KR20190037629A - 광 검출 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 광 검출 장치 및 그 제조방법을 개시한다. 본 명세서의 일 실시예에 따른 광 검출 장치는 기판, 광 다이오드, 박막 트랜지스터를 포함할 수 있고 기판과 박막 트랜지스터 사이에 광 다이오드가 구비되며 기판의 하부 일면을 통해 외부 광선을 받아들인다. 또한 본 명세서의 다른 일 실시예에 따른 광 검출 장치는, 상기 일 실시예에 따른 광 검출 장치에서 기판 하부 일면에 추가로 형광체를 구비한 것이다. 종래 기술에 따른 광 검출 장치는 기판과 광 다이오드 사이에 박막 트랜지스터를 구비하고 기판의 상부 일면을 통해 외부 광선을 받아들였으나, 본 명세서에 따른 광 검출 장치는 종래 기술에 따른 광 검출 장치 대비 광 다이오드와 박막 트랜지스터의 상대적 위치가 변경되고 외부 광선의 입사 방향이 달라져, 이에 기인한 다양한 효과를 가지게 된다. 구체적으로, 향상된 광 효율과 증대된 필 팩터를 가지며 제조방법에 있어서 공정 단순화를 통해 생산 효율성을 향상시킬 수 있다.

Description

광 검출 장치 및 그의 제조 방법 {PHOTO DETECTING APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 광 검출 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 광 효율을 증가시키고 공정을 단순화한 광 검출 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
방사선(Radiation)이란 어떤 한 점에서 모든 방향으로 뻗쳐가는 특성을 지닌 빛 혹은 입자를 말한다. 이 중 외부로부터 강한 에너지를 받으면 전리작용이 일어나 내부적으로 에너지 변화를 발생시키는 방사선이 존재하는데 이를 전리방사선이라 부른다. 자연계의 다양한 전리방사선은 각기 고유한 파장을 지니며 이 중 짧은 파장으로 인해 높은 에너지 준위를 가진 전리방사선으로는 대표적으로 엑스레이(X-ray)가 있다.
현대 사회에서 엑스레이는 다양한 장치에서 활용되고 있다. 이러한 장치들은 기본적으로, 엑스레이를 발생시켜 물체를 투과시킨 후 검출기를 통해 투과된 정도를 파악하는 방식으로 이루어지고, 상기 광 검출 장치의 방식에는 다음 두 가지가 존재한다.
먼저, 직접 방식의 광 검출 장치는 셀레늄(Selenium)이나 실리콘(Silicon)과 같은 광 변환 물질이 분석 물질을 투과한 엑스레이를 전자로 바꾸고 이후 패널이 이 전자를 감지해 정보를 판독해 낸다. 반면 간접 방식의 광 검출 장치는 세슘 요오드(Cesium iodide)와 같은 광 변환 물질이 포함된 신틸레이터(Scintillator)가 분석 물질을 투과한 엑스레이를 가시광선으로 바꾸고 광 다이오드(photo diode) 혹은 CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor)센서가 상기 가시광선을 전자로 바꾸어 이러한 전기신호를 이후 패널이 감지해 정보를 판독해낸다. 특히 간접 방식의 광 검출 장치는 저 전압 하에 운용이 가능해 휴대가 가능하도록 제작할 수 있고 방사선 피복이 적어 의료 및 산업 분야에서 각광받고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 광 검출 장치의 일 부분을 도시한 도면이다. 그리고 도 2는 도 1의 I-I' 선에 따라 절단한 단면도이다
도 1 내지 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 광 검출 장치는, 기판(106) 상에 금속막을 증착하고, 마스크 공정에 따라 게이트 전극(160)을 형성한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 이때, 게이트 패드와 리드 아웃 패드를 동시에 형성할 수 있다.
상기 게이트 전극(160)이 상기 기판(106) 상에 형성되면, 상기 기판(106)의 전면에 게이트 절연막(103)을 형성하고, 비정질 실리콘막과 도핑된 비정질 실리콘막을 순차적으로 형성한 다음, 마스크 공정에 의해 상기 게이트 전극(160) 상부의 상기 게이트 절연막(103) 상에 액티브층(150)을 형성한다.
상기 액티브층(150)이 형성되면 상기 기판(106) 상에 소스/드레인 금속막을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 소스/드레인 전극(140a, 140b)을 형성한다.
그 후에 제1 층간절연막(102)을 상기 기판(106) 상에 형성하고, 콘택홀 공정을 진행하여 상기 드레인 전극(140b)을 오픈한다. 이후, 금속막을 기판 상에 형성한 다음 마스크 공정에 따라 상기 화소 영역 상에 제2 전극(130)을 형성한다. 상기 제2 전극(130)은 콘택홀을 통하여 상기 드레인 전극(140b)과 전기적으로 콘택된다. 상기 제2 전극(130)은 예를 들어 몰레브덴(Mo), 알루미늄(Al) 및 이들의 합금 중 어느 하나를 선택한 금속 재질을 사용할 수 있다.
이어서, 상기 제2 전극(130) 상에 광 도전체막과 금속막을 차례로 형성한 다음, 마스크 공정을 진행하여 상기 금속막으로부터 제1 전극(110)을 먼저 형성하고, 이후 마스크 공정을 추가로 진행하여 상기 제2 전극(130)과 상기 제1 전극(110) 사이에 상기 광 도전체막으로부터 광 다이오드(120)를 완성한다. 상기 제1 전극(110)은 예를 들어, 투명성 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide : IZO), 또는 인듐 주석 아연 산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기와 같이 화소 영역에 상기 광 다이오드(120)가 형성되면, 상기 기판(106)의 전 영역에 제2 층간절연막(105)을 형성한 다음, 마스크 공정에 따라 상기 소스 전극(140a) 영역과, 상기 제2 전극(130) 및 상기 게이트 패드 영역과 상기 리드 아웃 패드 영역을 오픈하는 콘택홀 공정을 진행한다.
그 후에, 금속막을 기판 상에 형성한 다음, 마스크 공정에 따라 바이어스 라인(101)을 형성한다.
이와 같이 상기 기판(106) 상에 상기 바이어스 라인(101)이 형성되면, 화소 영역과 대응되는 상기 제2 층간절연막(105)을 제거하여 상기 제1 전극(110)의 일부가 노출된 오픈영역을 형성한다.
이어서, 상기 기판(106)의 상부에 보호막(104)을 형성한다.
도 3은 도 1의 광 검출 장치에 추가적인 구성 요소를 더하고, 여기에 외부 광선의 입사를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래 기술에 따른 광 검출 장치는, 도 1에 따라 상기 보호막(104)을 형성한 상기 기판(106)의 상부에 평탄화가 가능하도록 평탄화 막(107)을 형성한다.
그 후에, 상기 기판(106) 상에 상기 평탄화 막(107)이 형성되면, 엑스레이 광선을 가시광선으로 변환할 수 있는 형광물질이 구비된 형광체(170)를 상기 기판(106) 상부에 형성한다.
이 때, 엑스레이 등의 외부 광선은 외부 광원(300)으로부터 발광해 광 검출 장치에 입사하고, 입사한 외부 광선은 차례로 상기 형광체(170), 상기 평탄화 막(107), 상기 보호막(104), 상기 제2 층간 절연막(105) 및 상기 제1 전극(110)와 같은 구성요소를 거쳐 상기 광 다이오드(120)에 주사된다.
상기 내용에 따라 도 1을 참조하면, 상기 외부 광선이 입사하여 상기 광 다이오드(120)에 도달 가능한 면적은 입사 영역(190)으로 나타낼 수 있다.
여기서, 광 검출 장치의 외부 광선 입사 효율을 나타내는 수치로 필 팩터(fill factor)가 존재하며, 이는 외부 광선을 받아들인 광 다이오드의 면적을 외부 광선이 입사한 기판 전체의 면적으로 나눈 것으로 정의 내릴 수 있다.상기 광 검출 장치에 있어서, 외부 광선이 입사하는 상기 기판(106) 전체의 면적이 동일할 때, 상기 입사 영역(190)을 넓힌다면 필 팩터의 수치는 증가하게 된다. 이렇게 필 팩터의 수치를 증가시키기 위해서는 상기 광 검출 장치를 구성하는 구성 요소들의 위치 및 면적의 변경이 요구된다.
광 검출 장치의 성능, 품질 및 생산성 향상을 위해서 필 팩터 증가와 광 효율(Quantum Efficiency) 향상 및 공정의 단순화가 필요하기에, 발명자들은 외부 광선의 입사를 방해하는 구조물을 최소화하기 위한 구조를 도출하였다. 구체적으로 발명자들은 게이트 전극, 액티브 층, 소스/드레인 전극 등을 포함하여 이루어진 박막 트랜지스터를 광 다이오드 하부에 배치시켜 광 다이오드로의 광 입사를 극대화하는 광 검출 장치를 고안하였다. 본 명세서는, 발명자들이 고안한 광 다이오드 기반 광 검출 장치에 있어서 원하는 필 팩터를 만족시키고 또한 불량 감소 및 공정 단순화가 가능한 엑스레이 검출기용 기판 및 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따른 광 검출 장치에 따라, 종래 기술 대비 증가된 필 팩터와 향상된 광 효율 및 공정 단순화를 통한 생산 효율성 증가를 제공된다. 광 검출 장치는 기판, 광 다이오드, 박막 트랜지스터, 형광체를 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 드레인 전극, 소스 전극을 포함할 수 있다.
본 명세서에 일 실시예에 따른 광 검출 장치는 광 다이오드를 기판과 박막 트랜지스터 사이에 배치시키고 외부 광선의 입사를 기판 하부로 받아들이는 것으로서, 종래 기술에 있어서 박막 트랜지스터를 기판과 광 다이오드 사이에 배치시키고 외부 광선의 입사를 기판 상부로 받아들인 것과 대조적이다. 이러한 일 실시예에 따른 광 검출 장치는 종래 기술 대비 광 다이오드의 배치 및 면적변경이 비교적 자유롭고 광 다이오드로의 외부 광선 입사를 방해하는 구성요소가 줄어들어 입사 면적이 늘어나 필 팩터가 향상되고, 종래 기술 대비 구성 요소의 구조 변경으로 광 효율을 향상시키며, 마스크공정의 수를 감소시켜 생산효율성이 증대된다.
또한 본 명세서의 또 다른 일 실시예에 따른 광 검출 장치는 상기 일 실시예에 따른 광 검출 장치에 있어서 기판 하부에 추가적으로 형광체가 추가된 것으로, 종래 기술에 있어서 기판 상부에 형광체를 구비하기 위해 평탄화 막을 배치했던 것과 대조적으로 평탄화 막의 배치가 요구되지 않아 공정의 단순화가 가능해진다.
타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 명세서의 실시예들은 종래 기술 대비 필 팩터를 증가시키고, 구성 요소의 구조 변경을 통해 광 효율의 극대화가 가능하며, 공정 난이도 하락 및 공정 단계를 간소화한 광 검출 장치 및 상기 광 검출 장치의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 명세서의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 광 검출 장치의 일부분을 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 2의 I-I' 선에 따라 절단한 단면도이다
도 3은 도 2에서 평탄화막, 형광체가 추가된 후 외부 광선의 입사를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 장치의 일부분을 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 4의 II-II' 선에 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 도 5에서 형광체가 추가된 후 외부 광선의 입사를 보여주는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 7a 내지 7i는 본 명세서의 일 실시예에 따른 광 검출 장치의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적으로 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
용어적 사용에 있어서 다음의 설명에 등장할 일부 단어는 다음과 같이 의미를 가질 수 있다. 하부는, 도 1의 실시예에 기반하였을 때, 보호막에서 기판을 향하는 일 방향을 의미하며 이에 반대되는 타 방향은 상부로 지칭한다. 이러한 지칭은 편의를 위하여 사용되고 이러한 지칭은 도2, 도3, 도5, 도6, 도 7a 내지 7i에서 사용 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술의 실시예와 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1내지 도 3에 도시한 종래 기술에 따른 광 검출 장치의 경우, 박막 트랜지스터의 상부에 광 다이오드가 배치되는 구조를 가지고, 외부 광선의 입사는 기판의 상부를 통해 이루어지기 때문에, 박막 트랜지스터 및 바이어스 라인에 기인한 외부 광선의 입사 방해에 따라 약 60%의 필 팩터를 확보할 수 있었다.
그런데, 이보다 더 높은 필 팩터의 확보 및 향상된 광 효율을 얻기 위해서는 광 다이오드의 면적 증대, 외부 광선의 입사를 방해하는 구성 요소의 재배치 및 광 다이오드의 구조 변경이 요구되나, 종래 기술에 따른 광 검출 장치의 경우, 구조가 갖는 근본적 한계를 벗어나지 못하고 있다.
구체적으로, 종래 기술의 광 검출 장치를 도식한 도 2에 따르면, 광 다이오드(120)는 상기 광 다이오드(120) 하부에 위치한 제2 전극(130)의 콘택홀을 통해 소스/드레인 전극(140a, 140b) 및 게이트 전극(160)으로 이루어진 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되어야 한다. 이러한 구조에 기인하여, 상기 광 다이오드(120)는 하부 일면 일부에 상기 박막 트랜지스터를 위치시킬 수밖에 없고 따라서 상기 광 다이오드(120)의 면적 증대 및 재배치에 한계를 드러낸다.
또한, 상기 광 다이오드(120) 하부 일면 일부에 하나 이상의 구성요소가 배치되므로 상기 광 다이오드(120)는 미세하게 굴곡이 지며 기판(106)과 평행하게 배치될 수 없다. 이러한 상기 광 다이오드(120)의 굴곡은 누설 전류를 야기할 수 있기에 광 효율에 영향을 준다.
뿐만 아니라, 상기 제2 전극(130)의 콘택홀의 테이퍼(taper) 각도가 미세하게 변할 시 상기 광 다이오드(120)의 광 효율에 영향을 주게 된다.
그리고, 상기 광 다이오드(120) 상부에 배치된 바이어스 라인(101c)은 상기 광 다이오드(120)로의 외부 광선 입사를 방해하므로 광 검출 장치의 필 팩터를 하락시키는 요인이 된다.
제조 공정에 있어서, 종래 기술에 따른 광 검출 장치는 기판 위에 상기 박막 트랜지스터, 그 위에 상기 광 다이오드(120)를 배치시킬 경우, 전면 증착이 아닌 부분 증착 공정이 요구되고 다수의 포토리소그래피공정(마스크 공정)이 필요하다. 여기서 상기 포토리소그래피공정은 마스크에 그려진 패턴을 박막이 증착된 기판 위에 전사시켜 원하는 패턴을 형성하는 일련의 공정으로 감광액 도포, 노광, 현상공정 등 다수의 공정으로 이루어지며, 다수의 포토리소그래피공정은 생산수율을 떨어뜨리는 단점이 있다. 특히, 패턴을 형성하기 위하여 설계된 마스크는 매우 고가여서, 공정에 적용되는 마스크 수가 증가하면 광 광 검출 장치의 제조비용이 이에 비례하여 증가하게 된다.
뿐만 아니라, 종래 기술에 따른 광 검출 장치는 두 번의 층간 절연막을 배치시키는 공정, 상기 광 다이오드(120) 하부에 상기 제2 전극(130)의 콘택홀을 구비하는 공정 등 다수의 추가적인 공정이 요구된다.
또한 종래 기술에 따른 광 검출 장치를 도식한 도 3에 따르면, 평탄한 곳에만 배치가 가능한 형광체(170)의 특성으로 인해 상기 형광체(170) 부착 이전, 상기 기판(106) 일면을 평탄화 하기 위한 평탄화 막(107)의 배치 공정이 추가로 요구되는 문제점이 발생하였다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 광 검출 장치의 광 반응 소자를 도시한 도면이다. 특히 도 5는 상기 도 4의 II-II' 선을 따른 광 검출 장치의 광 반응 소자를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 광 검출 장치는 다양한 전자기 방사선과 반응해 구동되는데 이러한 전자기 방사선 중 엑스레이에 반응해 구동되는 본 발명에 따른 광 검출 장치는 엑스레이 디텍터(x-ray detector)로 명명될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 광 검출 장치는, 기판(206) 면을 가로지르는 바이어스 라인(201a)과 광 다이오드(220), 상기 광 다이오드(220) 영역에 배치되어 있는 제2 전극(230), 상기 제2 전극(230) 영역에 배치되어 있는 소스 전극(240b), 드레인 전극(240a), 액티브 층(250) 및 게이트 전극(260)을 포함하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터가 복수 개 모여 이룬 박막 트랜지스터 어레이(array)를 포함한다.
도 4에 나타난, 입사 영역(290)은 상기 기판(206)에 구비된 상기 광 다이오드(220)의 일면이 나타낸 면적 중 상기 바이어스 라인(201a)이 배치된 면적을 제외한 면적으로, 상기 기판(206)에 다른 구성 요소가 배치됨과 관계 없이 상기 바이어스 라인(201a)의 면적에만 영향을 받는다.
도 5에 따르면, 외부 광선이 상기 기판(206)으로 입사할 때, 상기 광 다이오드(220)가 위치한 일면을 상기 기판(206)의 제1 면으로 일컫는다면, 상기 외부 광선은 상기 제1 면의 반대측 일면인 제2 면으로 입사하게 된다.
이 때 입사하는 상기 외부 광선은 가시광선, 엑스레이를 포함하는 다양한 전자기 방사선(electromagnetic radiation)이 될 수 있다.
상기 기판(206)은 외부 광선이 상기 광 다이오드(220)로 입사하는 광 경로 상에 존재하고, 상기 기판(206)의 광 흡수 및 반사에 따른 외부 광선의 입사 방해를 최소화하기 위해 투과성이 있는 부재로 구성될 수 있다.
상기 바이어스 라인(201a)은 복수의 화소들에 구동전압을 전달한다. 상기 바이어스 라인(201a)은 상기 광 다이오드(220)에 일정한 전압을 전달하거나, 리버스 바이어스(reverse bias) 또는 포워드 바이어스(forward bias)를 선택적으로 전달할 수 있다. 상기 바이어스 라인(201a)은 도 4 상, y 방향으로 연장되고, 제1 전극(210)을 통해 상기 광 다이오드(220)와 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 또한 상기 바이어스 라인(201a)은 상기 제1 전극(210)을 통해 도면에 나타나지 않은 또 다른 복수의 광 다이오드들과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다.
상기 제1 전극(210)은 양의 전극(cathode)로서 상기 기판(206) 일면 전체에 배치된다. 이에 따라 종래기술과 달리 포토리소그래피공정(마스크 공정)이 요구되지 않는 공정 상 이점을 가진다.
또한 상기 제1 전극(210)은 외부 광선이 상기 광 다이오드(220)로 입사하는 광 경로 상에 위치하는데, 이에 따라 외부 광선이 상기 광 다이오드(220) 내로 용이하게 입사할 수 있도록 예를 들어, 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide : IZO) 및 인듐 주석 아연 산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 등과 같은 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다.
다시 말해, 상기 제1 전극(210)은 상기 기판(206) 일면 중 상기 제1 면에 위치하며 상기 바이어스 라인은(201)은 상기 제1 전극(210)과 상기 기판(206) 사이에 위치한다고 볼 수 있다.
또한 상기 제1 전극(210)은 상기 기판(206)의 상기 제1 면에 상기 바이어스 라인(201)이 배치된 이후 상기 기판(206)의 상기 제1 면 전체에 구비되므로, 상기 제1 전극(210)은 상기 바이어스 라인(201)이 구비되어 있는 면적을 제외한 상기 기판(206)의 제1 면 전체를 제1 면적이라 일컬을 때, 상기 제1 면적과 상기 제1 면적을 제외한 상기 바이어스 라인(201)의 표면적에 구비되어 있다고 볼 수 있다.
종래 기술 대비, 이러한 구조는 상기 제1 전극(210)이 콘택홀을 가지지 않기에 궁극적으로 광 검출 장치의 광 효율을 증가시킨다.
도 5에 따르면, 상기 광 다이오드(220)는 상기 제1 전극(210)과 상기 박막 트랜지스터 사이에 위치한다. 상기 광 다이오드(220)는 기판(206) 하부로 입사한 외부 광선에 대하여 광 반응을 일으킨다. 이러한 광 반응은 입사한 가시광선을 전기신호로 변환 및 수집하여 리드 아웃 회로로 전송한다.
상기 광 다이오드(220)는 굴곡 없이 상기 기판(206)과 평행하게 구성된다. 여기서 상기 광 다이오드(220)가 굴곡 없이 평행하다는 것은, 상기 광 다이오드(220) 하부에 배치될 수 있는 특정 구성 요소가 상기 광 다이오드(220) 하부 일면 중 일부에 구비되지 아니하고 상기 광 다이오드(220) 일면 전체에 구비되어 상기 광 다이오드(220)가 하부에 배치된 상기 특정 구성요소로 인해 미세한 굴곡을 갖지 아니함을 말한다. 여기서 특정 구성요소로는 상기 제1 전극(210)을 포함될 수 있다.
종래 기술 대비, 이러한 구조는 굴곡 면의 부재를 통해 누설 전류를 막을 수 있고 궁극적으로 광 검출 장치의 광 효율을 증가시킨다.
또한 상기 광 다이오드(220)는 상기 제1 전극(210)과 일면 전체에서 직접 맞닿아 구비된다.
뿐만 아니라, 상기 광 다이오드(220)는 종래기술 대비 하부에 위치하는 구성요소가 줄어들어 배치 및 면적 변화에 있어서 선택의 폭이 증가한다. 특히 상기 광 다이오드(220)는 상기 박막 트랜지스터가 상기 광 다이오드(220)의 하부에 존재하지 않음으로 인해 상기 기판 일면 전체에 형성이 가능하다.
도 4에 따르면, 상기 광 다이오드(220)는 상기 바이어스 라인(201a)이 배치된 영역을 제외한 영역에 배치되어 있으나, 상기 광 다이오드(220)의 배치는 도 4에 국한되지 않으며, 가능한 높은 필 팩터를 얻기 위해 상기 입사 영역(290)을 최대화하는 방향으로 배치될 수 있다.
상기 광 다이오드(220)는 도면에 나타나지 않은 또 다른 복수의 광 다이오드와 일 군을 이루어 광 다이오드 구조물을 이룰 수 있다. 상기 광 다이오드 구조물은 상기 광 다이오드(220)와 또 다른 복수의 광 다이오드의 집합이기에 상기 광 다이오드(220)가 가진 특성을 온전히 가질 수 있다.
또한 상기 광 다이오드(220)는 외부 광선에 반응해 전기적 신호를 내놓는 특정 검출기로서, 종래 기술의 광 검출 장치의 광 다이오드를 일반 검출기로서 명명할 수 있다.
상기 제2 전극(230)은 상기 광 다이오드(220) 일면 전체에 배치된다. 상기 제2 전극(230)은 음의 전극(anode)으로서 상기 광 다이오드(220)보다 같거나 좁은 면적으로 형성될 수 있다. 상기 제2 전극(230)은 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 이들의 합금 중 어느 하나를 선택한 금속 재질을 사용할 수 있다.
또한, 상기 제2 전극(230) 상기 광 다이오드(220) 및 상기 박막 트랜지스터간의 전기적 도통에 이용된다. 종래기술에 따른, 기존의 제2 전극은 박막 트랜지스터와의 전기적 도통을 위해 콘택홀을 통하여 전기적으로 연결되었으나 본 발명은 이와 달리, 상기 광 다이오드(220) 상부 면에 기판과 평행하도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제2 전극(230)이 평행하게 배치된다는 것은, 상기 광 다이오드(220)가 굴곡 없이 평행하게 배치된다는 것과 같은 의미로서 상기 제 2전극(230) 하부에 배치될 수 있는 특정 구성 요소가 상기 제2 전극(230) 하부 일면 중 일부에 구비되지 아니하고 상기 제2 전극(230) 일면 전체에 구비되어 상기 제2 전극(230)가 하부에 배치된 상기 특정 구성요소로 인해 미세한 굴곡을 갖지 아니함을 말한다.
그리고, 상기 특정 구성요소로는 상기 광 다이오드(220) 및 상기 제1 전극(220) 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.
또한, 상기 제2 전극(230)은 상기 광 다이오드(220)의 상부 일면에 배치되고 상기 박막 트랜지스터의 하부 일면에 배치되므로, 다시 말해 상기 광 다이오드(220)와 상기 박막 트랜지스터 사이에 위치한다고 볼 수 있다.
층간절연막(202)은 상기 제1 전극(210), 상기 광 다이오드(220) 및 상기 제2 전극(230)을 덮도록 형성되며, 상기 광 다이오드(220)와 상기 박막 트랜지스터 사이에서 전자의 도통을 막아 층을 분리하는 역할을 한다. 또한 상기 층간절연막(202)은 절연 물질로 구성되며, 예를 들어 테트라 규산염광물(tetraethoxy silane, TEOS) 및 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 소스/드레인 전극(240b, 240a), 게이트 전극(260) 및 상기 액티브 층(250)을 포함한다. 상기 박막 트랜지스터는 상기 제2 전극(230)이 배치된 일면 상에 배치되며, 상기 박막 트랜지스터와 상기 제2 전극(230) 사이에는 층간 절연막(202)이 배치될 수 있다.
또한 상기 박막 트랜지스터는 외부의 신호에 따라 턴-온(turn-on) 및 턴-오프(turn-off)가 가능한 일반 스위치로서, 종래 기술에 따른 광 검출 장치의 박막 트랜지스터는 일반 스위치로서 명명될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 박막 트랜지스터는 상기 층간 절연막(202)을 관통하여 배치된 콘택홀을 통해 상기 제2 전극(230)과 전기적으로 연결된다. 상기 제2 전극(230)은 광 다이오드(220)와 전기적으로 연결되어 있으므로, 상기 박막 트랜지스터는 상기 광 다이오드(220)에서 생성된 전자를 받아들여 판독(reading)할 수 있다. 이러한 방식으로 상기 박막 트랜지스터의 각 픽셀 별로 판독되는 신호는 AD 변환기 (analog to digital converter : ADC)를 거쳐 디지털화하여 최종적으로 모니터에 디지털 이미지로 구현될 수 있다.
상기 소스/드레인 전극(240b, 240a)은 예를 들어, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다. 선택적으로, 상기 소스/드레인 전극(240b, 240a)은 텅스텐(W), 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 크롬(Cr), 코발트(Co), 루테늄(Ru), 니오븀(Nb), 로듐(Rh), 지르코늄(Zr) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 액티브 층(260)은 예를 들어, 비정질 실리콘(a-Si) 등의 반도체층으로 이루어질 수 있다. 상기 액티브 층(260)은 상기 소스/드레인 전극(240b, 240a)과 오믹 콘택(ohmic contact)을 형성하기 위한 오믹 콘택층이 위치할 수 있다. 상기 오믹 콘택층은, 예를 들어, 고농도로 도핑된 비정질 실리콘(n+ a-Si 또는 p+ a-Si)으로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 전극(260)은 상기 박막 트랜지스터와 같은 일면에 배치된다. 상기 게이트 전극(260)과 상기 박막 트랜지스터 사이에는 게이트 절연막(203)이 배치될 수 있다. 상기 게이트 전극(260)은 상기 광 다이오드(220)와 전기적으로 연결되어 상기 박막 트랜지스터를 컨트롤될 수 있다. 다시 말하면, 상기 게이트 전극(260)에 문턱 전압보다 큰 전압이 공급되는 경우 상기 박막 트랜지스터는 턴-온(turn-on) 된다.
상기 게이트 전극(260)은 도 4 상, x 방향으로 연장되고, 도 4에 나타나지 않은 또 다른 복수의 광 다이오드들과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 게이트 전극(260)은 예를 들어, 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰레브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 절연막(203)은 상기 층간절연막(202)과 상기 보호막(204) 사이, 상기 소스/드레인 전극(240b, 240a)과 상기 보호막(204) 사이 및 상기 액티브 층(250)과 상기 보호막(204) 사이에 위치하며, 예를 들어 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 산화질화막(SiONx) 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 선택적으로, 상기 게이트 절연막(223)은 하프늄 산화막(HfO2), 알루미늄 산화막(Al2O3), 이트륨 산화막(Y2O3), 탄탈륨 산화막(Ta2O5) 등과 같은 고유전율 유전체 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
상기 보호막(204)은 상기 게이트 절연막(203) 및 상기 게이트(260)를 덮도록 형성되며, 예를 들어 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 등으로 이루어진 무기 물질, 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질, 또는 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 등으로 형성될 수 있다. 또한 상기 보호막(204)은 유기막의 우수한 특성을 살리면서도 노출된 상기 박막 트랜지스터를 보호하기 위하여 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수도 있다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시한 엑스레이 검출기용 기판의 다른 일 실시예로서 도 4 및 도 5에 나타난 구성요소와 동일한 내용의 경우, 이하에서는 이들에 대한 설명을 생략하기로 한다. 도 6은 추가적으로, 기판 상부 일면에 다양한 구성요소를 구비함으로써 엑스레이 검출기용 기판을 나타낸 도 5의 일 실시예에 대하여, 기판 하부 일면에 형광체(270)를 더 구비하고 기판 하부에 위치하는 외부 광원(300)으로부터 외부 광선이 입사하는 엑스레이 검출기용 기판의 다른 일 실시예를 나타낸다.
상기 형광체(270)는 상기 기판(206) 상에서 상기 광 다이오드(220)가 위치한 일면의 타면, 즉 기판(206)의 하부에 구비된다. 종래 기술에 따르면, 형광체는 기판 상부로 입사하는 외부 광선에 반응하기 위해 기판 상부에 구비되었으나 본 발명에 따른 엑스레이 검출기용 기판은 외부 광선이 상기 기판(206) 하부로 입사하고 이에 따라 상기 기판(206) 하부에 구비되게 된다.
형광체의 구비는 평탄한 일면을 지니는 구성요소 상에 이루어질 필요가 있다. 종래 기술에 따르면, 형광체를 구비하기 이전 선행적으로 배치된 다양한 구성요소로 인해 형광체가 구비되어야 할 일면이 평탄하지 못할 수밖에 없고, 이러한 일면에 평탄화 막을 추가적으로 배치하여 평탄하게 만들어주어야만 했다. 이와 달리 본 발명에 따르면, 외부 광선이 상기 기판(206) 하부로 입사하는 구조를 가지고, 이에 따라 형광체(270)를 구비되어야 할 일면이 평탄한 일면을 지니는 상기 기판(206) 하부 일면이 되므로 평탄화 막을 추가적으로 배치하는 과정이 요구되지 않는다.
상기 형광체(270)는 상기 외부 광원(300)으로부터 입사한 엑스레이를 가시광선 영역의 약 400nm에서 700nm의 파장을 갖는 광선으로 변환하며 신틸레이트 층(scintillation layer) 혹은 신틸레이터(scintillator)라고 불릴 수 있다.
상기 형광체(270) 내부에는 외부로부터 입사한 엑스레이에 반응하여 가시광선을 방출하는 형광물질이 포함되어 있으며, 예를 들어 세슘 요오드화합물(cesium iodide) 및 옥시황화 가돌리늄(gadolinium oxysulfide, Gadox)로 이루어질 수 있다.
상기 외부 광원(300)은 다양한 광선을 발광하여 본 발명의 엑스레이 검출기용 기판에 광선을 입사시킬 수 있다. 상기 광선은 엑스레이에 한정되지 않으며 가시광선을 포함한 다양한 광선이 포함된다. 상기 광선의 입사는, 상기 외부 광원(300)으로부터 본 발명의 엑스레이 검출기용 기판에 직접적으로 입사하는 경우뿐 아니라, 외부 광원(300)으로부터 발광된 외부 광선이 다양한 피사체를 통과하여 파장이 변경된 후 입사할 수 있다.
또한 도시하지 않았지만 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑스레이 검출기용 기판은, 상기 기판(206)과 상기 형광체(270) 사이에 산란 방지층을 포함할 수 있다. 상기 산란 방지층은 상기 기판(206)으로 입사하는 외부 광선이 상기 기판(206)을 통과하기 앞서 표면 조도 및 표면 경도를 향상시키고 외부에서 입사되는 빛의 외부 산란을 줄여주는 역할을 하며 예를 들어, 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide : IZO) 및 인듐 주석 아연 산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 등과 같은 투명한 도전성 물질을 사용할 수 있다.
도 6에 따른 본 발명의 다른 실시예의 경우, 종래 기술 대비 향상된 필 팩터를 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 다른 실시예는 상기 광 다이오드(220) 하부에 상기 박막 트랜지스터가 부재하므로 상기 광 다이오드(220)의 배치 및 면적 증가가 용이해 입사 면적을 증가시킬 수 있고, 상기 제2 전극(230)이 콘택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되지 않으므로 이에 따른 광 효율 감소가 나타나지 않는다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예는 종래 기술에 따른 광 검출 장치에 비해 향상된 입사 효율과 이에 따라 증가된 필 팩터를 가지며, 나아가 증대된 광 효율을 가질 수 있다.
도 7a 내지 도 7i는 도 4에 도시된 광 검출 장치에 있어서, I-I' 선에 따른 광 검출 장치의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.
상기 광 검출 장치의 제조 공정은 상기 박막 트랜지스터를 포함하는 광 검출 장치에 다수의 포토리소그래피(photolithography) 공정(마스크공정)이 적용되므로 생산효율성 측면에서 상기 마스크 공정의 감소가 요구된다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 기판(206) 전면에 제1 도전막을 형성한 후 포토리소그래피공정(제1 마스크공정)을 이용하여 상기 제1 도전막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 기판(206) 상부에 상기 바이어스 라인(201)을 형성한다.
여기서 상기 제1 도전막으로, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제1 도전막은 상기 저저항 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수 도 있다.
다음으로, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 바이어스 라인(201)이 형성된 상기 기판(206) 전면에 제2 도전막을 형성하고 이렇게 형성된 상기 제2 도전막은 상기 제1 전극(210)으로서 사용된다.
여기서 상기 제2 도전막으로, 예를 들어 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide : IZO) 및 인듐 주석 아연 산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 등과 같은 투명한 도전성 물질을 사용할 수 있다. 또한 상기 제2 도전막은 상기 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수 도 있다.
그리고, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극(210) 전면에 차례대로 제3 도전막과 제4 도전막을 형성한 후 포토리소그래피공정(제2 마스크공정)을 이용하여 상기 제3 도전막 및 상기 제4 도전막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 제1 전극(210) 상부에 상기 광 다이오드(220) 및 상기 제2 전극(230)을 형성한다.
이때, 상기 제3 도전막은 상기 광 다이오드(220)으로, 상기 제4 도전막은 상기 제2 전극(230)으로 형성되며 여기서 상기 제3 도전막은, 예를 들어 n-타입 실리콘층, 진성(intrinsic) 실리콘층 및 p-타입 실리콘층이 순차적으로 적층된 구조로 이루어질 수 있고 상기 제4 도전막은, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등과 같은 저저항 불투명 도전물질로 이루어질 수 있다.
추가적으로 상기 제3 도전막으로 상기 광 다이오드(220)를 형성하는 공정은 편의를 위해 제1 공정으로 지칭될 수 있다.
다음으로, 도 7d에 도시된 바와 같이 상기 제1 전극(210), 상기 광 다이오드(220) 및 제2 전극(230)이 형성된 상기 기판(206) 전면에, 예를 들어 테트라 규산염광물(tetraethoxy silane, TEOS) 및 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어진 제1 절연막을 형성한 후 포토리소그래피공정(제3 마스크공정)을 이용하여 상기 제1 절연막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 제2 전극(230)의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성한다. 여기서 상기 제1 절연막은 상기 층간절연막(202)으로 이용된다.
이후, 도 7e에 도시한 바와 같이, 상기 층간절연막(202)이 형성된 상기 기판(206) 전면에 제5 도전막을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제4 마스크공정)을 이용하여 상기 제5 도전막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 층간절연막(202) 상부에 상기 제5 도전막으로 이루어진 상기 소스 전극(240b) 및 드레인 전극(240a)를 형성한다.
이때, 상기 드레인 전극(240a)은 상기 제1 절연막의 콘택홀을 통해 상기 제2 전극(230) 전기적으로 접속하게 된다.
다음으로, 도 7f에 도시한 바와 같이, 상기 소스/드레인 전극(240b, 240a) 및 상기 층간절연막(202)이 형성된 상기 기판(206) 일면 전체에, 예를 들어 비정질 실리콘 박막 및 n+ 비정질 실리콘 박막을 증착한 후, 포토리소그래피공정(제5 마스크공정)을 이용하여 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 소스/드레인 전극(240b, 240a) 상부에 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브 층(250)을 형성한다.
이후, 도 7g에 도시한 바와 같이, 상기 소스/드레인 전극(240b, 240a), 상기 액티브 층(250) 및 상기 층간절연막(202)으로 형성된 상기 기판(206) 전면에 제2 절연막을 증착하며 상기 제2 절연막은 게이트 절연막(203)으로서 사용된다.
그리고, 도 7h에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(203)이 형성된 상기 기판(206) 전면에 제6 도전막을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제6 마스크공정)을 이용하여 상기 제6 도전막을 선택적으로 패터닝하여 상기 게이트 절연막(203) 상부에 상기 제6 도전막으로 이루어진 게이트 전극(260)을 생성한다.
이때, 상기 게이트 전극(260)은, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)과 같은 저저항 도전물질로 이루어질 수 있다
추가적으로, 상기 소스/드레인 전극(240b, 240a) 및 상기 게이트 전극(260)을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 공정은 편의를 위해 제2 공정으로 지칭될 수 있다.
다음으로, 도 7i에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(203) 및 상기 게이트 전극(260)이 배치된 상기 기판(206) 전면에 제3 절연막을 증착한 후, 상기 포토리소그래피공정(제7 마스크공정)을 이용하여 상기 제3 절연막을 선택적으로 패터닝하여, 도 7i에는 도시하지 않았지만 광 검출 장치의 게이트 패드부에 콘택홀을 형성한다. 여기서, 상기 제3 절연막은 상기 보호막(204)으로서 사용된다.
그리고, 도시하지 않았지만 상기 보호막(204)이 구비된 상기 기판(206)에 있어서 상기 기판(206) 하부에 제7 도전막을 도포하는 공정을 더 할 수 있다. 상기 제7 도전막은 예를 들어, 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide : IZO) 및 인듐 주석 아연 산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 등과 같이 산란 방지가 가능한 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 상기 제7 도전막은 산란 방지층을 이룬다.
이 때, 상기 산란 방지층을 제조하는 공정은 편의를 위해 제3 공정이라 지칭될 수 있다.
그리고, 도시하지 않았지만 상기 보호막(204)이 구비된 상기 기판(206)에 있어서 상기 기판(206) 하부에 형광 물질을 도포하는 공정을 더 포함할 수 있다. 외부로부터 상기 형광 물질에 입사한 엑스레이는 가시 광선으로 방출되며 이때, 상기 형광 물질로, 예를 들어 세슘 요오드화합물(cesium iodide) 및 옥시황화 가돌리늄(gadolinium oxysulfide, Gadox) 등과 같은 감광성 물질이 이루어질 수 있다. 이러한 상기 형광 물질은 형광체(270)를 이루며 나아가 신틸레이트 층(scintillation layer) 혹은 신틸레이터(scintillator)를 이룰 수 있다.
추가적으로 상기 형광체(270)를 형성하는 공정은 본 발명의 광 검출 장치의 제조방법에 있어서, 공정 순서의 제약 없이 적용될 수 있고 예를 들어, 상기 박막 트랜지스터를 제조하는 공정인 제2 공정 이후 또는 상기 산란 방지층을 제조하는 공정인 제3 공정 이후 적용될 수 있다.
상기에 설명된 바와 같이 광 검출 장치의 제조 방법에는 바이어스 라인(201), 광 다이오드(220)와 제2 전극(230), 층간절연막(202), 소스/드레인 전극(204a, 204b), 액티브 층(250), 게이트 전극(260) 및 보호막(204) 등을 패터닝하는데 7번의 포토리소그래피공정을 필요로 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 그 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 당업자에 의해 기술적으로 다양하게 연동 및 구동될 수 있으며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시되거나 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 종래 기술에 따른 일 실시예
101 : 바이어스 라인
102 : 제1 층간 절연막
103 : 게이트 절연막
104 : 보호막
105 : 제2 층간 절연막
106 : 기판
107 : 평탄화 막
110 : 제1 전극
120 : 광 다이오드
130 : 제2 전극
140a : 소스 전극
140b : 드레인 전극
150 : 액티브 층
160 : 게이트 전극
170 : 형광체
190 : 입사 영역
200 : 본 기술에 따른 일 실시예
201 : 바이어스 라인
202 : 층간 절연막
203 : 게이트 절연막
204 : 보호막
206 : 기판
210 : 제1 전극
220 : 광 다이오드
230 : 제2 전극
240a : 드레인 전극
240b : 소스 전극
250 : 액티브 층
260 : 게이트 전극
270 : 형광체
290 : 입사 영역
300 : 외부 광원

Claims (30)

  1. 특정한 광 투과성을 가지는 기판의 제1 면 위에 있는 박막 트랜지스터 어레이(array); 및
    상기 제1 면과 상기 박막 트랜지스터 어레이 사이에 있는 광 다이오드 구조물(structure)를 포함하며, 상기 광 다이오드 구조물은 상기 기판의 제2 면을 통하여 전자기 방사선(electromagnetic radiation)을 받고 처리하도록 구현된 광 검출 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제2 면을 통하여 전자기 방사선을 받고 처리하도록 구현된 광 검출 장치는,
    상기 광 검출 장치와 달리 기판의 제1 면을 통하여 전자기 방사선을 받고 처리하도록 구현된 광 검출 장치에 비하여 입사 효율이 향상된 광 검출 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제2 면에 산란방지층을 포함하는 광 검출 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 광 다이오드 구조물과 상기 기판 사이에 있는 하나 이상의 구성 요소;
    상기 구성 요소는 상기 광 다이오드 구조물 일면 전체에 구비된 것을 포함하며 상기 광 다이오드 구조물과 상기 기판 사이에는 상기 구성 요소만이 존재하는 광 검출 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 구성 요소는 제1 전극을 포함하는 광 검출 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 투과성을 가지는 부재로 구성되어진 광 검출 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제1 면에 위치하는 제1 전극; 및
    상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 위치하는 바이어스 라인을 포함하는 광 검출 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 투과성을 가지는 부재로 구성되어진 광 검출 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 기판이 상기 바이어스 라인을 향하는 일면 중, 상기 바이어스 라인이 구비되어 있는 면적을 제외한 상기 기판의 제1 면적과 상기 제1 면적을 제외한 상기 바이어스 라인의 표면적에 구비되어 있는 광 검출 장치.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 광 다이오드 구조물은 상기 제1 전극과 직접 맞닿아 구비되어 있는 광 검출 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 광 다이오드 구조물과 상기 박막 트랜지스터 어레이 사이에 위치하는 제2 전극을 포함하는 광 검출 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 전극과 상기 기판 사이에 있는 하나 이상의 구성 요소;
    상기 구성 요소는 제2 전극 일면 전체에 구비된 것을 포함하며 상기 제2 전극과 상기 기판 사이에는 상기 구성 요소만이 존재하는 광 검출 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 구성 요소는 상기 광 다이오드 구조물 및 제1 전극 중 적어도 어느 하나를 포함하는 광 검출 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 면에 형광체를 더 포함하는 광 검출 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 형광체를 위한 평탄화막이 필요 없는 광 검출 장치.
  16. 특정 기판에 특정 검출기를 먼저 형성하고 그 위에 특정 스위치가 형성된 특정 구조물(structure)을 포함하며, 일반 기판에 일반 스위치를 먼저 형성하고 그 위에 일반 검출기가 형성된 일반 구조물에 비하여 필 팩터(fill factor)가 향상된 광 반응 소자.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 일반 검출기가 일반 광 다이오드로 구성되어진 것에 대하여,
    상기 특정 검출기는 특정 광 다이오드로 구성된 광 반응 소자.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 일반 스위치는 일반 박막 트랜지스터로 구성되어진 것에 대하여,
    상기 특정 스위치는 특정 박막 트랜지스터로 구성된 광 반응 소자.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 특정 기판은 투과성 부재로 구성된 광 반응 소자.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 일반 검출기는 상기 기판의 상기 일반 스위치가 형성된 일면의 타면으로 입사한 외부 광선과 광 반응을 하는 광 반응 소자.
  21. 기판;
    상기 기판의 제1 면에 형성된 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터와 상기 기판 사이에 형성된 광 다이오드; 및
    상기 기판의 제2 면에 형성된 형광체를 포함하는 엑스레이 디텍터(x-ray detector).
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 형광체는 외부로부터 입사한 엑스레이에 반응하여 가시광을 방출하는 형광물질을 더 포함하는 엑스레이 디텍터.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 형광체를 위한 평탄화막이 필요 없는 엑스레이 디텍터.
  24. 기판 제1 면에 광 다이오드를 형성하는 제1 공정; 및
    상기 제1 공정 이후 상기 기판의 상기 제1 면에 박막 트랜지스터를 형성하는 제2 공정을 포함하는 광 검출기용 기판의 제조방법.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 제1 공정 이전 상기 기판의 상기 제1 면에 제1 전극을 상기 기판의 상기 제1 면 전면에 형성하는 공정을 더 포함하는 광 검출기용 기판의 제조방법.
  26. 제24 항에 있어서,
    상기 제1 공정 이전 상기 기판의 상기 제1 면에 바이어스 라인을 형성하는 공정을 더 포함하는 광 검출기용 기판의 제조방법.
  27. 제24 항에 있어서,
    상기 제1 공정과 상기 제2 공정 사이 상기 기판의 상기 제1 면에 제2 전극을 형성하는 공정을 더 포함하는 광 검출기용 기판의 제조방법.
  28. 제24 항에 있어서,
    상기 제2 공정 이후 상기 기판의 제2 면에 산란 방지층을 형성하는 제3 공정을 더 포함하는 광 검출기용 기판의 제조방법.
  29. 제28 항에 있어서,
    상기 제3 공정 이후 상기 기판의 상기 제2 면에 형광체를 형성하는 공정을 더 포함하는 광 검출기용 기판의 제조방법.
  30. 제24 항에 있어서,
    상기 제2 공정 이후 상기 기판의 상기 제2 면에 형광체를 형성하는 공정을 더 포함하는 광 검출기용 기판의 제조방법.
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