KR20110138624A - 대면적 엑스선 검출기 및 제조방법 - Google Patents

대면적 엑스선 검출기 및 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110138624A
KR20110138624A KR1020100058624A KR20100058624A KR20110138624A KR 20110138624 A KR20110138624 A KR 20110138624A KR 1020100058624 A KR1020100058624 A KR 1020100058624A KR 20100058624 A KR20100058624 A KR 20100058624A KR 20110138624 A KR20110138624 A KR 20110138624A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
contact plug
layer
forming
contact
planarization
Prior art date
Application number
KR1020100058624A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101634250B1 (ko
Inventor
김선일
박재철
김상욱
김창정
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020100058624A priority Critical patent/KR101634250B1/ko
Priority to US12/929,203 priority patent/US8847168B2/en
Publication of KR20110138624A publication Critical patent/KR20110138624A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101634250B1 publication Critical patent/KR101634250B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/24Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/18High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/23Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process
    • H01L24/24Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process of an individual high density interconnect connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14634Assemblies, i.e. Hybrid structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636Interconnect structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14665Imagers using a photoconductor layer
    • H01L27/14676X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/085Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors the device being sensitive to very short wavelength, e.g. X-ray, Gamma-rays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14618Containers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14687Wafer level processing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/12Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204Optical Diode
    • H01L2924/12043Photo diode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/156Material
    • H01L2924/15786Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2924/15788Glasses, e.g. amorphous oxides, nitrides or fluorides

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

대면적 엑스선 검출기 및 제조방법이 개시된다. 개시된 대면적 엑스선 검출기는, 인쇄회로기판 상에 타일링되며, 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된 복수의 주문형 반도체와, 상기 인쇄회로기판 상에서 상기 복수의 주문형 반도체를 덮는 평탄화막과, 상기 평탄화막 상에서 상기 각 주문형 반도체에 대응되게 형성된 복수의 픽셀전극과, 상기 평탄화막 상에서 상기 복수의 픽셀전극들을 덮는 포토컨덕터층을 구비한다.
상기 픽셀전극과 상기 주문형 반도체의 콘택은 상기 평탄화막에 형성된 비아홀을 채운 콘택플러그로 연결된다.

Description

대면적 엑스선 검출기 및 제조방법{Large-scaled x-ray detector and method of manufacturing the same}
이음매없는(seamless) 영상을 구현하는 대면적 엑스선 검출기에 관한 것이다.
디지털 엑스선 검출기는 엑스선으로 촬영한 엑스선 화상 또는 엑스선 투시 화상을 디지털 신호로 출력한다. 이러한 엑스선 검출기는 직접 방식과 간접 방식으로 나뉜다.
직접방식은 광도전막(photoconductor)에서 엑스선을 직접 전하로 변환하며, 간접방식은 신틸레이저(scintillator)에서 엑스선을 가시광선으로 변환 후, 변환된 가시광선을 포토다이오드와 같은 광전변환소자를 통해 전하로 변환하는 방식이다.
직접방식의 엑스선 검출기는 포토컨덕터층의 하부에 형성된 복수의 픽셀전극과, 픽셀전극으로부터의 전기적 신호를 신호처리하는 신호처리부를 구비한다.
종래의 직접방식의 엑스선 검출기는 주문형 반도체(application-specific integrated circuit: ASIC) 위에 포토컨덕터층이 형성되므로, 주문형 반도체 및 포토컨덕터층을 대면적에 타일링시 주문형 반도체 사이의 이음매(seam)로 인해서 이음매 영역에서 이미지가 검출되지 않는 문제가 생긴다. 특히, 주문형 반도체들의 타일링시 적어도 100 ㎛ 이상의 이음매가 생길 수 있으며, 이 이음매 내에 존재하는 조직 등이 검출되지 않을 수 있다.
주문형 반도체 어레이와 픽셀전극들 사이의 전기적 연결을 위한 평탄화 막(flat film)을 구비한 대면적 엑스선 검출기 및 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 유형에 따른 대면적 엑스선 검출기는:
인쇄회로기판 상에 타일링되며, 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된 복수의 주문형 반도체;
상기 인쇄회로기판 상에서 상기 복수의 주문형 반도체를 덮는 평탄화막;
상기 평탄화막 상에서 상기 각 주문형 반도체에 대응되게 형성된 복수의 픽셀전극;
상기 평탄화막 상에서 상기 복수의 픽셀전극들을 덮는 포토컨덕터층;
상기 포토컨덕터층 상에서 상기 복수의 픽셀전극과 마주보며 그 위로 방사선이 입사되는 공통전극을 구비하며,
상기 픽셀전극과 상기 주문형 반도체의 콘택은 상기 평탄화막에 형성된 비아홀을 채운 콘택플러그로 연결된다.
상기 평탄화막은 폴리머층으로 형성될 수 있다.
상기 비아홀에 형성된 콘택플러그 및 상기 픽셀전극 사이는 이들을 전기적으로 연결하는 연결배선이 더 형성될 수 있다.
본 발명의 일 국면에 따르면, 상기 평탄화막은 상기 주문형 반도체 상의 복수의 평탄화막을 구비하며, 상기 콘택플러그는 상기 각 평탄화막의 비아홀에 형성된 콘택플러그를 구비하며,
이웃하는 평탄화막 사이에는 이웃하는 평탄화막에 형성된 콘택플러그를 연결하는 제2 연결배선을 구비한다.
상기 포토컨덕터는 비정질 셀레늄(amorphous selenium: a-Se), HgI2, PbI2, CdTe, CdZnTe, PbO 중 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 주문형 반도체는 단결정 실리콘으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 유형에 따른 대면적 엑스선 검출기는:
인쇄회로기판 상에 타일링되며, 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된 복수의 주문형 반도체;
상기 복수의 주문형 반도체 상에 순차적으로 적층된 절연층 및 기판;
상기 기판 상에서 상기 각 주문형 반도체에 대응되게 형성된 복수의 픽셀전극;
상기 기판 상에서 상기 복수의 픽셀전극들을 덮는 포토컨덕터층; 및
상기 포토컨덕터층 상에서 상기 복수의 픽셀전극과 마주보며 그 위로 방사선이 입사되는 공통전극을 구비하며,
상기 픽셀전극과 상기 주문형 반도체의 콘택은 상기 기판 및 상기 절연층에 각각 형성된 비아홀을 채운 콘택플러그로 연결된다.
상기 절연층의 상기 콘택플러그 및 상기 주문형 반도체의 상기 콘택은 범프로 연결될 수 있다.
상기 기판에 형성된 상기 콘택플러그 및 상기 절연층에 형성된 콘택플러그 사이에는 이들을 전기적으로 연결하는 연결배선이 더 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 상기 절연층은 상기 주문형 반도체 상의 복수의 절연층을 구비하며, 상기 콘택플러그는 상기 각 절연층의 비아홀에 형성된 콘택플러그를 구비하며,
이웃하는 절연층 사이에는 이웃하는 절연층에 형성된 콘택플러그를 연결하는 제2 연결배선을 구비한다.
