KR20160011294A - P type oxide semiconductor image sensor adopting organic photo sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예는 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor are applied.
이미지 센서는 반도체가 빛에 반응하는 성질을 이용하여 이미지를 획득하는 장치를 말한다.An image sensor refers to a device that acquires an image by using a property that a semiconductor reacts with light.
이미지 센서는 각각의 피사체에서 나오는 각기 다른 빛의 밝기 및 파장을 화소(pixel)가 감지하여 전기적인 값으로 읽어낸다. 이와 같이 읽어낸 전기적인 값(코드값)을 신호처리가 가능한 레벨로 만들어 주는 것이 이미지 센서의 역할이다.The image sensor senses the brightness and wavelength of each light coming from each subject in a pixel and reads it as an electrical value. It is the role of the image sensor to make the electrical value (code value) read in such a level that it can process the signal.
일반적으로 종래 기술에 따른 이미지 센서는 박막 트랜지스터와 광 센서를 이용하여 구성한다. 보다 상세하게 살펴보면, 종래 기술에서는 반도체, 게이트 전극, 절연막, 데이터 전극 등을 증착하여 구성되는 박막 트랜지스터와, 제1 전극, 광 센서부, 제2 전극 등을 증착하여 구성되는 광 센서를 이용하여 이미지 센서를 구성하였다.In general, an image sensor according to the related art is constructed using a thin film transistor and an optical sensor. In more detail, in the prior art, a thin film transistor formed by depositing a semiconductor, a gate electrode, an insulating film, and a data electrode, and an optical sensor formed by depositing a first electrode, an optical sensor unit, The sensor was constructed.
그러나, 종래 기술에 따른 이미지 센서에서는 광 센서로서 공정이 복잡하고 가격이 비싼 무기물 광 센서를 이용하므로, 생산 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.However, in the image sensor according to the related art, an inorganic light sensor having a complicated process and a high cost is used as an optical sensor, which causes a problem of high production cost.
따라서, 보다 저렴한 비용과 간단한 공정으로 생산 비용을 줄일 수 있는 이미지 센서 및 그 제조 방법이 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for an image sensor and a manufacturing method thereof that can reduce the production cost with a lower cost and a simple process.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 이미지 센서의 광 센서로서 유기물 광 센서를 사용함으로써 이미지 센서의 생산 비용을 절감하고, 보다 간단한 공정으로 생산하도록 하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and it is intended to reduce the production cost of an image sensor by using an organic material optical sensor as an optical sensor of an image sensor, and to produce it by a simpler process.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서는 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터의 데이터 전극과 접속되는 n형 산화물 반도체; 상기 n형 산화물 반도체 상에 형성되는 p형 산화물 반도체; 상기 p형 산화물 반도체 상에 형성되는 유기물 광 센서부; 및 상기 유기물 광 센서부 상에 형성되는 전극;을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image sensor to which a p-type oxide semiconductor and an organic light sensor are applied. An n-type oxide semiconductor connected to the data electrode of the thin film transistor; A p-type oxide semiconductor formed on the n-type oxide semiconductor; An organic light sensor part formed on the p-type oxide semiconductor; And an electrode formed on the organic light sensor part.
