KR20040044588A - 박막트랜지스터를 이용한 광감지소자 - Google Patents
박막트랜지스터를 이용한 광감지소자 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20040044588A KR20040044588A KR1020020072639A KR20020072639A KR20040044588A KR 20040044588 A KR20040044588 A KR 20040044588A KR 1020020072639 A KR1020020072639 A KR 1020020072639A KR 20020072639 A KR20020072639 A KR 20020072639A KR 20040044588 A KR20040044588 A KR 20040044588A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sensor
- electrode
- tft
- capacitor
- gate electrode
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 99
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 59
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 19
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 18
- 239000010408 film Substances 0.000 description 16
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14658—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
- H01L27/124—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or layout of the wiring layers specially adapted to the circuit arrangement, e.g. scanning lines in LCD pixel circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
- H01L27/1255—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs integrated with passive devices, e.g. auxiliary capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
박막트랜지스터를 이용한 광감지소자가 개시된다. 광감지소자는, 광을 감지하여 전류를 생성하는 센서 TFT, 생성된 전류에 의한 전하를 축적하는 스토리지 커패시터, 및 축적된 전하를 외부로 방출하는 스위칭 TFT를 갖는다. 센서 TFT 내의 센서 게이트전극, 스토리지 커패시터 내의 제1커패시터전극, 및 스위칭 TFT 내의 스위치 게이트전극은 단일의 금속층에 의해 일체로 형성된다. 또한, 센서 TFT 내의 센서 드레인전극에 연결된 드레인배선 및 스위칭 TFT 내의 스위치 소스전극과 연결된 소스배선은, 기판상에서 상기 단일의 금속층과 중첩되지 않도록 배치된다. 따라서, 커패시터전극과 게이트전극간의 이격 거리로 인한 공간 효율의 저하를 방지되어 고집적도의 광감지소자를 제작할 수 있다. 또한, 데이터 출력라인과 게이트라인간의 중첩 영역이 기존보다 적게 존재하므로 전체적으로 중첩 영역이 줄어들어 기생용량이 감소되고, 구조가 단순하여 수율이 향상된다.
Description
본 발명은 박막트랜지스터(TFT : Thin Film Transistor)를 이용한 광감지소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 윈도우를 통해 입력된 광량에 비례하는 양의 전하를 축적하고 축적된 전하를 제어신호에 의해 외부로 출력하는 광감지소자에 관한 것이다.
광감지소자는 빛의 세기에 따른 전하량을 정보로 저장하고, 저장된 정보를 외부의 제어신호에 따라 출력하는 소자로서, 엑스레이 검출기(X-ray Detector), 스캐너, 디지털복사기, 지문인식 시스템 및 팩시밀리 등에서 문자나 그림을 판독하는 이미지 인식용 소자로 사용되고 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 박막트랜지스터(이하, 'TFT'라 함)를 이용한 광감지소자의 일 예를 도시한 것이다. 기판(10)상에는 스위칭 TFT(20), 스토리지 커패시터(30), 및 센서 TFT(40)가 형성되어 있다.
센서 TFT(40)는 센서 드레인전극(41), 센서 소스전극(42), 센서 게이트전극(45), 및 센서 반도체층(47)으로 구성되어 있다. 센서 게이트전극(45)은 기판(10)상에 형성되며, 센서 반도체층(47)은 제1절연층(51)에 의해 센서 게이트전극(45)에 대해 절연되어 있다. 센서 드레인전극(41)과 센서 소스전극(42)은 각각 센서 반도체층(115)에 접촉되어 있다. 또한, 센서 드레인전극(41)은 드레인배선(48)에 연결되어 있고, 센서 게이트전극(45)은 센서 게이트라인(46)에 연결되어 있다.
