KR20090044471A - 엑스레이 영상감지소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엑스레이 영상감지소자(X-ray detector) 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 그 구성은 박막트랜지스터영역과 스토리지 캐패시터영역으로 정의된 기판; 상기 기판상에 형성된 게이트전극; 상기 게이트전극을 포함한 기판전면에 형성된 게이트절연막; 상기 게이트전극상부의 게이트절연막상에 형성된 반도체패턴; 상기 기판의 스토리지 캐패시터영역상에 형성된 스토리지 하부전극; 상기 반도체패턴과 스토리지하부전극상에 각각 형성된 소스/드레인전극과 접지배선; 상기 소스/드레인전극과 접지배선을 포함한 기판전면에 형성되고 상기 드레인전극 일부를 노출시키는 보호막; 및 상기 박막트랜지스터영역과 스토리지 캐패시터영역과 오버랩되는 보호막상에 형성된 CCE전극;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
엑스레이 영상감지소자(detector), CCE전극(charge collecting electrode)

Description

엑스레이 영상감지소자 및 그 제조방법{X-ray Detector and Method for fabricating the same}
본 발명은 엑스레이 영상감지소자(X-ray detector)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스토리지 캐패시턴스를 형성하기 위한 상부전극 및 보호막을 삭제하므로써 마스크 공정수를 줄일 수 있는 엑스레이 영상감지소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 의학용으로 널리 사용되고 있는 진단용 엑스레이(X-ray) 검사방법은 엑스레이 감지필름을 사용하여 촬영하고, 그 결과를 알기 위해서는 소정의 필름 인화시간을 거쳐야 한다.
그러나, 근래에 들어서 반도체기술의 발전에 힘입어 박막트랜지스터(TFT; thin film transistor)를 이용한 디지털 엑스레이 디텍터(Digital X-ray detector; 이하 엑스레이 영상감지소자라 칭한다)가 연구 및 개발되고 있다. 상기 엑스레이 영상감지소자는 박막트랜지스터를 스위칭소자로 사용하여 엑스레이의 촬영 즉시 실시간으로 진단할 수 있는 장점이 있다.
이러한 일반적인 엑스레이 영상감지소자의 구성과 동작에 대해 도 1을 참조 하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 엑스레이 영상감지소자의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
일반적인 엑스레이 영상감지소자(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부기판 (11)적층된 박막트랜지스터(21), 스토리지 캐패시터(23), 화소전극(25), 광도전막 (27), 보호막(31), 도전전극(33) 및 고압직류전원(35) 등으로 구성된다.
여기서, 상기 광도광막(27)은 입사되는 전기파나 자기파 등 외부의 신호강도에 비례하여 내부적으로 전기적인 신호 즉, 전자 및 정공쌍(29)을 형성한다. 상기 전자-정공(29)은 외부의 신호, 특히 엑스레이를 전기적인 신호로 변환하는 변환기의 역할을 한다.
엑스레이 광에 의해 형성된 전자-정공쌍(29)은 광도전막(27)상부에 위치하는 도전전극(33)에 고압직류전원(35)에서 인가된 전압(26)에 의해 광도전막(27)하부에 위치하는 화소전극(25)에 전하의 형태로 모여지고, 외부에서 접지된 공통전극(미도시)과 함께 형성된 스토리지 캐패시터(23)에 저장된다.
이때, 상기 스토리지 캐패시터(23)에 저장된 전하는 외부에서 제어하는 상기 박막트랜지스터(21)에 의해 외부의 영상처리소자로 보내지고, 엑스레이 영상을 만들어 낸다.
그런데, 엑스레이 영상감지소자에서 약한 엑스레이 광이라도 이를 탐지하여 전하로 변환시키기 위해서는 광도전막(27)내에서 전하를 트랩하는 트랩 상태 밀도수를 줄이고, 도전전극(33)과 화소전극(25)사이에 수직으로 큰 전압(10V/μm이상) 을 인가하여 수직방향이외의 전압에 의해 전류를 줄여야 한다.
엑스레이 광에 의해 생성된 광도전막(27)내의 전하들이 화소전극(25)뿐만 아니라 박막트랜지스터(21)의 채널부분을 보호하는 보호막(31)상부에도 트랩되어 모인다.