본 발명의 실시예에 따른 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서는 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터의 데이터 전극과 접속되는 투명 캐소드; 상기 투명 캐소드 상에 형성되는 유기물 광 센서부; 상기 유기물 광센서부 상에 형성되는 p형 산화물 반도체; 및 상기 p형 산화물 반도체 상에 형성되는 n형 산화물 반도체;를 포함한다.An image sensor to which a p-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to an embodiment of the present invention are applied includes a thin film transistor formed on a substrate; A transparent cathode connected to a data electrode of the thin film transistor; An organic light sensor unit formed on the transparent cathode; A p-type oxide semiconductor formed on the organic material photosensor; And an n-type oxide semiconductor formed on the p-type oxide semiconductor.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 유기물 광 센서부는 p형 유기물과 n형 유기물이 혼합되어 구성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the organic material photosensor may include a mixture of a p-type organic material and an n-type organic material.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 유기물 광 센서부는 p형 유기물층 상에 n형 유기물층이 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the organic material photosensor unit may include an n-type organic material layer on the p-type organic material layer.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 박막 트랜지스터는 기판; 상기 기판 상에 증착되는 반도체; 상기 반도체 상에 증착되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 형성되는 게이트 전극; 상기 게이트 전극 상에 형성되는 층간 절연막; 및 상기 층간 절연막과 상기 게이트 절연막에 형성된 컨택 홀을 통해 상기 반도체와 접속되는 데이터 전극;을 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the thin film transistor includes a substrate; A semiconductor deposited on the substrate; A gate insulating film deposited on the semiconductor; A gate electrode formed on the gate insulating film; An interlayer insulating film formed on the gate electrode; And a data electrode connected to the semiconductor through the interlayer insulating film and the contact hole formed in the gate insulating film.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 반도체는 저온 다결정 실리콘 반도체, 비정질 실리콘 반도체 또는 산화물 반도체로 구성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the semiconductor may be composed of a low-temperature polycrystalline silicon semiconductor, an amorphous silicon semiconductor, or an oxide semiconductor.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 n형 산화물 반도체와 상기 전극 중에서 어느 하나는 애노드 전극이고, 나머지 하나는 캐소드 전극으로 구성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, one of the n-type oxide semiconductor and the electrode may be an anode electrode, and the other may be a cathode electrode.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 p형 산화물 반도체는 Ga이 포함될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the p-type oxide semiconductor may include Ga.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 p형 산화물 반도체는 비정질 산화물 반도체일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the p-type oxide semiconductor may be an amorphous oxide semiconductor.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 유기물 광 센서부는 P3HT 또는 PTB7을 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the organic light sensor part may include P3HT or PTB7.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 유기물 광 센서부는 PCBM 또는 ICBA를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the organic light sensor unit may include a PCBM or an ICBA.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 유기물 광 센서부는 투명 전극 또는 비투명 전극일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the organic light sensor part may be a transparent electrode or a non-transparent electrode.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 캐소드 전극은 Ag, Mg:Ag, Ca/Ag ,LiF/Al 또는 Al을 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the cathode may include Ag, Mg: Ag, Ca / Ag, LiF / Al, or Al.
본 발명에 따르면 이미지 센서의 광 센서로서 유기물 광 센서를 사용함으로써 이미지 센서의 생산 비용을 절감하고, 보다 간단한 공정으로 생산할 수 있다.According to the present invention, by using an organic light sensor as an optical sensor of an image sensor, it is possible to reduce the production cost of the image sensor and produce it with a simpler process.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서의 등가회로이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 유기물 광 센서의 빛을 받았을 때의 전기적 특성을 나타내는 그래프이다.1 is a cross-sectional view of an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to an embodiment of the present invention are applied.
2 is a cross-sectional view of an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to another embodiment of the present invention are applied.
3 is a cross-sectional view of an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to another embodiment of the present invention are applied.
4 is a cross-sectional view of an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to another embodiment of the present invention are applied.
5 is an equivalent circuit of an image sensor to which a p-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to an embodiment of the present invention are applied.
6 to 9 are views for explaining an image sensor to which a p-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to an embodiment of the present invention are applied.
10 is a view for explaining characteristics of an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to an embodiment of the present invention are applied.
11 is a graph showing electrical characteristics of an organic light sensor according to an embodiment of the present invention when light is received.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid unnecessarily obscuring the subject matter of the present invention. In addition, the size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean a size actually applied.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to an embodiment of the present invention are applied.
