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KR20040041264A - Pixel array for Infrared Ray Detector with thin film transistor and method for fabrication of the same - Google Patents

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KR20040041264A
KR20040041264A KR1020020069436A KR20020069436A KR20040041264A KR 20040041264 A KR20040041264 A KR 20040041264A KR 1020020069436 A KR1020020069436 A KR 1020020069436A KR 20020069436 A KR20020069436 A KR 20020069436A KR 20040041264 A KR20040041264 A KR 20040041264A
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KR
South Korea
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infrared
layer
electrode
gate
insulating film
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KR1020020069436A
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조성목
유병곤
유종선
류상욱
유인규
윤성민
김귀동
Original Assignee
한국전자통신연구원
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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    • H10F30/10Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices being sensitive to infrared radiation, visible or ultraviolet radiation, and having no potential barriers, e.g. photoresistors

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

본 발명은 감지된 적외선 정보가 열전도에 의하여 짧은 시각내에 감쇄하는 것을 방지하는데 적합한 적외선 감지기용 픽셀 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 적외선 감지기용 픽셀은 적외선 판독회로용 전극을 포함하는 적외선 판독용 집적회로가 형성된 반도체 기판, 상기 반도체 기판상에 공기 간극을 두고 이격된 적외선 감지부, 및 상기 적외선 감지부와 상기 적외선 판독회로용 전극을 연결하는 전도성 연결전극을 포함하여, 가스 또는 적외선 등을 감지하는 게이트에 의하여 트랜지스터 드레인 전류가 변화하는 TFT 구조가 진공이나 공기간극에 의하여 반도체 기판과 이격되므로써 감지된 정보가 열전도에 의하여 짧은 시각내에 감쇄하는 것을 방지하기 때문에 주사방식용 감지기 어레이를 구현할 수 있다.The present invention is to provide an infrared sensor pixel and a manufacturing method thereof suitable for preventing the sensed infrared information is attenuated within a short time due to heat conduction, the infrared sensor pixel of the present invention includes an electrode for the infrared readout circuit A semiconductor substrate including an infrared reading integrated circuit, an infrared sensing unit spaced with an air gap on the semiconductor substrate, and a conductive connection electrode connecting the infrared sensing unit and the electrode for the infrared reading circuit, the gas or infrared Since the TFT structure in which the transistor drain current is changed by the gate for detecting the light is separated from the semiconductor substrate by the vacuum or the air gap, the sensed information is prevented from being attenuated by the heat conduction in a short time. Can be.

Description

박막트랜지스터 구조를 갖는 적외선 감지기용 픽셀 어레이 및 그 제조 방법{Pixel array for Infrared Ray Detector with thin film transistor and method for fabrication of the same}Pixel array for Infrared Ray Detector with thin film transistor and method for fabrication of the same}

본 발명은 적외선 열영상 장치에 관한 것으로, 특히 적외선 감지기용 픽셀에 관한 것이다.The present invention relates to an infrared thermal imaging apparatus, and more particularly to an infrared sensor pixel.

일반적인 적외선 열영상 장치의 동작은 영상화시키기 위한 물체로부터 열에 따른 상을 적외선 감지장치로 감지하고 그 열상을 수직주사와 수평주사하여 열 상을 전기적인 아날로그 신호로 변환시키기 위해 검출부에 인가한다. 그리고, 검출부에서 검출된 전기적인 아날로그 신호는 디지털 신호로 변환하여 영상 출력을 위한 신호로 처리된 후 다시 아날로그 신호로 처리되어 영상 출력된다.The operation of a general infrared thermal imaging apparatus detects an image according to a heat from an object to be imaged by an infrared sensor, and applies the detection unit to convert the thermal image into an electrical analog signal by horizontally scanning the thermal image with a vertical scan. The electrical analog signal detected by the detection unit is converted into a digital signal, processed into a signal for image output, and then processed into an analog signal and outputted as an image.

도 1은 종래기술에 따른 적외선 감지기용 픽셀을 도시한 도면이다. 도 1은 대한민국 공개특허공보 91-7142호에 의한 것이다.1 is a view showing a pixel for an infrared sensor according to the prior art. 1 is according to the Republic of Korea Patent Publication No. 91-7142.

도 1을 참조하면, 유리기판(11)상에 게이트전극(12)이 위치하고,게이트전극(12)상에 게이트절연막(13)과 반도체층(14)이 위치하며, 반도체층(14)상에 절연막(15)을 사이에 두고 소스전극(16), 드레인 전극(17)이 위치한다. 입사광(18)은 게이트전극(12)측에 입사된다.Referring to FIG. 1, a gate electrode 12 is positioned on a glass substrate 11, a gate insulating film 13 and a semiconductor layer 14 are positioned on a gate electrode 12, and a semiconductor layer 14 is disposed on a semiconductor substrate 14. The source electrode 16 and the drain electrode 17 are positioned with the insulating film 15 interposed therebetween. Incident light 18 is incident on the gate electrode 12 side.

그러나, 도 1의 적외선 감지기는 광량이 시간에 따라 빨리 변할 경우, 광량을 감지하게 하는 드레인 전류도 짧은 시간내에서만 존재하므로 감지기 어레이를 구현하기 어렵다.However, in the infrared detector of FIG. 1, when the amount of light changes rapidly with time, it is difficult to implement the detector array because a drain current for detecting the amount of light exists only within a short time.

도 2는 종래기술에 따른 적외선 감지기용 픽셀을 도시한 도면이다. 도 2는 대한민국공개특허공보 2001-26737호에 의한 것이다.2 is a view showing a pixel for an infrared sensor according to the prior art. 2 is from the Republic of Korea Patent Publication No. 2001-26737.

도 2를 참조하면, 적외선 감지기용 픽셀은 적외선 흡수소자(20)위에 격벽(21)을 사이에 두고 강유전체(22)가 위치하고, 강유전체(22) 위에는 반도체박막이 구비되며, 반도체박막에 도펀트를 도핑(doping)하여 소스영역(23a), 드레인영역(23b) 및 채널영역(23c)을 형성한다. 그리고, 도전체 패드(24a, 24b)가 각각 소스영역(23a) 및 드레인영역(23b)의 외측면에 형성되고, 도전체 패드(24a, 24b)와 채널영역(23c)에 절연막(25)을 관통하여 연결되는 금속콘택(26)이 형성된다.Referring to FIG. 2, in the infrared sensor pixel, the ferroelectric 22 is positioned on the infrared absorber 20 with the partition wall 21 interposed therebetween, and the semiconductor thin film is provided on the ferroelectric 22, and the dopant is doped in the semiconductor thin film. Doping is performed to form the source region 23a, the drain region 23b, and the channel region 23c. The conductor pads 24a and 24b are formed on the outer surfaces of the source region 23a and the drain region 23b, respectively, and the insulating film 25 is formed on the conductor pads 24a and 24b and the channel region 23c. A metal contact 26 is formed to be connected through.

한편, 픽셀들은 적외선 판독용 집적 회로(Read-out integrated circuit; ROIC)가 형성된 기판(27)에 연결해야하는데, 각 픽셀들로 열전달이 이루어지는 것을 차단하기 위하여 메사 구조물(mesa)(28)을 제작한다. 즉, 기판(27) 위에 메사 구조물(28)을 제작하고 셀들의 각 금속 콘택(26)와 연결하기 위한 금속 패드(29)들을 메사 구조물(28) 상면에 제작한다. 기판(27) 위에 메사 구조물(28) 및 금속 패드(29)들이 완성되면 이 것을 앞서 언급한 픽셀들과 본딩(bonding) 혹은솔더링(soldering)한다.On the other hand, the pixels should be connected to a substrate 27 on which an infrared read-out integrated circuit (ROIC) is formed. In order to block heat transfer to each pixel, a mesa structure 28 is manufactured. do. That is, the mesa structure 28 is fabricated on the substrate 27, and metal pads 29 for connecting to the metal contacts 26 of the cells are fabricated on the upper surface of the mesa structure 28. Once the mesa structure 28 and the metal pads 29 are completed on the substrate 27, they are bonded or soldered to the aforementioned pixels.

그러나, 적외선 감지용 TFT 구조와 판독 회로용 반도체 기판이 두 구조 사이에 형성된 본딩 또는 솔더링에 의하여 전기적 및 물리적으로 연결되고, TFT 구조의 제작과 판독용 회로용 반도체 기판이 별도로 제작되어 하이브리드 조립되므로 공정이 복잡하다.However, since the infrared sensing TFT structure and the readout circuit board are electrically and physically connected by bonding or soldering formed between the two structures, the TFT structure and the readout circuit board are separately manufactured and hybrid assembled. This is complicated.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 감지된 적외선 정보가 열전도에 의하여 짧은 시각내에 감쇄하는 것을 방지하는데 적합한 적외선 감지기용 픽셀 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an infrared sensor pixel and a method for manufacturing the same, which are suitable for preventing the sensed infrared information from being attenuated in a short time due to heat conduction.

도 1은 종래 TFT형 광 감지기를 도시한 수직 단면도,1 is a vertical cross-sectional view showing a conventional TFT type light sensor,

도 2는 종래 강유전체 적외선 감지기를 도시한 수직 단면도,Figure 2 is a vertical cross-sectional view showing a conventional ferroelectric infrared sensor,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 TFT형 구조를 갖는 적외선 감지기용 단위픽셀의 수직 단면도,3 is a vertical cross-sectional view of a unit pixel for an infrared sensor having a TFT type structure according to an embodiment of the present invention;

도 4는 도 3의 TFT형 구조의 적외선 감지기용 픽셀어레이의 평면도,4 is a plan view of a pixel array for an infrared sensor of the TFT type structure of FIG.

도 5a 내지 도 5j는 도 4의 A-A'선에 다른 공정 단면도,5A to 5J are cross-sectional views taken along line AA ′ of FIG. 4;

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 TFT형 구조를 갖는 적외선 감지기용 단위픽셀의 수직 단면도,6 is a vertical sectional view of a unit pixel for an infrared sensor having a TFT type structure according to another embodiment of the present invention;

도 7은 도 6의 TFT형 구조의 적외선 감지기용 픽셀어레이의 평면도.7 is a plan view of a pixel array for an infrared sensor of the TFT structure of FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

31 : 반도체 기판 32 : 적외선 판독회로용 전극31 semiconductor substrate 32 electrode for infrared reading circuit

33a, 33c : 실리콘질화막 33b : 실리콘산화막33a, 33c: silicon nitride film 33b: silicon oxide film

36 : 절연성 측벽 37a : 연결전극36: insulating side wall 37a: connecting electrode

39 : 게이트절연막 40 : 적외선 감지층39: gate insulating film 40: infrared sensing layer

41 : 적외선흡수층 42a : 소스영역41: infrared absorption layer 42a: source region

43a : 드레인영역 45 : 채널영역43a: drain region 45: channel region

46 : 제3 절연막 47 : 격리홈46: third insulating film 47: isolation groove

48 : 공기간극48: air gap

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적외선 감지기용 픽셀은 적외선 판독회로용 전극을 포함하는 적외선 판독용 집적회로가 형성된 반도체 기판, 상기 반도체 기판상에 공기 간극을 두고 이격된 적외선 감지부, 및 상기 적외선 감지부와 상기 적외선 판독회로용 전극을 연결하는 전도성 연결전극을 포함함을 특징으로 하며, 상기 적외선 감지부는, 실리콘반도체층, 상기 실리콘반도체층상의 게이트절연막, 상기 게이트절연막상에 적외선감지층과 적외선흡수층이 적층된 게이트, 상기 게이트 아래 상기 실리콘반도체층내의 채널영역, 및 상기 게이트의 일측끝단에 그 끝단이 중첩되며 상기 채널영역 사이의 상기 실리콘반도체층내에 구비된 소스영역과 드레인영역을 포함하여 TFT를 이루는 것을 특징으로 하며, 상기 적외선 감지부는, 실리콘반도체층, 상기 실리콘반도체층상의 게이트절연막, 상기 게이트절연막상에 상기 적외선감지층과 적외선흡수층이 적층된 게이트, 상기 게이트 아래 상기 실리콘반도체층내의 채널영역, 및 상기 게이트의 일측끝단에 그 끝단이 중첩되며 상기 채널영역 사이의 상기 실리콘반도체층내에 구비된 소스영역과 드레인영역을 포함하여 TFT를 이루며, 상기 적외선 감지부가 하나 이상의 복수개 감지층이 어레이를 이루는 것을 특징으로 한다.The infrared sensor pixel of the present invention for achieving the above object is a semiconductor substrate formed with an integrated infrared readout circuit including an electrode for the infrared readout circuit, an infrared detector spaced apart with an air gap on the semiconductor substrate, and the infrared And a conductive connection electrode connecting the sensing unit and the electrode for the infrared readout circuit, wherein the infrared sensing unit includes a silicon semiconductor layer, a gate insulating film on the silicon semiconductor layer, and an infrared sensing layer and an infrared light on the gate insulating film. A TFT including a gate in which an absorption layer is stacked, a channel region in the silicon semiconductor layer below the gate, and a source region and a drain region overlapping at one end of the gate and provided in the silicon semiconductor layer between the channel regions. Characterized in that, the infrared detection unit, a silicon semiconductor layer, A gate insulating film on the silicon semiconductor layer, a gate in which the infrared sensing layer and an infrared absorption layer are stacked on the gate insulating film, a channel region in the silicon semiconductor layer below the gate, and one end of the gate overlaps the end of the gate The TFT may include a source region and a drain region provided in the silicon semiconductor layer between regions, and the infrared sensing unit may include an array of one or more sensing layers.

그리고, 본 발명의 적외선 감지기용 픽셀의 제조 방법은 반도체기판에 적외선 판독회로용 전극을 포함하는 적외선 판독용 집적회로를 형성하는 단계, 상기 반도체 기판상에 상,하부층에 비해 상대적으로 식각이 잘되는 층이 중간에 삽입된 적층 절연막을 형성하는 단계, 상기 적층 절연막을 식각하여 상기 적외선 판독회로용 전극을 노출시키는 홀을 형성하는 단계, 상기 홀의 내벽에 절연성측벽을 형성하는 단계, 상기 홀내에 상기 절연성측벽에 의해 에워싸이는 연결전극을 형성하는 단계, 상기 적층 절연막상에 상기 연결전극과 연결되는 적외선 감지부를 형성하는 단계, 상기 적외선감지부를 에워싸는 보호막을 형성하는 단계, 상기 보호막과 상기 적층 절연막의 상부층을 식각하여 상기 적외선감지부의 가장자리에 식각용액의 통로를 형성하는 단계, 및 상기 통로를 통해 식각용액을 유입시켜 상기 적층 절연막의 중간층을 식각하므로써 상기 적외선감지부 아래에 공기간극을 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하며, 상기 적층 절연막의 상,하부층, 상기 보호막 및 상기 절연성측벽은 실리콘질화막이고, 상기 적층 절연막의 중간층은 실리콘산화막인 것을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing an infrared detector pixel according to the present invention comprises the steps of forming an integrated infrared readout circuit including an infrared readout circuit electrode on a semiconductor substrate, a layer that is relatively etched on the semiconductor substrate as compared to upper and lower layers. Forming a stacked insulating film interposed therebetween, forming a hole for exposing the electrode for the infrared reading circuit by etching the laminated insulating film, forming an insulating side wall in the inner wall of the hole, and forming the insulating side wall in the hole. Forming a connecting electrode surrounded by the insulating layer, forming an infrared sensing unit connected to the connecting electrode on the laminated insulating film, forming a protective film surrounding the infrared sensing unit, and forming an upper layer of the protective layer and the laminated insulating film. Etching to form a passage of the etching solution on the edge of the infrared sensing unit And forming an air gap under the infrared sensing unit by etching the intermediate layer of the multilayer insulating layer by introducing an etching solution through the passage. The upper and lower layers of the multilayer insulating layer, the protective layer and The insulating side wall is a silicon nitride film, and the intermediate layer of the laminated insulating film is a silicon oxide film.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TFT형 구조를 갖는 적외선 감지기용 단위픽셀의 수직 단면도이다.3 is a vertical cross-sectional view of a unit pixel for an infrared sensor having a TFT type structure according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, TFT형 구조의 적외선 감지기용 단위픽셀은 적외선 판독회로용 전극(32)을 포함하는 적외선 판독용 집적회로가 형성된 반도체 기판(31)과, 반도체 기판(31)상에 공기 간극(48)을 두고 이격되며 연결전극(37a)을 통해 적외선 판독회로용 전극(32)에 연결된 적외선감지부로 구성되고, 적외선 감지부는 소스영역(42a), 드레인영역(43a) 및 채널영역(45)이 형성된 실리콘층과 실리콘층상에 적어도 적외선감지층(40)을 포함하는 TFT의 게이트로 구성된다.As shown in FIG. 3, the unit pixel for infrared detector having a TFT type structure includes a semiconductor substrate 31 on which an infrared reading integrated circuit including an infrared reading circuit electrode 32 is formed, and a semiconductor substrate 31. It consists of an infrared sensing unit spaced apart from the air gap 48 and connected to the electrode 32 for infrared reading circuit through the connecting electrode 37a, and the infrared sensing unit is a source region 42a, a drain region 43a and a channel region ( 45 is formed of a silicon layer and a gate of a TFT including at least an infrared ray sensing layer 40 on the silicon layer.

자세히 살펴보면, 적외선 감지부는 실리콘층상에 게이트절연막(39)이 형성되고, 게이트절연막(39)상에 적외선감지층(40)과 적외선흡수층(41)이 적층된 게이트가 형성되며, 게이트 아래 실리콘층내에 채널영역(45)이 형성되며, 게이트의 일측끝단에 그 끝단이 중첩되며 채널영역(45) 사이의 실리콘층내에 도펀트의 이온주입을 통해 소스영역(42a)과 드레인영역(43a)이 형성된다. 결국, 적외선감지부는 게이트, 소스영역(42a)과 드레인영역(43a)을 구비한 TFT를 이루고, 게이트가 적외선감지층(40)과 적외선흡수층(41)으로 이루어지므로 적외선이 TFT의 게이트에 입사하면 바로 TFT의 전류량으로 환산되고 이 전류량을 통해 입사된 적외선의 강도를 판독한다.In detail, the infrared sensing unit has a gate insulating film 39 formed on a silicon layer, a gate in which an infrared sensing layer 40 and an infrared absorbing layer 41 are stacked on the gate insulating film 39, and in the silicon layer under the gate. A channel region 45 is formed, and an end thereof overlaps with one end of the gate, and a source region 42a and a drain region 43a are formed through ion implantation of a dopant in the silicon layer between the channel regions 45. As a result, the infrared sensing unit forms a TFT having a gate, a source region 42a and a drain region 43a, and the gate is formed of an infrared sensing layer 40 and an infrared absorbing layer 41. It converts directly into the amount of current of the TFT and reads the intensity of the incident infrared rays through the amount of current.

도 3에서, 적외선 감지부는 제3 절연막(46)에 의해 둘러싸이고 있으며, 적외선감지부와 적외선 판독회로용 전극(32)을 연결하는 연결전극(37a)은 기둥형태이며 그 외측이 절연성측벽(36)에 의해 에워싸이고 있다.In Fig. 3, the infrared sensing unit is surrounded by the third insulating film 46, and the connecting electrode 37a connecting the infrared sensing unit and the electrode 32 for the infrared reading circuit is in the form of a column and the outer side thereof has an insulating side wall 36. Surrounded by).

결국, 적외선 감지부 및 연결전극(37a)은 제3 절연막(46) 및 절연성측벽(36)에 의해 둘러싸이고 있으며, 이러한 제3 절연막(46) 및 절연성측벽(36)은 실리콘질화막이다.As a result, the infrared detector and the connection electrode 37a are surrounded by the third insulating film 46 and the insulating side wall 36, and the third insulating film 46 and the insulating side wall 36 are silicon nitride films.

도 3의 적외선 감지기용 단위픽셀은, 적외선 감지는 TFT의 적외선감지층(40)에 의하여 드레인 전류의 변화로 이루어지며, TFT의 전류가 연결전극(37a)에 의해 적외선 판독회로용 전극(32)에 전달된다. 그리고, TFT와 적외선판독용 집적회로가 형성된 반도체기판(31)이 공기간극(48)에 의해 이격되므로 열적으로 격리되고, 따라서 드레인전류가 일정시간동안 유지되므로 빠르게 변화되는 주사(Scan) 방식의 감지기에 적합하다.In the unit pixel for the infrared sensor of FIG. 3, the infrared sensing is performed by the change of the drain current by the infrared sensing layer 40 of the TFT, and the current of the TFT is connected to the infrared reading circuit electrode 32 by the connecting electrode 37a. Is passed on. The semiconductor substrate 31 having the TFT and the infrared reading integrated circuit formed thereon is thermally isolated because of being spaced apart by the air gap 48, and accordingly, a scan type sensor which changes rapidly because the drain current is maintained for a predetermined time. Suitable for

본 발명의 적외선 감지기용 단위픽셀은, TFT와 반도체기판이 열적으로 격리되어 있으므로 도 2의 구조보다 짧은 시간동안 열적으로 안정하므로 주사방식의 감지기 어레이를 구현할 수 있다.The unit pixel for the infrared sensor of the present invention is thermally stable for a shorter time than the structure of FIG. 2 since the TFT and the semiconductor substrate are thermally isolated, thereby implementing a scanning sensor array.

