KR20000055973A - 박막트랜지스터형 광 감지센서와 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광전류를 생성하는 센서 박막트랜지스터와, 상기 센서 박막트랜지스터에서 생성된 광 전류를 전하의 형태로 저장하는 충전부와, 상기 충전부의 전하를 외부의 제어신호에 의해 선택적으로 방출하는 스위치부를 포함하는 광 감지센서에 있어서, 상기 센서 반도체층과 스위치 반도체층을 동일층에 형성하지 않기 때문에 각 박막트랜지스터의 기능에 맞게 반도체층의 물질을 선정할 수 있음으로, 각 박막트랜지스터의 크기를 작게 하여도, 스위치 박막트랜지스터와 센서 박막트랜지스터 각각의 충분한 스위치 동작특성과 센서 동작특성을 얻을 수 있다. 따라서, 각 박막트랜지스터의 크기를 기존보다 컴팩트(compact)하게 구성하여 집적(集積)효율을 높일 수 있고, 이에 따라 충전부나 윈도우 부분이 커지는 효과로 인해 더욱 많은 양의 빛을 감지 할 수 있으며, 또한 이 빛으로 인한 광전변환에 의해 많은 양의 광 전류가 생성됨으로써 박막트랜지스터형 광 감지소자의 동작특성을 개선할 수 있다.
Description
본 발명은 광 형태의 화상정보를 읽어 들여 전기적인 신호로 바꾸는 박막트랜지스터형 광 감지센서(Thin film transistor type optical detecting sensor)에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 센서 박막트랜지스터(sensor thin film transistor: 이하 "센서-TFT"라 칭함)와 충전부와 스위치 박막트랜지스터(switch thin film transistor: 이하 "스위치-TFT"라 칭함)로 구성되어 있는 박막트랜지스터형 광 감지센서에 관한 것이다.
상기 센서-TFT와, 충전부와, 스위치-TFT로 구성되는 TFT형 광 감지센서에서, 센서부를 이루는 센서-TFT의 반도체층은 빛을 받아 광전류(Photo current)를 생성하는 기능을 하며, 상기 충전부는 상기 센서-TFT에서 생성된 광전류를 전하의 형태로 저장하는 곳이며, 상기 스위치-TFT는 외부의 구동 IC와 연결되어 제어신호에 따라 충전영역에 저장된 전하를 선택적으로 외부로 방출하는 기능을 한다.
여기에서, 센서-TFT는 광감도가 좋아야 하므로, 오프-커런트(off-current)가 작고 포토-커런트(Photo-current : 이하 '광전류'라 칭함)가 커야하고, 상기 스위치-TFT는 센서-TFT와는 달리 광 감도가 작고 온-커런트(On-current)가 커야 하는데, 이는 광전류가 리퀴지커런트(Leakage current :"누설전류")로 작용하여 저장되어야 하는 커런트를 저장하지 못하여 온-커런트를 낮추게 되어 스위치-TFT의 동작특성을 저하 하기 때문이다.
따라서, 상기 센서-TFT는 많은 광전류를 확보하기 위해 센서 반도체층의 물질을 선택할 경우, 빛에 민감하고 광전변환을 활발하게 일으키는, 즉 광감도가 좋은 물질을 사용해야 하며, 반대로 스위치-TFT는 고속(High speed)으로 박막트랜지스터를 제어하는 구동회로소자(Drive circuitry)와 연결되어 구동회로소자의 동작과 연동 하여 동작해야 하기 때문에 반도체층의 전자(전류)의 흐름인 이동도(Mobility)가 좋아야 한다.
그런데, 이러한 각각의 독특한 기능을 갖는 스위치-TFT와 센서-TFT를 형성할 경우 공정상의 편리함과 비용절감을 위해 일반적으로 스위치 반도체층과 센서 반도체층은 동일층에 동일물질을 사용한다.
일반적으로, 이러한 물질로는 수소를 포함한 비정질실리콘을 사용하게 되는데 이 물질은 빛에 민감한 물질로서 빛에 노출되면 빛에 의해 광전변환을 일으켜 광전류를 생성하고, 소정의 수단에 의해 빛을 차폐하면 아무런 반응을 보이지 않기 때문에 센서 반도체층과 스위치 반도체층에 동일하게 사용된다.
상기 수소를 포함한 비정질실리콘으로 형성한 센서 반도체층은 입사된 빛에의해 반도체층의 표면에서 실리콘과 수소의 결합이 깨어지면서 전자와 정공쌍이 생성되어 반도체층을 이동할 수 있는 캐리어(Carrier)가 많아지게 됨으로 반도체층 내부의 저항이 감소되고 이에 따라 광전류가 흐르게 된다.
상기 스위치 반도체층은 빛에 의해 반응하지 않아야 하는 특성이 요구되기 때문에 수소를 포함한 비정질실리콘을 스위치 반도체층으로 형성할 경우에는 반드시 상기 스위치 반도체층을 빛으로부터 차폐시켜야 한다.
그러나, 빛에 의해 차폐되었다 할지라도 표면의 결함 때문에 전자의 흐름이 그리 빠르지 않다.
따라서, 종래에는 스위치 박막트랜지스터의 동작속도를 높이기 위해 충전부(storage capacitor)의 한변을 따라 길게 스위치 박막트랜지스터를 형성하여 전자가 흐르는 채널의 너비를 크게 해줌으로써 on상태의 전류량을 크게하여 스위치 박막트랜지스터의 동작속도를 개선하고 있다.
전술한 바와 같은 구조는 종래의 TFT형 광 감지센서의 평면도인 도 1 에 나타나 있다.
도 1 은 TFT형 광 감지센서의 평면도로서, 윈도우(D), 제 1 스토리지전극(35)과 제 2 스토리지전극(45)으로 구성된 충전부(B)와 센서 소스(47a) 및 드레인전극(47b)과 센서 게이트전극(37)과 센서 반도체층(41)을 포함하는 센서-TFT(C)와, 평면적으로 충전부(storage cap)(B)의 긴 한변을 따라 길게 구성되고, 스위치 게이트전극(33)과 스위치 소스전극(43a)과 스위치 드레인 전극(43b)을 포함하는 스위치-TFT(A)가 도시 되어있고, 상기 스위치-TFT(A)는 스위치 반도체층(39)의 채널을 통해 많은 양의 전류가 빠르게 흐를 수 있도록, 상기 충전부(B)의 한 변을 따라 길게 형성하여, 상기 스위치 반도체층(39)의 전도채널을 크게 하고 있다.
전술한 바와 같은 구조를 갖는 박막트랜지스터의 제조방법을 도 2a 내지 도 2e에 도시한 단면도를 참조하여 설명하도록 한다.
도 2a 내지 도 2e는 상기 도 1의 평면도의 I-I´선을 따라 절단하여 공정순서에 맞게 나타낸 단면도이다.
먼저 기판(31)위에 스위치-TFT영역(A), 충전영역(B), 센서-TFT영역(C), 윈도우 영역(D)을 정의한다.
그리고, 도 2a에 도시한 바와 같이, 상기 스위치-TFT영역(A), 충전영역(B), 센서-TFT영역(C)을 정의한 기판(31)위에 도전성 금속을 증착 하고 패터닝하여, 상기 스위치-TFT영역(A)에 스위치 게이트전극(33), 충전영역(B)에 제 1 스토리지전극(35), 센서영역-TFT영역(C)에 센서 게이트전극(37)을 각각 서로 소정의 거리를 두고 형성한다.
상기 스위치 게이트전극(33), 제 1 스토리지전극(35) 및 센서 게이트전극(37)위에 절연성 물질을 증착하여 제 1 절연층(38)을 형성한다.
이때, 상기 제 1 스토리지전극(35)위에 증착된 절연층은, 상기 제 1 스토리지 전극과 추후 형성될 제 2 스토리지 전극과의 사이에서 전하를 저장하는 유전체 역할을 하게 됨으로 유전층(Dielectric material)이라고도 한다.
도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 절연층(38)위에 수소를 포함한 비정질 실리콘(a-Si:H)을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 게이트전극(33)과 상기 센서 게이트전극(37)의 상부에 아일랜드 형태로 각각 스위치 반도체층(39)과 센서 반도체층(41)을 형성한다.
도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 절연층 위의 스위치 반도체층(39)과 센서 반도체층(41)위에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여, 상기 스위치 반도체층(39)위에는 서로 소정간격 대응되는 스위치 소스전극(43a)과 스위치 드레인전극(43b), 상기 제 1스토리지 전극(35)의 상부의 전면에 걸쳐 제 2 스토리지전극(45), 상기 센서 게이트전극(37)위에는 서로 소정간격 대응되는 센서 소스전극(47a)과 센서 드레인전극(47b)을 형성하며, 상기 제 2스토리지 전극(45)은 상기 센서 소스전극(47a)과 상기 스위치 드레인전극(43b)과 연결하여 형성된다.
상기 센서 드레인전극(47b)은 소정의 신호전압을 상기 센서 반도체층(41)에 인가하게 되고, 상기 센서 반도체층(41)은 광전류를 생성하며, 상기 센서 소스전극(47a)은 상기 제 2스토리전극(45)과 연결되어 상기 센서 반도체층(41)에 흐르는 전류를 상기 충전부(B)에 전달하는 기능을 한다.
상기 제 2스토리지 전극(45)은 상기 센서 소스전극(47a)과 연결되어 상기 제 1 스토리지전극과 함께 광전류를 상기 제 1스토리지 전극(35)과의 사이에 형성된 유전층(38)에 상기 광 전류를 전하의 형태로 저장하게 된다.
상기 충전부(B)에 저장된 전하는 상기 스위치-TFT의 스위치작용에 의해 선택적으로 외부로 방출된다.
도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 스위치 소스 및 드레인전극(43a)(43b)과, 이 전극들(43a)(43b)사이에 소정거리로 노출된 스위치 반도체층(39)과, 제 2 스토리지 전극(45), 센서 소스 및 드레인전극(47a)(47b)과, 이 전극들(47a)(47b)사이에 소정간격 노출된 센서반도체층(41)위에 투명 절연성물질을 증착하여 제 2 절연층을 (49)형성한다.
도 2e 에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 절연층(49)위에 금속을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 반도체층(39)상부에 차광막(Light Shield)(51)을 형성한다.
상기 차광막(51)은 상기 스위치 반도체층(39)에 입사될 수 있는 빛을 차폐하기 위한 목적으로 형성한다.
상기 차광막을 형성한 후 차광막을 형성한 제 2 절연층(49)위에 투명절연성 물질을 증착하여 보호층(53)을 형성한다.
그러나, 종래의 TFT형 광 감지센서는 스위치-TFT의 스위치동작특성을 높여주기 위해 도 1 에 도시한 바와 같이 사각형인 충전부(B)의 긴 한변을 따라 길게 스위치-TFT(A)를 제작하였기 때문에, 한정된 픽셀면적(pixel area)에서 스위치 TFT(A)가 차지하는 면적만큼 상기 충전영역(B)과 겹쳐지는 면적이 커서 전류를 저장하는 충전영역(B)이 감소한다.
따라서, 본 발명은 상기 스위치-TFT와 상기 센서-TFT의 반도체층을 각각의 동작특성에 맞는 물질을 사용하여 효율적으로 구성함으로써, 크기가 작아져도 각각의 동작특성은 더욱 향상되도록 소자를 구성하여 윈도우영역과 충전영역을 넓게 사용할 수 있도록 하였다.
이와 같이, 본 발명은 센서-TFT의 S/N비를 증가시키고 스위치-TFT의 스위치 속도를 높여 TFT형 광 감지소자의 동작특성을 개선하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 박막트랜지스터형 광 감지센서의 평면도이고,
도 2a 내지 도 2e는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ´선을 따라 절단하여 공정순서에 맞게 나타낸 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막트랜지스터형 광 감지센서의 평면도이고,
도 4a 내지 도 4b는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ´선을 따라 절단하여 공정순서에 맞게 나타낸 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막트랜지스터형 광 감지센서의 평면도이고,
도 6a 내지 도 6e는 도 5의 Ⅲ-Ⅲ´선을 따라 공정순서에 맞게 나타낸 단면도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 간단한 설명〉
313 : 스위치 게이트전극 319 : 스위치 반도체층
321a : 스위치 드레인전극 321b : 스위치 소스전극
325 : 센서 게이트전극 329 : 센서 반도체층
333a : 센서 소스전극 333b : 센서 드레인전극
329 : 센서 반도체층 315 : 제 1 스토리지 전극
323 : 제 2 스토리지 전극 326 : 콘택홀
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 TFT형 광 감지센서는 센서 게이트전극, 센서 반도체층, 센서 소스전극 및 센서 드레인전극을 포함하는 센서 박막트랜지스터와; 제 1 스토리지전극, 유전층, 제 2 스토리지전극을 포함하고 상기 센서 박막트랜지스터 에서 발생한 전류를 전하의 형태로 저장하는 충전부와; 스위치 게이트전극, 상기 센서반도체층과 수소함유량이 다른 스위치 반도체층, 스위치 소스전극 및 스위치 드레인전극을 포함하고 외부의 제어신호에 따라 상기 충전부의 전하를 선택적으로 방출하는 스위치 박막트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 스위치반도체층과 센서반도체층이 동일층에 형성되지 않는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 스위치 반도체층의 두께는 ≤2000Å이고, 상기 센서 반도체층의 두께는 ≥1500Å인 박막트랜지스터형인 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 제 1 스토리지전극과 상기 제 2 스토리지전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 산화티타늄(TIO), 산화주석(SnO2), 징크옥사이드(ZnO2)등의 투명 도전성 물질 중 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1실시 예에 따른 TFT형 광 감지센서의 제조방법은 기판에, 빛을 받고 광전류를 생성하는 센서영역과 광전류를 저장하는 충전영역과 저장된 광전류를 제어신호에 따라 외부로 방출하는 스위치영역을 정의하는 단계와; 기판에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 서로 소정 거리를 두고 상기 스위치영역에 스위치 게이트전극을 형성하는 단계와; 상기 스위치게이트 전극이 형성된 기판의 상부에 투명 도전성물질을 증착하고 패터닝하여 상기 충전영역에 아일랜드형태로 제 1 스토리지 전극을 형성하는 단계와; 상기 스위치 게이트전극과 상기 제 1스토리지 전극이 형성된 기판위에 절연물질을 증착하여 제 1절연층을 형성하는 단계와; 상기 제 1절연층 위에 반도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 게이트전극의 상부에 아일랜드 형태로 스위치 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 아일랜드 형태의 스위치 반도체층이 형성된 제 1 절연층 위에 도전성금속을 증착하고 패터닝하여, 상기 스위치 반도체층 위에 서로 소정간격 대응되는 스위치 소스전극 및 스위치 드레인전극을 형성하고, 상기 정의된 센서영역 상부에 센서 게이트전극을 형성하는 단계와; 상기 스위치 소스 및 드레인전극, 센서 게이트전극이 형성된 기판 위에 투명 도전성 물질을 증착하고 패터닝하여, 상기 제 1스토리지 전극상부의 제 1절연층 위에 상기 스위치 드레인전극과 연결되는 제 2스토리지 전극을 형성하는 단계와; 상기 스위치 소스전극 및 드레인전극, 이들 전극 사이에 소정간격 노출된 스위치 반도체층, 제 2 스토리지전극, 센서 게이트전극 위에 절연물질을 증착하여 제 2 절연층을 형성하는 단계와; 상기 제 2 절연층 위에 반도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 센서 게이트전극의 상부에 아일랜드 형태로 센서 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 센서 반도체층이 형성된 제 2 절연층 중 상기 제 2 스토리지전극 상부의 상기 센서소스전극 방향의 제 2 절연층에 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 센서 반도체층과 콘택홀이 형성된 제 2 절연층 위에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 반도체층의 상부에 차광막을 형성하고, 동시에 상기 센서 반도체층 위에 상기 콘택홀을 통해 제 2 스토리지전극과 연결되는 센서 소스전극과 이와는 소정간격 대응되는 센서 드레인전극을 형성하는 단계와; 상기 차광막, 상기 센서 소스전극 및 드레인전극과 이들 전극사이에 소정간격 노출된 센서 반도체층과, 상기 제 2 스토리지전극 상부의 상기 제 2 절연층 위에 동시에 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 센서 반도체층의 수소함유량은 상기 스위치 반도체층의 수소함유량보다 큰 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 투명 도전성 물질은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 틴옥사이드(SnO2), 티타늄옥사이드(TiO2), 징크옥사이드(ZnO2)의 투명전극 중 하나인 박막트랜지스텅형인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 TFT형 광 감지센서는 센서 게이트전극, 센서 반도체층, 센서 소스전극 및 센서 드레인전극을 포함하는 센서 박막트랜지스터와; 제 1 스토리지전극, 제 1 유전층, 제 2 스토리지전극, 제 2 유전층, 제 3 스토리지 전극을 포함하고 상기 센서 박막트랜지스터 에서 발생한 전류를 전하의 형태로 저장하는 충전부와; 스위치 게이트전극, 상기 센서 반도체층과 수소의 함유량이 다른 스위치 반도체층, 스위치 소스전극 및 스위치 드레인전극을 포함하고 외부의 제어신호에 따라 상기 충전부의 전하를 선택적으로 방출하는 스위치 박막트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 스위치반도체층과 센서반도체층이 동일층에 형성되지 않는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 스위치 반도체층의 두께는 ≤2000Å이고, 상기 센서 반도체층의 두께는 ≥1500Å인 박막트랜지스터형인 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 제 1 스토리지전극, 제 2 스토리지전극, 제 3 스토리지전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 산화티타늄(TIO), 산화주석(SnO2), 징크옥사이드(ZnO2)의 투명 도전성 물질 중 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 TFT형 광 감지센서의 제조방법은 기판에, 빛을 받고 광전류를 생성하는 센서영역과 광전류를 저장하는 충전영역과 저장된 광전류를 제어신호에 따라 외부로 방출하는 스위치영역을 정의하는 단계와; 기판에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 서로 소정 거리를 두고 상기 스위치영역에 스위치 게이트전극, 상기 충전영역에 제 1 스토리지전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 스토리지 전극과 스위치 게이트전극이 형성된 기판의 상부와 상기 센서영역 위에 절연물질을 증착하여 제 1 절연층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 절연층 위에 반도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 게이트전극의 상부에 아일랜드 형태로 스위치 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 스위치 반도체층이 형성된 제 1 절연층 위에 도전성금속을 증착하고 패터닝하여, 상기 스위치 반도체층 위에 서로 소정간격 대응되는 스위치 소스전극 및 스위치 드레인전극, 상기 제 1 스토리지 전극 상부의 전면에 상기 스위치 드레인전극과 연결되는 제 2 스토리지 전극, 상기 정의된 센서영역 상부에 센서 게이트전극을 형성하는 단계와; 상기 스위치 소스전극 및 드레인전극과 이들 전극사이에 소정간격 노출된 반도체층, 제 2 스토리지전극, 센서 게이트전극 위에 절연물질을 증착하여 제 2 절연층을 형성하는 단계와; 상기 제 2 절연층 위에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 상기 센서 게이트전극의 상부에 아일랜드형태로 센서 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 센서 반도체층이 형성된 제 2 절연층 중 상기 제 1 스토리지 전극 상부의 상기 스위치 드레인전극 방향의 제 2 절연층과 상기 제 1 절연층을 통해서 제 1 콘택홀을 형성하고, 상기 센서 소스전극방향의 제 2 스토리지 전극 상부의 제 2 절연층에 제 2 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 반도체층, 제 1 콘택홀, 제 2 콘택홀이 형성된 제 2 절연층 위에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여, 상기 스위치 반도체층의 상부에 차광막을, 상기 제 2 스토리지 전극의 상부에 제 3 스토리지 전극을, 상기 센서 반도체층의 상부에 서로 소정간격 대응되는 센서 소스전극 및 센서 드레인전극을 형성하는 단계와;
상기 차광막, 제 3 스토리지 전극, 센서 소스전극 및 센서 드레인전극 과 이들 전극 사이에 소정간격 노출된 센서 반도체층 위에 투명 절연성물질을 증착하여 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 제 1 콘택홀은 상기 제 1 스토리지전극과 상기 제 3 스토리지전극을 전기적으로 연결하고, 상기 제 2 콘택홀은 상기 센서 소스전극과 상기 제 2 스토리지 전극을 전기적으로 연결한다.
바람직하게는 상기 스위치 반도체층과 상기 센서 반도체층은 수소의 함유량이 다른 비정질 실리콘인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 다른 특징은 전술한 바와같은 제 2 실시예의 제조 방법에서 상기 제 1 , 제 2, 제 3스토리지전극을 투명전극으로 사용하여 충전부와 윈도우를 겸용하여 사용하는 것이다.
이러한 특징에서 상기 투명전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 산화티타늄(TIO), 산화주석(SnO2), 징크옥사이드(ZnO2)등의 투명전극인 박막트랜지스터형인 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이 본 발명은 스위치 반도체층과 센서 반도체층을 동일 층에 형성하지 않았기 때문에 각각의 기능에 적합한 물질을 증착하고 패터닝하여 반도체층을 형성할 수 있기 때문에 소자의 크기를 기존보다 작게 구성하여도 향상된 동작특성을 보인다.
따라서, 상기 스위치-TFT와 센서-TFT의 크기가 작아진 만큼의 면적을 윈도우 영역 또는 충전영역으로 확보할 수 있음으로, 확대된 영역만큼 광전류를 더 많이 생성할 수 있고 또한 많은 양의 광 전류를 충전할 수 있기 때문에 광 감지소자의 개선된 동작특성을 기대 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 콤팩트형 스위치-TFT 및 센서-TFT를 사용하면서 충전부의 전극을 투명전극으로 형성하여 윈도우와 스토리지부로 사용하고, 또한 다층으로 구성된 충전부를 형성한 구조를 예시하고 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명하도록 한다.
-- 제 1 실시 예 --
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 TFT형 광 감지센서는 스위치-TFT의 반도체층과 센서-TFT의 반도체층을 각각의 특징에 맞는 물질로 형성하고, 또한 충전영역(G)의 스토리지전극을 투명전극으로 형성하여, 상기 충전영역(G)은 빛을 받는 윈도우로 겸용하여 사용할 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 TFT형 광 감지센서의 평면도를 도시한 것으로서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 TFT형 광 감지센서는 먼저, 센서-TFT영역(H), 충전영역(G), 스위치-TFT영역(F)을 정의한다.
상기 충전영역(G)의 제 1 스토리지전극(315)과 제 2 스토리지전극(323)을 투명한 도전성물질로 형성하여 충전영역과 윈도우영역을 구분하지 않는다.
본 발명에 따른 TFT형 광 감지소자의 제조방법에 대해 자세히 알아보면, 도 4a 내지 도 4e는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ´선을 따라 절단하여 공정순서에 맞게 나타낸 단면도로서, 기판 위에 센서-TFT 영역(H), 충전영역(G), 스위치-TFT 영역(F)을 정의한다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 기판(311)위에 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 알루미늄(Al), 알루미늄합금의 도전성 금속 중 하나를 증착하고 패터닝하여, 각각 소정거리를 두고 상기 스위치-TFT영역(C)위에는 스위치 게이트전극(313)을 형성한 후, 상기 스위치 게이트전극이 형성된 기판 위에 인듐-틴-옥사이드(ITO), 틴 옥사이드(SnO2), 징크옥사이드(ZnO2), 티타늄옥사이드(TiO2)등의 투명 도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 상기 충전영역에 아일랜드형태로 제 1 스토리지전극을 형성한다.
다음에, 상기 스위치 게이트전극(313)과 제 1 스토리지전극(315)위에 투명 유기절연막 또는 투명 무기절연막의 절연물질 중 하나를 선택하고 증착하여 제 1 절연층(317)을 형성한다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 절연층(317)위에 수소를 포함한 비정질 실리콘을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 게이트전극(313)의 상부에 아일랜드형태로 스위치 반도체층(319)을 형성한다.
본 실시 예에서는 상기 스위치 반도체층(319)의 두께를 ≤2000Å로 하였다.
도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 스위치 반도체층(319)이 아일랜드 형태로 형성된 제 1 절연층(317)위에 도전성금속을 증착하고 패터닝하여, 상기 스위치 반도체층(319)의 상부에 서로 소정간격 대응되는 스위치 소스전극(321a)과 스위치 드레인전극(321b)을, 상기 센서-TFT영역(E)으로 정의된 부분에 센서 게이트전극(125)을 형성한다.
다음에, 상기 센서 소스 및 드레인전극(321a)(321b)과 센서 게이트전극이 형성된 제 1 절연층(317)위에 상기 제 1 스토리지 전극(315)을 형성한 투명 도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 드레인전극(321b)과 연결되는 제 2 스토리지전극(323)을 형성한다.
상기 스위치 소스 및 드레인전극(321a)(321b)과, 이 전극들(321a)(321b)사이에 소정간격 노출된 스위치 반도체층(319)과, 제 2 스토리지전극(323), 센서 게이트전극(325)위에 전술한 바와 같은 투명 절연성물질 중 하나를 선택하고 증착하여 제 2 절연층(327)을 형성한다.
도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 절연층(327)위에 수소를 포함한 비정질 실리콘을 증착하고 상기 센서 게이트전극(325)의 상부에 아일랜드 형태로 패터닝하여 센서 반도체층(329)을 형성한다.
상기 센서 반도체층(329)을 형성한 제 2 절연층(327)중 상기 센서 게이트전극 방향의 제 1 스토리지전극의 상부에 콘택홀(326)을 형성한다.
도 4e에 도시한 바와 같이, 상기 센서 반도체층(329)과 콘택홀(326)을 형성한 제 2 절연층(327)위에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 반도체층(329)의 상부에 차광막(331)을 형성하고, 상기 센서 반도체층(329)위에 서로 소정간격 대응되는 센서 소스및 센서 드레인전극(333a)(333b)을 형성한다.
여기서, 상기 센서 소스전극(333a)은 상기 콘택홀(326)을 통해 상기 제 2스토리지 전극(323)과 전기적으로 연결된다.
연속적으로, 상기 차광막(331)과 상기 센서 소스전극과(333a) 상기 센서 드레인전극(333b)위에 아크릴, 폴리이미드와 같은 투명 유기절연성물질 또는 투명 무기절연성물질을 증착하여 보호층(335)을 형성한다.
이상과 같이 본 발명의 제 1 실시 예를 설명하였으나, 전술한 바와같이 동일층에 형성되지 않는 센서 반도체층과 스위치 반도체층을 포함하는 박막트랜지스터형 광 감지센서에서 만약, 윈도우 영역과 충전영역을 나누어 정의 하고자 할 경우에는, 제 1 실시 예의 도 4a의 공정 순서에서 센서-TFT, 스위치-TFT, 충전영역 이외에 윈도우 영역을 더 정의하면 되고, 충전영역의 제 1 스토리지 전극과 제 2 스토리지 전극은 센서-TFT와 스위치-TFT의 전극에 사용되는 물질과 동일한 도전성 금속을 사용한다.
또한 절연층은 산화알루미늄(Al2Ox), 실리콘옥사이드(SiOX), 탄탈옥사이드
(TaOX)등의 절연물질을 사용한다.
그리고, 전극을 패터닝 할 경우 도 4a의 공정에서 스위치 게이트전극과 제 1 스토리지 전극을 동시에 패터닝하고, 도 4c의 공정에서 스위치 소스 및 드레인전극과 제 2 스토리지전극과 센서 게이트 전극을 동시에 패터닝하여 형성하면 된다.
이러한 사항을 제외하고는 나머지 과정들은 제 1 실시 예와는 동일하다.
전술한 바와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 TFT형 광 감지소자의 제조방법은, 상기 스위치 반도체층(319)과 상기 센서 반도체층(329)을 서로 다른 층에 형성함으로써 제 1 실시 예에서 설명한 것과 같은 결과를 얻을 수 있으며, 또한 센서-TFT(H)와 스위치-TFT(F)의 크기가 작아졌기 때문에 충전부(G)의 면적을 더욱 크게 할 수 있고, 또한 스토리지전극(315)(323)을 투명전극으로 사용하여 충전영역(G)을 윈도우로 겸용해 사용할 수 있음으로, 빛을 받는 면적이 대면적화 되어 광전류의 양을 더욱 많이 확보하고 저장 할 수 있음으로, TFT 형 광 감지센서의 동작특성을 더욱 개선 할 수 있다.
-- 제 2 실시 예--
본 발명에 따른 제 2 실시 예는 3층의 스토리지전극으로 구성된 충전부를 포함하는 TFT형 광 감지센서에서 각각의 특징에 맞는 물질을 사용한 스위치-TFT의 반도체층과 센서-TFT의 반도체층의 구조를 예시한다.
더욱 자세히 설명하면, 도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 센서-TFT형 광감지센서의 평면도를 나타낸 것으로, 크게 센서-TFT 영역(E)과 윈도우 영역(F)과 충전영역(D)과 스위치-TFT영역(C)으로 정의 할 수 있으며, 상기 센서-TFT 영역(E)은 센서 게이트전극(125)과 센서 반도체층(129)과 센서 소스전극(135a)과 센서 드레인전극(135b)을 포함하고 있고, 충전부(D)는 제 1 스토리지 전극(115)과 제 2 스토리지 전극(123)과 제 3 스토리지전극(133)을 포함하고 있고, 상기 스위치-TFT(C)는 스위치 게이트전극(113)과 스위치 반도체층(119)과 스위치 소스전극(121a)과 스위치 드레인전극(121b)과 차광막(131)을 포함하고 있다.
이때, 상기 충전부(D)는 제 1 콘택홀(124)을 통해 제 1 스토리지전극(115)과 제 3 스토리지전극(133)이 전기적으로로 연결되고, 제 2 콘택홀(126)을 통해 제 2 스토리지전극과 상기 센서 소스전극이 전기적으로 연결된다.
일반적으로 상기 충전부는 하나의 절연층과 두개의 스토리지 전극으로 이루어지나, 본 실시 예에서는 충전용량을 더욱 증대하기 위해 스토리지 전극을 3개로 형성하여 2층의 캐패시터(capacitor)를 구성하고 있다.
본 실시 예에서 얻을 수 있는 충전용량은 1㎊정도의 크기이다.
전술한 바와 같은, 본 발명에 따른 TFT형 광 감지센서의 제조 방법을 도 6a 내지 도 6e를 참조하여 설명하도록 한다.
도 6a 내지 도 6e 는 도 5의 Ⅲ-Ⅲ´선을 따라 절단하여 공정순서에 맞게 나타낸 단면도로서, 본 발명에 따른 센서-TFT를 제조하기 위해서는 먼저 기판 위에 스위치-TFT영역(C), 충전영역(D), 센서-TFT영역(E), 윈도우영역(미도시)을 정의한다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 기판 위에 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 알루미늄(Al), 알루미늄합금의 도전성 금속 중 하나를 증착하고 패터닝하여, 각각 소정거리를 두고 상기 스위치 TFT영역(C)위에는 스위치 게이트전극(113), 상기 충전영역에(D)는 제 1 스토리지 전극(115)을 형성한다.
그리고, 상기 스위치 게이트전극(113)과 제 1 스토리지전극(115)위에 실리콘산화막(SiO2), 실리콘질화막(SiNX), 산화알루미늄막(Al2O3)등의 절연물질 중 하나를 선택하고 증착하여 제 1 절연층(117)을 형성한다.
도 6b에 도시한 바와 같이 상기 제 1 절연층(117)위에 수소를 포함한 비정질 실리콘을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 게이트전극(113)의 상부에 아일랜드형태로 스위치 반도체층(119)을 형성한다.
본 실시 예에서는 상기 스위치 반도체층(119)의 두께를 ≤2000Å로 하였다.
도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 스위치 반도체층(119)이 아일랜드 형태로 형성된 제 1 절연층(117)위에 도전성금속을 증착하고 패터닝하여, 상기 스위치 반도체층(119)의 상부에 서로 소정간격 대응되는 스위치 소스전극(121a)과 스위치 드레인전극(121b), 상기 제 1 스토리지전극(115)상부의 전면에 걸쳐 상기 스위치 드레인전극(121b)과 연결되는 제 2 스토리지 전극(123)과 이와는 소정간격 이격되어 상기 센서-TFT영역(E)으로 정의된 부분에 센서 게이트전극(125)을 형성한다.
상기 스위치 소스 및 드레인전극(121a)(121b)과 이 전극들(121a)(121b)사이에 소정간격 노출된 스위치 반도체층(119)과 제 2 스토리지전극(123)과 센서 게이트전극(125)위에 전술한 바와 같은 절연물질 중 하나를 선택하고 증착하여 제 2 절연층(127)을 형성한다.
도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 절연층(127)위에 수소를 포함한 비정질실리콘을 증착하고 패터닝하여 상기 센서게이트전극(125)의 상부에 아일랜드 형태로 센서 반도체층(129)을 형성한다.
본 실시 예에서는 상기 센서 반도체층(129)의 두께를 ≥1500Å의 두께로 형성하였다.
상기 아일랜드 형태로 센서 반도체층(129)이 형성된 제 2 절연층(127)중 상기 스위치 드레인전극(121b)방향의 제 1 스토리지 전극(117)의 상부에 제 1 콘택홀(124)을 형성하고, 동시에 상기 센서 게이트전극(125)방향의 제 2 스토리지 전극(115)의 상부에 제 2 콘택홀(126)을 형성한다.
이때, 제 1 콘택홀(124)은 상기 제 2 절연층을 통해 제 1 절연층까지 형성한다.
도 6e에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 콘택홀(124), 상기 제 2 콘택홀(126), 상기 센서 반도체층(129)이 형성된 제 2 절연층(127)위에 도전성금속을 증착하고 패터닝하여, 상기 스위치 소스 및 드레인전극(121a)(121b)과 이 전극들(121a)(121b)사이에 노출된 스위치 반도체층(119)의 상부에 차광막(131)을 형성하고, 상기 제 2 스토리지전극(123)의 상부에 제 3 스토리지 전극(133)을 형성하고, 상기 센서 반도체층(129)위에 서로 소정간격 대응되는 센서 소스전극(135a)과 센서 드레인극(135b)을 형성한다.
이때 상기 제 3 스토리지전극(133)은 상기 제 1 콘택홀(124)을 통해 상기 제 1 스토리지 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 센서 소스전극(135a)은 상기 제 2 콘택홀(126)을 통해 상기 제 2 스토리지전극(123)과 전기적으로 연결된다.
도 6e에 도시한 바와 같이, 차광막(131), 제 3 스토리지전극(133), 상기 센서 소스 및 드레인전극(135a)(135b)과 이 전극들(135a)(135b)사이에 소정간격 노출된 센서 반도체층(129)위에 아크릴이나 폴리이미드와 같은 투명 유기절연물질등을 증착하여 보호층(137)을 형성한다.
이상과 같이 설명한 본 발명의 제 2 실시 예의 또 다른 구성으로서, 본 발명의 제 1 실시 예에서처럼 상기 충전영역의 스토리지 전극과 유전층을 각각 투명 도전성 물질로, 투명 절연성 물질로 사용함으로써 충전영역과 윈도우 영역을 구분하지 않고 형성 할 수 있다.
더 자세히 설명하면, 상기 도 6a의 공정에서 도전성 금속으로 스위치 게이트전극을 형성한 다음 투명 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 제 1 스토리지 전극을 형성하고, 상기 도 6c의 공정에서 도전성 금속으로 상기 스위치 소스 및 드레인전극과 센서 게이트전극을 동시에 패터닝하여 형성한 다음 투명 도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 드레인전극과 제 2 스토리지 전극을 형성하고, 도 6e의 공정에서 상기 차광막과 센서 소스 및 드레인전극을 동시에 패터닝하여 형성한 다음 투명도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 상기 제 3 스토리지전극을 형성하면 된다.
이상과 같은 공정을 제외하고는 나머지 공정은 본 발명의 제 2실시 예와 같다.
전술한 박막트랜지터형 광 감지센서의 제조방법에서, 상기 스위치 반도체층(119)과 상기 센서 반도체층(129)을 동일층에 형성하지 않기 때문에, 상기 스위치 반도체층과 센서 반도체층에 각각 적합한 물질을 선택적으로 사용하여 형성할 수 있다.
즉, 수소를 포함한 비정질 실리콘을 사용할 경우 빛에 민감한 특성 때문에 상기 센서 반도체층은 수소의 함량을 더욱 많게 하고, 반면에 스위치 반도체층은 수소의 함량을 더욱 줄이거나, 또는 폴리실리콘으로 반도체층을 형성하여 전류의 이동도(mobility)를 더욱 크게 할 수 있다.
여기에서, 상기 스위치 반도체층(119)을 폴리실리콘으로 사용한다면, 상기 제조방법에서 차광막(131)은 형성하지 않아도 되는 장점이 있다.
또한, 위에서 설명한 제 2 실시 예의 다른 예로서 상기 충전영역의 전극을 투명도전성 물질을 사용하여 상기 윈도우 영역과 구별하지 않고 사용함으로써, 전하의 충전용량은 물론 빛을 받는 면적이 대면적화 됨에 따라 광 감도가 좋아지는 결과를 얻을 수 있다.
전술한 바와 같이 각각의 반도체층을 각 소자의 특성에 적합한 물질로 구성한다면, 각각의 TFT 크기를 줄이더라도 기존보다 더욱 개선된 동작특성을 나타낼 수 있다.
본 실시 예에서 설명한 예제들은 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 다양한 변형이 가능할 것이고, 변형된 실시 예들은 본 권한의 권리범위에 속하게 됨은 첨부된 특허청구범위에 의해 명확하게 알 수 있다.
본 발명은 광을 생성하는 센서-TFT와, 상기 센서-TFT에서 생성된 광 전류를 전하의 형태로 저장하는 충전영역, 상기 충전영역의 전하를 외부의 제어 신호에 의해 선택적으로 방출하는 스위치-TFT를 포함하는 TFT형 광 감지센서에 있어서, 상기 센서-TFT의 센서 반도체층과 상기 스위치-TFT의 스위치반도체층을 각각 다른 층에 형성함으로써, 각 TFT의 기능에 적합한 물질을 선정하고 형성할 수 있음으로 각 TFT의 크기를 기존 보다 작게 구성하여도 개선된 동작특성을 보이는 것이 가능하다.
또한, 각 스위치 TFT의 크기가 작아짐으로써 이와는 달리, 스토리지부나 윈도우 부분이 커져 많은 양의 광전류를 확보하여 소자의 개선된 동작특성을 얻을수 있다.
Claims (25)
- 센서 게이트전극, 센서 반도체층, 센서 소스전극 및 센서 드레인전극을 포함하는 센서 박막트랜지스터와;제 1 스토리지전극, 유전층, 제 2 스토리지전극을 포함하고 상기 센서 박막트랜지스터 에서 발생한 전류를 전하의 형태로 저장하는 충전부와;스위치 게이트전극, 상기 센서반도체층과 수소의 함유량이 다른 스위치 반도체층, 스위치 소스전극 및 스위치 드레인전극을 포함하고 외부의 제어신호에 따라 상기 충전부의 전하를 선택적으로 방출하는 스위치 박막트랜지스터를포함하는 박막트랜지스터형 광 감지센서.
- 제 1항에 있어서,상기 스위치반도체층과 센서반도체층이 동일층에 형성되지 않는 박막트랜지스터형 광 감지센서.
- 제 1항에 있어서,상기 스위치 반도체층의 두께는 ≤2000Å이고, 상기 센서 반도체층의 두께는 ≥1500Å인 박막트랜지스터형 광 감지센서.
- 제 1항에 있어서,상기 스위치 반도체층은 폴리실리콘인 박막트랜지스터형 광 감지센서.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 스토리지전극과 상기 제 2 스토리지전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 산화티타늄(TIO), 산화주석(SnO2), 징크옥사이드(ZnO2)등의 투명 도전성 물질 중 하나인 박막트랜지스터형 광 감지센서.
- 기판에, 빛을 받고 광전류를 생성하는 센서영역과 전하를 저장하는 충전영역과 저장된 전하를 외부의 제어신호에 따라 외부로 방출하는 스위치 영역을 정의하는 단계와;기판에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 서로 소정 거리를 두고 상기 스위치영역에 스위치 게이트전극 과 상기 충전영역에 제 1 스토리지전극을 형성하는 단계와;상기 제 1 스토리지전극과 스위치 게이트전극이 형성된 기판의 상부와 상기 센서영역 위에 절연물질을 증착하여 제 1 절연층을 형성하는 단계와;상기 제 1절연층 위에 반도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 게이트전극의 상부에 아일랜드 형태로 스위치 반도체층을 형성하는 단계와;상기 아일랜드 형태의 스위치 반도체층이 형성된 제 1 절연층 위에 도전성금속 증착하고 패터닝하여, 상기 스위치 반도체층 위에 서로 소정간격 대응되는 스위치 소스전극 및 스위치 드레인전극을, 상기 제 1스토리지전극 상부에 상기 스위치 드레인전극과 연결되는 제 2 스토리지전극을 형성하며, 동시에 제 1 스토리지전극과 소정거리를 두고 상기 정의된 센서영역 상부에 센서 게이트전극을 형성하는 단계와;상기 스위치 소스전극 및 스위치 드레인전극과, 이 전극들 사이에 노출된 스위치 반도체층, 제 2 스토리지전극, 센서 게이트전극 위에 절연물질을 증착하여 제 2 절연층을 형성하는 단계와;상기 제 2 절연층 위에 반도전성 물질을 증착하고 패터닝하여, 상기 센서 게이트전극의 상부에 아일랜드 형태로 센서 반도체층을 형성하는 단계와;상기 센서 반도체층이 형성된 제 2 절연층 중 상기 제 2 스토리지 전극의 상부의 센서 소스전극 방향의 제 2 절연층에 콘택홀을 형성하는 단계와;상기 콘택홀과 센서 반도체층이 형성된 제 2 절연층 위에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 소스전극과 스위치 드레인전극과 이들 전극사이에 노출된 스위치 반도체층의 상부에 차광막을 형성하고, 동시에 상기 센서 반도체층 위에 서로 소정간격 대응되는 센서 소스전극과 센서 드레인전극을 형성하는 단계와;상기 차광막, 센서 소스전극 및 센서 드레인전극과 이들전극 사이에 노출된 센서 반도체층, 제 2 스토리지전극 위의 상기 제 2 절연층위에 투명 절연성물질을 사용하여 동시에 보호막을 형성하는 단계를포함하는 박막트랜지스터형 광 감지센서 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 센서반도체층의 수소함유량은 상기 스위치반도체층의 수소함유량보다 큰 박막트랜지스터형 광 감지센서 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 스위치 반도체층은 폴리실리콘인 박막트랜지스터형 광 감지센서 제조방법.
- 기판에, 빛을 받고 광전류를 생성하는 센서영역과 광전류를 저장하는 충전영역과 저장된 광전류를 제어신호에 따라 외부로 방출하는 스위치영역을 정의하는 단계와;기판에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 서로 소정 거리를 두고 상기 스위치영역에 스위치 게이트전극을 형성하는 단계와;상기 스위치게이트 전극이 형성된 기판의 상부에 투명 도전성물질을 증착하고 패터닝하여 상기 충전영역에 아일랜드형태로 제 1 스토리지 전극을 형성하는 단계와;상기 스위치 게이트전극과 상기 제 1스토리지 전극이 형성된 기판위에 절연물질을 증착하여 제 1절연층을 형성하는 단계와;상기 제 1절연층 위에 반도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 게이트전극의 상부에 아일랜드 형태로 스위치 반도체층을 형성하는 단계와;상기 아일랜드 형태의 스위치 반도체층이 형성된 제 1 절연층 위에 도전성금속을 증착하고 패터닝하여, 상기 스위치 반도체층 위에 서로 소정간격 대응되는 스위치 소스전극 및 스위치 드레인전극을 형성하고, 상기 정의된 센서영역 상부에 센서 게이트전극을 형성하는 단계와;상기 스위치 소스 및 드레인전극, 센서 게이트전극이 형성된 기판 위에 투명 도전성 물질을 증착하고 패터닝하여, 상기 제 1스토리지 전극상부의 제 1절연층 위에 상기 스위치 드레인전극과 연결되는 제 2스토리지 전극을 형성하는 단계와;상기 스위치 소스전극 및 드레인전극, 이들 전극 사이에 소정간격 노출된 스위치 반도체층, 제 2 스토리지전극, 센서 게이트전극 위에 절연물질을 증착하여 제 2 절연층을 형성하는 단계와;상기 제 2 절연층 위에 반도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 센서 게이트전극의 상부에 아일랜드 형태로 센서 반도체층을 형성하는 단계와;상기 센서 반도체층이 형성된 제 2 절연층 중 상기 제 2 스토리지전극 상부의 상기 센서소스전극 방향의 제 2 절연층에 콘택홀을 형성하는 단계와;상기 센서 반도체층과 콘택홀이 형성된 제 2 절연층 위에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 반도체층의 상부에 차광막을 형성하고, 동시에 상기 센서 반도체층 위에 상기 콘택홀을 통해 제 2 스토리지전극과 연결되는 센서 소스전극과 이와는 소정간격 대응되는 센서 드레인전극을 형성하는 단계와;상기 차광막, 상기 센서 소스전극 및 드레인전극과 이러한 전극사이에 소정간격 노출된 센서 반도체층과, 상기 제 2 스토리지전극 상부의 상기 제 2 절연층 위에 동시에 보호막을 형성하는 단계를포함하는 박막트랜지스터형 광 감지센서 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 센서 반도체층의 수소함유량은 상기 스위치 반도체층의 수소함유량보다 큰 박막트랜지스터형 광 감지센서 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 투명 도전성 물질은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 틴옥사이드(SnO2), 티타늄옥사이드(TiO2), 징크옥사이드(ZnO2)의 투명전극 중 하나인 박막트랜지스텅형 광 감지센서 제조방법.
- 센서 게이트전극, 센서 반도체층, 센서 소스전극 및 센서 드레인전극을 포함하는 센서 박막트랜지스터와;제 1 스토리지전극, 제 1 유전층, 제 2 스토리지전극, 제 2 유전층, 제 3 스토리지 전극을 포함하고 상기 센서 박막트랜지스터 에서 발생한 전류를 전하의 형태로 저장하는 충전부와;스위치 게이트전극, 상기 센서 반도체층과 수소의 함유량이 다른 스위치 반도체층, 스위치 소스전극 및 스위치 드레인전극을 포함하고 외부의 제어신호에 따라 상기 충전부의 전하를 선택적으로 방출하는 스위치 박막트랜지스터를포함하는 박막트랜지스터형 광 감지센서.
- 제 12 항에 있어서,상기 스위치반도체층과 센서반도체층이 동일층에 형성되지 않는 박막트랜지스터형 광 감지센서.
- 제 12 항에 있어서,상기 스위치 반도체층의 두께는 ≤2000Å이고, 상기 센서 반도체층의 두께는 ≥1500Å인 박막트랜지스터형 광 감지센서.
- 제 12 항에 있어서,상기 스위치 반도체층은 폴리실리콘인 박막트랜지스터형 광 감지소자.
- 제 12 항에 있어서,상기 제 1 스토리지전극, 제 2 스토리지전극, 제 3 스토리지전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 산화티타늄(TIO), 산화주석(SnO2), 징크옥사이드(ZnO2)의 투명 도전성 물질 중 하나인 박막트랜지스터형 광 감지센서.
- 기판에, 빛을 받고 광전류를 생성하는 센서영역과 광전류를 저장하는 충전영역과 저장된 광전류를 제어신호에 따라 외부로 방출하는 스위치영역을 정의하는 단계와;기판에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 서로 소정 거리를 두고 상기 스위치영역에 스위치 게이트전극, 상기 충전영역에 제 1 스토리지전극을 형성하는 단계와;상기 제 1 스토리지 전극과 스위치 게이트전극이 형성된 기판의 상부와 상기 센서영역 위에 절연물질을 증착하여 제 1 절연층을 형성하는 단계와;상기 제 1 절연층 위에 반도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 게이트전극의 상부에 아일랜드 형태로 스위치 반도체층을 형성하는 단계와;상기 스위치 반도체층이 형성된 제 1 절연층 위에 도전성금속을 증착하고 패터닝하여, 상기 스위치 반도체층 위에 서로 소정간격 대응되는 스위치 소스전극 및 스위치 드레인전극, 상기 제 1 스토리지 전극 상부의 전면에 상기 스위치 드레인전극과 연결되는 제 2 스토리지 전극, 상기 정의된 센서영역 상부에 센서 게이트전극을 형성하는 단계와;상기 스위치 소스전극 및 드레인전극과 이들 전극사이에 소정간격 노출된 반도체층, 제 2 스토리지전극, 센서 게이트전극 위에 절연물질을 증착하여 제 2 절연층을 형성하는 단계와;상기 제 2 절연층 위에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 상기 센서 게이트전극의 상부에 아일랜드형태로 센서 반도체층을 형성하는 단계와;상기 센서 반도체층이 형성된 제 2 절연층 중 상기 제 1 스토리지 전극 상부의 상기 스위치 드레인전극 방향의 제 2 절연층과 상기 제 1 절연층을 통해서 제 1 콘택홀을 형성하고, 상기 센서 소스전극방향의 제 2 스토리지 전극 상부의 제 2 절연층에 제 2 콘택홀을 형성하는 단계와;상기 반도체층, 제 1 콘택홀, 제 2 콘택홀이 형성된 제 2 절연층 위에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여, 상기 스위치 반도체층의 상부에 차광막을, 상기 제 2 스토리지 전극의 상부에 제 3 스토리지 전극을, 상기 센서 반도체층의 상부에 서로 소정간격 대응되는 센서 소스전극 및 센서 드레인전극을 형성하는 단계와;상기 차광막, 제 3 스토리지 전극, 센서 소스전극 및 센서 드레인전극 과 이들 전극 사이에 소정간격 노출된 센서 반도체층 위에 투명 절연성물질을 증착하여 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 박막트랜지터형 광 감지센서 제조방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 제 1 콘택홀은 상기 제 1 스토리지전극과 상기 제 3 스토리지전극을 전기적으로 연결하고, 상기 제 2 콘택홀은 상기 센서 소스전극과 상기 제 2 스토리지 전극을 전기적으로 연결하는 박막트랜지스터형 광 감지센서의 제조방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 스위치 반도체층과 상기 센서 반도체층은 수소의 함유량이 다른 비정질 실리콘인 박막트랜지스터형 광 감지센서의 제조방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 스위치 반도체층은 폴리실리콘인 박막트랜지스터형 광 감지센서의 제조방법.
- 기판에, 빛을 받고 광전류를 생성하는 센서영역과 광전류를 저장하는 충전영역과 저장된 광전류를 제어신호에 따라 외부로 방출하는 스위치영역을 정의하는 단계와;기판에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 서로 소정 거리를 두고 상기 스위치영역에 스위치 게이트전극을 형성하는 단계와;상기 스위치 게이트전극이 형성된 기판 위에 투명도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 상기 정의된 충전영역에 아일랜드 형태로 제 1 스토리지전극을 형성하는 단계와;상기 제 1 스토리지 전극과 스위치게이트 전극이 형성된 기판의 상부와 상기 센서영역 위에 절연물질을 증착하여 제 1 절연층을 형성하는 단계와;상기 제 1 절연층 위에 반도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 게이트전극의 상부에 아일랜드 형태로 스위치 반도체층을 형성하는 단계와;상기 스위치 반도체층이 형성된 제 1 절연층 위에 도전성금속을 증착하고 패터닝하여, 상기 스위치 반도체층 위에 서로 소정간격 대응되는 스위치 소스전극 및 스위치 드레인전극, 상기 정의된 센서영역 상부에 센서 게이트전극을 형성하는 단계와;상기 스위치 소스 및 드레인전극, 센서 게이트전극이 형성된 제 1 절연층 위에 투명 도전성물질을 증착하고 패터닝하여, 상기 제 1 스토리지전극 상부에 스위치 드레인전극과 연결되는 제 2 스토리지전극을 형성하는 단계와;상기 스위치 소스전극 및 드레인전극과 이들 전극사이에 소정간격 노출된 반도체층, 제 2 스토리지전극, 센서 게이트전극 위에 절연물질을 증착하여 제 2 절연층을 형성하는 단계와;상기 제 2 절연층 위에 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 상기 센서 게이트전극의 상부에 아일랜드형태로 센서 반도체층을 형성하는 단계와;상기 센서 반도체층이 형성된 제 2 절연층 중 상기 스위치 드레인전극 방향의 제 1 스토리지 전극 상부의 상기 제 2 절연층과 상기 제 1 절연층을 통해서 제 1 콘택홀을 형성하고, 상기 센서 소스전극방향의 제 2 스토리지 전극 상부의 제 2 절연층에 제 2 콘택홀을 형성하는 단계와;상기 제 1 콘택홀, 제 2 콘택홀, 센서 반도체층이 형성된 제 2 절연층 위에도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 상기 스위치 반도체층의 상부에 차광막을, 상기 센서 반도체층의 상부에 서로 소정간격 대응되는 센서 소스전극 및 센서 드레인전극을 형성하는 단계와;상기 차광막과 센서 소스전극 및 드레인전극이 형성된 제 2절연층 위에 투명도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 상기 제 2 스토리지전극의 상부에 아일랜드 형태로 제 3스토리지 전극을 형성하는 단계와;상기 차광막, 제 3 스토리지 전극, 센서 소스전극 및 센서 드레인전극과 이들 전극 사이에 노출된 센서 반도체층위에 투명 절연성물질을 증착하여 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 박막트랜지터형 광 감지센서 제조방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 제 1 콘택홀은 상기 제 1 스토리지전극과 상기 제 3 스토리지전극을 전기적으로 연결하고, 상기 제 2 콘택홀은 상기 센서 소스전극과 상기 제 2스토리지 전극을 전기적으로 연결하는 박막트랜지스터형 광 감지센서의 제조방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 스위치 반도체층과 상기 센서 반도체층은 수소의 함유량이 다른 비정질 실리콘인 박막트랜지스터형 광 감지센서의 제조방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 스위치 반도체층은 폴리실리콘인 박막트랜지스터형 광 감지센서의 제조방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 투명 도전성물질은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 산화티타늄(TIO), 산화주석(SnO2), 징크옥사이드(ZnO2)등의 투명전극인 박막트랜지스터형 광 감지센서의 제조방법.
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| KR1019990004908A KR100575033B1 (ko) | 1999-02-11 | 1999-02-11 | 박막트랜지스터형 광 감지센서와 그 제조방법 |
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| KR101441429B1 (ko) * | 2007-09-21 | 2014-09-18 | 삼성디스플레이 주식회사 | 센서 박막 트랜지스터 및 이를 포함하는 박막 트랜지스터기판, 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 |
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