스위칭 TFT(20)는 스위치 드레인전극(21), 스위치 소스전극(22), 스위치 게이트전극(25), 및 스위치 반도체층(27)으로 구성되어 있다. 스위치 게이트전극(25)은 기판(10)상에 형성되며, 스위치 반도체층(27)은 제1절연층(51)에 의해 스위치 게이트전극(25)에 대해 절연되어 있다. 스위치 드레인전극(21)과 스위치 소스전극(22)은 각각 스위치 반도체층(25)에 접촉되어 있다. 또한, 스위치 소스전극(22)은 소스배선(28)에 연결되어 있고, 스위치 게이트전극(25)은 스위치 게이트라인(26)에 연결되어 있다. 소스배선(28)은 스토리지 커패시터(30)에 저장되었던 전하가 출력되는 데이터라인의 기능을 한다.
스토리지 커패시터(30)는 제1절연층(51)에 의해 상호 절연되어 있는 제1커패시터전극(31)과 제2커패시터전극(32)으로 구성되어 있다. 제1커패시터전극(31)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 센서 게이트전극(45)과 함께 형성되며, 스위치 게이트전극(25)과는 분리되어 있다. 제2커패시터전극(32)은 센서 소스전극(42) 및 스위치 드레인전극(21)과 연결되어 있다.
센서 TFT(40), 스토리지 커패시터(30), 및 스위칭 TFT(20)의 상부에는 제2절연층(52)이 형성되어 있다. 스위칭 TFT(20)가 형성되어 있는 영역의 제2절연층(52)의 상부에는 광차단막(29)이 형성되어 있다. 또한, 광차단막(29)과 제2절연층(52)의 상부에는 보호막(53)이 형성되어 있다.
센서 TFT(40)는 입력된 빛을 감지하여 전류를 생성하며, 센서 TFT(40)에 의해 생성된 전류에 의해 스토리지 커패시터(30)에는 전하가 축적된다. 축적된 전하는 스위칭 TFT(20)의 스위칭 동작에 의해 데이터라인(28)으로 출력된다.
상기와 같은 구성을 갖는 종래의 광감지소자는 다음과 같은 과정을 거쳐 제작된다.
먼저, 기판(10)상에 제1금속층인 스위치 게이트전극(25), 제1커패시터전극(31), 및 센서 게이트전극(45)을 형성한다. 이때, 스위치 게이트라인(26)과 센서 게이트라인(46)도 함께 형성된다.
다음으로, 제1금속층 및 기판(10)상에 제1절연막(51)을 증착하고, 비정질실리콘을 증착한 후 패터닝하여 스위치 반도체층(47) 및 센서 반도체층(27)을 형성한다.
그리고 나서, 제2금속층인 센서 드레인전극(41), 센스 소스전극(42), 제2커패시터전극(32), 스위치 드레인전극(21), 및 스위치 소스전극(22)을 형성한다. 이때, 드레인배선(48)과 소스배선(28)도 함께 형성된다.
다음으로, 제2금속층 위에 제2절연층(52)을 형성하고, 제2절연층(52) 위에 광차단막(29)을 형성한 후, 광차단막(29)과 제2절연층(52)의 상부에 보호막(53)을 형성한다.
그런데, 상기와 같은 종래의 광감지소자에서는, 스위치 게이트전극(25), 제1커패시터전극(31), 및 센서 게이트전극(45)이 상호간에 분리되도록 형성되거나, 또는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1커패시터전극(31)과 센서 게이트전극(45)은 일체로 형성되고, 스위치 게이트전극(25)은 이들과 분리되도록 형성되어 있다. 이러한 구조의 경우, 제1커패시터전극(31)이 스위치 게이트라인(26) 및 센서 게이트라인(46)과 이격되어야 하므로, 이격에 필요한 공간만큼 공간활용도가 떨어지게 되고 이는 광감지소자의 집적도를 떨어뜨리는 요인이 된다.
또한, 상기와 같은 종래의 광감지소자에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터라인의 기능을 하는 소스배선(28)이 스위치 게이트라인(26) 및 센서 게이트라인(46)(또는 제1커패시터전극(31))과 각각 중첩되도록 배치되어 있으며, 이에 따라 중첩된 부분에서 기생용량이 발생하게 된다는 문제점이 있다. 이러한 기생용량으로 인해 스위치 게이트 전극(25)의 신호 오프시 스토리지 커패시터(30)에서의 킥-백(kick-back)이 크게 발생하게 된다.
