KR20040041253A - 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엑스레이영상 감지소자에 관한 것으로, 특히 엑스레이영상 감지소자에서 발생하는 공통배선의 단선을 방지하는 구조와 이에 따른 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자는 공통배선 형성 시, 콘태홀을 통해 상부의 스토리지 전극과 접촉하는 접촉부위의 면적을 크게 구성하고, 상기 콘택홀을 다수개 구성한다.
이와 같이 하면, 상기 콘택홀을 형성하기 위한 식각 공정 중, 콘택홀의 하부에 위치하는 공통배선의 일부가 제거되더라도, 공통배선이 단선되는 불량을 방지할 수 있고 다수개의 콘택홀로 인해 접촉불량을 방지할 수 있어 제품의 수율을 개선하는 장점이 있다.

Description

엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법{A X-ray detector and a method for fabricating thereof}
본 발명은 TFT 어레이 공정을 이용한 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 의학용으로 널리 사용되고 있는 진
단용 엑스레이(X-ray) 검사방법은 엑스레이 감지 필름을 사용하여 촬영하고, 그 결과를 알기 위해서는 소정의 필름 인화시간을 거쳐야 했다.
그러나, 근래에 들어서 반도체 기술의 발전에 힘입어 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)를 이용한 디지털 엑스레이 디텍터(Digital X-ray detector ; 이하 엑스레이 영상감지소자라 칭한다)가 연구/개발되었다. 상기 엑스레이 영상감지소자는 박막 트랜지스터를 스위칭소자로 사용하여, 엑스레이의 촬영 즉시 실시간으로 화면상에 엑스레이 영상을 표시하여 결과를 진단할 수 있는 장점이 있다.
이하, 엑스레이 영상감지소자의 구성과 그 동작을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 엑스레이 영상감지소자(9)의 구성 및 작용을 설명하는 개략도로서,하부에 기판(1)이 형성되어 있고, 박막 트랜지스터(3), 스토리지 캐패시터(10), 픽셀전극(12), 광도전막(2), 보호막(20), 고전압전극(24), 고압 직류전원(26) 등으로 구성된다.
상기 광도전막(2)은 입사되는 전기파나 자기파등 외부의 신호강도에 비례하여 내부적으로 전기적인 신호 즉, 전자 및 정공쌍(6)을 형성한다. 상기 광도전막(2)은 외부의 신호, 특히 엑스레이를 전기적인 신호로 변환하는 변환기의 역할을 한다. 엑스레이 광에 의해 형성된 전자-정공쌍(6)은 광도전막(2) 상부에 위치하는 고전압전극(24)에 고압 직류전원(26)에서 인가된 전압(Ev)에 의해 광도전막(2) 하부에 위치하는 픽셀전극(12)에 전하의 형태로 모여지고, 외부에서 접지된 커패시터전극과 함께 형성된 스토리지 캐패시터(10)에 저장된다. 이 때, 상기 스토리지 캐패시터(10)에 저장된 전하는 박막트랜지스터(3)의 게이트에 인가되는 게이트신호에 의하여 박막트랜지스터가 턴온(Turn On)되고 박막트랜지스터(3)의 소스와 연결된 데이터라인을 통하여 외부의 영상처리 회로로 보내져 엑스레이 영상을 만들어 낸다.
이러한 엑스레이 영상 감지소자에서 약한 엑스레이 광이라도 이를 탐지하여 전하로 변환시키기 위해서는 광도전막(2) 내에서 전하를 트랩 하는 트랩 상태밀도 수를 줄이고, 박막트랜지스터(3)가 턴오프 (Turn Off)상태에 있을 때의 누설전류를 줄여야 한다.
도 2는 종래의 엑스레이 영상 감지소자의 한 픽셀영역을 나타낸 평면도이다.
도시한 바와 같이, 행 방향으로 게이트 배선(32)을 형성하고 게이트배선(32)과 교차하도록 열 방향으로 데이터 배선(42)을 형성한다.
상기 두 배선(32,42)이 교차하여 정의되는 영역을 픽셀영역이라 하며, 상기 픽셀 영역에는 상기 데이터 배선(42)과 평행하게 이격된 접지배선(이하, "공통배선"이라 칭함)(50)을 형성한다.
