KR100424366B1 - 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드와 제조방법 및이를 이용한 회로기판 및 전자기기 - Google Patents
이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드와 제조방법 및이를 이용한 회로기판 및 전자기기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100424366B1 KR100424366B1 KR10-2001-0062389A KR20010062389A KR100424366B1 KR 100424366 B1 KR100424366 B1 KR 100424366B1 KR 20010062389 A KR20010062389 A KR 20010062389A KR 100424366 B1 KR100424366 B1 KR 100424366B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- diffusion layer
- photodiode
- layer
- discrete
- shallow
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 90
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- -1 boron ions Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019213 POCl3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 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 potential barriers, 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
본 발명은 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드와 그 제조방법 및 이를 이용한 회로기판 및 전자기기에 관한 것으로, 상기 포토다이오드는 기판과, 상기 기판 상에 형성되는 매몰층과, 상기 매몰층 상부에 형성되는 에픽텍셜층과, 상기 에픽텍셜층 상부에 이온주입법에 의하여 형성되는 딥(Deep) 확산층과, 상기 에픽텍셜층 상부에 이온주입법에 의하여 이산분포형 바형태로 형성되는 샐로우(Shallow) 확산층과, 상기 딥 확산층 상부에 형성되는 애노드 전극을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 아울러, 상기 포토다이오드의 제조방법은 Si 웨이퍼상에 n+매몰층 및 p+하부 격리영역을 형성하는 단계와, n-층을 형성하는 단계와, 인접소자간의 완전한 격리를 위해 p+ 상부 격리 영역을 확산하고 n+ 싱크 영역을 형성하는 단계와, p+ 딥 확산층을 형성하는 단계와, 새로운 산화막을 성장시키고 열처리 공정을 하는 단계와, 붕소이온을 주입하여 p+ 샐로우 확산층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 그리고, 이를 기반으로 적용되는 기판은 상기 포토다이오드 및 그 제조방법에 따라 반도체 장치가 실장된 것을 특징으로 하며, 전자기기는 이러한 회로기판을 갖는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 포토 다이오드 및 이를 이용한 전자기기에 있어서, 특히 포토다이오드의 샐로우 확산층을 이산분포형태로 제작토록 하여 암전류를 줄이고 전체 전류 흐름을 증대시킨 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드와 제조방법 및 이를 이용한 회로기판 및 전자기기에 관한 것이다.
일반적으로, 광검출 소자는 광 신호를 검출하여 전기적인 신호로 변환하는광 시스템의 기본 소자로서, 통신, 광학기기, 광센서 등에 널리 사용되고 있다. 이러한 광검출 소자는 대역폭, 신호 대 잡음비, 수광 효율, 암전류 등이 주 특성 요소이며, 포토다이오드는 현재 사용되고 있는 대표적 광검출 소자이다.
가시광 영역에서의 응용을 위한 종래 포토다이오드(9)는 주로 Si 재료로부터 만들어지며 일반적으로 도 1과 같은 pin 구조를 이용하고 있는데, 수광부위를 따라 형성된 애노드전극(1)과, 기판(7) 상부에 형성되는 에픽텍셜층(5) 및 상기 에픽텍셜층(5)의 상부를 이루는 확산층으로 이루어져 있으며 상기 확산층은 딥 확산층(3b)과 샐로우확산층(3a)으로 이루어진다.
이와 같은 종래 Si pin 포토다이오드(9)는 반도체의 p층과 n층 사이에 높은 저항을 갖는 진성(Intrinsic)층을 성장시킨 구조로, 다른 구조의 포토다이오드에 비해 신뢰도가 높고, 낮은 전압에서 동작하며, 비교적 우수한 잡음특성을 갖고 있다.
그러나, 도 1과 같은 포토다이오드(9)를 이용하여 단파장 영역의 미세광량을 검출하면, 대부분의 입사광은 표면에서 흡수되어 광생성 전류가 매우 낮게 나타난다. 또한, p-n 접합의 면적이 넓어 접합용량이 커지며 높은 암전류 특성으로 인해 고속 디지털 광신호 수신에서 대역폭의 제한과 낮은 신호대 잡음비의 문제점이 있다.
