KR20030058612A - 엑스레이 영상 감지소자의 제조방법 - Google Patents

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손경석
김현진
조진희
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비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사
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Abstract

본 발명은 포토(photo) 공정 수를 줄이어 제조 공정을 단순화할 수 있는 엑스레이 영상 감지소자의 제조방법에 관해 개시한다.
개시된 본 발명의 엑스레이 영상 감지소자의 제조방법은 유리기판 상에 스토리지 전극을 형성하는 단계와, 스토리지 전극을 포함한 기판 상에 각각의 게이트 및 공통 전극을 형성하는 단계와, 상기 결과물 상에 게이트 절연막을 개재시키어 활성층을 형성하는 단계와, 활성층을 포함한 기판 상에 소오스/드레인을 형성하는 단계와, 소오스/드레인을 포함한 기판 상에 소오스, 게이트 및 스토리지 전극과 대응된 부분을 노출시키도록 보호막을 형성하는 단계와, 보호막 상에 노출된 부분을 덮도록 각각의 화소전극과 연결배선을 형성하는 단계와, 화소 전극과 연결 배선을 포함한 기판 상에 광도전막 및 도전 전극을 차례로 형성하는 단계를 포함한다.

Description

엑스레이 영상 감지소자의 제조방법{method for fabricating digital X-ray detector}
본 발명은 엑스레이(X-ray) 영상 감지소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다상세하게는 포토(photo) 공정 수를 줄이어 제조 공정을 단순화할 수 있는 엑스레이 영상 감지소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 바와 같이, 의학용으로 사용하고 있는 엑스레이 검사 시에는 엑스레이 감지필름을 사용하여 촬영해야 하며, 상기 엑스레이 감지필름에 의해 엑스레이를 제대로 감지하였는지의 여부는 필름 현상시간이 경과해야 할 수 있으며, 또한 상기 엑스레이 감지필름을 보관 및 관리하는 데에는 많은 어려움이 따랐다.
그러나, 최근 박막 트랜지스터를 이용하여 디지탈 엑스레이 감지소자가 개발됨에 따라, 엑스레이 촬영 후 바로 영상으로 확인하여 결과를 진단하는 것이 가능하게 되었다.
통상적인 엑스레이 영상 감지소자의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 엑스레이가 조사되면, TFT 어레이 판넬 상부에 위치한 광도전막에 전자(e)-정공(h)쌍(EHP:Electron-Hole Pair)이 형성되고, 상기 광도전막 상부에 위치한 도전 전극에 인가되는 수 KV 의 전압에 의해 광도전막 하부에 위치한 화소 전극에 전하가 모여지며. 상기 모여진 전하는 접지 전극을 통해 접지되거나 스토리지 캐패시터(Cst)에 저장된다.
상기 엑스레이 영상 감지소자는 엑스레이에 의해 생성된 전하가 화소 전극에 모일수록 스토리지 캐패시터의 전위는 상승하게 되고 이에 따라 박막 트랜지스터 상부의 화소 전극과 박막 트랜지스터 사이에 기생 캐패시터가 형성되게 된다. 이렇게 형성된 기생 캐패시터는 박막 트랜지스터의 채널영역에 전하를 유도하게 되고이에 따라 누설전류가 증가하게 된다.
따라서, 이러한 누설전류로 인한 전하의 손실을 줄이기 위해서는 TFT 보호막의 두께를 두껍게 하고, 스토리지 캐패시터 용량을 늘이기 위해 스토리지 캐패시터부의 절연막 두께가 얇아야 한다는 조건을 만족시켜야 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 제조를 보인 공정단면도이다.
종래 기술에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 제조방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 유리 기판(100) 상에 스퍼터링 방식으로 제 1도전층을 증착한 후, 제 1포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 1도전층을 식각하여 게이트(102)를 형성한다.
이어서, 상기 게이트(102)를 포함한 기판 전면에 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition) 방법에 의해 제 1 절연막(104)을 형성한다. 그 다음, 상기 제 1 절연막(104) 상에 제 2도전층을 증착한 후, 제 2포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 2도전층을 식각하여 제 1스토리지 전극(106)을 형성한다.