상기 두 배선(32, 42)의 교차하는 지점에는 게이트 전극(34)과 액티브층(38)과 소스 전극(46)과 드레인 전극(48)으로 구성된 박막트랜지스터(T)가 위치한다.
상기 픽셀영역에는 캐패시터전극(66)과 픽셀전극(72)을 구성하며, 상기 캐패시터전극(66)은 공통배선 콘택홀(두번이 식각 공정에 걸쳐 구성됨.)(56,62)을 통해 상기 공통배선(50)과 접촉하고 상기 픽셀전극(72)은 상기 드레인 전극(48)과 접촉하도록 구성한다.
상기 캐패시터전극(66)과 픽셀전극(72)은 얇게 증착된 무기 절연막(미도시)을 사이에 두고 형성되어 스토리지 캐패시터(C)를 구성한다.
상기 픽셀전극(72)은 도시하지는 않았지만 광도전막(도 1의 2)에서 발생한 정공(hole)이 스토리지 캐패시터(C)내에 축적될 수 있도록 전하를 모으는 집전전극의 역할을 한다.
상술한 엑스레이 영상감지소자의 기능을 요약하면 다음과 같다.
광도전막(미도시)으로 부터 생성된 정공은 픽셀전극(72)으로 모이고, 상기 캐패시터전극(66)과 함께 구성되는 스토리지 캐패시터(C)에 저장된다.
또한, 상기 스토리지 캐패시터(C)에 저장된 정공은 박막 트랜지스터(T)의 동작에 의해 드레인전극(48)과 픽셀전극(72)을 통해 소스전극(46)으로 이동하고,데이터 배선(42)을 경유하여 외부의 회로(미도시)에서 처리되어 영상으로 표현한다.
여기서, 상기 외부회로를 통해 외부로 완전히 빠져나가지 못한 전하 즉, 스토리지 캐패시터(C)에 잔류하는 잔류 전하는 새로운 엑스레이 상을 감지하기 전에 외부의 회로에 의해 다시 한번 완전히 제거된다.
전술한 공정에서, 상기 공통배선은 상기 데이터 배선과 동일층 동일물질로 구성되는데 만약 몰리브덴(Mo)으로 사용하였다면, 상기 공통배선 콘택홀 형성 시 단선되는 문제가 발생한다.
상세히 설명하면, 상기 공통배선(50) 상부에 구성되는 콘택홀(62)은 상기 공통배선(50)과 캐패시터 전극(66)과의 접촉면적을 늘리기 위해, 상기 공통배선(50)의 선폭에 비해 매우 크게 형성하게 된다. 따라서, 상기 콘택홀(62)을 형성하기 위한 건식식각 공정 중 상기 공통배선(50)이 데미지를 받게 되며 심하면 단선되는 문제가 발생할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 전술한 도 2의 제작공정을 통해 상세히 설명한다.
도 3a 내지 도 3h는 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ`을 따라 절단하여 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 저 저항의 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(주로, AlNd)등을 증착하고 패턴하여, 게이트 배선(도 2의 32)과 게이트 배선에서 연장된 게이트 전극(34)을 형성한다.
다음으로, 상긱 게이트 배선(도 2의 32)과 게이트 전극(34)이 형성된기판(30)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연 물질 그룹과, 경우에 따라서는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)등으로 구성된 유기절연 물질그룹 중 선택된 하나를 증착 또는 도포하여 게이트 절연막(36)을 형성한다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(36)상에 연속하여, 절연막이 외부의 공기중에 노출되지 않은 상태에서 순수 비정질 실리콘(A-Si:H), 불순물 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 순서대로 적층한 후 패터닝하여, 액티브층(38)과 오믹콘택층(40)을 형성한다
도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(38)과 오믹 콘택층(40)이 형성된 기판(30)의 전면에 몰리브덴(Mo)을 증착하고 패턴하여, 상기 게이트 배선(도 2의 32)과 교차하여 픽셀영역을 정의하는 데이터 배선(42)과, 이에 연결되고 상기 게이트 전극(34)의 일측 상부로 연장된 소스 전극(46)과, 이와는 소정간격 이격된 드레인 전극(48)과, 상기 픽셀영역의 중앙에 위치하고 데이터 배선(42)과는 평행하게 이격된 공통배선(50)을 형성한다.