따라서, 상기 포토다이오드(9)를 고속 광검출기로 사용하거나 집적회로 소자로 구성하기 위해서는 가능한 작은 면적으로 고감도 특성을 갖는 구조의 포토다이오드 개발이 요구된다.
본 발명에서는 이러한 요구에 부합되는 새로운 구조로 다수개의 이산분포형 확산층 구조의 포토다이오드를 제안하고 이의 제조방법 및 특성을 기술한다.
또한, 웹구조의 포토다이오드를 갖는 광수신부(Optical Link Receiver)를 하나의 PDIC(Photodiode Integrated Circuit, 포토다이오드 집적회로)칩으로 실현하여 광검출기 제작에서 집적회로 소자로서의 활용을 제시한다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은 p-n 접합면적에 비해 상대적으로 더 넓은 캐리어 수집영역을 갖도록 이산분포형 확산층 구조를 실현할 수 있는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드와 제조방법 및 이를 이용한 회로기판 및 전자기기를 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명의 제 2목적은 이산분포형 확산층 구조를 실현하는 동시에 바이폴라 트랜지스터와 같은 논리 디바이스를 포함하여 이를 회로기판 및 상기 회로기판을 포함하는 전자기기에 적용할 수 있는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드와 제조방법 및 이를 이용한 회로기판 및 전자기기를 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적들은, 기판(200)과;
상기 기판(200) 상에 형성되는 매몰층(10)과;
상기 매몰층(10) 상부에 형성되는 에픽텍셜층(20)과;
상기 에픽텍셜층(20) 상부에 이온주입법에 의하여 형성되는 딥 확산층(30)과;
상기 에픽텍셜층(20) 상부에 이온주입법에 의하여 이산분포형 바형태로 형성되는 샐로우 확산층(40)과;
상기 딥 확산층(30) 상부에 형성되는 애노드 전극(50)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드에 의하여 달성된다.
여기서, 상기 기판(200)에는 암전류를 보상하기 위한 더미 다이오드(300)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 기판(200)에는 바이폴라 트랜지스터(400)로 이루어지는 논리 디바이스를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 논리 디바이스는 디코더, 내장형 마이크로프로세서, 신호처리 소자인 것이 바람직하다.
아울러, 상기 샐로우 확산층(40)은 수직바 형태가 다수개 배열되어 이루어진 것이 바람직하다.
더불어 상기 샐로우 확산층(40)은 수평바 형태가 다수개 배열되어 이루어진 것이 바람직하다.
여기서, 상기 샐로우 확산층(40)은 일정각도로 경사진 바 형태가 다수개 배열되어 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 샐로우 확산층(40)은 원형 형태의 바가 다수개 배열되어 이루어진 것이 바람직하다.
더불어 상기 샐로우 확산층(40)은 수평 또는 수직바가 격자 형태로 다수개 배열되어 이루어진 것이 바람직하다.
아울러, 상기 샐로우 확산층(40)은 수평, 수직 또는 경사진 바가 다격형 형태로 다수개 배열되어 이루어진 것이 바람직하다.
그리고, 상기 샐로우 확산층(40)은 수평, 수직 또는 경사진 바가 다각형과 경사형으로 중첩되어 다수개 배열된 것이 바람직하다.
더하여 상기 샐로우 확산층(40)은 수평, 수직, 원형 또는 경사진 바가 원형과 다각형 및 경사형으로 중첩되어 다수개 배열된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 확산층(30, 40)은 p+ 인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 확산층(30, 40)은 n+ 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 기판(200)은 최상부에는 광반사 방지막(60)을 더 형성한 것이 바람직하다.