본 발명의 또 다른 유형에 따른 대면적 엑스선 검출기의 제보방법은:
인쇄회로기판 상에 어레이 형태로 복수의 주문형 반도체를 타일링하는 단계;
상기 인쇄회로기판 상에서 상기 주문형 반도체를 덮는 평탄화막을 증착하는 단계;
상기 평탄화막에 상기 주문형 반도체의 콘택과 대응되는 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀에 콘택 플러그를 형성하는 단계;
상기 평탄화막 상으로 상기 콘택플러그와 대응되게 접촉되는 픽셀전극을 형성하는 단계;
상기 평탄화막 상으로 상기 픽셀전극을 덮는 포토컨덕터층을 형성하는 단계; 및
상기 포토컨덕터층 상에 공통전극을 형성하는 단계;를 구비한다.
상기 평탄화막의 증착단계는 상부면을 화학기계적 연마공정(CMP)을 더 수행하여 평탄한 면을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 콘택 플러그 형성단계는,
상기 평탄화막 상으로 제1금속막을 형성하되, 상기 비아홀 내에 상기 콘택플러그를 형성하는 단계; 및
상기 제1금속막을 패터닝하여 상기 픽셀전극과 연결되는 연결배선을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 국면에 따르면, 상기 콘택 플러그 형성단계 및 상기 평탄화막 증착단계는,
상기 인쇄회로기판 상으로 복수의 평탄화막을 증착하는 단계;
상기 각 평탄화막에 상기 주문형 반도체의 콘택과 대응되는 비아홀과 상기 비아홀을 채워서 콘택플러그를 형성하는 단계;
상기 이웃하는 평탄화막 사이에 상기 이웃하는 평탄화막의 서로 대응되는 콘택플러그를 연결하는 제2 연결배선을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 유형에 따른 대면적 엑스선 검출기의 제조방법은:
인쇄회로기판 상에 어레이 형태로 복수의 주문형 반도체를 타일링하는 단계;
별도의 기판에 상기 주문형 반도체의 콘택과 대응되는 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀에 제1 콘택 플러그를 형성하는 단계;
상기 기판의 제1면 상에 상기 제1 콘택플러그와 연결되는 연결배선을 형성하는 단계;
상기 기판의 상기 제1면 상으로 상기 연결배선을 덮는 절연층을 형성하는 단계;
상기 절연층에 상기 연결배선과 연결되는 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀에 제2 콘택플러그를 형성하는 단계;
상기 제2 콘택플러그가 상기 콘택과 연결되게 상기 인쇄회로기판 상에 상기 기판을 범프 본딩하는 단계;
상기 기판에서 상기 제1면과 마주보는 제2면 상에 상기 제1 콘택플러그와 대응되게 접촉되는 픽셀전극을 형성하는 단계; 및
상기 기판의 제2면 상으로 상기 픽셀전극을 덮는 포토컨덕터층 및 공통전극을 순차적으로 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 제1 콘택 플러그 형성단계는;
상기 기판 상에 소정 깊이로 상기 비아홀을 형성하는 단계;
상기 비아홀에 상기 제1 콘택 플러그를 형성하는 단계;
상기 기판 상에 상기 제1 콘택 플러그와 접촉되게 절연성 기판을 배치하는 단계;
상기 기판을 화학기계연마하여 상기 제1 콘택플러그를 노출시키는 단계;를 포함하며,
상기 픽셀전극 형성단계는 상기 절연성 기판을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 상기 절연층 형성단계는 복수의 절연층 형성단계이며,
상기 제2 콘택 플러그 형성단계는,
상기 복수의 절연층에 상기 연결배선과 대응되게 비아홀을 형성하고 상기 비아홀에 제2 콘택플러그를 형성하는 단계;
상기 이웃하는 절연층 사이에 서로 대응되는 제2 콘택플러그를 연결하는 제2 연결배선을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 픽셀전극 형성단계는 복수의 절연층 상에서 노출된 제2 콘택플러그와 연결된 픽셀전극을 형성한다.
상기 실시예에 따른 대면적 엑스선 검출기는 평탄화막 또는 기판을 통해서 타일링된 주문형 반도체와 픽셀전극 사이의 전기적 연결이 용이하게 연결된다. 또한, 주문형 반도체이음매 영역에 해당하는 포토컨덕터층에서 검출된 전하가 주문형 반도체로 이송되므로, 이음매없는 촬상영역의 영상이 보다 정확하게 재현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대면적 엑스선 검출기(100)의 개략적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대면적 엑스선 검출기에서 픽셀전극과 주문형 반도체 사이의 전기적 연결을 개략적으로 설명하는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대면적 엑스선 검출기(300)의 개략적 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 도 1의 구조의 엑스선 검출기의 제조방법을 설명하는 단면도들이다.
도 5a 내지 도 5f는 도 3의 구조의 엑스선 검출기의 제조방법을 설명하는 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대면적 엑스선 검출기의 개략적 단면도이다.
도 7a 내지 도 7h는 도 6의 구조의 엑스선 검출기의 제조방법을 설명하는 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 대면적 엑스선 검출기를 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다. 명세서를 통하여 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대면적 엑스선 검출기(100)의 개략적 단면도이다.
도 1을 참조하면, 엑스선 검출기(100)는 인쇄회로기판(110) 상에 어레이로 주문형 반도체들(120)이 타일링되어서 배치된다. 각 주문형 반도체(120)의 하부에는 복수의 콘택(122)이 형성되어 있으며, 인쇄회로기판(110)에도 콘택(122)에 대응되는 콘택(112)가 형성되어 있다. 주문형 반도체(120)는 인쇄회로기판(110)과 범프(114)를 통해서 전기적으로 연결된다.
주문형 반도체(120)는 단결정 실리콘으로 제작될 수 있다. 단결정 실리콘에 회로가 형성된 주문형 반도체(120)는 동작 속도가 빠르며, 노이즈가 적다. 또한, 포토컨덕터로부터의 전기적 신호를 1차적으로 처리하는 속도를 증가시킬 수 있으며, 인쇄회로기판(110)으로 처리된 전기적 신호를 전달한다.
반도체 공정에서 사용되는 마스크의 한계로 주문형 반도체(120)는 대략 최대 2 ㎝ x 2 ㎝ 크기로 제작될 수 있다. 하나의 주문형 반도체(120)에는 대략 수만 수십만 개의 픽셀영역이 형성될 수 있다. 참조번호 D는 주문형 반도체(120) 사이의 이격 거리(또는 이음매 영역)를 가리킨다.
인쇄회로기판(110)에서는 입력된 전기적 신호를 가지고 측정 대상물체의 엑스선 투과도를 계랑화하여 영상신호로 구현한다. 주문형 반도체(120)는 픽셀전극으로부터의 전기적 신호를 빠른 속도로 처리하여 인쇄회로기판(110)으로 필요한 정보를 제공하기 위한 것이며, 결과적으로 인쇄회로기판(110)에서의 신호처리 시간을 감소시키기 위한 것이다.
인쇄회로기판(110) 상에는 주문형 반도체들(120)을 덮는 평탄화막(130)이 형성되어 있다. 평탄화막(130)은 폴리머, 예컨대 SU-8 포토레지스트 또는 폴리이미드로 형성될 수 있다. 평탄화막(130)은 대략 200㎛ - 500㎛ 두께로 형성된다. 평탄화막(130)에는 주문형 반도체(120)의 콘택(124)을 노출시키는 비아홀(132a)이 형성된다. 각 비아홀(132a)에는 콘택 플러그(130b)가 채워진다. 콘택 플러그(130b)는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등으로 형성될 수 있다.
평탄화막(130) 상에는 포토컨덕터층(140)을 포함하는 액스선 검출부가 배치된다. 포토컨덕터층(140)은 하나의 물질층으로 형성될 수 있다. 포토컨덕터층(140)은 비정질 셀레늄(amorphous selenium: a-Se), HgI2, PbI2, CdTe, CdZnTe, PbO 중 선택된 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
포토컨덕터층(140)의 두께는 측정 대상에 따라서 달라질 수 있다. 예컨대, 포토컨덕터 물질이 HgI2인 경우, 가슴을 측정하는 경우 500-600 ㎛ 이며, 유방을 측정하는 경우 300-400 ㎛ 일 수 있다. 포토컨덕터 물질이 a-Se인 경우, 가슴을 측정하는 경우 900-1000 ㎛ 이며, 유방을 측정하는 경우 300-400 ㎛ 일 수 있다.
포토컨덕터층(140)은 그 상면으로부터 입사된 엑스선의 강도에 따라서 전하를 생성한다. 포토컨덕터층(140)은 복수의 이음매 없는(seamless) 픽셀영역으로 구분될 수 있으며, 각 픽셀영역의 하부에는 픽셀전극(142)이 형성되어서 각 픽셀영역에서의 전하가 모여서 전기적 신호로 변환된다. 전기적 신호는 해당 주문형 반도체(120)의 콘택(122)으로 전달된다.
포토컨덕터층(140)의 상부에는 연속적인 공통전극(150)이 형성된다. 공통전극(150)에 인가되는 직류전압에 따라서 포토컨덕터층(140)에는 전계가 형성되며, 포토컨덕터층(140)에서 형성된 정공-전자 쌍 중 정공 또는 전자가 각 픽셀전극(142)으로 이동된다. 포토컨덕트층(140)에서의 이동 전하는 포토컨덕터층(140)의 물질에 따라서 달라질 수 있으며, 이에 따라 공통전극(150)에는 양전압 또는 음전압이 인가된다.
픽셀전극(142)은 대응되는 주문형 반도체(120)의 콘택(124)과 콘택 플러그(130b) 및 수평배선(135)을 통해서 연결된다. 수평배선(135)이 필요한 이유는 도 2를 가지고 설명한다. 이하에서는 수평배선(135)를 연결배선으로도 칭한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대면적 엑스선 검출기에서 픽셀전극과 주문형 반도체 사이의 전기적 연결을 개략적으로 설명하는 개념도이다.
도 2를 참조하면, 주문형 반도체(220)는 타일링되기 때문에 인접한 주문형 반도체(220)와의 이격영역(이음매 영역)(도 1의 D 참조)이 생긴다. 반면에 포토컨덕터층(240)은 엑스선 입사면적을 전부 사용하기 때문에 포토컨덕터층(240)의 영역이 주문형 반도체(220)의 표면 영역 보다 크다. 따라서, 대응되는 픽셀전극(242)과 주문형 반도체(220)의 콘택(224)을 연결하기 위해서는 도 2에서처럼 경사진 연결배선(260)이 필요하나, 경사진 배선을 형성하기는 매우 어렵다. 본 발명의 실시예에서는 수직으로 형성된 콘택플러그와 픽셀전극(242)을 연결하기 위해서 수평 배선(도 1의 135)을 사용하였다. 도 1에서는 수평배선(135)이 픽셀전극(242)의 하부에 있는 것처럼 도시되어 있으나, 실제로는 인근 콘택 플러그를 우회하는 배선일 수 있다.
도 1의 엑스선 검출기는 평탄화막을 통해서 타일링된 주문형 반도체와 픽셀전극 사이의 전기적 연결을 용이하게 함으로써, 주문형 반도체이음매 영역에 해당하는 포토컨덕터층에서 검출된 전하가 주문형 반도체로 이송되므로, 촬상영역의 영상이 보다 정확하게 재현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대면적 엑스선 검출기(300)의 개략적 단면도이다.
도 3을 참조하면, 엑스선 검출기(300)는 인쇄회로기판(310) 상에 어레이로 주문형 반도체들(320)이 타일링되어서 배치된다. 각 주문형 반도체(320)의 하부에는 복수의 콘택(322)이 형성되어 있다. 주문형 반도체(320)의 콘택(322)은 인쇄회로기판(310)의 콘택(312)과 범프(314)를 통해서 전기적으로 연결된다.
인쇄회로기판(310) 상에는 주문형 반도체들(320)을 덮는 평탄화막(330)이 형성되어 있다. 평탄화막(330)은 폴리머, 예컨대 SU-8 포토레지스트 또는 폴리이미드로 형성될 수 있다. 평탄화막(330)은 대략 200㎛ - 500㎛ 두께로 형성되며, 두개의 막(331, 332)으로 형성되어 있다. 제1 평탄화막(331)은 주문형 반도체(320)의 상부에 형성된 콘택(324)을 노출시키는 비아홀(331a)과 비아홀(331a)을 채운 제1 콘택 플러그(331b)를 구비한다. 제1 평탄화막(331) 상에는 제1 콘택플러그(331b)와 연결된 연결배선(335)가 더 형성된다.
제2 평탄화막(332)은 픽셀전극(342)과 대응되게 비아홀(331b)이 형성되며, 비아홀(331b)에는 제2 콘택 플러그(332b)가 채워진다. 제1 콘택 플러그(331b)와 대응되는 제2 콘택 플러그(332b)는 연결배선(335)을 통해서 서로 통전된다. 제1 콘택 플러그(331b)와 제2 콘택 플러그(332b)는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등으로 형성될 수 있다.
제2 평탄화막(332) 상에는 포토컨덕터층(340)을 포함하는 액스선 검출부가 배치된다. 포토컨덕터층(340)은 하나의 물질층으로 형성될 수 있다. 포토컨덕터층(340)은 비정질 셀레늄(amorphous selenium: a-Se), HgI2, PbI2, CdTe, CdZnTe, PbO 중 선택된 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다. 포토컨덕터층(340)은 그 상면으로부터 입사된 엑스선의 강도에 따라서 전하를 생성한다. 포토컨덕터층(340)은 복수의 이음매없는 픽셀영역으로 구분될 수 있으며, 각 픽셀영역의 하부에는 픽셀전극(342)이 형성되어서 각 픽셀영역에서의 전하가 모여서 전기적 신호를 생성한다. 전기적 신호는 해당 주문형 반도체(320)의 콘택(322)으로 전달된다.