또한, 상기와 같은 종래의 광감지소자에서는, 센서 게이트전극(45)과 스위치 게이트전극(25)의 크기가 작아서 신호지연이 커지게 된다는 문제점이 있다. 즉, 게이트전극(25, 45)의 넓이가 작을 경우 게이트전극(25, 45)에서의 저항이 커지며, 신호 지연량은 저항과 커패시터턴스의 크기에 비례하므로 저항의 증가는 신호의 지연을 야기하게 된다.
그러나 상기와 같은 종래의 광감지소자의 구조하에서는, 기생용량으로 인한 커패시터(30)의 킥백현상과 게이트라인(26)의 신호지연 현상을 줄일 수 없어 고감도, 고속도의 광감지소자를 제작하기 어렵고, 또한 복잡한 구조로 인해 수율이 감소한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 커패시터전극과 게이트전극간의 이격 거리로 인한 공간 효율의 저하를 방지할 수 있는 광감지소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 데이터라인의 기생용량이 감소될 수 있는 광감지소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 단순한 구조로 제작되어 수율이 향상될 수 있는 광감지소자를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 TFT형 광감지소자의 평면도,
도 2는 도 1의 I-I' 선에 따른 단면도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 TFT형 광감지소자의 평면도,
도 4는 도 3의 A-A' 선에 따른 단면도,
도 5은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 TFT형 광감지소자의 평면도,
도 6은 도 5의 B-B' 선에 따른 단면도,
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 TFT형 광감지소자의 평면도,
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 TFT형 광감지소자의 평면도,
도 9는 도 8의 C-C' 선에 따른 단면도,
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 TFT형 광감지소자의 평면도, 그리고
도 11은 도 10의 D-D' 선에 따른 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 기판120 : 센서 TFT
121 : 센서 드레인전극122 : 센서 소스전극
125 : 센서 게이트전극127 : 센서 반도체층
130 : 스토리지 커패시터131 : 제1커패시터전극
132 : 제2커패시터전극140 : 스위칭 TFT
141 : 스위치 드레인전극142 : 스위치 소스전극
145 : 스위치 게이트전극147 : 스위치 반도체층
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광감지소자는, 입력되는 광량에 대응되는 전류를 발생시키는 센서 TFT; 상기 센서 TFT에 의해 발생된 상기 전류의 전하를 저장하는 스토리지 커패시터; 및 상기 스토리지 커패시터에 충전된 전하를 외부로 방출하도록 스위칭 동작을 행하는 스위칭 TFT를 포함하며, 상기 센서 TFT 내의 센서 게이트전극, 상기 스토리지 커패시터 내의 커패시터전극 중 어느 하나, 및 상기 스위칭 TFT 내의 스위치 게이트전극은 단일의 층에 의해 일체로 형성된다.
