KR20100082631A - 엑스레이 디텍터 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

엑스레이 디텍터 및 엑스레이 디텍터의 제조 방법이 제공된다. 상기 엑스레이 디텍터는 기판 상에 형성되며, 게이트선, 게이트 선으로부터 돌출되어 형성된 게이트 전극 및 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선, 게이트 배선 상에 형성된 게이트 절연막, 게이트 절연막 상에 형성되며, 게이트선과 교차하는 데이터선, 게이트 전극과 일부 중첩되는 소스 전극과 드레인 전극 및 데이터선으로부터 돌출되어 형성된 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선, 게이트 절연막 상에 불투명한 도전체로 형성된 스토리지 하부 전극 및 스토리지 하부 전극 상에 형성되며, 소스 전극과 연결되는 스토리지 상부 전극을 포함한다.
엑스레이 디텍터, 비정질 셀레늄

Description

엑스레이 디텍터 및 그 제조 방법{X-ray detector and manufacturing method same of}
본 발명은 엑스레이 디텍터 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직접 방식의 엑스레이 디텍터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
의학용, 공학용 등으로 사용하고 있는 엑스레이(X-ray) 검사 방법은 엑스레이 감지 필름을 사용하여 촬영하고, 그 결과를 알기 위하여 소정의 필름 인화 단계를 거치게 된다. 그러나, 최근 들어 반도체 기술의 발전에 힘입어 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)를 이용한 디지털 엑스레이 디텍터가 연구, 개발 되고 있다. 이러한, 디지털 엑스레이 디텍터는 박막 트랜지스터를 스위칭 소자로 사용하고 엑스레이 촬영 즉시 실시간으로 결과를 진단할 수 있는 장점이 있다.
상기 디지털 엑스레이 디텍터는 디텍팅 방식에 따라, 간접 방식과 직접 방식으로 구분될 수 있다. 간접 방식은 피사체를 통과한 엑스레이를 신틸레이터(scintillator)를 이용하여 가시광으로 우선 변환하고, 이를 포토 다이오드와 같은 광전 변환 센서에서 디텍팅하여 화상을 표시한다. 반면에, 직접 방식은 피사체를 통과한 엑스레이에 응답하여 비정질 셀레늄(a-Se)과 같은 광도전층에서 발생되 는 전하를 디텍팅하여 화상을 표시한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단순화된 제조 공정에 의해 제조된 엑스레이 디텍터를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 제조 공정이 단순화된 엑스레이 디텍터의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 엑스레이 디텍터는 기판 상에 형성되며, 게이트선, 게이트 선으로부터 돌출되어 형성된 게이트 전극 및 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선, 게이트 배선 상에 형성된 게이트 절연막, 게이트 절연막 상에 형성되며, 게이트선과 교차하는 데이터선, 게이트 전극과 일부 중첩되는 소스 전극과 드레인 전극 및 데이터선으로부터 돌출되어 형성된 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선, 게이트 절연막 상에 불투명한 도전체로 형성된 스토리지 하부 전극 및 스토리지 하부 전극 상에 형성되며, 소스 전극과 연결되는 스토리지 상부 전극을 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 엑스레이 디텍터의 제조 방법은 게이트선, 게이트선으로부터 돌출되어 형성된 게이트 전극 및 게이트 패 드를 포함하는 게이트 배선을 기판 상에 형성하고, 게이트 전극 상에 반도체층을 형성하고, 게이트선과 교차하는 데이터선, 반도체층에 중첩되는 소스 전극과 드레인 전극 및 데이터선으로부터 돌출되어 형성된 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선 및 스토리지 하부 전극을 기판 상에 형성하고, 소스 전극을 노출시키는 소스 컨택홀을 형성하고, 스토리지 하부 전극 상에, 소스 컨택홀을 통하여 소스 전극과 연결되는 스토리지 상부 전극을 형성하는 것을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
우선, 도 1 내지 도 4b를 참고하여, 본 발명의 실시예들에 따른 엑스레이 디 텍터에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 엑스레이 디텍터의 배치도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'을 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 엑스레이 디텍터를 구성하는 한 화소를 나타내는 등가 회로도이다. 도 4a 및 도 4b는 도 1의 스토리지 하부 절연막을 설명하는 예시적인 도면들이다.
도 1 내지 도 3을 참고하며, 제1 기판(10) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트 배선이 형성되어 있다. 여기서, 제1 기판(10)은 소다석회유리(soda lime glass) 또는 보로 실리케이트 유리 등의 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
게이트 배선(22, 24, 26)은 세로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(22), 게이트선(22)의 끝에 연결되어 있어며 외부로부터 게이트 신호를 인가받아 게이트선(22)으로 전달하는 게이트 패드(24) 및 게이트선(22)에 연결되어 돌기 형태로 형성된 박막 트랜지스터(Q)의 게이트 전극(26)을 포함한다.
게이트 배선(22, 24, 26)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 따위로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 배선(22, 24, 26)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 게이트 배선(22, 24, 26)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 및 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 게이트 배선(22, 24, 26)은 다양한 금속 및 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트 배선(22, 24, 26) 상에는 예컨대, 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다.
게이트 전극(26) 및 게이트 절연막(30) 상에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 또는 다결정 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체층(40)이 형성된다. 반도체층(40)은 섬형(island shape), 선형(line shape) 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있으나, 도면에서는 설명의 편의상 섬형으로 도시하였다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 반도체층(40)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑된 n+ 수소화 비정질 규소 등의 물질로 이루어진 오믹 콘택층이 형성될 수 있다.
게이트 절연막(30) 상에는 데이터 배선(62, 65, 66, 68) 및 스토리지 전극 배선(63, 67)이 형성되어 있다.
데이터 배선(62, 65, 66, 68)은 가로 방향으로 형성되어 게이트선(22)과 교차하는 데이터선(62), 데이터선(62)으로부터 오믹 콘택층의 상부까지 연장되어 있 는 드레인 전극(65), 데이터선(62)의 한쪽 끝에 연결되어 리드 회로(미도시)로 화상 신호(구체적으로, 광도전층(150)에서 수집된 전하)를 전달하는 데이터 패드(68), 드레인 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26) 또는 박막 트랜지스터(Q)의 채널부를 중심으로 드레인 전극(65)과 대향하도록 오믹 콘택층 상부에 형성되어 있는 소스 전극(66)을 포함한다.
드레인 전극(65)은 반도체층(40)과 적어도 일부분이 중첩되고, 소스 전극(66)은 게이트 전극(26)을 중심으로 드레인 전극(65)과 대향하며 반도체층(40)과 적어도 일부분이 중첩된다. 여기서, 오믹 콘택층은 그 하부의 반도체층(40)과, 그 상부의 드레인 전극(65) 및 소스 전극(66) 사이에 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다.
스토리지 전극 배선(63, 67)은 데이터선(62)과 실질적으로 평행하게 뻗어있는 스토리지 전극선(63) 및 스토리지 전극선(63)에 연결되며 스토리지 전극선(63)에 비해 넓은 너비를 가지는 스토리지 하부 전극(67)이 형성되어 있다. 여기서, 스토리지 하부 전극(67)에는 예컨대, 접지 전압이 인가될 수 있다. 또한, 스토리지 하부 전극(67)은 도 3에 도시된 바와 같이 후술할 스토리지 상부 전극(87)과 중첩되어 전하 보존 능력을 향상시키는 스토리지 커패시터(Cst)를 이룰 수 있다.
이러한 데이터 배선(62, 65, 66, 68) 및 스토리지 전극 배선(63, 67)은 크롬, 몰리브덴 계열의 금속, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속으로 이루어질 수 있다. 또한, 내화성 금속 따위의 하부막(미도시)과 그 위에 위치한 저저항 물질 상부막(미도시)으로 이루어진 다층막 구조를 가질 수도 있다. 다층막 구조의 예로는 앞 서 설명한 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 또는 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막의 이중막 외에도 몰리브덴막-알루미늄막-몰리브덴막의 삼중막을 들 수 있다.