한편, 적외선 감지부는 TFT외에 열전쌍 또는 볼로미터를 이용할 수 있는데, 이런 경우에는 열전쌍 또는 볼로미터상에 적외선감지층(40)과 적외선흡수층(41)이 적층되고, 또한 실리콘층과 게이트절연막은 필요없으므로 TFT 구조를 구비하지 않아도 된다.On the other hand, the infrared sensing unit may use a thermocouple or a bolometer in addition to the TFT. In this case, the infrared sensing layer 40 and the infrared absorbing layer 41 are stacked on the thermocouple or the bolometer, and since the silicon layer and the gate insulating film are not necessary, the TFT structure is used. It does not have to be provided.

도 4는 도 3의 TFT형 구조의 적외선 감지기용 픽셀어레이의 평면도이다. 도 4는 적외선이 입사되는 TFT의 게이트가 넓은 면적을 갖는 하나로 구성되는 적외선감지기용 픽셀이 복수개 배열된 적외선 감지기용 픽셀어레이 중 하나를 도시하고 있다.FIG. 4 is a plan view of the pixel array for the infrared sensor of the TFT type structure of FIG. Fig. 4 shows one of the pixel arrays for infrared detectors in which a plurality of infrared sensor pixels are arranged in a single gate having a large area of a TFT into which infrared rays are incident.

도 4를 참조하면, 각 적외선 감지기용 단위픽셀에서 적외선감지층(40)을 포함하는 TFT 게이트가 채널영역, 소스영역(42a) 및 드레인영역(43a)이 형성된 실리콘층(Si)보다 작은 폭을 가지며, 실리콘층(Si)내 소스영역(42a)과 드레인영역(43a)은 TFT 게이트의 끝단과 그 끝단이 일정 부분 중첩되고, 각각 소스영역(42a)과 드레인영역(43a)의 상부와 하부의 양끝 모서리부분은 연결전극(37a)이 연결되고 있다.Referring to FIG. 4, the TFT gate including the infrared sensing layer 40 has a width smaller than that of the silicon layer Si in which the channel region, the source region 42a, and the drain region 43a are formed in each pixel of the infrared detector. The source region 42a and the drain region 43a in the silicon layer Si have overlapping ends and ends of the TFT gates, respectively, and the upper and lower portions of the source region 42a and the drain region 43a, respectively. The connecting electrode 37a is connected to both edge portions.

이러한 연결전극(37a)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 적외선 판독회로용 전극(32)과 연결된다.The connection electrode 37a is connected to the electrode 32 for the infrared readout circuit, as shown in FIG.

그리고, 적외선 감지기용 픽셀은 제3 절연막(46)에 의해 이웃한 픽셀과 절연되고, 이 제3 절연막(46)은 후술하겠지만 공기간극(48)을 형성하기 위한 식각과정시 적외선감지부를 보호하는 역할을 수행한다.In addition, the infrared detector pixel is insulated from neighboring pixels by the third insulating layer 46, and the third insulating layer 46 protects the infrared sensing unit during the etching process to form the air gap 48, which will be described later. Do this.

도 5a 내지 도 5j는 도 4의 A-A'선에 따른 적외선 감지기용 단위픽셀의 제조 방법을 도시한 공정 단면도이다.5A through 5J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a unit pixel for an infrared sensor along line AA ′ of FIG. 4.

도 5a에 도시된 바와 같이, 적외선 판독회로용 전극(32)을 포함하는 적외선 판독용 집적회로(Read Out Intergrated Circuit)가 형성된 반도체 기판(31)상에 적층구조의 제1 절연막(33)을 증착한다.As illustrated in FIG. 5A, a first insulating layer 33 having a stacked structure is deposited on a semiconductor substrate 31 on which an infrared readout integrated circuit including an infrared readout electrode 32 is formed. do.

여기서, 적외선 판독회로용 전극(32)은 고농도의 도펀트가 주입되어 전도성이 부여된 반도체층이거나 금속전극이고, 제1 절연막(33)은 삼중 구조의 적층 절연막으로서 실리콘질화막(33a, 33c) 사이에 실리콘산화막(33b)이 삽입된 구조이다. 제1 절연막(33)에서 실리콘질화막(33a, 33c)은 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD) 등의 방법으로 0.2∼0.5㎛ 두께로 증착한 것이고, 실리콘질화막(33a)은 후속 실리콘산화막(33b)이 불산(HF) 용액에 의해 식각되는 과정에서 손상되지 않는 높은 식각선택비를 갖는 물질이다. 그리고, 실리콘산화막(33b)은 화학기상증착법(CVD) 등의 방법으로 증착한 1∼3㎛ 두께의 PSG(Phospho-Silica-Glass) 또는 BPSG(Boro-Phospho-Silica-Glass)이다. 전술한 실리콘산화막(33b)은 불산에 식각이 잘 되므로 향후 공기 간극(air gap)을 만드는데 유용하다.Herein, the infrared readout circuit electrode 32 is a semiconductor layer or a metal electrode to which conductivity is imparted by implanting a high concentration of dopant, and the first insulating film 33 is a multilayer insulating film having a triple structure between the silicon nitride films 33a and 33c. The silicon oxide film 33b is inserted. In the first insulating film 33, the silicon nitride films 33a and 33c are deposited to a thickness of 0.2 to 0.5 μm by a method such as chemical vapor deposition (CVD), and the silicon nitride film 33a is a subsequent silicon oxide film 33b. ) Is a material with high etching selectivity that is not damaged in the process of etching by hydrofluoric acid (HF) solution. The silicon oxide film 33b is a Phospho-Silica-Glass (PSG) or Boro-Phospho-Silica-Glass (PSG) having a thickness of 1 to 3 µm deposited by a chemical vapor deposition (CVD) method. Since the silicon oxide film 33b is etched well in hydrofluoric acid, it is useful for creating an air gap in the future.

다음으로, 포토리소그래피 작업을 수행하여 제1 절연막(33)을 반응성이온식각법(Reactive Ion Etching; RIE)을 사용하여 식각하여 적외선 판독회로용 전극(32)의 일부를 노출시키는 구멍(34)을 형성한다. 이때, 구멍(34)의 폭은 1㎛∼3㎛이다.Next, a hole 34 for exposing a part of the electrode 32 for the infrared read circuit by etching the first insulating layer 33 by using reactive ion etching (RIE) by performing photolithography operation. Form. At this time, the width | variety of the hole 34 is 1 micrometer-3 micrometers.

도 5b에 도시된 바와 같이, 구멍(34)을 포함한 제1 절연막(33)상에 제2 절연막(35)으로서 실리콘질화막을 0.2∼0.5㎛ 두께로 형성한다. 이때, 제2 절연막(35)은 구멍을 채우지 않을 만큼의 얇은 두께로 형성된다.As shown in FIG. 5B, a silicon nitride film is formed on the first insulating film 33 including the hole 34 as the second insulating film 35 to a thickness of 0.2 to 0.5 mu m. At this time, the second insulating film 35 is formed to be thin enough not to fill the hole.

도 5c에 도시된 바와 같이, 제2 절연막(35)을 반응성이온식각(RIE)법으로 식각하여 구멍(34)의 내벽에 절연성 측벽(36)을 형성한다. 이상의 식각과정을 통상적으로 에치백(etch back)이라고 일컬으며, 실리콘질화막으로 된 절연성 측벽(36)은 향후 제1 절연막(33) 중에서 실리콘산화막(33b)의 불산용액을 이용한 식각시 식각되지 않고 기둥으로 남게 된다.As illustrated in FIG. 5C, the second insulating layer 35 is etched by reactive ion etching (RIE) to form an insulating sidewall 36 on the inner wall of the hole 34. The above etching process is commonly referred to as an etch back, and the insulating side wall 36 made of a silicon nitride film is not etched during etching using the hydrofluoric acid solution of the silicon oxide film 33b in the first insulating film 33. Will remain.

도 5d에 도시된 바와 같이, 구멍(34)을 완전히 채울때까지 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 제1 실리콘층(37)을 증착한다. 이때, 제1 실리콘층(37)은 0.3㎛∼1.0㎛보다 약간 더 두꺼운 두께로 증착되며, 아울러 제1 실리콘층(37)은 열 등에 의하여 재결정화되어 SOI(Silicon On Insulator) 구조가 될 수도 있다.As shown in FIG. 5D, the first silicon layer 37 is deposited by using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) until the hole 34 is completely filled. In this case, the first silicon layer 37 may be deposited to a thickness thicker than 0.3 μm to 1.0 μm, and the first silicon layer 37 may be recrystallized by heat to form a silicon on insulator (SOI) structure. .

도 5e에 도시된 바와 같이, 제1 실리콘층(37)을 식각하여 구멍(34)내에 제1 실리콘층(37)으로 된 연결전극(37a)을 형성한다. 이때, 연결전극(37a)은 적외선 판독회로용 전극(32)과 적외선 감지기를 연결하기 위한 전극이므로, 제1 실리콘층(37)은 이온주입 및 열확산을 통해 고농도로 도핑된 전도체이다.As shown in FIG. 5E, the first silicon layer 37 is etched to form a connection electrode 37a formed of the first silicon layer 37 in the hole 34. In this case, since the connection electrode 37a is an electrode for connecting the infrared reading circuit electrode 32 and the infrared detector, the first silicon layer 37 is a conductor doped at high concentration through ion implantation and thermal diffusion.

도 5f에 도시된 바와 같이, 제1 실리콘층(37)의 식각으로 평탄화된 구조물, 즉 실리콘질화막(33c) 및 연결전극(37a) 상에 LPCVD 등의 방법으로 제2 실리콘층(38)을 0.2㎛∼0.4㎛의 두께로 형성한다.As illustrated in FIG. 5F, the second silicon layer 38 may be 0.2-deposited on the structure planarized by etching the first silicon layer 37, that is, by LPCVD or the like on the silicon nitride film 33c and the connection electrode 37a. It is formed in a thickness of 탆 to 0.4 탆.

다음에, 제2 실리콘반도체층(38)상에 열산화 방법으로 실리콘산화막 또는 재산화된 실리콘질화막 막 중 하나로 구성된 게이트절연막(39)을 5∼20㎚ 두께의 범위로 형성한다.Next, on the second silicon semiconductor layer 38, a gate insulating film 39 composed of one of a silicon oxide film or a reoxidized silicon nitride film film is formed by a thermal oxidation method in a range of 5 to 20 nm thick.

그리고, 게이트절연막(39)상에 적외선에 민감하게 반응하는 적외선감지층(40)을 형성한다. 여기서, 적외선감지층(40)은 초전체(pyroelectric)를 스핀 도포(spin coat) 등의 방법으로 0.2∼0.4㎛의 두께로 형성한 것이고, 적외선에 반응하는 적외선감지층(40)으로 초전체외에 열전쌍(thermocouple) 또는 볼로미터(bolometer)를 이용할 수도 있다. 특히, 열전쌍이나 볼로미터를 형성할 경우 제2 실리콘반도체층(38)과 게이트절연막(39)은 형성할 필요없이 직접 적외선감지층(40)과 연결전극(37a)을 연결시킨다.Then, an infrared ray sensing layer 40 sensitive to infrared rays is formed on the gate insulating film 39. Here, the infrared sensing layer 40 is formed of a pyroelectric having a thickness of 0.2 to 0.4 µm by a spin coat method or the like, and the infrared sensing layer 40 responding to infrared rays Thermocouples or bolometers may be used. In particular, when the thermocouple or the bolometer is formed, the second silicon semiconductor layer 38 and the gate insulating layer 39 do not need to be formed to directly connect the infrared sensing layer 40 and the connection electrode 37a.

다음에, 적외선감지층(40)상에 스퍼터링(sputtering) 등의 방법으로 적외선 흡수용 또는 게이트 전극용 금속층(41)을 0.05∼0.2㎛의 두께로 형성한다. 이때, 금속층(41)은 금(Au) 또는 니켈-크롬(Ni-Cr) 합금을 이용한다.Next, an infrared absorption or gate electrode metal layer 41 is formed on the infrared sensing layer 40 by a method such as sputtering to a thickness of 0.05 to 0.2 mu m. In this case, the metal layer 41 uses gold (Au) or nickel-chromium (Ni-Cr) alloy.

다음에, 포토리소그래피 작업을 이용하여 금속층(41), 적외선감지층(40) 및 게이트절연막(39)을 차례로 식각하여 TFT의 게이트를 정의한다. 이러한 포토리소그래피 작업 과정에서 제2 실리콘층(38)의 표면이 노출된다.Next, using the photolithography operation, the metal layer 41, the infrared ray sensing layer 40, and the gate insulating film 39 are sequentially etched to define the gate of the TFT. In this photolithography operation, the surface of the second silicon layer 38 is exposed.

도 5g에 도시된 바와 같이, 정의된 TFT의 게이트를 마스크로 이용한 도펀트의 이온주입 및 열확산을 통해 노출된 제2 실리콘층(38)내에 소스영역이 될 도핑영역(42)과 드레인영역이 될 도핑영역(43)을 형성한다.As shown in FIG. 5G, the doping region 42 to be a source region and the drain region to be a source region are formed in the second silicon layer 38 exposed through ion implantation and thermal diffusion of a dopant using a gate of a defined TFT as a mask. Area 43 is formed.

도 5h에 도시된 바와 같이, 포토리소그래피 작업을 수행하여 각각 도핑영역(42, 43)의 가장자리를 일부 식각함으로써 TFT의 소스영역(42a)과 드레인영역(43a)을 완성하고, 이웃한 적외선 감지기의 TFT 소자간 격리를 위한 격리공간(44)을 오픈시킨다. 이때, TFT의 게이트 아래, 즉 소스영역(42a)과 드레인영역(43a) 사이의 제2 실리콘층은 채널영역(45)이 된다.As shown in Fig. 5H, photolithography is performed to partially etch the edges of the doped regions 42 and 43, respectively, to complete the source region 42a and the drain region 43a of the TFT, An isolation space 44 is opened for isolation between TFT elements. At this time, the second silicon layer under the gate of the TFT, that is, between the source region 42a and the drain region 43a becomes the channel region 45.

이와 같이, 도펀트의 이온주입 및 열확산을 통해 소스영역(42a), 드레인영역(43a) 및 채널영역(45)을 형성하므로써 적외선 감지기용 TFT가 형성된다.In this manner, the infrared detector TFT is formed by forming the source region 42a, the drain region 43a, and the channel region 45 through ion implantation and thermal diffusion of the dopant.

도 5i에 도시된 바와 같이, 소스영역(42a)과 드레인영역(43a)이 형성된 적외선 감지기의 TFT 소자와 격리공간(44)을 포함한 전면에 실리콘질화막의 제3 절연막(46)을 화학기상증착법(CVD) 등의 방법으로 0.2㎛∼0.5㎛ 두께로 증착한다.As illustrated in FIG. 5I, a chemical vapor deposition method is performed on the third insulating film 46 of the silicon nitride film on the entire surface including the TFT element and the isolation space 44 of the infrared detector in which the source region 42a and the drain region 43a are formed. CVD) or the like to be deposited in a thickness of 0.2 µm to 0.5 µm.

다음에, 포토리소그래피 작업을 수행하여 제3 절연막(46)의 일부를 식각하고 연속해서 제1 절연막(33)중 실리콘질화막(33c)을 식각하여 이웃한 TFT 소자간 격리홈(47)을 형성한다. 여기서, 격리홈(47)은 후속 제1 절연막(33)중의 실리콘산화막(33b)을 식각하기 위하여 불산 용액을 출입시키는 통로로 이용된다.Next, a part of the third insulating film 46 is etched by performing a photolithography operation, and the silicon nitride film 33c in the first insulating film 33 is subsequently etched to form the isolation grooves 47 between adjacent TFT elements. . Here, the isolation groove 47 is used as a passage through which the hydrofluoric acid solution passes in and out to etch the silicon oxide film 33b in the subsequent first insulating film 33.

도 5j에 도시된 바와 같이, 격리홈(47)을 통하여 불산 용액을 출입시켜 제1 절연막(33)중의 실리콘산화막(33b)을 식각함으로써 TFT의 게이트 아래에 공기간극(48)을 형성한다. 이와 같이 불산용액을 이용한 식각 과정동안 실리콘질화막으로 된 제3 절연막(46)과 절연성 측벽(36), 그리고 제1 절연막(33)중의 실리콘질화막(33a, 33c)은 실리콘산화막(33b)에 대해 식각선택비를 가지므로 거의 손상되지 않는다.As shown in FIG. 5J, the hydrofluoric acid solution enters and exits through the isolation groove 47 to etch the silicon oxide film 33b in the first insulating film 33 to form an air gap 48 under the gate of the TFT. As such, the third insulating film 46, the insulating side wall 36, and the silicon nitride films 33a and 33c of the first insulating film 33 of the silicon nitride film are etched with respect to the silicon oxide film 33b during the etching process using the hydrofluoric acid solution. Since it has a selectivity, it is hardly damaged.

결국, 게이트, 소스영역(42a) 및 드레인영역(43a)을 갖는 TFT 구조는 실리콘질화막으로 된 절연막들에 의해 둘러싸이며, 극히 좁은 절연성 측벽(36)을 제외하고는 TFT 구조는 적외선 판독 회로가 형성된 반도체 기판(31)과는 공기간극(48) 또는 진공에 의해 이격된다.As a result, the TFT structure having the gate, the source region 42a and the drain region 43a is surrounded by insulating films made of silicon nitride film, except for the extremely narrow insulating sidewall 36, the TFT structure is formed with an infrared readout circuit. The semiconductor substrate 31 is spaced apart from the air gap 48 or a vacuum.

전술한 바와 같이, 본 발명은 일관성 반도체 공정에 의하여 TFT와 적외선판독용 집적회로가 형성된 반도체기판이 조립되므로 공정이 단순하다.As described above, the present invention is simple because the semiconductor substrate on which the TFT and the infrared reading integrated circuit are formed by the coherent semiconductor process is assembled.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 감지기용 픽셀의 수직 단면도이고, 도 7은 도 6의 적외선 감지기용 픽셀 어레이의 평면도이다.6 is a vertical cross-sectional view of an infrared sensor pixel according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a plan view of the pixel array for infrared sensor of FIG. 6.

도 6을 참조하면, 적외선 판독회로용 전극(51)을 포함하는 적외선 판독용 집적회로가 형성된 반도체 기판(50), 반도체 기판(50)상에 공기 간극(60)을 두고 이격되며 복수개의 적외선감지층이 서로 연결되어 어레이를 이루는 적외선 감지부(70), 및 적외선 감지부(70)와 적외선 판독회로용 전극(51)을 연결하는 전도성 연결전극(80)으로 구성된다.Referring to FIG. 6, a semiconductor substrate 50 including an infrared reading integrated circuit including an infrared reading circuit electrode 51 and a plurality of infrared rays spaced apart from each other with an air gap 60 on the semiconductor substrate 50. The layers are connected to each other to form an array, an infrared sensing unit 70 and a conductive connecting electrode 80 connecting the infrared sensing unit 70 and the electrode 51 for the infrared reading circuit.

그리고, 적외선 감지부(70)는, 소스영역(71), 드레인영역(72) 및 채널영역(73)이 형성된 실리콘층, 실리콘층상의 게이트절연막(74), 게이트절연막(74)상에 적외선감지층(75)과 적외선흡수층(76)이 적층된 게이트로 이루어진 TFT이다. 따라서, 게이트 아래 실리콘층내에 채널영역(73)이 위치하고, 게이트의 일측끝단에 그 끝단이 중첩되며 채널영역(73) 사이의 실리콘층내에 소스영역(71)과 드레인영역(72)이 구비된다.The infrared detecting unit 70 detects infrared rays on the silicon layer having the source region 71, the drain region 72, and the channel region 73, the gate insulating film 74 on the silicon layer, and the gate insulating film 74. It is a TFT which consists of a gate in which the layer 75 and the infrared absorption layer 76 were laminated | stacked. Accordingly, the channel region 73 is positioned in the silicon layer under the gate, and the end thereof overlaps with one end of the gate, and the source region 71 and the drain region 72 are provided in the silicon layer between the channel regions 73.

도 6에서는, TFT가 직렬연결되어 복수개 배열되고, 복수개의 TFT의 게이트들이 서로 연결된다. 따라서, 하나의 TFT의 드레인영역(72)과 이웃한 TFT의 소스영역(71)은 접하고, TFT 배열에서 첫 번째 TFT의 소스영역(71a)과 마지막 TFT의 드레인영역(72a)이 각각 연결전극을 통해 적외선 판독회로용 전극(51)과 연결된다.In Fig. 6, a plurality of TFTs are arranged in series and gates of the plurality of TFTs are connected to each other. Therefore, the drain region 72 of one TFT and the source region 71 of the adjacent TFT are in contact with each other, and the source region 71a of the first TFT and the drain region 72a of the last TFT in the TFT array respectively connect the connecting electrode. It is connected to the electrode 51 for infrared reading circuit through.

그리고, 연결전극(80)은 소스영역(71)의 일부와 채널영역(73)의 일부, 그리고 드레인영역(72)의 일부와 채널영역(73)의 일부에 걸쳐서 연결된다.The connection electrode 80 is connected over a portion of the source region 71, a portion of the channel region 73, a portion of the drain region 72, and a portion of the channel region 73.

도 6에서, 적외선 감지부(70)는 보호막(77)에 의해 둘러싸이고 있으며, 적외선감지부(70)의 바닥과 반도체기판(50)의 상부는 각각 실리콘질화막(78a, 78b)에 의해 덮혀 있고, 적외선감지부(70)와 적외선 판독회로용 전극(51)을 연결하는 연결전극(80)은 기둥형태이며 그 외측이 절연성측벽(81)에 의해 에워싸이고 있다. 여기서, 보호막(77)과 절연성측벽(81)은 실리콘질화막이다.In FIG. 6, the infrared ray sensing unit 70 is surrounded by the protective film 77, and the bottom of the infrared ray sensing unit 70 and the upper portion of the semiconductor substrate 50 are respectively covered by silicon nitride films 78a and 78b. The connecting electrode 80 for connecting the infrared detecting unit 70 and the electrode 51 for the infrared reading circuit is in the form of a column and the outer side thereof is surrounded by the insulating side wall 81. Here, the protective film 77 and the insulating side wall 81 are silicon nitride films.

도 6의 적외선 감지기용 단위픽셀은 입사된 적외선을 트랜지스터 전류로 변환하기 위하여 TFT를 이용하되, TFT와 적외선 판독용 집적회로가 형성된 반도체기판(50)을 공기간극(60)에 따른 진공 또는 대기에 의해 격리시키므로써 감지된 적외선 정보가 열전도에 의하여 짧은 시각내에 감쇄하는 것을 방지한다.The unit pixel for the infrared sensor of FIG. 6 uses a TFT to convert the incident infrared rays into transistor current, but the semiconductor substrate 50 having the TFT and the infrared reading integrated circuit is formed in a vacuum or atmosphere according to the air gap 60. By isolation, the detected infrared information is prevented from being attenuated in a short time by heat conduction.

한편, 적외선 감지부(70)는 TFT외에 열전쌍 또는 볼로미터를 이용할 수 있는데, 이런 경우에는 열전쌍 또는 볼로미터상에 적외선감지층과 적외선흡수층이 적층되고, 반도체층과 게이트절연막은 필요없어 TFT 구조를 구비하지 않아도 된다.Meanwhile, the infrared detecting unit 70 may use a thermocouple or a bolometer in addition to the TFT. In this case, the infrared sensing layer and the infrared absorbing layer are stacked on the thermocouple or the bolometer, and the semiconductor layer and the gate insulating film are not necessary, and thus the TFT structure is not provided. You don't have to.

도 7을 참조하면, 적외선 감지부를 이루는 복수개의 TFT의 게이트들(G1∼Gm)은, 이웃한 TFT의 게이트가 일정 간격을 두고 서로 대칭을 이루면서 일측 끝단들이 서로 연결되어 하나의 일그룹을 이루고, 일그룹이 다른 일그룹과 서로 연결되면서 복수개의 TFT의 게이트들(G1∼Gm)이 서로 연결되고 있다. 즉, TFT의 게이트들(G1∼Gm)은 하나의 단위픽셀에서 굴곡지면서 연속해서 연결되고 있다.Referring to FIG. 7, the gates G1 to Gm of the plurality of TFTs constituting the infrared sensing unit form one group by connecting one end of each other while the gates of neighboring TFTs are symmetric with each other at a predetermined interval. As one group is connected to another group, gates G1 to Gm of the plurality of TFTs are connected to each other. That is, the gates G1 to Gm of the TFTs are continuously connected while being bent at one unit pixel.

그리고, 각 적외선 감지기용 단위픽셀에서 적외선감지층을 포함하는 TFT 게이트들(G1∼Gm)의 면적은 채널영역, 소스영역 및 드레인영역이 형성된 실리콘층(90)보다 작고, 실리콘층(90)내 소스영역(S)과 드레인영역(D)은 TFT 게이트들(G1∼Gm)의 끝단과 그 끝단이 일정 부분 중첩되고, 연결전극(80)은 첫 번째 게이트(G1) 및 마지막 게이트(Gm)와 소스영역(S) 및 드레인영역(D)에 동시에 중첩된다.The area of the TFT gates G1 to Gm including the infrared sensing layer in each pixel of the infrared detector is smaller than that of the silicon layer 90 in which the channel region, the source region and the drain region are formed, and in the silicon layer 90. The source region S and the drain region D partially overlap the ends of the TFT gates G1 to Gm and the ends thereof, and the connection electrode 80 is connected to the first gate G1 and the last gate Gm. The source region S and the drain region D are simultaneously overlapped.

이러한 연결전극(80)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 적외선 판독회로용 전극(51)과 연결된다.The connection electrode 80 is connected to the electrode 51 for the infrared readout circuit, as shown in FIG.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

상술한 본 발명은 가스 또는 적외선 등을 감지하는 게이트에 의하여 트랜지스터 드레인 전류가 변화하는 TFT 구조가 진공이나 공기간극에 의하여 반도체 기판과 이격되므로써 감지된 정보가 열전도에 의하여 짧은 시각내에 감쇄하는 것을 방지하기 때문에 주사방식용 감지기 어레이를 구현할 수 있는 효과가 있다.The present invention described above prevents attenuation of the sensed information in a short time due to thermal conduction because the TFT structure in which the transistor drain current is changed by the gate sensing gas or infrared rays is spaced apart from the semiconductor substrate by vacuum or air gap. Therefore, there is an effect that can implement a scanning detector array.

Claims (12)

적외선 판독회로용 전극을 포함하는 적외선 판독용 집적회로가 형성된 반도체 기판;A semiconductor substrate having an infrared readout integrated circuit including an infrared readout circuit electrode; 상기 반도체 기판상에 공기 간극을 두고 이격된 적외선 감지부; 및Infrared detectors spaced apart from each other with an air gap on the semiconductor substrate; And 상기 적외선 감지부와 상기 적외선 판독회로용 전극을 연결하는 전도성 연결전극Conductive connecting electrode connecting the infrared sensing unit and the electrode for the infrared reading circuit 을 포함함을 특징으로 하는 적외선 감지기용 픽셀.Infrared detector pixel, characterized in that it comprises a. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 적외선 감지부는,The infrared detection unit, 하나 이상의 복수개 적외선감지층이 어레이를 이루는 것을 특징으로 하는 적외선 감지기용 픽셀.Infrared detector pixel, characterized in that the array of one or more infrared sensing layers. 제2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 적외선 감지부는,The infrared detection unit, 실리콘반도체층;Silicon semiconductor layer; 상기 실리콘반도체층상의 게이트절연막;A gate insulating film on the silicon semiconductor layer; 상기 게이트절연막상에 상기 적외선감지층과 적외선흡수층이 적층된 게이트;A gate in which the infrared sensing layer and the infrared absorption layer are stacked on the gate insulating layer; 상기 게이트 아래 상기 실리콘반도체층내의 채널영역; 및A channel region in the silicon semiconductor layer below the gate; And 상기 게이트의 일측끝단에 그 끝단이 중첩되며 상기 채널영역 사이의 상기 실리콘반도체층내에 구비된 소스영역과 드레인영역을 포함하여 TFT를 이루며,One end of the gate overlaps one end thereof, and forms a TFT including a source region and a drain region provided in the silicon semiconductor layer between the channel regions. 상기 TFT가 복수개 배열되며, 상기 복수개의 TFT의 게이트들이 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 적외선 감지기용 픽셀.And a plurality of the TFTs are arranged, and the gates of the plurality of TFTs are connected to each other. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 복수개의 TFT의 게이트들은,Gates of the plurality of TFTs, 이웃한 상기 TFT의 게이트가 일정 간격을 두고 서로 대칭을 이루면서 일측 끝단들이 서로 연결되어 하나의 일그룹을 이루고, 상기 일그룹이 다른 상기 일그룹과 서로 연결되면서 상기 복수개의 TFT의 게이트들이 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 적외선 감지기용 픽셀.The gates of the neighboring TFTs are symmetrical with each other at a predetermined interval so that one ends thereof are connected to each other to form a single group, and the gates of the plurality of TFTs are connected to each other while the one group is connected to the other one group. Infrared detector pixel, characterized in that. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 적외선 감지부는The infrared detection unit 열전쌍 또는 볼로미터;Thermocouple or bolometer; 상기 열전쌍 또는 볼로미터상의 적외선감지층;An infrared sensing layer on the thermocouple or bolometer; 상기 적외선감지층상의 적외선흡수층An infrared absorption layer on the infrared sensing layer 을 포함함을 특징으로 하는 적외선 감지기용 픽셀.Infrared detector pixel, characterized in that it comprises a. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 연결전극은 기둥형태이며, 그 외측이 절연성측벽에 의해 에워싸이는 것을 특징으로 하는 적외선 감지기용 픽셀.The connecting electrode has a pillar shape, the outside of which is surrounded by an insulating side wall pixel for infrared sensors. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 적외선감지부와 상기 연결전극은 절연막에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 적외선 감지기용 픽셀.And the infrared detecting unit and the connection electrode are surrounded by an insulating film. 반도체기판에 적외선 판독회로용 전극을 포함하는 적외선 판독용 집적회로를 형성하는 단계;Forming an infrared reading integrated circuit including an infrared reading circuit electrode on a semiconductor substrate; 상기 반도체 기판상에 상,하부층에 비해 상대적으로 식각이 잘되는 층이 중간에 삽입된 적층 절연막을 형성하는 단계;Forming a stacked insulating layer on the semiconductor substrate, in which a layer etched better than the upper and lower layers is inserted in the middle; 상기 적층 절연막을 식각하여 상기 적외선 판독회로용 전극을 노출시키는 홀을 형성하는 단계;Etching the stacked insulating layer to form a hole exposing the electrode for the infrared read circuit; 상기 홀의 내벽에 절연성측벽을 형성하는 단계;Forming an insulating side wall on an inner wall of the hole; 상기 홀내에 상기 절연성측벽에 의해 에워싸이는 연결전극을 형성하는 단계;Forming a connection electrode surrounded by the insulating side wall in the hole; 상기 적층 절연막상에 상기 연결전극과 연결되는 적외선 감지부를 형성하는 단계;Forming an infrared detector connected to the connection electrode on the laminated insulating film; 상기 적외선감지부를 에워싸는 보호막을 형성하는 단계;Forming a protective film surrounding the infrared sensing unit; 상기 보호막과 상기 적층 절연막의 상부층을 식각하여 상기 적외선감지부의 가장자리에 식각용액의 통로를 형성하는 단계; 및Etching the passivation layer and the upper layer of the insulating layer to form a passage of an etching solution on an edge of the infrared sensing unit; And 상기 통로를 통해 식각용액을 유입시켜 상기 적층 절연막의 중간층을 식각하므로써 상기 적외선감지부 아래에 공기간극을 형성하는 단계Forming an air gap under the infrared sensing unit by etching the intermediate layer of the multilayer insulating layer by introducing an etching solution through the passage; 를 포함함을 특징으로 하는 적외선 감지기용 픽셀의 제조 방법.Method of manufacturing a pixel for an infrared sensor, characterized in that it comprises a. 제8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 적층 절연막의 상,하부층, 상기 보호막 및 상기 절연성측벽은 상기 식각용액 유입시 상기 적층 절연막의 중간층에 대해 높은 식각 선택비를 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 감지기용 픽셀의 제조 방법.The upper and lower layers, the passivation layer and the insulating side wall of the laminated insulating film have a high etching selectivity with respect to the intermediate layer of the laminated insulating film when the etching solution flows. 제8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 적층 절연막의 상,하부층, 상기 보호막 및 상기 절연성측벽은 실리콘질화막이고, 상기 적층 절연막의 중간층은 실리콘산화막인 것을 특징으로 하는 적외선 감지기용 픽셀의 제조 방법.The upper and lower layers of the laminated insulating film, the protective film and the insulating side wall are silicon nitride films, and the intermediate layer of the laminated insulating film is a silicon oxide film. 제8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 식각용액은 불산용액인 것을 특징으로 하는 적외선 감지기용 픽셀의 제조 방법.The etching solution is a method of manufacturing an infrared sensor pixel, characterized in that the hydrofluoric acid solution. 제8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 적외선 감지부를 형성하는 단계는,Forming the infrared detection unit, 상기 적층 절연막상에 상기 연결전극과 연결되는 소스영역과 드레인영역, 적외선을 감지하는 게이트를 구비하는 TFT를 형성하는 것을 특징으로 하는 적외선 감지기용 픽셀의 제조 방법.And a TFT having a source region and a drain region connected to the connection electrode, and a gate for detecting infrared rays, on the laminated insulating layer.
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