KR20150064960A - 엑스선 디텍터 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패드전극을 갖는 기판 표면에 형성된 보호막과; 상기 보호막 상에 형성되며, 폴리이미드나 탄소 동소체로 이루어진 버퍼층과; 상기 버퍼층 상에 형성된 광도전층과; 상기 광도전층 상에 형성된 상부전극을 포함하는 X선 디텍터를 제공한다.
Description
본 발명은 X선 디텍터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 광도전층과 기판의 접착력을 향상시킨 X선 디텍터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
기존에는, 의료나 공업용 X선 촬영에서 필름과 스크린을 이용한 방식이 사용되었다. 이와 같은 경우에는, 촬영된 필름의 현상 및 보관상의 문제 등에 기인하여 비용 및 시간 측면에서 비효율적이었다.
이를 개선하기 위해, 디지털 방식의 디텍터가 현재 널리 사용되고 있다. 디텍터는 간접변환 방식과 직접변환 방식으로 구분될 수 있다.
간접변환 방식은 형광체(scintillator)를 사용하여 X선을 가시광선으로 변환한 후 가시광선을 전기적신호로 변환하게 된다. 반면, 직접변환 방식은 광도전층을 이용하여 X선을 직접 전기적신호로 변환하게 된다. 이러한 직접변환 방식은, 별도의 형광체를 형성할 필요가 없고, 광의 퍼짐 현상 등이 발생하지 않아 고해상도 시스템에 적합한 특징을 갖는다.
직접변환 방식에 사용되는 광도전층은 CMOS 기판 표면 상에 증착되어 형성된다. 그런데, 광도전층은 CMOS 기판 표면의 보호막과 접착력이 좋지 않다. 따라서, 광도전층이 기판 표면으로부터 들뜨게 되는 결함이 발생할 수 있게 된다.
본 발명은 광도전층과 기판의 접착력을 향상시킬 수 있는 방안을 제공하는 데 과제가 있다.
전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 패드전극을 갖는 기판 표면에 형성된 보호막과; 상기 보호막 상에 형성되며, 폴리이미드나 탄소 동소체로 이루어진 버퍼층과; 상기 버퍼층 상에 형성된 광도전층과; 상기 광도전층 상에 형성된 상부전극을 포함하는 X선 디텍터를 제공한다.
여기서, 상기 탄소 동소체는 그라파이트, 그래핀, 탄소 나노 튜브 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 보호막은 상기 패드전극을 노출시키는 패드홀을 포함하고, 상기 버퍼층은 상기 패드전극 주변에 형성되고, 도전 특성을 갖는 상기 탄소 동소체로 이루어진 경우에 상기 패드전극과 전기적으로 단선 상태를 가질 수 있다.
상기 버퍼층이 화소영역 내에서 차지하는 면적은, 상기 화소영역이 차지하는 면적의 10% 내지 90%일 수 있다.
상기 광도전층은, CdTe, CdZnTe, PbO, PbI2, HgI2, GaAs, Se, TlBr, BiI3 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
상기 탄소 동소체로 이루어진 버퍼층은 전압을 인가 받거나 플로팅 상태를 가질 수 있다.
상기 기판은 CMOS 기판, 유리기판, 그라파이트 기판 또는 산화알루미늄 베이스에 ITO가 적층된 기판일 수 있다.
상기 보호막과 상기 버퍼층 사이에 금속물질로 이루어진 중간층을 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 패드전극을 갖는 기판 표면에 보호막을 형성하는 단계와; 상기 보호막 상에, 폴리이미드나 탄소 동소체로 이루어진 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층 상에 광도전층을 형성하는 단계와; 상기 광도전층 상에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 X선 디텍터 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 기판과 광도전층 사이에 기판 및 광도전층과의 접착력이 우수한 물질로서, 폴리이미드와 같은 유기절연물질이나, 탄소 동소체로서 그래핀, 그래파이트, 탄소 나노 튜브 등으로 버퍼층을 구성하게 된다.
