KR101322331B1 - A thin film transistor array panel for X-ray detectorand a method for manufacturing the thin film transistor - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 직접형 digital X-ray radiography system용 TFT 백플레인 패널에 기존의 하부 게이트 박막 트랜지스터 소자 대신 상부 게이트 구조의 소자를 적용한다. 이에 따라 공정 단순화, 소자 구동 안정성 등이 보장된다.In the present invention, an element having an upper gate structure is applied to a TFT backplane panel for a direct digital X-ray radiography system instead of a conventional lower gate thin film transistor element. This ensures process simplification and device drive stability.
Description
본 발명은 박막 트랜지스터 어레이 기판에 관한 것으로서, 특히 X-ray 검출기용 박막 트랜지스터 어레이 기판에 관한 것이다.
The present invention relates to a thin film transistor array substrate, and more particularly, to a thin film transistor array substrate for an X-ray detector.
Digital X-ray Radiography system의 경우, Charge Coupled Device (CCD)나 Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS)를 이용한 기술이 많이 개발되고 있으나, 이 경우 이미지 신호를 감지하는 패널을 피사체와 동일한 크기로 제작하는 것이 용이하지 않기 때문에 광학계 렌즈 시스템이 필요하며, 이 경우에는 이미지의 왜곡이 일어날 수 있고, 추가적인 비용이 필요하다. 따라서, 최근에는 박막 트랜지스터 (Thin-film transistor, TFT) 백플레인 기술을 적용한 Digital X-ray Radiography system(또는, flat panel system)이 개발되고 있다. In the case of Digital X-ray Radiography system, many technologies using Charge Coupled Device (CCD) or Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) have been developed.However, in this case, it is easy to manufacture a panel that detects an image signal in the same size as the subject. In this case, an optical lens system is required, in which case distortion of the image may occur and an additional cost is required. Therefore, recently, a digital x-ray radiography system (or flat panel system) using thin-film transistor (TFT) backplane technology has been developed.
기존의 디스플레이에서 많이 사용되는 박막 트랜지스터 (Thin-film transistor, TFT) 백플레인 기술을 이용한 flat panel system의 경우에는 대면적 제작이 가능하므로, 피사체를 1:1로 측정할 수 있는 시스템의 구성이 가능하여 이미지 왜곡이 없다. 이러한 시스템의 경우에는 CCD나 CMOS의 경우에 비해서는 많은 제작 비용을 절감할 수 있고, 현재 디스플레이 산업에서 많은 개발이 진행되어 있는 대면적 TFT 패널 기술을 응용하여 적용할 수 있으므로, 많은 장점이 있다. In case of flat panel system using thin-film transistor (TFT) backplane technology, which is widely used in existing displays, large area can be manufactured, and thus a system that can measure a subject 1: 1 can be constructed. There is no image distortion. Such a system can reduce manufacturing costs compared to CCD or CMOS, and can be applied by applying a large-area TFT panel technology, which is currently being developed in the display industry, and thus has many advantages.
이러한 기존의 TFT 패널 기술의 경우에는 현재 TFT-LCD에 적용되고 있는 비정질 Si TFT 기술을 이용하고 있는데, 상용화된 모든 제품은 게이트 절연체 하부에 게이트가 위치하고, 반도체 채널층 위에 소스 및 드레인 전극이 위치하는 하부 게이트 구조를 가진 TFT 소자를 이용하고 있다. In the case of the conventional TFT panel technology, the amorphous Si TFT technology currently applied to TFT-LCD is used. All commercially available products have a gate located under the gate insulator and a source and drain electrode located on the semiconductor channel layer. A TFT device having a bottom gate structure is used.
이러한 하부 게이트 구조의 경우에는 소스와 드레인 식각 시에 채널층의 손상이 발생하므로, 이를 방지하기 위해 etch stop layer를 사용하거나, etch back 공정을 사용하고 있는 실정이다. In the case of the lower gate structure, damage to the channel layer occurs during the source and drain etching, and thus, an etch stop layer or an etch back process is used to prevent this.
이러한 공정들은 추가적인 공정 작업으로서, 배제할 수 있다면, 공정상에 이점을 가져올 수 있다. These processes are additional process operations and, if excluded, can bring benefits to the process.