스토리지 하부 전극(67)이 상기와 같은 불투명 도전체로 형성되는 경우 스토리지 하부 전극(67)은 슬릿 패턴(69)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 스토리지 하부 전극(67)은 제1 기판(10) 하부에서 조사되는 전자 발광(electroluminescence; EL) 백라이트의 소정의 투과율을 보장할 수 있도록 슬릿 패턴(69)을 포함할 수 있다. 여기서, 전자 발광 백라이트는 엑스레이(X-ray)에 의해 광도전층(150)에 형성된 차지 트랩을 리셋시키기 위하여 제1 기판(10) 하부에 배치된 전자 발광부(미도시)로부터 제공될 수 있다.
이러한 슬릿 패턴(69)은 도면에 도시된 바와 같이 어레이(array) 형태의 다수의 슬릿을 포함할 수 있다. 여기서 슬릿은 사각형, 다각형, 원형, 타원형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
하지만, 이에 한정하는 것은 아니며 본 발명의 다른 실시예에서 슬릿 패턴(69)은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 슬릿 패턴(69)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 사선형 또는 직선형의 라인 패턴(69_1, 69_2)으로 형성될 수도 있다.
여기서, 슬릿 패턴(69)의 전체 면적은 전자 발광 백라이트의 소정의 투과율을 보장할 수 있도록 스토리지 하부 전극(67)의 전체 면적에 대하여 예컨대, 43% 이상일 수 있다.
또한, 스토리지 하부 전극(67)의 면적은 스토리지 하부 전극(67)이 상기와 같이 불투명 도전체로 형성되는 경우, 전자 발광 백라이트의 소정의 투과율을 보장할 수 있도록 스토리지 상부 전극(87)의 면적보다 작을 수 있다.
데이터 배선(62, 65, 66, 68), 반도체층(40) 및 스토리지 전극 배선(63, 67) 상에는 보호막(70)이 형성되어 있다. 예를 들어 보호막(70)은 질화규소 또는 산화규소 등으로 이루어진 무기 물질, 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질, 또는 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 등으로 형성될 수 있다. 또한, 보호막(70)은 유기막의 우수한 특성을 살리면서도 노출된 반도체층(44)을 보호하기 위하여 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수도 있다.
보호막(70) 상에는 소스 전극(67)을 노출시키는 소스 컨택홀(77)을 통하여 소스 전극(66)과 전기적으로 연결되며, 엑스레이에 의해 광도전층(150)에서 형성되는 전하를 수집하는 스토리지 상부 전극(87)이 형성되어 있다. 여기서, 스토리지 상부 전극(87)은 게이트선(22)과 데이터선(62)이 교차되는 영역에 형성되며, 엑스레이 디텍터에서 감지하여 표시하는 영상의 한 화소에 대응될 수 있다.
또한, 스토리지 상부 전극(87)은 보호막(70) 및 스토리지 하부 전극(67)과 함께 스토리지 커패시터(Cst)를 형성하여, 광도전층(150)에서 형성되는 전하를 수집하여 보존할 수 있다. 이러한, 스토리지 커패시터(Cst)의 커패시턴스는 광도전층(150)에서 형성된 전하를 충분히 보존할 수 있도록 예컨대, 0.1 내지 0.4 pF일 수 있다. 여기서, 스토리지 커패시터(Cst)의 커패시턴스는 보호막(70)을 형성하는 물질, 보호막(70)의 두께 및 스토리지 상부 전극(87)와 스토리지 하부 전극(67) 중첩 면적에 의해 상기와 같은 커패시턴스를 가지도록 조절될 수 있다. 특히, 전자 발광 백라이트의 소정의 투과율을 보장할 수 있도록 스토리지 하부 전극(67)의 면적이 작아서 스토리지 상부 전극(87)과 스토리지 하부 전극(67)의 중첩 면적이 작은 경우, 스토리지 커패시터(Cst)의 커패시턴스는 고유전율을 가지는 물질로 보호막(70)을 형성하거나, 보호막(70)의 두께를 작게 하여 조절될 수 있다.
보호막(70) 상에는 게이트 패드(24)를 노출시키는 제1 컨택홀(74)을 통하여 게이트 패드(24)와 전기적으로 연결되며, 게이트 구동부(미도시)로부터 게이트 신호를 제공받는 게이트 패드 전극(84)이 형성된다. 또한, 보호막(70) 상에는 데이터 패드(68)를 노출시키는 제2 컨택홀(78)을 통하여 데이터 패드(68)와 전기적으로 연결되며, 리드 회로로 화상 신호를 전달하는 데이터 패드 전극(88)이 형성되어 있다.
여기서, 게이트 구동부 및 리드 회로는 가요성 인쇄 회로 필름(flexible printed circuit film)(미도시) 위에 장착되어 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package)의 형태로 게이트 패드 전극(84) 및 데이터 패드 전극(88)에 연결될 수 있다. 또한, 게이트 구동부 및 리드 회로는 제1 기판(10) 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터로 이루어진 집적 회로(integrated circuit) 형태로 구성되어, 게이트 패드 전극(84) 및 데이터 패드 전극(88)에 연결될 수 있다.
이러한, 스토리지 상부 전극(87), 게이트 패드 전극(84) 및 데이터 패드 전극(88)은 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전체로 이루어질 수 있다.
보호막(70) 및 스토리지 상부 전극(87) 상에는 엑스레이에 응답하여 전하를 제공하는 광도전층(150)이 형성되어 있다. 구체적으로, 광도전층(150)은 제공되는 엑스레이의 세기에 따라 전하를 발생시켜 스토리지 상부 전극(87)에 제공할 수 있다. 이러한 광도전층(150)은 비정질 셀레늄(a-Se), 요오드화수온(HgI2), 산화납(PbO), 카드뮴텔루라이드(CdTe), 카드뮴셀레라이드(CdSe), 카드뮴설파이드(CdS), 탈륨브로마이드(TlBr) 등으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 비정질 셀레늄으로 이루어질 수 있다.
광도전층(150) 상에는 상부 전극(110)이 형성된 제2 기판(100)이 형성된다. 이러한 상부 전극(110)에는 소정의 전압이 인가되어 광도전층(150)에서 형성된 전하 중 제1 전하를 수집하여 제2 전하가 스토리지 상부 전극(87)에 제공되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상부 전극(110)에 정극성의 전압이 인가된 경우 광도전층(150)에서 발생된 전자는 상부 전극(110)에 수집되는 반면, 정공은 스토리지 상부 전극(87)에 수집될 수 있다. 반면에, 상부 전극(110)에 부극성의 전압이 인가된 경우 광도전층(150)에서 발생된 전공은 상부 전극(110)에 수집되는 반면, 전하는 스토리지 상부 전극(87)에 수집될 수 있다.
상기와 같은 엑스레이 디텍터의 동작에 대하여 간략히 정리하면, 우선 엑스레이에 응답하여 광도전층에서 전하가 발생하면, 이를 스토리지 상부 전극(87)에서 수집하고 저장한다. 그리고, 이를 게이트 배선(22, 24, 26)에 인가되는 게이트 신호에 따라 데이터 배선(62, 65, 66, 68)에 전달하면, 리드 회로는 데이터 배선(62, 65, 66, 68)을 통하여 전달되는 상기 전하를 리드하여 이에 대응하는 영상 신호를 제공할 수 있다.
이하, 도 5a 내지 도 9b를 참고하여, 본 발명의 실시예들에 따른 엑스레이 디텍터의 제조 방법을 설명한다. 도 5a 내지 도 9b는 본 발명의 실시예들에 따른 엑스레이 디텍터의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 중간 단계 구조물들을 설명하는 도면들이다. 여기서 도 5b, 도 6b, 도 7b, 도 8b 및 도 9b는 각각 도 5a, 도 6a, 도 7a, 도 8a 및 도 9a에서 B - B'선을 따라 절단한 단면도들이다. 또한, 5a, 도 6a, 도 7a, 도 8a 및 도 9a에서 설명의 편의상 제1 기판은 생략하여 도시하였다.
먼저, 도 5a 및 도 5b를 참고하면, 제1 기판(10) 위에 게이트선(22), 게이트 전극(26), 및 게이트 패드(24)를 포함하는 게이트 배선(22, 24, 26)을 형성한다.
제1 기판(10)은, 예를 들어 소다석회유리 또는 보로 실리케이트 유리 등의 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
여기서, 게이트 배선(22, 24, 26)을 형성하는 것은 게이트 배선용 도전막을 제1 기판(10) 위에 형성하고, 제1 마스크를 이용하여 상기 게이트 배선용 도전막을 패터닝하여 형성할 수 있다.
여기서, 게이트 배선용 도전막을 형성하는 것은 스퍼터링(sputerring) 방법, 기화 증착(evaporation deposition) 방법 등에 의해 형성할 수 있다. 구체적으로, 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브 덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 따위로 이루어진 도전막을 예컨대, 스퍼터링(sputtering), 기화 증착(evaporation deposition) 방법 등을 이용하여 형성할 수 있다.
다음으로, 도 6a 및 도 6b를 참고하면 제1 기판(10) 위에 질화 규소 등으로 이루어진 게이트 절연막(30)을 형성하고, 이어서 게이트 전극(26) 상에 반도체층(40)을 형성한다.
여기서, 반도체층(40)을 형성하는 것은 기판(구체적으로, 게이트 절연막(30)) 상에 수소화 비정질 규소 또는 다결정 규소 등의 반도체로 이루어진 프리(pre)-반도체층을 형성하고, 제2 마스크를 이용하여 예컨대, 섬 모양의 반도체층(40)을 형성할 수 있다. 한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 반도체층(40) 상부에 오믹 컨택층을 형성할 수도 있다.
도 7a 및 도 7b를 참고하면, 제1 기판(10) 상에 데이터 배선(62, 65, 66, 68) 및 스토리지 전극 배선(63, 67)을 형성한다. 여기서, 데이터 배선(62, 65, 66, 68)은 데이터선(62), 드레인 전극(65), 소스 전극(66) 및 데이터 패드(68)를 포함하며, 스토리지 전극 배선(63, 67)은 스토리지 전극선(63) 및 스토리지 하부 전극(67)을 포함한다.
구체적으로, 제1 기판(10) 상에 제1 도전막을 형성하고, 제3 마스크를 이용하여 상기 제1 도전막을 패터닝함으로써 데이터 배선(62, 65, 66, 68) 및 스토리지 전극 배선(63, 67)을 형성한다. 여기서, 제1 도전막은 앞에서 설명한 바와 같이 크롬, 몰리브덴 계열의 금속, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속일 수 있다. 또한, 제 1 도전막은 내화성 금속 따위의 하부막(미도시)과 그 위에 위치한 저저항 물질 상부막(미도시)으로 이루어진 다층막 구조로 형성될 수도 있다. 다층막 구조의 예로는 앞서 설명한 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 또는 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막의 이중막 외에도 몰리브덴막-알루미늄막-몰리브덴막의 삼중막을 들 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예들에서 스토리지 하부 전극(67)은 데이터 배선(62, 65, 66, 68)과 동일한 물질로 형성되므로, 별도의 마스크를 이용하지 않고 형성될 수 있다. 뿐만 아니라, 스토리지 하부 전극이 ITO와 같은 투명 도전체로 형성되는 경우 연이은 공정에서 ITO 내의 인듐산화물이 수소 라디칼에 의해 환원되는 것을 방지하기 위해 수반되는 별도의 공정이 본 발명의 실시예들에서는 필요치 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에서 엑스레이 디텍터의 제조 공정이 보다 단순화되며, 이에 의해 엑스레이 디텍터의 제조 비용이 절감될 수 있다.
다음으로, 도 8a 및 도 8b를 참고하면, 제1 기판(10) 위에 보호막(70)을 형성하고, 이어서 보호막(70)에 소스 컨택홀(77)과 제1 및 제2 컨택홀(78)을 형성한다.
여기서, 보호막(70)은 예컨대, 질화규소 또는 산화규소로 이루어진 무기물, 평탄화 특성이 우수하며 감광성을 가지는 유기물 또는 플라스마 화학 기상 증착으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 등을 단일층 또는 복수층으로 형성할 수 있다.
그리고, 상기 보호막(70)을 제4 마스크를 이용하여 패터닝함으로써, 소소 전 극(66)을 노출시키는 소스 컨택홀(77)과 게이트 패드(24) 및 데이터 패드(68)를 각각 노출시키는 제1 및 제2 컨택홀(78)을 형성한다.
도 9a 및 도 9b를 참고하면, 보호막(70) 상에 스토리지 상부 전극(87), 게이트 패드 전극(84) 및 데이터 패드 전극(88)를 형성한다.
구체적으로, 제1 기판(10) 상에 제2 도전막을 형성하고, 상기 제2 도전막을 제5 마스크를 이용하여 패터닝함으로써 스토리지 상부 전극(87), 게이트 패드 전극(84) 및 데이터 패드 전극(88)를 형성할 수 있다. 여기서, 제2 도전막은 ITO 또는 IZO 또는 도전성 폴리머(polymer) 등의 투명한 도전 물질로 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예들에서 게이트 패드 전극(84) 및 데이터 패드 전극(88)은 스토리지 상부 전극(87)과 동일한 물질로 형성되므로, 별도의 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 이용하지 않을 수 있다. 즉, 공정이 보다 단순해지며, 이에 의해 엑스레이 디텍터의 제조 비용이 절감될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에서 게이트 패드 전극(84) 및 데이터 패드 전극(88)이 ITO, IZO 또는 도전성 폴리머(polymer) 등의 투명한 도전 물질로 형성되어 있으므로, 액정 표시 패널의 제조 공정에서 이미 안정적으로 확립되어 적용되는 다양한 패드 전극 형성 공정이 이용될 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 이후의 제조 공정은 다음과 같다. 스토리지 상부 전극(87) 상에 광도전층을 형성한다. 여기서, 광도전층(150)은 앞에서 설명한 바와 같이 비정질 셀레늄(a-Se), 요오드화수은(HgI2), 산화납(PbO), 카드뮴텔루라이 드(CdTe), 카드뮴셀레라이드(CdSe), 카드뮴설파이드(CdS), 탈륨브로마이드(TlBr) 등으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 비정질 셀레늄으로 이루어질 수 있다. 그리고, 광도전층 상에 상부 전극이 형성된 제2 기판을 형성한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 엑스레이 디텍터의 배치도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 엑스레이 디텍터를 구성하는 한 화소를 나타내는 등가 회로도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 스토리지 하부 절연막을 설명하는 예시적인 도면들이다.
도 5a 내지 도 9b는 본 발명의 실시예들에 따른 엑스레이 디텍터의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 중간 단계 구조물들을 설명하는 도면들이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
22: 게이트선 24: 게이트 패드
26: 게이트 전극 30: 게이트 절연막
40: 반도체층 62: 데이터선
63: 스토리지 전극선 65: 드레인 전극
66: 소스 전극 67: 스토리지 하부 전극
68: 데이터 패드 68: 슬릿 패턴
87: 스토리지 상부 전극

Claims (20)

  1. 기판 상에 형성되며, 게이트선, 상기 게이트 선으로부터 돌출되어 형성된 게이트 전극 및 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선;
    상기 게이트 배선 상에 형성된 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상에 형성되며, 상기 게이트선과 교차하는 데이터선, 상기 게이트 전극과 일부 중첩되는 소스 전극과 드레인 전극 및 상기 데이터선으로부터 돌출되어 형성된 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선;
    상기 게이트 절연막 상에 불투명한 도전체로 형성된 스토리지 하부 전극; 및
    상기 스토리지 하부 전극 상에 형성되며, 상기 소스 전극과 연결되는 스토리지 상부 전극을 포함하는 엑스레이 디텍터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스토리지 상부 전극 상에 형성되며, 엑스레이(x-ray)에 응답하여 전하를 제공하는 광도전층을 더 포함하는 엑스레이 디텍터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스토리지 상부 전극은 투명 도전체로 형성되는 엑스레이 디텍터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스토리지 하부 전극과 상기 데이터 배선은 동일한 물질로 형성되는 엑스레이 디텍터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 스토리지 하부 전극은 슬릿 패턴을 포함하는 엑스레이 디텍터.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 슬릿 패턴은 어레이 형태의 다수의 슬릿을 포함하는 엑스레이 디텍터.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 슬릿 패턴의 전체 면적은 상기 스토리지 하부 전극의 면적에 대하여 43% 이상인 엑스레이 디텍터.
  8. 제 1항에 있어서,
    제1 컨택홀을 통하여 상기 게이트 패드와 연결되는 게이트 패드 전극과
    제2 컨택홀을 통하여 상기 데이터 패드와 연결되는 데이터 패드 전극을 더 포함하되.