본 발명에 따르면, 커패시터전극과 게이트전극간의 이격 거리로 인한 공간 효율의 저하를 방지되어 고집적도의 광감지소자를 제작할 수 있다. 또한, 데이터라인과 게이트라인간의 중첩 영역이 줄어들어 기생용량이 감소되고, 구조가 단순하여 수율이 향상된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 스위칭 TFT 상에는 광차단막이 형성되어 있으며, 상기 광차단막은 상기 스위치 게이트전극과 전기적으로 연결되어 있다. 이에 따라, 이중의 게이트가 형성된 효과가 발생하여 스토리지 커패시터에 저장된 전하의 방출이 더욱 신속하게 이루어지게 되고, 광감지소자의 동작 속도가 개선된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 스토리지 커패시터는, 투명한 기판이 윈도우로서 기능할 수 있도록 상기 기판상의 일 부분에 형성된다. 또한, 상기 스토리지 커패시터는 광 투과성 도전재질로 제조될 수도 있다. 이에 따르면, 광원이 광감지소자의 하방에 존재하는 경우에도 윈도우 영역 또는 투과성 재질의 스토리지 커패시터를 통해 피사체에 광이 조사될 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제3커패시터전극이 상기 스토리지 커패시터와 중첩되도록 형성된다. 이때, 상기 제3커패시터전극은 상기 스토리지 커패시터 내의 상기 어느 하나의 커패시터전극과 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제3커패시터전극은 상기 스위칭 TFT 상에 형성되어 있는 광차단막과 동일한 층으로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 동일한 면적 내에서 보다 큰 전하 저장 용량을 갖는 광감지소자의 제작이 가능하게 되며, 신호대 잡음비가 개선된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 TFT를 이용한 광감지소자를 도시한 것이다. 기판(110)상에는 스위칭 TFT(120), 스토리지 커패시터(130), 및 센서 TFT(140)가 형성되어 있다. 센서 TFT(140)는 입력된 빛을 감지하여 전류를생성하며, 센서 TFT(140)에 의해 생성된 전류에 의해 스토리지 커패시터(130)에는 전하가 축적된다. 축적된 전하는 스위칭 TFT(120)의 스위칭 동작에 의해 데이터라인(128)으로 출력된다.
센서 TFT(140)는 센서 드레인전극(141), 센서 소스전극(142), 센서 게이트전극(145), 및 센서 반도체층(147)으로 구성되어 있다. 센서 게이트전극(145)은 기판(110)상에 형성되며, 센서 반도체층(147)은 제1절연층(151)에 의해 센서 게이트전극(145)에 대해 절연되어 있다. 센서 드레인전극(141)과 센서 소스전극(142)은 각각 센서 반도체층(147)에 접촉되어 있다. 또한, 센서 드레인전극(141)은 드레인배선(148)에 연결되어 있다.
스위칭 TFT(120)는 스위치 드레인전극(121), 스위치 소스전극(122), 스위치 게이트전극(125), 및 스위치 반도체층(127)으로 구성되어 있다. 스위치 게이트전극(125)은 기판(110)상에 형성되며, 스위치 반도체층(127)은 제1절연층(151)에 의해 스위치 게이트전극(125)에 대해 절연되어 있다. 스위치 드레인전극(121)과 스위치 소스전극(122)은 각각 스위치 반도체층(125)에 접촉되어 있다. 또한, 스위치 소스전극(122)은 소스배선(128)에 연결되어 있다. 소스배선(128)은 스토리지 커패시터(130)에 저장되었던 전하가 출력되는 데이터라인의 기능을 한다.
스토리지 커패시터(130)는 제1절연층(151)에 의해 절연되어 있는 제1커패시터전극(131)과 제2커패시터전극(132)으로 구성되어 있다.
제1커패시터전극(131)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 센서 게이트전극(145) 및 스위치 게이트전극(125)과 일체로 형성된다. 즉, 센서 게이트전극(145), 제1커패시터전극(131) 및 스위치 게이트전극(125)은 단일의 금속층에 의해 일체로 형성되며, 이에 따라 센서 게이트전극(145), 제1커패시터전극(131) 및 스위치 게이트전극(125)은 하나의 금속층 형성 공정에 의해 한번에 형성된다. 또한, 센서 게이트전극(145), 제1커패시터전극(131) 및 스위치 게이트전극(125)은 동일한 전위로 유지된다.
제2커패시터전극(132)은 센서 소스전극(142) 및 스위치 드레인전극(121)과 연결되어 있다.
센서 TFT(140), 스토리지 커패시터(130), 및 스위칭 TFT(120)의 상부에는 제2절연층(152)이 형성되어 있다. 스위칭 TFT(120)가 형성되어 있는 영역의 제2절연층(152)의 상부에는 광차단막(129)이 형성되어 있다. 또한, 광차단막(129)과 제2절연층(152)의 상부에는 보호막(153)이 형성되어 있다.
