KR20060069171A - 박막 트랜지스터형 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
복수의 단위 화소의 배열을 포함하는 센싱 어레이와 빛을 발산하는 광원을 구비한 박막 트랜지스터형 이미지 센서에 있어서, 상기 단위 화소는, 기판 상의 소정 영역에 형성된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자가 형성된 영역 상부의 소정 위치에, 적어도 일부분이 상기 기판과 평행한 평면 상에서 볼 때 상기 스위칭 소자가 차지하는 영역에 중첩되도록 형성된 광감지 소자 및 상기 스위칭 소자와 상기 광감지 소자가 형성되지 않은 영역에 그 대부분이 형성되며, 상기 광감지 소자 및 상기 스위칭 소자에 접속된 투명한 도전 소재의 스토리지 캐패시터를 포함하되, 상기 광감지 소자는, X-Y 평면에 수직인 방향의 두께를 조절함으로써 입사되는 빛의 투과율을 감소시켜 상기 스위칭 소자의 반도체층에 영향을 미치지 않도록 형성된 반도체층을 포함하며, 상기 스토리지 캐패시터는 투명 도전 소재로 형성된 제1전극 및 X-Y 평면 상에서 볼 때 상기 제1전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 배치되며, 콘택홀을 통해 상기 제1전극과 전기적으로 접속된 제2전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터형 이미지 센서를 제공한다.
박막, 트랜지스터, 이미지, 센서
Description
도 1은 통상적인 박막 트랜지스터형 이미지 센서의 단위 화소 부분의 평면도 및 절단선 a-a’를 따라 본 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 박막 트랜지스터형 이미지 센서의 단위 화소 부분의 평면도 및 절단선 b-b’를 따라 본 단면도.
도 3a 내지 도 3f는, 도 2의 박막 트랜지스터형 이미지 센서의 단위 화소 부분을, 그 제조 공정 단계별로 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 이미지 센서의 단위 화소 부분의 평면도 및 평면도의 절단선 b-b’를 따라 본 단면도.
도 5a 내지 도 5f는 도 4의 이미지 센서의 단위 화소 부분을, 그 제조 공정 단계별로 도시한 단면도.
본 발명은 박막 트랜지스터를 이용한 이미지 센서에 관한 것으로서, 특히 광감지 소자의 반도체층 두께를 조절하여 하단의 스위칭 소자에 빛의 영향을 미치지 않도록 함으로써 광차단막이 필요 없도록 하며, 스토리지 캐패시터의 접지 전극도 필요 없게 되어 포토 마스크 공정이 단축되며 제조 공정이 용이한 박막 트랜지스터형 이미지 센서에 관한 것이다.
일반적으로, 박막 트랜지스터를 이용한 이미지 센서는, 상하좌우로 배열된 복수의 단위 화소(pixel)를 포함하는 센싱 어레이(sensing array)와, 빛을 방출하는 광원과, 상기 센싱 어레이에 의하여 감지된 이미지를 신호화 처리하여 제어장치 등으로 데이터를 전송하는 이미지 처리 장치를 포함한다. 상기 센싱 어레이에 포함된 화소들의 각각은, 광감지 소자, 스위칭 소자 및 스토리지 캐패시터를 포함한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 종래의 박막 트랜지스터형 이미지 센서의 단위 화소 부분의 평면도 및 절단선 a-a’를 따라 본 단면도이다. 도시된 바와 같이, 기판 상의 소정 위치에 형성된 스위칭 소자 102, 상기 스위칭 소자 102가 형성된 영역 상부의 소정 위치에 형성되되, 그 적어도 일부분이 상기 기판과 평행한 평면 상에서 볼 때 상기 스위칭 소자 102가 차지하는 영역에 중첩되도록 형성된 광감지 소자 104 및 상기 스위칭 소자 102와 상기 광감지 소자 104가 형성되지 않은 영역에 그 대부분이 형성되며, 상기 광감지 소자 104 및 상기 스위칭 소자 102에 접속된 스토리지 캐패시터 106으로 구성되어 있다.
상기와 같은 구성의 단위 화소를 포함하는 이미지 센서에 의하면, 기존의 스위칭 소자와 광감지 소자를 적층시키지 않은 구성에 비해 고해상도(high resolution) 및/또는 고개구율(high aperture ratio)을 구현할 수 있으며, 캐패시턴스를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
하지만, 스위칭 소자의 반도체층으로 입사되는 빛을 차단하기 위한 광차단막 및 스토리지 캐패시터의 접지 전극이 필요한 바 이에 따른 제조 공정이 별도로 요구되어는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 박막 트랜지스터 소자의 적층 시 상단의 광감지 소자의 반도체층 두께를 조절하여 빛의 투과율을 감소시켜 하단의 스위칭 소자에 광차단막이 필요 없도록 함으로써 제조 공정이 용이한 이미지 센서와 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 접지 전극이 필요 없는 스토리지 캐패시터를 형성함으로써 제조 공정이 단축되며 설계가 용이한 이미지 센서와 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수의 단위 화소의 배열을 포함하는 센싱 어레이와 빛을 발산하는 광원을 구비한 박막 트랜지스터형 이미지 센서에 있어서, 상기 단위 화소는, 기판 상의 소정 영역에 형성된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자가 형성된 영역 상부의 소정 위치에, 적어도 일부분이 상기 기판과 평행한 평면 상에서 볼 때 상기 스위칭 소자가 차지하는 영역에 중첩되도록 형성된 광감지 소자 및 상기 스위칭 소자와 상기 광감지 소자가 형성되지 않은 영역에 그 대부분이 형성되며, 상기 광감지 소자 및 상기 스위칭 소자에 접속된 투명한 도전 소재의 스토리지 캐패시터를 포함하되, 상기 광감지 소자는, X-Y 평면에 수직인 방 향의 두께를 조절함으로써 입사되는 빛의 투과율을 감소시켜 상기 스위칭 소자의 반도체층에 영향을 미치지 않도록 형성된 반도체층을 포함하며, 상기 스토리지 캐패시터는 투명 도전 소재로 형성된 제1전극 및 X-Y 평면 상에서 볼 때 상기 제1전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 배치되며, 콘택홀을 통해 상기 제1전극과 전기적으로 접속된 제2전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터형 이미지 센서를 제공한다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 복수의 단위 화소의 배열을 포함하는 센싱 어레이와 빛을 발산하는 광원을 구비한 박막 트랜지스터형 이미지 센서의 제조 방법에 있어서, 기판 상의 소정 영역에 스위칭 소자를 형성하는 단계, 상기 스위칭 소자가 형성된 영역 상부의 소정 위치에, 적어도 일부분이 상기 기판과 평행한 평면 상에서 볼 때 상기 스위칭 소자가 차지하는 영역에 중첩되도록 광감지 소자를 형성하는 단계 및 상기 스위칭 소자와 상기 광감지 소자가 형성되지 않은 영역에, 상기 광감지 소자 및 상기 스위칭 소자에 접속된 투명한 도전 소재의 스토리지 캐패시터를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 광감지 소자는, X-Y 평면에 수직인 방향의 두께를 조절함으로써 입사되는 빛의 투과율을 감소시켜 상기 스위칭 소자의 반도체층에 영향을 미치지 않도록 반도체층을 포함하며, 상기 스토리지 캐패시터는 투명소재로 형성된 제1전극 및 X-Y 평면 상에서 볼 때 상기 제1전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 배치되며, 콘택홀을 통해 상기 제1전극과 전기적으로 접속된 제2전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터형 이미지 센서 제조 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명과 관련하여서는, 박막 트랜지스터의 센싱 어레이를 구성하는 복수의 화소 중 임의의 하나에 관하여 바람직한 실시예를 설명한다.
먼저 도 2를 참조하면, 도2는 본 발명의 제1실시예에 의한 이미지 센서의 화소 부분의 평면도 및 절단선 b-b’를 따라 본 단면도이다. 이하에서는, 이해와 설명의 편의를 위하여, 기판과 평행한 평면을 X-Y 평면이라 정의하고, 상기 X-Y 평면에 수직인 축을 Z축이라 정의한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 이미지 센서의 단위 화소는, 기판 상의 소정 영역에 형성된 스위칭 소자 204와, 상기 스위칭 소자 204가 형성된 영역 상부의 소정 위치에 형성된 광감지 소자 202를 포함하며, 상기 스위칭 소자 204와 상기 광감지 소자 202가 형성되지 않은 영역에 투명한 도전 소재로 형성되어, 상기 광감지 소자 202 및 상기 스위칭 소자 204에 접속되며, 콘택홀을 통하여 서로 전기적으로 접속되는 2개의 전극 216 및 226을 구비하는 스토리지 캐패시터를 포함한다.
즉, 본 발명에 의하면, 상기 광감지 소자 202와 스위칭 소자 204는, 이들의 적어도 일부분이 X-Y 평면 상에서 볼 때 상호간에 중첩되는 위치에서 Z축 방향으로 적층되어 형성된다. 이렇게 함으로써, 상기 광감지 소자 202와 상기 스위칭 소자 204가 차지하는 면적이 작아지고, 화소의 나머지 영역(즉, 상기 스토리지 캐패시터 212 및 220이 형성된 영역)이 빛을 투과함으로써, 센싱 어레이의 개구율을 증가시킨다.
이하, 상기 본 발명에 의한 이미지 센서의 단위 화소의 구성을 보다 상세히 설명한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판(도시되지 않음) 상의 소정 영역에, 상기 스위칭 소자 204의 게이트 206이 형성되어 있고, 상기 스위칭 소자 204의 게이트 206의 상부에, 상기 게이트 206과 적어도 일부분이 X-Y 평면 상에서 중첩되도록 반도체층 210이 형성된다. 상기 스위칭 소자 204의 반도체층 210은, 제1절연막 208에 의하여 상기 게이트 206과 절연된다. 상기 스위칭 소자 204의 소오스 212 및 드레인 214는, 상기 반도체층 210과 적어도 그 일부가 접속되도록 상기 반도체층 210의 상부에 형성된다.
본 발명에 의한 상기 광감지 소자 202는, 상기와 같이 형성된 스위칭 소자 204의 소오스 212 및 드레인 214의 상부에 형성된다. 즉, 상기 광감지 소자 202의 반도체층 220은, 상기 소오스 212 및 드레인 214와의 절연을 위한 제2절연막 218의 상부에 형성되는데, X-Y 평면에서 수직인 방향에서 볼 때 상기 스위칭 소자 204의 반도체층 210과 중첩되도록 형성한다.
특히, 본 발명에 의한 광감지 소자 202의 반도체층 220은 상기 스위칭 소자 204의 반도체층 210으로 입사되는 빛의 투과율을 감소시켜 상기 스위칭 소자 204의 반도체층 210에 빛의 영향을 미치지 않도록 함으로써 상기 스위칭 소자 204에 광차단막이 필요 없도록 하므로 상기 스위칭 소자의 광차단막으로서의 기능을 수행하는 게이트를 형성할 필요가 없게 된다. 따라서, 포토 마스크 수와 공정 수를 절감하게 되어 제조 공정이 용이한 이미지 센서를 형성할 수 있다.
즉, 상기 광감지 소자 202의 반도체층 220의 두께를 바람직하게는 3400Å 이 상으로 성층하여 입사되는 빛의 투과율을 감소시킴으로써 상기 스위칭 소자 204의 반도체층 210에 영향을 미치지 않아 광전류가 발생되지 않도록 한다. 그리하여 상기 스위칭 소자 204의 광차단막 기능을 하는 상기 광감지 소자 202의 게이트를 형성할 필요가 없게 된다. 즉, 380nm 내지 780nm 파장 범위에서 빛의 투과도의 평균치를 살펴보면, 상기 광감지 소자 202의 반도체층 220의 두께가 2500Å인 경우에는 빛의 투과도가 21.5% 으로 상기 스위칭 소자 204의 반도체층 210에 광차단막이 필요하다. 그렇지만, 상기 광감지 소자 202의 반도체층 220의 두께를 3400Å 이상으로 형성하면 투과도가 10% 이하로 감소하여 상기 스위칭 소자 204의 반도체층 210에는 거의 영향을 주지 않아 광전류가 발생하지 않게 되므로 광차단막 기능을 수행하는 광감지 소자의 게이트를 형성할 필요가 없게 되는 것이다. 따라서, 포토 마스크 수와 공정 수를 절감하여 제조 공정이 용이한 이미지 센서를 형성할 수 있다.
한편, 상기 스토리지 캐패시터의 제1전극 216은 투명한 도전 소재로써 제1절연막 208의 상부에 상기 스위칭 소자 204의 드레인 214와 접속되도록 형성된다. 또한, 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극 226은 제2절연막 218에 의해 상기 제1전극 216과 절연되며, X-Y 평면상에서 상기 스토리지 캐패시터의 제1전극 216과 중첩하도록 배치되며, 상기 광감지 소자 202의 소오스 224와 접속되도록 형성된다. 나아가, 상기 제1전극 216 및 제2전극 226은 콘택홀 230을 통하여 전기적으로 접속되어 있다.
최상부에는 상기 소자들을 외부의 충격으로부터 보호하기 위한 보호막 228이 형성되어 있다.
상기한 바와 같이, 고개구율을 실현하기 위하여 박막 트랜지스터 소자를 적층하는 경우 상기 광감지 소자 202의 반도체층 220의 두께를 조절하여 빛의 투과율을 감소시켜 상기 스위칭 소자 204의 반도체층 210에 광차단막이 없이도 광전류(photocurrent)가 발생하지 않게 되는바, 광차단막 기능을 수행하는 상기 광감지 소자 202의 게이트를 형성하지 않음으로써, 제조 공정이 용이한 이미지 센서를 형성할 수 있다.
또한, 스토리지 캐패시터의 접지 전극이 필요 없게 되어 회로 구성시 단순성을 증가시킬 수 있어 입력 전원이 간단하며 제조 비용을 절감할 수 있다.
다음으로, 도 3a 내지 도 3f를 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 의한 이미지 센서의 제조 방법에 관하여 상세히 설명한다. 도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제1실시예에 의한 이미지 센서의 제조 방법을 그 제조 공정 단계별로 도시한 단면도들이다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 도 3a에는, 투명한 재료의 기판(도시되지 않음)상의 소정 영역에, 상기 스위칭 소자 204의 게이트 206과, 상기 게이트 206의 상부에 상기 제1절연막 208을 형성하는 단계가 도시된다.
상기 스위칭 소자 204의 게이트 206은, 몰리브덴(“Mo”), 크롬(“Cr”), 알루미늄(“Al”) 또는 이들의 합금 등의 금속재료를 상기 기판상에 증착하는 등의 방법으로 소정 두께의 막을 형성하고, 소정의 형상으로 식각함으로써 형성된다.
상기 스위칭 소자 204의 게이트 206이 형성된 기판상에, 실리콘 질화막(“SiNx”) 또는 실리콘 산화막(“SiO2”)과 같은 재료를 증착하는 등의 방법에 의하 여, 소정 두께로 상기 제1절연막 208을 형성한다.
다음으로, 도 3b는 상기 제1절연막 208이 형성된 기판상에 상기 스위칭 소자204의 반도체층 210을 형성하는 단계를 도시한다.
상기 스위칭 소자 204의 반도체층 210은, 비정질 실리콘(a-Si)과 불순물 함유 비정질 실리콘(n+ a-Si)과 같은 재료를 증착하는 등의 방법에 의하여, 소정의 두께로 성층되고 소정의 형상으로 식각되어 형성된다.
다음으로, 도 3c는, 상기 스위칭 소자 204의 반도체층 210이 형성된 기판상에, 상기 스위칭 소자 204의 소오스 212, 드레인 214 및 상기 스토리지 캐패시터의 제1전극 216을 형성하는 단계를 도시한다.
상기 스위칭 소자 204의 소오스 212 및 드레인 214는, 소정의 금속 재료, 바람직하게는 Cr을 증착하는 등의 방법으로 소정 두께의 막을 형성하고, 상호간에 소정 거리 이격되도록 식각함으로써 형성된다.
상기 스토리지 캐패시터의 제1전극 216은, 상기 스위칭 소자 204의 드레인 214와 적어도 일부가 접속되도록 투명 도전성 물질을 소정 두께로 증착하고 소정 형상으로 식각하는 등의 방법으로 형성된다. 상기 투명 도전성 물질로는, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등을 들 수 있다.
다음으로, 도 3d는, 상기 스위칭 소자 204의 소오스 212, 드레인 214 및 상기 스토리지 캐패시터의 제1전극 216이 형성된 기판상에, 상기 제2절연막 218을 형성하는 단계 및 상기 제2절연막 상부에 상기 광감지 소자 202의 반도체층 220을 형성하는 단계를 도시한다.
상기 제2절연막 218은, SiNx, SiO2, 아크릴(acryl) 또는 비시비(“BCB”) 등과 같은 유기 물질을 증착하는 등의 방법에 의하여 소정의 두께로 성층된다. 본 실시예에서 상기 제2절연층 218은 한층으로 형성되었는데, 실시예에 따라서 파티클(particle)에 의한 불량율을 감소시키기 위하여 두 층으로 형성하여도 무방하다.
상기 광감지 소자 202의 반도체층 220은 비정질 실리콘(a-Si)과 불순물 함유 비정질 실리콘(n+ a-Si)과 같은 재료를 상기한 바와 같이 3400Å 이상의 두께로 성층하고, 소정의 형상으로 식각하여 형성한다.
다음으로, 도 3e는, 상기 스토리지 캐패시터의 제1전극 216과의 접속을 위한 콘택홀 230을 형성하는 단계를 도시한다. 상기 콘택홀 230은 제2절연막의 소정 영역을 식각하여 차후 공정에서 형성될 스토리지 캐패시터의 제2전극 226과 제1전극 216이 전기적으로 접속될 수 있도록, X-Y 평면상으로 지름 혹은 폭이 3μm인 원 또는 다각형의 홀의 형상으로, 바람직하게는 Z축으로 깊이가 1200nm가 되도록 형성된다. 본 실시예에서는, 콘택홀 230은 제2절연막을 상기 형상으로 식각하여 X-Y 평면상에서 볼 때 상기 스위칭 소자 204의 드레인 214의 영역에 위치하도록 형성된다.
다음으로, 도 3f는, 상기 광감지 소자 202의 소오스 224, 드레인 222 및 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극 226을 형성하는 단계를 도시한다.
상기 제2절연막 218 및 상기 반도체층 220이 형성된 기판 상에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 도전성 물질을 소정 두께로 증착하고, 상기 소오스 224 및 드레인 222는 상기 반도체층 220과 적어도 일부가 접속되되, 상호간에 소정 거리 이격되도록, 또한, 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극 226은 X-Y 평면상에서 볼 때 상기 스토리지 캐패시터의 제1전극 216과 중첩되도록 식각하는 등의 방법에 의하여 형성된다. 이때, 상기 광감지 소자 202의 소오스 224는 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극 226과 접속되도록 형성되는데, 본 실시예에서는 상기 광감지 소자 202의 소오스 224 및 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극 226은 일체로 형성되어 있다. 이 때, 상기 광감지 소자 202의 소오스 224, 드레인 222 및 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극 226은 동일한 공정에서 함께 형성된다. 한편, 실시예에 따라서는 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극 226은 별개 공정에서 형성될 수도 있다.
다음으로, 상기와 같은 구조의 소자들이 형성된 기판 전체를 덮도록 보호막 228을 형성하는 것으로 공정을 마친다. 상기 보호막 228은 유기재료 또는 실리콘 질화물이나 실리콘 산화물 등의 재료를 사용하여 증착법, 스핀 도포법 등의 방법으로 형성한다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 의한 이미지 센서에 관하여 상세히 설명한다. 이하에서도, 상기 센싱 어레이에 포함되는 복수의 화소 중 임의의 하나에 관하여 설명하기로 하며, 상기 제1실시예와 중복되는 설명은 이를 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 이미지 센서의 화소 부분의 평면도 및 절단선 b-b’를 따라 본 단면도이다. 본 실시예에 의한 이미지 센서의 단위 화소에 있어서도, 상기 제1실시예에 의한 단위 화소의 경우와 마찬가지로, 기판 상의 소정 영역에 형성된 스위칭 소자 204와 상기 스위칭 소자 304가 형성된 영역 상부의 소정 위치에 적어도 일부분이 상기 스위칭 소자와 X-Y 평면 상에서 중첩되도록 형성된 광감지 소자 302 및 광감지 소자 302 및 상기 스위칭 소자 304에 접속된 것으로서, X-Y 평면상에서 볼 때 적어도 일부가 서로 중첩되도록 배치되며, 콘택홀을 통하여 전기적으로 접속되는 2개의 전극 316 및 308을 구비하는 스토리지 캐패시터를 포함한다. 단, 본 제2실시예에 있어서는 단위 화소의 표면상에 박막의 형태로 형성되며, 피사체의 접촉이 있는 경우 피사체측으로부터 상기 기판을 향하는 방향으로 빛을 공급하는 광원 30을 포함한다.
즉, 본 발명의 제2실시예에 있어서는, 광원 30이 단위 화소의 후면에 위치하지 않고, 단위 화소의 전면, 즉 피사체 10이 위치하는 측에 배치되어 빛을 공급한다. 이러한 프론트 라이트 방식에 의할 경우에는, 광원 30으로부터 발산된 빛이 단위 화소를 관통할 필요가 없으므로 단위 화소를 구성함에 있어서, 적어도 그 일부의 소재가 빛에 대한 투과성을 가져야 하는 제한이 해소되므로, 단위 화소의 제조 공정의 단축 및 비용의 절감을 이루어 낼 수 있게 된다.
따라서, 제1실시예에서는 투명한 도전 소재로 형성되었던 스토리지 캐패시터의 전극, 이를 접속시키는 콘택홀 및 광감지 소자의 소오스와 드레인을 소정의 금속 소재로써 형성할 수 있게 되어 제조 공정 및 제조 비용을 절감할 수 있다.
이하, 도 5a 내지 도 5f를 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 의한 이미지 센서의 제조 방법에 관하여 상세히 설명한다. 도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제2실시예에 의한 이미지 센서의 제조 방법을 그 제조 공정 단계별로 도시한 단면도들이다. 이하에서 상기 제1실시예와의 차이점을 위주로 설명한다.
먼저, 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 상기 기판상의 소정 영역에, 상기 스위칭 소자 304의 게이트 306를 형성하고, 그 상부에 상기 제1절연막 308을 형성한다(도 5a).
다음으로, 상기 제1절연막 308의 상부에 상기 스위칭 소자 304의 반도체층 310을 형성한다. 상기 반도체층 310도 역시, 비정질 실리콘과 불순물 함유 비정질 실리콘과 같은 재료를 증착하고 소정의 형상으로 식각함으로써 형성된다(도 5b).
다음으로, 도 5c를 참조하면, 상기 스위칭 소자 304의 반도체층 310이 형성된 기판상에, 소정의 금속 재료, 바람직하게는 Cr을 증착하고 식각하여 상기 스위칭 소자 304의 소오스 312 및 드레인 314를 형성한다.
또한, 스토리지 캐패시터의 제1전극 316은 제1실시예와 달리 소정의 금속 재료, 바람직하게는 몰리브덴(“Mo”), 크롬(“Cr”) 및 알루미늄(“Al”) 또는 이들의 합금 등의 금속 재료를 증착 등의 방법으로 소정 두께의 막을 형성하고, 소정의 형상으로 식각함으로써 형성된다. 본 실시예에서는 상기 스토리지 캐패시터의 제1전극 316이 상기 스위칭 소자 304의 드레인 314과 일체로 형성되며, 이 경우에 동일한 공정에서 함께 형성될 수 있어 제조 공정이 절감되게 된다. 한편, 실시예에 따라서는 상기 스토리지 캐패시터의 제1전극 316 및 상기 스위칭 소자 304의 드레인 314가 별개의 공정으로 형성될 수도 있다.
도 5d 및 도 5e를 참조하면, 상기 스위칭 소자 304의 상부에 상기 제2절연막 318을 형성하고, 그 상부에 비정질 실리콘과 불순물 함유 비정질 실리콘과 같은 재료를 증착하고 소정의 형상으로 식각함으로써 상기 광감지 소자 302의 반도체층 320을 형성한다. 이때, 제1실시예와 마찬가지로 3400A 이상의 두께로 형성하여 상기 스위칭 소자 304에 광차단막이 필요 없도록 빛의 투과도를 10% 이하로 감소시킨다. 다음으로 스토리지 캐패시터의 두 전극 316 및 326을 접속시키기 위한 콘택홀 330을 제2절연막의 소정 영역을 식각하여 형성한다.
도 5f는 상기 광감지 소자 302의 소오스 324, 드레인 322 및 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극 326을 형성하는 단계를 도시한다. 제1실시예와는 달리 소정의 금속 재료, 바람직하게는 몰리브덴(“Mo”), 크롬(“Cr”) 및 알루미늄(“Al”) 또는 이들의 합금 등의 금속 재료를 소정 두께로 증착하고, 상기 소오스 324 및 드레인 322는 상기 반도체층 320과 적어도 일부가 접속되되, 상호간에 소정 거리 이격되도록, 또한, 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극 326은 X-Y 평면상에서 볼 때 상기 스토리지 캐패시터의 제1전극 316과 중첩되도록 식각하는 등의 방법에 의하여 형성된다. 이때, 상기 광감지 소자 302의 소오스 324는 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극 326과 접속되도록 형성되는데, 본 실시예에서는 상기 광감지 소자 302의 소오스 324 및 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극 326과 일체로 형성되어 있다. 이 때, 상기 광감지 소자 302의 소오스 324, 드레인 322 및 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극 326은 동일한 공정에서 함께 형성된다. 한편, 실시예에 따라서는 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극 326은 별개 공정에서 형성될 수도 있다.
다음으로, 상기 소자들이 형성된 기판을 덮도록 보호막 328이 형성된다.
이상, 본 발명을 그 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위가 상기한 설명에 한정되는 것은 아님을 주의하여야 한다.
본 발명에 의하면, 박막 트랜지스터 소자의 적층 시 상단의 광감지 소자의 반도체층 두께를 조절하여 빛의 투과율을 감소시킴으로써 하단의 스위칭 소자의 반도체층에 영향을 미치지 않아 광전류 발생을 방지하여 스위칭 소자에 광차단막이 필요없게 되는 제조 공정이 용이한 이미지 센서와 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 접지 전극이 필요 없는 스토리지 캐패시터를 형성함으로써 Vcom(접지전위) 구성이 필요없게 되어 회로 구성시 단순성을 증가시킬 수 있어 입력 전원이 간단하며 제조 비용을 절감할 수 있다.
Claims (15)
- 복수의 단위 화소의 배열을 포함하는 센싱 어레이와 빛을 발산하는 광원을 구비한 박막 트랜지스터형 이미지 센서에 있어서,상기 단위 화소는,기판 상의 소정 영역에 형성된 스위칭 소자;상기 스위칭 소자가 형성된 영역 상부의 소정 위치에, 적어도 일부분이 상기 기판과 평행한 평면 상에서 볼 때 상기 스위칭 소자가 차지하는 영역에 중첩되도록 형성된 광감지 소자; 및상기 스위칭 소자와 상기 광감지 소자가 형성되지 않은 영역에 그 대부분이 형성되며, 상기 광감지 소자 및 상기 스위칭 소자에 접속된 투명한 도전 소재의 스토리지 캐패시터를 포함하되,상기 광감지 소자는, X-Y 평면에 수직인 방향의 두께를 조절함으로써 입사되는 빛의 투과율을 감소시켜 상기 스위칭 소자의 반도체층에 영향을 미치지 않도록 형성된 반도체층을 포함하며,상기 스토리지 캐패시터는 투명 도전 소재로 형성된 제1전극 및 X-Y 평면 상에서 볼 때 상기 제1전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 배치되며, 콘택홀을 통해 상기 제1전극과 전기적으로 접속된 제2전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터형 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 스위칭 소자는,상기 기판상의 소정 영역에, 소정의 형상으로 형성된 게이트;상기 스위칭 소자의 게이트의 상부에, 상기 게이트와 적어도 일부분이 X-Y 평면 상에서 중첩되도록 형성되며, 제1절연막에 의하여 상기 게이트와 절연되는 반도체층; 및상기 반도체층과 적어도 그 일부가 접속되도록 상기 반도체층의 상부에 형성된 소오스 및 드레인을 포함하는 박막 트랜지스터형 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 광감지 소자는,제2절연막에 의해 상기 스위칭 소자의 소오스 및 드레인과 절연되도록 그 상부에 형성되며, 상기 스위칭 소자의 반도체층과 X-Y 평면상에서 중첩되도록 형성되되, X-Y 평면에 수직인 방향의 두께를 조절하여 입사되는 빛의 투과율을 감소시켜 상기 스위칭 소자의 반도체층에 영향을 미치지 않도록 하는 반도체층; 및상기 광감지 소자의 반도체층과 적어도 그 일부가 접속되도록 상기 반도체층의 상부에 형성된 소오스 및 드레인을 포함하는 박막 트랜지스터형 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 광감지 소자의 소오스와 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극이 일체로 형성되어 있는 박막 트랜지스터형 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 광원은 상기 단위 화소의 표면 상에 박막으로 형성되며, 피사체의 접촉이 있는 경우 피사체측으로부터 상기 기판을 향하는 방향으로 빛을 공급하며,상기 스토리지 캐패시터는 금속 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터형 이미지 센서.
- 제5항에 있어서,상기 스토리지 캐패시터의 제1전극은 상기 스위칭 소자의 드레인과 일체가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터형 이미지 센서.
- 제5항에 있어서,상기 스토리지 캐패시터의 제2전극은 상기 광감지 소자의 소오스와 일체가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터형 이미지 센서.
- 복수의 단위 화소의 배열을 포함하는 센싱 어레이와 빛을 발산하는 광원을 구비한 박막 트랜지스터형 이미지 센서의 제조 방법에 있어서,기판 상의 소정 영역에 스위칭 소자를 형성하는 단계;상기 스위칭 소자가 형성된 영역 상부의 소정 위치에, 적어도 일부분이 상기 기판과 평행한 평면 상에서 볼 때 상기 스위칭 소자가 차지하는 영역에 중첩되도록 광감지 소자를 형성하는 단계; 및상기 스위칭 소자와 상기 광감지 소자가 형성되지 않은 영역에, 상기 광감지 소자 및 상기 스위칭 소자에 접속된 투명한 도전 소재의 스토리지 캐패시터를 형성하는 단계를 포함하되,상기 광감지 소자는, X-Y 평면에 수직인 방향의 두께를 조절함으로써 입사되는 빛의 투과율을 감소시켜 상기 스위칭 소자의 반도체층에 영향을 미치지 않도록 반도체층을 포함하며,상기 스토리지 캐패시터는 투명 도전 소재로 형성된 제1전극 및 X-Y 평면 상에서 볼 때 상기 제1전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 배치되며, 콘택홀을 통해 상기 제1전극과 전기적으로 접속된 제2전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터형 이미지 센서 제조 방법,
- 제8항에 있어서,상기 스위칭 소자를 형성하는 단계는,투명한 재료의 기판 상의 소정 영역에, 금속 재료를 사용하여 상기 스위칭 소자의 게이트를 형성하는 단계;상기 게이트가 형성된 기판 상의 소정 영역에 절연 재료를 사용하여 제1절연막을 형성하는 단계;상기 제1절연막이 형성된 기판 상의 소정 영역에, 반도체 재료를 사용하여 상기 게이트와 적어도 일부분이 X-Y 평면 상에서 중첩되도록 반도체층을 형성하는 단계; 및상기 반도체층이 형성된 기판 상의 소정 영역에, 도전성 재료를 사용하여 소오스 및 드레인을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜디스터형 이미지 센서의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 광감지 소자를 형성하는 단계는,상기 스위칭 소자가 형성된 기판 상의 소정 영역에 제2절연막을 형성하는 단계;상기 제2절연막이 형성된 기판 상의 소정 영역에, 반도체 재료를 사용하여 상기 스위칭 소자의 반도체층과 X-Y 평면 상에서 중첩되며, X-Y 평면에 수직인 방향의 두께를 조절하여 입사되는 빛의 투과율을 감소시켜 상기 스위칭 소자의 반도체층에 영향을 미치지 않도록 반도체층을 형성하는 단계; 및상기 반도체층이 형성된 기판 상의 소정 영역에, 도전성 재료를 사용하여 소오스 및 드레인을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터형 이미지 센서의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 스토리지 캐패시터를 형성하는 단계는,투명한 도전성 재료를 사용하여 상기 스위칭 소자의 드레인과 접속되도록 상기 스토리지 캐패시터의 제1전극을 형성하는 단계;상기 제1전극과의 접속을 위하여 콘택홀을 형성하는 단계; 및투명한 도전성 재료를 사용하여 X-Y 평면 상에서 볼 때 상기 제1전극과 적어도 일부가 중첩되도록 배치하여, 상기 광감지 소자의 소오스와 접속되며, 상기 제1전극과 콘택홀을 통하여 전기적으로 접속되도록 상기 스토리지 캐패시터의 제2전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터형 이미지 센서의 제조 방법.
- 제11항에 있어서,상기 스토리지 캐패시터의 제2전극이 상기 광감지 소자의 소오스와 동일 재료로써 동일 공정에서 함께 형성되는 박막 트랜지스터형 이미지 센서의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 광원은 상기 단위 화소의 표면 상에 박막으로 형성되며, 피사체의 접촉이 있는 경우 피사체측으로부터 상기 기판을 향하는 방향으로 빛을 공급하며,상기 스토리지 캐패시터는 금속 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터형 이미지 센서의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,상기 스토리지 캐패시터의 제1전극이 상기 스위칭 소자의 드레인과 동일 재 료로써 동일 공정에서 함께 형성되는 박막 트랜지스터형 이미지 센서의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,상기 스토리지 캐패시터의 제2전극이 상기 광감지 소자의 소오스와 동일 재료로써 동일 공정에서 함께 형성되는 박막 트랜지스터형 이미지 센서의 제조 방법.
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ID=37163361
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020040108286A KR20060069171A (ko) | 2004-12-17 | 2004-12-17 | 박막 트랜지스터형 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20060069171A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102496601A (zh) * | 2011-12-15 | 2012-06-13 | 华映视讯（吴江）有限公司 | 像素结构及其制造方法 |
-
2004
- 2004-12-17 KR KR1020040108286A patent/KR20060069171A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102496601A (zh) * | 2011-12-15 | 2012-06-13 | 华映视讯（吴江）有限公司 | 像素结构及其制造方法 |
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