이렇게 트랩되어 모여진 전하는 박막트랜지스터(21)상부의 채널영역에 전하를 유도하여 박막트랜지스터(21)가 오프상태일 때도 큰 누설전류를 발생시켜 박막트랜지스터(21)가 스위칭 동작을 할 수 없게 한다.
또한, 스토리지 캐패시터(23)에 저장된 전기적인 신호가 오프 상태에서의 큰 누설전류때문에 외부로 흐르게 되어, 얻고자 하는 영상을 제대로 표현하지 못하는 현상이 생길 수도 있다.
이러한 관점에서, 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자에 대해 도 2 및 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자의 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도로서, 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자의 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와같이, 기판(51)상에 게이트배선(53)이 행방향으로 배열되어 있고, 데이터배선(61)이 열방향으로 배열되어 있다.
또한, 상기 게이트배선(53)과 데이터배선(61)이 교차되어 직교하는 부분에 스위칭소자로써 박막트랜지스터(T)가 형성되고, 일방향으로 인접한 인접화소와 공통적으로 접지되어 있는 공통전극으로 접지배선(61c)이 배열되어 있다.
그리고, 전하 저장수단으로서 스토리지 캐패시터를 형성하는 스토리지하부전극(59)이 접지배선(61c)하부에 형성되어 있으며, 상기 접지배선(61c)상부에는 유전물질로 이루어진 실리콘질화막(미도시; 도 3의 63 참조)을 사이에 두고 스토리지상부전극으로 사용하는 화소전극(67)이 형성되어 있다.
이때, 상기 화소전극(67)은 상기 박막트랜지스터의 드레인전극(61b)상부까지 연장되어 형성되며, 도면에는 도시하지 않았지만, 광도전막(미도시)에서 발생한 정공(hole)이 스토리지 캐패시터(C)내에 축적될 수 있도록 상기 스토리지 하부전극 (59)상부까지 오버랩되어져 스토리지 상부전극으로도 사용된다.
또한, 상기 스토리지 캐패시터(C)내에 저장된 정공(hole)이 상기 박막트랜지스터(T)를 통해 들어 오는 전자(electron)와 결합할 수 있도록 드레인전극(61b)과 전기적으로 연결되어 있다.
그리고, 상기 화소전극(67)상에는 CCE전극(charge collecting electrode) (73)이 형성되어 상기 화소전극(67)과 전기적으로 연결되어 있다. 이때, 상기 CCE전극(73)으로부터 생성된 정공은 한 화소로서 역할을 하는 화소전극(67)으로 모이고, 상기 CCE전극(73)과 전기적으로 연결되고 스토리지 캐패시터(C)의 일전극으로 동작하는 화소전극(67)을 통해 상기 스토리지캐패시터(C)에 저장된다.
상기 스토리지 캐패시터(C)에 저장된 정공은 박막트랜지스터(T)의 동작에 의해 드레인전극(61b)과 연결된 CCE전극(73)을 통해 소스전극(61a)으로 이동하고, 외부의 회로(미도시)에서 영상으로 표현한다.
상기 구성으로 이루어지는 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자의 제조방 법에 대해 도 4 및 도 5a 내지 도 5h를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자 제조공정의 마스크공정 순서도이다.
도 5a 내지 도 5h는 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자의 제조공정 단면도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 기판(51)상에 알루미늄 또는 알루미늄과 같은 금속을 증착하여 제1마스크공정(M1)을 통해 게이트배선(미도시; 도 2의 53 참조)과 함께 이 게이트배선에서 연장되고 수직단면이 테이퍼 형상을 가지도록 게이트전극 (53a)을 형성한다.
그다음, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(53a)을 포함한 기판 (51) 전면에 실리콘질화막(SiNx) 또는 실리콘산화막(SiOx)과 같은 무기절연물질을 증착하여 게이트절연막(55)을 형성한다.
이어서, 상기 게이트절연막(55)상에 순수 비정질실리콘과 같은 반도체층과 불순물이 첨가된 비정질실리콘막을 연속으로 증착한후, 제2마스크공정(M2)을 통해 상기 반도체층과 비정질실리콘막을 패터닝하여 반도체패턴(57)과 오믹콘택패턴(58)을 형성한다. 이때, 상기 반도체층 및 비정질실리콘막의 일부(57a, 58a)는 스토리지 캐패시터(C)지역에 남게 된다.
