KR20040012203A - 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 하부기판; 상기 하부기판상에 형성된 투명성 게이트전극, 상기 게이트전극을 포함한 기판상에 형성된 게이트절연막, 채널층, 활성층 및 소오스/드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터의 측부에 형성된 스토리지 캐패시터; 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 콘택되어 있는 화소전극; 상기 화소전극의 상부면에 차례로 형성된 광도전막, 절연층 및 고전계 인가를 위한 상부전극; 및 상기 상부전극의 상부 및 상기 하부기판의 하부에 각각 이격되어 형성된 상부 광방출부 및 하부 광방출부를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광도전막등의 잔류전하를 제거함으로써 다음 이미지에 남는 고스트 현상을 제거하는 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 의학용으로 사용하고 있는 엑스레이 검사방법은 엑스레이 감지필름을 사용하여 촬영하는 방식으로 그 결과를 알기 위해서는 필름 현상시간이 경과해야 하고 또한 이들 필름을 보관·관리하기 위한 많은 노력이 필요하다.
그러나, 최근에 박막 트랜지스터를 이용한 엑스레이 영상 감지소자가 개발됨에 따라 엑스레이 촬영후 실시간으로 결과를 진단하는 것이 가능하게 되었다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자의 구성을 도시한 개략적인 회로도와 그 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자의 구성과 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 종래기술에 따른 엑스레이 영상 감지소자는 유리 하부기판(5)상에 게이트전극(10) 및 소오스/드레인전극(20)으로 구성된 박막트랜지스터(TFT), 스토리지 캐패시터(30) 및 화소전극(40)을 형성하고, 그 결과물의 전체상부에광도전막(50), 절연층(60) 및 상부전극(70)을 차례로 형성한다.
이러한 종래기술에 따른 엑스레이 영상 감지소자에서 박막트랜지스터의 상부에 위치한 광도전막(50)은 조사된 엑스레이를 그 신호강도에 비례하여 전기적인 신호로 변환하는 기능을 수행한다.
즉, 상부전극(70)을 통해 엑스레이가 조사되면 광도전막(50)내에 전자-정공쌍이 형성된다. 이때, 상기 전자-정공쌍은 상부전극(70)에 인가되는 수 kV의 전압에 의해 분리되어 정공은 박막트랜지스터 상부의 화소전극(Charge Collecting Electrode : CCE)(40)에 전하 형태로 모인 후, 스토리지 캐패시터(30)에 저장된다. 이렇게 저장된 전하는 외부신호에 의해 박막트랜지스터가 온(ON)되면 독출회로로 빠져나가 엑스레이 영상을 형성하게 된다.
그러나, 엑스레이에 의하여 피사체의 이미지 정보를 갖고 형성된 전하는 데이터 독출후 모두 빠져나가야 다음 엑스레이 촬영시 이전 이미지의 상이 남지 않게 되는데, 실제 구동시 엑스레이에 의해 생성된 전하는 감지소자의 여러 군데에 잔류하는 전하로 남아 다음의 이미지에 영향을 끼치게 된다.
종래의 엑스레이 영상 감지소자내에 잔류하는 전하는 다음과 같은 형태로 존재한다.
i) 외부회로로 빠져나가지 못하고 스토리지 캐패시터(30)에 잔류하는 전하 (도 2의 a영역의 잔류전하),
ii) 엑스레이에 의하여 생성되어 상부전극(70)에 인가된 전압에 의하여 분리된 전자들이 상부전극쪽으로 이동하다가 절연층(60) 및 광도전막(50)의 경계부에모이게 되는 잔류전하 (도 2의 b영역의 잔류전하),
iii) 광도전막(50)의 내부에 남는 잔류전하 (도 2의 c영역의 잔류전하),
iv) 데이터 독출시 박막트랜지스터 채널내에 전하가 포획되어 다음 이미지 정보 독출시 영향을 주는 잔류전하 (도 2의 d영역의 잔류전하)등이 있다.
