KR100373218B1 - MCT photo diode and method for manufacturing the same - Google Patents
MCT photo diode and method for manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR100373218B1 KR100373218B1 KR10-2000-0052312A KR20000052312A KR100373218B1 KR 100373218 B1 KR100373218 B1 KR 100373218B1 KR 20000052312 A KR20000052312 A KR 20000052312A KR 100373218 B1 KR100373218 B1 KR 100373218B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- trench
- impurity
- forming
- film
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 58
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910004611 CdZnTe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 42
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 6
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 4
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGJPPCSCQOIWCP-UHFFFAOYSA-N cadmium mercury Chemical compound [Cd].[Hg] DGJPPCSCQOIWCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/0296—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe
- H01L31/02966—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe including ternary compounds, e.g. HgCdTe
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/0304—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
- H01L31/03046—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds including ternary or quaternary compounds, e.g. GaAlAs, InGaAs, InGaAsP
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
Abstract
엠.씨.티 포토 다이오드 및 그 제조 방법에 관해 개시되어 있다. 제1 기판 은 CdZnTe 또는 GaAs박막을 사용하였고, 그 위에 LPE나 MBE방식으로 HeCdTe를 성장한 P-HeCdTe 박막이 제2기판으로서 형성되어 있고, 상기 제2 기판에 상기 제1 도전형 불순물과 제2 도전형 불순물이 이온 주입된 불순물 n-접합영역이 형성되어 있고, 상기 제2 기판 상에 게이트 금속층을 내포하는 절연층이 형성되어 있되, 상기 절연층에 상기 불순물 n-접합영역이 노출되는 콘택홀이 형성되어 있고, 상기 콘택홀을 통해 상기 절연층 및 게이트 금속층과 연결되어 있고, 동시에 상기 절연층보다 높게 위로 돌출되도록 범프가 형성되어 있고, 상기 제1 기판의 뒷면에 상기 불순물 영역과 대향하는 위치에 트랜치가 형성되어 있고, 상기 트랜치 둘레에 반사막이 형성되어 있으며, 상기 트랜치와 그 둘레의 상기 제1 기판 뒷면에 상기 반사막과 접촉되는 금속막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드를 제공한다.An M.C.T photodiode and a manufacturing method thereof are disclosed. The first substrate was a CdZnTe or GaAs thin film, and a P-HeCdTe thin film on which HeCdTe was grown by LPE or MBE was formed as a second substrate, and the first conductivity type impurity and the second conductivity were formed on the second substrate. An impurity n-junction region into which an ion-type impurity is ion implanted is formed, and an insulating layer including a gate metal layer is formed on the second substrate, wherein a contact hole exposing the impurity n-junction region is exposed in the insulation layer. And bumps formed to be connected to the insulating layer and the gate metal layer through the contact hole, and at the same time to protrude higher than the insulating layer, and at a position opposite to the impurity region on the rear surface of the first substrate. A trench is formed, a reflective film is formed around the trench, and a metal film in contact with the reflective film is formed on the back of the trench and the first substrate around the trench. Provides the photodiode, it characterized in that the sex.
Description
본 발명은 포토다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것으로써, 자세하게는 백 사이드(back side) 조명 방식에 있어서 크로스 토크(cross talk)에 의한 광 간섭 및 잡음을 방지할 수 있는 엠.씨.티(MCT:Mercury Cadmium Tellurium) 포토 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photodiode and a method for manufacturing the same. Specifically, in the back side illumination method, optical interference and noise caused by cross talk can be prevented. : Mercury Cadmium Tellurium) A photodiode and a method of manufacturing the same.
Hg1-XCdXTe, 일명 MCT는 수은(Hg)과 카드뮴(Cd)의 조성비, 곧 X에 따라 금지대역의 폭을 조절할 수 있고, 적은 진성 농도와 큰 전자 이동도(mobility)를 가지고 있기 때문에 광에 대한 감지도가 높다. 따라서, MCT는 적외선 감지 소자로써 주목을 받고 있다.Hg 1-X Cd X Te, aka MCT, can control the width of the band according to the composition ratio of mercury (Hg) and cadmium (Cd), that is, X, and has a low intrinsic concentration and a large electron mobility. Because of this, the sensitivity to light is high. Therefore, MCT has attracted attention as an infrared sensing element.
