The Image Sensor Operating by Thin Film Transistor

In this paper, the image sensor using the a-Si:H TFT is proposed. The optimum amorphous silicon thin film is deposited using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). TFT and photodiode both with the thin film are fabricated and form image sensor. The photodiode shows that Idark is $10^{-12}A$, Iphoto is $10^{-9}A$ and Iphoto/Idark is $10^3$, respectively. In the case of a-Si:H TFT, it indicates that Ion/Ioff is $10^6$, the drain current is a few ${\mu}A$ and Vth is $2\~4$ volts. For the analysis on the fabricated image sensor, the reverse bias of -5 voltage in ITO of photodiode and $70{\mu}sec$ pulse in the gate of TFT are applied. The image sensor with good property was conformed through the measured photo/dark current.

박막트랜지스터에 의해 구동되는 이미지센서

본 연구에서는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 스위칭소자로 포토센서를 구동 하는 방식의 이미지 센서를 구현하고자 한다. 먼저 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 진공 증착장비로 최적의 비정질실리콘 박막을 형성하고, 이 박막을 이용하여 스위칭소자인 박막트랜지스터와 광전변환소자인 광다이오드를 제조한다. 또한 이들을 결합하여 이미지 센서를 형성하고 그 특성 및 동작을 분석하고 최적의 동작특성을 이끌 수 있는 밀착이미지 센서를 제조한다. 제작한 이미지 센서를 측정한 결과 광전변환소자인 photodiode는 암전류의 경우 $\~10^{-l2}A$정도였으며, 광전류 $\~10^{-9}A$정도로서 Iphoto/Idark ${\ge}10^3$ 이상을 이루어 좋은 광전변환 특성을 갖고 있었다. 또한 a-Si:H TFT의 경우 Ioff ${\le}10^{-l2}A$, Ion ${\le}10^{-6}A$ 으로서 Ion/Ioff ${le}10^6$ 이상을 나타냈으며 Vth는 $2\~4$ volts였고, Id는 수 ${\mu}A$ 정도로 photodiode를 스위치하기에 충분한 전류-전압특성을 나타내고 있다. 이미지 센서 전체 동작 특성을 측정하기 위하여 photodiode의 ITO쪽에 -5volts의 역 bias를 가한 상태에서 TFT의 gate에 $70\;{\mu}sec$의 pulse를 가하여 photodiode에서 생성된 광전류 와 암전류를 측정하였다. 이렇게 하여 측정된 전압은 암상태에서 수십 mvolts이고, 광상태에서는 수백 mvolts로 나타나 우수한 이미지센서 특성을 갖고 있음을 확인하였다.