그러므로, 다음 이미지 촬영전에 이러한 잔류전하를 제거해야 하는데, 종래에는 다음과 같은 방법이 이용되었다.
우선, 외부회로로 빠져나가지 못하고 스토리지 캐패시터(30)에 잔류하는 전하(도 2의 a영역의 잔류전하)는 접지배선을 통해 제거하는 방법이 이용되었다.
또한, 미국특허 제 5, 563,421 호는 절연층(60) 및 광도전막(50)의 경계부에 모이는 잔류전하(도 2의 b영역의 잔류전하)를 제거하는 방법을 개시하고 있다.
즉, 엑스레이 이미지 데이터 독출 후 감지소자의 상부 및 하부에 특정 파장의 가시광선을 조사하여 광도전막(50) 내부에 추가로 전자-정공쌍을 형성하는데, 이때, 추가로 형성된 정공은 잔류전자와 재결합하여 잔류전하를 제거한다는 내용을 개시하고 있다. 이를 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 엑스레이 영상 감지소자는 그 상부 및 하부(70)(5)로 부터 대략 2mm정도 떨어진 곳에서 400∼800nm의 파장의 균일한 가시광선을 조사시킬 수 있는 광방출부(90)(95)와 이미지캡쳐부(80)로 구성되어 있다. 이때, 상기 이미지캡쳐부(80)는 하부기판(5)과, 게이트전극(10), 게이트절연막(12), 채널층(14), 활성층(16) 및 소오스/드레인전극(20)으로 구성된 박막트랜지스터와, 보호막(22)과, 접지배선(24)과, 스토리지전극(26)과, 스토리지 캐패시터(30)와, 화소전극(40)과, 광도전막(50)과, 절연층(60) 그리고 상부전극(70)으로 구성되어 있다.
상기한 구성을 갖는 종래의 엑스레이 영상 감지소자는, 데이터 독출후 우선 상부의 광방출부(90)에서 가시광선을 조사하여 광도전막(50) 상부의 잔류전하와, 광도전막(50) 및 유전체(60) 경계부의 잔류전하를 일부 제거한다.
이어서, 하부의 광방출부(100)에서는 가시광선을 충분히 조사하여 광도전막(50) 내부의 잔류전하와, 광도전막(50) 하부 및 박막트랜지스터 어레이 판넬의 경계부의 잔류전하를 완전히 제거한다.
그러나, 하부의 광방출부에 가시광선 조사시 박막트랜지스터 어레이 판넬내의 불투명전극으로 이루어진 게이트 및 소오스/드레인 부분은 가시광선의 통과가 불가능하기 때문에, 상기 불투명전극 상부의 광도전막내 잔류전하는 완전하게 제거하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 박막트랜지스터 채널내에 포획되는 전하도 종래의 엑스레이 영상 감지소자의 구조로는 제거할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 본발명은 상기 종래기술의 제반문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, Cr, Al, Cu등의 불투명물질로 사용되었던 게이트 물질을 투명물질로 대체함으로써, 엑스레이 영상 감지소자의 하부에서 조사하는 가시광선에 의해 박막트랜지스터 상부의 광도전막내 잔류전하와 박막트랜지스터 채널내의 포획된 전하를 제거할 수 있는 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 구성을 도시한 개략적인 회로도.
도 2는 종래기술에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 구성을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자의 구성을 도시한 단면도.