MCT 다이오드는 광전류형과 광전압형 2종류가 있다. 이중에서, 광전압형은 작은 바이어스 전압에서 동작되기 때문에 전력 소모가 작고 역전압에서 동작되기 때문에 임피던스가 커서 고체 촬상 소자(Charge Coupled Device) 연결을 위한 하이브리드 칩 제작이 용이하다.MCT diodes come in two types: photocurrent and photovoltage. Among them, since the photovoltage type operates at a small bias voltage, the power consumption is low and the reverse voltage operates, so the impedance is large, making it easy to manufacture a hybrid chip for connecting a solid-coupled device.
MCT와 같이 에너지 밴드 갭이 좁은 반도체 소자는 표면에서의 밴드 밴딩(bending)이 반도체 자체의 에너지 갭과 비교될 정도로 커지기 쉬우므로 표면이 쉽게 축적화(accumulation), 공핍화(depletion) 또는 반전(inversion)될 수 있어 소자의 성능이 크게 저하될 수 있다.Semiconductor devices with narrow energy band gaps, such as MCTs, tend to be large enough to allow band bending on the surface to be comparable to the energy gap of the semiconductor itself, making the surface easily accumulate, depletion, or inversion. The performance of the device can be greatly reduced.
예컨대, 종래 기술에 의한 MCT 다이오드, 특히 평면(planar) 타입의 다이오드는 표면 누설 전류에 의한 소자 성능이 제한을 받는다. 상기 누설 전류는 반도체 표면의 계면 특성 이상, 예컨대 핀치 오프(pinched-off) 현상이 주요 원인이 되고 있다. 특히, MCT 다이오드에서 MCT와 절연막으로 사용되는 물질막, 예컨대, ZnS 사이의 계면 특성 열화는 핀치 오프 현상에 따른 표면 누설 전류를 발생시켜 소자의 성능 지수, 곧 R0A를 크게 제한시킨다. 여기서, R0는 동적 저항(dynamic resistance)을 나타내고, A는 활성 영역(active area)을 나타낸다. 이와 같이, 특성이 저하된 개개의 MCT 다이오드는 열영상 획득시 쓸모없는 화소(dead pixel)가 되어 그 부분의 영상은 죽게된다.For example, conventional MCT diodes, particularly planar type diodes, are limited in device performance due to surface leakage currents. The leakage current is mainly caused by an interface characteristic of the semiconductor surface, such as a pinched-off phenomenon. In particular, the degradation of the interfacial properties between the material film used as the MCT and the insulating film in the MCT diode, for example, ZnS, generates a surface leakage current due to the pinch-off phenomenon, thereby greatly limiting the performance index of the device, that is, R 0 A. Here, R 0 represents dynamic resistance and A represents an active area. As such, the individual MCT diodes having deteriorated characteristics become dead pixels when the thermal image is acquired, and the image of the portion dies.
또한, 종래 기술에 의한 백 사이드 조사 방식의 포토 다이오드는 도 1에 도시된 바와 같이 수광을 위한 접합영역(10)의 면적보다 실제 포톤(photon)이 입사되어 확산됨으로써 형성되는 수광영역(12)의 면적이 넓다. 입사광은 외부에서 전달되는 정보인데, 정보의 일부가 접합 영역(10)을 벗어난다는 것은 정보가 누설됨을 의미한다. 상기 누설은 이웃한 다이오드에 입사되는 입사광을 간섭할 수 있고, 그 결과 외부 정보에 잡음이 섞이게된다. 참조번호 13은 MCT층을, 참조번호 14는 CdTe층 (LPE기판) 또는 GaAs층(MBE기판)을 나타내고, 참조번호 16은 입사광을 각각 나타낸다.In addition, the photodiode of the back-side irradiation method according to the related art is a photodiode of the light receiving region 12 formed by injecting and diffusing an actual photon, rather than the area of the junction region 10 for receiving light, as shown in FIG. 1. Large area The incident light is information transmitted from the outside, and part of the information is outside the junction region 10, indicating that the information is leaked. The leakage can interfere with incident light incident on neighboring diodes, resulting in noise mixing in the external information. Reference numeral 13 denotes an MCT layer, reference numeral 14 denotes a CdTe layer (LPE substrate) or GaAs layer (MBE substrate), and reference numeral 16 denotes incident light, respectively.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 핀치 오프에 의한 표면 누설 전류를 줄일 수 있고, 광 조사 과정에서 발생될 수 있는 누설을 방지하여 광 간섭에 의한 잡음 발생을 방지할 수 있는 MCT 포토 다이오드를 제공함에 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, it is possible to reduce the surface leakage current by the pinch off, to prevent the leakage that can be generated in the light irradiation process to generate noise due to optical interference It is to provide an MCT photodiode that can prevent the.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 MCT 포토 다이오드 제조 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the MCT photodiode.
도 1은 종래 기술에 의한 MCT 포토 다이오드에서 수광을 위한 접합영역과 실제 입사되는 영역의 대소를 비교하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for comparing the size of the junction region for receiving light and the area actually incident in the MCT photodiode according to the prior art.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 MCT 포토 다이오드의 어레이의 평면도이다.2 is a plan view of an array of MCT photodiodes according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2를 3-3' 방향으로 자른 단면도이다.3 is a cross-sectional view of FIG. 2 taken along the 3-3 'direction.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 의한 MCT 포토 다이오드 제조 방법을 단계별로 나타낸 단면도이다.4 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an MCT photodiode according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Major Parts of Drawings *
60, 62:제1 및 제2 기판 66, 70:제1 및 제2 절연막60, 62: first and second substrates 66, 70: first and second insulating films
64, 64a:제1 및 제2 불순물 영역(접합 영역)64, 64a: first and second impurity regions (junction regions)
68:게이트 금속판 78, 80, 82, 84:제1 내지 제4 범프68: gate metal plates 78, 80, 82, 84: first to fourth bumps
72, 74, 76:제1 내지 제3 콘택홀72, 74, and 76: first to third contact holes
90:반사막 92:트랜치90: reflector 92: trench
94:오믹 금속층94: ohmic metal layer
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 기판은 CdZnTe,GaAs박막을 사용하였고, 이 위에 각액상 적층 성장법(Liquid Phase Epitaxy)이나 분자조사법(Molecula Beam Epitax)으로 HgCdTe를 성장시킨 P-HgCdTe박막이 제2기판으로 형성되어 있고, 상기 제2 기판에 상기 제1 도전형 불순물과 제2 도전형 불순물이 이온 주입된 불순물 n-접합영역이 형성되어 있고, 상기 제2 기판 상에 게이트 금속층을 내포하는 절연층이 형성되어 있되, 상기 절연층에 상기 불순물 영역이 노출되는 콘택홀이 형성되어 있고, 상기 콘택홀을 통해 상기 절연층 및 게이트 금속층과 연결되어 있고, 동시에 상기 절연층보다 높게 위로 돌출되도록 범프가 형성되어 있고, 상기 제1 기판의 뒷면에 상기 불순물 영역과 대향하는 위치에 트랜치가 형성되어 있고, 상기 트랜치 둘레에 반사막이 형성되어 있으며, 상기 트랜치와 그 둘레의 상기 제1 기판 뒷면에 상기 반사막과 접촉되는 금속막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention uses a CdZnTe, GaAs thin film as the first substrate, P- HgCdTe grown by the liquid phase epitaxy or molecular beam (Molecula Beam Epitax) An HgCdTe thin film is formed of a second substrate, an impurity n-junction region in which the first conductivity type impurities and the second conductivity type impurities are ion-implanted is formed on the second substrate, and a gate metal layer is formed on the second substrate. An insulating layer is formed therein, wherein a contact hole through which the impurity region is exposed is formed in the insulating layer, and is connected to the insulating layer and the gate metal layer through the contact hole, and at the same time, higher than the insulating layer. A bump is formed to protrude, a trench is formed at a position opposite to the impurity region on a rear surface of the first substrate, and a reflective film is formed around the trench. And, providing a photodiode, characterized in that on the rear of the first substrate of the trench and its circumference is formed a metal film that is in contact with the reflective film.
상기 제1 및 제2 기판은 각각 CdZnTe기판 및 Hg1-xCdxTe 기판이고, X는 0.3 또는 0.2정도가 바람직하다.The first and second substrates are CdZnTe substrates and Hg 1-x Cd x Te substrates, respectively, and X is preferably about 0.3 or 0.2.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 LPE기판일 경우 제1 기판으로 CdZnTe 상에 제2 기판으로 HgCdTe를 성장시킨 P-HgCdTe박막을 이용하여 상기 제2 기판에 불순물 n-접합영역을 형성하는 단계와 상기 제2 기판 상에 상기 불순물 영역을 덮는 제1 절연막을 형성하는 단계와 상기 제1 절연막 상에 테두리가 사각형이고 가운데가 빈 엽전형 금속판을 형성하는 단계와 상기 제1 절연막 상에 상기 금속판을 덮는 제2 절연막을 형성하는 단계와 상기 제1 및 제2 절연막에 상기 제2 기판이 노출되는 콘택홀을 형성함과 동시에 상기 제2 절연막에 상기 금속판이 노출되는 콘택홀을 형성하는 단계와 상기 콘택홀에 상기 금속판 및 상기 불순물층의 노출된 부분과 각각 접촉되고 상기 제2 절연막보다 높게 위로 돌출되는 범프(bump)를 형성하는 단계와 상기 제1 기판의 뒷면(back side) 상에 반사막을 형성한 다음, 상기 불순물 영역 중에서 폭이 넓은 영역에 대응하는 위치에 트랜치를 형성하는 단계 및 상기 트랜치 및 그 둘레에 상기 반사막과 접촉되는 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above another technical problem, the present invention provides an impurity n-junction region on the second substrate by using a P-HgCdTe thin film in which HgCdTe is grown on a CdZnTe as a first substrate and a second substrate when the LPE substrate is used. And forming a first insulating film covering the impurity region on the second substrate, forming a rectangular-shaped leaf-shaped metal plate on the first insulating film, and forming the first insulating film on the first insulating film. Forming a second insulating film covering the metal plate, forming a contact hole in which the second substrate is exposed in the first and second insulating films, and forming a contact hole in which the metal plate is exposed in the second insulating film; Forming a bump in the contact hole, the bump being in contact with the exposed portions of the metal plate and the impurity layer, respectively, and protruding higher than the second insulating film. Forming a reflective film on a back side of the plate, and then forming a trench at a position corresponding to a wide area among the impurity regions, and forming a metal layer in contact with the reflective film around the trench and around the trench It provides a photodiode manufacturing method comprising a.
본 발명에 의한 포토 다이오드는 게이트 금속층 및 불순물 영역 둘레의 가드 범프를 통해 양(+)의 바이어스 전압을 인가하여 표면 누설 전류를 줄일 수 있다. 또한, 픽셀로 사용할 다이오드 사이에 독립된 p-n접합 영역을 두어 광 입사시의 수광 면적을 상기 p-n접합 영역 내로 한정하고, 광이 상기 p-n접합 영역내에서만 수광되게 함으로써 누설과 그로 인한 광 간섭 및 잡음 발생을 방지할 수 있다.The photodiode according to the present invention can reduce the surface leakage current by applying a positive bias voltage through the guard bump around the gate metal layer and the impurity region. In addition, an independent pn junction region is provided between the diodes to be used as pixels to limit the light-receiving area at the time of light incident into the pn junction region, and light is received only within the pn junction region, thereby preventing leakage and resulting optical interference and noise generation. You can prevent it.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 MCT 포토 다이오드 및 그 제조 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.Hereinafter, an MCT photodiode and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of layers or regions illustrated in the drawings are exaggerated for clarity.
도 2를 참조하면, 참조번호 68은 게이트 금속판을 나타낸다. 테두리는 사각형이고 가운데는 비어있다. 즉, 게이트 금속판(68)은 테두리가 사각형인 엽전 형태이다. 게이트 금속판(68) 가운데에 n-타입 접합 제1 범프(bump, 78)가 형성되어 있다. 게이트 금속판(68) 상에 제4 범프(84)가 형성되어 있다. 참조번호 70은 점선 및 일점쇄선으로 도시된 영역들의 전면에 형성된 절연막이다. 참조번호 80 및 82는 각각 제2 및 제3 범프를 나타내는데, 제2 범프(80)는 n+ 타입접합 도전성 불순물 주위의 가아드(guard)형 n- 타입접합 불순물이 주입된 불순물 영역(64) 내에 형성되어 있고, 제3 범프(82)는 절연막(70) 아래에 형성된 MCT 기판 상에 형성되어 있다.2, reference numeral 68 denotes a gate metal plate. The border is square and the center is empty. In other words, the gate metal plate 68 is in the form of a lobe having a rectangular edge. An n-type junction first bump 78 is formed in the gate metal plate 68. The fourth bumps 84 are formed on the gate metal plate 68. Reference numeral 70 denotes an insulating film formed on the entire surface of the regions shown by dotted lines and dashed lines. Reference numerals 80 and 82 denote second and third bumps, respectively, where the second bump 80 is in the impurity region 64 implanted with a guard type n-type junction impurity around the n + type junction conductive impurity. The third bump 82 is formed on the MCT substrate formed under the insulating film 70.
제1 내지 제4 범프(78, 80, 82, 84)는 하기 방법 설명에 기술한 바와 같이 절연막(70) 위로 돌출되어 있다. 이들은 하이브리드 칩을 구성하는데 있어서 MCT 포토 다이오드를 Si-ROIC(Si-Read Out Integrated Circuit)에 연결시키는 역할을 한다.The first to fourth bumps 78, 80, 82, and 84 protrude above the insulating film 70 as described in the method description below. They are responsible for connecting MCT photodiodes to Si-Read Out Integrated Circuits (Si-ROICs) in constructing hybrid chips.
도 3을 참조하면, 제1 및 제2 기판(60, 62)이 순차적으로 형성되어 있고, 제2 기판(62)의 상부에 제1 및 제2 불순물 영역(64, 64a)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 기판(60, 62)은 각각 CdZnTe기판 및 p형 Hg1-xCdxTe기판이다. 이때, X는 0.3정도가 바람직하다. 제1 및 제2 불순물 영역(64, 64a)은 제2 기판(62)의 타입과 반대되는 타입으로써 n+ 타입의 도전성 불순물이 이온 주입되어 있다. 제2 기판(62) 상에 제1 및 제2 절연막(66, 70)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 절연막(66, 70)은 동일한 물질막이다. 제1 절연막(66) 상에 상기한 게이트 금속판(68)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 절연막(66, 70)에 제1 및 제2 불순물 영역(64, 64a)이 노출되는 제1 콘택홀(72)이 형성되어 있고, 제2 기판(62)이 직접 노출되는 제2 콘택홀(74)이 형성되어 있다. 그리고 제2 절연막(70)에 게이트 금속판(68)이 노출되는 제3 콘택홀(76)이 형성되어 있다. 제3 콘택홀(76)은 비어홀(via hole)이다. 제1 내지 제3 콘택홀(72, 74, 76)의 바닥에 접촉 저항을 낮추기 위한 금속층(77)이 형성되어 있다. 제1 콘택홀(72) 중에서 제2 불순물 영역(64a)이 노출되는 콘택홀에 금속층(77)과 접촉되는, 제2 절연막(70)보다 높게 돌출된 제1 범프(78)가 형성되어 있고, 제1 불순물 영역(64)이 노출되는 콘택홀에는 제2 범프(80)가 형성되어 있고, 제2 콘택홀(74)에는 제3 범프(82)가 형성되어 있으며, 제3 콘택홀(76)에는 제4 범프(84)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 3, first and second substrates 60 and 62 are sequentially formed, and first and second impurity regions 64 and 64a are formed on the second substrate 62. The first and second substrates 60 and 62 are CdZnTe substrates and p-type Hg 1-x Cd x Te substrates, respectively. At this time, X is preferably about 0.3. The first and second impurity regions 64 and 64a are opposite types to the type of the second substrate 62 and ion implanted with n + type conductive impurities. First and second insulating layers 66 and 70 are formed on the second substrate 62. The first and second insulating films 66 and 70 are the same material film. The above gate metal plate 68 is formed on the first insulating film 66. A first contact hole 72 through which the first and second impurity regions 64 and 64a are exposed in the first and second insulating layers 66 and 70, and the second substrate 62 is directly exposed. Two contact holes 74 are formed. A third contact hole 76 through which the gate metal plate 68 is exposed is formed in the second insulating layer 70. The third contact hole 76 is a via hole. Metal layers 77 for lowering contact resistance are formed at the bottoms of the first to third contact holes 72, 74, and 76. A first bump 78 protruding higher than the second insulating film 70 is formed in the contact hole in which the second impurity region 64a is exposed in the first contact hole 72. The second bump 80 is formed in the contact hole where the first impurity region 64 is exposed, and the third bump 82 is formed in the second contact hole 74, and the third contact hole 76 is formed. The fourth bumps 84 are formed in the second bumps 84.
한편, 제1 기판(60)의 뒷면에 소정의 간격만큼 이격된 반사막(90)이 형성되어 있고, 반사막(90) 사이에 트랜치(92)가 형성되어 있다. 반사막(90)은 황화 아연(ZnS)막이다. 트랜치(92)는 제1 불순물 영역(64)에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 트랜치(92)를 포함한 반사막(90) 사이의 제1 기판(60) 뒷면에 반사막(90)과접촉되는 금속층(94)이 형성되어 있다. 금속층(94)은 오믹 콘택을 위한 물질층이다. 제1 불순물 영역(64)은 수광영역이고, 트랜치(92)는 입사광이 입사되는 창(window)과 같은 역할을 하는데, 트랜치(92)의 면적이 제1 불순물 영역(64)에 비해 좁다. 따라서, 트랜치(92)를 통해서 입사되는 광은 제1 불순물 영역(64) 내에 존재하게 된다. 제2기판으로 사용된 P-HgCdTe박막(62)위에 n+ 타입 불순물이 주입된 제1 불순물 n-접합영역(64)이 형성되고 그 주위에 가이드형 불순물n-접합영역(64a)이 둘러싸여 있으므로, 둘 사이에 p-n접합이 형성된다. 이와 같이 입사광이 p-n 접합 영역내에 있게 됨으로써, 종래와 같이 입사광의 정보가 이웃한 누설되어 광 간섭을 일으키고, 나아가서 잡음을 일으키는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, the reflective film 90 spaced apart by a predetermined interval is formed on the rear surface of the first substrate 60, and the trench 92 is formed between the reflective film 90. The reflective film 90 is a zinc sulfide (ZnS) film. The trench 92 is formed at a position corresponding to the first impurity region 64. The metal layer 94 in contact with the reflective film 90 is formed on the back surface of the first substrate 60 between the reflective films 90 including the trench 92. The metal layer 94 is a material layer for ohmic contact. The first impurity region 64 is a light receiving region, and the trench 92 serves as a window in which incident light is incident. The area of the trench 92 is smaller than that of the first impurity region 64. Thus, light incident through the trench 92 is present in the first impurity region 64. Since the first impurity n-junction region 64 into which the n + type impurity is implanted is formed on the P-HgCdTe thin film 62 used as the second substrate, and the guide-type impurity n-junction region 64a is surrounded around it, A pn junction is formed between the two. As the incident light is in the p-n junction region as described above, it is possible to prevent the incident light from leaking neighboring information, causing optical interference, and further generating noise.
계속해서, 상기와 같은 구성의 MCT 포토 다이오드 제조 방법에 대해 설명한다.Subsequently, an MCT photodiode manufacturing method having the above configuration will be described.
도 4를 참조하면, 제1 기판(60) 상에 제2 기판(62)을 형성한다. 제1 및 제2 기판(60, 62)은 각각 CdZnTe기판 및 p형 도전성 불순물이 주입된 Hg1-xCdxTe기판으로 형성한다. 이때, X는 0.2 또는 0.3 정도가 바람직하다. 제2 기판(62) 상에 제1 및 제2 불순물 영역을 한정하는 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 상기 감광막 패턴을 마스크로 사용하여 제2 기판(62) 상에 제2 기판(62)에 주입된 불순물과 반대되는 타입의 도전성 불순물, 예컨대 제1 및 제2 불순물 영역(64, 64a)은 제2 기판(62)의 타입과 반대되는 타입인 n+ 타입의 도전성 불순물을 이온 주입한다. 이후, 상기 감광막 패턴을 제거한다. 이 결과, 제2 기판(62)에 제1 및 제2 불순물 영역(64, 64a)이 형성된다. 제1 불순물 영역(64)이 제2 불순물 영역(64a)보다 넓게 형성된다.Referring to FIG. 4, a second substrate 62 is formed on the first substrate 60. The first and second substrates 60 and 62 are each formed of a CdZnTe substrate and a Hg 1-x Cd x Te substrate into which p-type conductive impurities are implanted. At this time, X is preferably about 0.2 or 0.3. A photoresist pattern (not shown) defining first and second impurity regions is formed on the second substrate 62. Using the photoresist pattern as a mask, conductive impurities of a type opposite to impurities implanted into the second substrate 62 on the second substrate 62, for example, the first and second impurity regions 64 and 64a may be formed as a second. Electroconductive impurities of the n + type, which are types opposite to those of the substrate 62, are implanted. Thereafter, the photoresist pattern is removed. As a result, first and second impurity regions 64 and 64a are formed in the second substrate 62. The first impurity region 64 is formed wider than the second impurity region 64a.
도 5를 참조하면, 제2 기판(62) 상에 제1 및 제2 절연막(66, 70)을 순차적으로 형성하되, 제2 절연막(70) 형성전에 제1 절연막(66) 상에 테두리가 사각형이고 가운데가 빈 엽전형 금속판(68)을 형성한다. 금속판(68)은 게이트 금속판으로 사용된다. 제1 및 제2 절연막(66, 70)은 동일한 물질막으로 형성하는 것이 공정상 바람직하나 서로 다른 물질막으로 형성해도 무방하다. 제1 및 제2 절연막(66, 70)에 제1 및 제2 불순물 영역(64, 64a)이 노출되는 제1 콘택홀(72)을 형성한다. 이 과정에서 제2 기판(62)이 직접 노출되는 제2 콘택홀(74)을 함께 형성하고, 제2 절연막(70)에 게이트 금속판(68)이 노출되는 제3 콘택홀(76)도 함께 형성한다.Referring to FIG. 5, first and second insulating layers 66 and 70 may be sequentially formed on the second substrate 62, and the edges of the first insulating layer 66 may have a rectangular shape before the second insulating layer 70 is formed. And the hollow leaf metal plate 68 in the middle. The metal plate 68 is used as a gate metal plate. Although it is preferable to form the first and second insulating films 66 and 70 with the same material film, the first and second insulating films 66 and 70 may be formed with different material films. First contact holes 72 are formed in the first and second insulating layers 66 and 70 to expose the first and second impurity regions 64 and 64a. In this process, the second contact hole 74 directly exposing the second substrate 62 is formed together, and the third contact hole 76 exposing the gate metal plate 68 is also formed in the second insulating layer 70. do.
도 6을 참조하면, 제1 내지 제3 콘택홀(72, 74, 76) 바닥에 제1 및 제2 불순물 영역(64, 64a)이나 제2 기판(62) 또는 게이트 금속층(68)과 각 콘택홀에 채워지는 물질층 사이의 접촉 저항을 낮추기 위한 금속층(77)을 형성한다. 이후, 금속층(77) 상에 제1 내지 제3 콘택홀(72, 74, 76)을 채우고 일부가 제2 절연막(70)보다 높이 확장되는 제1 내지 제4 범프(78, 80, 82, 84)를 형성한다. 각 펌프에 대한 설명은 상술하였으므로 생략한다.Referring to FIG. 6, the first and second impurity regions 64 and 64a or the second substrate 62 or the gate metal layer 68 may be formed at the bottoms of the first to third contact holes 72, 74, and 76. A metal layer 77 is formed to lower the contact resistance between the material layers filled in the holes. Thereafter, the first to third bumps 78, 80, 82, and 84 fill the first to third contact holes 72, 74, and 76 on the metal layer 77, and a portion thereof extends higher than the second insulating layer 70. ). Description of each pump is omitted because it has been described above.
도 7을 참조하면, 제1 기판(60)의 뒷면에 뒷면의 소정 영역, 즉 제1 불순물 영역(64)에 대응하는 영역의 일부가 노출되도록 반사막(90)을 형성한다. 반사막(90)은 광 반사율이 우수한 재질이면 어느 것으로 형성해도 무방하나 황화 아연막으로 형성하는 것이 바람직하다. 제1 기판(60) 뒷면의 노출된 부분에트랜치(92)를 형성한다. 상기 노출된 부분의 면적이 제1 불순물 영역(64)에 비해 좁은 가운데, 트랜치(92)는 상기 노출된 부분의 가운데에 형성하므로, 트랜치(92) 자체의 면적은 제1 불순물 영역(64)에 비해 훨씬 작다. 따라서, 트랜치(92)를 통해 광이 입사된 후에 확산되더라도 그 범위는 제1 불순물 영역(64)을 넘지 않게 되고, 그 결과 종래에서 나타나는 문제점은 자연스럽게 해소된다. 도면에서 제1 기판(60)의 앞면 상에 형성된 부분은 앞 도면에 도시한 바와 동일하여 그 도시를 생략하였다.Referring to FIG. 7, the reflective film 90 is formed on the rear surface of the first substrate 60 to expose a portion of the predetermined region on the rear surface, that is, a region corresponding to the first impurity region 64. The reflective film 90 may be formed of any material having an excellent light reflectance, but is preferably formed of a zinc sulfide film. The trench 92 is formed in the exposed portion of the back surface of the first substrate 60. Since the area of the exposed portion is narrower than that of the first impurity region 64, the trench 92 is formed in the center of the exposed portion, so that the area of the trench 92 itself is formed in the first impurity region 64. Much smaller than Therefore, even if light diffuses through the trench 92 and then diffuses, the range does not exceed the first impurity region 64, and as a result, the conventional problem is naturally solved. In the drawings, portions formed on the front surface of the first substrate 60 are the same as those shown in the previous drawings, and thus the drawings are omitted.
계속해서 도 6에 도시한 바와 같이, 트랜치(92)를 포함하는 반사막(90) 사이로 노출된 제1 기판(60)의 뒷면에 오믹 콘택을 위해 금속층(94)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 6, a metal layer 94 is formed on the back surface of the first substrate 60 exposed between the reflective films 90 including the trench 92 for ohmic contact.
이상으로, 상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 본 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 설명에 언급한 물질막외의 다른 물질막을 사용하여 본 발명의 기술적 사상을 구현할 수도 있을 것이다. 또한, 트랜치(92)의 경우도, 도면에 도시한 바와 같은 단순한 형태가 아닌 변형된 형태로 형성할 수 있을 것이다. 또, 어떠한 이유로 제1 기판(60)과 제2 기판(62) 사이에 제3의 기판을 더 형성할 수도 있을 것이다. 이 경우는 제1 및 제2 절연막(66, 70)의 경우에도 그대로 적용될 수 있을 것이다. 이러한 다양성 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.As mentioned above, many details are described in detail above, but they should be interpreted as an illustration of a preferable embodiment rather than limiting the scope of the present invention. For example, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the technical idea of the present invention by using a material film other than the material film mentioned in the above description. In the case of the trench 92, the trench 92 may be formed in a modified form rather than a simple form as shown in the drawing. Further, for some reason, a third substrate may be further formed between the first substrate 60 and the second substrate 62. In this case, the first and second insulating layers 66 and 70 may be applied as it is. Because of this diversity, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be defined by the technical spirit described in the claims.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 포토 다이오드는 게이트 금속층 및 불순물 영역 둘레의 가드 범프를 통해 양(+)의 바이어스 전압을 인가하여 표면 누설 전류를 줄일 수 있다. 또한, 픽셀로 사용할 다이오드 사이에 독립된 P-N접합 영역을 두어, 광 입사시의 수광 면적을 상기 p-n 접합 영역 내로 한정하고, 광이 상기 p-n접합 영역내에서만 수광되게 함으로써 누설과 그로 인한 광 간섭 및 잡음 발생을 방지할 수 있다.As described above, the photodiode according to the present invention can reduce the surface leakage current by applying a positive bias voltage through the guard bump around the gate metal layer and the impurity region. In addition, an independent PN junction region is provided between the diodes to be used as pixels, thereby limiting the light receiving area at the time of light incident into the pn junction region, and allowing light to be received only within the pn junction region, thereby causing leakage and resulting optical interference and noise. Can be prevented.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0052312A KR100373218B1 (en) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | MCT photo diode and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0052312A KR100373218B1 (en) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | MCT photo diode and method for manufacturing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020019175A KR20020019175A (en) | 2002-03-12 |
| KR100373218B1 true KR100373218B1 (en) | 2003-02-25 |
Family
ID=19687366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0052312A KR100373218B1 (en) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | MCT photo diode and method for manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100373218B1 (en) |
-
2000
- 2000-09-05 KR KR10-2000-0052312A patent/KR100373218B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20020019175A (en) | 2002-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100436067B1 (en) | Image sensor and method of fabricating the same | |
| EP0142316A2 (en) | Improved p-i-n- and avalanche photodiodes | |
| KR20100079058A (en) | Image sensor and method for manufacturing thereof | |
| US9312377B2 (en) | Semiconductor devices and methods of manufacturing the same | |
| CN112216710B (en) | Infrared focal plane detector chip and preparation method thereof | |
| KR101124744B1 (en) | Image sensor and method for manufacturign thesame | |
| CN114520243B (en) | Infrared focal plane detector and preparation method thereof | |
| JPS60244078A (en) | Back surface illumination photodiode having wide band gap cap layer | |
| US7687870B2 (en) | Laterally configured electrooptical devices | |
| JPH05267695A (en) | Infrared image sensing device | |
| JP3049015B2 (en) | Active pixel cell with bandgap design | |
| KR100564587B1 (en) | Photodiode and method for fabricating the same | |
| KR100520626B1 (en) | Pin photo diode | |
| KR102657311B1 (en) | Semiconductor device | |
| KR100373218B1 (en) | MCT photo diode and method for manufacturing the same | |
| US5552616A (en) | Semiconductor light detecting device with groove | |
| US10658538B2 (en) | Optical detection device | |
| JPH01117375A (en) | Semiconductor device | |
| US3704377A (en) | Laser comprising fresnel optics | |
| JPS6286756A (en) | Optoelectric transducer | |
| GB2206447A (en) | Lensed photodetector | |
| JPS63273365A (en) | Infrared-ray detector | |
| CN214254428U (en) | Pixel structure, infrared image sensor and electronic equipment | |
| JPS63237484A (en) | Semiconductor device | |
| KR920002092B1 (en) | High speed photo received device with using buried shottky electrode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |