KR101034474B1 - 엑스레이 디텍터 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
필 펙터(fill factor)를 증가시킬 수 있는 엑스레이 디텍터 및 이의 제조방법에서, 엑스레이 디텍터는 기판 상에 서로 교차되도록 형성된 게이트 및 데이터 배선들, 기판 상에 형성되어 게이트 및 데이터 배선들과 각각 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 커버하도록 드레인 전극의 상부에 형성되어 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 하부 전극부와 하부 전극부 상에 배치된 광변환 반도체와 광변환 반도체 상에 형성되고 투명한 도전성 물질로 이루어진 상부 전극부를 포함하는 PIN 다이오드, PIN 다이오드를 덮도록 형성되고 PIN 다이오드의 상부의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀을 갖는 다이오드 보호막, 다이오드 보호막 상에 형성되고 바이어스 콘택홀을 통해 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하는 바이어스 배선, 및 다이오드 보호막 상부에 배치되고 외부로부터 인가되는 엑스레이를 PIN 다이오드에서 흡수되는 파장으로 변환시키는 광파장 변환부를 포함한다. 이와 같이, 투명한 도전성 물질로 이루어진 하부 전극부가 드레인 전극의 상부에 형성되어 필 펙터를 증가시킬 수 있다.
하부 전극부
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 일반적으로, 외부로부터 인가되는 엑스레이를 가시광선으로 변환시키는 광파장 변환부, 상기 가시광선을 전기로 변환시키는 PIN 다이 오드 및 상기 PIN 다이오드와 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터를 포함한다. 이때, 상기 PIN 다이오드는 상기 박막 트랜지스터와 중첩되지 않도록 형성된다.
그러나, 상기 PIN 다이오드가 상기 박막 트랜지스터와 중첩되지 않도록 형성됨에 따라, 상기 PIN 다이오드의 면적이 감소되고, 그 결과 상기 엑스레이를 인가받을 수 있는 면적이 감소되는 문제점, 즉 필 펙터(fill factor)가 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 외부로부터 입사되는 엑스레이에 대한 필 펙터를 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, 다이오드 보호막, 바이어서 배선 및 광파장 변환부를 포함한다.
상기 게이트 및 데이터 배선들은 기판 상에 서로 교차되도록 형성되고, 상기 박막 트랜지스터는 상기 기판 상에 형성되어 상기 게이트 및 데이터 배선들과 각각 전기적으로 연결된다. 상기 PIN 다이오드는 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극 을 커버하도록 상기 드레인 전극의 상부에 형성되어 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 하부 전극부, 상기 하부 전극부 상에 배치된 광변환 반도체, 및 상기 광변환 반도체 상에 형성되고 투명한 도전성 물질로 이루어진 상부 전극부를 포함한다. 상기 다이오드 보호막은 상기 PIN 다이오드를 덮도록 형성되고, 상기 PIN 다이오드의 상부의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀을 갖는다. 상기 바이어스 배선은 상기 다이오드 보호막 상에 형성되고, 상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉한다. 상기 광파장 변환부는 상기 다이오드 보호막 상부에 배치되고, 외부로부터 인가되는 엑스레이(X-ray)를 상기 PIN 다이오드에서 흡수되는 파장으로 변환시킨다.
상기 하부 전극부는 상기 드레인 전극을 덮도록 상기 기판 상에 형성되어, 상기 드레인 전극과 직접 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 다르게, 상기 하부 전극부의 하부에는 상기 박막 트랜지스터를 덮어 보호하고, 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 패시베이션막이 더 형성될 수 있다. 이때, 상기 하부 전극부는 상기 드레인 전극을 커버하도록 상기 패시베이션막 상에 형성되고, 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 하부 전극부은 상기 드레인 전극보다 낮은 저항을 갖는 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 하부 전극부는 투명한 도전성 물질인 ITO(indium tin oxide)로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 광파장 변환부의 하부에는 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 다 이오드 보호막 상에 형성된 외곽 보호막이 더 형성될 수 있다. 여기서, 상기 광파장 변환부는 상기 외곽 보호막 상에 필름형태로 부착될 수도 있지만, 상기 외곽 보호막 상에 증착되어 형성될 수 있다.
상기 바이어스 배선은 상기 다이오드 보호막 상에 형성되어 상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하고, 투명한 도전성 물질로 이루어진 투명 배선부과, 상기 투명 배선부 상에 형성된 금속 배선부를 포함할 수 있다.
상기 광차단부는 상기 박막 트랜지스터의 상부에 형성되어, 상기 박막 트랜지스터를 커버할 수 있다. 여기서, 상기 광차단부는 상기 PIN 다이오드와 중첩되지 않도록 상기 박막 트랜지스터의 일부를 커버할 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 트랜지스터의 드레인 전극을 커버하도록 상기 드레인 전극의 상부에 배치되어 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 하부 전극부, 상기 하부 전극부 상에 배치된 광변환 반도체, 및 상기 광변환 반도체 상에 배치되고 투명한 도전성 물질로 이루어진 상부 전극부를 포함하는 PIN 다이오드를 형성한다. 이어서, 상기 PIN 다이오드를 덮고, 상기 PIN 다이오드의 상부의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀을 갖는 다이오드 보호막을 형성한다. 이어서, 상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하는 바이어스 배선을 상기 다이오드 보호막 상에 형성한 다. 이어서, 외부로부터 인가되는 엑스레이(X-ray)를 상기 PIN 다이오드에서 흡수되는 파장으로 변환시키는 광파장 변환부를 상기 다이오드 보호막 상부에 배치시킨다.
상기 PIN 다이오드를 형성하는 단계는 상기 드레인 전극을 덮어 상기 드레인 전극과 직접 전기적으로 접촉하는 하부 전극부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이와 다르게, 상기 엑스레이 디텍터의 제조방법은 상기 PIN 다이오드를 형성하기 전에, 상기 박막 트랜지스터를 덮어 보호하고, 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 패시베이션막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 PIN 다이오드를 형성하는 단계는 상기 드레인 전극을 커버하고 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 상기 하부 전극부를 상기 패시베이션막 상에 형성시키는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 하부 전극부은 투명한 도전성 물질인 ITO(indium tin oxide)로 이루어질 수 있다.
이와 같이 엑스레이 디텍터 및 이의 제조방법에 따르면, 투명한 도전성 물질로 이루어진 하부 전극부가 드레인 전극의 상부에까지 형성되어 필 펙터가 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 하부 전극부가 상기 드레인 전극의 상부에 형성됨에 따라, 엑스레이를 인가받을 수 있는 PIN 다이오드의 면적이 증가될 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 형성되 거나 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), 다이오드 보호막(150), 바이어스 배선(160), 광차단부(170), 외곽 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 기판(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.
한편, 상기 게이트 배선(110) 및 상기 게이트 전극(G)은 상기 베이스 기판(100) 상에 증착된 게이트 금속층이 패터닝되어 게이트 금속패턴들이고, 상기 데이터 배선(130), 상기 소스 전극(S) 및 상기 드레인 전극(D)은 데이터 금속층이 패터닝되어 형성된 데이터 금속패턴들이다. 여기서, 상기 게이트 금속패턴들, 상기 게이트 절연막(120), 상기 액티브 패턴(A), 상기 오믹콘택 패턴(O) 및 상기 데이터 금속패턴들 순으로 형성될 수 있다.
상기 PIN 다이오드(DI)는 상기 게이트 절연막(120) 상에 형성되어 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 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 드레인 전극(D)을 덮도록 상기 게이트 절연 막(120) 상에 형성됨으로써, 상기 드레인 전극(D)과 직접 접촉하여 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 데이터 금속패턴들이 형성된 후에, 상기 데이터 금속패턴들을 덮도록 하부 전극층이 형성되고, 이후 상기 하부 전극층을 패터닝하여 상기 하부 전극부(LP)가 형성된다. 그 결과, 상기 하부 전극부(LP)는 상기 드레인 전극(D)을 완전히 또는 적어도 일부를 덮도록 상기 드레인 전극(D)의 상부에 형성될 수 있다.
상기 하부 전극부(LP)는 상기 드레인 전극(D), 즉 상기 데이터 금속패턴들보다 낮은 저항을 갖는 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 하부 전극부(LP)는 인접하는 상기 게이트 절연막(120) 또는 상기 광변환 반도체부(140)의 열팽창 계수와 실질적으로 유사한 물질로 이루어져, 열팽창 스트레스를 낮출 수도 있다. 예를 들어, 상기 하부 전극부(LP)는 투명한 도전성 물질인 ITO(indium tin oxide)으로 이루어질 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 다이오드 보호막(150)은 상기 데이터 배선(130), 상기 박막 트랜지스터(TFT) 및 상기 PIN 다이오드(DI)를 덮도록 상기 게이트 절연막(120) 상에 형성된다. 이때, 상기 다이오드 보호막(150)에는 상기 PIN 다이오드(DI)의 상부의 일부, 즉 상기 상부 전극부(HP)의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀(152)이 형성된다.
본 실시예에서, 상기 다이오드 보호막(150)은 상면을 평탄화시킬 수 있는 유기 절연막으로 이루어질 수도 있지만, 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 무기 절연막으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 바이어스 배선(160)은 상기 다이오드 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 다이오드 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 다이오드 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 금 속 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. 본 실시예에서, 상기 광차단부(170)는 상기 PIN 다이오드(DI)로 인가되는 광을 차단하지 않기 위해 상기 PIN 다이오드(DI)와 중첩되지 않은 범위 내에서 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 커버하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 광차단부(170)는 상기 소스 전극(S) 및 상기 액티브 패턴(A)의 일부를 커버할 수 있는 위치에 형성될 수 있다.
상기 광차단부(170)는 상기 바이어스 배선(160)이 형성될 때 동시에 형성되어, 상기 다이오드 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. 한편, 상기 광차단부(170)는 상기 바이어스 배선(160)과 연결되어 일체화되도록 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 광차단부(170)는 상기 바이 어스 배선(160)과 이격되어 형성될 수도 있다.
상기 외곽 보호막(180)은 상기 바이어스 배선(160) 및 상기 광차단부(170)를 덮도록 상기 다이오드 보호막(150) 상에 형성된다. 상기 외곽 보호막(180)은 무기 절연막으로 이루어질 수 있지만, 상면을 평탄화시킬 수 있는 유기 절연막일 수도 있다. 한편, 상기 광차단부(170)는 도 2에서와 같이 상기 다이오드 보호막(150) 상에 형성될 수도 있지만, 상기 외곽 보호막(180) 상에 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 일부를 커버하도록 형성될 수도 있다.
상기 광파장 변환부(190)는 상기 외곽 보호막(180) 상에 배치되고, 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.
본 실시예에서, 상기 광파장 변환부(190)는 상기 외곽 보호막(180) 상에 필름형태로 부착될 수 있다. 상기 광파장 변환부(190)가 필름형상을 가질 때, 상기 광파장 변환부(190) 및 상기 외곽 보호막(180) 사이에는 상기 광파장 변환부(190)를 상기 외곽 보호막(180)에 부착시키기 위한 접착층(미도시)이 형성될 수 있다.
이와 다르게, 상기 광파장 변환부(190)는 상기 외곽 보호막(180)의 표면에 화학기상증착 방법에 의해 증착되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 광파장 변환부(190)는 상기 외곽 보호막(180)의 표면으로부터 결정이 성장되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 외곽 보호막(180)은 산화 실리콘(SiOx) 등을 포함하는 무기 절연막인 것이 바람직하고, 상기 외곽 보호막(180)의 표면에는 결정 성장을 유도할 수 있도록 표면 거칠기가 증가되거나, 복수의 요철 패턴들(미도시)이 형성되거나, 복수의 결정 씨드들이 분산 배치된 결정 씨드층(미도시)이 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예에서, 상기 광파장 변환부(180)는 상기 외곽 보호막(180)이 생략되어 상기 다이오드 보호막(150) 상에 배치되거나, 상기 다이오드 보호막(150)의 표면으로부터 결정이 성장되어 형성될 수 있다.
<실시예 2>
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엑스레이 디텍터의 일부를 도시한 단면도이다.
본 실시예에 의한 엑스레이 디텍터는 패시베이션막(200)을 더 포함하는 것을 제외하면, 도 1 및 도 2를 통해 설명한 제1 실시예의 엑스레이 디텍터와 실질적으로 동일하므로, 상기 패시베이션막(200) 이외의 다른 구성요소들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 하고, 상기 제1 실시예서와 동일한 구성요소들에는 동일한 참조부호를 부여하겠다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 엑스레이 디텍터는 하부 전극부(LP) 및 박막 트랜지스터(TFT) 사이에 형성된 패시베이션막(200)을 더 포함한다.
상기 패시베이션막(200)은 상기 하부 전극부(LP)가 형성되기 전에 형성되어, 데이터 배선(130), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)로 구성된 데이터 금속패턴들을 덮도록 게이트 절연막(120) 상에 형성된다. 이때, 상기 패시베이션막(200)에는 상기 드레인 전극(D)의 일부분을 노출시킬 수 있는 드레인 콘택홀(210)이 형성된다.
상기 하부 전극부(LP)는 상기 패시베이션막(200) 상에 형성되어 상기 드레인 콘택홀(210)을 통해 상기 드레인 전극(D)과 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서, 상기 하부 전극부(LP)는 상기 드레인 전극(D)을 완전히 또는 일부분만 커버할 수 있도록 상기 패시베이션막(200) 상에 형성될 수 있다.
한편, 상기 패시베이션막(200)은 도 3에서와 같이 무기 절연막으로 이루어지는 것이 바람직하지만, 상대적으로 두껍게 형성되어 상면을 평탄화시킬 수 있는 유기 절연막으로 형성될 수도 있다. 이와 같이, 상기 패시베이션막(200)은 상대적으로 두껍게 형성할 경우, PIN 다이오드(DI)와 상기 박막 트랜지스터(TFT) 사이의 간격을 증가되어, 상기 PIN 다이오드(DI)가 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 악영향을 끼치는 것을 어느 정도 억제할 수 있다.
이와 같이 본 실시예들에 따르면, 박막 트랜지스터의 드레인 전극보다 낮은 저항을 갖고 투명한 도전성 물질로 이루어진 하부 전극부가 상기 드레인 전극를 커버하도록 상기 드레인 전극의 상부에 형성됨에 따라, PIN 다이오드가 상기 드레인 전극이 형성된 영역에까지도 형성될 수 있다. 즉, 상기 PIN 다이오드의 면적이 종래에 비해 증가되어 엑스레이를 인가받을 수 있는 영역이 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 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엑스레이 디텍터의 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 : 다이오드 보호막
152 : 바이어스 콘택홀 160 : 바이어스 배선
162 : 투명 배선부 164 : 금속 배선부
170 : 광차단부 180 : 외곽 보호막
190 : 광파장 변환부 200 : 패시베이션막
Claims (17)
- 기판 상에 서로 교차되도록 형성된 게이트 및 데이터 배선들;상기 기판 상에 형성되어 상기 게이트 및 데이터 배선들과 각각 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터;상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 커버하도록 상기 드레인 전극의 상부에 형성되어 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 하부 전극부, 상기 하부 전극부 상에 배치된 광변환 반도체부, 및 상기 광변환 반도체부 상에 형성되고 투명한 도전성 물질로 이루어진 상부 전극부를 포함하는 PIN 다이오드;상기 PIN 다이오드를 덮도록 형성되고, 상기 PIN 다이오드의 상부의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀을 갖는 다이오드 보호막;상기 다이오드 보호막 상에 형성되고, 상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하는 바이어스 배선; 및 상기 다이오드 보호막 상부에 배치되고, 외부로부터 인가되는 엑스레이(X-ray)를 상기 PIN 다이오드에서 흡수되는 파장으로 변환시키는 광파장 변환부를 포함하고,상기 바이어스 배선은 상기 다이오드 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 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서, 상기 하부 전극부는상기 드레인 전극을 덮도록 상기 기판 상에 형성되어, 상기 드레인 전극과 직접 접촉하여 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서, 상기 하부 전극부의 하부에는 상기 박막 트랜지스터를 덮어 보호하고, 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 패시베이션막이 더 형성되고,상기 하부 전극부는 상기 드레인 전극을 커버하도록 상기 패시베이션막 상에 형성되고, 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서, 상기 하부 전극부은상기 드레인 전극보다 낮은 저항을 갖는 도전성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제4항에 있어서, 상기 하부 전극부는투명한 도전성 물질인 ITO(indium tin oxide)로 이루어진 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서, 상기 광파장 변환부의 하부에는 상기 바이어스 배선을 덮도록 상기 다이오드 보호막 상에 형성된 외곽 보호막이 더 형성된 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제6항에 있어서, 상기 광파장 변환부는 상기 외곽 보호막 상에 필름형태로 부착되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제6항에 있어서, 상기 광파장 변환부는 상기 외곽 보호막 상에 증착되어 형성된 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터의 상부에 형성되어 상기 박막 트랜지스터를 커버하는 광차단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제10항에 있어서, 상기 광차단부는상기 PIN 다이오드와 중첩되지 않도록 상기 박막 트랜지스터의 일부를 커버하는 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 트랜지스터의 드레인 전극을 커버하도록 상기 드레인 전극의 상부에 배치되어 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 하부 전극부, 상기 하부 전극부 상에 배치된 광변환 반도체부, 및 상기 광변환 반도체부 상에 배치되고 투명한 도전성 물질로 이루어진 상부 전극부를 포함하는 PIN 다이오드를 형성하는 단계;상기 PIN 다이오드를 덮고, 상기 PIN 다이오드의 상부의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀을 갖는 다이오드 보호막을 형성하는 단계;상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하는 바이어스 배선을 상기 다이오드 보호막 상에 형성하는 단계; 및외부로부터 인가되는 엑스레이(X-ray)를 상기 PIN 다이오드에서 흡수되는 파장으로 변환시키는 광파장 변환부를 상기 다이오드 보호막 상부에 배치시키는 단계를 포함하고,상기 바이어스 배선은 상기 다이오드 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 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 PIN 다이오드를 형성하는 단계는상기 드레인 전극을 덮어 상기 드레인 전극과 직접 전기적으로 접촉하는 하부 전극부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 PIN 다이오드를 형성하기 전에, 상기 박막 트랜지스 터를 덮어 보호하고, 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 패시베이션막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 PIN 다이오드를 형성하는 단계는상기 드레인 전극을 커버하고 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 상기 하부 전극부를 상기 패시베이션막 상에 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 하부 전극부은투명한 도전성 물질인 ITO(indium tin oxide)로 이루어진 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터의 제조방법.
- 기판 상에 서로 교차되도록 형성된 게이트 및 데이터 배선들;상기 기판 상에 형성되어 상기 게이트 및 데이터 배선들과 각각 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터;상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 커버하도록 상기 드레인 전극의 상부에 형성되어 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 하부 전극부, 상기 하부 전극부 상에 배치된 광변환 반도체부, 및 상기 광변환 반도체부 상에 형성되고 투명한 도전성 물질로 이루어진 상부 전극부를 포함하는 PIN 다이오드;상기 PIN 다이오드를 덮도록 형성되고, 상기 PIN 다이오드의 상부의 일부를 노출시키는 바이어스 콘택홀을 갖는 다이오드 보호막;상기 다이오드 보호막 상에 형성되고, 상기 바이어스 콘택홀을 통해 상기 PIN 다이오드의 상부와 전기적으로 접촉하는 바이어스 배선; 및 상기 다이오드 보호막 상부에 배치되고, 외부로부터 인가되는 엑스레이(X-ray)를 상기 PIN 다이오드에서 흡수되는 파장으로 변환시키는 광파장 변환부를 포함하고,상기 박막 트랜지스터는 상기 기판 상에 형성되어 상기 게이트 배선과 전기적으로 연결된 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 덮도록 상기 기판 상에 형성된 게이트 절연막, 상기 게이트 전극과 중첩되도록 상기 게이트 절연막 상에 형성된 액티브 패턴, 상기 데이터 배선과 전기적으로 연결되고 적어도 일부가 상기 액티브 패턴 상에 형성된 소스 전극, 및 상기 소스 전극과 이격되도록 적어도 일부가 상기 액티브 패턴 상에 형성된 드레인 전극을 포함하고,상기 광변환 반도체부는 상기 하부 전극부 상에 형성된 N형 반도체층, 상기 N형 반도체층 상에 형성된 진성 반도체층, 및 상기 진성 반도체층 상에 형성된 P형 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
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