널층208: 에치스톱퍼
210a: 오옴접촉층214a,214b: 소오스/드레인
215: 공통전극216; 제1스토리지 전극
218: 보호막220: 콘택홀
221,222: 비아홀224: 제2스토리지 전극
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스레이 디텍터의 제조방법은, 절연기판을 준비하는 단계; 상기 절연기판 상면에 게이트 및 패드를 형성하는 단계; 상기 게이트 및 패드를 포함한 상기 절연기판 상면에 게이트 절연막과 비정질 실리콘층 및 에치스톱퍼를 형성하는 단계; 상기 에치스톱퍼를 포함한 상기 게이트 절연막 상면에 채널층과 오옴접촉층 및 소오스/드레인을 형성하고, 이와 동시에 상기 게이트 절연막의 소정부분상에 공통전극을 형성하는 단계; 상기 공통전극을 포함한 상기 게이트 절연막상에 제1스토리지 전극을 형성하는 단계; 상기 소오스/드레인 및 제1스토리지 전극이 형성된 상기 절연기판의 전체 구조 전면상에 보호막을 형성한 다음, 상기 보호막의 소정부분에 콘택홀과 비아홀을 형성하는 단계; 및 상기 보호막 상면에 제2스토리지 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 엑스레이 디텍터의 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 엑스레이 디텍터의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
본 발명에 따른 엑스레이 디텍터의 제조방법은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 먼저 유리(Glass)와 같은 투명성 절연기판(200)을 준비한 다음, 상기 절연기판(200) 상면에 게이트(201)와 패드(202)(203), 구체적으로 게이트 패드(202)와 데이터 패드(203)를 형성한다.
이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트(201) 및 패드(202)(203)를 포함한 상기 절연기판(200) 상면에 게이트 절연막(204)을 증착하고 계속하여 비정질 실리콘층(206)을 증착하다. 그다음, 상기 비정질 실리콘층(206)상에는 후속하는 소오스/드레인(214a)(214b) 형성 공정시 후술하는 채널층(206a)의 손상을 방지하는 에치스톱퍼(208:Etch Stopper)를 형성한다. 이때, 상기 비정질 실리콘층(204)은 후속공정에서 패터닝되어 채널층으로 형성될 박막이다.
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 에치스톱퍼(208)를 포함한 상기 비정질 실리콘층(206) 상면에 불순물로 도핑된 비정질 실리콘층과 전기전도도가 우수한 금속층을 연속하여 증착한다. 그런다음, 마스크 공정으로 상기 금속층 및 불순물로 도핑된 비정질 실리콘층을 패터닝한다. 그 결과, 상기 게이트 절연마(204) 상에는 상기 불순물로 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오옴접촉층(210a:Ohmic Contact layer)과 금속층으로 이루어진 소오스/드레인(214a)(214b)이 형성된다.
한편, 상기 소오스/드레인(214a)(214b)과 오옴접촉층(210a) 및 채널층(206a) 패터닝과 동시에 상기 게이트 절연막(204)의 소정 부분상에 패터닝된 비정질 실리콘층(206)(210) 상부에 상기 소오스/드레인(214a)(214b)과 동재질로 이루어진 공통전극(214c)을 형성한다.
이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 공통전극(215)을 포함하여 상기 게이트 절연막(204)상에 제1스토리지 전극(216)을 형성한다. 상기 제1스토리지 전극(216)은 상기 공통전극(215)으로부터 공통신호를 인가받으며, 후술하는 제2스토리지 전극(224)와 스토리지 캐패시턴스를 형성한다.
그다음, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 소오스/드레인(214a)(214b) 및 제1스토리지 전극(216)이 형성된 상기 절연기판(200)의 전체 구조 전면상에 보호막(218)을 형성한다. 다음으로, 상기 소오스/드레인(214a)(214b)의 표면 일부가 노출되도록 상기 보호막(218)을 선택적으로 제거하여 콘택홀(220)을 형성한다. 한편, 상기 패드(202)(203)의 표면을 노출시키는 비아홀(221)(222)도 상기 콘택홀(220)과 동시에 하나의 마스크를 사용하여 형성한다.
이어서, 도 2f에 도시된 바와 같이, 상기 보호막(218) 상면에 상기 콘택홀(220)을 통해 상기 소오스/드레인(214a)(214b) 일부와 콘택하며, 상기 제1스토리지 전극(216)과 상호 대향하는 제2스토리지 전극(224)을 형성한다.
상기 제2스토리지 전극(224)은 전하채집전극(Charge Collecting Electrode) 역할을 하며, 상기한 바와 같이 상기 제1스토리지 전극(216)과 대향하여 스토리지 캐패시턴스를 형성한다. 또한, 상기 제2스토리지 전극(224)은 축적된 전하가 상기 소오스/드레인(214a)(214b)으로부터 외부회로(미도시)로 빠져나가는 경로 역할을 한다.
이후의 공정은, 도면에는 도시하지 않았지만, 셀레늄(Se)같은 감광성 물질을 도포하여 광변환부를 형성하고, 상기 광변환부 상면에 엑스레이 광이 투과될 수 있도록 투명한 도전전극을 형성한다. 계속하여 예정된 후속공정을 진행하여 엑스레이 디텍터를 완성한다.
본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 본원에 첨부된 특허청구범위는 이미 상술된 것에 한정되지 않으며, 특허청구범위는 당해 발명에 내재되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 사항을 포함하며, 아울러 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 엑스레이 디텍터의 제조방법에있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 있어서는, 기존의 8마스크 공정을 6마스크 공정으로 감축시킴으로써 공정 단순화를 구현하여 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 제조시 불량 발생 확률을 최소화시켜 제조수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 절연기판을 준비하는 단계;
    상기 절연기판 상면에 게이트 및 패드를 형성하는 단계;
    상기 게이트 및 패드를 포함한 상기 절연기판 상면에 게이트 절연막과 비정질 실리콘층 및 에치스톱퍼를 형성하는 단계;
    상기 에치스톱퍼를 포함한 상기 게이트 절연막 상면에 채널층과 오옴접촉층 및 소오스/드레인을 형성하고, 이와 동시에 상기 게이트 절연막의 소정부분상에 공통전극을 형성하는 단계;
    상기 공통전극을 포함한 상기 게이트 절연막상에 제1스토리지 전극을 형성하는 단계;
    상기 소오스/드레인 및 제1스토리지 전극이 형성된 상기 절연기판의 전체 구조 전면상에 보호막을 형성한 다음, 상기 보호막의 소정부분에 콘택홀과 비아홀을 형성하는 단계; 및
    상기 보호막 상면에 제2스토리지 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널층과 오옴접촉층 및 소오스/드레인은 하나의 마스크를 사용하여 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터의 형성방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 콘택홀과 비아홀을 형성하는 단계는, 상기 소오스/드레인의 표면 일부가 노출되도록 상기 보호막을 선택적으로 제거하여 콘택홀을 형성하고, 이와 동시에 상기 패드의 표면 일부가 노출되도록 상기 보호막을 선택적으로 제거하여 수개의 비아홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 콘택홀과 비아홀은 하나의 마스크를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2스토리지 전극을 형성하는 단계는, 상기 콘택홀을 통해 상기 소오스/드레인 일부와 콘택하며, 상기 제1스토리지 전극과 상호 대향하는 제2스토리지 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터의 제조방법.
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