도 1을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서를 설명하기로 한다.1, an image sensor to which a p-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to an embodiment of the present invention are applied will be described.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서는, 박막 트랜지스터(101), n형 산화물 반도체(135), p형 산화물 반도체(145), 유기물 광 센서부(150), 전극(155)을 포함하여 구성되며, 보호막(130), 평탄화 막(140), 제2 보호막(160)을 더 포함하여 구성될 수 있다.1, an image sensor to which a p-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to an embodiment of the present invention are applied includes a
상기 박막 트랜지스터(101)는 기판(100), 반도체(105), 게이트 절연막(110), 게이트 전극(115), 층간 절연막(120), 데이터 전극(125)을 포함하여 구성될 수 있다.The
보다 상세하게 설명하면, 박막 트랜지스터(101)는 기판(100), 상기 기판(100) 상에 증착되는 반도체(105), 상기 반도체(105) 상에 증착되는 게이트 절연막(110), 상기 게이트 절연막(110) 상에 형성되는 게이트 전극(115), 상기 게이트 전극(115) 상에 형성되는 층간 절연막(120), 상기 층간 절연막(120)과 상기 게이트 절연막(115)에 형성된 컨택 홀을 통해 상기 반도체(105)와 접속되는 데이터 전극(125)을 포함하여 구성될 수 있다.The
또한, 상기 반도체(105)는 저온 다결정 실리콘 반도체, 비정질 실리콘 반도체 또는 산화물 반도체로 구성될 수 있다.In addition, the
n형 산화물 반도체(135)는 상기 박막 트랜지스터(101)의 데이터 전극(125)과 접속되며, 상기 n형 산화물 반도체(135)에는 평탄화 막(140)과 p형 산화물 반도체(145)가 형성된다.The n-
상기 p형 산화물 반도체 상(145)에는 유기물 광 센서부(150)가 형성된다.The organic
이때, 도 1의 실시예에서는 상기 유기물 광 센서부(150)가 p형 유기물과 n형 유기물이 혼합되어 형성될 수 있으며, 상기 유기물 광 센서부(150)는 P3HT 또는 PTB7을 포함하거나, PCBM 또는 ICBA를 포함하여 구성될 수 있다.1, the organic
또한, 상기 유기물 광 센서부(150)는 투명 전극 또는 비투명 전극으로 구성될 수 있다.상기와 같이 형성된 유기물 광 센서부(150) 상에는 전극(155)이 형성되며, 상기 전극(155) 상에는 보호막(160)이 형성된다.The organic
상기 n형 산화물 반도체(135)와 상기 전극(155) 중에서 어느 하나는 애노드 전극이고, 나머지 하나는 캐소드 전극으로 구성되며, 이때 상기 캐소드 전극은 Ag, Mg:Ag, Ca/Ag ,LiF/Al 또는 Al을 포함하여 구성될 수 있다.
One of the n-
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to another embodiment of the present invention are applied.
도 2를 참조하여 본 발명의 다른 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서를 설명하기로 한다.2, an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to another embodiment of the present invention are applied will be described.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서는, 박막 트랜지스터(301), n형 산화물 반도체(335), p형 산화물 반도체(345), 유기물 광 센서부(350), 전극(355)을 포함하여 구성되며, 보호막(330), 평탄화 막(340), 제2 보호막(360)을 더 포함하여 구성될 수 있다.2, an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to another embodiment of the present invention are applied includes a
상기 박막 트랜지스터(301)는 기판(300), 반도체(305), 게이트 절연막(310), 게이트 전극(315), 층간 절연막(320), 데이터 전극(325)을 포함하여 구성될 수 있다.The
