KR20190023541A - 근적외선 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

근적외선 이미지 센서 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190023541A
KR20190023541A KR1020170109445A KR20170109445A KR20190023541A KR 20190023541 A KR20190023541 A KR 20190023541A KR 1020170109445 A KR1020170109445 A KR 1020170109445A KR 20170109445 A KR20170109445 A KR 20170109445A KR 20190023541 A KR20190023541 A KR 20190023541A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
near infrared
image sensor
photoelectric conversion
electrode
conversion material
Prior art date
Application number
KR1020170109445A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102008933B1 (ko
Inventor
정태호
Original Assignee
현대오트론 주식회사
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 현대오트론 주식회사 filed Critical 현대오트론 주식회사
Priority to KR1020170109445A priority Critical patent/KR102008933B1/ko
Publication of KR20190023541A publication Critical patent/KR20190023541A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102008933B1 publication Critical patent/KR102008933B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices 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
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices 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
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices 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
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices 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
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices 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
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서는, 게이트(Gate) 전극, 소스(Source) 전극 및 드레인(Drain) 전극을 포함하는 TFT 패널 및 상기 TFT 패널과 결합하며, 픽셀(Pixel) 전극, 상기 픽셀 전극 상에 형성되며, 근적외선이 조사되면 전하를 생성하는 광전 변환 물질층 및 상기 광전 변환 물질층 상에 형성되며, 상기 광전 변환 물질층이 생성한 전하를 상기 드레인 전극으로 전달하는 투명 전극을 포함한다.

Description

근적외선 이미지 센서 및 그 제조 방법{NEAR INFRARED RAY IMAGE SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}
본 발명은 근적외선 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, TFT 패널과 근적외선 센서 픽셀을 포함하는 근적외선 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차 자율 주행의 핵심 기술인 LIDAR(LIght Detection And Ranging) 기술 구현을 위해 종래에는 화합물 반도체 포토 다이오드를 이용한 이미지 센서를 활용하였다.
그러나 화합물 반도체 포토 다이오드를 이용한 이미지 센서는 제조를 위해 2 내지 4인치의 InGaAs 웨이퍼가 필요했으며, 이러한 웨이퍼의 제약으로 인해 수광부의 면적(Pixel Size)이 증가하여 고해상도를 구현하는 경우 비용이 매우 비싸진다는 문제점이 있었다.
한편, 이러한 화합물 반도체 포토다이오드를 이용한 이미지 센서의 문제점을 해결하기 위해 제안된 MEMS 적외선 센서는 감지 영역이 LWIR(Long Wavelength IR)로서 8 내지 14 μm인바, 근적외선을 감지할 수 없다는 문제점이 있었다.
따라서 종래의 화합물 반도체 포토다이오드를 이용한 이미지 센서 및 MEMS 적외선 센서의 문제점을 해결할 수 있는, 보다 구체적으로 적은 비용으로 고해상도의 근적외선 이미지 센서를 구현할 수 있는 새로운 기술이 요구되며, 본 발명은 이와 관련된 것이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2009-0095298호(2009.09.09)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 적은 비용으로 고해상도의 근적외선 이미지 센서를 구현할 수 있는 근적외선 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서는, 게이트(Gate) 전극, 소스(Source) 전극 및 드레인(Drain) 전극을 포함하는 TFT 패널 및 상기 TFT 패널과 결합하며, 픽셀(Pixel) 전극, 상기 픽셀 전극 상에 형성되며, 근적외선이 조사되면 전하를 생성하는 광전 변환 물질층 및 상기 광전 변환 물질층 상에 형성되며, 상기 광전 변환 물질층이 생성한 전하를 상기 드레인 전극으로 전달하는 투명 전극을 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 근적외선 센서 픽셀은, 상기 픽셀 전극 상에 형성되며, 상기 광전 변환 물질층과 측면이 서로 맞닿는 