KR100590533B1 - 실리콘 포토 다이오드 - Google Patents

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Abstract

n+형 실리콘 기판과; 기판 상에 에피 성장되는 진성층과; 진성층 상에 에피 성장되며, 수광영역의 일부에서 제거된 구조 또는 200nm 이하의 두께로 된 p+ 층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 포토 다이오드가 개시되어 있다.
개시된 실리콘 포토 다이오드는 400nm 근방의 짧은 파장의 광에 대해서도 충분한 광전 변화 효율과 반응 속도를 가진다. 또한, 개시된 실리콘 포토 다이오드는, 에피 성장에 의해 p+ 층이 형성되므로, 부가적인 고온 어닐링 공정이 불필요하다.

Description

실리콘 포토 다이오드{Silicon photo diode}
도 1은 통상적인 평면형(planar) 실리콘 포토 다이오드의 구조를 개략적으로 보여준다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 실리콘 포토 다이오드의 구조를 개략적으로 보여준다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11...기판 13...진성층
15...p+ 층 17...무반사 코팅층
19...절연층 21,23...제1 및 제2전극
30...수광 영역
본 발명은 포토 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기저 물질로 실리콘을 사용하며 높은 광전변환효율을 갖도록 된 실리콘 포토 다이오드에 관한 것이다.
포토 다이오드는 입사되는 광을 그 세기에 비례하는 전기 신호로 변환하는 장치이다.
도 1은 통상적인 평면형(planar) 실리콘 포토 다이오드의 구조를 개략적으로 보여준다. 통상적인 포토 다이오드는 불순물의 도핑 동도가 낮은 n-타입 실리콘 기판(1)에 형성된다.
이 n-타입의 실리콘 기판에 붕소와 같은 p-타입 불순물을 이온 주입 등의 방법을 사용하여 p+ 층(5)을 형성하여 p-n 접합을 만든다.
p+ 층(5) 위의 층(7)은 열산화에 의해 형성된 컨택 산화막(Contact oxide film) 또는 입사되는 광의 반사를 억제하기 위해 PECVD, LPCVD 등의 방법으로 형성된 무반사 코팅(Anti-Reflection Coating)층이다.
컨택 산화막은 실리콘 표면을 패시베이션(passivaton)시켜 주며, 금속 배선의 절연층으로 사용된다.
도 1에서 참조 번호 3은 공핍 영역, 참조 번호 9는 산화막, 참조 번호 6은 전면 전극, 참조 번호 8은 배면 전극, 참조 번호 4는 접촉 저항을 낮추기 위해 기판(1)의 뒷면을 도핑한 영역을 나타낸다.
다수 캐리어(majority carriers)의 확산으로 p-n 접합 계면 양쪽에 서로 극이 다른 공간 전하층이 생기고 빌트-인(built-in) 전기장이 있는 공핍 영역(3)을 형성한다. 공핍 영역(3)은 전하를 운반할 수 있는 매개체 즉, 전자나 정공이 없는 영역을 말한다.
이러한 실리콘 포토 다이오드에서는, 실리콘의 에너지 갭보다 큰 광자(파장이 1110nm 이하인 광)가 포토 다이오드에 입사되면 실리콘 내부에서 흡수가 일어난 다. 흡수된 광은 실리콘 내 전자를 여기시켜 전자-정공 쌍을 형성시킨다. 공핍 영역(3) 내에 생성된 전자-정공 쌍은 빌트-인 전기장에 의해 각각 반대 방향으로 이동하게 되어 전류(drift current)가 발생하게 된다. p+ 층(5)에 흡수된 광도 전자-정공 쌍을 형성하지만, 이때의 소수 캐리어(minority carrier)인 전자가 전류에 기여하려면 공핍 영역(3)까지 확산(diffusion current) 되어야만 한다.
한편, 차세대 DVD 즉, 블루 레이 디스크(Blu-ray Disc: BD)나 어드밴스드 옵티컬 디스크(Advanced Optical Disc:AOD)용 광기기에서는 400 nm 근처의 짧은 파장의 청자색 레이저광을 사용한다.