보다 상세하게 설명하면, 박막 트랜지스터(301)는 기판(300), 상기 기판(300) 상에 증착되는 반도체(305), 상기 반도체(305) 상에 증착되는 게이트 절연막(310), 상기 게이트 절연막(310) 상에 형성되는 게이트 전극(315), 상기 게이트 전극(315) 상에 형성되는 층간 절연막(320), 상기 층간 절연막(320)과 상기 게이트 절연막(315)에 형성된 컨택 홀을 통해 상기 반도체(305)와 접속되는 데이터 전극(325)을 포함하여 구성될 수 있다.The
또한, 상기 반도체(305)는 저온 다결정 실리콘 반도체, 비정질 실리콘 반도체 또는 산화물 반도체로 구성될 수 있다.In addition, the
n형 산화물 반도체(335)는 상기 박막 트랜지스터(301)의 데이터 전극(325)과 접속되며, 상기 n형 산화물 반도체(335)에는 평탄화 막(340)과 p형 산화물 반도체(345)가 형성된다.The n-
상기 p형 산화물 반도체(345) 상에는 유기물 광 센서부(350)가 형성된다.The organic
이때, 도 2의 실시예에서는 상기 유기물 광 센서부(350)가 p형 유기물층(351)과 n형 유기물층(352)로 구성될 수 있으며, 상기 유기물 광 센서부(150)는 P3HT 또는 PTB7을 포함하거나, PCBM 또는 ICBA를 포함하여 구성될 수 있다.2, the organic
또한, 상기 유기물 광 센서부(150)는 투명 전극 또는 비투명 전극으로 구성될 수 있다.The organic
상기와 같이 형성된 유기물 광 센서부(150)의 n형 유기물층(352) 상에는 전극(355)이 형성되며, 상기 전극(355) 상에는 제2 보호막(360)이 형성된다.An
상기 n형 산화물 반도체(335)와 상기 전극(355) 중에서 어느 하나는 애노드 전극이고, 나머지 하나는 캐소드 전극으로 구성되며, 이때 상기 캐소드 전극은 Ag, Mg:Ag, Ca/Ag ,LiF/Al 또는 Al을 포함하여 구성될 수 있다.
Ag, Mg / Ag, LiF / Al, or the like may be used as the
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to another embodiment of the present invention are applied.
도 3을 참조하여 본 발명의 다른 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서를 설명하기로 한다.3, an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to another embodiment of the present invention are applied will be described.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서는, 박막 트랜지스터(501), 투명 캐소드(535), 유기물 광 센서부(545), p형 산화물 반도체(550), n형 산화물 반도체(555)를 포함하여 구성되며, 보호막(530), 평탄화 막(540), 제2 보호막(560)을 더 포함하여 구성될 수 있다.3, an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to another embodiment of the present invention are applied includes a
상기 박막 트랜지스터(501)는 기판(500), 반도체(505), 게이트 절연막(510), 게이트 전극(515), 층간 절연막(520), 데이터 전극(525)을 포함하여 구성될 수 있다.The
보다 상세하게 설명하면, 박막 트랜지스터(501)는 기판(500), 상기 기판(500) 상에 증착되는 반도체(505), 상기 반도체(505) 상에 증착되는 게이트 절연막(510), 상기 게이트 절연막(510) 상에 형성되는 게이트 전극(515), 상기 게이트 전극(515) 상에 형성되는 층간 절연막(520), 상기 층간 절연막(520)과 상기 게이트 절연막(515)에 형성된 컨택 홀을 통해 상기 반도체(505)와 접속되는 데이터 전극(525)을 포함하여 구성될 수 있다.The
또한, 상기 반도체(505)는 저온 다결정 실리콘 반도체, 비정질 실리콘 반도체 또는 산화물 반도체로 구성될 수 있다.Further, the
투명 캐소드(535)는 상기 박막 트랜지스터(501)의 데이터 전극(525)과 접속되며, 상기 투명 캐소드(535) 상에는 평탄화 막(540)과 유기물 광 센서부 (545)가 형성된다.The
이때, 도 3의 실시예에서는 상기 유기물 광 센서부(545)가 p형 유기물과 n형 유기물이 혼합되어 형성될 수 있으며, 상기 유기물 광 센서부(150)는 P3HT 또는 PTB7을 포함하거나, PCBM 또는 ICBA를 포함하여 구성될 수 있다.3, the organic
또한, 상기 유기물 광 센서부(150)는 투명 전극 또는 비투명 전극으로 구성될 수 있다.The organic
상기 유기물 광 센서부(545) 상에는 p형 산화물 반도체(550)가 형성된다.A p-
상기와 같이 형성된 p형 산화물 반도체(550) 상에는 n형 산화물 반도체(555) 이 형성되며, 상기 n형 산화물 반도체(555) 상에는 제2 보호막(560)이 형성된다.