또한 방사선 노출 시에 상부 채널층이 영향을 받아 오동작을 할 수 있기 때문에 상부의 방사선 감지 물질의 두께를 두껍게 해야 하는 경우도 발생한다. 그러므로, 이러한 공정상의 채널층의 손상 방지 및 방사선 노출 시, 소자의 오동작을 방지하기 위해서는 새로운 구조의 박막 트랜지스터 백플레인 구조가 필요하다.
In addition, since the upper channel layer may be affected when the radiation is exposed, the thickness of the upper radiation sensing material may be increased. Therefore, a new thin film transistor backplane structure is required to prevent damage to the channel layer in this process and to prevent malfunction of the device upon radiation exposure.
따라서, 본 발명의 목적은 공정상의 채널층의 손상 방지 및 방사선 노출 시, 소자의 오동작을 방지할 수 있는 X-ray 검출기용 박막 트랜지스터 어레이 기판을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin film transistor array substrate for an X-ray detector capable of preventing damage to a channel layer in a process and preventing malfunction of a device when radiation is exposed.
본 발명의 다른 목적은 상기 기판에 구비된 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor provided on the substrate.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 X-ray 검출기용 박막 트랜지스터 어레이 기판은, 일방향으로 형성되는 복수의 게이트 라인과, 상기 복수의 게이트 라인과 교차하여 다소의 화소 영역을 정의하는 복수의 데이터 라인이 형성된 베이스 기판과, 각 화소 영역에 형성되어, 상부 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터; 및 상기 각 화소 영역에 형성되어 상기 박막 트랜지스터에 연결되고, 상기 X-ray의 조사량에 대응하는 전하를 발생하여 상기 박막 트랜지스터에 연결된 커패시터에 충전시키는 광전 변환 소자를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a thin film transistor array substrate for an X-ray detector includes a plurality of gate lines formed in one direction and some pixel regions intersecting the plurality of gate lines. A thin film transistor having a base substrate having a plurality of data lines formed thereon and an upper gate structure formed in each pixel area; And a photoelectric conversion element formed in each pixel area and connected to the thin film transistor, and generates a charge corresponding to the irradiation amount of the X-ray and charges the capacitor connected to the thin film transistor.
본 발명의 다른 일면에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법은, 상기 베이스 기판상에 형성되어, 상기 광전 변화 소자와 연결되는 소스 전극 및 상기 소스 전극과 동일한 층에 형성되어 일정 간격으로 이격된 드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 일정 간격으로 이격된 공간에 형성되어, 서로 마주하는 상기 드레인 전극의 일단부와 상기 소스 전극의 일단부를 덮는 반도체 채널층을 형성하는 단계와, 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 반도체 채널층을 덮는 유전체 층을 형성하는 단계와, 상기 유전체 층을 사이에 두고, 상기 반도체 채널층의 상부에 형성되어, 상기 X-ray가 하부에 형성된 상기 반도체 채널층에 입사하는 것을 차폐하는 게이트 전극을 형성하는 단계 및 상기 화소 영역 전면에 걸쳐 형성되어, 상기 게이트 전극과 상기 유전체 층을 덮는 보호층을 형성하는 단계를 포함한다.
According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a thin film transistor is formed on the base substrate to form a source electrode connected to the photoelectric change element and a drain electrode formed on the same layer as the source electrode and spaced apart at regular intervals. And forming a semiconductor channel layer formed in spaces spaced at the predetermined intervals to cover one end portion of the drain electrode and one end portion of the source electrode facing each other, the source electrode, the drain electrode, and the Forming a dielectric layer covering the semiconductor channel layer; a gate formed over the semiconductor channel layer with the dielectric layer interposed therebetween to shield the X-ray from entering the semiconductor channel layer formed below; Forming an electrode and covering the entire surface of the pixel region to form the gate electrode and the dielectric layer; Includes forming a protective layer.
본 발명에 의하면, 직접형 digital X-ray radiography system용 TFT 백플레인 패널에 기존의 하부 게이트 박막 트랜지스터 소자 대신 상부 게이트 구조의 소자를 적용하여 공정 단순화 및 안정적인 소자 구동을 제공할 수 있다.
According to the present invention, an element of an upper gate structure can be applied to a TFT backplane panel for a direct digital X-ray radiography system instead of a conventional lower gate thin film transistor element, thereby providing process simplification and stable device driving.
도 1은 간접형 엑스선 영상 진단 시스템에서 사용하는 TFT 백플레인 패널의 구조와 직접형 엑스선 영상 진단 시스템에서 사용하는 TFT 백플레인 패널의 구조를 각각 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 직접형 digital X-ray radiography system에 사용되는 하부 게이트 구조의 박막 트랜지스터의 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 X-ray 검출기용 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성된 단위 화소의 구조를 보여주는 도면이다.FIG. 1 is a view schematically illustrating a structure of a TFT backplane panel used in an indirect X-ray imaging system and a structure of a TFT backplane panel used in a direct X-ray imaging system.
2 is a cross-sectional view of a thin film transistor having a bottom gate structure used in a direct digital X-ray radiography system.
3 is a view illustrating a structure of a unit pixel formed on a thin film transistor array substrate for an X-ray detector according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 기존의 디지털 엑스레이 영상 진단 시스템(Digital X-ray Radiography system)에서의 구동 백플레인에 사용되는 하부 게이트 구조의 박막 트랜지스터 소자가 가지는 단점을 개선하여, 공정의 단순화, X-ray(방사선) 조사로부터의 소자 보호 및 소자의 안정성을 향상시키기 위해서 상부 게이트(top gate) 구조의 박막 트랜지스터가 적용되는 것을 특징으로 한다. The present invention improves the shortcomings of the thin-film transistor element of the lower gate structure used for the driving backplane in the existing digital X-ray radiography system, simplifying the process, X-ray (radiation) irradiation A thin film transistor having a top gate structure is applied to protect the device from the device and to improve the stability of the device.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. Like parts are designated with like reference numerals throughout the specification. It will be understood that when an element such as a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the element directly over another element, On the contrary, when a part is "just above" another part means that there is no other part in the middle. It demonstrates in detail so that implementation may be carried out easily. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
도 1은 간접형 엑스선 영상 진단 시스템에서 사용하는 TFT 백플레인 패널의 구조와 직접형 엑스선 영상 진단 시스템에서 사용하는 TFT 백플레인 패널의 구조를 각각 개략적으로 보여주는 도면이다.FIG. 1 is a view schematically illustrating a structure of a TFT backplane panel used in an indirect X-ray imaging system and a structure of a TFT backplane panel used in a direct X-ray imaging system.
도 1의 (a)는 간접 검출 방식(Indirect detection methods)에 따른 상기 간접형 엑스선 영상 진단 시스템에서 사용하는 TFT 백플레인 패널의 구조이고, 도 1의 (b)는 직접 검출 방식(Direct detection methods)에 따른 상기 직접형 엑스선 영상 진단 시스템에서 사용하는 TFT 백플레인 패널의 구조이다.FIG. 1A is a structure of a TFT backplane panel used in the indirect X-ray imaging system according to indirect detection methods, and FIG. 1B is a direct detection method. The structure of the TFT backplane panel used in the direct X-ray imaging system according to the present invention.
본 발명의 X-ray 검출기용 박막 트랜지스터 어레이 기판은 도 1의 (b)와 같은 직접 검출 방식(Direct detection methods)에 따른 직접형 digital X-ray radiography system용 TFT 백플레인 패널에 적용된다.The thin film transistor array substrate for a thin-ray detector of the present invention is applied to a TFT backplane panel for a direct digital X-ray radiography system according to direct detection methods as shown in FIG.
본 발명의 X-ray 검출기용 박막 트랜지스터 어레이 기판은 기본적으로 유리 기판과 같은 베이스 기판과, 이 베이스 기판에 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소들로 이루어진다. 각 화소는 1개의 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 1개의 커패시터 및 상하부 전극을 갖는 포토컨덕터(photoconductor)로 이루어진 구조를 갖는다. The thin film transistor array substrate for a thin-ray detector of the present invention basically consists of a base substrate such as a glass substrate and a plurality of pixels arranged in a matrix form on the base substrate. Each pixel has a structure including one thin film transistor, a photoconductor having one capacitor and an upper and lower electrodes electrically connected to the thin film transistor.
한편, 기존의 직접 검출 방식에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성되는 박막 트랜지스터는 기본적으로 하부 게이트 구조를 갖는다.Meanwhile, a thin film transistor formed on a thin film transistor array substrate according to a conventional direct detection method basically has a bottom gate structure.
도 2는 직접형 digital X-ray radiography system에 사용되는 하부 게이트 구조의 박막 트랜지스터의 단면 구조를 보여주는 도면이다.2 is a cross-sectional view of a thin film transistor having a bottom gate structure used in a direct digital X-ray radiography system.
도 2를 참조하면, 기존의 직접형 digital X-ray radiography system에 사용되는 하부 게이트 구조의 박막 트랜지스터 소자는 소스 전극과 드레인 전극의 패터닝을 위한 식각 공정 시, 채널층(Channel)이 영향을 받을 수 있다. Referring to FIG. 2, a thin film transistor device having a lower gate structure used in a conventional direct digital X-ray radiography system may be affected by a channel layer during an etching process for patterning a source electrode and a drain electrode. have.
또한 채널층이 상부로부터 입사하는 X-ray(Incident X-ray)에 노출되어 있고, 채널층이 패널 제작 시 필요한 보호층(passivation)과 직접적으로 만나게 된다. In addition, the channel layer is exposed to incident X-ray (Incident X-ray) from the top, and the channel layer directly meets the passivation (passivation) required for manufacturing the panel.
따라서, 보호층(passivation layer)의 재료 및 공정 조건에 따라 박막 트랜지스터 소자의 특성이 영향을 받을 수 있고, 화소 전극(Pixel Electrode)에 과다한 전하가 축적되어 있을 경우에는 박막 트랜지스터를 오동작시키는 주원인으로써 작용할 수 있다.Therefore, the characteristics of the thin film transistor element may be affected by the material and process conditions of the passivation layer, and when excessive charge is accumulated in the pixel electrode, it may act as a main cause of malfunction of the thin film transistor. Can be.
하지만, 이러한 박막 트랜지스터를 상부 게이트 (top gate) 구조로 변경하면, 채널층이 소스 및 드레인 전극 형성 후에 증착 및 패터닝 공정을 진행할 수 있게 된다. 이에 따라, 기존의 하부 게이트 구조의 박막 트랜지스터와는 달리 소스 전극 및 드레인 전극 공정에 의한 영향이 없게 된다. However, if the thin film transistor is changed into a top gate structure, the channel layer may proceed with the deposition and patterning process after the source and drain electrodes are formed. As a result, unlike the thin film transistor having the lower gate structure, there is no influence by the source electrode and the drain electrode process.
또한 상부 게이트 구조의 박막 트랜지스터에서는, 기존의 게이트 전극이 채널층의 상부에 배치되면서, 동시에 게이트 절연막도 같이 상부에 형성된다. 이에 따라 상부로 이동한 게이트 절연막이 채널층을 보호해 주므로, 채널층이 보호층(passivation layer)에 의해 영향을 받지 않게 된다.In the thin film transistor having the upper gate structure, the existing gate electrode is disposed on the channel layer, and at the same time, the gate insulating film is also formed on the upper side. Accordingly, since the gate insulating layer moved to the upper portion protects the channel layer, the channel layer is not affected by the passivation layer.
또한 상부로 이동한 게이트 전극을 X-lay을 차폐할 수 있는 재료로 구현하게 되면, 채널층이 상부로부터 입사하는 X-lay로부터 받는 영향을 방지할 수 있으므로, 상부의 포토컨덕터(photoconductor) 층의 두께 선정에 여유를 가질 수 있게 된다.In addition, if the gate electrode moved to the upper part is made of a material capable of shielding the X-lay, the influence of the channel layer from the X-lay incident from the upper part can be prevented, so that the upper photoconductor layer It is possible to afford to select the thickness.
그리고 소스/드레인 전극과 픽셀 전극 사이의 전압 차이에 의해서 의도되지 않은 소자의 동작을 방지할 수 있기 때문에 보다 안정적인 패널 구동이 가능하게 된다.In addition, an unintended operation of the device can be prevented by the voltage difference between the source / drain electrodes and the pixel electrode, thereby enabling more stable panel driving.
이에, 본 발명에서는 직접형 digital X-ray radiography system용 TFT 백플레인 패널에 기존의 하부 게이트 박막 트랜지스터 소자 대신 상부 게이트 구조의 소자가 적용된다. Therefore, in the present invention, an element having an upper gate structure is applied to a TFT backplane panel for a direct digital X-ray radiography system instead of a conventional lower gate thin film transistor element.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 X-ray 검출기용 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성된 단위 화소의 단면 구조를 보여주는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of a unit pixel formed on a thin film transistor array substrate for an X-ray detector according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, X-ray 검출기용 박막 트랜지스터 어레이 기판은 직접 검출 방식의 디지털 엑스선 영상 진단 시스템에 적용되어, 영상신호를 리드아웃(read-out) 한다. Referring to FIG. 3, a thin film transistor array substrate for an X-ray detector is applied to a digital X-ray imaging system of a direct detection method, and reads out an image signal.
이러한 박막 트랜지스터 어레이 기판은 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소 영역이 정의된 유리 기판과 같은 베이스 기판(110)과 각 화소 영역에 구비된 커패시터(130) 및 광전 변환부(140)를 포함한다. The thin film transistor array substrate includes a
상기 베이스 기판(110) 상에는 도면에 도시되지는 않았으나 일방향으로 형성되는 복수의 게이트 라인과, 상기 복수의 게이트 라인과 교차하는 복수의 데이터 라인이 형성된다. 상기 복수의 게이트 라인과 상기 복수의 게이트 라인에 교차하는 복수의 데이터 라인에 의해 상기 복수의 화소 영역이 정의된다.Although not shown in the drawing, a plurality of gate lines formed in one direction and a plurality of data lines crossing the plurality of gate lines are formed on the
각 화소 영역에는 상부 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터(120)와 이 박막 트랜지스터(120)와 전기적으로 연결된 광전 변환 소자(140)가 각각 구비된다. 또한 각 화소 영역에는 상기 박막 트랜지스터(120)와 연결되는 커패시터(130)가 더 구비되어, 각 화소 영역은 기본적으로 1T-1C(1 Transistor - 1 Capacitor) 구조로 설계된다. Each pixel region includes a
구체적으로, 상기 상부 게이트 구조의 박막 트랜지스터는 상기 베이스 기판(110)상에 정의된 각 화소영역에 형성되어, 상기 광전 변화 소자(140)와 연결되는 소스 전극(122B)과, 상기 소스 전극(122B)과 동일한 층에 형성되어 일정 간격으로 이격된 드레인 전극(122A)을 포함한다. 드레인 전극(122A)과 소스 전극(122B)은 동일한 공정을 통해 동시에 구비된다.In detail, the thin film transistor having the upper gate structure is formed in each pixel area defined on the
상기 일정 간격으로 이격된 공간에는 반도체 채널층(124A)이 구비된다. The
반도체 채널층(124A)은 서로 마주하는 상기 드레인 전극(122A)의 일단부와 상기 소스 전극(122B)의 일단부를 덮는다. 이때, 상기 반도체 채널층(124A)과 상기 드레인/소스 전극(122A, 122B) 사이에는 오믹 콘택층(124B)이 구비될 수 있다.The
이 오믹 콘택층(124B)은 반도체 채널층(124A)과 소스 전극(122A) 및 드레인 전극(122B) 간의 접촉 저항을 감소시키기 위한 층으로, n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 실리콘으로 구현될 수 있다. The
화소 영역 전체에 걸쳐 상기 드레인 전극(122A), 상기 소스 전극(122B) 및 상기 반도체 채널층(124A)을 덮는 유전체 층(126)이 구비될 수 있다.A
상기 유전체 층(126)은 기존의 하부 게이트 구조의 박막 트랜지스터에서, 채널층의 하부에 구비된 게이트 절연막이 채널층 상부로 이동한 것이다. 따라서, 기존의 기존의 하부 게이트 구조의 박막 트랜지스터에서와 같은 게이트 절연막의 기능을 수행하는 동시에 상기 박막 트랜지스터(120)에 연결된 커패시터(130)를 구성하기 위한 유전체로서 사용된다.The
상기 유전체층(126)을 사이에 두고, 상기 반도체 채널층(124A)의 상부에는 게이트 전극(128)이 구비되어, 상부 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터(120)가 기본적으로 형성된다. A
상기 유전체 층(126)의 상부에는 상기 게이트 전극(128)과 상기 유전체 층(126)을 덮는 보호층(139)이 화소 영역 전체 걸쳐 구비된다. A
상기 게이트 전극(128)은 상기 반도체 채널층(124A)의 상부에 형성됨으로써, 입사된 X-ray가 반도체 채널층으로 유입되는 것을 차단하는 차폐 역할을 하여, 반도체 채널층(124A)이 상부로부터 입사하는 X-lay로부터 받는 영향을 방지할 수 있으므로, 아래에 설명하는 상부의 포토컨덕터(photoconductor) 층의 두께 선정에 여유를 가질 수 있게 된다.The
또한 기존의 하부 게이트 구조의 박막 트랜지스터와는 달리 상부로 이동한 상기 유전체 층(126)이 보호층의 영향으로부터 반도체 채널층(124A)을 보호해 주므로, 반도체 채널층(124A)이 보호층(passivation layer)에 의해 영향을 받지 않게 된다.In addition, unlike the thin film transistor having the lower gate structure, since the
한편, 박막 트랜지스터(120)에 전기적으로 연결된 커패시터(130)는 박막 트랜지스터(120)의 상기 소스 전극(122B)와 동일한 층에 형성되어, 상기 소스 전극(122B)과 연결되는 하부 전극(132)과, 상기 유전체 층(126)을 사이에 두고, 상기 하부 전극(132)와 마주하는 상부 전극(136)을 포함한다. 이때, 상기 커패시터(130)의 상부 전극(136)은 상기 게이트 전극(128)과 동일한 공정에 의해 동시에 형성될 수 있다. Meanwhile, the
상기 광전 변환 소자(140)는 상기 보호층(139) 상부에 형성된다. The
이러한 광전 변환 소자(140)는 화소 전극(142)과, 포토컨덕터 층(144) 및 바이어스 전극(146)을 포함한다.The
화소 전극(142)은 상기 박막 트랜지스터(120)를 제외한 화소 영역 전체에 걸쳐 형성된된다. 이때, 화소 전극(142)은 비아홀(Via)을 통해 상기 커패시터(130)의 하부 전극(132)과 연결된다. 따라서, 상부 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터(120)는 그 소스 전극을 통해 상기 광전 변환 소자(140)와 연결된다.The
포토컨덕터 층(144)은 상기 화소 전극(142)에 의해 노출된 보호층(139)과 상기 화선 전극(142)의 전면에 구비되며, 특별히 한정하는 것은 아니지만 CdZnTe, HgI2 , PbI2, a-Se 등으로 구성될 수 있다.The
바이어스 전극(146)은 상기 포토 컨덕터(144)를 사이에 두고, 상기 화소 영역 전체에 걸쳐 포토컨덕터 층(144)의 상부에 구비된다. The
상부 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터(120)의 소스 및 게이트 전극(122B, 128) 물질로는 특별히 한정하는 것은 아니지만, Al, Cr, Mo, Ti 등의 금속 재료가 사용될 수 있다. The material of the source and
반도체 채널층(124A)을 구성하는 물질로는 특별히 한정하는 것은 아니며, 비정질 Si 및 저온 공정 다결정 Si (Low Temperature Poly Silicon, LTPS) 등이 사용될 수 있다.The material constituting the
유전층(126) 물질로는 특별히 한정하는 것은 아니며, SiO2, Al2O3 등의 산화물과 Si3N4 등의 질화물 등이 사용될 수 있다. The material of the
유전체 층(126) 상부에 구비된 게이트 전극(128) 물질로는 특별히 한정하는 것은 아니지만 엑스선을 차폐할 수 있는 납 (Pb) 합금 또는 일반적인 전극 물질인 Al, Cr, Mo, Ti 등과 Pb의 이중 접합 전극이 사용될 수 있다.The material of the
상기와 같은 물질로 구성된 상부 게이트 구조 박막 트랜지스터의 제조 공정을 살펴보면 다음과 같다. Looking at the manufacturing process of the upper gate structure thin film transistor composed of the above materials are as follows.
베이스 기판(110) 위에 드레인 및 소스 전극(122A, 122B)으로 사용될 물질을 증착 및 패터닝 한 후, 비정질 Si 또는 저온 공정 다결정 Si 채널층(124A)을 증착 및 패터닝 한다. After depositing and patterning a material to be used as the drain and
채널층(124A) 공정 이후에는 유전층(126)을 증착한 후, 상부 게이트 구조를 형성하기 위해서 게이트 전극(128)을 증착 및 패터닝하면, 기본 단위 박막 트랜지스터 소자의 구현이 완료된다.After the
박막 트랜지스터와 함께 화소를 구성하는 커패시터의 경우에는 하부 전극(132)의 경우에는 박막 트랜지스터(120) 단위 소자의 소스 및 드레인 전극 형성 시 동시에 증착 및 패터닝을 한 후, 추후 화소 전극(142) 형성할 때 전기적으로 연결이 되도록 1T-1C (1 transistor - 1 capacitor) 구조를 구현한다. In the case of the capacitor constituting the pixel together with the thin film transistor, the
커패시터(130)의 하부 전극(136)은 박막 트랜지스터(120)의 드레인/소스 전극(122A, 122B) 형성 시 동시에 형성된다.The
박막 트랜지스터 어레이 공정 후, thermal evaporation 또는 RF/DC sputtering 등의 공정을 통하여 60~600 도의 공정 온도에서 포토컨덕터(photoconductor) 물질을 증착한 후, 상부 전극을 증착하여 패널 공정을 마무리한다.After the thin film transistor array process, a photoconductor material is deposited at a process temperature of 60 to 600 degrees through thermal evaporation or RF / DC sputtering, and then the upper electrode is deposited to finish the panel process.
이상 설명한 바와 같이, 기존의 하부 게이트 구조의 박막 트랜지스터의 경우, 반도체 채널층의 형성 후에 소스 및 드레인 전극이 증착되고, 패턴 형성을 위해서 식각 공정을 수행하게 되는데, 이 때 소스 및 드레인 전극의 식각 물질에 채널층이 손상될 수 있으므로 기존에는 식각 정지층 (Etch stop layer)을 사용하거나, back channel etching 공정 등을 통하여 손상된 채널층을 제거하는 공정을 진행하였다. 그러나 상부 게이트 구조의 박막 트랜지스터의 경우에는 소스 및 드레인 패터닝 공정에 영향을 받지 않아서 추가적인 공정이 필요하지 않다.As described above, in the case of the thin film transistor having the lower gate structure, the source and drain electrodes are deposited after the formation of the semiconductor channel layer, and the etching process is performed to form the pattern. Since the channel layer may be damaged, the process of removing the damaged channel layer by using an etch stop layer or a back channel etching process has been performed. However, the thin film transistor having the upper gate structure is not affected by the source and drain patterning process, so no additional process is required.
또한 하부 게이트 구조의 소자의 경우에는 패널 제작 시, 채널 상부에 passivation 층을 필요로 하는데, 이때, 채널층이 직접적으로 이러한 보호층(passivastion)에 노출되므로, 소자 특성이 영향을 받지 않는 재료 및 공정 조건의 확보가 필요하나, 상부 게이트 구조의 경우에는 게이트 절연막에 의한 self-passivation 기능이 있으므로 소자의 기본적인 공정만으로도 소자의 보호(passivation) 효과를 얻을 수 있고, 패널 제작 시, 보호층(passivation) 재료 및 공정에 대한 민감도가 감소하여, 안정적인 소자를 구현할 수 있다.In addition, in the case of a device having a lower gate structure, a passivation layer is required at the top of a channel when manufacturing a panel. In this case, since the channel layer is directly exposed to such passivastion, materials and processes in which device characteristics are not affected. It is necessary to secure the condition, but the upper gate structure has self-passivation function by the gate insulating film, so the device can be protected by the basic process of the device. And the sensitivity to the process is reduced, it is possible to implement a stable device.
또한 상부 게이트 구조에서는 상부 게이트 전극을 방사선 차페가 가능한 전극을 사용할 경우, 추가적인 차페막이 없어도 TFT 소자로의 방사선의 영향을 자동적으로 배제할 수 있다.In addition, in the upper gate structure, when an electrode capable of shielding the radiation of the upper gate electrode is used, the influence of radiation to the TFT element can be automatically eliminated even without an additional shielding film.
또한 상부 게이트 전극을 사용할 경우, 엑스선 조사 시에 상부에 걸리는 픽셀 전극의 고전압에 의한 박막 트랜지스터의 오동작을 방지하여 소자의 안정적인 동작을 구현할 수 있다.In addition, when the upper gate electrode is used, a stable operation of the device may be realized by preventing a malfunction of the thin film transistor due to the high voltage of the pixel electrode applied to the upper part during X-ray irradiation.
Claims (6)
일방향으로 형성되는 복수의 게이트 라인과, 상기 복수의 게이트 라인과 교차하여 다소의 화소 영역을 정의하는 복수의 데이터 라인이 형성된 베이스 기판;
각 화소 영역에 형성되어, 상부 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터; 및
상기 각 화소 영역에 형성되어 상기 박막 트랜지스터에 연결되고, 상기 X-ray의 직접적인 조사량에 대응하는 전하를 발생하여 상기 박막 트랜지스터에 연결된 커패시터에 충전시키는 광전 변환 소자를 포함하되,
상기 박막 트랜지스터는
상기 베이스 기판상에 형성되어, 상기 광전 변화 소자와 연결되는 소스 전극;
상기 소스 전극과 동일한 층에 형성되어 일정 간격으로 이격된 드레인 전극;
상기 일정 간격으로 이격된 공간에 형성되어, 서로 마주하는 상기 드레인 전극의 일단부와 상기 소스 전극의 일단부를 덮는 반도체 채널층;
상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 반도체 채널층을 덮는 유전체 층;
상기 유전체 층을 사이에 두고, 상기 반도체 채널층의 상부에 형성되고, 상기 X-ray가 상기 반도체 채널층으로 입사하는 것을 차단하는 게이트 전극; 및
상기 게이트 전극과 상기 유전체 층을 덮는 보호층
을 포함하는 것
인 X-ray 검출기용 박막 트랜지스터 어레이 기판.
A thin film transistor array substrate for an X-ray detector for reading out an image signal in a digital x-ray imaging system,
A base substrate having a plurality of gate lines formed in one direction and a plurality of data lines crossing some of the gate lines and defining some pixel regions;
A thin film transistor formed in each pixel region and having an upper gate structure; And
A photoelectric conversion element formed in each pixel area and connected to the thin film transistor and generating a charge corresponding to a direct dose of the X-ray to charge a capacitor connected to the thin film transistor,
The thin film transistor
A source electrode formed on the base substrate and connected to the photoelectric change element;
A drain electrode formed on the same layer as the source electrode and spaced apart at regular intervals;
A semiconductor channel layer formed in the spaced spaced intervals and covering one end of the drain electrode and one end of the source electrode facing each other;
A dielectric layer covering the source electrode, the drain electrode and the semiconductor channel layer;
A gate electrode formed on the semiconductor channel layer with the dielectric layer interposed therebetween and blocking the X-ray from entering the semiconductor channel layer; And
A protective layer covering the gate electrode and the dielectric layer
Including
Thin film transistor array substrate for X-ray detector.
상기 커패시터는,
상기 소스 전극과 동일한 층에 형성되어, 상기 소스 전극과 연결되는 하부 전극;
상기 유전체 층을 사이에 두고, 상기 하부 전극와 마주하는 상부 전극을 포함하되,
상기 커패시터의 상부 전극은,
상기 게이트 전극과 동일한 공정에 의해 동시에 형성되는 것인 X-ray 검출기용 박막 트랜지스터 어레이 기판.
The method of claim 1, further comprising a capacitor connected to the thin film transistor,
The capacitor
A lower electrode formed on the same layer as the source electrode and connected to the source electrode;
An upper electrode facing the lower electrode with the dielectric layer interposed therebetween,
The upper electrode of the capacitor,
The thin film transistor array substrate for X-ray detector which is formed at the same time by the same process as the gate electrode.
상기 보호층 상부에 형성되어, 상기 박막 트랜지스터를 제외한 상기 화소 영역 전체에 걸쳐 형성되어, 비아홀을 통해 상기 커패시터의 하부 전극과 연결되는 화소 전극;
상기 화소 전극에 의해 노출된 보호층과 상기 화소 전극을 덮는 포토 컨덕터; 및
상기 포토 컨덕터를 사이에 두고, 상기 화소 영역 전체에 걸쳐 형성된 바이어스 전극;
을 포함하는 X-ray 검출기용 박막 트랜지스터 어레이 기판.
The method of claim 4, wherein the photoelectric conversion element,
A pixel electrode formed over the passivation layer and formed over the entire pixel region except for the thin film transistor and connected to a lower electrode of the capacitor through a via hole;
A photoconductor covering the passivation layer exposed by the pixel electrode and the pixel electrode; And
A bias electrode formed over the pixel region with the photoconductor therebetween;
Thin film transistor array substrate for X-ray detector comprising a.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20030189175A1 (en) * | 2002-04-03 | 2003-10-09 | Lee Ji Ung | Imaging array and methods for fabricating same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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