(도면의 주요부분에 대한 부호설명)
5 : 하부기판100 : 게이트전극
120 : 게이트절연막140 : 채널층
160 : 활성층200 : 소오스/드레인전극
220 : 보호막240 : 접지배선
260 : 스토리지전극300 : 스토리지 캐패시터
400 : 화소전극500 : 광도전막
600 : 절연층700 : 상부전극
800 : 이미지 캡쳐부900 : 광방출부(상부)
1000 : 광방출부 (하부)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자는, 하부기판; 상기 하부기판상에 형성된 투명성 게이트전극, 상기 게이트전극을 포함한 기판상에 형성된 게이트절연막, 채널층, 활성층 및 소오스/드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터의 측부에 형성된 스토리지 캐패시터; 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 콘택되어 있는 화소전극; 상기 화소전극의 상부면에 차례로 형성된 광도전막, 절연층 및 고전계 인가를 위한 상부전극; 및 상기 상부전극의 상부 및 상기 하부기판의 하부에 각각 이격되어 형성된 상부 광방출부 및 하부 광방출부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 제조방법은 하부기판을 형성하는 단계; 상기 하부기판상에 투명성 게이트전극, 상기 게이트전극을 포함한 기판상에 형성된 게이트절연막, 채널층, 활성층 및 소오스/드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막트랜지스터의 측부에 스토리지 캐패시터를 형성하는 단계; 상기 박막트랜지스터의 드레인전극과 콘택되어 있는 화소전극을 형성하는 단계; 상기 화소전극의 상부면에 광도전막, 절연층 및 고전계 인가를 위한 상부전극을 차례로 형성하는 단계; 및 상기 상부전극의 상부와 상기 하부기판의 하부로 부터 상부 광방출부 및 하부 광방출부를 각각 이격시켜 형성하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 구성을 도시한 단면도이다.
먼저, 유리 하부기판(5)상에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)등의 투명물질로 게이트전극(100)을 형성한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 이후 공정은 종래의 방법과 동일하다. 이를 간략히 설명하면 다음과 같다.
즉, 게이트전극(100)을 포함한 기판(5)상에 형성된 게이트절연막(120), 채널층(140), 활성층(160) 및 소오스/드레인전극(200)으로 구성된 박막트랜지스터를 형성한다.
그 다음, 상기 박막트랜지스터의 측부에 스토리지 캐패시터(300)를 형성한다.
이어서, 상기 박막트랜지스터의 드레인전극(200)과 콘택되어 있는 화소전극(400)을 형성한다.
그 다음, 상기 화소전극(400)의 상부면에 광도전막(500), 절연층(600) 및 고전계 인가를 위한 상부전극(700)을 차례로 형성한다.
이어서, 상기 상부전극(700)의 상부와 상기 하부기판(5)의 하부로 부터 상부광방출부(900) 및 하부 광방출부(1000)를 각각 이격시켜 형성한다.
즉, 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자는 그 상부 및 하부(700)(5)로 부터 대략 2mm정도 떨어진 곳에서 400∼800nm의 파장의 균일한 가시광선을 조사시킬 수 있는 광방출부(900)(1000)와 이미지캡쳐부(800)로 구성되어 있다.
이때, 상기 이미지캡쳐부(800)는 유리 하부기판(5)과, 게이트전극(100), 게이트절연막(120), 채널층(140), 활성층(160) 및 소오스/드레인전극(200)으로 구성된 박막트랜지스터와, 보호막(220)과, 접지배선(240)과, 스토리지전극(260)과, 스토리지 캐패시터(300)와, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(200)과 콘택되어 있는 화소전극(400)으로 구성되어 있다.
또한, 상기 결과물의 상부에 엑스레이에 의하여 전하를 생성할 수 있는 광도전막(500)과, 절연층(600)과, 고전계 인가를 위한 상부전극(700)이 차례로 형성되어 있다.
그리고, 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 상/하부에는 가시광선을 인가할 수 있는 상/하부의 광방출부(900)(1000)가 형성된다.