아울러, 이와 같은 본 발명의 목적들은 Si 웨이퍼상에 n+매몰층 및 p+하부 격리영역을 형성하는 단계와;
n-층을 형성하는 단계와;
인접소자간의 완전한 격리를 위해 p+ 상부 격리 영역을 확산하고 n+ 싱크 영역을 형성하는 단계와;
p+ 딥 확산층을 형성하는 단계와;
새로운 산화막을 성장시키고 열처리 공정을 하는 단계와;
붕소이온을 주입하여 p+ 샐로우 확산층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드 제조방법에 의하여 달성된다.
여기서, 광반사 방지막을 성장시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 포토 다이오드와 바이폴라 트랜지스터를 동시에 형성함이 바람직하다.
또한, 포토 다이오드의 딥 확산층과 논리영역을 구성하는 트랜지스터의 베이스 영역을 동시에 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 이와 같은 본 발명의 목적들은, 상기와 같은 포토다이오드 또는 그 제조방법에 의해 실현된 반도체 장치가 실장된 것을 특징으로 하는 회로기판에 의하여 달성된다.
아울러, 이와 같은 본 발명의 목적들은, 상기와 같은 회로기판을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기기에 의하여 달성된다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
도 1은 종래 포토다이오드 구조도,
도 2는 본 발명에 따른 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드의 설계도,
도 3은 본 발명에 따라 제작된 포토 다이오드의 단면구조도,
도 4는 본 발명에 따른 포토다이오드와 종래 포토 다이오드 간의 캐리어 수집영역 비교도,
도 5는 본 발명에 따라 제작된 포토 다이오드의 전류-전압 특성 곡선도,
도 6은 본 발명에 따라 제작된 포토 다이오드의 커패시턴스-전압 특성 곡선도,
도 7은 본 발명에 따른 포토다이오드를 이용한 광수신부용 PDIC의 설계도,
도 8은 도 7의 PDIC를 측정하기 위한 시스템 블록도,
도 9는 6 Mbps 입력 신호에 대한 상기 PDIC의 출력파형도이다
< 도면의 주요부분에 따른 부호의 설명 >
1: 애노드 전극 3a: 샐로우확산층
3b: 딥 확산층 5: 에픽텍셜층
7: 기판 9: 포토다이오드
10: 매몰층 20: 에픽텍셜층
30: 딥 확산층 40: 샐로우 확산층
50: 애노드 전극 60: 광반사 방지막
70: n+싱크 100: 포토다이오드
200: 기판 300: 더미 다이오드
400: 바이폴라 트랜지스터 500: 광수신기
600: 측정용 시스템 610: 송신부
610a: 구동 IC 610b: 발광다이오드
620: 광화이버 630: 수광부
630a: 증폭부
이하에서는 본 발명에 따른 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드와 제조방법 및 이를 이용한 회로기판 및 전자기기에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드의 설계도면이고, 도 3은 본 발명에 따라 제작된 포토 다이오드의 단면구조도이다.
포토다이오드(100)가 디지털 광신호에 대해 우수한 신호분리 능력과 빠른 신호응답을 얻기 위해서는 낮은 암전류, 높은 광전류 그리고 낮은 접합 커패시턴스의 특성을 가져야 하며, 이를 위해 포토다이오드(100)의 접합 면적은 가능한 작아야 하며, 입사광은 충분히 넓은 전계영역에서 흡수되어야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 새로운 이산분포형 확산층을 갖는 포토다이오드(100)를 도 2와 같이 설계하고, 바이폴라 기술로 도 3과 같은 단면구조를 갖도록 제작하였다.
이러한 상기 포토다이드(100)의 이산분포형 확산층 구조는 범용적으로 웹구조라 칭할 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의상 이산분포형 확산층을 웹(Web) 구조라 칭하기로 한다.
설계된 포토다이오드(100)의 구조를 살펴보면, 빛이 입사되는 면인 팔각형 내부는 p+ 샐로우 확산층(40)의 영역이 웹 형태로 배치된다.
