KR101034463B1 - 엑스레이 디텍터 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
엑스레이(X-ray)의 검출효율을 향상시킬 수 있는 엑스레이 디텍터 및 이의 제조방법에서, 엑스레이 디텍터는 기판 상에 서로 교차되도록 형성된 게이트 및 데이터 배선들과, 기판 상에 형성되어 게이트 및 데이터 배선들과 각각 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터와, 기판 상에 형성되어 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 PIN 다이오드와, 게이트 및 데이터 배선들, 박막 트랜지스터 및 PIN 다이오드를 덮도록 기판 상에 형성되고, PIN 다이오드의 상부의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀을 갖는 제1 보호막와, 제1 보호막 상에 형성되고 바이어스 콘택홀을 통해 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하는 바이어스 배선과, 바이어스 배선을 덮도록 제1 보호막 상에 형성되고 무기물로 이루어진 제2 보호막과, 제2 보호막 상에 형성되고 외부로부터 인가되는 엑스레이를 PIN 다이오드에서 흡수되는 파장으로 변환시키는 광파장 변환부를 포함한다. 이와 같이, 광파장 변환부가 무기물로 이루어진 제2 보호막 상에 증착되어 형성됨에 따라, 엑스레이(X-ray)의 검출효율이 보다 향상될 수 있다.
제1, 제2 및 제3 보호막들
Description
본 발명은 엑스레이 디텍터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엑스레이를 검출하여 물체의 내부를 촬영할 수 있는 엑스레이 디텍터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 엑스레이(X-Ray)는 단파장을 갖고 있어 물체를 쉽게 투과할 수 있다. 이러한 엑스레이는 상기 물체 내부의 밀한 정도에 따라 투과되는 양이 결정된다. 즉, 상기 물체의 내부상태는 상기 물체를 투과한 상기 엑스레이의 투과량을 통해 간접적으로 관측될 수 있다.
엑스레이 디텍터는 상기 물체를 투과한 상기 엑스레이의 투과량을 검출하는 장치이다. 상기 엑스레이 디텍터는 상기 엑스레이의 투과량을 검출하여, 상기 물체의 내부상태를 표시장치를 통해 외부로 표시할 수 있다. 상기 엑스레이 디텍터는 일반적으로, 의료용 검사장치, 비파괴 검사장치 등으로 사용될 수 있다.
상기 엑스레이 디텍터는 외부로부터 인가되는 엑스레이를 가시광선으로 변환시키는 광파장 변환부 및 상기 가시광선을 전기로 변환시키는 PIN 다이오드를 포함 한다. 이때, 상기 광파장 변환부는 필름 형태로 상기 PIN 다이오드가 형성된 박막 트랜지스터 기판 상에 배치된다.
그러나, 상기 광파장 변환부가 필름 형태로 상기 박막 트랜지스터 기판 상에 배치될 경우, 상기 광파장 변환부 및 상기 박막 트랜지스터 기판 사이에 공기층이 형성되어, 상기 엑스레이의 검출효율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 외부로부터 입사되는 엑스레이에 대한 검출효율을 증가시킬 수 있는 엑스레이 디텍터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 엑스레이 디텍터를 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 엑스레이 디텍터는 게이트 배선, 데이터 배선, 박막 트랜지스터, PIN 다이오드, 제1 보호막, 바이어스 배선, 제2 보호막 및 광파장 변환부를 포함한다.
상기 게이트 및 데이터 배선들은 기판 상에 서로 교차되도록 형성된다. 상기 박막 트랜지스터는 상기 기판 상에 형성되어 상기 게이트 및 데이터 배선들과 각각 전기적으로 연결된다. 상기 PIN 다이오드는 상기 기판 상에 형성되어 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된다. 상기 제1 보호막은 상기 게이트 및 데이 터 배선들, 상기 박막 트랜지스터 및 상기 PIN 다이오드를 덮도록 상기 기판 상에 형성되고, 상기 PIN 다이오드의 상부의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀을 갖는다. 상기 바이어스 배선은 상기 제1 보호막 상에 형성되고, 상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉한다. 상기 제2 보호막은 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성되고, 무기물로 이루어진다. 상기 광파장 변환부는 상기 제2 보호막 상에 형성되고, 외부로부터 인가되는 엑스레이(X-ray)를 상기 PIN 다이오드에서 흡수되는 파장으로 변환시킨다.
상기 제2 보호막은 플라즈마에 의해 거칠기가 증가된 표면을 가질 수 있고, 상기 광파장 변환부는 상기 제2 보호막의 표면으로 결정이 성장되어 형성될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제2 보호막의 표면에는 복수개의 결정 씨드(seed)들이 분산되어 배치된 결정 씨드층이 형성될 수 있고, 상기 광파장 변환부는 상기 결정 씨드층의 결정 씨드들로부터 결정이 성장되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 결정 씨드들은 실리카 계열의 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2 보호막의 표면에는 복수의 요철 패턴들을 갖는 요철 패턴층이 형성될 수 있고, 상기 광파장 변환부는 상기 요철 패턴층의 요철 패턴들로부터 결정이 성장되어 형성될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제2 보호막의 표면에는 복수의 요철 패턴들이 형성될 수 있고, 상기 광파장 변환부는 상기 요철 패턴들로부터 결정이 성장되어 형성될 수 있다.
상기 제1 보호막은 무기 절연막일 수 있다. 이때, 상기 엑스레이 디텍터는 상기 제1 및 제2 보호막들 사이에 형성되어 상기 바이어스 배선을 덮고, 유기물로 이루어진 제3 보호막을 더 포함할 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 보호막은 유기 절연막일 수 있다.
상기 바이어스 배선은 상기 제1 보호막 상에 형성되어 상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하고, 투명한 도전성 물질로 이루어진 투명 배선부, 및 상기 투명 배선부 상에 형성된 금속 배선부를 포함할 수 있다.
상기 엑스레이 디텍터는 상기 박막 트랜지스터의 상부에 형성되어 상기 박막 트랜지스터를 커버하는 광차단부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 광차단부는 상기 바이어스 배선이 형성될 때 동시에 형성될 수 있다. 또한, 상기 광차단부는 상기 바이어스 배선과 연결되어 일체화될 수 있고, 상기 데이터 배선과 인접하여 상기 데이터 배선과 실질적으로 평행하게 형성될 수 있다.
상기 광차단부는 상기 제1 보호막 상에 형성되어 상기 제2 보호막에 의해 덮여지거나, 상기 제2 보호막 상에 형성되어 상기 광파장 변환부에 의해 덮여지거나, 상기 광파장 변환부 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 엑스레이 디텍터의 제조방법으로, 우선 서로 교차된 게이트 및 데이터 배선들과, 상기 게이트 및 데이터 배선들과 각각 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터를 기판 상에 형성한다. 이어서, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 PIN 다이오드를 상기 기판 상에 형성한다. 이어서, 상기 PIN 다이오드의 상부의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀을 갖는 제1 보호막을 상기 게이트 및 데이터 배선들, 상기 박막 트랜지스터 및 상기 PIN 다이오드를 덮 도록 상기 기판 상에 형성한다. 이어서, 상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하는 바이어스 배선을 상기 제1 보호막 상에 형성한다. 이어서, 무기물로 이루어진 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성한다. 이어서, 외부로부터 인가되는 엑스레이(X-ray)를 상기 PIN 다이오드에서 흡수되는 파장으로 변환시키는 광파장 변환부를 상기 제2 보호막 상에 형성한다.
상기 제2 보호막을 형성하는 단계는 상기 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성하는 단계, 및 상기 제2 보호막의 표면에 플라즈마를 인가하여 거칠기를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 상기 제2 보호막을 형성하는 단계는 상기 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성하는 단계, 및 상기 제2 보호막의 표면에 복수개의 결정 씨드들을 분사시켜 결정 씨드층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 상기 제2 보호막을 형성하는 단계는 상기 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성하는 단계, 및 상기 제2 보호막의 표면에 복수의 요철 패턴들을 갖는 요철 패턴층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 보호막을 형성하는 단계는 상기 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성하는 단계, 및 상기 제2 보호막의 표면을 패터닝하여 복수의 요철 패턴들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이와 같이 엑스레이 디텍터 및 이의 제조방법에 따르면, 엑스레이의 파장을 변환시켜 출력하는 광파장 변환부가 무기물로 이루어진 제2 보호막 상에 증착되어 형성됨에 따라, 상기 광파장 변환부 및 상기 제2 보호막 사이에 공기층이 형성되는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 엑스레이의 검출효율이 보다 향상될 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있으며, 막(층)이 다른 막(층) 또는 기판 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 막(층) 또는 기판 상에 직접 형성되거나 그들 사이에 추가적인 막(층)이 개재될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엑스레이 디텍터의 일부를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 엑스레이 디텍터는 베이스 기판(100), 게이트 배선(110), 게이트 절연막(120), 데이터 배선(130), 박막 트랜지스터(TFT), PIN 다이오드(DI), 제1 보호막(150), 바이어스 배선(160), 광차단부(170), 제2 보호막(180) 및 광파장 변환부(190)를 포함한다.
상기 베이스 기판(100)은 플레이트 형상을 갖고, 투명한 물질, 예를 들어 유리, 석영, 합성수지 등으로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 배선(110)은 상기 베이스 기판(100) 상에 제1 방향으로 형성되고, 상기 게이트 절연막(120)은 상기 게이트 배선(110)을 덮도록 상기 베이스 기 판(100) 상에 형성된다. 이때, 상기 게이트 절연막(120)은 무기물, 일례로 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어질 수 있다.
상기 데이터 배선(130)은 상기 게이트 절연막(120) 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성된다. 이때, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 직교하는 방향인 것이 바람직하다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(G), 액티브 패턴(A), 오믹콘택 패턴(O), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)을 포함한다. 상기 게이트 전극(G)은 상기 게이트 배선(110)으로부터 분기되어 형성되고, 상기 액티브 패턴(A)은 상기 게이트 전극(G)과 중첩되도록 상기 게이트 절연막(120) 상에 형성된다. 상기 소스 전극(D)은 상기 데이터 배선(130)으로부터 분기되어 상기 액티브 패턴(A)과 중첩되도록 형성되고, 상기 드레인 전극(D)은 상기 소스 전극(D)과 이격되도록 상기 액티브 패턴(A)과 중첩되어 상기 게이트 절연막(120) 상에 형성된다. 상기 오믹콘택 패턴(O)은 상기 소스 전극(S)과 상기 액티브 패턴(A) 사이와, 상기 드레인 전극(D)과 상기 액티브 패턴(A) 사이에 각각 형성되어, 전극과 패턴 사이의 접촉저항을 감소시킨다.
상기 PIN 다이오드(DI)는 상기 베이스 기판(100) 상에 형성되어 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결된다. 구체적으로, 상기 PIN 다이오드(DI)는 상기 게이트 절연막(120) 상에 형성되어 상기 드레인 전극(D)과 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 PIN 다이오드(DI)는 하부 전극부(LP), 광변환 반도체부(140) 및 상부 전극부(HP)를 포함한다.
상기 하부 전극부(LP)는 상기 게이트 절연막(120) 상에 형성되어 상기 드레인 전극(D)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 상기 하부 전극부(LP)는 상기 데이터 배선(130), 상기 소스 전극(S) 및 상기 드레인 전극(D)이 형성될 때 동시에 형성되는 것이 바람직하고, 그로 인해 상기 드레인 전극(D)과 연결되어 일체화될 수 있다.
상기 광변환 반도체부(140)는 상기 하부 전극부(LP) 상에 형성되어 외부로부터 인가되는 광을 전기로 변환시킨다. 상기 광변환 반도체부(140)는 상기 하부 전극부(LP) 상에 형성된 N형 반도체층(142), 상기 N형 반도체층(142) 상에 형성된 진성 반도체층(144), 및 상기 진성 반도체층(144) 상에 형성된 P형 반도체층(146)을 포함한다.
상기 상부 전극부(HP)는 상기 광변환 반도체부(140) 상에 형성된다. 상기 상부 전극부(HP)는 외부로부터 인가되는 광을 투과시키도록 투명한 도전성 물질, 예를 들어 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 보호막(150)은 상기 데이터 배선(130), 상기 박막 트랜지스터(TFT) 및 상기 PIN 다이오드(DI)를 덮도록 상기 게이트 절연막(120) 상에 형성된다. 상기 제1 보호막(150)에는 상기 PIN 다이오드(DI)의 상부의 일부, 즉 상기 상부 전극부(HP)의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀(152)이 형성된다. 한편, 본 실시예에서 상기 제1 보호막(150)은 무기물, 예를 들어 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어질 수 있다.
상기 바이어스 배선(160)은 상기 제1 보호막(150) 상에 형성되어 상기 바이어스 콘택홀(152)을 통해 상기 상부 전극부(HP)와 전기적으로 접촉한다. 상기 바이어스 배선(160)은 외부의 바이어스 구동부(미도시)로부터 리버스 바이어스(reverse bias) 및 포워드 바이어스(forward bias)를 인가받을 수 있다.
상기 바이어스 배선(160)은 상기 제1 보호막(150) 상에 상기 데이터 배선(130)과 실질적으로 평행하게 형성된다. 이때, 상기 바이어스 배선(160)은 상기 PIN 다이오드(DI)와 중첩되는 영역을 최소화하여 필 펙터(fill factor)를 높이기 위해 상기 데이터 배선(130)과 인접하거나 중첩되게 형성될 수 있다.
한편, 상기 바이어스 배선(160)은 2중막 구조, 예를 들어 투명 배선부(162) 및 금속 배선부(164)를 포함할 수 있다. 상기 투명 배선부(162)는 상기 제1 보호막(150) 상에 형성되어 상기 바이어스 콘택홀(152)을 통해 상기 상부 전극부(HP)와 전기적으로 접촉한다. 이때, 상기 투명 배선부(162)는 상기 상부 전극부(HP)와 실질적으로 동일한 물질, 즉 투명한 도전성 물질로 이루어진다. 상기 금속 배선부(164)는 상기 투명 배선부(162) 상에 형성되어 상기 바이어스 구동부와 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서, 상기 투명 배선부(162)는 상기 금속 배선부(164)보다 넓은 면적으로 형성되는 것이 바람직하고, 경우에 따라서 생략될 수 있다.
상기 광차단부(170)는 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 상부에 형성되어 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 커버한다. 그로 인해, 상기 광차단부(170)는 외부로부터 인가되는 광이 상기 박막 트랜지스터(TFT) 내로 인가되는 것을 차단할 수 있다.
상기 광차단부(170)는 상기 바이어스 배선(160)이 형성될 때 동시에 형성되 어, 상기 제1 보호막(150) 상에 형성된다. 즉, 상기 광차단부(170)는 상기 바이어스 배선(160)을 형성하는 공정을 통해 상기 바이어스 배선(160)과 함께 형성될 수 있다. 그로 인해, 상기 광차단부(170)도 상기 바이어스 배선(160)과 동일하게 2중막 구조로 형성될 수 있다. 그러나, 상기 광차단부(170)는 도 1 및 도 2와 달리, 상기 투명 배선부(162)와 대응되는 하부막이 제거된 단일막 구조로 형성될 수도 있다.
상기 광차단부(170)는 상기 바이어스 배선(160)과 연결되어 일체화되도록 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 광차단부(170)는 상기 바이어스 배선(160)과 이격되어 형성될 수도 있다.
상기 제2 보호막(180)은 상기 바이어스 배선(160) 및 상기 광차단부(170)를 덮도록 상기 제1 보호막(150) 상에 형성된다. 상기 제2 보호막(180)은 무기물, 예를 들어 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진다.
상기 광파장 변환부(190)는 상기 제2 보호막(180) 상에 증착되어 형성되고, 외부로부터 인가되는 엑스레이(X-ray)를 상기 PIN 다이오드(DI)에서 흡수되는 파장으로 변환시켜 출력할 수 있다. 즉, 상기 광파중 변환부(190)는 상기 엑스레이를 가시광선, 예를 들어 그린광으로 변경시킬 수 있는 신틸레이터(scintillator)일 수 있다.
이하, 상기 광파장 변환부(190)가 형성되는 과정을 별도의 도면들을 이용하여 간단하게 설명하고자 한다.
도 3 내지 도 6은 도 2의 'A'부분을 확대해서 도시한 단면도들이다.
우선, 도 3을 참조하면, 상기 제2 보호막(180)은 플라즈마에 의해 거칠기가 증가된 표면을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 보호막(180)을 형성한 후, 상기 제2 보호막(180)의 표면에 플라즈마, 예를 들어 아르곤(Ar) 또는 산소(O2) 플라즈마를 인가하여 표면을 개질시켜 거칠기를 증가시킬 수 있다.
상기 제2 보호막(180)의 표면을 플라즈마 처리한 후, 상기 제2 보호막(180)의 표면으로부터 화학증착방법 등을 통해 결정을 성장시켜, 상기 광파장 변환층(190)을 형성할 수 있다. 이때, 거칠기가 증가된 상기 제2 보호막(180)의 표면은 상기 광파장 변환부(190)의 결정이 성장하는 데에 기초가 되는 씨드(seed)로 작용한다.
이와 다르게, 도 4를 참조하면, 상기 제2 보호막(180)의 표면에는 복수의 결정 씨드들(180a)이 분산되어 배치된 결정 씨드층이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 보호막(180)을 형성한 후, 상기 제2 보호막(180)의 표면에 상기 복수의 결정 씨드들(180a)을 분사시켜 상기 결정 씨드층을 형성할 수 있다.
이후, 상기 제2 보호막(180)의 표면에 분산된 배치된 상기 결정 씨드들(180a)로부터 화학증착방법 등을 통해 결정을 성장시켜, 상기 광파장 변환부(190)를 형성할 수 있다. 한편, 상기 결정 씨드들(180a)은 실리카 재질, 즉 이산화규소(SiO2)로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 다르게, 도 5를 참조하면, 상기 제2 보호막(180)의 표면에는 복수의 요철 패턴들(185a)을 갖는 요철 패턴층(185)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 보호막(180)을 형성한 후, 상기 제2 보호막(180)의 표면 상에 패턴 형성층을 형성하고, 이렇게 형성된 패턴 형성층을 패터닝하여 상기 요철 패턴층(185)을 형성할 수 있다.
이후, 상기 제2 보호막(180)의 표면에 형성된 상기 요철 패턴층(185)의 요철 패턴들(185a)로부터 화학증착방법 등을 통해 결정을 성장시켜, 상기 광파장 변환부(190)를 형성할 수 있다. 한편, 상기 요철 패턴층(185)은 상기 제2 보호막(180)과 동일한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 다르게, 도 6을 참조하면, 상기 제2 보호막(180)의 표면에는 복수의 요철 패턴들(180b)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 보호막(180)을 형성한 후, 상기 제2 보호막(180)의 표면을 패터닝하여 상기 요철 패턴들(180b)을 형성할 수 있다.
이후, 상기 제2 보호막(180)의 표면에 형성된 상기 요철 패턴들(180a)로부터 화학증착방법 등을 통해 결정을 성장시켜, 상기 광파장 변환부(190)를 형성할 수 있다.
<실시예 2>
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엑스레이 디텍터의 일부를 도시한 단면도이다.
본 실시예에 의한 엑스레이 디텍터는 제3 보호막(200)을 더 포함하는 것을 제외하면, 도 1 내지 도 6을 통해 설명한 제1 실시예의 엑스레이 디텍터와 실질적으로 동일하므로, 상기 제3 보호막(200) 이외의 다른 구성요소들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 하고, 상기 제1 실시예서와 동일한 구성요소들에는 동일한 참조부 호를 부여하겠다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 의한 엑스레이 디텍터는 상기 제1 및 제2 보호막들(170, 180) 사이에 형성된 제3 보호막(200)을 더 포함한다.
상기 제3 보호막(200)은 상기 바이어스 배선(160) 및 상기 광차단부(170)를 덮도록 상기 제1 보호막(170) 상에 형성된다. 상기 제3 보호막(200)은 유기물로 이루어진 유기 절연막이고, 실질적으로 평탄한 상면을 갖는다. 그 결과, 상기 제3 보호막(200) 상에 형성된 상기 제2 보호막(180)과, 상기 제2 보호막(180) 상에 형성된 상기 광파장 변환부(190) 각각도 실질적으로 평탄한 상면을 가질 수 있다.
<실시예 3>
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 엑스레이 디텍터의 일부를 도시한 단면도이다.
본 실시예에 의한 엑스레이 디텍터는 제1 보호막(150)의 재질을 제외하면, 도 1 내지 도 6을 통해 설명한 제1 실시예의 엑스레이 디텍터와 실질적으로 동일하므로, 상기 제1 보호막(150) 이외의 다른 구성요소들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 하고, 상기 제1 실시예서와 동일한 구성요소들에는 동일한 참조부호를 부여하겠다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 의한 제1 보호막(150)은 데이터 배선(130), 박막 트랜지스터(TFT) 및 PIN 다이오드(DI)를 덮도록 게이트 절연막(120) 상에 형성된 유기 절연막이다. 이때, 상기 제1 보호막(150)은 상면은 실질적으로 평탄한 면을 갖는다. 그 결과, 상기 제1 보호막(150) 상에 형성된 상기 제2 보호막(180)과, 상기 제2 보호막(180) 상에 형성된 상기 광파장 변환부(190) 각각도 실질적으로 평탄한 상면을 가질 수 있다.
한편, 본 실시예에서 광차단부(170)는 바이어스 배선(160)과 연결되어 일체화되도록 형성되는 것이 바람직하지만, 상기 바이어스 배선(160)과 이격되어 형성될 수도 있다. 즉, 상기 광차단부(170)는 상기 바이어스 배선(160)과 별도의 공정을 통해 이격되어 형성될 수 있다. 여기서, 도 4에 도시된 상기 광차단부(170)는 상기 바이어스 배선(160)의 투명 배선부(162)와 대응되는 하부막이 제거된 단일막 구조로 형성된 것을 일례로 도시하였다.
한편, 상기 광차단부(170)가 상기 바이어스 배선(160)과 별도로 형성될 때, 상기 광차단부(170)는 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 커버할 수 있는 다양한 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 광차단부(170)는 상기 광파장 변환부(190) 상에 형성되거나, 상기 제2 보호막(180) 및 상기 광파장 변환부(190) 사이에 형성될 수도 있다.
이와 같이 본 실시예들에 따르면, 엑스레이의 파장을 변환시켜 출력하는 광파장 변환부가 제2 보호막 상에 증착되어 형성됨에 따라, 상기 광파장 변환부 및 상기 제2 보호막 사이에 공기층이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 광파장 변환부에서 파장이 변환된 광 중 일부가 상기 공기층에 의해 굴절, 반사 및 흡수되는 것을 방지하여, 엑스레이 디텍터에 있어서의 엑스레이의 검출효율을 보다 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 광파장 변환부는 거칠기가 증가된 상기 제2 보호막의 표면, 상기 제2 보호막의 표면에 형성된 복수의 요철 패턴들, 상기 제2 보호막의 표면에 형성된 요철 패턴층, 또는 상기 제2 보호막의 표면에 형성된 결정 씨드층으로부터 결정이 성장되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 보호막이 무기물로 이루어진 무기 절연막임에 따라, 상기 광파장 변환부가 상기 제2 보호막 상에 보다 쉽게 증착되어 형성될 수 있고, 또한 상기 광파장 변환부 및 상기 제2 보호막 사이의 결합강도가 보다 증가될 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엑스레이 디텍터의 일부를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 도 2의 'A'부분을 확대해서 도시한 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엑스레이 디텍터의 일부를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 엑스레이 디턱터의 일부를 도시한 단면도이다.
<주요 도면번호에 대한 간단한 설명>
100 : 베이스 기판 110 : 게이트 배선
120 : 게이트 절연막 130 : 데이터 배선
TFT : 박막 트랜지스터 DI : PIN 다이오드
140 : 광변환 반도체부 150 : 제1 보호막
152 : 바이어스 콘택홀 160 : 바이어스 배선
162 : 투명 배선부 164 : 금속 배선부
170 : 광차단부 180 : 제2 보호막
180a : 결정 씨드 180b : 요철 패턴
190 : 광파장 변환부 200 : 제3 보호막
Claims (22)
- 기판 상에 서로 교차되도록 형성된 게이트 및 데이터 배선들;상기 기판 상에 형성되어 상기 게이트 및 데이터 배선들과 각각 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터;상기 기판 상에 형성되어 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 PIN 다이오드;상기 게이트 및 데이터 배선들, 상기 박막 트랜지스터 및 상기 PIN 다이오드를 덮도록 상기 기판 상에 형성되고, 상기 PIN 다이오드의 상부의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀을 갖는 제1 보호막;상기 제1 보호막 상에 형성되고, 상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하는 바이어스 배선;상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성되고, 무기물로 이루어진 제2 보호막; 및화학증착방법에 의해 상기 제2 보호막의 표면으로부터 결정이 성장되어 형성되고, 외부로부터 인가되는 엑스레이(X-ray)를 상기 PIN 다이오드에서 흡수되는 파장으로 변환시키는 광파장 변환부를 포함하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 보호막은 플라즈마에 의해 거칠기가 증가된 표면을 갖고,상기 광파장 변환부는 상기 제2 보호막의 표면으로 결정이 성장되어 형성된 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 보호막의 표면에는 복수개의 결정 씨드(seed)들이 분산되어 배치된 결정 씨드층이 형성되고,상기 광파장 변환부는 상기 결정 씨드층의 결정 씨드들로부터 결정이 성장되어 형성된 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제3항에 있어서, 상기 결정 씨드들은 실리카 계열의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 보호막의 표면에는 복수의 요철 패턴들을 갖는 요철 패턴층이 형성되고,상기 광파장 변환부는 상기 요철 패턴층의 요철 패턴들로부터 결정이 성장되어 형성된 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 보호막의 표면에는 복수의 요철 패턴들이 형성되고,상기 광파장 변환부는 상기 요철 패턴들로부터 결정이 성장되어 형성된 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 보호막은 무기 절연막인 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 보호막들 사이에 형성되어 상기 바이어스 배선을 덮고, 유기물로 이루어진 제3 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 보호막은 유기 절연막인 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서, 상기 바이어스 배선은상기 제1 보호막 상에 형성되어 상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하고, 투명한 도전성 물질로 이루어진 투명 배선부; 및상기 투명 배선부 상에 형성된 금속 배선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터의 상부에 형성되어 상기 박막 트랜지스터를 커버하는 광차단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제11항에 있어서, 상기 광차단부는상기 바이어스 배선이 형성될 때 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제12항에 있어서, 상기 광차단부는상기 바이어스 배선과 연결되어 일체화된 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제12항에 있어서, 상기 바이어스 배선은 상기 데이터 배선과 인접하여 상기 데이터 배선과 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제11항에 있어서, 상기 광차단부는상기 제1 보호막 상에 형성되어 상기 제2 보호막에 의해 덮여지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제11항에 있어서, 상기 광차단부는상기 제2 보호막 상에 형성되어 상기 광파장 변환부에 의해 덮여지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제11항에 있어서, 상기 광차단부는상기 광파장 변환부 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 서로 교차된 게이트 및 데이터 배선들과, 상기 게이트 및 데이터 배선들과 각각 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터를 기판 상에 형성하는 단계;상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 PIN 다이오드를 상기 기판 상에 형성하는 단계;상기 PIN 다이오드의 상부의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀을 갖는 제1 보호막을 상기 게이트 및 데이터 배선들, 상기 박막 트랜지스터 및 상기 PIN 다이오드를 덮도록 상기 기판 상에 형성하는 단계;상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하는 바이어스 배선을 상기 제1 보호막 상에 형성하는 단계;무기물로 이루어진 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성하는 단계; 및화학증착방법에 의해 상기 제2 보호막의 표면으로부터 결정을 성장시켜, 외부로부터 인가되는 엑스레이(X-ray)를 상기 PIN 다이오드에서 흡수되는 파장으로 변환시키는 광파장 변환부를 형성하는 단계를 포함하는 엑스레이 디텍터의 제조방법.
- 제18항에 있어서, 상기 제2 보호막을 형성하는 단계는상기 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성하는 단계; 및상기 제2 보호막의 표면에 플라즈마를 인가하여 거칠기를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터의 제조방법.
- 제18항에 있어서, 상기 제2 보호막을 형성하는 단계는상기 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성하는 단계; 및상기 제2 보호막의 표면에 복수개의 결정 씨드들을 분사시켜 결정 씨드층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터의 제조방법.
- 제18항에 있어서, 상기 제2 보호막을 형성하는 단계는상기 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성하는 단계; 및상기 제2 보호막의 표면에 복수의 요철 패턴들을 갖는 요철 패턴층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터의 제조방법.
- 제18항에 있어서, 상기 제2 보호막을 형성하는 단계는상기 제2 보호막을 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 제1 보호막 상에 형성하는 단계; 및상기 제2 보호막의 표면을 패터닝하여 복수의 요철 패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터의 제조방법.
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