KR20110062043A - 적외선 감지 트랜지스터 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 한 실시예에 따른 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법은 기판 위에 광차단층을 형성하는 단계, 광차단층 위에 하부 게이트 전극을 형성하는 단계, 하부 게이트 전극 위에 차단막을 형성하는 단계, 차단막 위에 N형 불순물을 포함하는 반도체를 형성하는 단계, 반도체 위에 저항성 접촉 부재를 형성하는 단계, 저항성 접촉 부재 위에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 소스 전극 및 드레인 전극 위에 절연막을 형성하는 단계, 절연막 위에 하부 게이트 전극과 연결되는 상부 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
적외선, 가시광선, 터치 센싱, 이미지 센싱, 비정질 실리콘게르마늄
Description
본 발명은 적외선 감지 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
현재 다양한 종류의 평판 표시 장치(Flat Panel Display)가 개발되어 사용되고 있다. 그 중에서도 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device)는 가장 다양한 용도로 널리 사용되고 있다.
근래에 터치 센싱 기능이나 이미지 센싱 기능을 추가로 갖는 액정 표시 장치가 활발히 연구되고 있다. 그러나 종래의 액정 표시 장치에서는 주로 물리적인 변화를 통해 터치 센싱이나 이미지 센싱 기능을 구현하여 높은 신뢰성을 얻을 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 적외선 감지 트랜지스터의 센싱 특성을 향상시킬 수 있는 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법은 기판 위에 광차단층을 형성하는 단계, 광차단층 위에 하부 게이트 전극을 형성하는 단계, 하부 게이트 전극 위에 차단막을 형성하는 단계, 차단막 위에 N형 불순물을 포함하는 반도체를 형성하는 단계, 반도체 위에 저항성 접촉 부재를 형성하는 단계, 저항성 접촉 부재 위에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 소스 전극 및 드레인 전극 위에 절연막을 형성하는 단계, 절연막 위에 하부 게이트 전극과 연결되는 상부 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 저항성 접촉 부재는 N형 불순물을 포함하는 비정질 규소 또는 실리사이드로 형성하고, 반도체는 상기 저항성 접촉 부재보다 낮은 농도의 N형 불순물을 포함시킬 수 있다.
상기 반도체는 비정질 실리콘, 미세결정 실리콘, 비정질 실리콘게르마늄 또는 비정질 게르마늄으로 형성할 수 있다.
상기 반도체를 형성하는 단계에서, 1%의 PH3+99%의 H2를 포함하는 기체를 상기 반도체를 형성하기 위한 기체 유량의 3% 이내로 주입할 수 있다.
상기 저항성 접촉 부재를 형성하는 단계는 반도체를 형성하기 위한 기체 유량의 130%~250%로 투입할 수 있다.
상기 반도체는 a-SiGe로 형성할 수 있고, a-SiGe는 SiH4와 10%의 GeH4+90%의 H2를 포함하는 혼합 기체에 1%의 PH3+99%의 H2를 포함시켜 증착할 수 있다.
상기 1%의 PH3+99%의 H2를 포함하는 기체는 SiH4와 10%의 GeH4+90%의 H2를 포 함하는 혼합 기체 유량의 10%~40%수준으로 투입할 수 있다.
상기 광차단층은 적외선 영역의 투과율이 가시광선 영역의 투과율 보다 높은 물질로 형성할 수 있다.
상기 광차단층은 비정질 게르마늄 또는 비정질 실리콘 게르마늄으로 형성할 수 있다.
또는 증착 장치에 기판을 장착하는 제1 단계, 기판 위에 반도체를 형성하는 제2 단계, 반도체 위에 N형 불순물을 포함하는 저항성 접촉 부재를 형성하는 제3 단계, 증착 장치에서 기판을 반출하는 제4 단계, 제1 내지 제4 단계를 적어도 2회 이상 반복 후 상기 증착 장치를 세정하는 단계를 포함한다.
상기 세정 후 처음 투입되는 기판 위에 반도체를 형성하는 단계는 반도체를 형성하는 기체 유량의 3% 이내로 N형 불순물을 포함하는 기체를 첨가하여 형성할 수 있다.
상기 N형 불순물을 포함하는 기체는 1%의 PH3+99%의 H2일 수 있다.
상기 저항성 접촉 부재를 형성하는 단계는 반도체를 형성하는 기체 유량의 130%~250%로 N형 불순물을 포함하는 기체를 첨가하여 형성할 수 있다.
상기 N형 불순물을 포함하는 기체는 1%의 PH3+99%의 H2일 수 있다.