400nm 근처의 짧은 파장의 광이 실리콘에서 흡수되는 거리인 흡수거리(흡수계수의 역수)는 100nm 정도로, 이는 100nm를 통과했을 때, 입사된 광의 세기가 약 63% 정도 흡수된다는 의미이다.
통상적인 CMOS 공정에서 이온 주입법으로 제작되는 p+ 층(5) 즉, p+ 양극층의 두께는 보통 200-400nm로 대부분의 광 예컨대, 86 내지 98%의 광이 이곳에서 흡수된다. p+ 층(5)에서 흡수된 광은 전자-정공 쌍을 형성하지만 소수 캐리어인 전자가 공핍 영역(3)까지 확산해야 전류로 기여할 수 있다.
그런데, 확산 과정에서 많은 전자들이 정공들과 재결합(recombination)되어 사라져 광전효율이 감소하게 된다. 또한, 확산 과정은 이동(drift)에 비해 속도가 느리므로 포토 다이오드의 반응 속도도 느려진다.
상기와 같이, 통상적인 실리콘 포토 다이오드는 400nm 근방의 짧은 파장의 광에 대해 p+ 층에서의 흡수율이 높아 광전 변환 효율이 낮으며, 반응 속도도 느리 다.
여기서, 포토 다이오드의 성능은 광전효율, 반응속도, 암전류(dark current) 등으로 나타내지며, 통상적인 실리콘 포토 다이오드에서 400nm 근처의 짧은 파장의 광을 검출할 때 문제가 되는 성능은 광전효율과 반응 속도이다.
한편, 통상적인 실리콘 포토 다이오드에서는 p+ 층(5)의 일반적인 제작 공정인 이온 주입은 실리콘 격자를 파괴하므로, 전기적 활성과 격자복원 등을 위해 공정 후 고온(800℃ 이상)에서 어닐링(annealing)을 필요로 한다.
그런데, 포토 다이오드와 신호 처리장치를 IC화하는 경우, 고온 공정은 많은 제약이 따른다. 예를 들어, 불순물 확산이 발생하여 계면의 위치가 변할 수 있고, 어닐링 공정 이전에 열에 약한 공정(금속 컨택에 의한 전극을 형성하는 금속 공정 등)을 할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 400nm 근방의 짧은 파장의 광에 대해서도 충분한 광전 변환 효율과 반응 속도를 가지는 개선된 구조의 실리콘 포토 다이오드를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실리콘 포토 다이오드는, n+형 실리콘 기판과; 상기 기판 상에 에피 성장되는 진성층과; 상기 진성층 상에 에피 성장되며, 수광영역의 일부에서 제거된 구조로 된 p+ 층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실리콘 포토 다이오드는, n+형 실리콘 기판과; 상기 기판 상에 에피 성장되는 진성층과; 상기 진성 층 상에 200nm 이하의 두께로 에피 성장되는 p+ 층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 p+ 층은 수광영역의 전체에 걸쳐 존재하거나 수광영역의 일부에서 제거된 구조로 될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 p+ 층은 수광 영역에서 메쉬 형태를 이루도록 형성될 수 있다.
상기 p+ 층은 초고진공을 이용한 화학기상증착법 및 분자 빔 에피탁시 중 어느 하나를 이용하여 에피 성장될 수 있다.
상기 p+ 층에 컨택되는 제1전극과; 상기 기판의 저면에 형성된 제2전극;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 p+ 층에 컨택되는 제1전극과; 상기 진성층에 형성된 개구를 통하여 상기 기판에 컨택되며, 상기 제1전극과 동일 면에 패터닝되는 제2전극;을 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 실리콘 포토 다이오드를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 포토 다이오드의 구조를 개략적으로 보여준다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 실리콘 포토 다이오드는, n+형 실리콘 기판(11)을 구비한다. 상기 기판(11) 상에는 p-n 접합시나 역전압 인가시 공핍층을 형성하게 되는 진성(intrinsic)층(13)이 형성된다. 그리고, 상기 진성층(13) 상에는 양극으로 작용하는 p+ 층(15)이 형성된다.