이 후, 상기 제 1스토리지 전극(106)을 포함한 기판 전면에 제 2 절연막(108)을 증착한 후, 제 3포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 2절연막(108)을 식각하여 상기 제 1스토리지 전극(40)의 일부위를 노출시키는 제 1개구부(109)를 형성한다.
이어서, 상기 제 1개구부(109)를 포함한 기판 전면에 불순물이 도핑되지 않은 비정질 실리콘층 및 불순물이 도핑된 다결정 실리콘층을 차례로 증착한 후, 제 4포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 실리콘층들을 식각하여 활성층(110)을형성한다. 이때, 상기 제 1절연막(104)과 제 2절연막(108)은 게이트 절연막이 된다.
그 다음, 상기 활성층(110) 포함한 기판 상에 제 3도전층을 증착한 후, 제 4포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 3도전층을 식각하여 소오스/드레인 (source/drain)(114)(112) 및 상기 제 1개구부(109)를 덮는 공통 전극(116)을 형성한다. 이때, 상기 공통 전극(116) 양측 하부의 제 2 절연막(108) 부분이 각각 제 1및 제 2스토리지 캐패시터부(Cst)가 된다.
그 다음, 상기 결과물을 덮도록 보호막(118)을 증착한 후, 제 6포토리소그라피 공정에 의해 상기 보호막(118)을 식각하여 소오스(114) 및 제 1 및 제 2보조 캐패시터(Cst)를 노출시키는 각각의 제 2, 제 3 및 제 4개구부(a1)(b1)(c1)를 형성한다.
이 후, 상기 구조 전면에 제 4도전층을 증착한 후, 제 7포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 4도전층을 식각하여 상기 제 2, 제 3 및 제 4개구부(a)(b)(c)를 덮는 제 2스토리지 전극(120)을 형성한다.
이어서, 제 2스토리지 전극(120)을 포함한 기판 전면에 엑스레이 광 감광물질인 광도전막(122)을 형성한 후, 상기 광도전막(122) 상에 도전 전극(124)를 형성하여 엑스레이 영상 감지소자의 제조 공정을 완료한다.
그러나. 종래 기술에서는 게이트 형성, 제 1스토리지 전극 형성, 제 2절연막의 제 1개구부 형성, 활성층 형성, 소오스/드레인 및 공통 전극 형성, 보호막의 제2, 제 3 및 제 4개구부 형성 및 제 2스토리지 형성을 위해 7회의 포토 공정이 진행됨에 따라, 공정이 복잡해지는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 포토 공정 수를 줄이어 공정을 단순화할 수 있는 엑스레이 영상 감지소자를 제공하는 데 목적이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 개략도.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 제조 과정을 보인 공정단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
200. 반도체기판 202. 스토리지 전극
204. 게이트 206. 공통 전극
208. 게이트 절연막 210. 에치스토퍼
212. 활성층 214, 216. 소오스/드레인
218. 보호막 a2,b2. 개구부
220. 화소 전극 222.광도전막
224.도전 전극
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 제조방법은 유리기판 상에 스토리지 전극을 형성하는 단계와, 스토리지 전극을 포함한 기판 상에 각각의 게이트 및 공통 전극을 형성하는 단계와, 상기 결과물 상에 게이트 절연막을 개재시키어 활성층을 형성하는 단계와, 활성층을 포함한 기판 상에 소오스/드레인을 형성하는 단계와, 소오스/드레인을 포함한 기판 상에 소오스, 게이트 및 스토리지 전극과 대응된 부분을 노출시키도록 보호막을 형성하는 단계와, 보호막 상에 노출된 부분을 덮도록 각각의 화소전극과 연결배선을 형성하는 단계와, 화소 전극과 연결 배선을 포함한 기판 상에 광도전막 및 도전 전극을 차례로 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 제조를 보인 공정단면도이다.
본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 유리기판(200) 상에 제 1도전층을 형성한 후, 제 1포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 1도전층을 식각하여 스토리지 전극(202)을 형성한다. 이때, 상기 제 1도전층으로는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)등의 투명도전막이 이용된다.
이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 스토리지 전극(202)을 포함한 기판 상에 제 2도전층을 형성한 후, 제 2포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 2도전층을 식각하여 각각의 게이트(204) 및 공통 전극(206)을 형성한다.
그 다음, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 게이트(204) 및 공통 전극(206)을 포함한 기판 상에 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막인 제 1절연막(208)을 형성하고 나서 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막인 제 2절연막, 불순물이 도핑되지 않은 비정질 실리콘층 및 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층을 차례로 증착한 후, 제 3포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 실리콘층들, 제 2절연막을 식각하여 각각의 에치스토퍼(etch stopper)(210) 및 활성층(212)을 형성한다. 이때, 도면부호 211은 잔류된 제 2절연막을 도시한 것이다. 또한, 상기 에치스토퍼(210)은 제 2절연막과 보호막 역할을 하는 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막과의 건식 식각 또는 습식 식각 시 식각 선택성이 큰 물질인 ITO, IZO 등의 투명도전막 또는 SiC 등의 탄화물(carbide)이 이용되며, 이 후에 진행되는 보호막 식각 공정에서 스토리지 영역이 에치되는 것을 방지하는 역할을 한다.
이 후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 활성층(212)을 포함한 기판 전면에 제 3도전층을 형성한 후, 제 4포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 3도전층을 식각하여 소오스/드레인(214)(216)을 형성한다.
이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 소오스/드레인(214)(216)을 포함한 기판 전면에 보호막(218)을 형성한 후, 제 5포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 보호막(218) 및 게이트 절연막(208)을 식각하여 소오스(216), 게이트라인(205) 및 스토리지전극(202)과 대응된 부분을 노출시킨다.
그 다음, 도 2f에 도시된 바와 같이, 상기 결과물 상에 제 4도전층을 형성한 후, 제 6포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 노출된 부분을 덮도록 상기 제 4도전층을 식각하여 화소전극(220)과 게이트-소오스 도전층의 연결배선(221)을 형성한다. 이 후, 상기 화소 전극(220)과 게이트-소오스 연결배선(221)을 포함한 기판 전면에 엑스레이 광 감광물질인 광도전막(222)을 형성하고 나서, 상기 광도전막(222) 상에 도전 전극(224)를 형성하여 엑스레이 영상 감지소자의 제조 공정을 완료한다.
이상에서와 같이, 본 발명에서는 스토리지 전극 형성, 게이트 및 공통 전극 형성, 활성층 형성, 보호막 식각 및 화소 전극 형성을 위해 6회의 포토 공정을 진행함으로써, 제조 공정이 단순화된다.
또한, 게이트 절연막과 활성층 사이에 에치스토퍼를 개재시킴으로써, 보호막 식각 공정에서 스토리지 영역이 에치되는 것이 방지된다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (3)

  1. 유리기판 상에 스토리지 전극을 형성하는 단계와,
    상기 스토리지 전극을 포함한 기판 상에 각각의 게이트 및 공통 전극을 형성하는 단계와,
    상기 결과물 상에 게이트 절연막을 개재시키어 활성층을 형성하는 단계와,
    상기 활성층을 포함한 기판 상에 소오스/드레인을 형성하는 단계와,
    상기 소오스/드레인을 포함한 기판 상에 상기 소오스, 게이트 및 스토리지 전극과 대응된 부분을 노출시키도록 보호막을 형성하는 단계와,
    상기 보호막 상에 상기 노출된 부분을 덮도록 각각의 화소전극과 연결배선을 형성하는 단계와,
    상기 화소 전극과 연결 배선을 포함한 기판 상에 광도전막 및 도전 전극을 차례로 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 게이트 절연막과 상기 활성층 사이에 에치스토퍼를 형성하는 단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 에치스토퍼는 실리콘 질화막, ITO, IZO 또는 SiC 중어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 엑스레이 영상 감지소자의 제조방법.
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