상기한 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 적외선 감지 트랜지스터는 기판 위에 형성되어 있는 광차단층, 광차단층 위에 형성되어 있는 하부 게이트 전극, 하부 게이트 전극 위에 형성되어 있는 차단막, 차단막 위에 형성되어 있는 반도체, 반도체 위에 형성되어 있는 저항성 접촉 부재, 저항성 접촉 부재 위에 형성되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극, 소스 전극 및 드레인 전극 위에 형성되어 있는 절연막, 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 하부 게이트 전극과 연결되어 있는 상부 게이트 전극을 포함하고, 반도체는 N형 불순물을 포함할 수 있다.
상기 반도체는 상기 저항성 접촉 부재 보다 낮은 농도로 N형 불순물을 포함할 수 있고, N형 불순물은 P 또는 As일 수 있다.
상기 반도체는 비정질 실리콘, 미세결정 실리콘, 비정질 실리콘게르마늄 또는 비정질 게르마늄으로 이루어질 수 있다.
상기 광차단층은 비정질 게르마늄 또는 비정질 실리콘 게르마늄일 수 있다.
본 발명의 실시예에서와 같이 반도체에 N형 불순물을 포함시키면, 적외선 전류량을 증가시켜 적외선 감지 트랜지스터의 감지 특성을 향상시킬 수 있다.
감지 특성이 향상되면 감지 트랜지스터의 반도체 두께를 줄일 수 있어 반도체를 증착하는 증착 장비의 생산성을 증가시킬 수 있다. 또한, 적외선의 감지 특성이 증가하기 때문에 표시 장치에 장착하는 적외선용 LED의 개수를 줄일 수 있으며, LED를 구동하기 위한 전력 또한 감소시킬 수 있다. 또한, 종래에는 적외선 전류를 증폭하기 위해서 리드아웃 구동칩을 고증폭용으로 구입하였으나 저가의 저증폭 리드아웃 구동칩을 사용하여 제조 단가를 감소시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 표시 장치에 대해 설명한다. 여기서 i) 첨 부된 도면들에 도시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수, 동작 등은 개략적인 것으로 다소 변경될 수 있다. ii) 도면은 관찰자의 시선으로 도시되기 때문에 도면을 설명하는 방향이나 위치는 관찰자의 위치에 따라 다양하게 변경될 수 있다. iii) 도면 번호가 다르더라도 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호가 사용될 수 있다. iv) '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. v) 단수로 설명되는 경우 다수로도 해석될 수 있다. vi) 수치, 형상, 크기의 비교, 위치 관계 등이 '약', '실질적' 등으로 설명되지 않아도 통상의 오차 범위가 포함되도록 해석된다. vii) '~후', '~전', '이어서', '그리고', '여기서', '후속하여' 등의 용어가 사용되더라도 시간적 위치를 한정하는 의미로 사용되지는 않는다. viii) '제1', '제2' 등의 용어는 단순히 구분의 편의를 위해 선택적, 교환적 또는 반복적으로 사용되며 한정적 의미로 해석되지 않는다. ix) '~위에', '~위쪽에', '~아래에', '~아래쪽에', '~옆에', '~측부에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우 '바로'가 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 개재될 수도 있다. x) 부분들이 '~또는' 으로 연결되는 경우 부분들 단독뿐만 아니라 조합도 포함되게 해석되나 '~또는 ~중 하나'로 연결되는 경우 부분들 단독으로만 해석된다.
그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 적외선 감지 트랜지스터에 대해서 도1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 적외선 감지 박막 트랜지스터의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 감지 박막 트랜지스터의 단면 도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 적외선 감지 트랜지스터는 기판(10) 위에 게이트 전극(124)이 형성되어 있고, 게이트 전극(124) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 그리고 게이트 절연막(140) 위에는 게이트 전극(124)과 중첩하는 반도체(154)가 형성되어 있다.
반도체(154)는 비정질 실리콘, 미세결정 실리콘, 비정질 실리콘게르마늄 또는 비정질 게르마늄을 포함할 수 있으며, 이들의 단일막 또는 이중막, 예를 들어 비정질 실리콘으로 형성된 하부막, 비정질 실리콘 게르마늄으로 형성한 상부막과 같이 이중막으로 형성할 수 있다. 이중막으로 형성하는 경우 증착 속도가 빠른 물질과 증착 속도는 느리나 채널의 특성이 우수한 물질을 조합하여 형성할 수 있다.
그리고 반도체(154)는 P, As과 같은 N형 도전형 불순물을 포함한다. 불순물은 반도체(154) 전체에 균일하게 퍼져있다.
그러나 도 2에서와 같이 반도체(154)의 일부분, 즉 반도체의 중간에 층을 이루어 도핑층(54)이 형성될 수도 있다.
반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 P형 불순물이 고농도로 도핑되어 있다. 반도체에 포함되어 있는 불순물의 농도는 저항성 접촉 부재의 불순물 농도 보다 낮다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 위에는 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)가 형성되어 있다.
본 발명의 실시예에서와 같이 반도체(154)에 N형 불순물을 포함시키면 적외 선 감지 트랜지스터의 감지 특성을 향상시킬 수 있다. 도 3 및 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 감지 트랜지스터의 암실(-ㆍ-ㆍ-), 백색광(실선) 및 적외선(- - - -)에 노출될 경우의 Vgs-Ids 특성을 도시한 그래프이고, 도 4는 종래 기술에 다른 적외선 감지 트랜지스터의 Vgs-Ids 특성을 도시한 그래프이다.
적외선 감지 트랜지스터의 감지 특성은 음의 Vgs를 인가할 때 적외선에서의 전류와 암실에서의 전류 사이의 차이로 정의된다.
즉, Vgs가 -5V에서 암실과 적외선에서의 전류값 차이가 클수록 감지 특성은 우수하게 되는데, 도 4에 따른 적외선 전류/암실 전류의 비는 347이고, 도 3의 본 발명에 따른 적외선 전류/암실 전류의 비는 1780으로 감지 특성이 증가 된 것을 확인할 수 있다.
이처럼 적외선 전류를 향상시키면 적외선 감지 트랜지스터의 감지 특성을 향상시킬 수 있다. 그리고 감지 특성이 향상되면 반도체의 두께를 줄일 수 있어 반도체를 증착하는 증착 장비의 생산성을 증가시킬 수 있다. 또한, 적외선의 감지 특성이 증가하기 때문에 표시 장치에 장착하는 적외선용 LED의 개수를 줄일 수 있으며, 따라서 LED를 구동하기 위한 전력 또한 감소시킬 수 있다. 또한, 종래에는 적외선 전류를 증폭하기 위해서 리드아웃 구동칩을 고증폭용으로 구입하였으나 저가의 저증폭 리드아웃 구동칩을 사용하여 제조 단가를 감소시킬 수 있다.
그럼 이러한 트랜지스터를 형성하는 방법에 대해서 도 2를 참조하여 구체적 으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 트랜지스터의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
먼저 기판 위에 게이트 전극을 형성한다(S1). 그리고 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 형성한 후 게이트 절연막 위에 반도체를 형성한다(S2). 다음 반도체 위에 인(P) 따위의 N형 불순물이 고농도로 도핑된 저항성 접촉 부재를 형성한다(S3). 이후 저항성 접촉 부재 위에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성한다(S4).
이상 설명한 S1 내지 S4 공정은 기판 별로 반복적으로 실시된다. 따라서 각 공정이 끝나거나 기판이 반출되고 나면 챔버를 세정(S5)한다. 그러나 본 발명의 실시예에서는 불순물이 도핑되는 저항성 접촉 부재를 형성하는 공정(S3)을 실시한 후 챔버를 세정하지 않는다. 즉, 불순물 도핑 공정을 실시한 챔버는 기판 별로 세정하는 것이 아니라 기판 투입 및 반출이 수회 반복된 이후에 세정을 실시한다. 그러면 불순물 도핑 공정시에 사용된 불순물이 다음 번 투입되는 기판의 반도체에 포함되어 적외선 감지 트랜지스터의 감지 특성을 향상시킬 수 있다.
그러나 세정을 실시하지 않는 경우 반도체에 포함되는 불순물의 양을 정확하게 제어하기가 용이하지 않을 수 있으며, 세정 후 처음 투입되는 기판의 반도체에는 불순물이 포함되지 않는다.
따라서 첫번째 투입되는 기판의 반도체 또는 각 공정 별로 세정을 실시하는 경우에는 반도체를 형성하기 위한 기체와 함께 불순물을 포함하는 기체를 투입하여 반도체에 불순물을 포함시킬 수 있다.
예를 들어, 반도체를 a-SiGe로 형성할 경우 반도체를 형성하기 위한 SiH4와 10%의 GeH4+90%의 H2를 포함하는 혼합 기체에 1%의 PH3+99%의 H2를 포함시켜 증착할 수 있다. 이때 1%의 PH3+99%의 H2를 포함하는 기체는 SiH4와 10%의 GeH4+90%의 H2를 포함하는 혼합 기체 유량의 3% 이내 수준으로 투입할 수 있다.
한편, 저항성 접촉 부재에 포함되는 불순물은 반도체에 포함되는 불순물보다 높은 농도로 포함되므로 1%의 PH3+99%의 H2 를 SiH4 유량의 130~250% 수준으로 투입한다.