본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자에서의 잔류전하 제거방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 종래의 방법과 동일하게 빛을 조사하되 하부의 광방출부(1000)에서 가시광선을 조사할 때 종래의 감지소자의 구조에서는 투과되지 못하였던 게이트전극(100) 상부에도 가시광선을 조사할수 있게 되어 투명물질인 게이트전극(100) 상부의 잔류전하를 완전히 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자에서는, 박막트랜지스터의 채널이 빛에 의하여 용이하게 전하를 생성하는 비정질실리콘층으로 형성되어 있기 때문에, 박막트랜지스터의 채널내에 포획되는 전하도 제거할 수 있게 되어 종래의 감지소자의 구조에 비해 이전의 엑스레이 이미지 고스트(ghost)를 제거하는데 유리하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예로서, 게이트 전극(100) 뿐만 아니라 소오스/드레인 전극(200)도 투명전극으로 대체할 경우, 감지소자 하부의 광방출부(1000)에서 조사된 가시광선에 의해 감지소자 전체 영역의 잔류전하를 제거할 수 있게 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 상기 게이트전극(100) 및 소오스/드레인전극(200)을 투명전극으로 대체할 경우 그 저항값이 증가할 수 있으므로, 가시광선 투과가 가능한 광학 저밀도를 갖는 금 및 알루미늄과 같은 투명금속을 박층으로 형성하여 상기 게이트전극 또는/및 소오스/드레인전극으로 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 종래에 불투명금속으로 사용하였던 게이트 물질을 투명전극으로 대체함으로써, 엑스레이 이미지 데이터 독출후 다음 이미지 촬영 전에 이전 이미지 정보를 갖고 있는 감지소자내부의 잔류전하 중 종래의 기술로는 제거하기 어려웠던 박막트랜지스터 상부의 광도전막 내부(도3의 A영역)의 잔류전하와, 박막트랜지스터 채널 내부 (도 3의 B영역)의 잔류전하를 감지소자의 하부에서 조사하는 가시광선에 의해 제거하는 것이 용이해진다.
따라서, 박막트랜지스터 상부의 잔류전하와 채널층의 잔류전하에 의해 야기된는 엑스레이 이미지의 고스트(ghost)현상, 즉 이전 이미지가 다음 이미지에 남는 현상을 개선할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
Claims (8)
- 하부기판;상기 하부기판상에 형성된 투명성 게이트전극, 상기 게이트전극을 포함한 기판상에 형성된 게이트절연막, 채널층, 활성층 및 소오스/드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터;상기 박막트랜지스터의 측부에 형성된 스토리지 캐패시터;상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 콘택되어 있는 화소전극;상기 화소전극의 상부면에 차례로 형성된 광도전막, 절연층 및 고전계 인가를 위한 상부전극; 및상기 상부전극의 상부 및 상기 하부기판의 하부에 각각 이격되어 형성된 상부 광방출부 및 하부 광방출부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 소오스/드레인전극은 투명전극으로 형성된 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 게이트전극 및 소오스/드레인전극은,가시광선 투과가 가능한 광학 저밀도를 갖는 금 및 알루미늄과 같은 금속물질의 박층으로 형성된 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 투명전극으로는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)을 사용하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자.
- 하부기판상 투명성 게이트전극을 형성하는 단계;상기 게이트전극을 포함한 기판상에 형성된 게이트절연막, 채널층, 활성층 및 소오스/드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터를 형성하는 단계;상기 박막트랜지스터의 측부에 스토리지 캐패시터를 형성하는 단계;상기 박막트랜지스터의 드레인전극과 콘택되어 있는 화소전극을 형성하는 단계;상기 화소전극의 상부면에 광도전막, 절연층 및 고전계 인가를 위한 상부전극을 차례로 형성하는 단계; 및상기 상부전극의 상부와 상기 하부기판의 하부로 부터 상부 광방출부 및 하부 광방출부를 각각 이격시켜 형성하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 소오스/드레인전극은 투명전극으로 형성한 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자의 제조방법.
- 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 게이트전극 및 소오스/드레인전극은, 가시광선 투과가 가능한 광학 저밀도를 갖는 금 및 알루미늄과 같은 금속물질을 박층으로 형성된 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자의 제조방법.
- 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 투명전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)로 형성하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상 감지소자의 제조방법.
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| KR20190046739A (ko) * | 2015-04-29 | 2019-05-07 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | 생체 디바이스 및 이의 생체 감지 방법 |
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