드레인배선(148)과 소스배선(128)은 스토리지 커패시터(130)의 양 측면에 상호 평행하게 배치된다. 또한, 드레인배선(148)과 소스배선(128)은, 일체로 형성된 센서 게이트전극(145), 제1커패시터전극(131) 및 스위치 게이트전극(125)과 기판(110)상에서 상호 중첩되는 부분이 기존보다 작도록 배치된다. 이에 따라 전체적으로 중첩 영역이 줄어들게 된다.
이하에서는, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 광감지소자의 동작을 설명한다.
광감지소자에 빛이 입사되면 센서 TFT(140)는 전자-정공 쌍의 캐리어에 의한 전류를 생성한다. 센서 TFT(140)에 의해 생성된 전류의 전하는 스토리지커패시터(130)에 축적된다. 이때 스위칭 TFT(120)는 오프상태에 있다. 이를 위하여, 스위치 게이트 전극(125)과 제1커패시터전극(131)에는 음의 전위를 가해준 상태가 되며, 이에 따라 전하의 축적은 도 1 및 도 2에 도시한 종래의 광감지소자에서와 동일한 메커니즘으로 이루어지게 된다.
그 후, 스토리지 커패시터(130)에 축적된 전하를 외부로 방출하고자 할 경우에는 스위칭 TFT(120)는 온 상태로 전환되며, 이에 따라 스토리지 커패시터(130)에 축적된 전하가 데이터 라인으로 기능하는 소스배선(128)을 통해 외부에 전달된다. 이에 따라, 감지된 빛의 광량에 비례하는 양의 전하가 외부에 전달되게 된다. 이때, 스위칭 TFT(120)를 온 상태로 하기 위해서는 스위치 게이트 전극(125)의 전위를 높여야 하며, 이에 따라 센서 게이트 전극(145)도 높아지게 된다. 그러나, 그에 의한 상호 영향은 무시할 수 있는 정도로서, 축적된 전하의 방출 동작 및 감지된 광량에 비례하는 전하의 생성 동작에는 중요한 영향을 미치지 않는다.
본 실시예에 따르면, 센서 게이트전극(145), 제1커패시터전극(131) 및 스위치 게이트전극(125)이 일체로 형성되어 있으므로, 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 광감지소자에서와 같이 커패시터전극과 게이트전극간의 이격 거리로 인한 공간 효율의 저하가 발생하지 않는다. 따라서, 집적도가 보다 높은 광감지소자의 제작이 가능하게 된다.
또한, 드레인배선(148)과 소스배선(128)이 센서 게이트전극(145), 제1커패시터전극(131) 및 스위치 게이트전극(125)과 중첩되는 부분이 줄어들므로 중첩되는 부분에 의한 기생용량 또한 줄어들게 되고, 이에 따라 스토리지 커패시터(130)에서킥-백이 감소하게 된다. 또한, 스위치 게이트전극(125)이 제1커패시터전극(131)과 일체로 형성되어 실질적으로 스위치 게이트전극(125)의 면적이 증가되는 효과가 발생하므로, 지연시간이 감소되어 광감지소자의 처리 속도가 빨라진다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광감지소자를 도시하는 도면이다. 본 실시예 및 이하의 실시예들에서, 전술한 제 1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 그 설명이 생략되며 동일한 참조부호를 사용하여 인용한다.
본 실시예에서는, 스위칭 TFT(120)에 콘택홀(170)이 형성되어 있다. 콘택홀(170)은 제1절연층(151), 스위치 소스전극(122) 및 제2절연층(152)을 관통하도록 형성되며, 이 콘택홀(170)에 충진된 도전물질에 의해 스위치 게이트전극(125)과 광차단막(129)이 전기적으로 연결된다. 콘택홀(170)에 충진되는 도전물질은 광차단막(129)과 동일한 재질일 수 있으며, 또한 광차단막(129)과는 다른 재질일 수도 있다. 이 도전물질이 스위치 소스전극(122)과 절연되도록 콘택홀(170)의 내측벽에는 절연 물질의 층이 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 콘택홀(170)을 통해 광차단막(129)과 스위치 게이트전극(125)이 전기적으로 연결되는 점을 제외하고는 다른 부분들은 전술한 제 1 실시예와 동일하다.
본 실시예에 따르면, 스위치 게이트전극(125)과 광차단막(129)가 동일한 전위로 유지된다. 광차단막(129)이 스위치 반도체층(127)과 중첩되도록 형성되어 있으므로, 광차단막(129)은 스위치 게이트전극(125)과 함께 스위치 반도체층(127)에 대한 게이트의 기능을 하게 된다. 따라서, 이중의 게이트가 형성된 효과가 발생하며, 이에 따라 스위칭 TFT(120)의 온 상태에서의 전류가 커지게 되고, 스토리지 커패시터(130)에 저장된 전하의 방출이 더욱 신속하게 이루어지게 된다. 이에 따라 광감지소자의 동작 속도가 개선된다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광감지소자를 도시하는 도면이다.
전술한 실시예에서는 기판(110)상의 대부분의 영역이 스토리지 커패시터(130)에 의해 점유되어 있으나, 본 실시예에서는, 기판(110)의 대략 절반 정도의 영역이 스토리지 커패시터(130)가 형성되지 않은 윈도우 영역(180)으로 구성되어 있다. 이와 같은 투명한 기판(110)과 윈도우 영역(180)을 투과한 빛이 피사체에 의해 반사되는 경우, 센서 TFT(140)는 이를 감지할 수 있다. 따라서, 광원이 광감지소자의 하방에 존재하는 경우에도 윈도우 영역(180)을 통해 피사체에 광이 조사될 수 있게 된다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광감지소자를 도시하는 도면이다.
본 실시예에서는, 스토리지 커패시터(130a)의 구성이 전술한 실시예들과 상이하다. 즉, 스토리지 커패시터(130a)는 광 투과성 도전 재질(Transparent conducting oxide : TCO)로 각각 제조된 제1커패시터전극(131a)과 제2커패시터전극(132a)으로 구성되어 있다. 이와 같은 광 투과성 도전 재질로는 ITO, SnO, ZnO2등이 사용될 수 있으며, 사용 목적에 따라 다른 종류의 재질을 사용할 수도 있다.
이와 같이 스토리지 커패시터(130a)가 빛을 투과시키는 재질로 제조되어 있으므로, 스토리지 커패시터(130a)가 윈도우의 기능을 할 수 있게 된다. 따라서, 전술한 제 3 실시예와 같이, 광원이 기판(110)의 하방에 존재하는 경우에도 피사체에 광이 조사될 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다. 나아가, 본 실시예에 따르면, 스토리지 커패시터(130a)의 크기는 줄이지 않으면서도 윈도우를 형성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 광감지소자를 도시한 도면이다.
본 실시예에서는, 제2커패시터전극(132)이 형성된 영역의 제2절연층(152) 위에 제3커패시터전극(133)이 형성되어 있다. 제3커패시터전극(133)은 도전물질로 제조된 콘택(175)을 통해 제1커패시터전극(131)과 전기적으로 연결되어 있다. 콘택(175)은 제1절연층(151), 제2커패시터전극(132) 및 제2절연층(152)를 관통하여 형성되어 있다. 콘택(175)에 의해 스위치 게이트전극(125)과 광차단막(129)이 전기적으로 연결된다.
콘택(175)은 제3커패시터전극(133)과 동일한 물질로 형성되어 제3커패시터전극(133) 형성시 콘택홀 내부에 충진되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 도전물질이 제2커패시터전극(132)에 대해 절연되도록, 콘택(175)이 형성되는 콘택홀의 내측벽은 제2절연층(152) 형성시 제2절연층(152)과 동일한 재질로 덮여진다.