이상의 감지 트랜지스터를 포함하는 표시 장치용 터치 패널에 대해서 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 터치 패널은 투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 기판(210) 및 감지 트랜지스터(TrI, TrV)를 포함한다. 감지 트랜지스터(TrI, TrV)는 하나 이상의 적외선 감지 트랜지스터(TrI) 및 하나 이상의 가시광선 감지 트랜지스터(TrV)를 포함할 수 있다. 적외선 감지 트랜지스터(TrI) 및 가시광선 감지 트랜지스터(TrV)는 상부 표시판(200)의 모든 부분에서 적외선과 가시광선을 감지할 수 있도록 상부 표시판의 전체에 균일하게 분포할 수 있다. 일 예로, 적외선 감지 트랜지스터(TrI) 및 가시광선 감지 트랜지스터(TrV)는 서로 교대로 배열될 수 있고, 무질서하게 배열될 수 있으며, 소정의 비율로 배열될 수도 있다.
그리고 상부 표시판은 적외선 감지 트랜지스터(TrI) 및 가시광선 감지 트랜 지스터(TrV)와 각각 연결되어 검출 신호를 전달하는 리드아웃 트랜지스터(TrC1, TrC2)를 더 포함할 수 있다. 여기서 리드아웃 트랜지스터(TrC1, TrC2)는 감지 트랜지스터(TrI, TrV)와 각각 쌍을 이루어 배치되며 감지 트랜지스터(TrI, TrV)와 동일층에 인접하여 위치할 수 있다.
적외선 감지 트랜지스터(TrI), 가시광선 감지 트랜지스터(TrV) 및 리드아웃 트랜지스터(TrC1, TrC2)는 기판(210)의 위에 위치할 수 있다.
보다 구체적으로, 적외선 감지 트랜지스터(TrI)는 반도체(254I), 저항성 접촉 부재(263I, 265I), 소스 전극(273I), 드레인 전극(275I), 절연막(240), 하부 게이트 전극(211I) 및 상부 게이트 전극(224I)을 포함할 수 있다.
기판(210) 위에 광차단막(210I)이 위치하다.
광차단막(210I)은 액정 표시 장치의 외부로부터 제공되는 가시광선을 차단할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광차단막(210I)은 흑색 안료를 포함하는 유기 물질, 비정질 실리콘, 비정질 실리콘게르마늄, 또는 비정질 게르마늄을 포함할 수 있다.
광차단막(210I)은 외부로부터 액정 표시 장치로 입사되는 가시광선을 차단하여 신호와 잡음의 크기비(SNR, Signal to Noise Ratio)를 향상시키며 비정질 실리콘게르마늄 또는 비정질 게르마늄을 포함하는 반도체(254I)의 감도를 적외선 영역에 최적화 함으로서 가시광선에 의한 영향을 효율적으로 차단한다.
광차단막(210I)의 일부 위에는 하부 게이트 전극(211I)이 위치한다. 하부 게이트 전극(211I)은 몰리브덴, 알루미늄 따위의 단일막 또는 이들을 포함하는 복수 의 막으로 형성될 수 있다.
하부 게이트 전극(211I) 및 광차단막(210I) 위에는 실리콘 질화물과 같은 절연 물질을 포함하는 차단 절연막(230)이 형성되어 있다. 차단 절연막(230)의 두께는 3000Å 내지 10000Å 인 것이 바람직하다. 차단 절연막(230)의 두께가 3000Å 이하인 경우에는 Vgs 변화에 따른 적외선 감도의 변화가 커 사용시간 누적 등으로 인한 적외선 감지 트랜지스터의 특성 곡선의 변화가 크고, 차단 절연막(230)의 두께가 10000Å 이상인 경우에는 트랜지스터가 소형화될 수 없다.
차단 절연막(230) 위에는 반도체(254I)가 위치하며 반도체(254I)는 광차단막(210I)과 중첩한다.
반도체(254I)는 비정질 실리콘, 미세결정 실리콘, 비정질 실리콘게르마늄 또는 비정질 게르마늄을 포함할 수 있으며, 이들의 단일막 또는 이중막, 예를 들어 비정질 실리콘으로 형성된 하부막, 비정질 실리콘 게르마늄으로 형성한 상부막과 같이 이중막으로 형성할 수 있다. 이중막으로 형성하는 경우 증착 속도가 빠른 물질과 증착 속도는 느리나 채널이 특성이 우수한 물질을 조합하여 형성할 수 있다.
반도체(154I)는 P, As 과 같은 N형 도전형 불순물을 포함한다.
반도체(254I) 위에는 저항성 접촉 부재(263I, 265I)가 쌍을 이루어 서로 마주하도록 위치한다. 저항성 접촉 부재(263I, 265I)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.
저항성 접촉 부재(263I, 265I) 위에는 각각 소스 전극(273I) 및 드레인 전 극(275I)이 위치한다. 소스 전극(273I) 및 드레인 전극(265I)는 몰리브덴, 알루미늄 따위의 단일막 또는 이들을 포함하는 복수의 막으로 형성될 수 있다.