또한, 포토 다이오드의 수광영역(30)에는 무반사 코팅층(17)(또는 절연층)이 형성되며, 금속 컨택을 위한 영역을 제외한 나머지 영역에는 절연층(19)이 형성된다. p+ 층(15) 상의 일부 오픈 영역에는 금속 증착에 의해 양극으로 사용되는 제1전극(21) 즉, 전면 전극이 형성되며, 상기 기판(11)의 배면에 음극으로 사용되는 제2전극(23) 즉, 배면 전극이 형성된다.
상기 기판(11)은 n형 불순물이 높이 도핑된 비저항이 낮은 실리콘 기판으로, 예를 들어, 제2전극(23) 즉, 음극 금속과의 접촉 저항을 줄이기 위해 고농도 예컨대, 2 * 10 18 cm-3으로 도핑된다. 접촉 저항을 보다 낮추기 위해 상기 기판(11)의 뒷면에 도 3에 보여진 바와 같이, P, As, Sb 등을 확산이나 이온 주입으로 초고농도로 도핑한 영역(25)을 더 형성할 수도 있다.
상기 진성층(13)은 도핑 농도가 낮은 n- 타입 실리콘을 화학기상증착(CVD)법을 통하여 에피 성장시켜 형성될 수 있다. 이때, 성장되는 진성층(13) 즉, n-타입 실리콘 층의 두께는, 사용되는 광의 파장에서의 흡수 계수, 접합 정전용량, PD-IC의 구성 가능성 등을 고려하여 결정되는데, 대략 수 마이크론 범위이다. 예를 들어, 상기 진성층(13)은 비저항 0.1Ωcm 이상이고, 두께는 0.5 내지 10μm 범위내의 얇은 두께로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 진성층(13)으로 사용되는 n-형 실리콘 층은 IC(CMOS 또는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 등) 형성에 있어 공통적으로 사용될 수 있다. 즉, 상기 진성층(13)으로 사용되는 n-형 실리콘의 두께는 IC 형성에 요구되는 두께와도 비슷한 범위에 있다. 따라서, 본 발명에 따른 포토 다이오드 및 그에 관계된 IC를 형성하기 위한 베이스 부재로, 실리콘 기판(11) 전체에 상기와 같은 진성층(13)을 에피 성장시킨 것을 사용할 수 있으므로, 포토 다이오드와 신호처리장치를 IC화한 PD-IC를 형성하는데 유리하다.
또한, 얇은 두께 예컨대, 약 1μm 두께로 상기 진성층(13)을 형성하는 경우, 후술하는 도 5에서와 같이, 양극 전극과 음극 전극 즉, 제1 및 제2전극(21)(23)을 모두 기판(11) 윗면으로 형성할 수 있다.
상기 p+ 층(15)은 상기 진성층(13)과 마찬가지로 에피 성장되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 p+ 층(15)은 금속과의 접촉저항을 낮추기 위해 보론(B) 등을 높은 농도 예컨대, 1019 cm-3 이상의 농도로 도핑한다.
상기 p+ 층(15)은 예를 들어, 초고진공을 사용한 화학기상증착(UHV-CVD)법이나 분자 빔 에피탁시(Molecular Beam Epitaxy:MBE)법 등을 사용하여 에피 성장될 수 있다.
이 경우, p+ 층(15)은 낮은 온도에서 낮은 속도로 에피 성장될 수 있어, 400nm 근처의 짧은 파장의 청자색 광의 충분한 량을 상기 진성층(13)까지 통과시킬 수 있을 정도로 얇게 형성될 수 있다.
즉, 상기 p+ 층(15)의 두께는 이 영역에서의 광의 흡수를 최소화하기 위해 얇게 형성하는 것이 유리하다. p+ 층(15)의 두께는 금속과의 접합시 금속의 확산 거리나 p-n 접합 형성시 p+ 층(15)에 형성되는 공핍 층의 두께를 고려하여 결정된다. 상기 p+ 층(15)은 200nm 이하의 두께, 보다 바람직하게는 10-100nm 범위내의 두께로 에피 성장되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 p+ 층(15)은 비저항이 0.1Ωcm 이하가 되도록 형성되는 것이 바람직하다.