그다음, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 반도체패턴(57)과 오믹콘택패턴 (58)을 포함한 기판(51) 전면에 금속층을 증착한후 제3마스크 공정(M3)을 통해 상기 금속층을 선택적으로 패터닝하여 스토리지 하부전극(59)을 형성한다.
이어서, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 스토리지 하부전극(59)을 포함한 기판(51) 전면에 금속층을 증착한후 제4마스크 공정(M4)을 통해 상기 금속층을 선택적으로 패터닝하여 소스전극(61a), 드레인전극(61b) 및 접지배선(61c)을 형성한다. 이때, 상기 소스전극(61a) 및 드레인전극(61b)을 마스크로 하여 박막트랜지스터의 채널이 될 부분, 즉 소스전극(61a) 및 드레인전극(61b)사이에 불순물이 첨가된 오믹콘택패턴(58) 일부를 제거하므로써 스위칭 소자로 사용되는 박막트랜지스터 (T)가 형성된다.
그다음, 도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 소스전극(61a), 드레인전극(61b) 및 접지배선(61c)을 포함한 기판(51) 전면에 실리콘질화막을 증착하여 제1보호막 (63)을 형성한다. 이때, 상기 제1보호막(63)은 스토리지 캐패시터의 유전체와 박막트랜지스터를 보호하는 절연막으로 사용된다.
이어서, 상기 제1보호막(63)을 제5 마스크공정(M5)에 의해 선택적으로 패터닝하여 상기 드레인전극(61b) 일부를 노출시키는 콘택홀(65)을 형성한다.
그다음, 도 5f에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀(65)을 포함한 제1보호막 (63)상에 투명도전층을 증착한후 제6 마스크공정(M6)을 통해 선택적으로 패터닝하여 상기 드레인전극(61b)과 전기적으로 연결되는 화소전극(67)을 형성한다. 이때, 상기 화소전극(67)은 상기 드레인전극(61b)상부를 포함한 스토리지 캐패시터 지역인 상기 스토리지 하부전극(59)상부와 오버랩되는 지역에 걸쳐 형성되며, 스토리지 캐패시터의 상부전극으로도 사용된다.
이어서, 도 5g에 도시된 바와 같이, 상기 화소전극(67)을 포함한 제1보호막 (63)상에 실리콘 질화막을 증착하여 제2보호막(69)을 형성한후 제7 마스크공정(M7) 에 의해 이를 선택적으로 패터닝하여 상기 드레인전극(61b)과 전기적으로 연결되는 화소전극(67)상부와 스토리지 캐패시터 지역에 위치하는 화소전극(67) 일부를 각각 노출시키는 콘택홀(71a, 71b, 71c)를 형성한다.
그다음, 도 5h에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀(71a, 71b, 71c)을 포함한 제2보호막(69)상부에 금속 도전물질을 증착한후 제8마스크 공정(M8)에 의해 이를 선택적으로 패터닝하여 상기 화소전극(67)을 전기적으로 연결되는 CCE전극(73)을 형성한다. 이때, 상기 CCE전극(73)은 상기 박막트랜지스터(T)의 상부까지 연장하여 형성한다.
이렇게 하여 제조된 CCE전극(73)에 전압을 인가하면서 엑스레이 광을 받아 들이면 상기 CCE전극(73)상부에 형성되는 감광성 도전막(미도시)내에 형성된 전자 및 정공쌍은 서로 분리되고, 화소전극(67)에는 상기 CCE전극(73)에 의해 분리된 정공(hole)이 모여 스토리지 캐패시터 (C)에 축적된다.
상기한 바와 같이, 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자 및 그 제조방법에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.
종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자는, 스토리지 캐패시터가 스토리지 하부전극과 CCE전극과 전기적으로 연결된 화소전극사이에서 형성되며, CCE전극에서 엑스레이(X-ray)에서 방출된 전자(electron)을 차징(charging)시키는 구조로서, 적어도 8 마스크 공정이 요구된다.
특히, 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자는 스토리지 캐패시터를 형성 하기 위해 스토리지 하부전극 형성공정, 스토리지 하부전극으로 사용하는 화소전극 형성공정, 화소전극과 전기적으로 연결되는 CCE전극 형성공정 등을 포함하여 적어도 8회 이상의 마스크공정이 요구되므로 작업공정수가 많고 복잡해지는 문제가 있다.