이는 수광면적에 비해 접합면적을 줄임으로써 암전류를 줄이고, 공간전하층의 전계영역을 수평적으로 확장시켜 단파장에서의 광생성에 의한 캐리어 수집효율을 증가시키기 위함이다. 웹구조의 p+ 샐로우 확산층(40) 영역 외각에는 p+ 딥 확산층(30) 영역이 중첩되고 있으며 이 위로 포토다이오드(100)의 애노드 전극(50)이 형성된다.
상기 p+샐로우 확산층(40) 영역은 금속-반도체 사이의 접촉 신뢰도를 개선시켜 표면 누설전류를 방지하기 위한 가이드링(Guard Ring) 역할을 수행한다. 또한 팔각형 모양을 제외한 나머지 영역에는 집적회로 구성에서 암전류를 보상하기 위한 더미 다이오드(300, Dummy Diode)가 놓여진다. 수광면 상부에는 입사광의 반사를 막기 위한 광반사 방지막(60, Antireflection Layer)이 형성된다.
포토다이오드(100)와 바이폴라 트랜지스터(400)는 동일 기판(200) 상에 만들어지며, 포토다이오드(100)의 p+딥 확산층(30) 영역과 트랜지스터(400)의 베이스 영역이 동시에 형성된다. 격리영역은 포토다이오드(100)와 트랜지스터(400) 사이에 회로적 단락을 방지하며 n+ 싱크(70)는 n+ 매몰층(10, Buried Layer)과 함께 더미 다이오드(300)와의 공통 캐소드 영역을 형성한다.
소자의 제작과정으로는 먼저 p(111) Si 웨이퍼상에 n+ 매몰층(10)과 p+ 하부격리 영역을 형성한 후 n- 에픽텍셜층(20)을 성장시킨다. 이후 인접소자간의 완전한 격리를 위해 p+ 상부 격리 영역을 확산하고 POCl3을 이용하여 n+ 싱크(70) 영역을 형성한다. 다음으로 붕소를 이온 주입하고 드라이브인(drive-in)을 실시하여 p+ 딥 확산층(30) 영역을 형성한다.
이후 웨이퍼 상에 새로운 산화막을 성장시키고 열처리 공정을 거친 후 붕소를 이온 주입하여 p+ 확산층(30, 40) 영역을 형성한다. 다음으로 광이 입사되는 수광면의 산화막을 모두 제거하고 광반사 방지막(60)을 성장시킨 후 공정의 마지막 단계로 금속 전극을 형성한다.
도 4는 본 발명에 따른 포토다이오드와 종래 포토 다이오드 간의 캐리어 수집영역 비교도이다.
도 4에서와 같이, 웹구조의 포토다이오드(100)와 기존의 포토다이오드(9)간에 유효접합 면적과 공간 전하영역의 전계 분포 차이를 보여주고 있다. 반도체 표면으로 입사되는 광속(Fph)은 파장에 따른 흡수계수(α)를 갖고 거리에 따라 지수함수적으로 감소된다.(F(x)=Fphe-αx)
반도체에 광이 흡수되면 전자-정공 쌍이 발생되는데 접합위치로부터 D = W(공간전하영역의 폭)+ Lp(정공의 확산길이) 거리 내에서 흡수되는 광은 광생성 전류를 형성한다.
이에 따라 웹 구조의 포토다이오드(100)가 표면으로부터 훨씬 넓은 영역에 걸쳐 캐리어를 수집할 수 있음으로 기존의 포토다이오드(9)보다 더 큰 광생성 전류가 발생됨을 알 수 있다.
또한 웹 구조의 포토다이오드(100)는 p-n 접합의 면적이 명백히 감소됨으로 기존의 포토다이오드(9)보다 낮은 암전류 및 낮은 접합 커패시턴스 특성을 갖게된다.