An n-
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to another embodiment of the present invention are applied.
도 4를 참조하여 본 발명의 다른 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서를 설명하기로 한다.Referring to FIG. 4, an image sensor using a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to another embodiment of the present invention will be described.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서는, 박막 트랜지스터(701), 투명 캐소드(735), 유기물 광 센서부(750), p형 산화물 반도체(755), n형 산화물 반도체(760)를 포함하여 구성되며, 보호막(730), 평탄화 막(740), 제2 보호막(760)을 더 포함하여 구성될 수 있다.4, an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to another embodiment of the present invention are applied includes a thin film transistor 701, a
상기 박막 트랜지스터(701)는 기판(700), 반도체(705), 게이트 절연막(710), 게이트 전극(715), 층간 절연막(720), 데이터 전극(725)을 포함하여 구성될 수 있다.The thin film transistor 701 may include a
보다 상세하게 설명하면, 박막 트랜지스터(701)는 기판(700), 상기 기판(700) 상에 증착되는 반도체(705), 상기 반도체(705) 상에 증착되는 게이트 절연막(710), 상기 게이트 절연막(710) 상에 형성되는 게이트 전극(715), 상기 게이트 전극(715) 상에 형성되는 층간 절연막(720), 상기 층간 절연막(720)과 상기 게이트 절연막(715)에 형성된 컨택 홀을 통해 상기 반도체(705)와 접속되는 데이터 전극(725)을 포함하여 구성될 수 있다.In detail, the thin film transistor 701 includes a
또한, 상기 반도체(705)는 저온 다결정 실리콘 반도체, 비정질 실리콘 반도체 또는 산화물 반도체로 구성될 수 있다.Further, the
투명 캐소드(735)는 상기 박막 트랜지스터(701)의 데이터 전극(725)과 접속되며, 상기 투명 캐소드(735)에는 평탄화 막(740)과 유기물 광 센서부 (750)가 형성된다.The
이때, 도 4의 실시예에서는 상기 유기물 광 센서부(750)가 p형 유기물층(745)과 n형 유기물층(746)로 구성될 수 있으며, 상기 유기물 광 센서부(150)는 P3HT 또는 PTB7을 포함하거나, PCBM 또는 ICBA를 포함하여 구성될 수 있다.4, the organic
또한, 상기 유기물 광 센서부(150)는 투명 전극 또는 비투명 전극으로 구성될 수 있다.The organic
상기 유기물 광 센서부(750) 상에는 p형 산화물 반도체(751)가 형성된다.A p-
상기와 같이 형성된 p형 산화물 반도체(751) 상에는 n형 산화물 반도체(755) 이 형성되며, 상기 n형 산화물 반도체(755) 상에는 제2 보호막(760)이 형성된다.
An n-
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서의 등가회로로서, 보다 상세하게 설명하면 도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서와 등가회로이다.FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to an embodiment of the present invention are applied. More specifically, FIG. 5 illustrates the relationship between the P- It is equivalent to an image sensor with optical sensor.
도 5에 도시된 바와 같이 도 1 내지 도 4에 도시된 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서는 박막 트랜지스터(210)과 광 감지소자(220)를 포함하여 구성된다.
As shown in FIG. 5, the image sensor using the P-type oxide semiconductor and the organic light sensor shown in FIGS. 1 to 4 includes a
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서를 설명하기 위한 도면이다.6 to 9 are views for explaining an image sensor to which a p-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to an embodiment of the present invention are applied.
보다 상세하게 설명하면, 도 6은 도 1의 실시예를 설명하는 에너지 밴드 다이어그램(energy band diagram)이다. More specifically, FIG. 6 is an energy band diagram illustrating the embodiment of FIG.
먼저 통상적으로 전자를 다수 가지고 있는 n형 반도체와 정공을 다수 가지고 있는 p 형 반도체를 접합 시키면 그 접합면을 기준으로 공핍층이 형성되어, 에너지가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로는 전류가 흐를 수 있지만 반대로 낮은 쪽에서 높은 쪽으로는 에너지가 흐를 수 없는, 다이오드가 형성된다. When a n-type semiconductor having a large number of electrons and a p-type semiconductor having a large number of holes are bonded to each other, a depletion layer is formed on the basis of the junction surface, and a current can flow from the higher energy side to the lower energy side. A diode is formed in which energy can not flow upward.
상기 데이터 전극 위에 n 형 산화물 반도체를 형성하고, 그 상에 p형 산화물을 형성한다. p형 산화물 반도체는 버퍼층(buffer layer)의 역할을 한다. 그 상부에 p형 유기물과 n 형 유기물이 혼합되어 형성되고, 상기 유기물 층 상에 전극이 형성되도록 구성될 수 있다.
An n-type oxide semiconductor is formed on the data electrode, and a p-type oxide is formed on the n-type oxide semiconductor. The p-type oxide semiconductor functions as a buffer layer. A p-type organic material and an n-type organic material are mixed and formed on the organic material layer, and an electrode is formed on the organic material layer.
도 7은 도2의 실시예를 설명하는 에너지 밴드 다이어그램이다.FIG. 7 is an energy band diagram illustrating the embodiment of FIG. 2. FIG.
도 7의 에너지 다이어그램은 도 6에서 기술한 p형 유기물과 n형 유기물이 혼합되어 형성되지 않고, 각각 별도의 층으로서 형성되도록 구성될 수 있음을 나타낸다.
The energy diagram of FIG. 7 shows that the p-type organic material and the n-type organic material described in FIG. 6 may not be formed as a mixture, but may be configured as separate layers.
도 8은 도3의 실시예를 설명하는 에너지 밴드 다이어그램이다. FIG. 8 is an energy band diagram illustrating the embodiment of FIG. 3; FIG.
도 8의 에너지 다이어그램은 데이터 전극 상에 n형 산화물을 형성하는 대신 전극을 형성하고, 상기 전극 상에 n형 유기물과 p형 유기물을 형성하여 도6과 7에서 기술된 활성층의 구조를 반대로 뒤집어 구성된다. 상기 p형 유기물 상에 p형 산화물 반도체를 버퍼층으로서 형성하고, 상기 버퍼층 상에 n형 산화물 전극이 형성되도록 구성될 수 있다.
The energy diagram of FIG. 8 shows a structure in which an electrode is formed on the data electrode instead of forming the n-type oxide, and an n-type organic material and a p-type organic material are formed on the electrode to reverse the structure of the active layer described in FIGS. do. A p-type oxide semiconductor is formed as a buffer layer on the p-type organic material, and an n-type oxide electrode is formed on the buffer layer.
도 9는 도 4의 실시예를 설명하는 에너지 밴드 다이어그램이다. 9 is an energy band diagram illustrating the embodiment of FIG.
도 9의 에너지 다이어그램은 도 8에서 기술한 p형 유기물과 n 형 유기물이 혼합되어 형성되지 않고, 각각 별도의 층으로서 형성되도록 구성될 수 있음을 나타낸다.
The energy diagram of FIG. 9 shows that the p-type organic material and the n-type organic material described in FIG. 8 may not be formed as a mixture, but may be configured as separate layers.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 P형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서의 특성을 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining characteristics of an image sensor to which a P-type oxide semiconductor and an organic light sensor according to an embodiment of the present invention are applied.
보다 상세하게는 도 10은 본 발명에서 기술한 광센서의 빛을 받지 않았을 때의 전기적 특성을 나타내는 그래프이다.More specifically, FIG. 10 is a graph showing electrical characteristics of the optical sensor described in the present invention when light is not received.