소스 전극(273I) 및 드레인 전극(275I) 위에는 절연막(240)이 형성되어 있다. 절연막(240)은 실리콘 질화물(SiNx) 등으로 형성될 수 있다. 절연막(240)에는 하부 게이트 전극(211I)을 노출하는 접촉 구멍(225I)이 형성되어 있다. 이러한 절연막(240)의 두께는 3000Å 내지 10000Å인 것이 바람직하며, 3000Å 이하인 경우에는 적외선 감도가 낮아지고, 10000Å 이상인 경우에는 트랜지스터가 소형화될 수 없다.
절연막(240) 위에는 소스 전극(273I) 및 드레인 전극(275I) 사이의 반도체(254I)와 중첩하는 상부 게이트 전극(224I)이 위치한다. 상부 게이트 전극(224I)은 접촉 구멍(225I)을 통해서 하부 게이트 전극(211I)과 연결되어 있다.
상부 게이트 전극(224I)은 반도체(254I)와 중첩하여 외부 가시광이 반도체(254I)에 전달되는 것을 방지한다. 따라서 외부 가시광으로 인해서 감지 특성이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
그리고 광차단막(210I)을 반도체 물질로 형성할 경우 광차단막(210I)은 외부광을 흡수하여 미세 전하를 발생시킬 수 있어 트랜지스터의 동작에 영향을 끼칠 수 있다. 그러나 상부 게이트 전극(224I)과 연결되어 있는 하부 게이트 전극(211I)에 의해서 광차단막(201I)에 소정 크기의 게이트 전압이 인가되도록 함으로써 광차단막(210I)에 의한 트랜지스터의 동작 오류를 방지할 수 있다.
상부 게이트 전극(224I) 위에는 게이트 전극(224I)을 보호하기 위한 보호 막(280)이 형성될 수 있다.
다음 적외선 감지 트랜지스터와 연결되어 있는 리드아웃 트랜지스터(TrC1)에 대해서 설명한다. 리드아웃 트랜지스터(TrC1)의 드레인 전극은 적외선 감지 트랜지스터(TrI)의 소스 전극과 연결될 수 있다.
리드 아웃 트랜지스터(TrC1)는 반도체(254C), 저항성 접촉 부재(263C, 265C), 소스 전극(273C), 드레인 전극(275C), 절연막(240), 하부 게이트 전극(211C) 및 상부 게이트 전극(224C)을 포함할 수 있다.
구체적으로는, 기판(210) 위에 하부 게이트 전극(211C)이 위치한다. 하부 게이트 전극(211C)은 적외선 감지 트랜지스터의 게이트 전극(225I)과 동일한 물질로 형성될 수 있고, 하부 게이트 전극(211C) 아래에도 적외선 감지 트랜지스터의 광차단막(210I)와 같은 광차단막이 형성(도시하지 않음)될 수 있다.
하부 게이트 전극(211C) 위에는 차단 절연막(230)이 형성되어 있고, 차단 절연막(230) 위에는 하부 게이트 전극(211C)과 중첩하는 반도체(254C)가 형성된다. 하부 게이트 전극(211C)의 폭은 반도체(254C)의 폭보다 커서 반도체(254C)에 외부광이 입사되는 것을 방지한다.
반도체(254C)는 적외선 감지 트랜지스터의 반도체와 동일한 물질로 형성할 수 있다.
반도체(254C) 위에는 저항성 접촉 부재(263C, 265C)가 쌍을 이루어 마주하고 있으며 적외선 감지 트랜지스터의 저항성 접촉 부재와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
저항성 접촉층(263C, 275C) 위에는 식각 방지막(410V)이 형성되어 있다. 식각 방지막(410V)은 적외선 감지 트랜지스터(TrI)의 반도체(254I)를 형성 할 때 리드아웃 트랜지스터(TrC1)의 반도체(254C)가 손상되는 것을 방지하기 위해 형성하는 것으로, Mo, Cr, MoAlMo, MoAl, IZO, ITO 중에서 선택되는 것을 포함하여 형성할 수 있다. 그러나 필요에 따라서 식각 방지막(410V)은 제거될 수 있다.
식각 방지막(410V) 위에는 소스 전극(273C) 및 드레인 전극(275C)가 위치한다. 소스 전극(273C) 및 드레인 전극(275C)은 적외선 감지 트랜지스터와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
소스 전극(273C) 및 드레인 전극(275C) 위에는 절연막(240)이 형성되어 있다. 그리고 절연막(240)은 하부 게이트 전극(211C)을 노출하는 접촉 구멍(225C)을 포함한다.