따라서 동일한 수광 면적으로 제작될 경우 웹 구조의 포토다이오드(100)는 기존의 포토다이오드(9)보다 감도특성이 우수하고 신호응답속도가 빠르게 나타난다. 나아가, 웹구조의 포토다이오드(100)를 집적회로 소자로서 PDIC에 응용할 경우, 기존의 포토다이오드(9)를 이용하는 것보다 일정한 세기의 광전류를 얻기 위해 필요한 설계 면적을 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명에 따라 제작된 포토 다이오드의 전류-전압 특성 곡선도이고, 도 6은 본 발명에 따라 제작된 포토 다이오드의 커패시턴스-전압 특성 곡선도이다.
우선 도 5에서와 같이, 광전류-전압 측정에서는 샤프(Sharp)社의 T83 LED(중심파장: 670㎚)를 광원으로 이용하였으며 광화이버(510)를 통해 포토다이오드(100)로 입사되는 광세기를 3.15 ㎼로 조절하였다. 측정결과를 살펴보면, -5V의 동작전압에서 출력광 전류와 감도특성은 각각 0.568 ㎂와 0.18 A/W로 나타나고 있으며 암전류는 약 2.6 ㎀로 나타나고 있다.
이러한 포토다이오드(100)의 높은 광신호 전류와 낮은 암전류 특성은 디지털 광신호 처리에서 우수한 신호분리능력을 나타낸다.
다음으로 도 6에서와 같이, 제작된 포토다이오드(100)의 커패시턴스-전압 특성곡선으로 V=-5V에서 커패시턴스 값은 약 4.8 ㎊로 나타났다. 포토다이오드(100)의 응답속도는 주로 캐리어의 전달시간과 RC 시상수에 의해 제한되는데, 제작된 소자의 경우 전계영역을 통한 캐리어의 전달과 낮은 접합 커패시턴스를 고려하면 적절한 부하 조건 아래에서 충분히 빠른 응답속도를 기대할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 포토다이오드를 이용한 광수신부용 PDIC의 설계도이고, 도 8은 도 7의 PDIC를 측정하기 위한 시스템 블록도이며, 도 9는 6 Mbps 입력 신호에 대한 상기 PDIC의 출력파형도이다
도 7, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 도 7에서는 웹구조의 포토다이오드(100)를 이용하여 광수신기(500)를 하나의 PDIC 칩으로 실현하였고, 도 8에서는 제작된 PDIC의 전기광학적 특성을 측정하기 위한 측정용 시스템(600)이 블록화로 제안되었으며, 도 9에서는 이러한 측정의 결과를 도출하였다.
제작된 PDIC는 6 Mbps 신호 처리에서 빠른 응답속도를 보이고 있으며 APF(All Plastic Fiber) Optics의 수신기로서 디지털 오디오 신호(Maximum Data Rate: 6 Mbps) 검출 등에 활용될 수 있다.
결과적으로 웹구조의 포토다이오드(100)는 개별소자로서 고성능 광다이오드 의 역할 뿐만 아니라 각종 PDIC의 집적회로 소자로서 고속·고감도 특성의 광검출기 제작에 유용하게 응용될 수 있다.
아울러, 광학적 특성 검출을 위한 상기 측정용 시스템(600)은 구동 IC(610a)의 제어에 따라 발광되는 발광다이오드(610b)를 포함하는 송신부(610)와, 상기 송신부(610)로부터 제공되는 광을 광화이버(620)를 통해 수신하는 포토다이오드(100) 및 증폭부(630a)를 포함하는 수광부(630)로 이루어져 포토다이오드(100)가 탑재된 일종의 전자기기로서 기능한다.
이외에, 상기와 같은 웹 구조의 포토다이오드(100)가 탑재되어 하나의 전자기기로서 활용되는 것으로, 감시카메라, 메타 판독경보기, 태양열집광시스템 등이 있으며, 이외에도 광통신분야의 각 부품의 소자로서 기능하게 된다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드와 제조방법 및 이를 이용한 회로기판 및 전자기기에 따르면, 이산분포형 확산층으로 이루어져 웹 구조를 갖기 때문에, 접촉면적에 비해 상대적으로 수광면적이 넓음으로 인하여 보다 많은 빛을 받아들일 수 있는 특징이 있다.
이에 따라 고감도의 광검출소자로서 이용될 수 있어 보다 높은 신뢰도와 효율을 갖으며, 비교적 낮은 전압에서도 동작될 수 있는 효과가 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.
Claims (23)
- 기판(200)과;상기 기판(200) 상에 형성되는 매몰층(10)과;상기 매몰층(10) 상부에 형성되는 에픽텍셜층(20)과;상기 에픽텍셜층(20) 상부에 이온주입법에 의하여 형성되는 딥 확산층(30)과;상기 에픽텍셜층(20) 상부에 이온주입법에 의하여 이산분포형 바형태로 형성되는 샐로우 확산층(40)과;상기 딥 확산층(30) 상부에 형성되는 애노드 전극(50)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판(200)에는 암전류를 보상하기 위한 더미 다이오드(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판(200)에는 바이폴라 트랜지스터(400)로 이루어지는 논리 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드.
- 제 3 항에 있어서,상기 논리 디바이스는 디코더, 내장형 마이크로프로세서, 신호처리 소자인 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 샐로우 확산층(40)은 수직바 형태가 다수개 배열되어 이루어진 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 샐로우 확산층(40)은 수평바 형태가 다수개 배열되어 이루어진 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 샐로우 확산층(40)은 일정각도로 경사진 바 형태가 다수개 배열되어 이루어진 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 샐로우 확산층(40)은 원형 형태의 바가 다수개 배열되어 이루어진 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 샐로우 확산층(40)은 수평 또는 수직바가 격자 형태로 다수개 배열되어 이루어진 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 샐로우 확산층(40)은 수평, 수직 또는 경사진 바가 다각형 형태로 다수개 배열되어 이루어진 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 샐로우 확산층(40)은 수평, 수직 또는 경사진 바가 다각형과 경사형으로 중첩되어 다수개 배열된 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 샐로우 확산층(40)은 수평, 수직, 원형 또는 경사진 바가 원형과 다각형 및 경사형으로 중첩되어 다수개 배열된 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드.
- 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,상기 확산층(30, 40)은 p+ 인 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드.
- 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,상기 확산층(30, 40)은 n+ 인 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판(200)의 최상층에는 광반사 방지막(60)을 더 형성한 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드.
- Si 웨이퍼상에 n+매몰층(10) 및 p+하부 격리영역을 형성하는 단계와;n-층을 형성하는 단계와;인접소자간의 완전한 격리를 위해 p+ 상부 격리 영역을 확산하고 n+ 싱크(70) 영역을 형성하는 단계와;p+ 딥 확산층(30)을 형성하는 단계와;새로운 산화막을 성장시키고 열처리 공정을 하는 단계와;붕소이온을 주입하여 p+ 샐로우 확산층(40)을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드 제조방법.
- 제 16 항에 있어서,광반사 방지막(60)을 성장시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드 제조방법.
- 제 16 항에 있어서,포토다이오드(100)와 바이폴라 트랜지스터(400)를 동시에 형성함을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드 제조방법.
- 제 16 항에 있어서,포토 다이오드(100)의 딥 확산층(30)과 논리영역을 구성하는 바이폴라 트랜지스터(400)의 베이스 영역을 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 포토다이오드(100)가 실장된 것을 특징으로 하는 회로기판.
- 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 기재된 포토다이오드(100)가 실장된 것을 특징으로 하는 회로기판.
- 제 20 항에 기재된 회로기판(200)을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기기.
- 제 21 항에 기재된 회로기판(200)을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0062389A KR100424366B1 (ko) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드와 제조방법 및이를 이용한 회로기판 및 전자기기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0062389A KR100424366B1 (ko) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드와 제조방법 및이를 이용한 회로기판 및 전자기기 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030032129A KR20030032129A (ko) | 2003-04-26 |
| KR100424366B1 true KR100424366B1 (ko) | 2004-03-24 |
Family
ID=29564017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0062389A KR100424366B1 (ko) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드와 제조방법 및이를 이용한 회로기판 및 전자기기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100424366B1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100723137B1 (ko) * | 2005-11-24 | 2007-05-30 | 삼성전기주식회사 | 포토다이오드 소자 및 이를 이용한 광센서용 포토다이오드어레이 |
| KR102351574B1 (ko) | 2015-04-30 | 2022-01-14 | 한국전자통신연구원 | 포토 다이오드 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6059787A (ja) * | 1983-09-13 | 1985-04-06 | Fujitsu Ltd | 半導体受光素子 |
| JPS61182274A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-14 | Nec Corp | 半導体受光装置 |
| JPH02246168A (ja) * | 1989-03-20 | 1990-10-01 | Matsushita Electron Corp | 光半導体装置 |
| JP2001077400A (ja) * | 1999-08-31 | 2001-03-23 | Tokai Rika Co Ltd | 半導体フォトデバイス |
-
2001
- 2001-10-10 KR KR10-2001-0062389A patent/KR100424366B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6059787A (ja) * | 1983-09-13 | 1985-04-06 | Fujitsu Ltd | 半導体受光素子 |
| JPS61182274A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-14 | Nec Corp | 半導体受光装置 |
| JPH02246168A (ja) * | 1989-03-20 | 1990-10-01 | Matsushita Electron Corp | 光半導体装置 |
| JP2001077400A (ja) * | 1999-08-31 | 2001-03-23 | Tokai Rika Co Ltd | 半導体フォトデバイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030032129A (ko) | 2003-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5162887A (en) | Buried junction photodiode | |
| US6596981B1 (en) | Method and apparatus for optical detector with special discrimination | |
| US20100327387A1 (en) | Avalanche Photodiode | |
| KR100723137B1 (ko) | 포토다이오드 소자 및 이를 이용한 광센서용 포토다이오드어레이 | |
| TW201637185A (zh) | 具有整合式淺溝槽隔離結構的cmos深度影像感測器 | |
| US8946617B2 (en) | Photodiode having a p-n junction with varying expansion of the space charge zone due to application of a variable voltage | |
| JPH1164100A (ja) | 空間変調放射検出器 | |
| US5187380A (en) | Low capacitance X-ray radiation detector | |
| CN106024922B (zh) | 基于GeSn材料的光电晶体管及其制作方法 | |
| US6798001B2 (en) | Semiconductor device having photo diode with sensitivity to light of different wavelengths | |
| US7135349B2 (en) | Photodiode and method of fabricating the same | |
| US11152528B2 (en) | Non-contiguous layouts for photosensitive apparatus | |
| US20100163709A1 (en) | Sensor comprising at least a vertical double junction photodiode, being integrated on a semiconductor substrate and corresponding integration process | |
| KR100424366B1 (ko) | 이산분포형 확산층을 갖는 포토 다이오드와 제조방법 및이를 이용한 회로기판 및 전자기기 | |
| WO2024050933A1 (zh) | 二维光电探测器、光追踪装置和光通信系统 | |
| US20030087466A1 (en) | Phototransistor device | |
| JP2002314116A (ja) | Ｐｉｎ構造のラテラル型半導体受光素子 | |
| Sandage et al. | Producing phototransistors in a standard digital CMOS technology | |
| US9960308B2 (en) | Photoelectric conversion element | |
| US20110079708A1 (en) | Silicon photodetection module | |
| KR20050121090A (ko) | 핑거형 확산층을 갖는 반도체장치와 그 제조방법 | |
| Swe et al. | Design and optimization of new high performance silicon photodiodes | |
| Moloney et al. | Novel black silicon PIN photodiodes | |
| Luo et al. | Investigation of CMOS photodiodes integrated on an ASIC by a 0.5-µm analog CMOS process | |
| Fang et al. | PIN photodiode bandwidth optimization in integrated CMOS process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20070312 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |