KR101393083B1 - 애벌랜치 포토다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 애벌랜치 포토다이오드(Avalanche Photodiode)에 관한 것으로, 반사 억제층에 삽입되는 전극층, 상기 전극층의 하단에 형성되는 가드링 및 상기 가드링의 내부에 형성되고 그 하단에서 적어도 하나의 요철 링을 포함하는 활성 영역을 포함한다. 본 발명에 의한 애벌랜치 포토다이오드는 활성 영역 하단에 요철 링 구조를 포함하여 증폭 영역 내부에서의 충돌 이온화율(Impact Ionization Rate)의 채움 인자(Filler Factor)를 향상시켜 광자 검출 효율을 향상 시킬 수 있다.
Description
본 발명은 애벌랜치 포토다이오드(Avalanche Photodiode)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 증폭 영역에서의 광자 검출 효율을 향상시킨 애벌랜치 포토다이오드에 관한 것이다.
애벌랜치 포토다이오드는 항복 전압 이하의 인가 전압에서 동작하는 선형 모드 광통신용 애벌랜치 포토다이오드와 항복 전압 이상의 인가 전압에서 광에 의해 여기된 캐리어의 애벌랜치 현상에 의해 거시적인 전류가 발생되어 단일 광자(Single Photon)의 감지가 가능한 가이거 모드 애벌랜치 포토다이오드(GM-APD: Geiger Mode Avalanche Photodiode)로 구분될 수 있다. 가이거 모드 애벌랜치 포토다이오드는 3-D 이미징(Imaging), 3-D LADAR(Laser Radar), 바이오메디컬(Biomedical), 양자 암호 통신(QKD)의 응용 분야에서 사용될 수 있다. 일반적으로 애벌랜치 포토다이오드는 PIN 포토다이오드에 비해 그 구조가 복잡하여 제작 방법이 까다롭고, 신뢰성 보장을 위해 평면형으로 제작된다.
한국등록특허 제10-0424455호는 확산 공정에 대한 소자 특성 의존도를 줄일 수 있는 역적층 구조를 갖는 평면형 애벌랜치 포토다이오드에 관한 기술을 개시하고 있다. 해당 기술은 흡수층 내에 확산 영역을 생성함으로써 확산 공정에 대한 소장 특성 의존도를 최소화할 수 있다.
일반적인 평면형 애벌랜치 포토다이오드는 패턴이 된 부분에만 p형 불순물을 주입하는 확산 공정을 이용하여 제작되고, 한 번의 확산 공정 만을 진행할 경우, p+ 활성 영역의 가장자리 또는 모서리에 높은 전계가 집중되어 프리-브레이크다운(Pre-breakdown) 또는 모서리 항복(Edge-breakdown)이 발생할 수 있기 때문에 프리-브레이크다운 또는 모서리 항복을 방지하기 위해 두 번의 확산 공정을 진행하게 된다.
선행기술에 의한 일반적인 평면형 애벌랜치 포토다이오드는 두 번의 확산 공정을 진행하더라도, 증폭 영역 내부의 전계가 p+ 활성 영역의 가장자리 또는 모서리보다 낮으며 증폭 영역 내부의 충돌 이온화율(Impact Ionization Rate)의 채움 인자(Fill Factor)가 낮아 광자 검출 효율(Photon Detection Efficiency)이 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 활성 영역 하단에 요철 링 구조를 포함하여 증폭 영역 내부의 충돌 이온화율(Impact Ionization Rate)의 채움 인자(Filler Factor)를 향상시킨 애벌랜치 포토다이오드를 제공하고자 한다.
본 발명은 링 형상의 확산 억제층을 통해 확산 공정을 진행하여 활성 영역 하단에 적어도 하나의 요철 링 구조를 형성하는 애벌랜치 포토다이오드 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 BCB, 폴리아미드, SiO2 또는 SiNx 중 어느 하나로 형성된 반사 억제층을 포함하는 애벌랜치 포토다이오드 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 애벌랜치 포토다이오드(Avalanche Photodiode)는 반사 억제층에 삽입되는 전극층, 상기 전극층의 하단에 형성되는 가드링 및 상기 가드링의 내부에 형성되고 그 하단에서 적어도 하나의 요철 링을 포함하는 활성 영역을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 요철 링은 서로 겹치지 않도록 배치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 요철 링의 높이는 상기 요철 링의 폭과 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 반사 억제층은 BCB, 폴리아미드, SiO2 또는 SiNx 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 활성 영역은 확산 소스의 활성화를 위해 열처리 된 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 활성 영역의 깊이는 상기 활성 영역이 생성되는 증폭층의 깊이의 50% 이상 내지 80% 이하로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 애벌랜치 포토다이오드는 상기 반사 억제층의 아래에 표면 보호층을 더 포함할 수 있다.
실시예들 중에서, 애벌랜치 포토다이오드 제조방법은 제1 확산 억제층을 통해 제1 확산 공정을 수행하여 확산 공정에 의해 불순물이 주입될 증폭층 내에 확산 영역을 형성하는 단계, 상기 제1 확산 억제층을 제거하는 단계 및 상기 확산 영역 위에 링 형상의 제2 확산 억제층을 통해 제2 확산 공정을 수행하여 활성 영역을 형성하고 상기 형성된 활성 영역의 하단에 적어도 하나의 요철 링을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 또는 제2 확산 억제층은 SiO2 또는 SiNx를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 증폭층 내에 확산 영역을 형성하는 단계는 확산 소스가 상기 증폭층 내로 확산되고 상기 확산된 확산 소스의 활성화를 위해서 열처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 활성 영역을 형성하고 상기 형성된 활성 영역의 하단에 적어도 하나의 요철 링을 형성하는 단계는 확산 소스가 상기 증폭층 내로 확산되고 상기 확산된 확산 소스의 활성화를 위해서 열처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 활성 영역을 형성하고 상기 형성된 활성 영역의 하단에 적어도 하나의 요철 링을 형성하는 단계는 상기 활성 영역의 깊이를 상기 증폭층의 깊이의 50% 이상 내지 80% 이하로 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 애벌랜치 포토다이오드 제조방법은 BCB, 폴리아미드, SiO2 또는 SiNx 중 어느 하나로 형성된 반사 억제층을 상기 증폭층의 상부에 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 반사 억제층을 상기 증폭층의 상부에 형성하는 단계는 상기 반사 억제층과 상기 증폭층 사이에 표면 보호층을 형성하고 동시에 상기 반사 억제층을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 애벌랜치 포토다이오드는 활성 영역 하단에 요철 링 구조를 형성하여, 활성 영역 가장자리 또는 모서리에서의 전계 집중을 완화하여 암 계수율(Dark Count Rate)을 줄이고, 증폭 영역 내부의 충돌 이온화율(Impact Ionization Rate)의 채움 인자(Filler Factor)를 향상시켜 광자 검출 효율을 향상 시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 애벌랜치 포토다이오드 제조 방법은 링 형상의 확산 억제층을 통해 두 번의 확산 공정을 진행하여 활성 영역 하단에 적어도 하나의 요철 링 구조를 형성하여, 낮은 암 계수율(Dark Count Rate)과 높은 광자 검출 효율이 요구되는 가이거 모드(Geiger Mode)에 적합한 평면형 애벌랜치 포토다이오드를 제작할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 애벌랜치 포토다이오드를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 애벌랜치 포토다이오드를 설명하는 도면이다.
도 3 내지 도 6은 도 2의 애벌랜치 포토다이오드의 제조 과정을 설명하는 도면들이다.
도 7 내지 도 9는 복수의 요철 링 구조가 형성된 애벌랜치 포토다이오드의 제조 과정을 설명하는 도면들이다.
도 10은 종래 기술과 본 발명의 복수의 요철 링 구조가 형성된 애벌랜치 포토다이오드의 동작을 비교하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 애벌랜치 포토다이오드를 설명하는 도면이다.
도 3 내지 도 6은 도 2의 애벌랜치 포토다이오드의 제조 과정을 설명하는 도면들이다.
도 7 내지 도 9는 복수의 요철 링 구조가 형성된 애벌랜치 포토다이오드의 제조 과정을 설명하는 도면들이다.
도 10은 종래 기술과 본 발명의 복수의 요철 링 구조가 형성된 애벌랜치 포토다이오드의 동작을 비교하는 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 종래 기술에 의한 애벌랜치 포토다이오드를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 애벌랜치 포토다이오드(Avalanche Photodiode)(100)는 기판(110)과 해당 기판(110) 위에 순차적으로 적층된 버퍼층(120), 광 흡수층(130), 그레이딩층(Grading Layer)(140), 전계 조절층(Charge Layer)(141), 증폭층(150), 반사 억제층(160) 및 반사 억제층(160)을 관통하는 전극층(180)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 n+형 InP(인듐인)으로 형성 될 수 있고, 버퍼층(120)은 기판(110) 위에 적층되며 n형 InP로 형성 될 수 있다.
광 흡수층(130)은 버퍼층(120) 위에 적층되며 InGaAs(인듐갈륨비소)로 형성될 수 있고, 빛을 흡수하여 전자-정공 쌍을 만든다.
그레이딩층(140)은 광 흡수층(130) 위에 적층되며 InGaAs로 형성될 수 있고, 빛에 의해 발생된 정공이 p형 전극으로 이동하는 도중에 쌓이는 것을 막고 정공의 속도를 향상시킨다.
전계 조절층(141)은 그레이딩층(140)위에 적층되며 n형 InP로 형성될 수 있고, 애벌랜치 포토다이오드(100)의 전계를 조절한다.
증폭층(150)은 전계 조절층(141) 위에 적층되며 i형 InP(intrinsic InP)로 형성될 수 있다. 증폭층(150)은 증폭층(150)의 상단 중앙의 활성 영역(Active Region)(170), 활성 영역(170) 하단의 증폭 영역(151), 활성 영역(170)을 둘러싼 가드링(152), 가드링(152)을 외부에서 둘러싼 부유 가드링(154)을 포함할 수 있다. 활성 영역(170)은 제1 및 제 2 확산 공정에 의해 p+로 활성화 될 수 있다. 가드링(152)과 부유 가드링(154)은 제1 확산 공정에 의해 형성될 수 있고, 중앙에 활성 영역(170)을 둘러싼 원형의 형태일 수 있다. 증폭 영역(151)은 활성 영역(170)의 하단에 위치하며, 빛에 의해 발생한 정공이 애벌랜치 증폭을 일으키는 영역이다. 증폭 영역(151)은 활성 영역(170)의 형성을 위한 제1 및 제2 확산 공정에서 진행되는 확산의 깊이에 따라 변화할 수 있다.
반사 억제층(160)은 표면 보호 및 빛의 반사를 방지한다. 반사 억제층(160)은 BCB, 폴리아미드(Polyimide), SiO2 또는 SiNx 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 반사 억제층(160)은 n+형 InP 기판(110)을 통한 후면 입사가 있는 경우에는 증폭층(150) 위에 표면 보호층을 형성함과 동시에 형성될 수 있다.
전극층(180)은 반사 억제층(160)의 노출 영역에 형성된다. 전극층(180)은 반사 억제층(160)의 일부를 식각한 후에 금속을 채워 형성할 수 있다.
종래 기술에 의한 애벌랜치 포토다이오드(100)는 활성 영역(170)의 가장자리와 모서리 부분에서 전계 및 충돌 이온화율이 가장 크고, 증폭 영역(151) 내부에서는 전계 및 충돌 이온화율이 작아 단인 광자 검출 효율 향상이 어렵다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 애벌랜치 포토다이오드를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 요철 링 구조를 갖는 애벌랜치 포토다이오드(200)은 종래 기술에 의한 애벌랜치 포토다이오드(100)에서 활성 영역(170)의 하단에 적어도 하나의 요철 링 구조(210)을 더 포함한다. 요철 링 구조(210)는 활성 영역(170)의 가장자리와 모서리 부분뿐만 아니라, 증폭 영역(151) 내부에서의 전계 및 충돌 이온화율을 상승시켜 단일 광자 검출 효율을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 요철 링 구조(210)의 높이는 요철 링의 폭과 동일하도록 형성될 수 있다. 요철 링 구조(210)의 높이와 폭의 비율을 일정하도록 유지함으로써, 요철 링 각각에서 전계 및 충돌 이온화율이 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 요철 링 구조(210)의 형성 방식에 대해서는 도 3 내지 도 6을 통해 설명한다.
도 3 내지 도 6은 도 2의 애벌랜치 포토다이오드의 제조 과정을 설명하는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 확산 억제층(410)은 제1 확산 공정에 의해 불순물이 주입될 증폭층 위에 형성된다(단계 S310). 제1 확산 억제층(410)은 SiO2 또는 SiNx를 사용하여 형성할 수 있다. 제1 확산 억제층(410)은 제1 확산 공정에 의해 불순물이 증폭층으로 주입될 수 있는 노출 부분과 불순물이 증폭층으로 주입될 수 없는 차단 부분으로 구분될 수 있다. 제1 확산 공정은 제1 확산 억제층(410)의 중앙의 노출 부분을 통해 확산 소스를 확산시켜 확산 영역(420)을 형성한다. 또한, 제1 확산 공정은 확산 영역(420)을 둘러싼 노출 부분을 통해 확산 소스를 확산시켜 부유 가드링(154)을 형성한다(단계 S320). 일 실시예에서, 제1 확산 공정은 확산 소스를 증폭층(150) 내로 확산시킨 후, 확산된 확산 소스의 활성화를 위해서 열처리를 진행할 수 있다. 제1 확산 억제층(410)은 제1 확산 공정이 종료된 후 제거된다(단계 S330).
도 5을 참조하면, 제2 확산 억제층(500)은 링 형태의 중앙 노출 부분 외부의 제1 차단 부분(510) 및 중앙 노출 부분 내부의 제2 차단 부분(520)으로 구성된다. 중앙 노출 부분은 제2 확산 공정을 통해 활성 영역(170)으로 변화한다. 제2 차단 부분(520)은 제2 확산 공정을 통해 요철 링(210)을 형성한다. 제2 차단 부분(520)의 두께 및 노출 부분의 두께는 제작 과정 또는 소자 특성에 따라 조절될 수 있다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 제2 확산 억제층(500)은 제2 확산 공정에 의해 불순물이 주입될 증폭층 위에 형성된다(단계 S340). 제2 확산 억제층(500)은 SiO2 또는 SiNx를 사용하여 형성할 수 있다. 제2 확산 억제층(500)은 제2 확산 공정에 의해 불순물이 주입되는 활성 영역(170)을 형성하고, 제2 차단 부분(520)을 통해 활성 영역(170)의 하단에 요철 링(210)을 형성한다(단계 S350). 제2 확산 공정은 확산 소스를 증폭층(150) 내로 확산시킨 후, 확산된 확산 소스의 활성화를 위해서 열처리를 진행할 수 있다.
일 실시예에서, 활성 영역(170)의 깊이는 증폭층(150) 깊이의 50% 이상 내지 80% 이하로 형성될 수 있다. 해당 범위 내에서, 증폭 영역(151) 내부에서의 전계 및 충돌 이온화율이 최대화될 수 있다.
제2 확산 억제층은 제2 확산 공정이 종료된 후 제거된다(단계 S360). 제1 및 제2 확산 공정이 종료된 후, 반사 억제층(160) 및 전극층(180)이 증폭층(150) 위에 형성된다(단계 S370 및 S380).
도 7 내지 도 9는 복수의 요철 링 구조가 형성된 애벌랜치 포토다이오드의 제조 과정을 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 복수의 요철 링 구조가 형성된 애벌랜치 포토다이오드(700)는 활성 영역(170)의 하단에 복수의 요철링(710a 및 710b)를 포함할 수 있다. 복수의 요철 링 구조(710a 및 710b))는 증폭 영역(151) 내부에서의 전계 및 충돌 이온화율을 상승시켜 단일 광자 검출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 복수의 요철링(710a 및 710b)이 형성되는 과정은 도 3 내지 도 6에서 살펴 본 제조 과정과 유사하며, 다만, 제2 차단 억제층(800)은 중앙 노출 부분 내부에 복수의 링 형태의 제2 차단 부분(820a, 820b, ...)를 포함한다. 제2 차단 부분(820a, 820b, ...)의 두께 및 노출 부분의 두께는 제작 과정 또는 소자 특성에 따라 조절될 수 있다.
도 9를 참조하면, 제2 확산 억제층(800)은 제2 확산 공정에 의해 불순물이 주입되는 활성 영역(170)을 형성하고, 복수의 링 형태의 제2 차단 부분(820a, 820b, ...)을 통해 활성 영역(170)의 하단에 복수의 요철 링(710a, 710b, ...)을 형성한다.
일 실시예에서, 복수의 요철 링(710a, 710b, ...)은 서로 겹치지 않도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다. 복수의 요철 링(710a, 710b, ...)은 서로 교차하지 않는 구조를 통해 증폭 영역(151) 내부에서 전계 및 충돌 이온화율의 분산이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다.
도 10은 종래 기술과 본 발명의 복수의 요철 링 구조가 형성된 애벌랜치 포토다이오드의 동작을 비교하는 도면이다.
도 10(a)를 참조하면, 종래 기술에 의한 애벌랜치 포토다이오드(100)는 활성 영역(170)의 가장자리와 모서리 부분에서 전계 및 충돌 이온화율이 가장 커서 채움 인자가 낮으나, 증폭 영역(151) 내부에서는 전계 및 충돌 이온화율이 작아 단일 광자 검출 효율이 낮다.
반면, 도 10(b)를 참조하면, 복수의 요철 링 구조가 형성된 애벌랜치 포토다이오드(700)는 복수의 요철 링 구조(710a, 710b, ...)를 통해 증폭 영역(151)내부까지 전계 및 충돌 이온화율이 균일하게 분산되어 채움 인자를 높일 수 있고, 종래 기술에 의한 애벌랜치 포토다이오드(100)보다 낮은 암 계수율을 가지면서도 높은 광자 검출 효율을 가질 수 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 종래 기술에 의한 애벌랜치 포토다이오드
110: 기판 120: 버퍼층
130: 광 흡수층 140: 그레이딩층
141: 전계 조절층 150: 증폭층
151: 증폭 영역 152: 가드링
154: 부유 가드링 160: 반사 억제층
170: 활성 영역 180: 전극층
200: 요철 링 구조를 갖는 애벌랜치 포토다이오드
210: 요철 링 구조
410: 제1 확산 억제층 420: 확산 영역
500: 제2 확산 억제층(단일 요철 링 구조)
510: 제1 차단 부분 520: 제2 차단 부분
700: 복수의 요철 링 구조를 갖는 애벌랜치 포토다이오드
710: 복수의 요철 링 구조
800: 제2 확산 억제층(복수의 요철 링 구조)
810: 제1 차단 부분 820: 제2 차단 부분
110: 기판 120: 버퍼층
130: 광 흡수층 140: 그레이딩층
141: 전계 조절층 150: 증폭층
151: 증폭 영역 152: 가드링
154: 부유 가드링 160: 반사 억제층
170: 활성 영역 180: 전극층
200: 요철 링 구조를 갖는 애벌랜치 포토다이오드
210: 요철 링 구조
410: 제1 확산 억제층 420: 확산 영역
500: 제2 확산 억제층(단일 요철 링 구조)
510: 제1 차단 부분 520: 제2 차단 부분
700: 복수의 요철 링 구조를 갖는 애벌랜치 포토다이오드
710: 복수의 요철 링 구조
800: 제2 확산 억제층(복수의 요철 링 구조)
810: 제1 차단 부분 820: 제2 차단 부분
Claims (14)
- 반사 억제층에 삽입되는 전극층;
상기 전극층의 하단에 형성되는 가드링; 및
상기 가드링의 내부에 형성되고 그 하단에서 서로 겹치지 않도록 배치되는 적어도 하나의 요철 링을 포함하는 활성 영역을 포함하는 애벌랜치 포토다이오드(Avalanche Photodiode).
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 요철 링의 높이는
상기 요철 링의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 애벌랜치 포토다이오드.
- 제1항에 있어서, 상기 반사 억제층은
BCB, 폴리아미드, SiO2 또는 SiNx 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 애벌랜치 포토다이오드.
- 제1항에 있어서, 상기 활성 영역은
확산 소스의 활성화를 위해 열처리된 것을 특징으로 하는 애벌랜치 포토다이오드.
- 제1항에 있어서, 상기 활성 영역의 깊이는
상기 활성 영역이 생성되는 증폭층의 깊이의 50% 이상 내지 80% 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 애벌랜치 포토다이오드.
- 제1항에 있어서,
상기 반사 억제층의 아래에 표면 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 애벌랜치 포토다이오드.
- 제1 확산 억제층을 통해 제1 확산 공정을 수행하여 불순물이 주입될 증폭층 내에 확산 영역을 형성하는 단계;
상기 제1 확산 억제층을 제거하는 단계; 및
상기 확산 영역 위에 링 형상의 제2 확산 억제층을 통해 제2 확산 공정을 수행하여 활성 영역을 형성하고 상기 형성된 활성 영역의 하단에 적어도 하나의 요철 링을 형성하는 단계를 포함하는 애벌랜치 포토다이오드 제조방법.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 확산 억제층은
SiO2 또는 SiNx를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 애벌랜치 포토다이오드 제조방법.
- 제8항에 있어서, 상기 증폭층 내에 확산 영역을 형성하는 단계는
확산 소스가 상기 증폭층 내로 확산되고 상기 확산된 확산 소스의 활성화를 위해서 열처리하는 것을 특징으로 하는 애벌랜치 포토다이오드 제조방법.
- 제8항에 있어서, 상기 활성 영역을 형성하고 상기 형성된 활성 영역의 하단에 적어도 하나의 요철 링을 형성하는 단계는
확산 소스가 상기 증폭층 내로 확산되고 상기 확산된 확산 소스의 활성화를 위해서 열처리하는 것을 특징으로 하는 애벌랜치 포토다이오드 제조방법.
- 제8항에 있어서, 상기 활성 영역을 형성하고 상기 형성된 활성 영역의 하단에 적어도 하나의 요철 링을 형성하는 단계는
상기 활성 영역의 깊이를 상기 증폭층의 깊이의 50% 이상 내지 80% 이하로 형성하는 것을 특징으로 하는 애벌랜치 포토다이오드 제조방법.
- 제8항에 있어서,
BCB, 폴리아미드, SiO2 또는 SiNx 중 어느 하나로 형성된 반사 억제층을 상기 증폭층의 상부에 형성하는 단계를 더 포함하는 애벌랜치 포토다이오드 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 반사 억제층을 상기 증폭층의 상부에 형성하는 단계는
상기 반사 억제층과 상기 증폭층 사이에 표면 보호층을 형성하고 동시에 상기 반사 억제층을 형성하는 것을 특징으로 하는 애벌랜치 포토다이오드 제조방법.
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