포토컨덕터층(340)의 상부에는 연속적인 공통전극(350)이 형성된다. 공통전극(350)에 인가되는 직류전압에 따라서 포토컨덕터층(340)에는 전계가 형성되며, 포토컨덕터층(340)에서 형성된 정공-전자 쌍 중 정공 또는 전자가 각 픽셀전극(342)으로 이동된다.
도 3에는 도시되지 않았지만, 제2 콘택플러그와 픽셀전극 사이에 다른 연결배선을 더 형성할 수 있다.
도 3의 엑스선 검출기는 제1 평탄화막 및 제2 평탄화막을 사용함으로써 연결배선의 배치가 더 용이해질 수 있다.
도 3에서는 평탄화막(330)이 두개의 막으로 이루어져 있지만, 본 발명의 실시예는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 3개의 막으로 평탄화막이 이루어지과 각 층에는 비아홀을 채운 콘택플러그가 형성되고, 대응되는 콘택 플러그는 연결배선에 의해서 통전될 수 있다.
도 4a 내지 도 4e는 도 1의 구조의 엑스선 검출기의 제조방법을 설명하는 단면도들이다.
도 4a를 참조하면, 인쇄회로기판(410) 상에는 복수의 콘택들(412)이 형성된다. 콘택(412) 상에는 복수의 주문형 반도체(420)가 어레이로 배치된다. 주문형 반도체(420)의 하부에는 콘택들(422)이 형성되며, 주문형 반도체(420)와 인쇄회로기판(410)은 그 들 사이의 범프(414)에 의해 전기적으로 연결된다. 범프(414)는 주문형 반도체(420) 또는 인쇄회로기판(410) 중 어느 하나의 콘택에 미리 접촉되게 형성되거나 주문형 반도체(420) 및 인쇄회로기판(410)의 각각의 콘택에 미리 접촉되게 형성한 후 주문형 반도체(420)를 인쇄회로기판(410)에 결합하면서 통전될 수 있다.
참조번호 424는 주문형 반도체(420) 상부에 형성된 콘택들이며, 후술된다.
도 4b를 참조하면, 인쇄회로기판(410) 상으로 주문형 반도체(420)를 덮는 평탄화막(430)을 형성한다. 평탄화막(430)은 SU-8 포토레지스트, 폴리이미드와 같은 폴리머층을 형성할 수 있다. 평탄화막(430)은 주문형 반도체(420) 위로 200㎛ 500 ㎛ 두께로 형성할 수 있다.
소정 시간 평탄화막(430)을 경화시킨다. 평탄화막(430)을 평탄화하기 위해서 화학기계연마(CMP) 공정을 더 수행할 수 있다. 반도체 공정을 사용하여 주문형 반도체(420)의 콘택(424)을 노출시키는 비아홀(430a)을 형성한다.
도 4c를 참조하면, 제1금속(미도시)이 평탄화막(430)을 덮도록 비아홀(430a)에 알루미늄, 구리와 같은 제1금속을 채워서 콘택 플러그(430b)를 형성한다. 평탄화막(430) 상의 제1금속을 패터닝하여서 콘택플러그(430b)와 연결되는 연결배선(435)을 형성한다.
이어서, 평탄화막(430) 상으로 제2 콘택 플러그(432b)를 덮는 제2 금속막(미도시)을 증착할 수 있다. 제2 금속막을 패터닝하여 픽셀전극(442)을 형성한다.
제2 금속막이 콘택 플러그(430b)와 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 또한, 제1 금속의 형성공정에서 제2 금속막을 함께 형성할 수도 있다.
도 4e를 참조하면, 제2 평탄화막(432) 상으로 포토컨덕터층(440)과 공통전극(450)을 순차적으로 형성한다. 포토컨덕터층(440)은 비정질 셀레늄(amorphous selenium: a-Se), HgI2, PbI2, CdTe, CdZnTe, PbO 중 어느 하나의 물질로 스퍼터링 또는 전자빔 증착되어 형성될 수 있다. 포토컨덕터층(440)의 두께는 측정 대상에 따라서 달라질 수 있다. 예컨대, 포토컨덕터 물질이 HgI2인 경우, 가슴을 측정하는 경우 500-600 ㎛ 이며, 유방을 측정하는 경우 300-400 ㎛ 일 수 있다. 포토컨덕터 물질이 a-Se인 경우, 가슴을 측정하는 경우 900-1000 ㎛ 이며, 유방을 측정하는 경우 300-400 ㎛ 일 수 있다.
공통전극(450)은 알루미늄 또는 구리로 대략 수백 - 수천 Å 두께로 증착된다.
도 5a 내지 도 5f는 도 3의 구조의 엑스선 검출기의 제조방법을 설명하는 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 인쇄회로기판(510) 상에는 복수의 콘택들(512)이 형성된다. 콘택(512) 상에는 복수의 주문형 반도체(520)가 어레이로 배치된다. 주문형 반도체(520)의 하부에는 콘택들(522)이 형성되며, 주문형 반도체(520)와 인쇄회로기판(510)은 그 들 사이의 범프(514)에 의해 전기적으로 연결된다. 범프(514)는 주문형 반도체(520) 또는 인쇄회로기판(510) 중 어느 하나의 콘택에 미리 접촉되게 형성되거나 주문형 반도체(520) 및 인쇄회로기판(510)의 각각의 콘택에 미리 접촉되게 형성한 후 주문형 반도체(520)를 인쇄회로기판(510)에 결합하면서 통전될 수 있다. 참조번호 524는 주문형 반도체(520)의 상부에 형성된 콘택이다.
도 5b를 참조하면, 인쇄회로기판(510) 상으로 주문형 반도체(520)를 덮는 제1 평탄화막(531)을 형성한다. 제1 평탄화막(531)은 SU-8 포토레지스트, 폴리이미드와 같은 폴리머층을 형성할 수 있다. 제1 평탄화막(531)은 주문형 반도체(520) 위로 50㎛ - 300 ㎛ 두께로 형성할 수 있다.
소정 시간 제1 평탄화막(531)을 경화시킨 후, 반도체 공정을 사용하여 주문형 반도체(520)의 콘택(524)을 노출시키는 비아홀(531a)을 형성한다.
도 5c를 참조하면, 제1금속(미도시)이 제1 평탄화막(531)을 덮도록 비아홀(531a)에 알루미늄, 구리와 같은 제1금속을 채워서 제1 콘택 플러그(531b)를 형성한다. 제1금속을 패터닝하여서 제1 콘택플러그(531b)와 연결되는 연결배선(535)을 형성한다. 연결배선(535)은 후술하는 제2 콘택플러그(532b)와 연결하기 위한 것이다.
도 5d를 참조하면, 제1 평탄화막(531) 상으로 제2 평탄화막(532)을 대략 50㎛ - 300 ㎛ 두께로 형성한다. 제2 평탄화막(532)은 제1 평탄화막(531)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 이어서, 제2 평탄화막(532)을 경화시킨다. 제2 평탄화막(532)을 평탄화하기 위해서 화학기계연마(CMP) 공정을 더 수행할 수 있다.