따라서, 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자 및 그 제조방법은 적어도 8회 이상의 마스크공정이 요구되므로 그에 따른 제조비용이 증가하게 되어 생산성이 떨어지게 된다.
이에 본 발명은 상기 종래기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 스토리지 캐패시터를 형성하기 위해 필요한 스토리지 상부전극 및 제1 보호막을 형성하는 공정을 생략하므로써 마스크 공정수를 줄여 공정성을 향상시킬 수 있는 엑스레이 영상감지소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자는, 박막트랜지스터영역과 스토리지 캐패시터영역으로 정의된 기판; 상기 기판상에 형성된 게이트전극; 상기 게이트전극을 포함한 기판전면에 형성된 게이트절연막; 상기 게이트전극상부의 게이트절연막상에 형성된 반도체패턴; 상기 스토리지 캐패시터영역의 기판상에 형성된 스토리지 하부전극; 상기 반도체패턴과 스토리지하부전극상에 각각 형성된 소스/드레인전극과 접지배선; 상기 소스/드레인전극과 접지배선을 포함한 기판전면에 형성되고 상기 드레인전극 일부를 노출시키는 보호막; 및 상기 박막트랜지스터영역과 스토리지 캐패시터영역과 오버랩되는 보호막상에 형성된 CCE전극;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자 제조방법은 박막트랜지스터영역과 스토리지 캐패시터영역으로 정의된 기판상에 게이트전극을 형성하는 단계; 상기 게이트전극이 형성된 기판상에 게이트절연막과 반도체패턴 을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막과 반도체패턴이 형성된 기판의 스토리지 캐패시터영역상부에 스토리지 하부전극을 형성하는 단계; 상기 반도체패턴과 스토리지하부전극상에 각각 소스/드레인전극과 접지배선을 형성하는 단계; 상기 소스/드레인전극과 접지배선을 포함한 기판전면에 상기 드레인전극 일부를 노출시키는 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 박막트랜지스터영역과 스토리지 캐패시터영역과 오버랩되는 보호막상에 CCE전극을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자 및 그 제조방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자 및 그 제조방법은 기존의 스토리지 캐패시터를 형성하기 위해 필요한 스토리지 상부전극 및 추가 보호막을 형성하는 공정을 생략하므로써 마스크 공정수를 줄여 공정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자 및 제조방법은 기존과 같은 스토리지 상부전극 및 두번에 걸쳐 보호막을 형성하지 않아도 되므로 재료비가 절감되고, 제조공정시간이 단축되어 생산성이 향상된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엑스레이 영상감지소자에 대해 도 6 및 7을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자의 평면도이고, 도 7은 도 6 의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도로서, 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자의 단면도이다.
본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자는, 도 6에 도시된 바와 같이, 다수의 게이트배선(103)과 데이터배선(111)이 교차하여 화소영역을 정의하고 있으며, 상기 게이트배선(103)과 데이터배선(111)의 교차지점에 스위칭소자인 박막트랜지스터(T) 가 위치하고 있으며, 일방향으로 인접한 인접화소와 공통적으로 접지되어 있는 공통전극으로서 접지배선(111c)이 배열되어 있다.
그리고, 전하 저장수단으로서 스토리지 캐패시터를 형성하는 스토리지하부전극(109)이 접지배선(111c)하부에 형성되어 있으며, 상기 접지배선(111c)상부에는 유전물질로 이루어진 실리콘질화막(미도시; 도 7의 113 참조)을 사이에 두고 스토리지 상부전극으로도 사용하는 CCE(charge collecting electrode)전극(117a)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 CCE전극(117a)은 상기 박막트랜지스터(T)의 소스전극(111a)상부까지 연장되어 형성되며, 도면에는 도시하지 않았지만, CCE전극(117a)에서 발생한 정공(hole)이 스토리지 캐패시터(C)내에 축적될 수 있도록 상기 스토리지 하부전극(109)상부까지 오버랩되어져 스토리지 상부전극으로도 사용된다. 또한, 상기 CCE전극(117a)은 스토리지 캐패시터(C)내에 저장된 정공(hole)이 상기 박막트랜지스터(T)를 통해 들어 오는 전자(electron)와 결합할 수 있도록 드레인전극(111b)과 전기적으로 연결되어 있다.
그리고, 상기 CCE전극(117a)은 화소전극 역할도 하고 있는데, 상기 CCE 전극(117a)으로부터 생성된 정공은 상기 CCE전극(117a)과 전기적으로 연결되고 스토리지 캐패시터(C)의 상부전극으로 이용되는 CCE전극(117a) 일부를 통해 상기 스토리지 캐패시터(C)에 저장된다.
상기 스토리지 캐패시터(C)에 저장된 정공(hole)은 박막트랜지스터(T)의 동작에 의해 드레인전극(111b)과 연결된 CCE전극(117a)을 통해 소스전극(111a)으로 이동하고, 외부의 회로(미도시)에서 영상으로 표현한다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자 제조방법에 대해 도 8 및 9a 내지 도 9i를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자 제조공정시의 마스크공정 순서도이다.
도 9a 내지 도 9i는 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자의 제조공정 단면도이다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 기판(101)상에 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 몰리브덴(Mo), 탄탈늄(Ta), 텅스텐(W), 니오븀(Nb) 또는 안티몬(Sb)과 같은 금속을 증착한다.
그다음, 포토리소그라피 공정기술을 이용한 제1마스크공정(M1)을 통해 상기 금속층을 선택적으로 패터닝하여, 게이트배선(미도시; 도 7의 103 참조)과 함께 이 게이트배선에서 연장되고 수직단면이 테이퍼 형상을 가진 게이트전극(103a)을 형성하고, 동시에 상기 게이트배선(103)의 양끝단에 상기 게이트배선(103)에서 소정 면정으로 연장된 게이트패드(미도시)를 형성한다.
이때, 상기 게이트패드중 임의의 한쪽 방향에 형성된 게이트패드(미도시)는 추후에 절단되어 제거된다. 상기 게이트패드(미도시)를 제거하기 위한 상기 게이트배선(103)의 절단부위를 타일링부(미도시)라 하고,추후에 상기 타일링부를 통해 어레이기판을 합착하여 대면적화한다.
이어서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트배선(101)등이 형성된 기판 (101) 전면에 실리콘질화막(SiNx) 또는 실리콘산화막(SiOx)과 같은 무기절연물질을 증착하거나 경우에 따라서는 BCB(Benzocyclocyclobutene) 또는 아크릴(Acyl)계 수지와 같은 유기 절연물질을 도포하여 게이트절연막(105)을 형성한다. 이때, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 실리콘질화막을 증착하여 게이트절연막(105)을 형성한다.
그다음, 상기 게이트절연막(105)상에 순수 비정질실리콘과 같은 반도체층과 불순물이 첨가된 비정질실리콘막을 연속으로 증착한다. 이때, 상기 불순물이 첨가된 비정질 실리콘막은 화학기상증착법(CVD; chemical vapor deposition)과 이온주입법(Ion injection)을 이용한다.
이어서, 도 9c에 도시된 바와 같이, 포토리소그라피 공정기술을 이용한 제2마스크공정(M2)을 통해 상기 반도체층과 비정질실리콘막을 패터닝하여 반도체패턴 (107)과 오믹콘택패턴(108)을 형성한다. 이때, 상기 반도체층 및 비정질실리콘막의 일부(107a, 108a)는 스토리지 캐패시터(C)지역에 남도록 형성한다.
그다음, 도 9d에 도시된 바와 같이, 상기 반도체패턴(107)과 오믹콘택패턴 (108)을 포함한 기판(101) 전면에 ITO와 같은 투명성 도전물질을 증착하고, 포토리 소그라피공기술을 이용한 제3마스크공정(M3)을 통해 상기 투명성 도전물질층을 선택적으로 패터닝하여 캐패시터 제1전극인 스토리지 하부전극(109)을 형성한다. 이때, 상기 스토리지 하부전극(109)은 후속공정에서 형성될 접지배선(111c)과 위치를 바꾸어 구성할 수도 있다.
이어서, 상기 스토리지 하부전극(109)을 포함한 기판(101) 전면에 도전성 금속을 증착한후 포토리소그라피 공정기술을 이용한 제4마스크 공정(M4)을 통해 상기 도전성 금속층을 선택적으로 패터닝하여 소스전극(111a), 드레인전극(111b) 및 접지배선(111c)을 형성한다.