또한, 제3커패시터전극(133)은 광차단막(129) 형성시 광차단막(129)과 함께 형성된다. 이에 따라 제1절연층(151)과 제2절연층(152)을 관통하는 콘택홀을 형성하는 공정 외의 추가적인 공정 없이도 제3스토리지전극(133)을 형성할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1스토리지전극(131)과 제3스토리지전극(133)에 의해 스토리지 커패시터(130)의 충전 용량이 증가하게 된다. 따라서, 동일한 면적 내에서 보다 큰 전하 저장 용량을 갖는 광감지소자의 제작이 가능하게 되며, 이에 따라 신호대 잡음비가 개선된다.
본 발명에 따르면, 커패시터전극과 게이트전극간의 이격 거리로 인한 공간 효율의 저하를 방지되어 고집적도의 광감지소자를 제작할 수 있다. 또한, 데이터라인과 게이트라인간의 중첩 영역이 존재하지 않으므로 전체적으로 중첩 영역이 줄어들어 기생용량이 감소되고, 구조가 단순하여 수율이 향상된다.
Claims (6)
- 입력되는 광량에 대응되는 전류를 발생시키는 센서 TFT;상기 센서 TFT에 의해 발생된 상기 전류의 전하를 저장하는 스토리지 커패시터; 및상기 스토리지 커패시터에 충전된 전하를 외부로 방출하도록 스위칭 동작을 행하는 스위칭 TFT를 포함하며,상기 센서 TFT 내의 센서 게이트전극, 상기 스토리지 커패시터 내의 커패시터전극 중 어느 하나, 및 상기 스위칭 TFT 내의 스위치 게이트전극은 단일의 층에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 광감지소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 스위칭 TFT 상에 형성된 광차단막을 더 포함하며,상기 광차단막은 상기 스위치 게이트전극과 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 광감지소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 스토리지 커패시터는, 투명한 기판이 윈도우로서 기능할 수 있도록 상기 기판상의 일 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 광감지소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 스토리지 커패시터는 광 투과성 도전재질로 제조되는 것을 특징으로 하는 광감지소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 스토리지 커패시터와 중첩되도록 형성되며, 상기 스토리지 커패시터 내의 상기 어느 하나의 커패시터전극과 전기적으로 연결되어 있는 제3커패시터전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광감지소자.
- 제 5 항에 있어서,상기 제3커패시터전극은 상기 스위칭 TFT 상에 형성되어 있는 광차단막과 동일한 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광감지소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020072639A KR20040044588A (ko) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | 박막트랜지스터를 이용한 광감지소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020072639A KR20040044588A (ko) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | 박막트랜지스터를 이용한 광감지소자 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040044588A true KR20040044588A (ko) | 2004-05-31 |
Family
ID=37340619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020020072639A KR20040044588A (ko) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | 박막트랜지스터를 이용한 광감지소자 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20040044588A (ko) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7936427B2 (en) | 2007-09-14 | 2011-05-03 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Optical sensor for detecting peripheral light and liquid crystal display device using the same |
| KR101381251B1 (ko) * | 2007-06-14 | 2014-04-04 | 삼성디스플레이 주식회사 | 박막 트랜지스터 및 이를 갖는 표시패널 |
| KR20140079093A (ko) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | 엘지디스플레이 주식회사 | 유기발광다이오드 표시소자 및 그 제조방법 |
| KR20190020231A (ko) | 2017-08-17 | 2019-02-28 | 전자부품연구원 | 중첩 전하 용량 감소를 위한 표시 패널 및 이의 제조 방법 |
| KR20190073902A (ko) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | 엘지디스플레이 주식회사 | 엑스레이 영상감지소자 |