이에 따라, 광도전층과 기판과의 접착력이 효과적으로 향상될 수 있게 된다. 더욱이, 버퍼층이 탄소 동소체로 이루어진 경우에는, 버퍼층에 의해 전계가 집중될 수 있게 되어, 누설전류가 감소될 수 있게 된다.
도 1 및 2는 각각 본 발명의 실시예에 따른 X선 디텍터를 개략적으로 도시한 평면도 및 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 및 2는 각각 본 발명의 실시예에 따른 X선 디텍터를 개략적으로 도시한 평면도 및 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 X선 디텍터(200)를 사용한 X선 영상장치로서는, 다양한 형태나 용도의 X선 영상장치가 사용될 수 있다. 예를 들면, 맘모그래피(mammography) 장치나, CT 장치 등 다양한 X선 영상장치가 사용될 수 있다.
디텍터(200)는 피검체를 통과한 X선을 검출하여 이를 전기적 신호로 변환하는 구성에 해당된다. 디텍터(200)는 평면적으로 사각 형상을 갖게 되는데, 이에 한정되지는 않는다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 디텍터(200)는 직접변환 방식의 X선 검출소자로서, 입사된 X선을 전기적 신호로 직접 변환하게 된다.
도 1 및 2를 참조하면, 디텍터(200)에는 매트릭스 형태로 다수의 화소영역(P)이 행라인과 열라인을 따라 배치될 수 있다.
각 화소영역(P)에는 X선을 전기적신호로 변환하는 광전변환소자(PD)가 기판(210) 상에 구성될 수 있다.
여기서, 디텍터(200)에 사용되는 기판(210)으로서, 예를 들면, CMOS 기판, 유리기판, 그라파이트(graphite) 기판, 산화알루미늄(Al2O3) 베이스에 ITO를 적층한 기판 등이 사용될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다. 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의를 위해, CMOS 기판을 사용하는 경우를 예로 든다.
기판(210)의 표면에는 보호막(215)이 형성되어 있다. 보호막(215)은 무기절연물질로서, 예를 들면, 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiNx)으로 형성될 수 있다.
보호막(215)에는, 각 화소영역(P) 마다 패드홀(217)이 형성될 수 있다. 이와 같은 패드홀(217)에는 패드전극(220)이 구성될 수 있다. 이와 같은 패드전극(220)은, 광전변환소자(PD)를 구성하는 일전극으로서, 예를 들면 제1전극(220)에 해당된다.
패드전극(220)이 형성된 기판(210) 상에는, 버퍼층(230)이 형성된다. 버퍼층(230)은 보호막(215)과의 밀착력이 우수한 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 버퍼층(230)은 광도전층(240) 형성시의 높은 온도를 견딜 수 있는, 예를 들면 대략 300도 이상의 온도에서 내열 특성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
이와 관련하여 예를 들면, 버퍼층(230)은 폴리이미드(polyimide: PI)와 같은 유기절연물질로 이루어지거나, 탄소 동소체로서 그래핀(graphene), 그래파이트(graphite), 탄소 나노 튜브(carbon nano tube: CNT) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 한편, 버퍼층(230)은 전술한 바와 같은 물질을 사용하여, 단일층이나 다층 구조로 형성될 수 있다.
이처럼, 전술한 바와 같은 물질을 사용하여 버퍼층(230)을 보호막(215)과 후속 공정에서 형성되는 광도전층(240) 사이에 구성함으로써, 광도전층(240)의 기판(210)에 대한 접착력을 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 광도전층(240)은 질화실리콘을 사용한 보호막(215)과의 접착력이 더욱 좋지 않은데, 이와 같은 경우에 버퍼층(230)은 접착력 향상에 더욱 효과적인 역할을 수행할 수 있게 된다.
한편, 버퍼층(230)이 도전성을 갖는 탄소 동소체로 이루어진 경우, 해당 버퍼층(230)은 패드전극(220)과 이격되어 전기적으로 단선된 상태를 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 각 화소영역(P)에 있어, 평면적으로 볼 때, 버퍼층(230)은 패드전극(220)의 가장자리와 이격되도록 패드전극(220) 주변의 적어도 일부에 형성될 수 있다.
한편, 버퍼층(230)이 폴리이미드와 같은 유기절연물질로 형성되는 경우에, 해당 버퍼층(230)은 절연 특성을 갖게 되는바, 패드전극(220)과 전기적 단선 상태를 고려할 필요는 없다. 따라서, 유기절연물질로 이루어진 버퍼층(230)의 경우에는, 패드전극(220)과 중첩되어 적어도 일부를 노출하도록 형성될 수도 있다. 일예로, 버퍼층(230)은 패드홀(217)과 실질적으로 일치하는 개구부를 가질 수 있다.
한편, 버퍼층(230)은, 화소영역(P)의 면적 대비 대략 10% 내지 90%의 면적을 갖도록 구성될 수 있다.
버퍼층(230)의 형성 형태와 관련하여 예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같이, 패드전극(220)의 주변을 둘러싸도록 형성될 수 있는데, 이에 한정되지는 않으며 여러 다른 형태로 형성될 수도 있다. 예를 들면, 패드전극(220) 사이에 버퍼층(230)을 형성하거나, 다수의 패드전극(220) 주변을 둘러싸도록 버퍼층(230)을 형성하거나, 패드전극(220) 사이에 버퍼층(230)을 도트 패턴 형태로 형성할 수도 있다.
버퍼층(230)이 형성된 기판(210) 상에는, 화소영역(P) 마다 광도전층(240)이 형성될 수 있다.
광도전층(240)은 X선이 입사되면 전자-정공 쌍을 발생시키게 된다. 광도전층(240)으로서는, 우수한 전하 이동 특성, 높은 흡수 계수, 낮은 암 전류, 낮은 전자-정공 쌍 발생 에너지의 특성을 가질 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 예를 들면, CdTe, CdZnTe, PbO, PbI2, HgI2, GaAs, Se, TlBr, BiI3와 같은 광도전물질 그룹 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
광도전층(240)이 형성된 기판(210) 상에는, 상부전극(250)이 형성될 수 있다. 상부전극(250)에는 바이어스전압이 인가될 수 있다. 상부전극(250)은 광전변환소자(PD)를 구성하는 타전극으로서, 예를 들면 바이어스(bias) 전압이 인가되는 제2전극(250)에 해당된다. 이와 같은 상부전극(250)은 실질적으로 기판(210)의 전면에 걸쳐 형성될 수 있다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 디텍터(200)에 있어, 버퍼층(230)은 광도전층(240)의 기판 접착 향상 기능뿐만 아니라, 버퍼층(230)이 탄소 동소체로 구성되어 도전 특성을 갖는 경우에는 전계를 제1전극(220)으로 집중시켜 누설전류를 감소시키는 기능 또한 발휘할 수 있다.
이와 관련하여, 버퍼층(230)은 제1전극(220)의 주변에 형성됨으로써, 제2전극(250)과 제1전극(220) 사이에 발생된 전계는, 버퍼층(230)에 의해 내측 방향으로 유도될 수 있게 된다. 이처럼, 버퍼층(230)은 전계 형성에 대한 가드링(guard ring) 역할을 수행할 수 있게 된다. 한편, 이를 위해 버퍼층(230)에는 전압이 인가되거나 플로팅 상태를 가질 수 있다.
한편, 전술한 구성에 있어, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 버퍼층(230)과 보호막(215) 사이의 접착력 향상을 위한 측면에서, 버퍼층(230)과 보호막(215) 사이에 Cr 등의 금속물질로 이루어진 중간층이 더욱 형성될 수 있다.
특히, 버퍼층(230)으로서 탄소 나노 튜브가 사용되는 경우에는, 탄소 나노 튜브를 보호층(215) 상에 직접 형성하는 것은 용이하지 않은바, 버퍼층(230)과 보호막(215) 사이에 금속물질을 형성하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 기판과 광도전층 사이에 기판 및 광도전층과의 접착력이 우수한 물질로서, 폴리이미드와 같은 유기절연물질이나, 탄소 동소체로서 그래핀, 그래파이트, 탄소 나노 튜브 등으로 버퍼층을 구성하게 된다.
이에 따라, 광도전층과 기판과의 접착력이 효과적으로 향상될 수 있게 된다. 더욱이, 버퍼층이 탄소 동소체로 이루어진 경우에는, 버퍼층에 의해 전계가 집중될 수 있게 되어, 누설전류가 감소될 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
200: 디텍터
210: 기판
215: 보호막 217: 패드홀
220: 패드전극 230: 버퍼층
240: 광도전층 250: 상부전극
215: 보호막 217: 패드홀
220: 패드전극 230: 버퍼층
240: 광도전층 250: 상부전극
Claims (9)
- 패드전극을 갖는 기판 표면에 형성된 보호막과;
상기 보호막 상에 형성되며, 폴리이미드나 탄소 동소체로 이루어진 버퍼층과;
상기 버퍼층 상에 형성되어 상기 패드전극과 전기적으로 연결되는 광도전층과;
상기 광도전층 상에 형성된 상부전극
을 포함하는 X선 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 탄소 동소체는 그패파이트, 그래핀, 탄소 나노 튜브 중 적어도 하나인
X선 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 보호막은 상기 패드전극을 노출시키는 패드홀을 포함하고,
상기 버퍼층은 상기 패드전극 주변에서 상기 패드전극과 전기적으로 절연 상태를 갖는 X선 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 버퍼층은 화소영역의 10% 내지 90%의 면적을 차지하는
X선 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 광도전층은, CdTe, CdZnTe, PbO, PbI2, HgI2, GaAs, Se, TlBr, BiI3 중 적어도 하나로 이루어진
X선 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 탄소 동소체로 이루어진 버퍼층은 전압을 인가받거나 플로팅 상태를 갖는 X선 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 CMOS 기판, 유리기판, 그라파이트 기판 또는 산화알루미늄 베이스에 ITO가 적층된 기판인 X선 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 보호막과 상기 버퍼층 사이에 금속물질로 이루어진 중간층
을 더 포함하는 X선 디텍터.
- 패드전극을 갖는 기판 표면에 보호막을 형성하는 단계와;
상기 보호막 상에, 폴리이미드나 탄소 동소체로 이루어진 버퍼층을 형성하는 단계와;
상기 버퍼층 상에 광도전층을 형성하여 상기 패드전극과 전기적으로 연결하는 단계와;
상기 광도전층 상에 상부전극을 형성하는 단계
를 포함하는 X선 디텍터 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130149935A KR102126941B1 (ko) | 2013-12-04 | 2013-12-04 | 엑스선 디텍터 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020130149935A KR102126941B1 (ko) | 2013-12-04 | 2013-12-04 | 엑스선 디텍터 및 이의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150064960A true KR20150064960A (ko) | 2015-06-12 |
| KR102126941B1 KR102126941B1 (ko) | 2020-06-25 |
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ID=53503502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020130149935A KR102126941B1 (ko) | 2013-12-04 | 2013-12-04 | 엑스선 디텍터 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102126941B1 (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170067452A (ko) * | 2015-12-08 | 2017-06-16 | 삼성전자주식회사 | 방사선 검출기 및 이를 채용한 방사선 촬영 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20240033894A (ko) * | 2022-09-06 | 2024-03-13 | 주식회사 레이언스 | 엑스선 디텍터 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2686836B2 (ja) * | 1990-01-23 | 1997-12-08 | ジーイー横河メディカルシステム株式会社 | 多チャンネル電離箱型ｘ線検出器 |
| JP2003209238A (ja) * | 2002-01-17 | 2003-07-25 | Toshiba Corp | Ｘ線検出器及びその製造方法 |
| KR20110027073A (ko) * | 2009-09-09 | 2011-03-16 | 삼성전기주식회사 | 액정소자를 이용한 ｘ선 디텍터 |
| KR101520433B1 (ko) * | 2013-07-08 | 2015-05-14 | 주식회사 레이언스 | 이미지센서 및 이의 제조방법 |
-
2013
- 2013-12-04 KR KR1020130149935A patent/KR102126941B1/ko active IP Right Grant
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