    상기 게이트 패드 전극 및 상기 데이터 패드 전극은 상기 스토리지 상부 전극과 동일한 물질로 형성되는 엑스레이 디텍터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 스토리지 하부 전극 상에 형성된 보호막을 더 포함하며,
    상기 스토리지 하부 전극, 상기 보호막 및 상기 스토리지 상부 전극에 의해 형성되는 스토리지 커패시터의 커패시턴스는 0.1 내지 0.4 pF인 엑스레이 디텍터.
  10. 기판 상에 형성되며, 게이트선, 상기 게이트 선으로부터 돌출되어 형성된 게이트 전극 및 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선;
    상기 게이트 배선 상에 형성된 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상에 형성되며, 상기 게이트선과 교차하는 데이터선, 상기 게이트 전극과 일부 중첩되는 소스 전극과 드레인 전극 및 상기 데이터선으로부터 돌출되어 형성된 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선;
    상기 게이트 절연막 상에 형성되며, 상기 데이터 배선과 동일한 물질인 스토리지 하부 전극; 및
    상기 스토리지 하부 전극 상에 투명 도전체로 형성되며, 상기 소스 전극과 연결되는 스토리지 상부 전극을 포함하는 엑스레이 디텍터.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 스토리지 하부 전극은 슬릿 패턴을 포함하는 엑스레이 디텍터.
  12. 제 10항에 있어서,
    제1 컨택홀을 통하여 상기 게이트 패드와 연결되는 게이트 패드 전극과
    제2 컨택홀을 통하여 상기 데이터 패드와 연결되는 데이터 패드 전극을 더 포함하되.
    상기 게이트 패드 전극 및 상기 데이터 패드 전극은 상기 스토리지 상부 전극과 동일한 물질로 형성되는 엑스레이 디텍터.
  13. 게이트선, 상기 게이트선으로부터 돌출되어 형성된 게이트 전극 및 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선을 기판 상에 형성하고,
    상기 게이트 전극 상에 반도체층을 형성하고,
    상기 게이트선과 교차하는 데이터선, 상기 반도체층에 중첩되는 소스 전극과 드레인 전극 및 상기 데이터선으로부터 돌출되어 형성된 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선 및 스토리지 하부 전극을 상기 기판 상에 형성하고,
    상기 소스 전극을 노출시키는 소스 컨택홀을 형성하고,
    상기 스토리지 하부 전극 상에, 상기 소스 컨택홀을 통하여 상기 소스 전극과 연결되는 스토리지 상부 전극을 형성하는 것을 포함하는 엑스레이 디텍터의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 데이터 배선 및 상기 스토리지 하부 전극을 형성하는 것은
    상기 기판 상에 불투명 도전막을 형성하고, 상기 불투명 도전막을 패터닝하 는 것을 포함하는 엑스레이 디텍터의 제조 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 스토리지 하부 전극은 슬릿 패턴을 포함하는 엑스레이 디텍터의 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 슬릿 패턴은 어레이 형태의 다수의 슬릿을 포함하는 디텍터의 제조 방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 슬릿 패턴의 전체 면적은 상기 스토리지 하부 전극의 면적에 대하여 43% 이상인 엑스레이 디텍터의 제조 방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 소스 컨택홀을 형성하는 것과 함께 상기 게이트 패드를 노출시키는 제1 컨택홀 및 상기 데이터 패드를 노출시키는 제2 컨택홀을 형성하는 것을 더 포함하는 엑스레이 디텍터의 제조 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 스토리지 상부 전극을 형성하는 것과 함께, 상기 제1 컨택홀을 통하여 상기 게이트 패드와 연결되는 게이트 패드 전극 및 상기 제2 컨택홀을 통하여 상기 데이터 패드와 연결되는 데이터 패드 전극을 형성하는 것을 더 포함하되,
    상기 스토리지 상부 전극, 상기 게이트 패드 전극 및 상기 데이터 패드 전극을 형성하는 것은 기판 상에 투명 도전막을 형성하고, 상기 투명 도전막을 패터닝하는 것을 포함하는 엑스레이 디텍터의 제조 방법.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 기판 상에 엑스레이에 응답하여 전하를 제공하는 광도전층을 형성하는 것을 더 포함하는 엑스레이 디텍터의 제조 방법.
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