초고진공을 사용한 화학기상증착법나 분자 빔 에피탁시 등을 이용하여, p+ 층(15)을 형성하면, 두께를 얇게 조절할 수 있고, 저온 공정이므로, 접합면에서 불순물의 농도 프로파일이 급격하게 바뀌는 구조가 가능하다. 이러한 p+ 층(15)은 두께가 얇기 때문에 이곳에서 흡수되는 광의 양이 줄이고 공핍층에서 흡수되는 양을 늘릴 수 있어 광전류의 크기를 증가시킬 수 있다.
즉, 종래의 p+ 층(도 1의 5)은 이온 주입 및 고온 어닐링 공정을 통해 제작되므로, p+ 층(5)이 두꺼워 흡수율이 높은 짧은 파장의 광이 이곳에서 흡수되어 광전류로 기여하지 못한다. 하지만, 본 발명의 실리콘 포토 다이오드에서는, p+ 층(15)이 초고진공을 사용한 화학기상증착법나 분자 빔 에피탁시 등으로 형성되므로, 두께를 얇게 조절할 수 있으며, 이에 따라 얇은 p+ 층(15)은 이곳에서 흡수되는 광의 양을 줄이고 공핍층에서 흡수되는 양을 늘려 광전류의 크기가 커진다.
상기와 같이 형성된 p+ 층(15)은 400nm 근처의 짧은 파장의 청자색 광의 충분한 량을 상기 진성층(13)까지 통과시킬 수 있어, 본 발명에 따른 포토 다이오드는 400nm 근처의 짧은 파장의 광에 대해 충분한 광전변환 효율을 가질 수 있다.
상기 p+ 층(15)은 저온 저속 공정으로 얇은 두께로 형성되며, 수광영역(30) 전체에 걸쳐 존재하는 구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 p+ 층(15)은 그 p+ 층(15)에서 흡수되는 광의 양을 보다 감소시키기 위해, 포토 다이오드의 수광영역(30)의 일부분에서 p+ 층(15)이 없는 구조로 형성될 수도 있다.
도 2에서는 p+ 층(15)이 포토 다이오드의 수광영역(30)의 일부분에서는 존재하지 않도록 형성된 경우를 보여준다.
다른 실시예로서, 상기 p+ 층(15)은 그 p+ 층(15)에서 흡수되는 광의 양을 보다 감소시키기 위해 도 4에 보여진 바와 같이 건식식각에 의해 메쉬(mesh) 형태(115)로 제작될 수도 있다. 도 4는 수광영역(30)에 메쉬 형태(115)로 p+ 층(15)이 형성되며, 4분할 구조로 된 포토 다이오드를 보여준다. 도 4에서는 제1 및 제2전극(21)(23)이 4분할 구조에 맞게 패터닝된 예를 보여준다.
진성층(13)상에 에피 성장에 의해 형성된 p+ 층(15)은 수광영역(30)의 적어도 일부 및 제1전극(21)과의 전기적인 컨택을 형성하기 위한 부분을 제외하고는, 진성층(13) 상에서 제거된다. 이러한 p+ 층(15)은 진성층(13)상에 도핑 농도가 높은 실리콘을 에피 성장시켜 p+형 실리콘 에피층을 형성한 후 포토레지스트로 패터닝하고 식각 예컨대, 건식 식각함에 의해 얻어질 수 있다.
상기와 같이 형성된 p+ 층(15)을 가지는 본 발명에 따른 실리콘 포토 다이오드는 반응속도를 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
즉, 포토 다이오드의 반응속도는 공핍층에서 전자와 정도의 이동속도(drift velocity), 준중성지역(p+ 층(15))에서 소수 캐리어(예컨대, 전자)의 확산 속도, p-n 접합층의 정전 용량, 외부 회로(증폭용 등)의 부하 저항 등에 의해 결정된다.