이때, 상기 소스전극(111a) 및 소스전극(111b)을 마스크로 하여 박막트랜지스터의 채널이 될 부분, 즉 소스전극(111a) 및 드레인전극(111b)사이에 불순물이 첨가된 오믹콘택패턴(108) 일부를 제거하므로써 스위칭 소자로 사용되는 박막트랜지스터(T)가 형성된다.
그다음, 도 9f에 도시된 바와 같이, 상기 소스전극(111a), 드레인전극(111b) 및 접지배선(111c)을 포함한 기판(101) 전면에 실리콘질화막(SiNx)을 증착하여 스토리지 캐패시터(C)의 유전체와 박막트랜지스터(T)의 보호수단으로 사용되는 보호막(113)을 형성한다.
이때, 상기 보호막(113)은 실질적으로 빛에 투명한 재질을 사용하며, 유기절연막인 벤조사이클로뷰틴(Benzocyclobutene; BCB)을 사용하며, 상기 BCB는 평탄화율이 우수하고, 유전율이 약 3 이하로 작기때문에 보호막으로 사용하기에는 좋은 재질이다. 또한, 상기 보호막(113) 재질로는 아크릴, 폴리이미드 등이 사용될 수도 있다.
이어서, 도 9g에 도시된 바와 같이, 상기 보호막(113)을 포토리소그라피 공정기술을 이용한 제5 마스크공정(M5)을 통해 선택적으로 패터닝하여 상기 소스전극 (111b) 일부를 노출시키는 드레인콘택홀(115)을 형성한다.
그다음, 도 9h에 도시된 바와 같이, 상기 드레인콘택홀(115)을 포함한 보호막(113)상에 투명한 도전물질층(117)을 증착한다.
이어서, 도 9i에 도시된 바와 같이, 포토리소그라피 공정기술을 이용한 제6 마스크공정(M6)을 통해 상기 투명한 도전물질층(117)을 선택적으로 패터닝하여 상기 드레인전극(111b)과 전기적으로 연결되는 CCE전극(charge collecting electrode) (117a)을 형성한다.
이때, 상기 CCE전극(117a)은 상기 박막트랜지터부(T)지역, 즉 소스/드레인전극(111a, 111b)상부를 포함한 스토리지 캐패시터 지역인 상기 스토리지 하부전극 (109)상부와 오버랩되는 지역에 걸쳐 형성되며, 스토리지 캐패시터(C)의 상부전극 및 화소전극으로도 사용된다.
또한, 상기 CCE전극(117a)으로 사용되는 투명한 도전물질은 엑스레이(X-ray) 광이 투과될 수 있도록 투명한 금속물질로 형성한다.
그다음, 도면에는 도시하지 않았지만, CCE전극(117a)상부에 감광성 도전물질을 도포하는 단계로서, 감광성 도전물질은 외부의 신호를 받아서 전기적인 신호로 변환하는 변환기로 사용하는데, 비정질 셀레니움(selenium)의 화합물을 진공증착기 (evaporator)를 이용하여 100-500 μm 두께로 증착한다.
또한, 상기 감광성 도전물질로는 HgI2, PbO, CdTe, CdSe, 탈륨브로마이드, 카드뮴설파이드 등과 같은 종류의 암전도도가 작고 외부신호에 민감한, 특히 엑스레이 광전도도가 큰 엑스레이 감광성 물질을 사용할 수 있다. 이때, 엑스레이 광이 감광성 도전막(미도시)에 조사되면 조사광의 세기에 따라 감광성 도전막내에 전자 및 정공쌍이 발생한다.
이어서, 엑스레이 감광성 도전막(미도시)을 형성한후, 도면에는 도시하지 않았지만, 이 도전막(미도시)상에 엑스레이광이 투과될 수 있도록 투명한 도전전극(미도시)을 형성한다.
이렇게 하여 상기 CCE전극(117a)에 전압을 인가하면서 엑스레이 광을 받아 들이면 감광성 도전막(미도시)내에 형성된 전자 및 정공쌍은 서로 분리되고, CCE전극(117a)에는 상기 분리된 정공(hole)(또는 전자)이 모여 스토리지 캐패시터(C)에 축적된다. 이때, 상기 스토리지 캐패시터(C)에 저장된 전하는 외부의 구동회로(미도시)로 방출되어 이미지로 표현되게 된다.