절연층을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 근적외선 센서 픽셀은, 근적외선만 통과시키는 가시광선 차단 필터층을 최상단에 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 다르면, 상기 가시광선 차단 필터층은, 상기 TFT 패널 및 근적외선 센서 픽셀 전부를 뒤덮을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광전 변환 물질층은, 상기 픽셀 전극 상의 일부에만 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광전 변환 물질층은, 루테늄(Ru) 염료로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 투명 전극은, 산화 인듐(In2O3)과 산화 주석(SnO2)이 혼합된 인듐 주석 산화물로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 투명 전극은, 100nm 이상 3000nm 이하의 두께를 갖도록 형성되어 가시광선을 차단할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 근적외선 센서 픽셀은, 상기 TFT 패널을 게이트 라인(Gate Line)을 통해 제어하며, 센싱한 이미지를 소스 라인(Source Line)을 통해 상기 TFT 패널로 전달할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서 제조 방법은, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 TFT 패널을 준비하는 단계 및 상기 TFT 패널과 결합하는 근적외선 센서 픽셀을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 근적외선 센서 픽셀을 제조하는 단계는, 픽셀 전극을 준비하는 단계, 근적외선이 조사되면 전하를 생성하는 광전 변환 물질층을 상기 픽셀 전극 상에 형성하는 단계 및 상기 광전 변환 물질층이 생성한 전하를 상기 드레인 전극으로 전달하는 투명 전극을 상기 광전 변환 물질층 상에 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 근적외선 센서 픽셀을 제조하는 단계는, 상기 광전 변환 물질층과 측면이 서로 맞닿는 절연층을 상기 픽셀 전극 상에 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 근적외선 센서 픽셀을 제조하는 단계는, 근적외선만 통과시키는 가시광선 차단 필터층을 최상단에 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 종래 Glass 기반의 LCD 공정에 광전 변환 물질층을 형성함으로써 적은 비용으로 고해상도의 근적외선 이미지 센서의 구현이 가능하다는 효과가 있다.
또한, 픽셀 사이즈가 종래의 화합물 반도체 포토다이오드를 이용한 이미지 센서보다 최소 6배 이상 크기 때문에 근적외선에 대한 감도가 상승하여 SNR(Signal to Noise Ratio)가 현저하게 우수하다는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서의 측면 절단도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서를 위에서 바라본 상면도를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서의 측면 절단도에서 TFT 패널 부분만 추출하여 도시한 절단도를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서의 상면도에서 TFT 패널 부분만 추출하여 도시한 상면도를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서의 측면 절단도에서 근적외선 센서 픽셀 부분만 추출하여 도시한 절단도를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서의 상면도에서 근적외선 센서 픽셀 부분만 추출하여 도시한 상면도를 나타낸 도면이다.
도 7에 가시광선 차단 필터층을 더 포함하는 근적외선 이미지 센서의 측면 절단도의 제1 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 가시광선 차단 필터층을 더 포함하는 근적외선 이미지 센서의 측면 절단도의 제2 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 복수의 게이트 라인과 복수의 소스 라인에 복수의 근적외선 센서 픽셀이 결합되어 있는 모습을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서의 효과를 종래의 포토다이오드 이미지 센서와 비교한 테이블을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서 제조 방법의 제1 실시 예에 대한 순서도를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서 제조 방법의 제2 실시 예에 대한 순서도를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서(100)의 측면 절단도를 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서(100)를 위에서 바라본 상면도를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서(100)는 게이트(Gate) 전극(21), 소스(Source) 전극(22) 및 드레인(Drain) 전극(23)을 포함하는 TFT 패널(20)과 이와 결합하며 픽셀(Pixel) 전극(11), 광전 변환 물질층(12) 및 투명 전극(13)을 포함하는 근적외선 센서 픽셀(10)을 포함하며, 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위한 부가적인 구성을 더 포함할 수 있다. 이하 TFT 패널(20)부터 설명하도록 한다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서(100)의 측면 절단도에서 TFT 패널(20) 부분만 추출하여 도시한 절단도를 나타낸 도면이며, 도 4는 도 2에 도시된 상면도에서 TFT 패널(20) 부분만 추출하여 도시한 상면도를 나타낸 도면이다.
TFT 패널(20)의 최하단에는 베이스 기판(24)이 위치한다. 여기서 베이스 기판(24)은 구체적으로, a-Si를 베이스로 하는 유리 기판일 수 있다.