제2 평탄화막(532)에 제2 비아홀(532a)을 형성한다. 제2 비아홀(532a)은 후술하는 픽셀전극(542)과 접촉되는 공간이 되게 형성한다. 제2 비아홀(532a)을 반도체 공정으로 제2금속(미도시)을 채워서 제2 콘택 플러그(532b)를 형성한다. 제2 금속은 제1 금속과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
도 5e를 참조하면, 제2 평탄화막(532) 상으로 제2 콘택 플러그(532b)를 덮는 제3 금속막(미도시)을 증착할 수 있다. 제3 금속막을 패터닝하여 픽셀전극(542)을 형성한다.
제3 금속막이 제2 콘택 플러그(532b)와 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 또한, 제2 금속의 형성공정에서 픽셀전극(542)을 위한 제3 금속을 함께 형성할 수도 있다.
도 5f를 참조하면, 제2 평탄화막(532) 상으로 포토컨덕터층(540)과 공통전극(550)을 순차적으로 형성한다. 포토컨덕터층(540)은 비정질 셀레늄(amorphous selenium: a-Se), HgI2, PbI2, CdTe, CdZnTe, PbO 중 어느 하나의 물질로 스퍼터링 또는 전자빔 증착되어 형성될 수 있다. 공통전극(550)은 알루미늄 또는 구리로 대략 수백 - 수천 Å 두께로 증착된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대면적 엑스선 검출기(600)의 개략적 단면도이다.
도 6을 참조하면, 엑스선 검출기(600)는 인쇄회로기판(610) 상에 어레이로 주문형 반도체들(620)이 타일링되어서 배치된다. 각 주문형 반도체(620)의 하부에는 복수의 콘택(622)이 형성되어 있다. 주문형 반도체(620)의 콘택(622)은 인쇄회로기판(610)의 콘택(612)과 범프(614)를 통해서 전기적으로 연결된다.
인쇄회로기판(610) 상에는 절연층(630) 및 기판(640)이 순차적으로 적층된다. 절연층(630)은 주문형 반도체(620)의 상부에 형성된 콘택(624)과 대응되게 형성된 비아홀(630a)과 비아홀(630a)을 채운 제1 콘택 플러그(630b)를 구비한다. 제1 콘택플러그(631b)는 범프(635)를 통해서 콘택(624)와 전기적으로 연결된다. 절연층(630) 상에는 제1 콘택플러그(630b)와 연결된 연결배선(635)가 더 형성된다.
기판(640)은 실리콘, 실리콘 나이트라이드, 유리 등으로 형성될 수 있다. 기판(640)에는 후술되는 픽셀전극(642)과 대응되게 비아홀(640b)이 형성되며, 비아홀(640b)에는 제2 콘택 플러그(640b)가 채워진다. 제1 콘택 플러그(630b)와 대응되는 제2 콘택 플러그(640b)는 연결배선(635)을 통해서 서로 통전된다. 제1 콘택 플러그(630b)와 제2 콘택 플러그(640b)는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등으로 형성될 수 있다.
기판(640) 상에는 포토컨덕터층(650)을 포함하는 액스선 검출부가 배치된다. 포토컨덕터층(650)은 하나의 물질층으로 형성될 수 있다. 포토컨덕터층(650)은 비정질 셀레늄(amorphous selenium: a-Se), HgI2, PbI2, CdTe, CdZnTe, PbO 중 선택된 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다. 포토컨덕터층(650)은 그 상면으로부터 입사된 엑스선의 강도에 따라서 전하를 생성한다. 포토컨덕터층(650)은 복수의 이음매없는 픽셀영역으로 구분될 수 있으며, 각 픽셀영역의 하부에는 픽셀전극(652)이 형성되어서 각 픽셀영역에서의 전하가 모여서 전기적 신호를 생성한다. 전기적 신호는 해당 주문형 반도체(620)의 콘택(622)으로 전달된다.
포토컨덕터층(650)의 상부에는 연속적인 공통전극(660)이 형성된다. 공통전극(660)에 인가되는 직류전압에 따라서 포토컨덕터층(650)에는 전계가 형성되며, 포토컨덕터층(650)에서 형성된 정공-전자 쌍 중 정공 또는 전자가 각 픽셀전극(652)으로 이동된다.
도 6에는 도시되지 않았지만, 제2 콘택플러그가 픽셀전극과 접촉되지 않게 형성되고, 그들 사이에 그들을 연결하는 연결배선이 더 형성될 수 있다.
도 6의 엑스선 검출기는 기판 및 주문형 반도체 사이에 하나의 절연막이 도시되어 있지만, 본 발명의 실시예는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 복수의 절연층이 기판과 주문형 반도체 사이에 형성되고, 각 절연층에는 비아홀을 채운 콘택플러그가 형성되며, 서로 대응되는 콘택 플러그는 연결배선에 의해서 통전될 수 있다.
도 7a 내지 도 7f는 도 6의 구조의 엑스선 검출기의 제조방법을 설명하는 단면도들이다.
도 6의 엑스선 검출기의 제조방법은 기판의 일면 상에 연결도선이 형성된 절연층을 형성하는 단계와, 인쇄회로기판 상에 타일링된 주문형 반도체를 상기 절연층과 결합하는 단계와, 기판의 다른 면 상에 엑스선 검출부를 형성하는 단계를 구비한다.
인쇄회로기판 상에 주문형 반도체를 타일링하는 단계를 설명한다. 도 7a를 참조하면, 인쇄회로기판(710) 상에는 복수의 콘택들(712)이 형성된다. 인쇄회로기판(710) 상에는 복수의 주문형 반도체(720)가 어레이로 배치된다. 주문형 반도체(720)의 하부면에 형성된 콘택들(722)은 인쇄회로기판(710)의 상부면에 형성된 콘택들(712)과 접촉되게 배치된다. 주문형 반도체(720)와 인쇄회로기판(710)은 그 들 사이의 범프(714)에 의해 전기적으로 연결된다. 범프(714)는 주문형 반도체(720) 또는 인쇄회로기판(710) 중 어느 하나의 콘택에 미리 접촉되게 형성되거나 주문형 반도체(720) 및 인쇄회로기판(710)의 각각의 콘택에 미리 접촉되게 형성한 후 주문형 반도체(720)를 인쇄회로기판(710)에 결합하면서 통전될 수 있다. 참조번호 724는 주문형 반도체(720)의 상부면에 형성된 콘택이다.
기판의 일면 상에 연결배선이 형성된 절연층을 형성하는 단계를 설명한다.
도 7b를 참조하면, 기판(740) 상에 소정 깊이로 복수의 제1 비아홀(740a)을 형성한다. 제1 비아홀(740a)은 주문형 반도체(720)의 콘택(724)과 대응되게 형성된다. 기판(740)은 실리콘, 실리콘 나이트라이드, 유리 등으로 형성할 수 있다.
제1 비아홀(740a)에 알루미늄, 구리와 같은 제1금속(미도시)을 채워서 콘택 플러그(740b)를 형성한다.
