본 논문에서는 비정질 실리콘(amorphous silicon) 포토컨덕터 (photoconductor, PC)와 박막 트랜지스터(Thin Film Transistors, TFT)를 이용한 새로운 접촉식 이미지 센서 어레이(image sensor array)를 개발하고 최적화하였으며, 그 특성을 연구하였다. "PC 어레이"라고 명명된 새로운 이미지 센서는 18%의 충실도 (fill factor)와 18.4%의 개구율(...
본 논문에서는 비정질 실리콘(amorphous silicon) 포토컨덕터 (photoconductor, PC)와 박막 트랜지스터(Thin Film Transistors, TFT)를 이용한 새로운 접촉식 이미지 센서 어레이(image sensor array)를 개발하고 최적화하였으며, 그 특성을 연구하였다. "PC 어레이"라고 명명된 새로운 이미지 센서는 18%의 충실도 (fill factor)와 18.4%의 개구율(aperture ratio)을 가지며, 각 화소는 스위칭 TFT, PC, 그리고 자체 충전용량(self-capacitor)로 구성된다. 100mm의 화소 간격을 가지는 260´256 화소의 이미지 센서는 96dB정도의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 나타내었다.
이미지 센서에 적용된 PC는 ~ 2´10-9 S/cm의 암 전기전도도와 ~ 3´10-4 S/cm의 광 전기전도도를 나타내었으며, TFT는 0.35cm2/Vs의 전계효과이동도를 가지며, 2.8V의 문턱전압과 0.69V/dec.의 게이트전압 스윙(gate voltage swing)의 특성을 나타내었다. 또한 절연막으로 사용된 실리콘 질화막은 4 MV/cm 이상의 항복전압과 10-10 A/cm 이하의 누설전류의 특성을 보였다.
본 이미지 센서는 저소비전력, 경량, 소형 그리고 휴대성 등의 많은 장점을 가지고 있으며, 180oC이하에서 제작하여 구부릴 수 있는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
박막의 특성:본 논문에서는 TFT와 PC의 활성층으로 비정질 실리콘이 사용되었으며, 절연층으로 실리콘 질화막이 사용되었다. 비정질 실리콘 증착은 RF 전력을 40W로 고정하였으며, He과 SiH4를 각각 50, 1sccm으로 고정하였다. 증착온도는 플라스틱 기판을 사용하기 위하여 180에서 260oC로 변화하였다.
PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)로 증착된 비정질 실리콘의 전기적, 광학적 특성을 연구하였다. 증착온도 180oC에서 제작된 비정질 실리콘은 19 at.%의 수소량, 100mW/cm2의 AM-1조건에서 105의 광감도(photosensitivity), 0.9 eV의 전기전도도 활성화 에너지, 그리고 1.8 eV의 광학적 밴드갭을 가진다. 또한 180oC에서 제작된 실리콘 질화막은 4 MV/cm 이상의 항복전압과 10-10 A/cm 이하의 누설전류의 특성을 보였다.
소자 모델링 및 디자인 (design):TFT, PC 센서, 멀티플렉스회로 및 비정질 실리콘 게이트 구동회로의 특성을 설계하고 최적화하기 위하여, OrCAD사의 PSPICE (Professional Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)를 사용하였다. TFT와 PC의 최적 채널 폭의 비를 결정하였으며, 고 다이나믹 레인지와 광전류 레벨로 설계를 최적화하였다. 최적화된 TFT와 PC의 채널 폭은 각각 460mm 와 60mm이다. 또한 출력신호의 동작을 다양한 전압과 광량에서 시뮬레이션하였다.
소자 제작을 위한 CAD layout은 서두로직사의 MYCAD를 사용하여 제작하였으며, 비정질 실리콘 TFT, PC 센서, 멀티플렉스회로 및 비정질 실리콘 게이트 구동회로를 포함하는 이미지 센서 어레이 제작을 위한 마스크를 제작하였다.
소자 특성:제작된 역스테거드형 TFT는 0.35cm2/Vs의 전계효과이동도를 가지며, 2.8V의 문턱전압, 드레인 전압 5V일 때 0.69V/dec.의 게이트전압 스윙(gate voltage swing) 그리고 게이트 전압 -5V와 드레인 전압 5V일 때, 10-13A의 누설전류의 특성을 나타내었다.
화소의 최대 다이나믹 레인지는 인가전압이 3V일 때, 95dB이다. 출력 신호는, 검출시간이 0.1 msec일 때, 입력광이 740lx에서 -190mV, 2lx에서 -40mV의 특성을 보였다. 이때 출력단의 정전용량은 60pF이었다.
본 논문에서는 비정질 실리콘(amorphous silicon) 포토컨덕터 (photoconductor, PC)와 박막 트랜지스터(Thin Film Transistors, TFT)를 이용한 새로운 접촉식 이미지 센서 어레이(image sensor array)를 개발하고 최적화하였으며, 그 특성을 연구하였다. "PC 어레이"라고 명명된 새로운 이미지 센서는 18%의 충실도 (fill factor)와 18.4%의 개구율(aperture ratio)을 가지며, 각 화소는 스위칭 TFT, PC, 그리고 자체 충전용량(self-capacitor)로 구성된다. 100mm의 화소 간격을 가지는 260´256 화소의 이미지 센서는 96dB정도의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 나타내었다.
이미지 센서에 적용된 PC는 ~ 2´10-9 S/cm의 암 전기전도도와 ~ 3´10-4 S/cm의 광 전기전도도를 나타내었으며, TFT는 0.35cm2/Vs의 전계효과이동도를 가지며, 2.8V의 문턱전압과 0.69V/dec.의 게이트전압 스윙(gate voltage swing)의 특성을 나타내었다. 또한 절연막으로 사용된 실리콘 질화막은 4 MV/cm 이상의 항복전압과 10-10 A/cm 이하의 누설전류의 특성을 보였다.
본 이미지 센서는 저소비전력, 경량, 소형 그리고 휴대성 등의 많은 장점을 가지고 있으며, 180oC이하에서 제작하여 구부릴 수 있는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
박막의 특성:본 논문에서는 TFT와 PC의 활성층으로 비정질 실리콘이 사용되었으며, 절연층으로 실리콘 질화막이 사용되었다. 비정질 실리콘 증착은 RF 전력을 40W로 고정하였으며, He과 SiH4를 각각 50, 1sccm으로 고정하였다. 증착온도는 플라스틱 기판을 사용하기 위하여 180에서 260oC로 변화하였다.
PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)로 증착된 비정질 실리콘의 전기적, 광학적 특성을 연구하였다. 증착온도 180oC에서 제작된 비정질 실리콘은 19 at.%의 수소량, 100mW/cm2의 AM-1조건에서 105의 광감도(photosensitivity), 0.9 eV의 전기전도도 활성화 에너지, 그리고 1.8 eV의 광학적 밴드갭을 가진다. 또한 180oC에서 제작된 실리콘 질화막은 4 MV/cm 이상의 항복전압과 10-10 A/cm 이하의 누설전류의 특성을 보였다.
소자 모델링 및 디자인 (design):TFT, PC 센서, 멀티플렉스회로 및 비정질 실리콘 게이트 구동회로의 특성을 설계하고 최적화하기 위하여, OrCAD사의 PSPICE (Professional Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)를 사용하였다. TFT와 PC의 최적 채널 폭의 비를 결정하였으며, 고 다이나믹 레인지와 광전류 레벨로 설계를 최적화하였다. 최적화된 TFT와 PC의 채널 폭은 각각 460mm 와 60mm이다. 또한 출력신호의 동작을 다양한 전압과 광량에서 시뮬레이션하였다.
소자 제작을 위한 CAD layout은 서두로직사의 MYCAD를 사용하여 제작하였으며, 비정질 실리콘 TFT, PC 센서, 멀티플렉스회로 및 비정질 실리콘 게이트 구동회로를 포함하는 이미지 센서 어레이 제작을 위한 마스크를 제작하였다.
소자 특성:제작된 역스테거드형 TFT는 0.35cm2/Vs의 전계효과이동도를 가지며, 2.8V의 문턱전압, 드레인 전압 5V일 때 0.69V/dec.의 게이트전압 스윙(gate voltage swing) 그리고 게이트 전압 -5V와 드레인 전압 5V일 때, 10-13A의 누설전류의 특성을 나타내었다.
화소의 최대 다이나믹 레인지는 인가전압이 3V일 때, 95dB이다. 출력 신호는, 검출시간이 0.1 msec일 때, 입력광이 740lx에서 -190mV, 2lx에서 -40mV의 특성을 보였다. 이때 출력단의 정전용량은 60pF이었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.