베이스 기판(24) 상에는 게이트 전극(21)이 형성되며, 게이트 전극(21) 상에 절연층(25)이 게이트 전극(21)을 뒤덮는 형상으로 형성된다.
절연층(25) 상에는 소스 전극(22)과 드레인 전극(23)이 각각 구획을 나누어 형성되며, 소스 전극(22)과 드레인 전극(23) 상에는 보호층(26)이 소스 전극(22)과 드레인 전극(23)을 뒤덮는 형상으로 형성된다. 이를 통해 소스 전극(22)과 드레인 전극(23)이 외부로 노출되지 않게 되므로 외부의 충격이나 오염으로부터 보호될 수 있게 된다.
이러한 TFT 패널(20)의 적층 구조는 종래의 Glass 기반의 LCD 공정에 따른 것으로 볼 수 있으며, 후술할 근적외선 센서 픽셀(10)이 이와 결합된다.
도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서(100)의 측면 절단도에서 근적외선 센서 픽셀(10) 부분만 추출하여 도시한 절단도를 나타낸 도면이며, 도 6은 도 2에 도시된 상면도에서 근적외선 센서 픽셀(10) 부분만 추출하여 도시한 상면도를 나타낸 도면이다.
근적외선 센서 픽셀(10)의 최하단에는 픽셀(Pixel) 전극(11)이 위치하며, 픽셀 전극(11) 상에는 근적외선이 조사되면 전하를 생성하는 광전 변환 물질층(12)이 형성된다.
여기서 광전 변환 물질층(12)은 광전 변환 물질인 루테늄(Ru) 염료를 도포하여 형성된 것이며, 그에 따라 근적외선이 조사되면 루테늄 염료가 빛을 흡수하여 전하를 방출한다.
한편, 픽셀 전극(11) 상에는 광전 변환 물질층(12) 뿐만 아니라 절연층(25)이 더 형성될 수 있으며, 절연층(25)의 측면과 광전 변환 물질층(12)의 측면은 서로 맞닿아 있다.
이러한 절연층(25)의 존재로 인해 근적외선 센서 픽셀(10)은 일종의 커패시터 구조의 센서로 볼 수 있으며, 종래의 적외선 센서와 같이 P형 및 N형 2개의 유기물질이 필요하지 않게 된다.
도 6을 참조하면, 픽셀 전극(11)과 광전 변환 물질층(12)이 유사한 형상으로 일부가 겹쳐서 형성되어 있는 것을 확인할 수 있는바, 이러한 픽셀 전극(11)과 광전 변환 물질층(12)의 형상은 예시적인 것이지만 광전 변환 물질층(12)이 픽셀 전극(11) 상의 일부에만 형성된 것임을 알 수 있으며, 픽셀 전극(11) 상에서 광전 변환 물질층(12)이 형성되지 않은 나머지 부분의 일부에 절연층(25)이 형성된다.
광전 변환 물질층(12) 상에는 광전 변환 물질층(12)이 생성한 전하를 드레인 전극(23)으로 전달하는 투명 전극(13)이 형성된다.
여기서 투명 전극(13)은 ITO(Indium Tin Oxide) 전극이라고 하는바, 산화 인듐(In2O3)과 산화 주석(SnO2)이 혼합된 인듐 주석 산화물로 형성되어 있으며, 보다 구체적으로 산화 인듐(In2O3) 90%, 산화주석(SnO2) 10%의 비중을 가지며, 전기 전도도가 있고 무색투명하다.
한편, 투명 전극(13)은 100nm 이상 3000nm 이하의 두께를 갖도록 형성되며, 이를 통해 후술할 가시광선 차단 필터층(14)과 함께 가시광선을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 근적외선 센서 픽셀(10)에 조사되는 광중에서 가시광선 차단 필터층(14)을 통해 가시광선이 1차적으로 차단되고, 투명 전극(13)을 통해 가시광선이 2차적으로 차단되어 광전 변환 물질층(12)에 근적외선이 도달할 수 있다.
지금까지 설명한 근적외선 센서 픽셀(10)의 적층 구조는 최하단부터 픽셀 전극(11), 광전 변환 물질층(12), 투명 전극(13)의 순서로 이루어져 있으며, 근적외선 센서 픽셀(10)은 도 7에 도시된 바와 같이 최상단에 가시광선을 차단하고 근적외선만 통과시키는 가시광선 차단 필터층(14)을 더 포함할 수 있다.
가시광선 차단 필터층(14)은 앞서 투명 전극(13)에 대한 설명에서 간단히 언급하였듯이, 근적외선 센서 픽셀(10)에 조사되는 광중에서 가시광선을 1차적으로 차단하는 역할을 수행하며, 가시광선 차단 필터층(14)을 통해 미처 차단되지 못한 일부 가시광선이 투명 전극(13)을 통해 2차적으로 차단된다.
한편, 도 7에는 가시광선 차단 필터층(14)이 근적외선 센서 픽셀(10)만을 뒤덮을 정도의 면적으로 형성되어 있으나, 이는 하나의 실시 예일 뿐이며, 도 8에 도시된 바와 같이 TFT 패널(20) 및 근적외선 센서 픽셀(10) 전부를 뒤덮을 정도의 면적으로 형성할 수도 있다.
지금까지 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서(100)는 하나의 TFT 패널(20)과 하나의 근적외선 센서 픽셀(10)을 포함하는 것을 전제로 하였으나, 실제 구현은 도 9에 도시된 바와 같이 복수의 게이트 라인(210)과 복수의 소스 라인(220)에 복수의 근적외선 센서 픽셀(100)이 결합되어 있다.
이를 기초로 동작 원리를 설명하면, 광전 변환 물질층(12)이 생성한 전하가 투명 전극(13)을 통해 드레인 전극(23)으로 전달되며, 근적외선 센서 픽셀(10)이 TFT 패널(20)의 게이트 전극(21)을 제어하여 게이트 라인(210)을 순차적으로 읽고, 이를 통해 드레인 전극(23)으로 전달된 전하가 소스 라인(220)으로 전달되며, 소스 라인(220)에 연결된 ROIC(미도시)를 통해 아날로그 또는 디지털 신호로 변환되어 이미지 프로세서(미도시)를 통해 최종적인 이미지가 구현된다.
지금까지 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서(100)에 따르면, 종래 Glass 기반의 LCD 공정에 광전 변환 물질층(12)을 형성함으로써 적은 비용으로 고해상도의 근적외선 이미지 센서의 구현이 가능하며, 픽셀 사이즈가 종래의 화합물 반도체 포토다이오드를 이용한 이미지 센서보다 최소 6배 이상 크기 때문에 근적외선에 대한 감도가 상승하여 SNR(Signal to Noise Ratio)가 현저하게 우수하다는 효과가 있다.
도 10에 이를 뒷받침할 수 있는 근거자료가 테이블로 도시되어 있는바, 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서(100)는 수광부의 면적이 124 내지 303 μm로 종래의 화합물 반도체 포토다이오드를 이용한 이미지 센서보다 현저하게 넓다. 따라서 수광부의 면적과 비례하는 SNR의 특성에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서(100)는 SNR이 현저하게 높으며, 기본 제조 물질이 a-Si이기 때문에 제조 원가가 약 3.2달러로 화합물 반도체 포토다이오드를 이용한 이미지 센서의 제조 원가 대비 약 1/50배로 저렴하다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서(100)는 도 11에 도시된 바와 같이 동일한 기술적 특징을 모두 포함하는 근적외선 이미지 센서 제조 방법으로도 구현할 수 있다.
이 경우 근적외선 이미지 센서 제조 방법은 게이트 전극(21), 소스 전극(22) 및 드레인 전극(23)을 포함하는 TFT 패널(20)을 준비하는 단계(S110) 및 TFT 패널(20)과 결합하는 근적외선 센서 픽셀(10)을 제조하는 단계(S120)를 포함하되, 근적외선 센서 픽셀을 제조하는 S120 단계는, 픽셀 전극(11)을 준비하는 단계(S121), 근적외선이 조사되면 전하를 생성하는 광전 변환 물질층(12)을 픽셀 전극(11) 상에 형성하는 단계(S122) 및 광전 변환 물질층(12)이 생성한 전하를 드레인 전극(23)으로 전달하는 투명 전극(13)을 광전 변환 물질층(12) 상에 형성하는 단계(S123)를 포함할 수 있다.
여기서 S110 단계는 반드시 S120 단계 이전에 수행되어야 하는 것은 아니며, S120 단계가 S110 단계 이전에 수행될 수 있음은 물론이다.
한편, 근적외선 센서 픽셀(10)을 제조하는 S120 단계는, 도 12에 도시된 바와 같이 광전 변환 물질층(12)과 측면이 서로 맞닿는 절연층(25)을 픽셀 전극(11) 상에 형성하는 단계(S124), 근적외선만 통과시키는 가시광선 차단 필터층(14)을 최상단에 형성하는 단계(S125)를 더 포함할 수 있다.
중복 서술을 방지하기 위해 자세히 설명하지는 않았지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 이미지 센서(100)의 모든 기술적 특징은 근적외선 이미지 센서 제조 방법에 모두 적용될 수 있으며, 그 효과 역시 동일하다. 즉, 근적외선 이미지 센서 제조 방법에 의하여도 적은 비용으로 고해상도의 근적외선 이미지 센서의 구현이 가능하며, 픽셀 사이즈가 종래의 화합물 반도체 포토다이오드를 이용한 이미지 센서보다 최소 6배 이상 크기 때문에 근적외선에 대한 감도가 상승하여 SNR(Signal to Noise Ratio)가 현저하게 우수하다는 효과를 얻을 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 근적외선 이미지 센서
10: 근적외선 센서 픽셀
11: 픽셀 전극 12: 광전 변환 물질층
13: 투명 전극 14: 가시광선 차단 필터층
20: TFT 패널
21: 게이트 전극 22: 소스 전극
23: 드레인 전극 24: 베이스 기판
25: 절연층 26: 보호층
210: 게이트 라인 220: 소스 라인

Claims (12)

  1. 게이트(Gate) 전극, 소스(Source) 전극 및 드레인(Drain) 전극을 포함하는 TFT 패널; 및
    상기 TFT 패널과 결합하며,
    픽셀(Pixel) 전극;
    상기 픽셀 전극 상에 형성되며, 근적외선이 조사되면 전하를 생성하는 광전 변환 물질층; 및
    상기 광전 변환 물질층 상에 형성되며, 상기 광전 변환 물질층이 생성한 전하를 상기 드레인 전극으로 전달하는 투명 전극;
    을 포함하는 근적외선 센서 픽셀;
    을 포함하는 근적외선 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 근적외선 센서 픽셀은,
    상기 픽셀 전극 상에 형성되며, 상기 광전 변환 물질층과 측면이 서로 맞닿는 절연층;
    을 더 포함하는 근적외선 이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 근적외선 센서 픽셀은,
    근적외선만 통과시키는 가시광선 차단 필터층을 최상단에 더 포함하는,
    근적외선 이미지 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가시광선 차단 필터층은,
    상기 TFT 패널 및 근적외선 센서 픽셀 전부를 뒤덮는,
    근적외선 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광전 변환 물질층은,
    상기 픽셀 전극 상의 일부에만 형성된,
    근적외선 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광전 변환 물질층은,
    루테늄(Ru) 염료로 형성된,
    근적외선 이미지 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전극은,
    산화 인듐(In2O3)과 산화 주석(SnO2)이 혼합된 인듐 주석 산화물로 형성된,
    근적외선 이미지 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전극은,
    100nm 이상 3000nm 이하의 두께를 갖도록 형성되어 가시광선을 차단하는,
    근적외선 이미지 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 근적외선 센서 픽셀은,
    상기 TFT 패널을 게이트 라인(Gate Line)을 통해 제어하며,
    센싱한 이미지를 소스 라인(Source Line)을 통해 상기 TFT 패널로 전달하는,
    근적외선 이미지 센서.
  10. 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 TFT 패널을 준비하는 단계; 및
    상기 TFT 패널과 결합하는 근적외선 센서 픽셀을 제조하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 근적외선 센서 픽셀을 제조하는 단계는,
    픽셀 전극을 준비하는 단계;
    근적외선이 조사되면 전하를 생성하는 광전 변환 물질층을 상기 픽셀 전극 상에 형성하는 단계; 및
    상기 광전 변환 물질층이 생성한 전하를 상기 드레인 전극으로 전달하는 투명 전극을 상기 광전 변환 물질층 상에 형성하는 단계;
    를 포함하는 근적외선 이미지 센서 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 근적외선 센서 픽셀을 제조하는 단계는,
    상기 광전 변환 물질층과 측면이 서로 맞닿는 절연층을 상기 픽셀 전극 상에 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 근적외선 이미지 센서 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 근적외선 센서 픽셀을 제조하는 단계는,
    근적외선만 통과시키는 가시광선 차단 필터층을 최상단에 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 근적외선 이미지 센서 제조 방법.
KR1020170109445A 2017-08-29 2017-08-29 근적외선 이미지 센서 및 그 제조 방법 KR102008933B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170109445A KR102008933B1 (ko) 2017-08-29 2017-08-29 근적외선 이미지 센서 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170109445A KR102008933B1 (ko) 2017-08-29 2017-08-29 근적외선 이미지 센서 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190023541A true KR20190023541A (ko) 2019-03-08
KR102008933B1 KR102008933B1 (ko) 2019-08-08

Family

ID=65800402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170109445A KR102008933B1 (ko) 2017-08-29 2017-08-29 근적외선 이미지 센서 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102008933B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090064786A (ko) * 2007-12-17 2009-06-22 경북대학교 산학협력단 희토류 원소를 포함하는 표시소자의 칼라필터층과 그제조방법
KR20090095298A (ko) 2008-03-05 2009-09-09 주식회사바텍 엑스선 이미지센서의 구동방법
JP2015090957A (ja) * 2013-11-07 2015-05-11 Ｎｌｔテクノロジー株式会社 イメージセンサ及びその製造方法
JP2017037952A (ja) * 2015-08-10 2017-02-16 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090064786A (ko) * 2007-12-17 2009-06-22 경북대학교 산학협력단 희토류 원소를 포함하는 표시소자의 칼라필터층과 그제조방법
KR20090095298A (ko) 2008-03-05 2009-09-09 주식회사바텍 엑스선 이미지센서의 구동방법
JP2015090957A (ja) * 2013-11-07 2015-05-11 Ｎｌｔテクノロジー株式会社 イメージセンサ及びその製造方法
JP2017037952A (ja) * 2015-08-10 2017-02-16 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子

Also Published As

Publication number Publication date
KR102008933B1 (ko) 2019-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9000541B2 (en) Photoelectric conversion device and electronic apparatus
TWI538177B (zh) 光感應裝置及其製作方法
US10439069B2 (en) Optical sensor element and photoelectric conversion device
TWI424574B (zh) 數位ｘ光探測面板及其製作方法
CN106449861B (zh) 光传感器元件和光电转换装置
US11683599B2 (en) Image sensors and electronic devices
JP2010103378A (ja) 光センサ
JP6405252B2 (ja) イメージセンサー及びこれを含む電子装置
CN103367379A (zh) 放射线检测装置及其制造方法和放射线成像系统
US10879302B2 (en) Image sensors and electronic devices
US10084018B2 (en) Image sensor and electronic device including the same
US20230088505A1 (en) Touch screen panel for sensing touch using tft photodetectors integrated thereon
US20190237692A1 (en) Active matrix substrate and x-ray imaging panel including the same
KR20160026239A (ko) 광전 변환 소자 및 이를 포함하는 이미지 센서
US20240072182A1 (en) Optical sensor and display device including the optical sensor
TW201544800A (zh) 具有散射光抑制作用的紫外線傳感器及偵測紫外線的方法
JP2010251496A (ja) イメージセンサー
KR20190037629A (ko) 광 검출 장치 및 그의 제조 방법
KR20190023541A (ko) 근적외선 이미지 센서 및 그 제조 방법
CN108461509A (zh) 光电传感器及其制备方法
JP2019174365A (ja) 撮像パネル
JP2019174366A (ja) 撮像パネル
CN113497067B (zh) 光电探测基板及其制作方法、光电探测装置
US20240145614A1 (en) Light emitting and receiving device
JP5358228B2 (ja) 表示装置

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