가로 축은 두 전극 사이에 인가되는 전압을 나타내고, 세로 축은 인가된 전압에 따라 상기 광센서에 형성되는 전류를 나타낸다. 가로 축이 양의 전압을 나타낼 때는 p형 유기물에 양의 전압이 인가되고 n형 유기물에 음의 전압이 인가되는 상태로, 에너지 밴드의 차이에 의해 전류가 잘 흐를 수 있다. 반대로, 가로 축이 음의 전압을 나타낼 때에는 상기 유기물 양단에 에너지 흐름에 반하는 전압이 걸린 상태로, 외부에서 빛이 인가되지 않을 경우 전류가 잘 흐를 수 없음을 나타낸다.
The horizontal axis represents the voltage applied between the two electrodes, and the vertical axis represents the current formed in the optical sensor according to the applied voltage. When the horizontal axis indicates a positive voltage, a positive voltage is applied to the p-type organic material and a negative voltage is applied to the n-type organic material, and the current can flow well due to the difference of energy bands. On the other hand, when the transverse axis indicates a negative voltage, a voltage opposite to the energy flow is applied to both ends of the organic material, indicating that the current can not flow well when no light is applied from the outside.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 기술한 광센서의 빛을 받았을 때의 전기적 특성을 나타내는 그래프이다.11 is a graph showing electrical characteristics of a photosensor according to an embodiment of the present invention when light is received.
도 11은 도 10에서 설명한 것과 마찬가지로 양의 전압일 때에는 전류가 잘 흐를 수 있음을 나타낸다. Fig. 11 shows that the current can flow well at a positive voltage, similar to that described in Fig.
가로 축이 음의 전압일 때에는, 도 10의 경우와 달리 외부에서 빛이 인가되어 p형 유기물, n 형 유기물 안에서 엑시톤을 형성시키고, 본 엑시톤이 p형 n형 유기물의 에너지 밴드 차이에 의해 전자와 정공으로 분리되어 양단의 전극으로 흘러, 전류가 잘 흐를 수 있음을 나타낸다.
Unlike in the case of FIG. 10, when the transverse axis is a negative voltage, light is externally applied to form an exciton within the p-type organic material and the n-type organic material, and the exciton is excited by the energy band difference of the p- It is separated into holes and flows to the electrodes at both ends, indicating that the current can flow well.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments of the present invention, but should be determined by the claims and equivalents thereof.
100: 기판
101: 박막 트랜지스터
105: 반도체
110: 게이트 절연막
115: 게이트 전극
120: 층간 절연막
125: 데이터 전극
130: 보호막
135: n형 산화물 반도체
140: 평탄화 막
145: p형 산화물 반도체
150: 유기물 광 센서부
155: 전극
160: 제2 보호막100: substrate
101: thin film transistor
105: Semiconductor
110: gate insulating film
115: gate electrode
120: Interlayer insulating film
125: Data electrode
130: Shield
135: n-type oxide semiconductor
140: planarizing film
145: p-type oxide semiconductor
150: Organic light sensor part
155: Electrode
160: Second protective film
Claims (13)
상기 박막 트랜지스터의 데이터 전극과 접속되는 n형 산화물 반도체;
상기 n형 산화물 반도체 상에 형성되는 p형 산화물 반도체;
상기 p형 산화물 반도체 상에 형성되는 유기물 광 센서부; 및
상기 유기물 광 센서부 상에 형성되는 전극;
을 포함하는 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서.A thin film transistor formed on a substrate;
An n-type oxide semiconductor connected to the data electrode of the thin film transistor;
A p-type oxide semiconductor formed on the n-type oxide semiconductor;
An organic light sensor part formed on the p-type oxide semiconductor; And
An electrode formed on the organic material photosensor;
And an organic light sensor.
상기 박막 트랜지스터의 데이터 전극과 접속되는 투명 캐소드;
상기 투명 캐소드 상에 형성되는 유기물 광 센서부;
상기 유기물 광센서부 상에 형성되는 p형 산화물 반도체; 및
상기 p형 산화물 반도체 상에 형성되는 n형 산화물 반도체;
를 포함하는 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서.A thin film transistor formed on a substrate;
A transparent cathode connected to a data electrode of the thin film transistor;
An organic light sensor unit formed on the transparent cathode;
A p-type oxide semiconductor formed on the organic material photosensor; And
An n-type oxide semiconductor formed on the p-type oxide semiconductor;
And an organic light sensor.