본 발명의 실리콘 포토 다이오드에 따르면, 진성층(13)의 두께를 파장에 맞게 최적화하고, 접합면에서 불순물의 농도 프로파일이 급격하게 바뀌는 구조를 가져 빌트-인 전기장의 크기가 크게 되므로, 공핍층에서 전자와 정공의 이동속도가 증가하게 된다. 또한, p+ 층(15)의 두께가 최소화되어 소수 캐리어의 확산에 의한 전류를 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 실리콘 포토 다이오드의 반응속도가 증가된다.
또한, p+ 층(15)은 양극으로서 작용을 하게 되는데, 도 2 및 도 4에서와 같이 p+ 층(15)을 수광영역(30)의 일부분에서 존재하는 구조로 형성하면, 전극의 면적이 감소해 정전용량이 감소하게 된다. 결국, RC 상수값을 낮춰 포토 다이오드의 반응속도는 빨라지게 된다.
한편, 다시 도 2를 참조하면, 상기 포토 다이오드의 수광영역(30)에는 무반사 코팅층(17)이 형성된다. 상기 무반사 코팅층(17)은 입사되는 광의 반사를 억제하기 위한 것으로, PECVD나 LPCVD 등의 방법으로 형성될 수 있다.
상기 무반사 코팅층(17) 대신에 절연층 예컨대, SiO2층이 형성될 수도 있다. 이때, 절연층은 무반사층 코팅 효과를 달성할 수 있도록 적정 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
수광영역(30)과 금속 컨택을 위한 영역을 제외한 나머지 영역에는 절연층(19) 예컨대, SiO2층이 형성된다.
상기 절연층(19)은 예를 들어, 열산화에 의해 형성되는 컨택 산화막일 수 있으며, 실리콘 표면을 패시베이션시켜 주며, 금속배선의 절연층으로 사용된다.
p+ 층(15)상의 일부 오픈 영역과 상기 절연층(19) 상에는 금속 증착에 의해 제1전극(21)이 형성되며, 상기 기판(11)의 배면에 제2전극(23)이 형성된다.
상기와 같은 본 발명에 따른 실리콘 포토 다이오드는, 다음과 같은 공정을 통해 제조될 수 있다.
먼저, n형 불순물이 높이 도핑되어 비저항이 낮은 n+형 실리콘 기판(11)을 준비한다.
이 실리콘 기판(11) 상에 CVD법에 의해 도핑 농도가 낮은 n-타입 실리콘을 에피 성장시켜 진성층(13)을 형성한다. 이때, 진성층(13)은 n-타입 실리콘 에피 층이 된다.
다음으로, 상기 진성층(13)상에 UHV-CVD 법이나 MBE법을 이용하여 낮은 온도에서 낮은 속도로 실리콘을 예컨대, 수십 nm두께로 에피 성장시켜 p+ 층(15)을 형성한다. 이때, p+ 층(15)은 p+ 실리콘 에피층이 된다.
그런 다음, 포토레지스트에 의해 패터닝 한 후 p+ 층(15)의 일부를 건식 식각에 의해 제거한다. 이러한 패터닝 공정에 의해, 수광영역(30)의 적어도 일부 및 금속 컨택을 위한 영역에만 p+ 층(15)이 존재하게 된다.
여기서, 상기 진성층(13) 상에 포토레지스트로 패터닝한 후 p+ 층(15)을 에 피 성장시킨 후, 포토레지스트를 제거하면, 수광영역(30)의 적어도 일부 및 금속 컨택을 위한 영역에만 p+ 층(15)이 존재하도록 p+ 층(15)을 형성할 수도 있다.
한편, 도 2 및 도 4에서는 상기 p+ 층(15)이 수광영역(30)의 일부에만 존재하여, 이 p+ 층(15)에서 흡수되는 광량을 줄이도록 된 경우를 보여주는데, 이러한 구조의 p+ 층(15)은, 수광영역(30) 및 금속 컨택을 위한 영역에만 p+ 층(15)이 존재하도록 형성하기 위한 상기 포토레지스트에 의한 패터닝 단계에서, 예컨대, 도 2에 보여진 바와 같이 수광영역(30)의 일부와 금속 컨택을 위한 영역에만 p+ 층(15)이 존재하거나, 도 4에서와 같이 메쉬 구조로 수광영역(30)의 일부와 금속 컨택을 위한 영역에만 p+ 층(15)이 존재하도록 포토레지스트를 패터닝함에 의해 얻어질 수 있다.
상기와 같은 과정을 통해 포토 다이오드의 수광영역(30)이 형성된다. 즉, 포토 다이오드의 수광영역(30)은 포토레지스트에 의해 패터닝한 후 상부 p+ 층(15)을 건식식각하여 형성된다.
상기와 같이 본 발명은, p+ 층(15)을 실리콘 에피 성장 및 건식 식각을 이용하여 형성하므로, p+ 층(15)을 이온 주입과 어닐링 공정에 의해 형성하는 종래의 방법에 비해, 공정이 간단해지며, 또한 저온 공정이므로 이전 공정에 제약을 주지 않는 이점이 있다.
상기와 같이 p+ 층(15)을 형성한 후에 p+ 층(15)과 제1전극(21)과의 금속 컨택을 위한 영역을 제외하고, 절연층 및/또는 무반사 코팅층(17)을 형성한다. 수광영역(30)에 무반사 코팅층(17)을 형성하는 경우에는, 별도로 나머지 영역 절연층(19)을 형성하는 공정이 행해진다. 수광영역(30)에 무반사 코팅층(17) 대신에 절연층을 형성하는 경우에는, 수광영역(30)과 나머지 영역에 절연층 형성이 동시에 이루어질 수 있다.
즉, 수광영역(30)에는 무반사 코팅층(17)을 코팅 형성하고, 나머지 영역에 절연층(19) 예컨대, SiO2층을 형성할 수 있다. 대안으로, 수광영역(30)과 나머지 영역에 모두 절연층(19) 예컨대, SiO2층을 형성할 수도 있다. 이 경우, 수광영역에 형성되는 절연층은 무반사 코팅 효과를 달성할 수 있도록 적정 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 절연층(19) 및/또는 무반사 코팅층(17)을 형성한 후에, p+ 층(15)과 컨택되는 제1전극(21)과 기판(11)의 저면에 제2전극(23)을 형성한다. 상기 제1전극(21)은 포토 다이오드의 분할 구조 및 다른 회로와의 연결을 고려하여 적절히 패터닝된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 실리콘 포토 다이오드 및 그 제조 공정에서, 실리콘 기판(11), 진성층(13) 및 p+ 층(15)을 형성하여 포토 다이오드의 수광영역(30)까지 형성한 이후의 공정 즉, 절연층(19) 또는 무반사 코팅층(17) 형성, 컨택 오픈, 금속 증착, 포토리소그래피, 금속 식각, 금속 증착(기판(11) 뒷면), 앨로잉(alloying)은 기본적인 CMOS 공정과 동일하다. 상기 앨로잉은 금속 전극을 형성한 후에, 고온 환경을 조성하여, 금속 전극으로 사용되는 알루미늄과, 포토 다이오드의 기저 물질인 실리콘 합금을 형성하여, 전기가 잘 통하도록 하는 공정이다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 실리콘 포토 다이오드는, n+형 실리콘이 고농도로 도핑된 n+ 실리콘 기판(11), 도핑 농도가 낮은 n- 타입 실리콘을 에피 성장시킨 진성층(13) 및 보론 등이 높은 농도로 도핑되어 있는 실리콘을 저온 저속 공정으로 에피 성장시킨 p+ 층(15)을 구비하는 구조로, PIN형 포토 다이오드에 해당한다.
한편, 이상에서는 본 발명에 따른 포토 다이오드가 기판(11)의 저면에 제2전극(23)을 구비하는 것으로 설명 및 도시하였는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 도 5에 보여진 바와 같이, 실리콘 기판(11)의 일부가 노출되도록 진성층(13)의 일부를 식각 예컨대, 건식 식각하여, 진성층(13)에 개구를 형성하고, 이에 의해 노출된 실리콘 기판(11)에 금속 컨택되도록 제2전극(23)을 형성하여, 제1 및 제2전극(21)(23)을 동일 면에 패터닝할 수도 있다.