도 7c를 참조하면, 다른 기판, 예컨대 유리기판(742) 상에 기판(740)을 배치하되, 콘택플러그(740b)가 유리기판(742)과 접촉되게 형성한다.
도 7d를 참조하면, 노출된 기판(740)을 화학기계연마(chemical-mechanical polishing)로 콘택플러그(740b)가 노출되게 제거한다.
도 7e를 참조하면, 기판(740) 상으로 제2금속(미도시)를 증착한 후, 제2금속을 패터닝하여 제1 콘택플러그(740b)와 연결되는 연결배선(745)을 형성한다. 연결배선(745)은 후술하는 제2 콘택플러그(730b)와 연결하기 위한 것이다.
도 7f를 참조하면, 기판(740) 상으로 절연층(730)을 형성한다. 절연층(730)은 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드 등으로 형성될 수 있다.
절연층(730)에 제2 비아홀(730a)을 형성한다. 제2 비아홀(730a)은 후술하는 콘택(724) 및 연결배선(745)과 대응되게 형성한다. 제2 비아홀(730a)을 반도체 공정으로 제3금속(미도시)을 채워서 제2 콘택 플러그(730b)를 형성한다. 제3 금속은 제1 금속과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
도 7g를 참조하면, 위에서 준비된 주문형 반도체(720)의 콘택(724)과 제2 콘택 플러그(730b)를 전기적으로 연결하기 위해서 기판(740)을 인쇄회로기판(710)과 범프 본딩한다. 이를 위해서 범프(735)를 제2 콘택플러그(730b) 또는 콘택(724)에 형성한 후, 인쇄회로기판(710)과 기판(740)을 열적 결합을 한다.
도 7h를 참조하면, 유리기판(742)을 제거한다. 예컨대 화학기계연마 공정을 사용한다.
기판(740) 상으로 제2 콘택 플러그(740b)를 덮는 제4 금속막(미도시)을 증착할 수 있다. 제4 금속막을 패터닝하여 픽셀전극(752)을 형성한다.
기판(740) 상으로 픽셀전극(752)를 덮는 포토컨덕터층(750)을 형성하고, 포토컨덕터층(750) 상으로 공통전극(760)을 순차적으로 형성한다. 포토컨덕터층(750)은 비정질 셀레늄(amorphous selenium: a-Se), HgI2, PbI2, CdTe, CdZnTe, PbO 중 어느 하나의 물질로 스퍼터링 또는 전자빔 증착되어 형성될 수 있다. 공통전극(760)은 알루미늄 또는 구리로 대략 수백 - 수천 Å 두께로 증착된다.
한편, 위에서는 글래스 기판(742)를 사용하였지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 7c 내지 도 7g와 관련된 공정에서 글래스 기판(742)를 사용하지 않고도 엑스선 검출기를 제조할 수 있으며, 이에 대한 상세한 제조방법은 생략한다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (32)

  1. 입사된 엑스선에 의해 전기적 신호를 발생시키는 포토컨덕터층;
    상기 포토컨덕터 층의 일면에 형성된 공통전극;
    상기 포토컨덕터 층의 타면에 형성되는 복수의 픽셀전극; 및
    상기 복수의 픽셀전극은 복수의 그룹으로 나뉘며, 각 그룹에 속한 픽셀전극들로부터의 상기 전기적 신호를 처리하는 복수의 주문형 반도체;를 포함하며,
    상기 포토컨덕터층 영역 전체에 대해서 발생하는 상기 전기적 신호는 상기 복수의 픽셀전극을 통하여 상기 복수의 주문형 반도체로 전달된 후 처리됨으로써 상기 포토 컨덕터층 영역 전체에 대해서 이음매없는 영상 정보가 생성되는 것을 특징으로 하는 엑스선 검출기
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀 전극과 상기 주문형 반도체는 콘택플러그를 통해 접촉하는 것을 특징으로 하는 엑스선 검출기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 픽셀전극 및 상기 주문형 반도체 사이에 형성된 폴리머 평탄화막을 더 구비하며,
    상기 콘택플러그는 상기 폴리머 평탄화막에 형성된 비아홀에 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스선 검출기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토컨덕터는 비정질 셀레늄(amorphous selenium: a-Se), HgI2, PbI2, CdTe, CdZnTe, PbO 중 선택된 적어도 하나의 물질로 형성된 엑스선 검출기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 평탄화막은 상기 주문형 반도체 상의 제1 평탄화막과, 상기 제1 평탄화막 상의 제2 평탄화막을 구비하며,
    상기 콘택플러그는, 상기 제1 평탄화막을 통해 형성된 제1 콘택 플러그와, 상기 제2 평탄화막을 통해 형성된 제2 콘택 플러그를 구비하며,
    상기 제1 콘택 플러그 및 제2 콘택 플러그를 연결하는 연결배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스선 검출기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 픽셀전극 및 상기 주문형 반도체 사이에 순차적으로 적층된 기판 및 절연층을 더 구비하며,
    상기 콘택플러그는, 상기 절연층을 통해 형성된 제1 콘택 플러그와, 상기 기판을 통해 형성된 제2 콘택 플러그를 구비하며,
    상기 제1 콘택 플러그 및 제2 콘택 플러그를 연결하는 연결배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스선 검출기.
  7. 인쇄회로기판 상에 타일링되며, 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된 복수의 주문형 반도체;
    상기 인쇄회로기판 상에서 상기 복수의 주문형 반도체를 덮는 평탄화막;
    상기 평탄화막 상에서 상기 각 주문형 반도체에 대응되게 형성된 복수의 픽셀전극;
    상기 평탄화막 상에서 상기 복수의 픽셀전극들을 덮는 포토컨덕터층;
    상기 포토컨덕터층 상에서 상기 복수의 픽셀전극과 마주보며 그 위로 방사선이 입사되는 공통전극; 및
    상기 평탄화막에 형성된 비아홀을 채워서 상기 픽셀전극과 상기 주문형 반도체의 콘택을 전기적으로 연결하는 콘택플러그;를 구비한 엑스선 검출기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 평탄화막은 폴리머층인 엑스선 검출기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 비아홀에 형성된 콘택플러그 및 상기 픽셀전극 사이는 이들을 전기적으로 연결하는 연결배선이 더 형성된 엑스선 검출기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 연결배선은 상기 평탄화막 상에 형성된 엑스선 검출기.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 평탄화막은 상기 주문형 반도체 상의 복수의 평탄화막을 구비하며, 상기 콘택플러그는 상기 각 평탄화막의 비아홀에 형성된 콘택플러그를 구비하며,
    이웃하는 평탄화막 사이에는 이웃하는 평탄화막에 형성된 콘택플러그를 연결하는 제2 연결배선을 구비한 엑스선 검출기.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 포토컨덕터는 비정질 셀레늄(amorphous selenium: a-Se), HgI2, PbI2, CdTe, CdZnTe, PbO 중 선택된 적어도 하나의 물질로 형성된 엑스선 검출기.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 주문형 반도체는 단결정 실리콘으로 이루어진 엑스선 검출기.
  14. 인쇄회로기판 상에 타일링되며, 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된 복수의 주문형 반도체;
    상기 복수의 주문형 반도체 상에 순차적으로 적층된 절연층 및 기판;
    상기 기판 상에서 상기 각 주문형 반도체에 대응되게 형성된 복수의 픽셀전극;
    상기 기판 상에서 상기 복수의 픽셀전극들을 덮는 포토컨덕터층; 및
    상기 포토컨덕터층 상에서 상기 복수의 픽셀전극과 마주보며 그 위로 방사선이 입사되는 공통전극을 구비하며,
    상기 픽셀전극과 상기 주문형 반도체의 콘택은 상기 기판 및 상기 절연층에 각각 형성된 비아홀을 채운 콘택플러그로 연결되는 엑스선 검출기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 절연층의 상기 콘택플러그 및 상기 주문형 반도체의 상기 콘택은 범프로 연결된 엑스선 검출기.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 기판에 형성된 상기 콘택플러그 및 상기 절연층에 형성된 콘택플러그 사이에는 이들을 전기적으로 연결하는 연결배선이 더 형성된 엑스선 검출기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 연결배선은 상기 기판 상에 형성된 엑스선 검출기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 주문형 반도체 상의 복수의 절연층을 구비하며, 상기 콘택플러그는 상기 각 절연층의 비아홀에 형성된 콘택플러그를 구비하며,
    이웃하는 절연층 사이에는 이웃하는 절연층에 형성된 콘택플러그를 연결하는 제2 연결배선을 구비한 엑스선 검출기.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 포토컨덕터는 비정질 셀레늄(amorphous selenium: a-Se), HgI2, PbI2, CdTe, CdZnTe, PbO 중 선택된 적어도 하나의 물질로 형성된 엑스선 검출기.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 주문형 반도체는 단결정 실리콘으로 이루어진 엑스선 검출기.
  21. 인쇄회로기판 상에 어레이 형태로 복수의 주문형 반도체를 타일링하는 단계;
    상기 인쇄회로기판 상에서 상기 주문형 반도체를 덮는 평탄화막을 증착하는 단계;
    상기 평탄화막에 상기 주문형 반도체의 콘택과 대응되는 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀에 콘택 플러그를 형성하는 단계;
    상기 평탄화막 상으로 상기 콘택플러그와 대응되게 접촉되는 픽셀전극을 형성하는 단계;
    상기 평탄화막 상으로 상기 픽셀전극을 덮는 포토컨덕터층을 형성하는 단계; 및
    상기 포토컨덕터층 상에 공통전극을 형성하는 단계;를 포함하는 엑스선 검출기의 제조방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 평탄화막은 폴리머층으로 형성하는 엑스선 검출기 제조방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 평탄화막의 증착단계는 상부면을 화학기계적 연마공정(CMP)을 더 수행하여 평탄한 면을 형성하는 단계를 더 포함하는 엑스선 검출기 제조방법.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 콘택 플러그 형성단계는,
    상기 평탄화막 상으로 제1금속막을 형성하되, 상기 비아홀 내에 상기 콘택플러그를 형성하는 단계; 및
    상기 제1금속막을 패터닝하여 상기 픽셀전극과 연결되는 연결배선을 형성하는 단계;를 포함하는 엑스선 검출기 제조방법.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 콘택 플러그 형성단계 및 상기 평탄화막 증착단계는,
    상기 인쇄회로기판 상으로 복수의 평탄화막을 증착하는 단계;
    상기 각 평탄화막에 상기 주문형 반도체의 콘택과 대응되는 비아홀과 상기 비아홀을 채워서 콘택플러그를 형성하는 단계; 및
    상기 이웃하는 평탄화막 사이에 상기 이웃하는 평탄화막의 서로 대응되는 콘택플러그를 연결하는 제2 연결배선을 형성하는 단계;를 포함하는 엑스선 검출기 제조방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 포토컨덕터층은 비정질 셀레늄(amorphous selenium: a-Se), HgI2, PbI2, CdTe, CdZnTe, PbO 중 선택된 적어도 하나의 물질로 형성된 엑스선 검출기 제조방법.
  27. 제 21 항에 있어서,
    상기 주문형 반도체는 단결정 실리콘으로 이루어진 엑스선 검출기 제조방법.
  28. 인쇄회로기판 상에 어레이 형태로 복수의 주문형 반도체를 타일링하는 단계;
    별도의 기판에 상기 주문형 반도체의 콘택과 대응되는 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀에 제1 콘택 플러그를 형성하는 단계;
    상기 기판의 제1면 상에 상기 제1 콘택플러그와 연결되는 연결배선을 형성하는 단계;
    상기 기판의 상기 제1면 상으로 상기 연결배선을 덮는 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층에 상기 연결배선과 연결되는 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀에 제2 콘택플러그를 형성하는 단계;
    상기 제2 콘택플러그가 상기 콘택과 연결되게 상기 인쇄회로기판 상에 상기 기판을 범프 본딩하는 단계;
    상기 기판에서 상기 제1면과 마주보는 제2면 상에 상기 제1 콘택플러그와 대응되게 접촉되는 픽셀전극을 형성하는 단계; 및
    상기 기판의 제2면 상으로 상기 픽셀전극을 덮는 포토컨덕터층 및 공통전극을 순차적으로 형성하는 단계;를 엑스선 검출기의 제조방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제1 콘택 플러그 형성단계는;
    상기 기판 상에 소정 깊이로 상기 비아홀을 형성하는 단계;
    상기 비아홀에 상기 제1 콘택 플러그를 형성하는 단계;
    상기 기판 상에 상기 제1 콘택 플러그와 접촉되게 절연성 기판을 배치하는 단계; 및
    상기 기판을 화학기계연마하여 상기 제1 콘택플러그를 노출시키는 단계;를 포함하며,
    상기 픽셀전극 형성단계는 상기 절연성 기판을 제거하는 단계를 포함하는 엑스선 검출기 제조방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 절연층 형성단계는 복수의 절연층 형성단계이며,
    상기 제2 콘택 플러그 형성단계는,
    상기 복수의 절연층에 상기 연결배선과 대응되게 비아홀을 형성하고 상기 비아홀에 제2 콘택플러그를 형성하는 단계; 및
    상기 이웃하는 절연층 사이에 서로 대응되는 제2 콘택플러그를 연결하는 제2 연결배선을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 픽셀전극 형성단계는 복수의 절연층 상에서 노출된 제2 콘택플러그와 연결된 픽셀전극을 형성하는 단계인 엑스선 검출기 제조방법.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 포토컨덕터층은 비정질 셀레늄(amorphous selenium: a-Se), HgI2, PbI2, CdTe, CdZnTe, PbO 중 선택된 적어도 하나의 물질로 형성된 엑스선 검출기 제조방법.
  32. 제 28 항에 있어서,
    상기 주문형 반도체는 단결정 실리콘으로 이루어진 엑스선 검출기 제조방법.
KR1020100058624A 2010-06-21 2010-06-21 대면적 엑스선 검출기 및 제조방법 KR101634250B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100058624A KR101634250B1 (ko) 2010-06-21 2010-06-21 대면적 엑스선 검출기 및 제조방법
US12/929,203 US8847168B2 (en) 2010-06-21 2011-01-07 Large-scale X-ray detectors and methods of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100058624A KR101634250B1 (ko) 2010-06-21 2010-06-21 대면적 엑스선 검출기 및 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110138624A true KR20110138624A (ko) 2011-12-28
KR101634250B1 KR101634250B1 (ko) 2016-06-28

Family

ID=45327823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100058624A KR101634250B1 (ko) 2010-06-21 2010-06-21 대면적 엑스선 검출기 및 제조방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8847168B2 (ko)
KR (1) KR101634250B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200144118A (ko) * 2018-05-15 2020-12-28 엑스카운터 에이비 센서 유닛, 방사선 검출기 및 센서 유닛 제조 방법

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101654140B1 (ko) 2010-03-30 2016-09-09 삼성전자주식회사 산화물 반도체 트랜지스터를 구비한 엑스선 검출기
KR101678671B1 (ko) 2010-04-01 2016-11-22 삼성전자주식회사 이중 포토컨덕터를 구비한 엑스선 검출기
KR101820843B1 (ko) * 2011-02-18 2018-01-22 삼성전자주식회사 확산방지막을 구비한 엑스선 검출기
KR101911314B1 (ko) * 2012-03-30 2018-10-24 삼성전자주식회사 엑스선 검출기
US9962533B2 (en) 2013-02-14 2018-05-08 William Harrison Zurn Module for treatment of medical conditions; system for making module and methods of making module
US20140348290A1 (en) * 2013-05-23 2014-11-27 General Electric Company Apparatus and Method for Low Capacitance Packaging for Direct Conversion X-Ray or Gamma Ray Detector
DE102014213734B4 (de) * 2014-07-15 2021-01-21 Siemens Healthcare Gmbh Bildgebende Vorrichtung für elektromagnetische Strahlung
DE102014221829B4 (de) * 2014-10-27 2018-02-22 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Sensorboards für ein Detektormodul und damit hergestelltes Detektormodul
US10007009B2 (en) * 2015-04-07 2018-06-26 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Semiconductor X-ray detector
CN108291974B (zh) 2015-12-03 2022-08-09 皇家飞利浦有限公司 辐射探测器和成像装置
WO2019019039A1 (en) 2017-07-26 2019-01-31 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. X-RAY DETECTOR
US10353083B2 (en) * 2017-09-12 2019-07-16 Palo Alto Research Center Incorporated Monolithic digital x-ray detector stack with energy resolution
FR3130045B1 (fr) * 2021-12-02 2024-01-19 Commissariat Energie Atomique Dispositif d'imagerie à rayons X

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030155516A1 (en) * 2002-02-15 2003-08-21 Konstantinos Spartiotis Radiation imaging device and system
JP2007524234A (ja) * 2003-12-30 2007-08-23 ディクスレイ,インコーポレイティド ピクセル化されたカドミウム亜鉛テルライドに基づいた光子カウントモード検出器
US7361881B2 (en) * 2002-03-13 2008-04-22 Oy Ajat Ltd Ganged detector pixel, photon/pulse counting radiation imaging device
JP2008235928A (ja) * 2008-04-30 2008-10-02 Hamamatsu Photonics Kk 放射線検出器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5182624A (en) 1990-08-08 1993-01-26 Minnesota Mining And Manufacturing Company Solid state electromagnetic radiation detector fet array
JPH07333348A (ja) 1994-06-03 1995-12-22 Toshiba Corp 放射線検出器およびこれを用いたx線ct装置
CA2241779C (en) 1998-06-26 2010-02-09 Ftni Inc. Indirect x-ray image detector for radiology
US6510195B1 (en) 2001-07-18 2003-01-21 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Solid state x-radiation detector modules and mosaics thereof, and an imaging method and apparatus employing the same
DE10142531A1 (de) 2001-08-30 2003-03-20 Philips Corp Intellectual Pty Sensoranordnung aus licht- und/oder röntgenstrahlungsempfindlichen Sensoren
US7170062B2 (en) 2002-03-29 2007-01-30 Oy Ajat Ltd. Conductive adhesive bonded semiconductor substrates for radiation imaging devices
KR20100011101A (ko) 2008-07-24 2010-02-03 엘지이노텍 주식회사 엑스레이 이미지 검출용 디텍터

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030155516A1 (en) * 2002-02-15 2003-08-21 Konstantinos Spartiotis Radiation imaging device and system
US7361881B2 (en) * 2002-03-13 2008-04-22 Oy Ajat Ltd Ganged detector pixel, photon/pulse counting radiation imaging device
JP2007524234A (ja) * 2003-12-30 2007-08-23 ディクスレイ,インコーポレイティド ピクセル化されたカドミウム亜鉛テルライドに基づいた光子カウントモード検出器
JP2008235928A (ja) * 2008-04-30 2008-10-02 Hamamatsu Photonics Kk 放射線検出器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200144118A (ko) * 2018-05-15 2020-12-28 엑스카운터 에이비 센서 유닛, 방사선 검출기 및 센서 유닛 제조 방법
US11714205B2 (en) 2018-05-15 2023-08-01 Xcounter Ab Sensor unit, radiation detector and method of manufacturing a sensor unit

Also Published As

Publication number Publication date
US8847168B2 (en) 2014-09-30
KR101634250B1 (ko) 2016-06-28
US20110309259A1 (en) 2011-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101634250B1 (ko) 대면적 엑스선 검출기 및 제조방법
KR101761817B1 (ko) 대면적 엑스선 검출기
KR101634252B1 (ko) 웨이퍼 스케일의 엑스선 검출기 및 제조방법
JP4541299B2 (ja) 光検出装置
CN107482024A (zh) 固体摄像装置和电子设备
TW201515201A (zh) 成像裝置
WO2012082276A2 (en) High charge capacity pixel architecture, photoelectric conversion apparatus, radiation image pickup system and methods for same
JP6570844B2 (ja) 光検出器、その製造方法、放射線検出器、および放射線検出装置
JP2013219067A (ja) 放射線検出装置の製造方法、放射線検出装置、及び放射線撮像システム
KR20120095151A (ko) 확산방지막을 구비한 엑스선 검출기
US9651686B2 (en) X-ray detectors having photoconductors including current resistance layers
EP2674976A1 (en) CMOS sensor with backside illumination electronic global shutter control
JP2005353626A (ja) 光電変換膜積層型固体撮像素子及びその製造方法
US8461542B2 (en) Radiation detector with a stack of converter plates and interconnect layers
EP3794380B1 (en) Sensor unit, radiation detector and method of manufacturing a sensor unit
TW201547012A (zh) 背照式彩色影像感測器及其製造方法
EP3462494A1 (en) Integrated radiation detector device
WO2021090545A1 (ja) 撮像素子および撮像装置
JP2023082697A (ja) X線撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190530

Year of fee payment: 4