상기 유기물 광 센서부는,
p형 유기물과 n형 유기물이 혼합된 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서.The method according to claim 1 or 2,
The organic light sensor unit includes:
An image sensor using a p-type oxide semiconductor and an organic light sensor in which a p-type organic compound and an n-type organic compound are mixed.
상기 유기물 광 센서부는,
p형 유기물층 상에 n형 유기물층이 형성되는 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서.The method according to claim 1 or 2,
The organic light sensor unit includes:
An image sensor comprising a p-type oxide semiconductor and an organic light sensor, wherein an n-type organic compound layer is formed on the p-type organic compound layer.
상기 박막 트랜지스터는,
기판;
상기 기판 상에 증착되는 반도체;
상기 반도체 상에 증착되는 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상에 형성되는 게이트 전극;
상기 게이트 전극 상에 형성되는 층간 절연막;
상기 층간 절연막과 상기 게이트 절연막에 형성된 컨택 홀을 통해 상기 반도체와 접속되는 데이터 전극;
을 포함하는 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서.The method according to claim 1 or 2,
The thin-
Board;
A semiconductor deposited on the substrate;
A gate insulating film deposited on the semiconductor;
A gate electrode formed on the gate insulating film;
An interlayer insulating film formed on the gate electrode;
A data electrode connected to the semiconductor through the contact hole formed in the interlayer insulating film and the gate insulating film;
And an organic light sensor.
상기 반도체는,
저온 다결정 실리콘 반도체, 비정질 실리콘 반도체 또는 산화물 반도체인 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서.The method of claim 5,
The semiconductor may include:
A low-temperature polycrystalline silicon semiconductor, an amorphous silicon semiconductor, or an oxide semiconductor, and an organic light sensor.
상기 n형 산화물 반도체와 상기 전극 중에서 어느 하나는 애노드 전극이고,
나머지 하나는 캐소드 전극인 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서.The method according to claim 1,
Wherein one of the n-type oxide semiconductor and the electrode is an anode electrode,
And the other is an image sensor to which a p-type oxide semiconductor as a cathode electrode and an organic light sensor are applied.
상기 p형 산화물 반도체는,
Ga이 포함되는 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서.The method according to claim 1 or 2,
Wherein the p-
An image sensor using a p-type oxide semiconductor containing Ga and an organic light sensor.
상기 p형 산화물 반도체는,
비정질 산화물 반도체인 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서.The method according to claim 1 or 2,
Wherein the p-
An image sensor using p-type oxide semiconductor and organic light sensor, which are amorphous oxide semiconductors.
상기 유기물 광 센서부는,
P3HT 또는 PTB7을 포함하는 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서.The method according to claim 1 or 2,
The organic light sensor unit includes:
P-type oxide semiconductors including P3HT or PTB7 and image sensors using organic light sensors.
상기 유기물 광 센서부는,
PCBM 또는 ICBA를 포함하는 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서.The method according to claim 1 or 2,
The organic light sensor unit includes:
An image sensor employing a p-type oxide semiconductor and an organic light sensor, including PCBM or ICBA.
상기 유기물 광 센서부는,
투명 전극 또는 비투명 전극인 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서.The method according to claim 1 or 2,
The organic light sensor unit includes:
A p-type oxide semiconductor which is a transparent electrode or a non-transparent electrode, and an organic light sensor.
상기 캐소드 전극은
Ag, Mg:Ag, Ca/Ag ,LiF/Al 또는 Al을 포함하는 p형 산화물 반도체와 유기물 광 센서가 적용된 이미지 센서.
The method of claim 7,
The cathode electrode
A p-type oxide semiconductor including Ag, Mg: Ag, Ca / Ag, LiF / Al or Al, and an organic light sensor.
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