(57)【要約】【課題】製造工程を単純化させながら、収率を向上させる技術を提供する。【解決手段】センサー基板は、ベース基板、前記ベース基板の上に具備されたセンシングトランジスタ、及び前記ベース基板の上に具備されたスイッチングトランジスタを含む。前記センシングトランジスタは、第１ゲート電極、前記第１ゲート電極の上に提供された光反応パターン、前記光反応パターンの上で離隔されるように配置された第１ソース／第１ドレーン電極、前記第１ソース電極と前記光反応パターンとの間に介在された第１酸化物半導体パターン、及び前記第１ドレーン電極と前記光反応パターンとの間に介在された第２酸化物半導体パターンを含む。前記スイッチングトランジスタは、第２ゲート電極、前記第２ゲート電極の上に提供された第３酸化物半導体パターン、及び前記第３酸化物半導体パターンの上で離隔されるように配置された第２ソース／第２ドレーン電極を含む。【選択図】図１
2015201647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板と、
前記ベース基板の上に具備されたセンシングトランジスタと、
前記ベース基板の上に具備されたスイッチングトランジスタと、を含み、
前記センシングトランジスタは、
第１ゲート電極と、
前記第１ゲート電極の上に提供された光反応パターンと、
前記光反応パターンの上で離隔されるように配置された第１ソース／第１ドレーン電極と、
前記第１ソース電極と前記光反応パターンとの間に介在された第１酸化物半導体パターンと、
前記第１ドレーン電極と前記光反応パターンとの間に介在された第２酸化物半導体パターンと、を含み、
前記スイッチングトランジスタは、
第２ゲート電極と、
前記第２ゲート電極の上に提供された第３酸化物半導体パターンと、
前記第３酸化物半導体パターンの上で離隔されるように配置された第２ソース／第２ドレーン電極と、を含むことを特徴とするセンサー基板。
【請求項２】
前記第１酸化物半導体パターンは、前記光反応パターンの第１側端部の上面及び側面と対向し、前記第２酸化物半導体パターンは、前記光反応パターンの第２側端部の上面及び側面と対向することを特徴とする請求項１に記載のセンサー基板。
【請求項３】
前記センシングトランジスタは、
前記光反応パターンと前記第１酸化物半導体パターンとの間に介在された第１オーミックコンタクトパターンと、
前記光反応パターンと前記第２酸化物半導体パターンとの間に介在された第２オーミックコンタクトパターンと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサー基板。
【請求項４】
前記センシングトランジスタは、前記光反応パターンと前記ベース基板との間に介在されて可視光線光をフィルタリングするバンドパスフィルターパターンをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサー基板。
【請求項５】
ベース基板の上に第１及び第２ゲート電極を形成する段階と、
前記第１及び第２ゲート電極をカバーするゲート絶縁層を形成する段階と、
前記ゲート絶縁層の上に光反応層を形成する段階と、
前記光反応層の上に第１感光性パターンを形成する段階と、
マスクとして前記第１感光性パターンを利用して前記光反応層を蝕刻してセンシングトランジスタの光反応パターンを形成する段階と、
前記光反応パターンと前記ゲート絶縁層との上に酸化物半導体層を形成する段階と、
前記酸化物半導体層の上に金属層を形成する段階と、
前記金属層の上に第２感光性パターンを形成する段階と、
マスクとして前記第２感光性パターンを利用して前記酸化物半導体層及び前記金属層を１次蝕刻して第１ゲート電極の上部に前記センシングトランジスタの第１ソース／第１ドレーン電極、前記第１ソース電極と前記光反応パターンとの間に前記センシングトランジスタの第１酸化物半導体パターン、前記第１ドレーン電極と前記光反応パターンとの間に前記センシングトランジスタの第２酸化物半導体パターン、及び前記第２ゲート電極の上部にスイッチングトランジスタの金属パターン及び第３酸化物半導体パターンを形成する段階と、
前記第２感光性パターンをエッチバックして第３感光性パターンを形成する段階と、
マスクとして前記第３感光性パターンを利用して前記金属層を２次蝕刻して前記第３酸化物半導体パターンの上で離隔して配置される前記スイッチングトランジスタの第２ソース／第２ドレーン電極を形成する段階と、を含むセンサー基板の製造方法。
【請求項６】
前記第２感光性パターンは、
前記第１ソース電極及び前記第１ドレーン電極の間に定義された第１チャンネル領域に位置して前記金属層を露出させる第１開口部と、
前記第２ソース電極及び前記第２ドレーン電極の間に定義された第２チャンネル領域に位置する第１ハーフトーン部と、を具備することを特徴とする請求項５に記載のセンサー基板の製造方法。
【請求項７】
前記第２感光性パターンは、
前記第２チャンネル領域に位置して前記金属パターンを露出させる第２開口部を具備する請求項６に記載のセンサー基板の製造方法。
【請求項８】
前記光反応パターンの上に前記センシングトランジスタの第１及び第２オーミックコンタクトパターンを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のセンサー基板の製造方法。
【請求項９】
前記第１及び第２オーミックコンタクトパターンを形成する段階は、
前記ゲート絶縁層の上に光反応層及びオーミックコンタクト層を形成する段階と、
前記第１ソース電極及び前記第１ドレーン電極の間に定義された第１チャンネル領域に対応して第２ハーフトーン部を具備する第４感光性パターンをオーミックコンタクト層の上に形成する段階と、
マスクとして前記第４感光性パターンを利用して前記光反応層及び前記オーミックコンタクト層を１次蝕刻して光反応パターン及びオーミックコンタクトパターンを形成する段階と、
前記第４感光性パターンをエッチバックして第５感光性パターンを形成する段階と、
マスクとして前記第５感光性パターンを利用して前記第１チャンネル領域に対応して前記オーミックコンタクトパターンを蝕刻して前記光反応パターンの上に前記第１及び第２オーミックコンタクトパターンを形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項８に記載のセンサー基板の製造方法。
【請求項１０】
映像を表示する多数の画素が具備された画素基板と、
前記画素基板と対向して結合し、光をセンシングする多数のセンシングトランジスタが具備されたセンサー基板と、を含み、
前記センサー基板は、
ベース基板と、
前記ベース基板の上に具備されたセンシングトランジスタと、
前記ベース基板の上に具備されたスイッチングトランジスタと、を含み、
前記センシングトランジスタは、
第１ゲート電極と、
前記第１ゲート電極の上に提供された光反応パターンと、
前記光反応パターンの上で離隔されるように配置された第１ソース／第１ドレーン電極と、
前記第１ソース電極と前記光反応パターンとの間に介在された第１酸化物半導体パターンと、
前記第１ドレーン電極と前記光反応パターンとの間に介在された第２酸化物半導体パターンと、を含み、
前記スイッチングトランジスタは、
第２ゲート電極と、
前記第２ゲート電極の上に提供された第３酸化物半導体パターンと、
前記第３酸化物半導体パターンの上で離隔されるように配置された第２ソース／第２ドレーン電極と、を含むことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサー基板、その製造方法、及びこれを有する表示装置に関し、より詳細には光感知機能を有するセンサー基板、その製造方法、及びこれを有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）は現在最も広く使用されている平板表示装置の中で１つであり、電極が形成されている２枚の基板とその間に挿入されている液晶層を含む。この液晶表示装置は、電極に信号を印加して液晶層の液晶分子を再配列させることによって、透過される光の量を調節する表示装置である。
【０００３】
最近では、タッチ感知機能又はイメージ感知機能を追加的に有する液晶表示装置に対する研究が行われている。このようなタッチ感知機能とイメージ感知機能とを具現するためには、赤外線感知薄膜トランジスタ、可視光線感知薄膜トランジスタ、及びスイッチング薄膜トランジスタを含む光感知センサーを液晶表示装置に追加することが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公開第２０１１／０１４８８３５号明細書
【特許文献２】韓国特許公開第１０−２０１３−００５８４０５号明細書
【特許文献３】韓国特許公開第１０−２０１２−００１５６６８号明細書
【特許文献４】韓国特許公開第１０−２０１２−０１１１６３７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は製造工程を単純化させながら、収率を向上させることができるセンサー基板、その製造方法、及びこれを有する表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面によるセンサー基板は、ベース基板、前記ベース基板の上に具備されたセンシングトランジスタ、及び前記ベース基板の上に具備されたスイッチングトランジスタを含む。前記センシングトランジスタは、第１ゲート電極、前記第１ゲート電極の上に提供された光反応パターン、前記光反応パターンの上で離隔されるように配置された第１ソース／第１ドレーン電極、前記第１ソース電極と前記光反応パターンとの間に介在された第１酸化物半導体パターン、及び前記第１ドレーン電極と前記光反応パターンとの間に介在された第２酸化物半導体パターンを含む。前記スイッチングトランジスタは、第２ゲート電極、前記第２ゲート電極の上に提供された第３酸化物半導体パターン、及び前記第３酸化物半導体パターンの上で離隔されるように配置された第２ソース／第２ドレーン電極を含む。
【０００７】
本発明の一側面によるセンサー基板の製造方法は、ベース基板の上に第１及び第２ゲート電極を形成する段階と、前記第１及び第２ゲート電極をカバーするゲート絶縁層を形成する段階と、前記ゲート絶縁層の上に光反応層を形成する段階と、前記光反応層の上に第１感光性パターンを形成する段階と、マスクとして前記第１感光性パターンを利用して前記光反応層を蝕刻して光反応パターンを形成する段階と、前記ゲート絶縁層の上に酸化物半導体層を形成する段階と、前記酸化物半導体層の上に金属層を形成する段階と、前記金属層の上に第２感光性パターンを形成する段階と、マスクとして前記第２感光性パターンを利用して前記酸化物半導体層及び前記金属層を１次蝕刻して第１ゲート電極の上部に第１ソース／第１ドレーン電極、前記第１ソース電極と前記光反応パターンとの間に第１酸化物半導体パターン、前記第１ドレーン電極と前記光反応パターンとの間に第２酸化物半導体パターン、及び前記第２ゲート電極の上部に金属パターン及び第３酸化物半導体パターンを形成する段階と、前記第２感光性パターンをエッチバックして第３感光性パターンを形成する段階と、マスクとして前記第３感光性パターンを利用して前記金属層を２次蝕刻して前記第３酸化物半導体パターンの上で離隔して配置される第２ソース／第２ドレーン電極を形成する段階を含む。
【０００８】
本発明の一側面による表示装置は、映像を表示する多数の画素が具備された画素基板と、前記画素基板と対向して結合し、光をセンシングする多数のセンシングトランジスタが具備されたセンサー基板と、を含む。
【０００９】
前記センサー基板は、ベース基板、前記ベース基板の上に具備された前記多数のセンシングトランジスタの中でセンシングトランジスタ及び前記ベース基板の上に具備されたスイッチングトランジスタを含む。前記センシングトランジスタは、第１ゲート電極、前記第１ゲート電極の上に提供された光反応パターン、前記光反応パターンの上で離隔されるように配置された第１ソース／第１ドレーン電極、前記第１ソース電極と前記光反応パターンとの間に介在された第１酸化物半導体パターン、及び前記第１ドレーン電極と前記光反応パターンとの間に介在された第２酸化物半導体パターンを含む。前記スイッチングトランジスタは、第２ゲート電極、前記第２ゲート電極の上に提供された第３酸化物半導体パターン、及び前記第３酸化物半導体パターンの上で離隔されるように配置された第２ソース／第２ドレーン電極を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、製造工程を単純化させながら、収率を向上させることができるセンサー基板、その製造方法、及びこれを有する表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態によるセンサー基板の断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態によるセンサー基板の断面図である。
【図３Ａ】図１に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図３Ｂ】図１に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図３Ｃ】図１に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図３Ｄ】図１に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図３Ｅ】図１に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図３Ｆ】図１に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図３Ｇ】図１に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図３Ｈ】図１に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図４Ａ】図２に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図４Ｂ】図２に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図４Ｃ】図２に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図４Ｄ】図２に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図４Ｅ】図２に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図４Ｆ】図２に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図４Ｇ】図２に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図５Ａ】本発明の他の実施形態による図２に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図５Ｂ】本発明の他の実施形態による図２に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図５Ｃ】本発明の他の実施形態による図２に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図５Ｄ】本発明の他の実施形態による図２に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【図６】本発明の一実施形態による表示装置のブロック図である。
【図７】図６に図示された多数のセンサーの回路図である。
【図８】図６に図示された表示パネルの断面図である。
【図９】図８に図示されたセンサー基板の平面図である。
【図１０】図９のセンサーを示した拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態によるセンサー基板の断面図である。
【００１４】
図１を参照すれば、本発明の一実施形態によるセンサー基板１００はベース基板１１０、前記ベース基板１１０上に具備されたセンシングトランジスタＴＲ１及びスイッチングトランジスタＴＲ２を含む。センシングトランジスタＴＲ１はスイッチングトランジスタＴＲ２と電気的に連結されて１つのセンサーを形成し、センサーはセンシングトランジスタＴＲ１とスイッチングトランジスタＴＲ２に連結されたキャパシター（図１では図示せず、後述の図７にキャパシターＣＳとして記載）をさらに含む。センシングトランジスタＴＲ１、スイッチングトランジスタＴＲ２及びキャパシターＣＳの平面視での接続構成は図７に示されている。具体的な接続構成については後述する。
【００１５】
ベース基板１１０は透明なガラス又はプラスチック材質の基板である。センシングトランジスタＴＲ１は赤外線に反応する光反応パターンＳＰを含む薄膜トランジスタからなされている。本発明の一例として、光反応パターンＳＰはアモルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ）又はアモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）から形成されてもよい。
【００１６】
また、センシングトランジスタＴＲ１はバンドパスフィルターパターンＢＰＦ、第１ゲート電極ＧＥ１、第１酸化物半導体パターンＯＳ１、第２酸化物半導体パターンＯＳ２、第１ソース電極ＳＥ１、及び第１ドレーン電極ＤＥ１をさらに含む。
【００１７】
バンドパスフィルターパターンＢＰＦはセンサー基板１００の外側から供給される光の中で可視光線を遮断できる物質を含む。なお、図１では、センサー基板１００の外側から供給される光は、センサー基板１００の下方から入射される。よって、バンドパスフィルターパターンＢＰＦはセンサー基板１００の下方から入射された光の可視光線を遮断し、バンドパスフィルターパターンＢＰＦを通過した赤外線領域の光がバンドパスフィルターパターンＢＰＦ上部の例えば光反応パターンＳＰに提供される。バンドパスフィルターパターンＢＰＦは黒色顔料を含む有機物質、アモルファスシリコン（ａ−ｓｉ）、アモルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ）、又はアモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）を含む。バンドパスフィルターパターンＢＰＦは、外部からセンサー基板１００に入射される可視光線を遮断して信号と雑音との比率（ＳＮ比（ＳＮＲ、ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ））を向上させる。つまり、バンドパスフィルターパターンＢＰＦは、信号に対するノイズ（雑音）の量を示すＳＮ比を大きくし、雑音が少なく高品質の信号が得られるようにする。より具体的には、バンドパスフィルターパターンＢＰＦは、外部からセンサー基板１００に入射される可視光線を遮断することで、非晶質シリコンゲルマニウム又は非晶質ゲルマニウムを含む光反応パターンＳＰの感度を赤外線領域に最適化し、これによって可視光線による影響を効率的に遮断することができる。
【００１８】
第１ゲート電極ＧＥ１はバンドパスフィルターパターンＢＰＦ上面の一側に具備される。即ち、第１ゲート電極ＧＥ１は外部から供給される赤外線が第１ゲート電極ＧＥ１によって遮断されず、光反応パターンＳＰに提供されるように一側に配置される。つまり、図１に示すように、断面視において、第１ゲート電極ＧＥ１と光反応パターンＳＰとはずれて配置されている。よって、平面視において第１ゲート電極ＧＥ１と光反応パターンＳＰとは重畳していない。例えば、図１に示すように、第１ゲート電極ＧＥ１はバンドパスフィルターパターンＢＰＦ上面の右側に配置され、光反応パターンＳＰはバンドパスフィルターパターンＢＰＦ上部の左側に配置される。第１ゲート電極ＧＥ１と光反応パターンＳＰとの位置関係は互いに平面視において重畳しなければよく、図１の位置関係に限定されない。例えば、第１ゲート電極ＧＥ１はバンドパスフィルターパターンＢＰＦ上面の左側に配置され、光反応パターンＳＰはバンドパスフィルターパターンＢＰＦ上部の右側に配置されてもよい。第１ゲート電極ＧＥ１はモリブデン、アルミニウム等からなされた単一膜又はこれらを含む複数の膜から形成される。
【００１９】
バンドパスフィルターパターンＢＰＦがシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）のような半導体物質から形成される場合、バンドパスフィルターパターンＢＰＦは第１ゲート電極ＧＥ１と電気的に連結される。つまり、半導体物質は、電気を通る導体と電気を通さない絶縁体の中間的な性質を有しており、半導体物質からなるバンドパスフィルターパターンＢＰＦと、バンドパスフィルターパターンＢＰＦ上面の電気を通す金属からなる第１ゲート電極ＧＥ１とは互いに電気的に連結される。したがって、バンドパスフィルターパターンＢＰＦをセンシングトランジスタＴＲ１の第１ゲート電極ＧＥ１として活用することができ、その結果、センシングトランジスタＴＲ１の駆動能力を向上することができる。
【００２０】
第１ゲート電極ＧＥ１及びバンドパスフィルターパターンＢＰＦは、ゲート絶縁層１２０によってカバーされる。ゲート絶縁層１２０はシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）又はシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）のような絶縁物質から形成されるが、これに限定されない。ゲート絶縁層１２０の上には光反応パターンＳＰが具備される。光反応パターンＳＰはバンドパスフィルターパターンＢＰＦの上部に具備され、平面から見た時、第１ゲート電極ＧＥ１とオーバーラップされない位置に配置される。
【００２１】
第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２は光反応パターンＳＰ上で互いに離隔されるように配置される。第１酸化物半導体パターンＯＳ１は、光反応パターンＳＰの一側に位置する端部を完全に覆う（フルカバー（ｆｕｌｌ−ｃｏｖｅｒ）する。また、第２酸化物半導体パターンＯＳ２は、光反応パターンＳＰの一側に対して他の一側に位置する端部を完全に覆う（フルカバーする）。即ち、第１酸化物半導体パターンＯＳ１は光反応パターンＳＰの一側に配置された光反応パターンＳＰの端部の上面及び側面と重畳する。また、第２酸化物半導体パターンＯＳ２は光反応パターンの他の（対向する）一側に配置された光反応パターンＳＰの端部の上面及び側面と重畳する。図１の場合、第１酸化物半導体パターンＯＳ１は光反応パターンＳＰの左側の端部の上面及び側面と重畳する。また、第２酸化物半導体パターンＯＳ２は光反応パターンＳＰの右側の端部の上面及び側面と重畳する。したがって、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２は後続工程（例えば、蝕刻工程）の時、光反応パターンＳＰを保護する役割を遂行することができる。
【００２２】
第１ソース電極ＳＥ１は第１酸化物半導体パターンＯＳ１上に具備され、第１ドレーン電極ＤＥ１は第２酸化物半導体パターンＯＳ２上に具備される。第１ソース電極ＳＥ１及び第１ドレーン電極ＤＥ１の各々はモリブデン、アルミニウム及びモリブデンからなされた三重膜構造、又はチタニウムと銅とからなされた二重膜構造を有することができるが、これに限定されない。
【００２３】
第１ソース電極ＳＥ１は第１酸化物半導体パターンＯＳ１の上部面のエッジ部を露出させ、第１ドレーン電極ＤＥ１は第２酸化物半導体パターンＯＳ２の上部面のエッジ部を露出させる。また、第１ソース電極ＳＥ１は少なくとも光反応パターンＳＰ上に位置する第１酸化物半導体パターンＯＳ１の上部面の一部を露出させ、第１ドレーン電極ＤＥ１は少なくとも光反応パターンＳＰ上に位置する第２酸化物半導体パターンＯＳ２の上部面の一部を露出される。より具体的には、図１に示すように、第１ソース電極ＳＥ１は、第１酸化物半導体パターンＯＳ１の光反応パターンＳＰと接触している端部の上面及び側面を露出するとともに、第１酸化物半導体パターンＯＳ１の光反応パターンＳＰと接触していない他方の端部の上面及び側面を露出する。また、第１ドレーン電極ＤＥ１は、第２酸化物半導体パターンＯＳ２の光反応パターンＳＰと接触している端部の上面及び側面を露出するとともに、第２酸化物半導体パターンＯＳ２の光反応パターンＳＰと接触していない他方の端部の上面及び側面を露出する。
【００２４】
したがって、光反応パターンＳＰ上で第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２間の間隔を第１間隔ｄ１であるとした時、第１ソース電極ＳＥ１及び第１ドレーン電極ＤＥ１間の第２間隔ｄ２は第１間隔ｄ１より大きい（ｄ２＞ｄ１）。
【００２５】
第１酸化物半導体パターンＯＳ１は第１ソース電極ＳＥ１と光反応パターンＳＰとの間のオーミックコンタクトパターンとしての役割を果たし、第２酸化物半導体パターンＯＳ２は第１ドレーン電極ＤＥ１と光反応パターンＳＰとの間のオーミックコンタクトパターンとしての役割を果たす。特に、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２がアモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）である場合、アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）のキャリヤー濃度は約１０Ｅ１７乃至１０Ｅ１８であり、アモルファスシリコン（ａ−ｓｉ）より約１００乃至１０００倍ぐらい高いので、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２はオーミックコンタクトパターンの機能を遂行することができる。
【００２６】
特に、センシングトランジスタＴＲ１が遮断電流（Ｉｏｆｆ）特性を利用する場合、キャリヤー濃度は遮断電流特性に大きく影響を及ぼさないので、オーミックコンタクトパターンの役割が重要でないこともある。したがって、センシングトランジスタＴＲ１が遮断電流（Ｉｏｆｆ）特性を利用する実施形態で、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２はオーミックコンタクトパターンとして役割を果たすことができる。この場合、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２はオーミックコンタクトパターンとして機能を遂行するので、センシングトランジスタＴＲ１は別のオーミックコンタクトパターンを含まない。
【００２７】
スイッチングトランジスタＴＲ２は第３酸化物半導体パターンＯＳ３をチャンネル層に含む薄膜トランジスタからなされてもよい。本発明の一例として、第３酸化物半導体パターンＯＳはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏのようなアモルファス酸化物材料からなされてもよく、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような多結晶材料からなされてもよい。
【００２８】
スイッチングトランジスタＴＲ２は第２ゲート電極ＧＥ２、第２ソース電極ＳＥ２及び第２ドレーン電極ＤＥ２をさらに含む。第２ゲート電極ＧＥ２はベース基板１１０上に具備され、ゲート絶縁層１２０によってカバーされる。第２ゲート電極ＧＥ２はモリブデン、アルミニウム等になされた単一膜又はこれらを含む複数の膜で形成できるが、これに制限されない。ゲート絶縁層１２０を介して第２ゲート電極ＧＥ２と対向するようにゲート絶縁層１２０上に第３酸化物半導体パターンＯＳ３が具備される。平面から見た時、第３酸化物半導体パターンＯＳ３は第２ゲート電極ＧＥ２より大きいサイズに形成されてもよい。つまり、平面視において、第３酸化物半導体パターンＯＳ３は第２ゲート電極ＧＥ２を覆うように重畳する。
【００２９】
第３酸化物半導体パターンＯＳ３の上には第２ソース電極ＳＥ２及び第２ドレーン電極ＤＥ２が具備される。第２ソース電極ＳＥ２及び第２ドレーン電極ＤＥ２は第３酸化物半導体パターンＯＳ３上で互いに対向して離隔されるように配置される。
【００３０】
図面に図示しなかったが、センサー基板１００はセンシングトランジスタＴＲ１及びスイッチングトランジスタＴＲ２をカバーするための保護膜をさらに含む。保護膜は絶縁性物質からなされてもよい。
【００３１】
図２は本発明の他の実施形態によるセンサー基板の断面図である。但し、図２に図示された構成要素の中で図１に図示された構成要素と同一の構成要素に対しては同一の参照符号を併記し、それに対する具体的な説明は省略する。
【００３２】
図２を参照すれば、本発明の他の実施形態によるセンサー基板１０１はベース基板１１０、及びベース基板１１０に具備されたセンシングトランジスタＴＲ１及びスイッチングトランジスタＴＲ２を含む。センシングトランジスタＴＲ１はセンサーを形成するためにスイッチングトランジスタＴＲ２に電気的に連結され、センサーはセンシングトランジスタＴＲ１及びスイッチングトランジスタＴＲ２に連結されたキャパシター（図２では図示せず、後述の図７にキャパシターＣＳとして記載）をさらに含む。センシングトランジスタＴＲ１、スイッチングトランジスタＴＲ２及びキャパシターＣＳの平面視での接続構成は図７に示されている。具体的な接続構成については後述する。
【００３３】
センシングトランジスタＴＲ１は第１及び第２オーミックコンタクトパターンＯＴ１、ＯＴ２をさらに含む。第１及び第２オーミックコンタクトパターンＯＴ１、ＯＴ２は光反応パターンＳＰの上部面上に配置され、光反応パターンＳＰ上で互いに離隔されるように配置される。つまり、図２に示すように、断面視において、第１オーミックコンタクトパターンＯＴ１と、第２オーミックコンタクトパターンＯＴ２とは、互いに離隔して光反応パターンＳＰのそれぞれ端部に形成されている。第１オーミックコンタクトパターンＯＴ１は第１酸化物半導体パターンＯＳ１と光反応パターンＳＰとの間に介在され、第２オーミックコンタクトパターンＯＴ２は第２酸化物半導体パターンＯＳ２と光反応パターンＳＰとの間に介在される。
【００３４】
本発明の一例として、第１及び第２オーミックコンタクトパターンＯＴ１、ＯＴ２は燐（Ｐ）のようなＮ型不純物が高濃度にドーピングされたｎ＋アモルファスシリコン（ａ−ｓｉ）からなされてもよい。
【００３５】
図３Ａ乃至図３Ｈは図１に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。
【００３６】
図３Ａを参照すれば、ベース基板１１０の上にはバンドパスフィルターパターンＢＰＦが形成される。バンドパスフィルターパターンＢＰＦはセンサー基板の外側から入射された光の中で可視光線成分を遮断するフィルター物質からなされる。本発明の一例として、バンドパスフィルターパターンＢＰＦは黒色顔料を含む有機物質、アモルファスシリコン（ａ−ｓｉ）、アモルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ）、又はアモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）を含む。
【００３７】
バンドパスフィルターパターンＢＰＦの上に第１金属層（図示せず）が形成される。第１金属層はモリブデン、アルミニウム等からなされた単一膜又はこれらを含む複数の膜から形成できるが、これに制限されない。第１金属層をパターニングしてバンドパスフィルターパターンＢＰＦ上に第１ゲート電極ＧＥ１を形成し、バンドパスフィルターパターンＢＰＦと離隔してベース基板１１０上に第２ゲート電極ＧＥ２を形成する。
【００３８】
図３Ｂを参照すれば、バンドパスフィルターパターンＢＰＦ、第１及び第２ゲート電極ＧＥ１、ＧＥ２をカバーするゲート絶縁層１２０を形成する。ゲート絶縁層１２０はシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）又はシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）のような絶縁物質から形成される。ゲート絶縁層１２０はシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）からなされた単一膜でもよく、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）及びシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）からなされた２重膜であってもよいが、これに限定されない。
【００３９】
図３Ｃに示したように、ゲート絶縁層１２０の上には光反応層１３０が形成される。一実施形態として、光反応層１３０は、例えばアモルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ）又はアモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）から形成されてもよい。前記材料は一例であり、光反応層１３０の形成材料はこれに限定されない。光反応層１３０の上には第１感光性パターン１３５が形成される。第１感光性パターン１３５はバンドパスフィルターパターンＢＰＦの上部に形成される。
【００４０】
第１感光性パターン１３５をマスクとして光反応層１３０を蝕刻（エッチング）する。蝕刻工程は乾式蝕刻によって行われる。蝕刻工程が完了された後、第１感光性パターン１３５を除去（ストリップ）すれば、図３Ｄに示したように、ゲート絶縁層１２０上に光反応パターンＳＰが形成される。
【００４１】
光反応パターンＳＰが形成された後、プラズマ酸化工程を実施して光反応パターンＳＰの表面を酸化させる。ゲート絶縁層１２０はプラズマ酸化工程によって露出される。ゲート絶縁層１２０がシリコン窒化物のみで形成された後、プラズマ酸化工程を通じてゲート絶縁層１２０上にシリコン酸化物層を形成する。
【００４２】
図３Ｅを参照すれば、光反応パターンＳＰ及びゲート絶縁層１２０の上には酸化物半導体層１４０及び第２金属層１５０が順次的に積層される。酸化物半導体層１４０は、例えばＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏのようなアモルファス酸化物材料からなされるか、又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような多結晶材料からなされてもよい。また、酸化物半導体層１４０は、半導体層を酸化して形成される層であり、例えばＺｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎ及びこれらの混合物のうち少なくとも一つと、酸素とを含んで形成されてもよい。ただし、酸化物半導体層１４０は、光反応パターンＳＰを保護する役割や、後オーミックコンタクトパターンの機能等を果たせれば良く、これらに限定されない。第２金属層はモリブデン、アルミニウム、及びモリブデンからなされた三重膜構造又はチタニウムと銅とからなされた二重膜構造を有することができるが、これに限定されない。
【００４３】
第２金属層１５０の上には第２感光性パターン１５５が形成される。第２感光性パターン１５５は第１ソース電極ＳＥ１及び第１ドレーン電極ＤＥ１の間に定義された第１チャンネル領域ＣＨ１に位置する第１開口部ＯＰ１と、第２ソース電極ＳＥ２及び第２ドレーン電極ＤＥ２の間に定義された第２チャンネル領域ＣＨ２に位置する第１ハーフトーン部ＨＰ１とを具備する。第１開口部ＯＰ１は第１チャンネル領域ＣＨ１に対応して第２感光性パターン１５５が開口（オープン）された領域であり、第１チャンネル領域ＣＨ１で第２金属層１５０の上面の一部分は第１開口部ＯＰ１を通じて露出される。第１ハーフトーン部ＨＰ１は第２チャンネル領域ＣＨ２に対応して第２感光性パターン１５５の厚さが部分的に減少されて隣接する領域の厚さより小さい領域であり、第２チャンネル領域ＣＨ２では第２金属層１５０の上面の一部分は露出させない。
【００４４】
第２感光性パターン１５５をマスクとして第２金属層１５０及び酸化物半導体層１４０を蝕刻する。第２金属層１５０及び酸化物半導体層１４０は湿式蝕刻工程を通じて同時に蝕刻される。そうすると、図３Ｆに示したように、光反応パターンＳＰの上には第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２が形成され、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２の上には第１ソース電極ＳＥ１及び第１ドレーン電極ＤＥ１が各々形成される。また、第２ゲート電極ＧＥ２と対向するようにゲート絶縁層１２０の上には第３酸化物半導体パターンＯＳ３が形成され、第３酸化物半導体パターンＯＳ３の上には金属パターンＭＰが配置される。第３酸化物半導体パターンＯＳ３と金属パターンＭＰとは同時に蝕刻されるので、同一の形状を有する。
【００４５】
以後、図３Ｇを参照すれば、第２感光性パターン１５５をエッチバックして第３感光性パターン１５７を形成する。第３感光性パターン１５７は第３酸化物半導体パターンＯＳ３上で第２チャンネル領域ＣＨ２に対応して金属パターンＭＰを露出させる第２開口部ＯＰ２を含む。エッチバックの後、第１開口部ＯＰ１の幅は増加される。より具体的には、第２感光性パターン１５５はエッチバックされることにより厚さが薄くなるとともに、第１開口部ＯＰ１により露出されている側面がエッチングされ、第３感光性パターン１５７となる。これにより、図３Ｇに示すように、第３感光性パターン１５７の厚さは薄い。さらに、図３Ｇに示すように、第１チャンネル領域ＣＨ１に対応する第１開口部ＯＰ１では、第３感光性パターン１５７は、第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１の上面及び端部を露出するように形成されている。同様に、第３感光性パターン１５７は、第１チャンネル領域ＣＨ１とは異なる端部において、第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１の上面及び端部を露出するように形成されている。
【００４６】
この第３感光性パターン１５７をマスクとして、第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１、及び金属パターンＭＰを湿式蝕刻する。そうすると、図３Ｈに示したように、第１ソース電極ＳＥ１と第１ドレーン電極ＤＥ１との間の第２間隔（ｄ２、図１に図示する）は、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２間の第１間隔（ｄ１、図１に図示する）より増加される。つまり、第３感光性パターン１５７をマスクとしてエッチングすることで、第１チャンネル領域ＣＨ１に対応する第１開口部ＯＰ１において第３感光性パターン１５７から露出している第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１の端部がエッチングされ、第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１間に第２間隔ｄ２が形成される。同様に、第１チャンネル領域ＣＨ１とは異なる端部において第３感光性パターン１５７から露出している第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１の端部がエッチングされる。このとき、このエッチングにおいて、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２は、第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１よりもエッチング量が少ないか、あるいはエッチングされない。よって、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２には、前記の第２間隔ｄ２よりも小さい第１間隔ｄ１が形成される。
【００４７】
また、第３酸化物半導体パターンＯＳ３の上には第２ソース電極ＳＥ２及び第２ドレーン電極ＤＥ２が形成され、第２ソース電極ＳＥ２と第２ドレーン電極ＤＥ２とは第２チャンネル領域ＣＨ２で離隔されるように配置されてもよい。
【００４８】
湿式蝕刻された第１ソース電極ＳＥ１は第１酸化物半導体パターンＯＳ１の上面のエッジ部分を露出させ、湿式蝕刻された第１ドレーン電極ＤＥ１は第２酸化物半導体パターンＯＳ２の上面のエッジ部分を露出させる。湿式蝕刻された第１ソース電極ＳＥ１はまた光反応性パターンＳＰ上に配置された第１酸化物半導体パターンＯＳ１の一部分を露出させ、湿式蝕刻された第１ドレーン電極ＤＥ１は光反応性パターンＳＰ上に配置された第２酸化物半導体パターンＯＳ２の一部分を露出させる。
【００４９】
以後、第３感光性パターン１５７をストリップすれば、図１に示したようにベース基板１１０の上にはセンシングトランジスタＴＲ１及びスイッチングトランジスタＴＲ２が完成できる。
【００５０】
乾式蝕刻工程を通じて光反応層をパターニングして光反応パターンＳＰを第３酸化物半導体パターンＯＳ３より先に形成し、スイッチングトランジスタＴＲ２が湿式蝕刻工程を利用してパターニングされる第３酸化物半導体パターンＯＳ３によってチャンネル層を形成する。つまり、まず乾式蝕刻工程を通じて光反応層をパターニングして光反応パターンＳＰを形成する。光反応パターンＳＰを形成した後に、センシングトランジスタＴＲ１及びスイッチングトランジスタＴＲ２用の酸化物半導体層１４０及び第２金属層１５０が順次的に積層される。酸化物半導体層１４０及び第２金属層１５０は、第２感光性パターン１５５をマスクとして湿式蝕刻工程を通じて同時に蝕刻される。また、第２感光性パターン１５５をエッチバックして形成される第３感光性パターン１５７をマスクとして、センシングトランジスタＴＲ１用の第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１と、及びスイッチングトランジスタＴＲ２用の金属パターンＭＰとを、同時に湿式蝕刻する。これにより、センシングトランジスタＴＲ１用の第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２が形成されるとともに、同時に、スイッチングトランジスタＴＲ２用の第２ソース電極ＳＥ２及び第２ドレーン電極ＤＥ２が第３酸化物半導体パターンＯＳ３の上に形成される。したがって、センサー基板１００を製造する工程を単純化することができ、収率を向上させることができる。
【００５１】
図４Ａ乃至図４Ｇは図２に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。但し、図４Ａの以前過程は図３Ａ及び図３Ｂと同一であるので、省略する。
【００５２】
図４Ａを参照すれば、ゲート絶縁層１２０の上には光反応層１３０及びオーミックコンタクト層１３３が形成される。光反応層１３０は、例えばアモルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ）又はアモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）から形成され、オーミックコンタクト層１３３は例えばｎ＋アモルファスシリコン（ａ−ｓｉ）から形成される。前記材料は一例であり、光反応層１３０及びオーミックコンタクト層１３３の形成材料はこれに限定されない。
【００５３】
オーミックコンタクト層１３３の上には第１感光性パターン１３５が形成される。第１感光性パターン１３５をマスクとして光反応層１３０及びオーミックコンタクト層１３３を蝕刻する。蝕刻工程は乾式蝕刻からなされてもよい。蝕刻工程が完了した後、第１感光性パターン１３５をストリップすれば、図４Ｂに示したように、ゲート絶縁層１２０上に光反応パターンＳＰが形成され、光反応パターンＳＰの上にはオーミックコンタクトパターンＯＴが形成される。
【００５４】
図４Ｃを参照すれば、オーミックコンタクトパターンＯＴ及びゲート絶縁層１２０の上には酸化物半導体層１４０及び第２金属層１５０が順次的に積層される。酸化物半導体層１４０は、例えばＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏのようなアモルファス酸化物材料からなされるか、又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような多結晶材料からなされる。
【００５５】
第２金属層１５０の上には第２感光性パターン１５５が形成される。第２感光性パターン１５５は第１ソース電極ＳＥ１及び第１ドレーン電極ＤＥ１の間に定義された第１チャンネル領域ＣＨ１に位置する第１開口部ＯＰ１と、第２ソース電極ＳＥ２及び第２ドレーン電極ＤＥ２の間に定義された第２チャンネル領域ＣＨ２に位置する第１ハーフトーン部ＨＰ１とを具備する。
【００５６】
第２感光性パターン１５５をマスクとして第２金属層１５０及び酸化物半導体層１４０を同時に湿式蝕刻する。そうすると、図４Ｄに示したように、オーミックコンタクトパターンＯＴの上には第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２が形成され、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２の上には各々第１ソース電極ＳＥ１及び第１ドレーン電極ＤＥ１が形成される。第１開口部ＯＰ１に対応して第２金属層１４０及び酸化物半導体層１５０が除去されながら、第１チャンネル領域ＣＨ１に位置するオーミックコンタクトパターンＯＴの上面が露出される。
【００５７】
第２感光性パターン１５５は光反応パターンＳＰより大きいサイズに形成される。つまり、平面視において、第２感光性パターン１５５は光反応パターンＳＰを覆うように重畳する。したがって、第１酸化物半導体パターンＯＳ１は光反応パターンＳＰの一側に位置する端部をフルカバー（ｆｕｌｌ−ｃｏｖｅｒ）し、第２酸化物半導体パターンＯＳ２は光反応パターンＳＰの一側と他の一側に位置する端部とをフルカバーすることができる。
【００５８】
また、第２ゲート電極ＧＥ２と対向するようにゲート絶縁層１２０の上には第３酸化物半導体パターンＯＳ３が形成され、第３酸化物半導体パターンＯＳ３の上には金属パターンＭＰが配置される。
【００５９】
その後、第２感光性パターン１５５をマスクとして、第１チャンネル領域ＣＨ１で第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２の間に位置するオーミックコンタクトパターンＯＴを蝕刻する。蝕刻工程は乾式蝕刻から行われる。そうすると、図４Ｅに示したように、第１酸化物半導体パターンＯＳ１と光反応パターンＳＰとの間に第１オーミックコンタクトパターンＯＴ１が形成され、第２酸化物半導体パターンＯＳ２と光反応パターンＳＰとの間に第２オーミックコンタクトパターンＯＴ２が形成される。
【００６０】
その後、図４Ｆを参照すれば、第２感光性パターン１５５をエッチバックして第３感光性パターン１５７を形成する。第３感光性パターン１５７は第３酸化物半導体パターンＯＳ３の上で第２チャンネル領域ＣＨ２に対応して金属パターンＭＰを露出させる第２開口部ＯＰ２を含む。エッチバックの後に第１開口部ＯＰ１の直径は増加される。より具体的には、第２感光性パターン１５５はエッチバックされることにより厚さが薄くなるとともに、第１開口部ＯＰ１により露出されている側面がエッチングされ、第３感光性パターン１５７となる。これにより、図４Ｆに示すように、第３感光性パターン１５７の厚さは薄い。さらに、図４Ｆに示すように、第１チャンネル領域ＣＨ１に対応する第１開口部ＯＰ１では、第３感光性パターン１５７は、第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１の上面及び端部を露出するように形成されている。同様に、第３感光性パターン１５７は、第１チャンネル領域ＣＨ１とは異なる端部において、第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１の上面及び端部を露出するように形成されている。
【００６１】
図４Ｇを参照すれば、第３感光性パターン１５７をマスクとして、第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１及び金属パターンＭＰを湿式蝕刻する。そうすると、図２に示したように、第１ソース電極ＳＥ１と第１ドレーン電極ＤＥ１との間の第２間隔（ｄ２、図１に図示する）は第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２の間の第１間隔（ｄ１、図１に図示する）より増加される。つまり、第３感光性パターン１５７をマスクとしてエッチングすることで、第１チャンネル領域ＣＨ１に対応する第１開口部ＯＰ１において第３感光性パターン１５７から露出している第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１の端部がエッチングされ、第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１間に第２間隔ｄ２が形成される。同様に、第１チャンネル領域ＣＨ１とは異なる端部において第３感光性パターン１５７から露出している第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１の端部がエッチングされる。このとき、このエッチングにおいて、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２は、第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１よりもエッチング量が少ないか、あるいはエッチングされない。よって、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２には、前記の第２間隔ｄ２よりも小さい第１間隔ｄ１が形成される。
【００６２】
また、第３酸化物半導体パターンＯＳ３の上には第２ソース電極ＳＥ２及び第２ドレーン電極ＤＥ２が形成され、第２ソース電極ＳＥ２と第２ドレーン電極ＤＥ２とは第２チャンネル領域ＣＨ２で離隔されるように配置されてもよい。
【００６３】
湿式蝕刻された第１ソース電極ＳＥ１は第１酸化物半導体パターンＯＳ１の上面のエッジ部分を露出させ、湿式蝕刻された第１ドレーン電極ＤＥ１は第２酸化物半導体パターンＯＳ２の上面のエッジ部分を露出する。湿式蝕刻された第１ソース電極ＳＥ１はまた光反応性パターンＳＰ上に配置された第１酸化物半導体パターンＯＳ１の一部分を露出させ、湿式蝕刻された第１ドレーン電極ＤＥ１は光反応性パターンＳＰ上に配置された第２酸化物半導体パターンＯＳ２の一部分を露出する。
【００６４】
その後、第３感光性パターン１５７をストリップすれば、図２に示したようにベース基板１１０の上にはセンシングトランジスタＴＲ１及びスイッチングトランジスタＴＲ２が完成できる。
【００６５】
上記のような製造工程においては、乾式蝕刻工程を通じて光反応層をパターニングして光反応パターンＳＰを第３酸化物半導体パターンＯＳ３より先に形成し、スイッチングトランジスタＴＲ２が湿式蝕刻工程を利用してパターニングされる第３酸化物半導体パターンＯＳ３によってチャンネル層を形成する。つまり、まず乾式蝕刻工程を通じて光反応層をパターニングして光反応パターンＳＰを形成する。光反応パターンＳＰを形成した後に、センシングトランジスタＴＲ１及びスイッチングトランジスタＴＲ２用の酸化物半導体層１４０及び第２金属層１５０が順次的に積層される。酸化物半導体層１４０及び第２金属層１５０は、第２感光性パターン１５５をマスクとして湿式蝕刻工程を通じて同時に蝕刻される。また、第２感光性パターン１５５をエッチバックして形成される第３感光性パターン１５７をマスクとして、センシングトランジスタＴＲ１用の第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１と、及びスイッチングトランジスタＴＲ２用の金属パターンＭＰとを、同時に湿式蝕刻する。これにより、センシングトランジスタＴＲ１用の第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２が形成されるとともに、同時に、スイッチングトランジスタＴＲ２用の第２ソース電極ＳＥ２及び第２ドレーン電極ＤＥ２が第３酸化物半導体パターンＯＳ３の上に形成される。よって、図３Ａ〜図３Ｈと同様に、センサー基板１００を製造する工程を単純化することができ、収率を向上させることができる。
【００６６】
図５Ａ乃至図５Ｄは本発明の他の実施形態による図２に図示されたセンサー基板の製造過程を示した工程図である。但し、図５Ａの以前の過程は図３Ａ及び図３Ｂと同一であるので、省略する。
【００６７】
図５Ａを参照すれば、ゲート絶縁層１２０の上には光反応層１３０及びオーミックコンタクト層１３３が形成される。光反応層１３０は、例えばアモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）からなされ、オーミックコンタクト層１３３は例えばｎ＋アモルファスシリコン（ａ−ｓｉ）からなされる。
【００６８】
オーミックコンタクト層１３３の上には第４感光性パターン１３７が形成される。第４感光性パターン１３７は第１チャンネル領域ＣＨ１において第２ハーフトーン部ＨＰ２を具備する。第４感光性パターン１３７をマスクとして光反応層１３０及びオーミックコンタクト層１３３を蝕刻する。蝕刻工程は乾式蝕刻により行われる。蝕刻工程が完了すれば、図５Ｂに示したように、ゲート絶縁層１２０上に光反応パターンＳＰが形成され、光反応パターンＳＰの上にはオーミックコンタクトパターンＯＴが形成される。
【００６９】
その後、第４感光性パターン１３７をエッチバックすれば、図５Ｃに示したようにオーミックコンタクトパターンＯＴ上に第５感光性パターン１３９が形成される。第５感光性パターン１３９には第１チャンネル領域ＣＨ１に対応してオーミックコンタクトパターンＯＴを露出させる第３開口部ＯＰ３が形成される。
【００７０】
その後、第５感光性パターン１３９をマスクとして露出されたオーミックコンタクトパターンＯＴを蝕刻すれば、図５Ｄに示したように光反応パターンＳＰの上には第１及び第２オーミックコンタクトパターンＯＴ１、ＯＴ２が形成される。その後、第１及び第２オーミックコンタクトパターンＯＴ１、ＯＴ２上の第５感光性パターン１３９をストリップする。
【００７１】
後続の工程は図３Ｅ乃至図３Ｈと同一であるので、後続の工程に対する具体的な説明は省略する。
【００７２】
上記のような製造工程においては、乾式蝕刻工程を通じて光反応層をパターニングして光反応パターンＳＰを第３酸化物半導体パターンＯＳ３より先に形成し、スイッチングトランジスタＴＲ２が湿式蝕刻工程を利用してパターニングされる第３酸化物半導体パターンＯＳ３によってチャンネル層を形成する。つまり、まず乾式蝕刻工程を通じて光反応層をパターニングして光反応パターンＳＰを形成する。光反応パターンＳＰを形成した後に、センシングトランジスタＴＲ１及びスイッチングトランジスタＴＲ２用の酸化物半導体層１４０及び第２金属層１５０が順次的に積層される。酸化物半導体層１４０及び第２金属層１５０は、第２感光性パターン１５５をマスクとして湿式蝕刻工程を通じて同時に蝕刻される。また、第２感光性パターン１５５をエッチバックして形成される第３感光性パターン１５７をマスクとして、センシングトランジスタＴＲ１用の第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１と、及びスイッチングトランジスタＴＲ２用の金属パターンＭＰとを、同時に湿式蝕刻する。これにより、センシングトランジスタＴＲ１用の第１ソース電極ＳＥ１、第１ドレーン電極ＤＥ１、第１及び第２酸化物半導体パターンＯＳ１、ＯＳ２が形成されるとともに、同時に、スイッチングトランジスタＴＲ２用の第２ソース電極ＳＥ２及び第２ドレーン電極ＤＥ２が第３酸化物半導体パターンＯＳ３の上に形成される。よって、図３Ａ〜図３Ｈと同様に、センサー基板１００を製造する工程を単純化することができ、収率を向上させることができる。
【００７３】
図６は本発明の一実施形態による表示装置のブロック図であり、図７は図６に図示された多数のセンサーの回路図である。
【００７４】
図６を参照すれば、表示装置５００は表示パネル３００、タイミングコントローラ４１０、ゲートドライバー４２０、データドライバー４３０、スキャンドライバー４４０、読出し回路４５０を含む。
【００７５】
タイミングコントローラ４１０は表示装置５００の外部から多数の映像信号ＲＧＢ及び多数の制御信号ＣＳを受信する。タイミングコントローラ１６０はデータドライバー１３０とのインターフェイス仕様に合うように複数の映像信号ＲＧＢのデータフォーマットを変換し、変換された複数の映像信号Ｒ’Ｇ’Ｂ’をデータドライバー４３０へ提供する。また、タイミングコントローラ４１０はデータ制御信号ＤＣＳ（例えば、出力開始信号ＴＰ、水平開始信号ＳＴＨ、及び極性反転信号ＰＯＬ等）をデータドライバー４３０に提供し、ゲート制御信号（例えば、第１開始信号ＳＴＶ１、第１クロック信号ＣＫ１、及び第２クロック信号ＣＫＢ１）をゲートドライバー４２０に提供する。
【００７６】
ゲートドライバー４２０はタイミングコントローラ４１０から提供されるゲート制御信号ＳＴＶ１、ＣＫ１、ＣＫＢ１に応答してゲート信号Ｇ１〜Ｇｎを順次的に出力する。
【００７７】
データドライバー４３０はタイミングコントローラ１６０から提供されるデータ制御信号ＤＣＳに応答して映像信号Ｒ’Ｇ’Ｂ’を複数のデータ電圧Ｄ１〜Ｄｍに変換して出力する。出力された複数のデータ電圧Ｄ１〜Ｄｍは表示パネル３００に印加される。
【００７８】
表示パネル３００は、画素基板２００、画素基板２００と対向するセンサー基板１００、及び画素基板２００とセンサー基板１００との間に介在された光制御層（図示せず）を含む。画素基板２００には多数の画素ＰＸが具備され、センサー基板１００には多数のセンサーＳＮが具備される。
【００７９】
画素ＰＸの各々は互いに同一の構造を有するので、ここでは１つの画素に対する構成を一例として説明する。
【００８０】
画素基板２００には多数のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎ、多数のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎと交差する多数のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍ、及び多数の画素ＰＸが具備される。各画素ＰＸは画素トランジスタ（図示せず）及び画素電極（図示せず）を含む。画素トランジスタのゲート電極は多数のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎの中で対応するゲートラインに連結され、ソース電極は多数のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍの中で対応するデータラインに連結され、ドレーン電極は画素電極に連結される。
【００８１】
多数のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎはゲートドライバー４２０に連結され、多数のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍはデータドライバー４３０に連結される。多数のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎはゲートドライバー４２０から提供されるゲート信号Ｇ１〜Ｇｎを受信し、多数のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍはデータドライバー４３０から提供されるデータ電圧Ｄ１〜Ｄｍを受信する。
【００８２】
各画素ＰＸの薄膜トランジスタは対応するゲートラインに供給されるゲート信号に応答してターンオンされ、対応するデータラインに供給されたデータ電圧はターンオンされた薄膜トランジスタを通じて液晶キャパシターの第１電極（以下、“画素電極”と称する）に印加される。
【００８３】
図面に図示しなかったが、センサー基板１００には光制御層を介して画素電極と対向する基準電極が具備される。他の実施形態として、基準電極は画素基板に具備されてもよい。
【００８４】
センサー基板１００は多数のスキャンラインＳＬ１〜ＳＬｉ、多数のスキャンラインＳＬ１〜ＳＬｉと交差する多数の読出しラインＲＬ１〜ＲＬｊ、及び多数のセンサーＳＮを含む。多数のセンサーＳＮは表示パネル３００に入射される赤外線を感知するためにセンサー基板１００に全体的に均一に分布する。
【００８５】
多数のスキャンラインＳＬ１〜ＳＬｉはスキャンドライバー４４０に連結されて多数のスキャン信号Ｓ１〜Ｓｉを各々順次的に受信する。スキャンドライバー４４０はタイミングコントローラ４１０からスキャン制御信号（例えば、第２開始信号ＳＴＶ２、第３及び第４クロック信号ＣＫ２、ＣＫＢ２）を受信してスキャン信号Ｓ１〜Ｓｎを順次的に出力する。スキャン制御信号ＳＴＶ２、ＣＫ２、ＣＫＢ２はゲート制御信号ＳＴＶ１、ＣＫ１、ＣＫＢ１に同期する信号である。
【００８６】
読出しラインＲＬ１〜ＲＬｊは読出し回路４５０に連結されて対応するセンサーＳＮに充電された電圧を読出し回路４５０に提供する役割を遂行する。
【００８７】
図７では説明を簡単にするために多数のスキャンラインＳＬ１〜ＳＬｉの中で第１及び第２スキャンラインＳＬ１、ＳＬ２のみを図示し、多数の読出しラインＲＬ１〜ＲＬｊの中で第１及び第２読出しラインＲＬ１、ＲＬ２のみを図示した。
【００８８】
図７を参照すれば、多数のセンサーＳＮの各々はセンシングトランジスタＴＲ１、スイッチングトランジスタＴＲ２、及びキャパシターＣＳを含む。スイッチングトランジスタＴＲ２の第２ゲート電極ＧＥ２は多数のスキャンラインＳＬ１〜ＳＬｉの中で対応する第１スキャンラインＳＬ１に連結され、第２ソース電極ＳＥ２は多数の読出しラインＲＬ１〜ＲＬｊの中で対応する第１読出しラインＲＬ１に連結され、第２ドレーン電極ＤＥ２はキャパシターＣＳとセンシングトランジスタＴＲ１に連結される。
【００８９】
キャパシターＣＳの第１電極はスイッチングトランジスタＴＲ２の第２ドレーン電極ＤＥ２に連結され、第２電極には第2バイアス電圧ＶＢ2が印加される。例えば、第１バイアス電圧ＶＢ2は約−８．７５Ｖである。
【００９０】
センシングトランジスタＴＲ１の第１ゲート電極ＧＥ１には第1バイアス電圧ＶＢ1が印加され、第１ソース電極ＳＥ１はスイッチングトランジスタＴＲ２の第２ドレーン電極ＤＥ２に連結され、第１ドレーン電極ＳＥ１には第２バイアス電圧ＶＢ２が印加される。第1バイアス電圧ＶＢ1は第2バイアス電圧ＶＢ2より低い電圧レベルを有する。例えば、第1バイアス電圧ＶＢ1は約−１３．７５Ｖである。
【００９１】
センシングトランジスタＴＲ１は外部から入射される光の光量に対応するフォト電流を生成する。光は赤外線波長帯を有する光である。センシングトランジスタＴＲ１から生成されたフォト電流によってキャパシターＣＳに充電される電圧が上昇する。即ち、センシングトランジスタＴＲ１に入射される光の光量が増加するほど、キャパシターＣＳに充電される電圧は増加する。したがって、センシングトランジスタＴＲ１は光をセンシングすることができる。
【００９２】
センサーＳＮの各々は対応するスキャンラインに供給されるスキャン信号に応答してスイッチングトランジスタＴＲ２がターンオンされれば、キャパシターＣＳに充電された電圧がターンオンされたスイッチングトランジスタＴＲ２を通じて対応する読出しラインに提供される。
【００９３】
読出し回路４５０は、タイミングコントローラ４１０から供給される制御信号ＲＣＳに応答して読出しラインＲＬ１〜ＲＬｊから受信された電圧ＳＳを順次的にタイミングコントローラ４１０に提供する。タイミングコントローラ４１０は、スキャン信号が発生された始点及び読出し回路４５０から受信した電圧ＳＳに基づいて、画面でタッチされた地点の２次元の座標値を生成することができる。その結果、タイミングコントローラ４１０は赤外線光がセンシングされた位置情報を分かる。
【００９４】
図８は図６に図示された表示パネルの断面図である。
【００９５】
図８を参照すれば、表示パネル３００は画素基板２００、画素基板２００と対向するセンサー基板１００、及び画素基板２００とセンサー基板１００との間に介在された液晶層のような光調節層２８０を含む。
【００９６】
センサー基板１００は第１ベース基板１１０、多数のセンサーＳＮ、多数の画素ＰＸと各々対応して具備される多数の色画素Ｒ、Ｇ、Ｂを含むカラーフィルター層１７０及び基準電極１９０を含む。多数のセンサーＳＮの各々の構造に対しては図１乃至図５Ｄを参照して具体的に説明したので、多数のセンサーＳＮの構造に対する説明は省略する。
【００９７】
センサー基板１００はセンシングトランジスタＴＲ１及びスイッチングトランジスタＴＲ２をカバーするための保護膜１６０をさらに含む。保護膜１６０の上にはカラーフィルター層１７０が形成される。カラーフィルター層１７０はレッド、グリーン、及びブルー色画素Ｒ、Ｇ、Ｂを含み、レッド、グリーン及びブルー色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの各々は１つの画素に対応して具備される。
【００９８】
カラーフィルター層１７０の上にはオーバーコーティング層１８０が形成される。保護膜１６０及びオーバーコーティング層１８０は有機絶縁物質から形成されるので、下部構成要素による段差を補償することができる。オーバーコーティング層１８０の上には基準電極１９０が形成される。
【００９９】
画素基板２００は第２ベース基板２１０、及び第２ベース基板２１０上に具備された多数の画素ＰＸを含む。多数の画素ＰＸの各々は画素トランジスタＴＲ３及び画素電極２５０から形成される。
【０１００】
図８では一方向に順次的に配列された６つの画素ＰＸ１〜ＰＸ６を図示した。６つの画素ＰＸ１〜ＰＸ６の各々は互いに同一の構造になされる。したがって、１つの画素に対して説明し、残る画素の説明は省略する。
【０１０１】
第２ベース基板２１０の上には画素トランジスタＴＲ３の第３ゲート電極ＧＥ３が形成される。第３ゲート電極ＧＥ３は第２ゲート絶縁層２２０によってカバーされる。
【０１０２】
第２ゲート絶縁層２２０の上には第３ゲート電極ＧＥ３と対向するようにアクティブ層ＡＣＴが形成され、アクティブ層ＡＣＴの上に第３及び第４オーミックコンタクトパターンＯＴ３、ＯＴ４が形成される。第３及び第４オーミックコンタクトパターンＯＴ３、ＯＴ４は、第３ゲート電極ＧＥ３上において離隔して対向している。その後、第１及び第２オーミックコンタクトパターンＯＴ３、ＯＴ４の上には第３ソース電極ＳＥ３及び第３ドレーン電極ＤＥ３が各々形成される。第３ソース電極ＳＥ３及び第３ドレーン電極ＳＥ３は第１絶縁膜２３０によってカバーされる。第１絶縁膜２３０の上には第２絶縁膜２４０がさらに形成される。
【０１０３】
第１及び第２絶縁膜２３０、２４０には第３ドレーン電極ＤＥ３を露出させるコンタクトホール２４１が形成される。画素電極２５０は第２絶縁膜２４０上に形成され、コンタクトホール２４１を通じて第３ドレーン電極ＤＥ３と電気的に連結される。
【０１０４】
図９は図８に図示されたセンサー基板の平面図であり、図１０は図９のセンサーを示した拡大図である。
【０１０５】
図９を参照すれば、センサー基板１００は第１方向Ｄ１に延長される第１及び第２スキャンラインＳＬ１、ＳＬ２、第１方向Ｄ１と直交する第２方向Ｄ２に延長される第１及び第２読出しラインＲＬ１、ＲＬ２、第２方向Ｄ２に延長された第１及び第２バイアスラインＢＬ１、ＢＬ２を含む。
【０１０６】
第１バイアスラインＢＬ１は外部から第１バイアス電圧ＶＢ１を受信し、第２バイアスラインＢＬ２は外部から第１バイアス電圧ＶＢ１より低い第２バイアス電圧ＶＢ２を受信する。平面上から見た時、第１及び第２バイアスラインＢＬ１、ＢＬ２は第１及び第２読出しラインＲＬ１、ＲＬ２の間に具備される。
【０１０７】
センサー基板２００はレッド、グリーン、及びブルー色画素Ｒ、Ｇ、Ｂをさらに含む。レッド、グリーン、及びブルー色画素Ｒ、Ｇ、Ｂは第１方向Ｄ１も順に配列される。
【０１０８】
図１０に示したように、センサーＳＮの各々はセンシングトランジスタＴＲ１、スイッチングトランジスタＴＲ２、及びキャパシターＣＳを具備する。
【０１０９】
スイッチングトランジスタＴＲ２は、第１スキャンラインＳＬ１から分岐された第２ゲート電極ＧＥ２、第２ゲート電極ＧＥ２の上部に位置する第３酸化物半導体パターンＯＳ３、第１読出しラインＲＬ１から分岐された第２ソース電極ＳＥ２及び第３酸化物半導体パターンＯＳ３の上でソース電極ＳＥ２と離隔された第２ドレーン電極ＤＥ２とを含む。したがって、スイッチングトランジスタＴＲ２は第１スキャンラインＳＬ１から印加されるスキャン信号に応答してターンオンされて、第１読出しラインＲＬ１に所定の信号を出力する。
【０１１０】
スイッチングトランジスタＴＲ２は、第１コンタクトホールＣ１を通じて第２ゲート電極ＧＥ２と電気的に連結される第２ダミーゲート電極ＤＧＥ２をさらに含む。
【０１１１】
センシングトランジスタＴＲ１は、第１ゲート電極ＧＥ１、赤外線波長帯を有する光に反応する光反応パターンＳＰ、スイッチングトランジスタＴＲ２の第２ドレーン電極ＤＥ２から延長されて光反応パターンＳＰの上部に位置する第１ソース電極ＳＥ１、光反応パターンＳＰの上部で第１ソース電極ＳＥ１と離隔された第１ドレーン電極ＤＥ１を含む。センシングトランジスタＴＲ１は、第１バイアスラインＢＬ１を通じて第１バイアス電圧ＶＢ１を受信し、第２コンタクトホールＣ２を通じて第１ゲート電極ＧＥ１と電気的に連結される第１ダミーゲート電極ＤＧＥ１をさらに含む。センシングトランジスタＴＲ１の第１ドレーン電極ＤＥ１は第２バイアスラインＢＬ２に電気的に連結されて第２バイアス電圧ＶＢ２を受信する。
【０１１２】
センシングトランジスタＴＲ１の第１ソース電極ＳＥ１は第１方向Ｄ１に延長された第１本体電極ＳＥ１１及び第１本体電極ＳＥ１１から分岐されて第２方向Ｄ２に延びて第１方向Ｄ１に配列された多数の第１枝電極ＳＥ１２からなされる。多数の第１枝電極ＳＥ１２は光反応パターンＳＰ上に具備される。
【０１１３】
一方、センシングトランジスタＴＲ１の第１ドレーン電極ＤＥ１は第１方向Ｄ１に延長された第２本体電極ＤＥ１１及び第２本体電極ＤＥ１１から分岐されて第２方向Ｄ２に延びて第１方向Ｄ１に配列された多数の第２枝電極ＤＥ１２からなされる。多数の第２枝電極ＤＥ１２も光反応パターンＳＰ上に具備される。
【０１１４】
第１及び第２枝電極ＳＥ１２、ＤＥ１２は第１方向Ｄ１に沿って互いに交互に配置される。即ち、互いに隣接する２つの第１枝電極ＳＥ１２の間に１つの第２枝電極ＤＥ１２が具備される。
【０１１５】
キャパシターＣＳは第２バイアスラインＢＬ２から延長された第１電極Ａ１及びセンシングトランジスタＴＲ１の第１ソース電極ＳＥ１から延長されて第１電極Ａ１と対向する第２電極Ａ２とからなされる。
【０１１６】
センシングトランジスタＴＲの光反応パターンＳＰの下部に具備されて光反応パターンＳＰに供給される光をフィルタリングするためのバンドパスフィルターパターンＢＰＦをさらに具備する。
【０１１７】
上記実施形態によれば、乾式蝕刻工程を通じて光反応層をパターニングして前記光反応パターンを形成した後、湿式蝕刻工程を利用してパターニングされる酸化物半導体パターンをスイッチングトランジスタのチャンネル層として形成する。したがって、センサー基板を製造する工程を単純化することができ、収率を向上させることができる。
【０１１８】
以上、実施形態を参照して説明したが、該当技術分野の熟練された当業者は下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させ得ることを理解できる。
【符号の説明】
【０１１９】
１００センサー基板  
１１０第１ベース基板
１２０ゲート絶縁層
ＴＲ１センシングトランジスタ
ＴＲ２スイッチングトランジスタ
１３０光反応層
ＳＰ         光反応層パターン
１３５第１感光性パターン
１４０酸化物半導体層
１５０第２金属層
ＯＳ１−ＯＳ３      第１乃至第３酸化物半導体パターン
１５５、１５７      第２及び第３感光性パターン
ＯＴ１、ＯＴ２      第１及び第２オーミックコンタクトパターン
２００画素基板                          
１００表示パネル
４１０タイミングコントローラ                  
４２０ゲートドライバー
４３０データドライバー
４４０スキャンドライバー
４５０読出し回路                 
１００表示装置
【図１】
2015201647.tif 000003
【図２】
2015201647.tif 000004
【図３Ａ】
2015201647.tif 000005
【図３Ｂ】
2015201647.tif 000006
【図３Ｃ】
2015201647.tif 000007
【図３Ｄ】
2015201647.tif 000008
【図３Ｅ】
2015201647.tif 000009
【図３Ｆ】
2015201647.tif 000010
【図３Ｇ】
2015201647.tif 000011
【図３Ｈ】
2015201647.tif 000012
【図４Ａ】
2015201647.tif 000013
【図４Ｂ】
2015201647.tif 000014
【図４Ｃ】
2015201647.tif 000015
【図４Ｄ】
2015201647.tif 000016
【図４Ｅ】
2015201647.tif 000017
【図４Ｆ】
2015201647.tif 000018
【図４Ｇ】
2015201647.tif 000019
【図５Ａ】
2015201647.tif 000020
【図５Ｂ】
2015201647.tif 000021
【図５Ｃ】
2015201647.tif 000022
【図５Ｄ】
2015201647.tif 000023
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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