절연막(240) 위에는 반도체(254C)와 중첩하는 상부 게이트 전극(224C)이 위치하고 상부 게이트 전극(22C)은 접촉 구멍(225C)을 통해 하부 게이트 전극(211C)과 연결되어 있다. 이러한 상부 게이트 전극(224C)은 반도체(254C)가 외부광에 노출되는 것을 방지한다.
상부 게이트 전극(224C) 위에는 상부 게이트 전극(224C)을 보호하기 위한 보호막(280)이 형성될 수 있다.
한편, 기판(210) 위에 가시광선을 감지하는 가시광선 감지 트랜지스터(TrV)와 가시광선 감지 트랜지스터(TrV)와 쌍을 이루는 리드아웃 트랜지스터(TrC2)가 위치한다. 리드아웃 트랜지스터(TrC2)는 드레인 전극을 통해 가시광선 감지 트랜지스 터(TrV)의 소스 전극과 연결되어 있다.
리드 아웃 트랜지스터(TrC2)는 적외선 감지 트랜지스터(TrI)와 연결된 리드 아웃 트랜지스터(TrC1)와 동일한 층간 구조를 가진다. 즉, 리드 아웃 트랜지스터(TrC2)는 반도체(254C), 저항성 접촉 부재(263C, 265C), 소스 전극(273C), 드레인 전극(275C), 절연막(240), 하부 게이트 전극(211C) 및 상부 게이트 전극(224C)을 포함할 수 있다.
그리고 가시광선 감지 트랜지스터(TrV)는 반도체(254V), 저항성 접촉 부재(263V, 265V), 소스 전극(273V), 드레인 전극(275V), 절연막(240), 및 게이트 전극(224V)을 포함할 수 있다.
구체적으로는 기판(210) 위에 형성되어 있는 차단 절연막(230) 위에 비정질 실리콘으로 형성된 반도체(254V)가 위치한다.
그리고 반도체(254V) 위에는 쌍을 이루어 마주하는 저항성 접촉 부재(263V, 265V)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(263V, 265V) 위에는 소스 전극(273V) 및 드레인 전극 드레인 전극(275V)이 위치한다. 저항성 접촉 부재와 소스 전극 및 드레인 전극 사이에도 식각 방지막(410V)이 형성될 수 있다. 즉, 적외선 감지 트랜지스터(TrI)의 반도체(254I)의 형성 시 가시광선 감지 트랜지스터(TrV)의 반도체(254V)가 손상되는 것을 방지하기 위해 형성될 수 있다.
소스 전극(273V) 및 드레인 전극(275V) 위에는 절연막(240)이 덮고 있으며, 절연막(240)은 드레인 전극 (275V)을 노출하는 접촉 구멍(228)이 형성되어 있다.
절연막(240) 위에는 접촉 구멍(228)을 통해서 드레인 전극(275V)과 연결되는 유지 전극(227)이 위치한다. 유지 전극(227) 위에는 보호막(280)이 형성되어 있다.
이상의 터치 패널은 액정 표시 장치용 패널과 부착되어 표시 장치를 이룰 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널을 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
도 7을 참조하면 표시 장치는 터치 패널을 포함하는 상부 표시판(200)과 화소 전극을 포함하는 하부 표시판(100)이 서로 마주하고 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어있는 액정층(3)을 포함한다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향될 수 있다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있을 수 있으며, 이들은 수직 배향막일 수 있다.
표시 장치는 하부 표시판(100) 아래에 위치하는 하부 편광판(12) 및 상부 표시판(200) 위에 위치하는 상부 편광판(22)을 더 포함할 수 있다. 하부 편광판(12) 및 상부 편광판(22)의 편광 성질을 이용하여 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)에 제공되는 광의 세기를 조절할 수 있다.
표시 장치는 하부 표시판(100)의 아래쪽에 위치하는 백라이트 유닛(910)을 더 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(910)은 적어도 하나의 적외선 발광체(920)와 적 어도 하나의 가시광선 발광체(930)를 포함할 수 있다. 적외선 발광체(920)와 가시광선 발광체(930)는 발광 소자(LED, Light Emitting Device)와 같은 점광원일 수 있다. 그리고 적외선 발광체(920)와 가시광선 발광체(930)로부터 각각 출사되는 적외선과 가시광선은 실질적으로 하부 표시판(100)에 수직하게 입사될 수 있다.
적외선 발광체(920)와 가시광선 발광체(930)는 백라이트 유닛(910)의 모든 부분에서 적외선과 가시광선이 제공될 수 있도록 백라이트 유닛(910)의 전체에 균일하게 분포할 수 있다. 일 예로, 적외선 발광체(920)와 가시광선 발광체(930)는 서로 교대로 배열될 수 있고, 무질서하게 배열될 수 있으며, 소정의 비율로 배열될 수 있다.
하부 표시판(100)은 투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 하부 기판(110)과 하부 기판(110) 위에 형성되는 화소 트랜지스터(TrP)를 포함한다. 화소 트랜지스터(TrP)는 하부 기판(110) 위에 형성되는 게이트 전극(124p), 하부 기판(110) 및 게이트 전극(124p)을 덮고 있는 게이트 절연막(140), 게이트 절연막(140) 위에 게이트 전극(124p)과 중첩되게 위치하는 반도체층(154p), 반도체층(154p) 위에 위치하는 저항성 접촉층(163p, 165p), 저항성 접촉층(163p) 위에 위치하는 소스 전극(173p), 저항성 접촉층(165p) 위에 소스 전극(173p)과 떨어져 위치하는 드레인 전극(175p)을 포함할 수 있다.
하부 표시판(100)은 하부 기판(110) 위에 위치하는 게이트선 및 게이트선과 교차하는 데이터선을 더 포함할 수 있다. 여기서 게이트선은 화소 트랜지스터(TrP)의 게이트 전극(124p)와 연결될 수 있다. 그리고 데이터선은 화소 트랜지 스터(TrP)의 소스 전극(173p)과 연결될 수 있다.
하부 표시판(100)은 화소 트랜지스터(TrP)를 덮고 있는 보호막(180), 보호막(180) 위에 위치하는 색필터(230) 및 색필터(230) 위에 위치하는 덮개막(250) 및 덮개막(250) 위에 위치하는 화소 전극(191)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 화소 전극(191)은 덮개막(250) 및 보호막(180)을 관통하는 접촉구멍(185)를 통해서 화소 트랜지스터(TrP)의 드레인 전극(175p)과 연결될 수 있다.
상부 표시판의 리드 아웃 트랜지스터(TrI, TrV)중 어느 하나는 하부 표시판의 트랜지스터(TrP)와 중첩하도록 배치하는 것이 바람직하다.
상부 표시판(200)은 화소 전극(191)과 마주하는 공통 전극(도시하지 않음)을 포함한다. 공통 전극은 상부 표시판의 트랜지스터와 동일한 기판 면에 형성되어 있으나, 반대면에 형성될 수 있다. 공통 전극(270)은 화소 전극(191)의 사이에 전계를 형성하여 액정층(3)의 액정 분자를 배향한다.
도 7에서는 상부 표시판의 트랜지스터가 기판 아래를 향하도록 배치하고 하부 표시판의 트랜지스터를 기판 상부를 향하도록 배치하여 두 트랜지스터가 마주하고 있으나, 상부 표시판의 트랜지스터도 하부 표시판의 트랜지스터와 같이 기판 상부를 향하도록 배치할 수 있다. 이 경우 상부 표시판의 트랜지스터가 형성되지 않은 반대편, 즉 하부 표시판과 마주하는 기판면에 공통 전극이 형성(도시하지 않음)될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들을 설명하였지만 실시예들은 단지 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 보호범위를 설명하기 위한 '예'들이며 본 발명의 보호범위를 한 정하지 않는다. 또한, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위와 기술적으로 균등한 범위까지 확대될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 적외선 감지 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 감지 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 감지 트랜지스터의 암실(-ㆍ-ㆍ-), 백색광(실선) 및 적외선(- - - -)에 노출될 경우의 Vgs-Ids 특성을 도시한 그래프이다.
도 4는 종래 기술에 다른 적외선 감지 트랜지스터의 Vgs-Ids 특성을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 트랜지스터의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널을 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
3: 액정층 12: 하부 편광판
22: 상부 편광판 100: 하부 표시판
110: 하부 기판 200: 상부 표시판
210: 상부 기판 211I, 211C: 광차단막
224V, 224I, 224C: 게이트 전극 240: 절연막
254V, 254I, 254C: 반도체
263V, 265V, 263I, 265I, 263C, 265C: 저항성 접촉 부재
273V, 273I, 273C: 소스 전극 275V, 275I, 275C: 드레인 전극
280: 보호막 910: 백라이트 유닛
920: 적외선 발광체 930: 가시광선 발광체
Claims (21)
- 기판 위에 광차단층을 형성하는 단계,상기 광차단층 위에 하부 게이트 전극을 형성하는 단계,상기 하부 게이트 전극 위에 차단막을 형성하는 단계,상기 차단막 위에 N형 불순물을 포함하는 반도체를 형성하는 단계,상기 반도체 위에 저항성 접촉 부재를 형성하는 단계,상기 저항성 접촉 부재 위에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계,상기 소스 전극 및 드레인 전극 위에 절연막을 형성하는 단계,상기 절연막 위에 상기 하부 게이트 전극과 연결되는 상부 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 제1항에서,상기 저항성 접촉 부재는 N형 불순물을 포함하는 비정질 규소 또는 실리사이드로 형성하고,상기 반도체는 상기 저항성 접촉 부재보다 낮은 농도의 N형 불순물을 포함시키는 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 제2항에서,상기 반도체는 비정질 실리콘, 미세결정 실리콘, 비정질 실리콘게르마늄 또는 비정질 게르마늄으로 형성하는 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 제3항에서,상기 반도체를 형성하는 단계에서,1%의 PH3+99%의 H2를 포함하는 기체를 상기 반도체를 형성하기 위한 기체 유량의 3% 이내로 주입하는 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 제4항에서,상기 저항성 접촉 부재를 형성하는 단계는상기 반도체를 형성하기 위한 기체 유량의 130%~250%로 투입하는 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 제1항에서,상기 반도체는 a-SiGe로 형성하는 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 제6항에서,상기 a-SiGe는 SiH4와 10%의 GeH4+90%의 H2를 포함하는 혼합 기체에 1%의 PH3+99%의 H2를 포함시켜 증착하는 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 제7항에서,상기 1%의 PH3+99%의 H2를 포함하는 기체는 SiH4와 10%의 GeH4+90%의 H2를 포함하는 혼합 기체 유량의 3% 이내로 투입하는 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 제8항에서,상기 저항성 접촉 부재를 형성하는 단계는상기 1%의 PH3+99%의 H2를 포함하는 기체를 SiH4와 10%의 GeH4+90%의 H2를 포함하는 혼합 기체 유량의 130%~250%로 투입하는 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 제1항에서,상기 광차단층은 적외선 영역의 투과율이 가시광선 영역의 투과율 보다 높은 물질로 형성하는 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 제10항에서,상기 광차단층은 비정질 게르마늄 또는 비정질 실리콘 게르마늄으로 형성하는 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 증착 장치에 기판을 장착하는 제1 단계,상기 기판 위에 반도체를 형성하는 제2 단계,상기 반도체 위에 N형 불순물을 포함하는 저항성 접촉 부재를 형성하는 제3 단계,상기 증착 장치에서 기판을 반출하는 제4 단계,상기 제1 내지 제4 단계를 적어도 2회 이상 반복 후 상기 증착 장치를 세정하는 단계를 포함하는 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 제12항에서,상기 세정 후 처음 투입되는 기판 위에 반도체를 형성하는 단계는상기 반도체를 형성하는 기체 유량의 3% 이내로 N형 불순물을 포함하는 기체를 첨가하여 형성하는 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 제13항에서,상기 N형 불순물을 포함하는 기체는 1%의 PH3+99%의 H2인 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 제14항에서,상기 저항성 접촉 부재를 형성하는 단계는상기 반도체를 형성하는 기체 유량의 130%~250%로 N형 불순물을 포함하는 기체를 첨가하여 형성하는 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 제15항에서,상기 N형 불순물을 포함하는 기체는 1%의 PH3+99%의 H2인 적외선 감지 트랜지스터 제조 방법.
- 기판 위에 형성되어 있는 광차단층,상기 광차단층 위에 형성되어 있는 하부 게이트 전극,상기 하부 게이트 전극 위에 형성되어 있는 차단막,상기 차단막 위에 형성되어 있는 반도체,상기 반도체 위에 형성되어 있는 저항성 접촉 부재,상기 저항성 접촉 부재 위에 형성되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극,상기 소스 전극 및 드레인 전극 위에 형성되어 있는 절연막,상기 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 하부 게이트 전극과 연결되어 있는 상부 게이트 전극을 포함하고,상기 반도체는 N형 불순물을 포함하고 있는 적외선 감지 트랜지스터.
- 제17항에서,상기 반도체는 상기 저항성 접촉 부재 보다 낮은 농도로 N형 불순물을 포함하는 적외선 감지 트랜지스터.
- 제18항에서,상기 N형 불순물은 P 또는 As인 적외선 감지 트랜지스터.
- 제17항에서,상기 반도체는 비정질 실리콘, 미세결정 실리콘, 비정질 실리콘게르마늄 또는 비정질 게르마늄으로 이루어지는 적외선 감지 트랜지스터.
- 제17항에서,상기 광차단층은 비정질 게르마늄 또는 비정질 실리콘 게르마늄인 적외선 감지 트랜지스터.
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|---|---|---|---|---|
| US9142577B2 (en) | 2012-12-11 | 2015-09-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photodetector and image sensor including the same |
| US9876048B2 (en) | 2013-11-07 | 2018-01-23 | Samsung Display Co., Ltd. | Infrared detector, infrared detection sensor having an infrared detector and method of manufacturing the same |
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2009
- 2009-12-02 KR KR1020090118620A patent/KR20110062043A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9142577B2 (en) | 2012-12-11 | 2015-09-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photodetector and image sensor including the same |
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