연속하여, 상기 소스 및 드레인 전극(46,48)의 사이로 노출된 일부 오믹콘택층(40)을 식각하여 액티브층(38)의 일부를 노출한다.
도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 데이터 배선(42)과 소스 및 드레인 전극(46,48)과 공통배선(50)이 형성된 기판(30)의 전면에 실리콘 절연막(질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiO2))을 소정의 방법으로 증착하여 제 1 보호막(52)을형성한다.
연속하여, 상기 제 1 보호막(52)을 패터닝하여, 상기 드레인 전극(48)의 일부를 노출하는 제 1 드레인 콘택홀(54)과, 상기 공통배선(50)의 대부분을 노출하는 제 1 공통배선 콘택홀(56)을 형성한다.
이때, 상기 콘택홀(54,56)은 건식식각을 통해 이루어지며, 미세한 오차에 의해 과도하게 식각공정이 진행될 경우에는 상기 제 1 공통배선 콘택홀(56)의 하부에 위치하는 공통배선(50)에 데미지를 가하게 되며 심한 경우에는 공통배선(50)이 단선 될 수 있다.
특히, 몰리브덴(Mo)일 경우에는 크롬(Cr)등과 비교하여 데미지가 커지는 특성이 있다.
다음으로, 도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 보호막(52)의 상부에 투명한 유기절연막을 증착하여 제 2 보호막(58)을 형성하고 패턴하여, 상기 제 1 드레인 콘택홀에 대응하여 제 2 드레인콘택홀(60)을 형성하고, 상기 제 1 공통배선 콘택홀에 대응하여 제 2 공통배선 콘택홀(62)을 형성한다.
전술한 바와 같이, 상기 유기절연막인 제 2 보호막(58)의 하부에 무기절연막인 제 1 보호막(52)을 형성하는 이유는 아래와 같다.
즉, 상기 노출된 액티브층(40)과 직접 맞닿는 층인 제 1 보호막(52)을 실리콘 절연막으로 구성하면, 상기 노출된 액티브층(38)과 제 1 보호막(52)과의 계면특성이 뛰어나기 때문에 전자를 트랩하는 영역이 적어지게 되고 따라서, 전자의 이동도(mobility)가 빨라지는 결과를 얻을 수 있다.
따라서, 유기 절연막으로 된 제 2 보호막(58)과 채널과의 직접 접촉에 의한 누설전류(leakage current)의 증가현상을 방지 할 수 있다.
도 3f에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 보호막(58)이 형성된 기판(30)의 전면에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명도전성 물질을 증착하고 패터닝하여, 상기 노출된 드레인 전극(48)과 접촉하는 드레인 보조전극(64)과, 상기 노출된 공통배선(50)과 접촉하는 캐패시터 전극(66)을 형성한다.
상기 공통배선(50)은 픽셀의 일부를 지나도록 형성되어 있으나(도 2), 커패시터전극(66)은 데이터배선(42)과는 중첩되지 않는 한도에서 공통배선(50)보다 넓게하여, 이후 공정에서 형성하는 픽셀전극의 면적 중 절반이상과 중첩되게 형성된다.
다음으로, 도 3g에 도시한 바와 같이, 상기 드레인 보조전극(64)과 캐패시터전극(66)이 구성된 기판(30)의 전면에 전술한 무기절연 물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 3 보호막(68)을 형성한다.
상기 제 3 보호막(68)을 패터닝하여, 상기 드레인 보조전극(64)을 노출하는 제 3 드레인 콘택홀(70)을 형성한다.
전술 하였듯이, 제 3 드레인 콘택홀(70)은 이미 형성되어 있는 드레인 보조전극(64)보다 좁은 면적으로 형성한다. 드레인 전극(48)상에 드레인 보조전극(64)이 형성되어 있기 때문에 제 3 드레인 콘택홀(70)형성 시 드레인 전극(48)의 손상을 방지할 수 있다.
도 3h에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 드레인 콘택홀(70)이 형성된 제 3 보호막(68)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 금속을 증착하고 패턴하여, 상기 노출된 드레인 보조전극(64)과 접촉하면서 상기 소스 및 드레인전극(46,48)상부와 상기 픽셀영역(P)상에 픽셀전극(72)을 형성한다.
상기 픽셀전극(72)은 상기 제 3 보호막(68)을 사이에 두고 상기 캐패시터 전극(66)과 평면적으로 겹쳐져 형성된다.
상기 픽셀전극(72)과 상기 캐패시터 전극(66)전극 사이에 삽입된 보호막은 스토리지 캐패시터(C)를 이룬다.
상기 스토리지 캐패시터전극(66)은 제 1 전극으로 화소전극(72)은 제 2 전극의 기능을 겸하게 된다.
다음 공정은 도시하지 않았지만, 감광성 물질을 도포하는 단계로, 감광성 물질은 외부의 신호를 받아서 전기적인 신호로 변환하는 변환기로 쓰이는데, 비정질 셀레니움(selenium)의 화합물을 진공증착기(evaporator)를 이용하여 100-500㎛ 두께로 증착한다. 또한, HgI2, PbO, CdTe, CdSe, 탈륨브로마이드, 카드뮴설파이드 등과 같은 종류의 암전도도가 작고 외부신호에 민감한, 특히 엑스레이 광전도도가 큰 엑스레이 감광성물질을 사용할 수 있다. 감광물질이 엑스레이 광에 노출되면 광의 세기에 따라 감광물질 내에 전자 및 정공쌍이 발생한다.
엑스레이 감광물질 도포 후에 고압전극으로서 투명한 도전전극이나 엑스레이 광이 투과될 수 있을 정도로 금속층을 얇게 형성한다.
도전전극에 전압을 인가하면서 엑스레이 광을 받아들이면 감광물질 내에 형성된 전자 및 정공쌍은 서로 분리되고, 픽셀전극(72)에는 상기 도전전극에 의해 분리된 정공이 모여 스토리지 캐패시터(C)에 저장된다.
전술한 바와 같은 공정을 포함하여 엑스레이 영상 감지소자를 형성할 수 있다.
그러나, 전술한 바와 같은 종래의 엑스레이 영상 감지소자는 상기 공통배선의 선폭대비 콘택홀의 크기가 너무 크기 때문에 콘택홀을 형성하기 위한 건식식각 공정 중, 하부의 공통배선이 단선되는 불량이 발생한다.
또한, 단선되지 않더라도 상기 공통배선의 표면은 심한 데미지를 입은 상태기 때문에 라인저항이 매우 커지게 된다.
무엇보다도 단일홀로 구성되기 때문에 콘택특성이 좋지 않은 문제가 발생한다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 목적으로 제안된 것으로, 상기 콘택홀이 위치하는 부분에 대응하여 공통배선을 부분적으로 크게 구성하고, 상기 콘택홀 또한 다수개 구성한다.
이와 같이 하면, 건식식각 공정 동안 공통배선이 단선되는 것을 방지할 수 있고, 라인저항이 커지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 엑스레이 영상 감지소자의 동작을 도시한 단면도이고,
도 2는 종래 엑스레이 영상 감지소자의 한 픽셀영역을 도시한 확대 평면도이고,
도 3a 내지 도 3h는 엑스레이 영상감지소자의 제조공정을 종래의 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 한 픽셀영역을 도시한 허확대 평면도이고,
도 5a 내지 도 5h는 엑스레이 영상감지소자의 제조공정을 종래의 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
102 : 게이트 배선 104 : 게이트 전극
108 : 액티브층 110 : 오믹 콘택층
112 : 데이터 배선 116 : 소스 전극
118 : 드레인 전극 120 : 공통배선
130a,130b,130c,130d : 공통배선 콘택홀
132 : 드레인 보조전극 134 : 캐패시터전극
140 : 화소전극
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 엑스레이 영상감지소자는 기판과; 상기 기판 상에 절연막을 사이에 두고 서로 수직하게 교차하여 픽셀영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 두 배선의 교차지점에 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극으로 구성된 박막트랜지스터와; 상기 데이터 배선과 평행하게 이격하여 일 방향으로 연장되고, 상기 픽셀의 임의의 영역에 위치하여 부분적으로 넓은 면적을 가지도록 구성된 공통배선과; 상기 박막트랜지스터와 공통배선의 상부에 구성되고, 상기 공통배선중 넓은 면적으로 구성된 부분에 대응하여 다수의 콘택홀이 구성된 보호막과; 상기 픽셀영역의 상부에 위치하고, 상기 다수의 콘택홀을 통해, 상기 공통배선과 접촉하는 투명한 캐패시터전극과; 상기 캐패시터 전극의 상부에 절연막을 사이에 두고 위치하고, 상기 드레인 전극과 접촉하는 투명한 화소전극을 포함한다.
상기 보호막은 무기절연막과 유기절연막이 적층되어 구성되는데, 무기 절연막은 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiO2)이고, 상기 유기 절연막은 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)이다.
상기 드레인 전극과 접촉하는 드레인 보조전극을 더욱 구성한다.
상기 공통배선은 몰리브덴(Mo)으로 구성한다.
본 발명의 특징에 따른 엑스레이 영상감지소자의 제조방법은 기판 상에 절연막을 사이에 두고 서로 수직하게 교차하여 픽셀영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 두 배선의 교차지점에 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극으로 구성된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 데이터 배선과 평행하게 이격하여 일 방향으로 연장되고, 상기 픽셀의 임의의 영역에 위치하여 부분적으로 넓은 면적을 가지도록 공통배선을 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터와 공통배선의 상부에 구성되고, 상기 공통배선 중 넓은 면적으로 구성된 부분에 대응하여 다수의 콘택홀이 구성된 보호막을 형성하는 단계와; 상기 픽셀영역의 상부에 위치하고, 상기 다수의 콘택홀을 통해, 상기 공통배선과 접촉하는 캐패시터전극을 형성하는 단계와; 상기 캐패시터 전극의 상부에 절연막을 사이에 두고 위치하고, 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 캐패시터 전극과 투명한 화소전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속으로 형성한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 구성과 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
-- 실시예 --
본 발명의 특징은 상기 콘택홀에 대응하여 형성된 공통배선 일부의 면적을 넓게 구성하고, 이에 대응하는 콘택홀을 다수개 구성하는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 한 픽셀영역을 나타낸 평면도이다.
도시한 바와 같이, 행 방향으로 게이트 배선(102)을 형성하고 게이트 배선(102)과 교차하도록 열 방향으로 데이터 배선(112)을 형성한다.
상기 두 배선(102,112)이 교차하여 정의되는 영역을 픽셀영역이라 하며, 상기 픽셀 영역에는 상기 데이터 배선(112)과 평행하게 이격된 접지배선(이하, "공통배선"이라 칭함)(120)을 형성한다.
상기 두 배선(102, 112)의 교차하는 지점에는 게이트 전극(104)과 액티브층(108)과 소스 전극(116)과 드레인 전극(118)으로 구성된 박막트랜지스터(T)가 위치한다.
상기 픽셀영역에는 캐패시터전극(134)과 픽셀전극(140)을 구성하며, 상기 캐패시터전극(134)은 공통배선 콘택홀(두번이 식각 공정에 걸쳐 구성됨.)(130a,130b,130c,130d,)을 통해 상기 공통배선(120)과 접촉하고 상기 픽셀전극(140)은 드레인 보조전극(132)을 통해 간접적으로 상기 드레인 전극(118)과 접촉하도록 구성한다.
이때, 상기 공통배선(120)은 픽셀영역의 임의의 위치에서 넓은 면적으로 구성하고, 이에 대응하여 위치하는 콘택홀(130a,130b,130c,130d)을 다수개 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 캐패시터전극(134)과 픽셀전극(140)은 얇은 절연막(미도시)을 사이에 두고 형성되어 스토리지 캐패시터(C)를 구성한다.
상기 픽셀전극(140)은 도시하지는 않았지만 광도전막(도 1의 2)에서 발생한 정공(hole)이 스토리지 캐패시터(C)내에 축적될 수 있도록 전하를 모으는 집전전극의 역할을 한다.
전술한 구성은 앞서 설명한 바와 같이, 픽셀의 임의의 위치에서 상기 공통배선(120)의 면적을 크게 하고, 이에 대응하는 상기 공통배선 콘택홀(130a,130b,130c,130d)을 다수개 구성함으로써, 상기 콘택홀을 형성하기 위한 건식식각 공정 중, 상기 공통배선(120)이 데미지를 받아 일부가 제거되더 라도 상기 공통배선이 단선되는 것을 방지할 수 있으며 또한, 다수개의 콘택홀을 형성하여 상기 공통배선과 캐패시터 전극의 접촉면적을 크게함으로서 접촉불량을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 엑스레이 영상 감지소자의 제조공정을 설명한다.
도 5a 내지 도 5h는 도 3의 절단선 Ⅴ-Ⅴ`를 따라 절단하여, 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 5a를 참조하여 설명하면, 저 저항의 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(주로, AlNd)등을 증착하고 패턴하여, 게이트 배선(도 4의 102)과 게이트 배선에서 연장된 게이트 전극(104)을 형성한다.
이때, 상기 게이트 전극(104)은 알루미늄(Al)층을 포함하는 이중층으로 형성할 수 있으며 이와 같이 하는 이유는, 게이트전극(104) 물질로는 RC 딜레이(delay)를 작게 하기 위하여 저항이 작은 알루미늄이 주류를 이루고 있으나, 순수 알루미늄은 화학적으로 내식성이 약하고, 후속의 고온 공정에서 힐락(hillock)형성에 의한 배선 결함문제를 야기하므로, 상기와 같이 적층 구조를 적용하기도 한다.
다음으로, 상기 게이트 배선(도 4의 102)과 게이트 전극(104)이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연 물질 그룹과, 경우에 따라서는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)등으로 구성된 유기절연 물질그룹 중 선택된 하나를 증착 또는 도포하여 게이트 절연막(106)을 형성한다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(106)상에 연속하여, 절연막이 외부의 공기중에 노출되지 않은 상태에서 순수 비정질 실리콘(A-Si:H), 불순물 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 순서대로 적층한 후 패터닝하여, 액티브층(108)과 오믹콘택층(110)을 형성한다
도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(108)과 오믹 콘택층(110)이 형성된 기판(100)의 전면에 몰리브덴(Mo)을 증착하고 패턴하여, 상기 게이트 배선(도 4의 102)과 교차하여 픽셀영역을 정의하는 데이터 배선(112)과, 이에 연결되고 상기 게이트 전극(104)의 일측 상부로 연장된 소스 전극(116)과, 이와는 소정간격 이격된 드레인 전극(118)과, 상기 픽셀영역의 중앙에 위치하고 데이터 배선(112)과는 평행하게 이격된 공통배선(120)을 형성한다.
연속하여, 상기 소스 및 드레인 전극(116,118)의 사이로 노출된 일부 오믹콘택층(110)을 식각하여 액티브층(108)의 일부를 노출한다.
도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 데이터 배선(112)과 소스 및 드레인 전극(116,118)과 공통배선(120)이 형성된 기판(100)의 전면에 실리콘 절연막(질화실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiO2))을 소정의 방법으로 증착하여 제 1 보호막(121)을 형성한다.
연속하여, 상기 제 1 보호막(121)을 패터닝하여, 상기 드레인 전극(118)의 일부를 노출하는 제 1 드레인 콘택홀(122)과, 상기 공통배선(129)중 일부가 대면적으로 구성된 부분의 상부에 다수의 제 1 공통배선 콘택홀(124a,124b)을 형성한다.
이때, 상기 제 1 공통배선 콘택홀(124a,124b)을 형성하기 위한 건식식각 동안 상기 콘택홀에 대응하는 공통배선의 일부가 제거되더라도 공통배선은 단선이 발생하지 않는 장점이 있다.
다음으로, 도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 보호막(121)의 상부에 투명한 유기절연막을 증착하여 제 2 보호막(126)을 형성하고 패턴하여, 상기 제 1 드레인 콘택홀에 대응하여 제 2 드레인콘택홀(128)을 형성하고, 상기 다수의 제 1 공통배선 콘택홀에 대응하여 다수의 제 2 공통배선 콘택홀(130a,130b)을 형성한다.
전술한 바와 같이, 상기 유기절연막인 제 2 보호막(126)의 하부에 무기절연막인 제 1 보호막(121)을 형성하는 이유는 아래와 같다.
이는 앞서 설명한 바와 같다. 즉, 상기 노출된 액티브층(108)과 직접 맞닿는 층인 제 1 보호막(121)을 실리콘 절연막으로 구성하면, 상기 노출된 액티브층(108)과 제 1 보호막(121)과의 계면특성이 뛰어나기 때문에 전자를 트랩하는 영역이 적어지게 되고 따라서, 전자의 이동도(mobility)가 빨라지는 결과를 얻을 수 있다.
따라서, 유기 절연막으로 된 제 2 보호막(126)과 채널과의 직접 접촉에 의한누설전류(leakage current)의 증가현상을 방지 할 수 있다.
도 5f에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 보호막(126)이 형성된 기판(100)의 전면에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명도전성 물질을 증착하고 패터닝하여, 상기 노출된 드레인 전극(118)과 접촉하는 드레인 보조전극(132)과, 상기 노출된 공통배선(120)과 접촉하는 캐패시터 전극(134)을 형성한다.
상기 공통배선(120)은 픽셀의 일부를 지나도록 형성되어 있으나(도 4), 커패시터전극(134)은 데이터배선(112)과는 중첩되지 않는 한도에서 공통배선(120)보다 넓게하여, 이후 공정에서 형성하는 픽셀전극의 면적 중 절반이상과 중첩되게 형성된다.
다음으로, 도 5g에 도시한 바와 같이, 상기 드레인 보조전극(132)과 캐패시터전극(134)이 구성된 기판(100)의 전면에 전술한 유기절연 물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 3 보호막(136)을 형성한다.
상기 제 3 보호막(136)을 패터닝하여, 상기 드레인 보조전극(132)을 노출하는 제 3 드레인 콘택홀(138)을 형성한다.
전술 하였 듯이, 제 3 드레인 콘택홀(138)은 이미 형성되어 있는 드레인 보조전극(132)보다 좁은 면적으로 형성한다. 드레인 전극(118)상에 드레인 보조전극(132)이 형성되어 있기 때문에 제 3 드레인 콘택홀(138)형성 시 드레인 전극(118)의 손상을 방지할 수 있다.
도 5h에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 보호막(136)의 전면에 투명 도전성 금속을 증착하고 패턴하여, 상기 노출된 드레인 보조전극(132)과 접촉하면서 상기 소스 및 드레인전극(116,118)상부와 상기 픽셀영역(P)상에 픽셀전극(140)을 형성한다.
상기 픽셀전극(140)은 상기 제 3 보호막(136)을 사이에 두고 상기 캐패시터 전극(134)과 평면적으로 겹쳐져 형성된다.
상기 픽셀전극(140)과 상기 캐패시터 전극(134)전극 사이에 삽입된 보호막은 스토리지 캐패시터(C)를 이룬다.
상기 스토리지 캐패시터전극(134)은 제 1 전극으로 화소전극(140)은 제 2 전극의 기능을 겸하게 된다.
다음 공정은 도시하지 않았지만, 감광성 물질을 도포하는 단계로, 감광성 물질은 외부의 신호를 받아서 전기적인 신호로 변환하는 변환기로 쓰이는데, 비정질 셀레니움(selenium)의 화합물을 진공증착기(evaporator)를 이용하여 100-500㎛ 두께로 증착한다. 또한, HgI2, PbO, CdTe, CdSe, 탈륨브로마이드, 카드뮴설파이드 등과 같은 종류의 암전도도가 작고 외부신호에 민감한, 특히 엑스레이 광전도도가 큰 엑스레이 감광성물질을 사용할 수 있다. 감광물질이 엑스레이 광에 노출되면 광의 세기에 따라 감광물질 내에 전자 및 정공쌍이 발생한다.
이상과 같은 공정으로 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 영상감지소자를 제작할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법으로 형성된 엑스레이 영상 감지소자는 아래와 같은 효과가 있다.
첫째, 픽셀영역을 지나가는 임의의 위치에서 공통배선의 면적을 크게 구성하고 이 부분에 대응하여 다수의 공통배선을 형성하여, 상기 콘택홀을 형성하는 건식식각 공정 중 상기 공통배선이 단선되는 불량을 방지할 수 있고, 다수의 콘택홀을 형성함으로서 상기 공통배선과 이에 접촉하는 캐패시터전극의 접촉불량을 방지할 수 있다.
따라서, 제품의 불량을 최소화 할 수 있으므로 수율을 개선하는 효과가 있다.
또한, 공통배선의 라인 저항을 줄여 엑스레이 영상감지소자의 표시능을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 기판과;
    상기 기판 상에 절연막을 사이에 두고 서로 수직하게 교차하여 픽셀영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과;
    상기 두 배선의 교차지점에 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극으로 구성된 박막트랜지스터와;
    상기 데이터 배선과 평행하게 이격하여 일 방향으로 연장되고, 상기 픽셀의 임의의 영역에 위치하여 부분적으로 넓은 면적을 가지도록 구성된 공통배선과;
    상기 박막트랜지스터와 공통배선의 상부에 구성되고, 상기 공통배선중 넓은 면적으로 구성된 부분에 대응하여 다수의 콘택홀이 구성된 보호막과;
    상기 픽셀영역의 상부에 위치하고, 상기 다수의 콘택홀을 통해, 상기 공통배선과 접촉하는 투명한 캐패시터전극과;
    상기 캐패시터 전극의 상부에 절연막을 사이에 두고 위치하고, 상기 드레인 전극과 접촉하는 투명한 화소전극
    을 포함하는 엑스레이 영상감지소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호막은 무기절연막과 유기절연막이 적층되어 구성된 엑스레이 영상감지소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 무기 절연막은 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiO2)이고, 상기 유기 절연막은 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)인 엑스레이 영상감지소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 드레인 전극과 접촉하는 드레인 보조전극이 더욱 구성된 엑스레이 영상감지소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통배선은 몰리브덴(Mo)으로 구성된 엑스레이 영상 감지소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐패시터 전극과 투명한 화소전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속인 엑스레이 영상감지 소자.
  7. 기판 상에 절연막을 사이에 두고 서로 수직하게 교차하여 픽셀영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 두 배선의 교차지점에 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극으로 구성된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 데이터 배선과 평행하게 이격하여 일 방향으로 연장되고, 상기 픽셀의 임의의 영역에 위치하여 부분적으로 넓은 면적을 가지도록 공통배선을 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터와 공통배선의 상부에 구성되고, 상기 공통배선 중 넓은 면적으로 구성된 부분에 대응하여 다수의 콘택홀이 구성된 보호막을 형성하는 단계와;
    상기 픽셀영역의 상부에 위치하고, 상기 다수의 콘택홀을 통해, 상기 공통배선과 접촉하는 캐패시터전극을 형성하는 단계와;
    상기 캐패시터 전극의 상부에 절연막을 사이에 두고 위치하고, 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계를
    포함하는 엑스레이 영상감지소자 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보호막은 무기절연막과 유기절연막이 적층되어 구성된 엑스레이 영상감지소자 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 무기 절연막은 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiO2)이고, 상기 유기 절연막은 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)인 엑스레이 영상감지소자 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 드레인 전극과 접촉하는 드레인 보조전극이 더욱 구성된 엑스레이 영상감지소자 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 공통배선은 몰리브덴(Mo)으로 구성된 엑스레이 영상 감지소자 제조방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 캐패시터 전극과 투명한 화소전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속인 엑스레이 영상감지 소자 제조방법.
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