KR900001220Y1 - 고체 촬상 소자 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 고안의 고체 촬상소자의 단층 구조도.
제2도는 종래의 단결정 실리콘에 의한 고체촬상소자의 단층 구조도.
제3도는 고체촬상소자에 전압을 인가한 상태를 나타내는 설명도.
제4도는 제3도의 전기적 등가회로도.
제5도는 스위치의 상태에 따른 전압변화를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 그래스 기판 2 : n+다결정 실리콘
3 : 화소 분리용 산화막 4 : 게이트전극
5 : 제1전극 6 : 제2전극
7 : 절연층 8 : 광도전막
9 : 투명전극 10 : 색필터
11 : P다결정 실리콘
본 고안은 고체촬상소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다결정 실리콘을 사용한 박막트랜지스터를 형성하여 제조공정을 축소시키고, 감도를 향상시킨 고체촬상소자에 관한 것이다.
고체촬상소자는 영상신호를 전기적으로 변환시켜 주기위한 것으로, 제2도의 도시와 같이 n형 단결정 실리콘 기판(20)상에 P웰(21)을 형성하고, 그위에 P+형층(22)과 산화막(23)에 의해 구획되는 n+층(24)에 주사회로와 광다이오드를 시설하고, 다시 절연층(25) 및 게이트전극(26), 금속전극(27)을 형성시킨 구조로 되어있어서, 제조공정이 복잡하고, 특히 광다이오드 면적이 작아서 개구율이 낮다는 결점을 갖는다.
다시말하면, 이러한 고체촬상 소자는 광이(a)부분의 절연층(25)을 통하여 광다이오드인 n+층(24)에 입사되고, 광의 세기에 따른 자유전자(신호전하)가 n+층(24)에서 생성된다.
다음에 게이트전극(26)에 전압이 인가되면 게이트전극(26)밑에 공핍층이 형성되어 발생된 신호전하가 (b)부분 즉, n+층(24)으로 이동하며, 다시 금속전극(27)에 전압이 인가될 때 연결된 선을 통해 신호가 빠져나와 결국(a)부분의 입사광에 따른 신호를 얻을 수 있게 된다.
이와 같은 구조의 셀들을 2차원적으로 배열하여 순차적으로 신호를 추출하면 2차원적인 화상신호를 얻을 수 있게 되는데, 이때 신호를 추출해내기 위한 회로부분 즉, 게이트전극(26) 및 금속전극(27)의 각 셀마다 형성되어야 하기 때문에 전체길이(c)중에서 수광부가 차지하는 길이는 (d)가 되어 개구율 즉, 전체면적에서 빛을 받아 광전변환에 기여하는 면적의 비율이 낮아져 감도를 낮추는 결과를 초래한다.
본 고안은 상기한 바와 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 고안의 목적은 간단한 제조공정으로 생산가능토록 함으로써 대량생산에 접합하고, 구조적으로 개구율이 높도록 하여 각도를 향상시킬 수 있는 교체촬상소자를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 그래스 기판상에 P형 다결정 실리콘과 n+층 실리콘을 형성하고, 화소분리용 산화막을 성장시킨 다음 게이트 산화막의 상면에 게이트 전극을 형성하며, 절연층을 증착 에칭한 후 제1전극을 형성하여 주사용 박막 트랜지스터를 만들고, 다시 절연층을 증착에칭한 후 제2전극을 형성하며, 그 위에 광도전막, 투명전극 및 색필터를 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 고체촬상 소자를 제공한다.
이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 고안의 고체촬상 소자의 단층구조도를 나타낸 것으로서, 그래스기판(1)상에 다결정 실리콘층(2)와 (11)를 얇게 형성하고, 국부산화법(LOCOS)으로서 화소분리용 산화막(3)을 성장시킨다.
다결정 실리콘(2)와 (11)의 상면에 게이트산화막을 형성한 후 게이트 전극(4)를 형성하고, 절연층(7)을 증착한 후 필요부분을 에칭하여 제1전극(5)를 증착한다.
제1전극(5)위에 절연층(7)을 다시 증착시키고, 제1전극(5)상부의 절연층(7)만을 에칭하여 개구부를 형성한 다음 제2전극(6)을 형성한다.
그 위에 광도전막(8)을 증착한 다음 투명전극으로 ITO막(9)을 증착시키고, 마지막으로 색필터(10)을 도포하여 본 발명의 고체촬상소자를 제조한다.
여기서 색필터는 칼라고체촬상소자인 경우에 형성하고, 흑백용인 경우에는 색필터를 형성할 필요는 없다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 고안의 가장 큰 구조적인 특징은 광전변환부로 광도전막(8)을 사용한 것이다.
광도전막은 빛이 입사되면 그 저항치가 변화하는 성질을 갖고 있다.
이와 같은 고체촬상 소자의 작용효과를 제3도-제5도를 참조하여 설명한다.
제3도는 고체촬상소자의 투명전극(9), 광도전막(8) 및 제1, 2전극(5, 6)을 개략적으로 나타낸 것이고, 제4도는 제3도의 전기적 등가회로를 나타낸 것이며, 제5도는 제4도의 스위치(S1, S2)의 상태에 따른 콘덴서(c)의 전압변화를 나타낸 그래프이다.
제3도에서, ITO층(9)은 광도전막(9)의 앞부분에 전압을 인가하고, 전류의 폐회로를 구성하고 광도전막(8)의 광전변환을 하기 위해 설치된 것이며, 제1전극, 제2전극(5, 6)은 X, Y매트릭스 상태로 배열되어 스위칭하기 위해 설치된 것이다.
상기 고체촬상소자의 전기적 등가회로도인 제4도를 설명한다.
이때, 광도전막 부분은 1013Ω 정도의 매우 높은 저항(R)과 콘덴서(c)에 대응된다.
먼저, 스위치(S1), (S2)가 닫혔을 때는, 외부전압(V)에 의해 콘덴서(C)에 전압이 충전이 된다.(제5(a)도)
다음, 스위치(S1), (S2)가 오프되고, 광이 입사되면 광도전막의 저항(R)은 감소(1010Ω)된다.
그러므로, 콘덴서(C)에 충전되어 안정된 전하들이 저항(R)의 변화에 따라 방전을 시작하므로 콘덴서(C)의 전압은 제5(b)도에 나타낸 바와 같이 변화된 저항에 해당하는 전압으로 될 때까지 낮아진다.
즉, 전압(V)이 전압(V')까지 낮아지게 된다.
다음에, 스위치(S1), (S2)가 온되면 다시 전압(V)이 a와 b사이에 인가되는데, 콘덴서(C)에는 이보다 낮은 전압(V')이 충전되어 있으므로 다시 외부전압(V)에 의해 콘덴서(C)는 전압이 기존전압(V)으로 될 때까지 제5(c)도에서 처럼 충전된다.
이때, 흐르는 전류를 측정하면 이것이 곧 빛의 입사에 따른 변화량(V>V')이 되어 빛신호를 전기신호로 변환하여 얻을 수 있게 되는 것이다.
광도전막은 매우 높은 저항을 갖고 있으므로 광도전막을 별도로 격리시키지 않아도 인접한 영역으로 전류가 흐르지 않고, 오로지 전압이 걸려 있는 a와 b부분을 통해 최단거리로 충, 방전 전류가 흐르게된다.
스위칭을 해서 발생된 신호를 읽어내는 회로부가 종래의 형태에 비하여 광도전막 아래에 위치할 수 있으므로 스위칭회로에 의한 광입사 면적의 손실이 없고 개구율을 높일 수 있어 고감도를 실현할 수 있다.
또한, 종래의 고체촬상소자에 비해 P웰(21), P와 n형층(21), (22)등이 필요없으므로 공정이 간단하다.
상기한 바와같이 본 고안에 의하면, 단결정실리콘 기판내에 주사회로를 집적시키는 복잡한 공정에 비하여 그래스 기판상에 박막 트랜지스터를 형성하여 되는 공정이 한결 간단하므로 고체촬상소자의 제조원가를 절감할 수 있으며, 감도를 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (1)
- 그래스 기판(1)상에 다결정 실리콘(2)와 (11)을 얇게 형성하고, 국부산화법(LOCOS)에 의하여 화소분리용 산화막(3)을 성장시킨 다음, 다결정실리콘(2)와 (11)의 상면에 게이트 산화막을 형성하며, 그 위에 게이트 전극(4)을 형성한 후 절연층(7)을 증착하고, 필요한 부분을 에칭하여 제1전극(5)을 증착 형성한 다음, 제1전극(5)위에 절연층(7)을 증착하여 제1전극(5)만 에칭한 후 제2전극(6)을 형성하고, 그위에 광도전막(8)을 증착한 후 투명전극(9)을 다시 증착한 후 색필터(10)을 도포하여 형성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
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