상술한 바와 같이, 외부의 엑스레이 광을 감지하여 전하를 생성하는 감광성 도전막과 도전전극은 광전변환부로써의 기능을 하며, 상기 광전변환부에서 생성된 전하를 저장하는 스토리지 캐패시터는 전하저장부로써의 기능을 한다.
또한, 상기 전하저장부에 저장된 전하를 외부의 구동회로로 전달하는 박막트랜지스터는 스위칭부로써의 기능을 하게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 일반적인 엑스레이 영상감지소자의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자의 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도로서, 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자의 단면도이다.
도 4는 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자 제조공정시의 마스크공정 순서도이다.
도 5a 내지 도 5h는 종래기술에 따른 엑스레이 영상감지소자의 제조공정 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자의 개략적인 평면도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도로서, 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자 제조공정시의 마스크공정 순서도이다.
도 9a 내지 도 9i는 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자의 제조공정 단면도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
101 : 기판 103 : 게이트배선
103a : 게이트전극 105 : 게이트절연막
107 : 반도체패턴 109 : 스토리지 하부전극
111 : 데이터배선 111a : 소스전극
111b : 드레인전극 111c : 접지배선
113 : 보호막 115 : 콘택홀
117 ; 투명도전층 117a : CCE전극
T : 박막트랜지스터 C : 스토리지 캐패시터

Claims (10)

  1. 박막트랜지스터영역과 스토리지 캐패시터영역으로 정의된 기판;
    상기 기판상에 형성된 게이트전극;
    상기 게이트전극을 포함한 기판전면에 형성된 게이트절연막;
    상기 게이트전극상부의 게이트절연막상에 형성된 반도체패턴;
    상기 스토리지 캐패시터영역의 기판상에 형성된 스토리지 하부전극;
    상기 반도체패턴과 스토리지하부전극상에 각각 형성된 소스/드레인전극과 접지배선;
    상기 소스/드레인전극과 접지배선을 포함한 기판전면에 형성되고 상기 드레인전극 일부를 노출시키는 보호막; 및
    상기 박막트랜지스터영역과 스토리지 캐패시터영역과 오버랩되는 보호막상에 형성된 CCE전극;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감지소자.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 CCE전극은 화소전극과 스토리지 상부전극으로 사용되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감지소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보호막은 실리콘질화막, BCB(benzocyclobutene), 아크릴, 폴리이미드로 구성된 그룹에서 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감지소자.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 CCE전극상부에 형성된 감광성 도전막과 도전전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감지소자.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 감광성 도전막은 비정질 셀레니움(selenium), HgI2, PbO, CdTe, CdSe, 탈륨브로마이드, 카드뮴설파이드로 구성된 그룹에서 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감지소자.
  6. 박막트랜지스터영역과 스토리지 캐패시터영역으로 정의된 기판상에 게이트전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트전극이 형성된 기판상에 게이트절연막과 반도체패턴을 형성하는 단계;
    상기 게이트절연막과 반도체패턴이 형성된 기판의 스토리지 캐패시터영역상부에 스토리지 하부전극을 형성하는 단계;
    상기 반도체패턴과 스토리지하부전극상에 각각 소스/드레인전극과 접지배선을 형성하는 단계;
    상기 소스/드레인전극과 접지배선을 포함한 기판전면에 상기 드레인전극 일부를 노출시키는 보호막을 형성하는 단계; 및
    상기 박막트랜지스터영역과 스토리지 캐패시터영역과 오버랩되는 보호막상에 CCE전극을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감지소자 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 CCE전극은 화소전극과 스토리지 상부전극으로 사용되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감지소자 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 보호막은 실리콘질화막, BCB(benzocyclobutene), 아크릴, 폴리이미드로 구성된 그룹에서 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감지소자 제조방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 CCE전극상부에 형성된 감광성 도전막과 도전전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감지소자 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 감광성 도전막은 비정질 셀레니움(selenium), HgI2, PbO, CdTe, CdSe, 탈륨브로마이드, 카드뮴설파이드로 구성된 그룹에서 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감지소자 제조방법.
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