| KR20190090961A (ko) | 2018-01-26 | 2019-08-05 | 전자부품연구원 | 중첩 전하 용량 감소를 위한 표시 패널 및 이의 제조 방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06132510A (ja) * | 1992-10-16 | 1994-05-13 | Hitachi Ltd | 薄膜光センサ |
| KR20000047398A (ko) * | 1998-12-08 | 2000-07-25 | 구본준 | 박막 트랜지스터형 광 감지소자 및 그 제조방법 |
| KR20000050791A (ko) * | 1999-01-14 | 2000-08-05 | 구본준 | 박막 트랜지스터형 광 감지소자 |
| KR20010002802A (ko) * | 1999-06-17 | 2001-01-15 | 구본준 | 엑스-선 검출 패널 |
-
2002
- 2002-11-21 KR KR1020020072639A patent/KR20040044588A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06132510A (ja) * | 1992-10-16 | 1994-05-13 | Hitachi Ltd | 薄膜光センサ |
| KR20000047398A (ko) * | 1998-12-08 | 2000-07-25 | 구본준 | 박막 트랜지스터형 광 감지소자 및 그 제조방법 |
| KR20000050791A (ko) * | 1999-01-14 | 2000-08-05 | 구본준 | 박막 트랜지스터형 광 감지소자 |
| KR20010002802A (ko) * | 1999-06-17 | 2001-01-15 | 구본준 | 엑스-선 검출 패널 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101381251B1 (ko) * | 2007-06-14 | 2014-04-04 | 삼성디스플레이 주식회사 | 박막 트랜지스터 및 이를 갖는 표시패널 |
| US7936427B2 (en) | 2007-09-14 | 2011-05-03 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Optical sensor for detecting peripheral light and liquid crystal display device using the same |
| KR20140079093A (ko) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | 엘지디스플레이 주식회사 | 유기발광다이오드 표시소자 및 그 제조방법 |
| KR20190020231A (ko) | 2017-08-17 | 2019-02-28 | 전자부품연구원 | 중첩 전하 용량 감소를 위한 표시 패널 및 이의 제조 방법 |
| KR20190073902A (ko) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | 엘지디스플레이 주식회사 | 엑스레이 영상감지소자 |
| KR20190090961A (ko) | 2018-01-26 | 2019-08-05 | 전자부품연구원 | 중첩 전하 용량 감소를 위한 표시 패널 및 이의 제조 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5598004A (en) | Image detector | |
| EP3598497B1 (en) | Semiconductor device, array substrate, and method for manufacturing semiconductor device | |
| KR100439944B1 (ko) | 박막트랜지스터형광감지센서,센서박막트랜지스터와그제조방법 | |
| US6242769B1 (en) | Thin film transistor type photo sensor | |
| US6667481B2 (en) | Two-dimensional image sensor | |
| KR100608571B1 (ko) | 박막 트랜지스터형 광 감지소자 | |
| KR20040044588A (ko) | 박막트랜지스터를 이용한 광감지소자 | |
| CN107527032B (zh) | 光感测单元及光学感测阵列结构 | |
| CN113711362A (zh) | 包括薄膜晶体管和有机光电二极管的图像传感器阵列器件 | |
| KR100525044B1 (ko) | 박막 트랜지스터형 광 감지소자 제조방법 | |
| JP2009272452A (ja) | 固体撮像装置 | |
| KR100443901B1 (ko) | 박막 트랜지스터형 광 감지소자 및 그 제조방법 | |
| KR100539661B1 (ko) | 스위칭 박막 트랜지스터, 이를 이용하는 이미지 입력소자및 그 제조방법 | |
| KR100503269B1 (ko) | 센싱 및 스위칭 겸용 단일 박막트랜지스터를 이용한광감지소자 및 그의 제어방법 | |
| KR100575032B1 (ko) | 박막트랜지스터형 광 감지센서의 제조방법 | |
| KR100575033B1 (ko) | 박막트랜지스터형 광 감지센서와 그 제조방법 | |
| US11489085B1 (en) | Light sensing device having offset gate electrode and light sensing panel using the same | |
| JP2004071623A (ja) | フォトセンサ | |
| KR100540197B1 (ko) | 박막 트랜지스터형 광 감지소자 및 제조방법 | |
| CN115641621A (zh) | 感测元件基板 | |
| JP2023173690A (ja) | イメージセンサ | |
| JPS61280659A (ja) | 密着形イメ−ジセンサ− | |
| JP2000114534A (ja) | 光電変換装置 | |
| KR20040032603A (ko) | 디지털 엑스레이 디텍터 | |
| JPH04233760A (ja) | 固体撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |