KR20060069186A - 개구율이 향상된 박막 트랜지스터 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
박막 트랜지스터 이미지 센서의 개구율을 향상시키기 위하여, 스위칭 소자의 광차단막 배선 및 스위칭 소자의 게이트 배선이 차지하는 영역을 줄인다. 스위칭 소자의 광차단막 배선은, 기판에 수직한 방향으로 볼 때, 게이트 배선과 중첩하도록 배치되며, 이들은 전기적으로 접속된다. 스위칭 소자의 광차단막 배선은, 콘택홀을 통하여 스위칭 소자의 게이트 배선과 전기적으로 접속된다.
박막 트랜지스터, 이미지 센서, 광차단막, 배선
Description
도 1은 종래 기술에 의한 박막 트랜지스터 이미지 센서 1의 단위 화소를 도시한 평면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 박막 트랜지스터 이미지 센서 100의 단위 화소를 도시한 평면도 및 A-A' 단면도.
도 3은 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148 및 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144이 접속되는 센싱 어레이의 외곽부를 간략히 도시한 회로도.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 제1실시예에 의한 박막 트랜지스터 이미지 센서 100의 제조 공정을 도시한 평면도 및 A-A' 단면도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 박막 트랜지스터 이미지 센서 100의 단위 화소를 도시한 평면도 및 B-B' 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 기판 100 박막 트랜지스터 이미지 센서
102 광감지 소자 104 스위칭 소자
106 스토리지 캐패시터 110 광감지 소자의 게이트
112 스위칭 소자의 게이트 114 제1절연막
116 광감지 소자의 반도체층
118 스위칭 소자의 반도체층
120 광감지 소자의 드레인 122 광감지 소자의 소오스
124 스위칭 소자의 드레인 126 스위칭 소자의 소오스
128 제2절연막 130 광차단막
142 광감지 소자의 드레인 배선
144 스위칭 소자의 게이트 배선
146 스위칭 소자의 소오스 배선
148 스위칭 소자의 광차단막 배선
150 콘택홀
본 발명은 박막 트랜지스터 이미지 센서 (a thin film transistor image sensor)에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 박막 트랜지스터 이미지 센서에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 박막 트랜지스터 이미지 센서 1의 단위 화소를 도 시한 평면도이다. 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터 이미지 센서 1의 스위칭 소자의 광차단막 배선 3과 스위칭 소자의 게이트 배선 5은, 기판에 수직한 방향으로 볼 때, 각각 다른 영역을 차지하도록 배치되어 있다.
따라서, 종래 기술에 의한 박막 트랜지스터 이미지 센서 1에 의하면, 스위칭 소자의 광차단막 배선 3과 스위칭 소자의 게이트 배선 5가 차지하는 영역 만큼, 소정의 광원으로부터의 빛이 박막 트랜지스터 이미지 센서 1을 투과할 수 있는 면적은 줄어 들게 되므로, 박막 트랜지스터 이미지 센서 1의 개구율을 확보하기가 곤란하였다.
또한, 스위칭 소자의 광차단막 배선 3 또는 스위칭 소자의 게이트 배선 5 중 어느 하나라도 단선이 되는 경우, 박막 트랜지스터 이미지 센서 1은 정상적으로 동작하는 것이 불가능하였다.
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 광원으로부터의 빛의 진행 방향에 대한 스위칭 소자의 광차단막 배선 및 스위칭 소자의 게이트 배선이 차지하는 영역을 축소시킴으로써, 개구율이 향상된 박막 트랜지스터 이미지 센서를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 스위칭 소자의 광차단막 배선 및 스위칭 소자의 게이트 배선을 상호 접속시킴으로써, 어느 하나의 단선인 경우에도 정상적인 동작을 가능한 박막 트랜지스터 이미지 센서를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 박막 트랜지스터 이미지 센서에 있어서, 피사체로부터 반사된 빛을 감지하고 그 감지 신호를 발생하는 복수개의 단위 화소가 매트릭스 형태로 배열된 센싱 어레이; 및 상기 센싱 어레이의 구동을 제어하며 상기 빛의 감지에 대한 신호를 수신하는 구동 회로를 포함하되, 상기 각 단위 화소는, 투명한 기판의 표면에 형성되며, 상기 피사체로부터 반사된 빛을 감지하여, 상기 구동 회로의 제어 신호에 응하여 감지 신호를 제공하는 광감지 소자; 상기 광감지 소자에 전기적으로 접속하며, 상기 광감지 소자로부터의 감지 신호를 저장하는 스토리지 캐패시터; 상기 스토리지 캐패시터에 전기적으로 접속하며, 상기 구동 회로의 제어 신호에 응하여 상기 스토리지 캐패시터에 저장된 상기 감지 신호를 제공하는 스위칭 소자; 상기 구동 회로 및 상기 스위칭 소자의 게이트를 전기적으로 접속하는 스위칭 소자의 게이트 배선; 상기 스위칭 소자의 광차단막에 전기적으로 접속되어 소정의 전압를 제공하기 위한 배선으로서, 상기 스위칭 소자의 게이트 배선과 전기적으로 접속되며, 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 상기 스위칭 소자의 게이트 배선이 차지하는 영역과 중첩하여 배치되는 스위칭 소자의 광차단막 배선을 포함하는 박막 트랜지스터 이미지 센서를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 국면에 의하면, 본 발명은 피사체로부터 반사된 빛을 감지하고 그 감지 신호를 발생하는 복수개의 단위 화소가 매트릭스 형태로 배열된 센싱 어레이; 및 상기 센싱 어레이의 구동을 제어하며 상기 빛의 감지에 대한 신호를 수신하는 구동 회로를 포함하는 박막 트랜지스터 이미지 센서를 제조하는 방법에 있어서, (1) 투명한 기판의 표면에, 상기 피사체로부터 반사된 빛을 감지하여, 상기 구동 회로의 제어 신호에 응하여 감지 신호를 제공하는 광감지 소자를 형성하는 단계; (2) 상기 광감지 소자에 전기적으로 접속하며, 상기 광감지 소자로부터의 감지 신호를 저장하는 스토리지 캐패시터를 형성하는 단계; (3) 상기 스토리지 캐패시터에 전기적으로 접속하며, 상기 구동 회로의 제어 신호에 응하여 상기 스토리지 캐패시터에 저장된 상기 감지 신호를 제공하는 상기 스위칭 소자를 형성하는 단계; (4) 상기 구동 회로 및 상기 스위칭 소자의 게이트와 전기적으로 접속하도록 스위칭 소자의 게이트 배선을 형성하는 단계; 및 (5) 상기 스위칭 소자의 광차단막에 전기적으로 접속되도록 형성하되, 상기 스위칭 소자의 게이트 배선과 전기적으로 접속되며, 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 볼 때, 상기 스위칭 소자의 게이트 배선이 차지하는 영역과 중첩하여 배치되도록 스위칭 소자의 광차단막 배선을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 이미지 센서의 제조 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 본 발명의 박막 트랜지스터 이미지 센서 (이하, 간략히 "이미지 센서"라고도 함) 100은 피사체 (도시 안됨)로부터 반사된 빛을 감지하고 그 감지 신호를 발생하는 복수개의 단위 화소가 매트릭스 형태로 배열된 센싱 어레이 (도시 안됨) 및 상기 센싱 어레이의 구동을 제어하며 상기 빛의 감지에 대한 신호를 수신하는 구동 회로 (도시 안됨)를 포함한다.
상기 센싱 어레이는 접촉된 피사체, 예컨대, 사람의 손가락의 지문으로부터 반사된 빛을 감지하며, 상기 구동 회로로부터의 제어 신호에 응하여, 상기 지문에 형상에 대응하는 감지 신호를 생성하여 상기 구동 회로에 제공한다. 상기 구동 회로에 관한 기술은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려진 기술이므로 이에 대한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 이미지 센서 100에 관하여는, 상기 센싱 어레이를 구성하는 복수개의 화소 중 하나인 단위 화소를 기준으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 박막 트랜지스터 이미지 센서 100의 단위 화소를 도시한 평면도 및 A-A' 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예의 이미지 센서 100은, 투명한 기판 10의 표면에 형성되며, 피사체로부터 반사된 빛을 감지하여, 상기 구동 회로의 제어 신호에 응하여 감지 신호를 제공하는 광감지 소자 102, 광감지 소자 102에 전기적으로 접속하며, 광감지 소자 102로부터의 감지 신호를 저장하는 스토리지 캐패시터 106, 스토리지 캐패시터 106에 전기적으로 접속하며, 상기 구동 회로의 제어 신호에 응하여 스토리지 캐패시터 106에 저장된 감지 신호를 제공하는 스위칭 소자 104, 상기 구동 회로 및 광감지 소자 102의 드레인 120과 전기적으로 접속하는 광감지 소자 102의 드레인 배선 142, 상기 구동 회로 및 스위칭 소자 104의 게이트 112와 전기적으로 접속하는 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144, 상기 구동 회로 및 스위칭 소자 104의 소오스 126과 전기적으로 접속하는 스위칭 소자 104의 소오스 배선 146 및 스위칭 소자 104의 광차단막 130에 전기적으로 접속되어 소정의 전압를 제공하기 위한 배선으로서, 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144와 전기적으로 접속되며, 기판 10의 표면에 수직한 방향으로 볼 때, 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144가 차지하는 영역과 중첩하여 배치되는 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148을 포함한다.
즉, 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148이, 기판 10의 표면에 수직한 방향으로 볼 때, 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144가 차지하는 영역의 내부에 배치되기 때문에, 소정의 광원 (도시 안됨)으로부터 빛이 진행하는 방향에 대한 이들이 차지하는 면적이 줄어들게 되며, 따라서, 상기 광원으로부터 빛이 이미지 센서 100을 투과하는 면적이 그 만큼 넓어지게 되므로, 이미지 센서 100의 개구율이 향상된다.
나아가, 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148은 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144와 전기적으로 접속하고 있으므로, 이들 중 어느 하나가 단선되더라도, 본 발명의 이미지 센서 100은 정상적으로 동작하는 것이 가능하게 된다.
본 실시예에서의 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148은, 기판 10의 표면에 수직인 방향으로 볼 때 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144가 차지하는 영역과 거의 일치하도록 배치되어 있다. 따라서, 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148 및 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144가 기판 10의 표면에 수직인 방향으로 볼 때 서로 어긋나게 배열되어 있는 경우에 비하여 더욱 향상된 개구율을 확보하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에서의 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148은, 상기 센싱 어레이의 외곽부에서 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144와 전기적으로 접속된다. 도 3은 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148 및 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144이 접속되는 센싱 어레이의 외곽부를 간략히 도시한 회로도이다.
본 실시예에서의 광감지 소자 102는, 기판 10의 표면에 형성된 금속 소재의 게이트 110, 제1절연막 114에 의해 게이트 110과 절연되는 반도체 소재인 것으로서, 기판 10의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 게이트 110과 적어도 일부가 중첩되도록 배치되는 반도체층 116, 반도체층 116과 전기적으로 접속하는 도전 소재인 것으로서, 광감지 소자 102의 드레인 배선 142을 통하여 상기 구동 회로와 전기적으로 연결되는 드레인 120 및 반도체층 116과 전기적으로 접속하는 도전 소재인 것으로서, 드레인 120과 이격되어 배치되며, 스토리지 캐패시터 106과 전기적으로 접속하는 소오스 122를 포함한다. 본 실시예에서의 광감지 소자 102의 드레인 배선 142는 드레인 12와 일체로 형성되어 있다.
또한, 본 실시예에서의 스위칭 소자 104는, 기판 10의 표면에 형성되는 금속 소재인 것으로서, 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144를 통하여 상기 구동 회로와 전기적으로 연결되는 게이트 112, 제1절연막 114에 의해 게이트 112와 절연되는 반도체 소재인 것으로서, 기판 10의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 게이트 112와 적어도 일부가 중첩되도록 배치되는 반도체층 118, 반도체층 118과 전기적으로 접속하는 도전 소재인 것으로서, 스토리지 캐패시터 106과 전기적으로 접속하는 드레인 124, 반도체층 118과 전기적으로 접속하는 도전 소재인 것으로서, 스위칭 소자 104의 소오스 배선 146을 통하여 상기 구동 회로와 전기적으로 연결되는 소오스 126 및 제2절연막 128에 의해 반도체층 118, 드레인 124 및 소오스 126과 전기적으로 절연되는 금속 소재인 것으로서, 기판 10의 표면에 수직인 방향으로 볼 때 반도체 층 118이 차지하는 영역을 포함하도록 배치되며, 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148과 전기적으로 접속하는 광차단막 130을 포함한다.
본 실시예에서의 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144는 스위칭 소자 104의 게이트 112와 일체로 형성되어 있다. 또한, 본 실시예에서의 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148은 스위칭 소자 104의 게이트 112와 일체로 형성되어 있다.
본 실시예에 의한 스토리지 캐패시터 106은, 투명한 도전 소재인 것으로서, 광감지 소자 102의 소오스 122 및 스위칭 소자 14의 드레인 124와 전기적으로 접속하는 일측 전극 1064 및 제1절연막 114을 통하여 일측 전극 1064와 절연되는 투명한 도전 소재인 것으로서, 기판 10의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 일측 전극 1064와 적어도 일부가 중첩되도록 배치되는 타측 전극 1062를 포함한다.
다음으로, 도 4a 내지 4d를 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 의한 이미지 센서 100의 제조 공정에 대하여 설명한다. 먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 투명한 기판 10의 표면에, 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 또는 이들의 합금 등의 금속 소재를 증착 (Deposition) 등의 방법으로 소정 두께가 되도록 성층하고, 소정 형상으로 패터닝 (Patterning) 및 식각 (Etching)하여, 광감지 소자 102의 게이트 110, 스위칭 소자 104의 게이트 112 및 스위칭 소자 104의 게이트 배선 142를 형성한다. 본 실시예에서는, 스위칭 소자 104의 게이트 112 및 스위칭 소자 104의 게이트 배선 142가 일체로 형성된다.
다음으로, ITO (Indium Tin Oxide)또는 IZO (Indume-doped Zinc Oxide)와 같 은 투명한 도전 소재를 증착 등의 방법으로 소정 두께로 성층하고, 소정 형상으로 패터닝 및 식각하여, 스토리지 캐패시터 106의 일측 전극 1062를 형성한다.
다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 광감지 소자 102의 게이트 110, 스위칭 소자 104의 게이트 112, 스위칭 소자 104의 게이트 배선 142 및 스토리지 캐패시터 106의 일측 전극 1062이 형성된 기판 10에, 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiO2)와 같은 절연 소재를 증착 등의 방법에 의하여, 소정 두께로 제1절연막 114를 형성한다.
다음으로, 비정질 실리콘(a-Si) 및 불순물 함유 비정질 실리콘(n+ a-Si)과 같은 재료를 증착 등의 방법에 의하여 소정의 두께로 성층한 후, 기판 10의 표면에 수직한 방향으로 볼 때, 광감지 소자 102의 게이트 110 및 스위칭 소자 104의 게이트 112 각각에 대응하여 이들이 차지하는 영역의 적어도 일부와 중첩되도록 패터닝 및 식각하여, 광감지 소자 102의 반도체층 116 및 스위칭 소자 104의 반도체층 118을 형성한다.
다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 광감지 소자 102의 반도체층 116 및 스위칭 소자 104의 반도체층 118이 형성된 기판 10에, 금속과 같은 도전 소재를 증착 등의 방법으로 소정 두께로 성층하고, 광감지 소자 102의 반도체층 116 및 스위칭 소자 104의 반도체층 118 각각에 대응하여, 광감지 소자 102의 드레인 120 및 소오스 122, 광감지 소자 102의 드레인 배선 142, 스위칭 소자 104의 드레인 124 및 소오스 126 및 스위칭 소자 104의 소오스 배선 146을 패터닝 및 식각하여 형성한다. 이 때, 드레인 120, 124 및 소오스 122, 126이 반도체층 116 및 118에 각각 접속되고, 상호 소정 거리 이격되도록 형성한다. 본 실시예에서는, 광감지 소자 102의 드레인 배선 142은 광감지 소자 102의 드레인 120과, 스위칭 소장의 소오스 배선 146은 스위칭 소자 104의 소오스 126와 일체로 형성된다.
다음으로, 광감지 소자 102의 드레인 120 및 소오스 122 및 스위칭 소자 104의 소오스 124 및 드레인 126이 형성된 기판 10에, ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전 소재를 증착 등의 방법으로 소정 두께로 성층하고, 광감지 소자 102의 소오스 122 및 스위칭 소자 104의 드레인 124에 전기적으로 접속되도록 패터닝 및 식각하여, 스토리지 캐패시터 106의 타측 전극 1064를 형성한다.
다음으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 광감지 소자 102의 드레인 120 및 소오스 122, 광감지 소자 102의 드레인 배선 142, 스위칭 소자 104의 드레인 124 및 소오스 126, 스위칭 소자 104의 소오스 배선 146 및 스토리지 캐패시터 106의 타측 전극 1064이 형성된 기판 10에, 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막과 같은 절연 소재를 증착 등의 방법에 의하여, 소정 두께로 제2절연막 128을 형성한다.
다음으로, 몰리브덴, 크롬, 알루미늄 또는 이들의 합금 등의 금속 소재를 증착 등의 방법으로 소정 두께가 되도록 성층하고 패터닝 및 식각하여, 기판 10의 표면에 수직한 방향으로 볼 때, 스위칭 소자 104의 반도체층 118이 차지하는 영역을 포함하도록 스위칭 소자 104의 광차단막 130을 형성하며, 한편, 기판 10의 표면에 수직한 방향으로 볼 때, 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144가 차지하는 영역과 일치하도록 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148을 형성한다. 본 실시예에서는, 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148은 스위칭 소자 104의 광차단막 130과 일체로 형성된다.
다음으로, 상기 소자들이 형성된 기판 전체를 덮을 수 있도록, 유기 재료, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 등의 재료를 사용하여 증착법, 스핀 도포법 등의 방법으로 보호막 132(도 2 참조)를 형성한다.
다음으로, 본 발명의 제2실시예에 의한 이미지 센서 100에 관하여 설명한다. 본 실시예에 의한 이미지 센서 100에 관하여, 상기 제1실시예에 의한 이미지 센서 100과 동일한 부분은 그 설명을 생략한다.
도 5는 제2실시예에 의한 이미지 센서 100의 단위 화소를 도시한 평면도 및 B-B'단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 이미지 센서 100의 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148은 콘택홀 150을 통하여 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144와 전기적으로 접속한다. 본 실시예에 의한 콘택홀 150은 제1절연막 114 및 제2절연막 128에 형성되어 있으며, 기판 10의 표면에 수직인 방향으로 볼 때, 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144 및 광차단막 148이 상호 중첩되어 배치되는 영역의 소정의 위치에 형성되어 있다.
또한, 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 콘택홀 150은 스위칭 소자 104의 게이트 112 및 광차단막 130과 근접한 위치에 형성되어 있다. 따라서, 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148은 스위칭 소자 104의 게이트 112로부터 콘택홀 150까지 짧은 길이로 배치되기 때문에, 공정 상의 오차로 인하여 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148 및 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144이 기판 10의 표면에 수직한 방 향으로 볼 때 어긋나게 배치되는 경우 개구율이 저하되는 막을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2실시예에 의한 이미지 센서 100의 제조 공정에 대하여 설명한다. 본 실시예에 의한 이미지 센서 100의 제조 공정 관하여, 상기 제1실시예에 의한 이미지 센서 100의 제조 공정과 동일한 부분은 그 설명을 생략한다.
본 실시예에서는, 제1실시예의 공정에, 제1절연막 114 및 제2절연막 128에 콘택홀 150을 형성하는 공정이 추가된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2절연막 128이 형성된 단계에서, 기판 10의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144가 차지하는 영역으로서 스위칭 소자 104의 광차단막 130에 근접한 위치에 콘택홀 150을 형성한다. 콘택홀 150은 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144에 도달할 정도의 깊이로 형성되며, 그 크기 및 모양은 도시된 것에 한하지 않으며, 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148 및 게이트 배선 144의 도전에 영향이 없는 한, 다양하게 형성될 수 있다.
한편, 스위칭 소자 104의 광차단막 배선 148을 형성하는 공정에 있어서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 광차단막 배선 148은 스위칭 소자 104의 광차단막 130으로부터 콘택홀 150까지의 길이를 가지며, 기판 10의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 스위칭 소자 104의 게이트 배선 144에 일치하여 배치되도록 형성된다.
이상, 본 발명을 그 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위가 상기한 설명에 한정되는 것은 아님을 주의하여야 한다.
본 발명에 의하면, 광원으로부터의 빛의 진행 방향에 대한 스위칭 소자의 광 차단막 배선 및 스위칭 소자의 게이트 배선이 차지하는 영역을 축소시킴으로써, 개구율이 향상된 박막 트랜지스터 이미지 센서를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 빛의 진행 방향에 대하여 스위칭 소자의 광차단막 배선을 게이트 배선이 차지하는 영역에 일치시켜 배치시킴으로써, 개구율이 향상된 박막 트랜지스터 이미지 센서를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 스위칭 소자의 광차단막 배선 및 스위칭 소자의 게이트 배선을 상호 접속시킴으로써, 어느 하나의 단선인 경우에도 정상적인 동작을 가능한 박막 트랜지스터 이미지 센서를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명에 의하면, 스위칭 소자의 광차단막에 근접하여 위치한 콘택홀을 통하여 스위칭 소자의 광차단막 배선을 게이트 배선에 접속시킴으로서, 공정 상의 오차로 인하여 이들 배선이 어긋나게 배치되는 경우의 개구율의 저하를 최소화시킬 수 있다.
Claims (16)
- 박막 트랜지스터 이미지 센서에 있어서,피사체로부터 반사된 빛을 감지하고 그 감지 신호를 발생하는 복수개의 단위 화소가 매트릭스 형태로 배열된 센싱 어레이; 및상기 센싱 어레이의 구동을 제어하며 상기 빛의 감지에 대한 신호를 수신하는 구동 회로를 포함하되,상기 각 단위 화소는,투명한 기판의 표면에 형성되며, 상기 피사체로부터 반사된 빛을 감지하여, 상기 구동 회로의 제어 신호에 응하여 감지 신호를 제공하는 광감지 소자;상기 광감지 소자에 전기적으로 접속하며, 상기 광감지 소자로부터의 감지 신호를 저장하는 스토리지 캐패시터;상기 스토리지 캐패시터에 전기적으로 접속하며, 상기 구동 회로의 제어 신호에 응하여 상기 스토리지 캐패시터에 저장된 상기 감지 신호를 제공하는 스위칭 소자;상기 구동 회로 및 상기 스위칭 소자의 게이트를 전기적으로 접속하는 스위칭 소자의 게이트 배선;상기 스위칭 소자의 광차단막에 전기적으로 접속되어 소정의 전압를 제공하기 위한 배선으로서, 상기 스위칭 소자의 게이트 배선과 전기적으로 접속되며, 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 상기 스위칭 소자의 게이트 배선이 차지 하는 영역과 중첩하여 배치되는 스위칭 소자의 광차단막 배선을 포함하는 박막 트랜지스터 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 스위칭 소자의 광차단막 배선은, 상기 기판의 표면에 수직인 방향으로 볼 때 상기 스위칭 소자의 게이트 배선이 차지하는 영역과 일치하여 배치되는 박막 트랜지스터 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 스위칭 소자의 광차단막 배선은, 상기 센싱 어레이의 외곽부에서 상기 스위칭 소자의 게이트 배선과 전기적으로 접속되는 박막 트랜지스터 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 스위칭 소자의 광차단막 배선은, 상기 스위칭 소자의 게이트 배선간에 배치된 절연막에 형성된 콘택홀을 통하여 상기 스위칭 소자의 게이트 배선과 전기적으로 접속되는 박막 트랜지스터 이미지 센서.
- 제4항에 있어서,상기 콘택홀은, 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 상기 스위칭 소자의 광차단막 배선 및 게이트 배선이 차지하는 영역이 상호 중첩되는 위치로서 상 기 스위칭 소자의 광차단막에 근접한 위치에 형성되어 있는 박막 트랜지스터 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 광감지 소자는,상기 기판의 표면에 형성된 게이트,제1절연막에 의해 상기 게이트와 절연되는 반도체 소재인 것으로서, 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 상기 게이트와 적어도 일부가 중첩되도록 배치되는 반도체층;상기 반도체층과 전기적으로 접속하는 도전 소재인 것으로서, 상기 광감지 소자의 드레인 배선을 통하여 상기 구동 회로와 전기적으로 연결되는 드레인; 및상기 반도체층과 전기적으로 접속하는 도전 소재인 것으로서, 상기 드레인과 이격되어 배치되며, 상기 스토리지 캐패시터와 전기적으로 접속하는 소오스를 포함하는 박막 트랜지스터 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 스위칭 소자는,상기 기판의 표면에 형성되는 금속 소재인 것으로서, 상기 스위칭 소자의 게이트 배선을 통하여 상기 구동 회로와 전기적으로 연결되는 게이트;제1절연막에 의해 상기 게이트와 절연되는 반도체 소재인 것으로서, 상기 기 판의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 상기 게이트와 적어도 일부가 중첩되도록 배치되는 반도체층;상기 반도체층과 전기적으로 접속하는 도전 소재인 것으로서, 상기 스토리지 캐패시터와 전기적으로 접속하는 드레인;상기 반도체층과 전기적으로 접속하는 도전 소재인 것으로서, 상기 스위칭 소자의 소오스 배선을 통하여 상기 구동 회로와 전기적으로 연결되는 소오스; 및제2절연막에 의해 상기 반도체층, 드레인 및 소오스와 전기적으로 절연되며, 상기 기판의 표면에 수직인 방향으로 볼 때 상기 반도체층이 차지하는 영역을 포함하도록 배치되는 금속 소재인 것으로서, 상기 스위칭 소자의 광차단막 배선과 전기적으로 접속하는 광차단막을 포함하는 박막 트랜지스터 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 스토리지 캐패시터는,투명한 도전 소재인 것으로서, 상기 광감지 소자의 소오스 및 상기 스위칭 소자의 드레인과 전기적으로 접속하는 일측 전극; 및절연막을 통하여 상기 일측 전극과 절연되는 투명한 도전 소재인 것으로서, 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 상기 일측 전극과 적어도 일부가 중첩되도록 배치되는 타측 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 이미지 센서.
- 피사체로부터 반사된 빛을 감지하고 그 감지 신호를 발생하는 복수개의 단위 화소가 매트릭스 형태로 배열된 센싱 어레이; 및 상기 센싱 어레이의 구동을 제어하며 상기 빛의 감지에 대한 신호를 수신하는 구동 회로를 포함하는 박막 트랜지스터 이미지 센서를 제조하는 방법에 있어서,(1) 투명한 기판의 표면에, 상기 피사체로부터 반사된 빛을 감지하여, 상기 구동 회로의 제어 신호에 응하여 감지 신호를 제공하는 광감지 소자를 형성하는 단계;(2) 상기 광감지 소자에 전기적으로 접속하며, 상기 광감지 소자로부터의 감지 신호를 저장하는 스토리지 캐패시터를 형성하는 단계;(3) 상기 스토리지 캐패시터에 전기적으로 접속하며, 상기 구동 회로의 제어 신호에 응하여 상기 스토리지 캐패시터에 저장된 상기 감지 신호를 제공하는 상기 스위칭 소자를 형성하는 단계;(4) 상기 구동 회로 및 상기 스위칭 소자의 게이트와 전기적으로 접속하도록 스위칭 소자의 게이트 배선을 형성하는 단계; 및(5) 상기 스위칭 소자의 광차단막에 전기적으로 접속되도록 형성하되, 상기 스위칭 소자의 게이트 배선과 전기적으로 접속되며, 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 볼 때, 상기 스위칭 소자의 게이트 배선이 차지하는 영역과 중첩하여 배치되도록 스위칭 소자의 광차단막 배선을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 이미지 센서의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 단계 (5)에서,상기 스위칭 소자의 광차단막 배선이, 상기 기판의 표면에 수직인 방향으로 볼 때 상기 스위칭 소자의 게이트 배선이 차지하는 영역과 일치하여 배치되도록 형성되는 박막 트랜지스터 이미지 센서의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 단계 (5)에서,상기 스위칭 소자의 광차단막 배선이, 상기 센싱 어레이의 외곽부에서 상기 스위칭 소자의 게이트 배선과 전기적으로 접속되도록 형성되는 박막 트랜지스터 이미지 센서의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 단계 (5)은,(6) 상기 스위칭 소자의 광차단막 배선 및 상기 스위칭 소자의 게이트 배선간에 배치되는 절연막에 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하며,상기 스위칭 소자의 광차단막 배선이 상기 스위칭 소자의 게이트와 상기 콘택홀을 통하여 전기적으로 접속되도록 형성되는 박막 트랜지스터 이미지 센서의 제조 방법.
- 제12항에 있어서,상기 단계 (6)에서,상기 콘택홀은, 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 상기 스위칭 소자의 게이트 배선이 차지하는 영역으로서 상기 스위칭 소자의 광차단막에 근접한 위치에 형성되는 박막 트랜지스터 이미지 센서의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 단계 (1)은,(1-1) 상기 기판의 표면에 금속 소재로 게이트를 형성하는 단계,(1-2) 상기 게이트가 형성된 상기 기판에 절연 소재로 제1절연막을 형성하는 단계;(1-3) 상기 제1절연막이 형성된 상기 기판에 반도체 소재로, 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 상기 게이트와 적어도 일부가 중첩되도록 반도체층을 형성하는 단계;(1-4) 도전 소재로, 상기 반도체층과 전기적으로 접속되며, 상기 광감지 소자의 드레인 배선을 통하여 상기 구동 회로와 전기적으로 연결되도록 드레인을 형성하는 단계; 및(1-5) 도전 소재로, 상기 반도체층과 전기적으로 접속되며, 상기 드레인과 이격되어 배치되며, 상기 스토리지 캐패시터와 전기적으로 접속되도록 소오스를 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 이미지 센서의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 단계 (2)는,(2-1) 상기 기판의 표면에 금속 소재로 형성하되, 상기 스위칭 소자의 게이트 배선을 통하여 상기 구동 회로와 전기적으로 연결되도록 게이트를 형성하는 단계;(2-2) 상기 게이트가 형성된 상기 기판에, 절연 소재로 제1절연막을 형성하는 단계;(2-3) 상기 제1절연막이 형성된 상기 기판에 반도체 소재로, 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 상기 게이트와 적어도 일부가 중첩되도록 반도체층을 형성하는 단계;(2-4) 도전 소재로, 상기 반도체층 및 상기 스토리지 캐패시터와 전기적으로 접속되도록 드레인을 형성하는 단계;(2-5) 도전 소재로, 상기 반도체층과 전기적으로 접속하며, 상기 스위칭 소자의 소오스 배선을 통하여 상기 구동 회로와 전기적으로 연결되도록 소오스를 형성하는 단계;(2-6) 상기 반도체층, 드레인 및 소오스가 형성된 상기 기판에, 절연 소재로 제2절연막을 형성하는 단계; 및(2-7) 상기 제2절연막이 형성된 상기 기판에, 금속 소재를 이용하여, 상기 기판의 표면에 수직인 방향으로 볼 때 상기 반도체층이 차지하는 영역을 포함하며, 상기 스위칭 소자의 광차단막 배선과 전기적으로 접속되도록 광차단막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 이미지 센서의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 단계 (3)은,(3-1) 상기 기판의 표면에 투명한 도전 소재로 일측 전극을 형성하는 단계;(3-2) 상기 일측 전극이 형성된 상기 기판에, 절연 물질로 절연막을 형성하는 단계; 및(3-3) 상기 절연막이 형성된 기판에 투명한 도전 소재를 이용하여, 상기 광감지 소자의 소오스 및 상기 스위칭 소자의 드레인과 전기적으로 접속되며, 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 볼 때 상기 일측 전극과 적어도 일부가 중첩하여 배치되도록 타측 전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 이미지 센서의 제조 방법.
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| CN112466948A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-09 | 合肥鑫晟光电科技有限公司 | 栅极驱动电路及其制造方法、阵列基板、显示装置 |
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2004
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