이때, 제2전극(23)이 컨택되는 실리콘 기판(11) 부분(125)은, 실리콘 기판(11)의 일부가 노출되어 있으며 제2전극(23)을 형성하기 전 단계에서, 이온 주입(Ion Implant) 되는 것이 바람직하다.
여기서, 제1 및 제2전극(21)(23)이 동일 면에 패터닝될 수 있도록, 실리콘 기판(11)의 일부를 노출시키는 공정은, p+ 층(15)을 형성한 후에 행해지거나, 진성층(13)을 형성하는 과정에서 행해질 수도 있다. p+ 층(15)이 형성된 후, 절연층(19)은, 제2전극(23)과 실리콘 기판(11)을 금속 컨택하기 위한 영역을 제외한 영역에 형성되며, 절연층(19) 및/또는 무반사 코팅층(17)을 형성한 후에 상기 제1 및 제2전극(21)(23)을 패터닝하면 된다.
상기와 같이 진성층(13)을 IC를 형성하는데 공통으로 사용할 수 있는 얇은 두께로 형성하여, 제1 및 제2전극(21)(23)을 동일한 방향 즉, 기판(11) 윗면에 형성하는 경우, 예컨대, 광픽업 헤드에서 판스프링에 광수신부, 레이저 다이오드, 거울면이 형성된 실리콘 광학 벤치가 집적되는 구조에서 유용하게 사용될 수 있다. 즉, 상기 실리콘 기판(11)이 실리콘 광학 벤치를 형성하는 베이스로 사용되며, 이 실리콘 광학 벤치에, 광수신부 즉, 본 발명에 따른 포토 다이오드를 비롯한 PD-IC가 집적되고, 광원으로 사용되는 레이저 다이오드가 형성되는 구조이고, 이러한 광픽업 헤드가 스윙암 구동 방식의 액츄에이터 어셈블리의 서스펜션 즉, 판스프링에 탑재되는 구조에서 유용하게 사용될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 포토 다이오드는, 차세대 DVD 즉, 블루 레이 디스크(Blu-ray Disc: BD)나 어드밴스드 옵티컬 디스크(Advanced Optical Disc:AOD)용 광기기에서 400 nm 근처의 짧은 파장의 청자색 레이저광을 검출하는데 사용할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 포토 다이오드는, 400nm 근방의 짧은 파장의 광에 대해서도 충분한 광전 변화 효율과 반응 속도를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 포토 다이오드는, 에피 성장에 의해 p+ 층이 형성되므로, 종래의 p+ 층 형성시에서와 같은 부가적인 고온 어닐링 공정이 불필요하다.

Claims (7)

  1. n+형 실리콘 기판과;
    상기 기판 상에 에피 성장되는 진성층과;
    상기 진성층 상에 에피 성장되며, 수광영역의 일부 영역에만 존재하는 구조로 된 p+ 층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 포토 다이오드.
  2. n+형 실리콘 기판과;
    상기 기판 상에 에피 성장되는 진성층과;
    상기 진성 층 상에 10 내지 200nm의 두께로 에피 성장되는 p+ 층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 포토 다이오드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 p+ 층은 수광영역의 전체에 걸쳐 존재하거나 수광영역의 일부 영역에만 존재하는 구조로 된 것을 특징으로 하는 실리콘 포토 다이오드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 p+ 층은 수광 영역에서 메쉬 형태를 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 실리콘 포토 다이오드.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 p+ 층은 초고진공을 이용한 화학기상증착법 및 분자 빔 에피탁시 중 어느 하나를 이용하여 에피 성장되는 것을 특징으로 하는 실리콘 포토 다이오드.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 p+ 층에 컨택되는 제1전극과;
    상기 기판의 저면에 형성된 제2전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 포토 다이오드.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 p+ 층에 컨택되는 제1전극과;
    상기 진성층에 형성된 개구를 통하여 상기 기판에 컨택되며, 상기 제1전극과 동일 면에 패터닝되는 제2전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 포토 다이오드.
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