KR102473706B1 - 포토멀티플라이어 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판; 상기 기판 상에 제공되고, 제1 영역 및 상기 제1 영역을 평면적으로 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 매몰층; 상기 제1 영역 상의 활성층; 상기 제2 영역 상에 제공되고, 상기 활성층을 격리하는 트렌치 절연체; 및 상기 활성층 상의 제1 부분 및 상기 트렌치 절연체 상의 제2 부분을 포함하는 소멸 저항을 포함한다. 상기 제1 부분은 상기 활성층의 상면과 접촉한다.
Description
본 발명은 포토멀티플라이어 및 그 제조방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 소멸 저항의 균일도가 높은 포토멀티플라이어 및 그 제조방법에 대한 것이다.
SIPM(Silicon Photomultiplier)은 제한된 가이거 모드에서 동작하는 반도체 광센서로 광전증배관 정도의 신호증폭율로 단일광자의 검출에 이용될 수 있으면서도 크기가 작고 자기장의 영향을 받지 않는 등 장점이 많다. 이런 SIPM은 500개 이상의 마이크로픽셀로 이루어져 있으며, 한 마이크로픽셀은 약 20㎛ 정도의 크기를 갖는다. 각각의 마이크로픽셀은 독립적으로 광자를 검출하고 증폭한다. 각각의 마이크로픽셀에 광자가 들어가 전자와 홀 쌍이 생성되면, SIPM 내부의 전기장에 의하여 증폭이 일어나고 일정 크기의 신호를 생성하여 출력하는데, 이때의 SIPM의 출력 신호는 모든 마이크로픽셀의 신호가 합해진 신호이다.
본 발명은 소멸 저항의 성능이 우수한 포토멀티플라이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기판; 상기 기판 상에 제공되고, 제1 영역 및 상기 제1 영역을 평면적으로 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 매몰층; 상기 제1 영역 상의 활성층; 상기 제2 영역 상에 제공되고, 상기 활성층을 격리하는 트렌치 절연체; 및 상기 활성층 상의 제1 부분 및 상기 트렌치 절연체 상의 제2 부분을 포함하는 소멸 저항을 포함하고, 상기 제1 부분은 상기 활성층의 상면과 접촉하는 포토멀티플라이어를 제공한다.
상기 제1 부분의 상면 및 상기 제2 부분의 상면의 레벨 차이는 상기 제1 부분의 두께보다 작을 수 있다.
상기 제1 영역 및 상기 제1 부분 사이에 개재되는 제1 절연막 및 제2 절연막을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 부분은 상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막을 관통할 수 있다.
상기 제1 절연막은 실리콘 산화물을 포함하고, 상기 제2 절연막은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.
상기 제1 부분의 상면 및 상기 제2 부분의 상면의 레벨 차이는 상기 제2 절연막의 두께보다 작을 수 있다.
상기 트렌치 절연체는 그의 상면의 가장자리에서 수직하게 돌출된 제1 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 소멸 저항은 그의 상면에서 수직하게 돌출된 제2 돌출부를 더 포함하고, 상기 제2 돌출부는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 개재될 수 있다.
상기 소멸 저항을 덮는 제3 절연막 및 상기 제3 절연막을 관통하여 상기 소멸 저항의 상면과 접촉하는 금속 배선을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 기판 상에 제1 영역 및 상기 제1 영역을 평면적으로 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 매몰층을 형성하는 것; 상기 제1 영역 상에 활성층을 형성하는 것; 상기 제2 영역의 일부를 식각하여 상기 활성층을 격리하는 트렌치를 형성하는 것; 상기 트렌치와 인접하는 상기 제2 영역을 산화시켜 상기 제2 영역 상에 트렌치 절연체를 형성하는 것; 및 상기 활성층 상의 제1 부분 및 상기 트렌치 절연체 상의 제2 부분을 포함하는 소멸 저항을 형성하는 것을 포함하고, 상기 제1 부분은 상기 활성층의 상면과 접촉하는 포토멀티플라이어 제조방법을 제공한다.
상기 매몰층 상에 제1 절연막을 형성하는 것, 및 상기 제1 절연막 상에 제2 절연막을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 활성층 상의 상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막을 선택적으로 제거하여 제1 개구를 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 소멸 저항은 상기 제1 개구를 채울 수 있다.
상기 트렌치를 형성하는 것은, 상기 트렌치 상의 상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막을 패터닝하는 것, 및 패터닝된 상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막을 마스크로 상기 제2 영역의 일부를 식각하는 것을 포함할 수 있다.
상기 소멸 저항을 덮는 제3 절연막을 형성하는 것, 및 상기 제3 절연막 상에 금속 배선을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 소멸 저항 상의 상기 제3 절연막을 선택적으로 제거하여 제2 개구를 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 금속 배선은 상기 제2 개구를 채울 수 있다.
상기 소멸 저항을 형성하는 것은, 상기 소멸 저항의 상면에서 수직하게 돌출된 돌출부를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 포토멀티플라이어는 소멸 저항의 균일도가 높아 소멸 저항의 성능이 우수할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 포토멀티플라이어의 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 1c는 도 1a의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 2a, 도 3a, 도 4a 및 도 5a는 본 발명에 따른 포토멀티플라이어의 제조방법을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 2b, 도 3b, 도 4b 및 도 5b는 각각 도 2a, 도 3a, 도 4a 및 도 5a의 A-A'선에 따른 단면도들이다.
도 5c는 도 5a의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 비교예에 따른 포토멀티플라이어의 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 1c는 도 1a의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 2a, 도 3a, 도 4a 및 도 5a는 본 발명에 따른 포토멀티플라이어의 제조방법을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 2b, 도 3b, 도 4b 및 도 5b는 각각 도 2a, 도 3a, 도 4a 및 도 5a의 A-A'선에 따른 단면도들이다.
도 5c는 도 5a의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 비교예에 따른 포토멀티플라이어의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1a는 본 발명에 따른 포토멀티플라이어의 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A'선에 따른 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명에 따른 포토멀티플라이어는 기판(110), 매몰층(120), 활성층들(130), 트렌치 절연체(140), 제1 절연막(150), 제2 절연막(160), 소멸 저항들(170), 제3 절연막(180) 및 금속 배선들(190)을 포함할 수 있다.
기판(110) 상에 매몰층(120) 및 활성층들(130)이 제공될 수 있다. 매몰층(120)은 제1 영역들(RG1) 및 제2 영역(RG2)을 포함할 수 있다. 제1 영역들(RG1)은 2차원적으로 배열될 수 있다. 제1 영역들(RG1)은 제2 영역(RG2)에 의해 서로 이격될 수 있다. 다시 말하면, 제2 영역(RG2)은 제1 영역들(RG1)을 평면적으로 둘러쌀 수 있다. 매몰층(120)의 각각의 제1 영역들(RG1) 상에 각각의 활성층들(130)이 제공될 수 있다.
일 예로, 기판(110), 매몰층(120) 및 활성층(130)은 실리콘을 포함할 수 있다. 활성층(130)에 광이 입력되면 전류가 생성될 수 있다. 일 예로, 활성층(130), 매몰층(120) 및 기판(110)은 순서대로 N+, P, P+의 도핑 구조를 가질 수 있다. 다른 예로, 활성층(130), 매몰층(120) 및 기판(110)은 순서대로 P+, N, N+의 도핑 구조를 가질 수 있다.
트렌치 절연체(140)는 매몰층(120)의 제2 영역(RG2) 상에 제공될 수 있다. 트렌치 절연체(140)는 매몰층(120)의 제1 영역들(RG1) 사이에 제공될 수 있다. 트렌치 절연체(140)에 의해 활성층(130)이 격리될 수 있다. 다시 말하면, 트렌치 절연체(140)는 활성층(130) 내에서 생성된 전류가 누화되는 것을 방지할 수 있다. 트렌치 절연체(140)의 하면의 레벨은 활성층(130)의 하면의 레벨보다 낮을 수 있다. 트렌치 절연체(140)의 하면의 레벨은 매몰층(120)의 하면의 레벨보다 높을 수 있다. 트렌치 절연체(140)의 상면(140t)의 레벨은 매몰층(120) 및 활성층(130) 각각의 상면의 레벨보다 높을 수 있다. 트렌치 절연체(140)는 전기적 및 광학적 차폐 기능을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 트렌치 절연체(140)는 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
트렌치 절연체(140)는 제1 돌출부들(141)을 포함할 수 있다. 제1 돌출부들(141)은 트렌치 절연체(140)의 양 측에 각각 위치할 수 있다. 각각의 제1 돌출부들(141)은 매몰층(120)의 제1 영역(RG1)에 인접할 수 있다. 각각의 제1 돌출부들(141)은 트렌치 절연체(140)의 상면(140t)의 가장자리에서 수직하게 돌출될 수 있다. 제1 돌출부들(141)은 트렌치 절연체(140)와 동일한 물질(예를 들어, 실리콘 산화물)을 포함할 수 있다.
매몰층(120)의 제1 영역들(RG1) 상에 제1 절연막(150) 및 제2 절연막(160)이 순차적으로 제공될 수 있다. 일 예로, 제1 절연막(150)은 트렌치 절연체(140)와 동일한 물질(예를 들어, 실리콘 산화물)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 절연막(160)은 실리콘 질화물(예를 들어, Si3N4)을 포함할 수 있다. 트렌치 절연체(140)의 상면(140t)의 적어도 일부의 레벨은 제2 절연막(160)의 상면(160t)의 적어도 일부의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다.
각각의 활성층들(130)에 소멸 저항(Quenching resistor, 170)이 연결될 수 있다. 소멸 저항(170)은 제1 부분들(171) 및 제2 부분(172)을 포함할 수 있다. 제1 부분들(171)은 소멸 저항(170)의 양 단부에 각각 위치할 수 있고, 제2 부분(172)은 제1 부분들(171)을 연결할 수 있다. 제1 부분들(171)은 매몰층(120)의 제1 영역(RG1) 상에 제공될 수 있고, 제2 부분(172)은 매몰층(120)의 제2 영역(RG2) 상에 제공될 수 있다. 일 예로, 제1 부분(171)의 상면(171t)의 적어도 일부의 레벨은 제2 부분(172)의 상면(172t)의 적어도 일부의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다. 다른 예로, 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이는 소멸 저항(170)의 제1 부분(171)의 두께보다 작을 수 있다. 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이는 제2 절연막(160)의 두께보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이는 10nm 내지 100nm일 수 있다.
소멸 저항(170)의 제1 부분들(171) 중 하나는 제1 절연막(150) 및 제2 절연막(160)을 관통하여 활성층(130)의 상면과 접촉할 수 있다. 소멸 저항(170)의 제1 부분들(171) 중 상기 하나는 제1 개구들(OP1)을 통해 활성층(130)과 접촉할 수 있다. 소멸 저항(170)의 제1 부분들(171) 중 하나는 제1 개구들(OP1)을 채울 수 있다. 소멸 저항(170)은 고저항 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 소멸 저항(170)은 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 소멸 저항(170)은 그를 흐르는 전류의 전압 강하를 유발할 수 있다.
소멸 저항(170)은 그의 상면에서 수직하게 돌출된 제2 돌출부들(173)을 더 포함할 수 있다. 제2 돌출부(173)는 제1 부분(171)과 제2 부분(172) 사이에 개재될 수 있다. 제2 돌출부(173)는 트렌치 절연체(140)의 제1 돌출부(141)에 대응되는 위치에 제공될 수 있다. 다시 말하면, 제2 돌출부(173)는 트렌치 절연체(140)의 제1 돌출부(141)와 수직적으로 중첩될 수 있다.
제3 절연막(180)은 소멸 저항들(170) 및 제2 절연막(160)을 컨포멀하게 덮을 수 있다. 일 예로, 제3 절연막(180)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.
제3 절연막(180) 상에 금속 배선들(190)이 제공될 수 있다. 각각의 금속 배선들(190)은 제3 절연막(180)을 관통하여 소멸 저항들(170)의 상면들과 접촉할 수 있다. 금속 배선(190)은 제2 개구들(OP2)을 통해 소멸 저항들(170)과 접촉할 수 있다. 금속 배선(190)은 제2 개구들(OP2)을 채울 수 있다. 금속 배선(190)은 외부 회로와 연결되어 소멸 저항들(170)을 외부 회로에 연결할 수 있다. 활성층(130)에서 생성된 전류는 소멸 저항(170) 및 금속 배선(190)을 통해 외부 회로로 흐를 수 있다.
도 2a, 도 3a, 도 4a 및 도 5a는 본 발명에 따른 포토멀티플라이어의 제조방법을 설명하기 위한 평면도들이고, 도 2b, 도 3b, 도 4b 및 도 5b는 각각 도 2a, 도 3a, 도 4a 및 도 5a의 A-A'선에 따른 단면도들이고, 도 5c는 도 5a의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기판(110) 상에 매몰층(120)이 형성될 수 있다. 매몰층(120)은 제1 영역들(RG1) 및 제2 영역(RG2)을 포함할 수 있다. 매몰층(120)의 각각의 제1 영역들(RG1) 상에 각각의 활성층들(130)이 형성될 수 있다. 활성층(130)에 광이 입력되면 전류가 생성될 수 있다. 일 예로, 활성층(130), 매몰층(120) 및 기판(110)은 순서대로 N+, P, P+의 도핑 구조를 가질 수 있다. 다른 예로, 활성층(130), 매몰층(120) 및 기판(110)은 순서대로 P+, N, N+의 도핑 구조를 가질 수 있다. 활성층(130), 매몰층(120) 및 기판(110)은 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있는 공지의 방법으로 형성될 수 있다.
활성층(130) 및 매몰층(120) 상에 제1 절연막(150) 및 제2 절연막(160)이 순차적으로 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 절연막(150)은 CVD(Chemical vapor deposition)를 이용하여 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 절연막(150)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 절연막(160)은 CVD를 이용하여 형성될 수 있다. 일 예로, 제2 절연막(160)은 실리콘 질화물(예를 들어, Si3N4)을 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 매몰층(120)의 제2 영역(RG2)에 트렌치(TR)를 형성할 수 있다. 트렌치(TR)를 형성하는 것은, 포토리소그래피를 이용하여 제1 절연막(150) 및 제2 절연막(160)을 패터닝하는 것, 및 패터닝된 제1 절연막(150) 및 제2 절연막(160)을 마스크로 매몰층(120)의 제2 영역(RG2)의 일부를 식각하는 것을 포함할 수 있다. 트렌치(TR)의 하면의 레벨은 활성층(130)의 하면의 레벨보다 낮을 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 매몰층(120)의 제2 영역(RG2) 상에 트렌치 절연체(140)를 형성할 수 있다. 트렌치 절연체(140)는 트렌치(TG)와 인접하는 매몰층(120)의 제2 영역(RG2)이 산화되어 형성될 수 있다. 일 예로, 매몰층(120)은 열산화(Thermal oxidation) 될 수 있다. 일 예로, 트렌치 절연체(140)는 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 트렌치 절연체(140)의 하면의 레벨은 활성층들(130)의 하면의 레벨보다 낮을 수 있다. 트렌치 절연체(140)의 하면의 레벨은 매몰층(120)의 하면의 레벨보다 높을 수 있다. 트렌치 절연체(140)의 상면(140t)의 적어도 일부의 레벨은 제2 절연막(160)의 상면(160t)의 적어도 일부의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 열산화 과정에서, 트렌치 절연체(140)에 제1 돌출부들(141)이 형성될 수 있다. 일 예로, 트렌치(TR) 양 측에 인접하는 매몰층(120)의 제2 영역(RG2)이 산화되면서, 수직하게 돌출된 형태의 제1 돌출부들(141)이 형성될 수 있다. 다시 말하면, 각각의 제1 돌출부들(141)은 트렌치 절연체(140)의 상면(140t)의 가장자리에서 수직하게 돌출될 수 있다.
트렌치 절연체(140)가 제1 절연막(150)과 동일한 물질을 포함하는 경우, 트렌치 절연체(140) 및 제1 절연막(150)은 그들 사이의 경계 없이 일체로 결합될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 소멸 저항들(170)을 형성할 수 있다. 소멸 저항들(170)을 형성하는 것은, 폴리실리콘막을 기판(110)의 전면 상에 증착하는 것, 및 포토리소그래피를 이용하여 폴리실리콘막을 패터닝하는 것을 포함할 수 있다. 소멸 저항(170)의 제1 부분들(171)은 매몰층(120)의 제1 영역(RG1) 상에 형성될 수 있다. 소멸 저항(170)의 제2 부분(172)은 매몰층(120)의 제2 영역(RG2) 상에 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 부분(171)의 상면(171t)의 적어도 일부의 레벨은 제2 부분(172)의 상면(172t)의 적어도 일부의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다. 다른 예로, 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이는 소멸 저항(170)의 제1 부분(171)의 두께보다 작을 수 있다. 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이는 제2 절연막(160)의 두께보다 작을 수 있다.
폴리실리콘막을 기판(110)의 전면 상에 증착하기 전에, 활성층들(130) 상의 제1 절연막(150) 및 제2 절연막(160)을 선택적으로 제거하여 제1 개구들(OP1)을 형성할 수 있다. 소멸 저항(170)은 제1 개구들(OP1)을 채울 수 있다. 제1 개구들(OP1)을 통해, 소멸 저항(170)의 제1 부분들(171) 중 하나가 제1 절연막(150) 및 제2 절연막(160)을 관통하여 활성층(130)의 상면과 접촉할 수 있다.
소멸 저항(170)의 제2 돌출부(173)는 트렌치 절연체(140)의 제1 돌출부(141)와 수직적으로 중첩되는 위치에 형성될 수 있다. 제2 돌출부(173)는 제1 부분(171) 및 제2 부분(172) 사이에 개재될 수 있다.
다시 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 기판(110)의 전면 상에 제3 절연막(180)이 형성될 수 있다. 일 예로, 제3 절연막(180)은 CVD를 이용하여 형성될 수 있다. 일 예로, 제3 절연막(180)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.
제3 절연막(180) 상에 금속 배선들(190)이 형성될 수 있다. 금속 배선들(190)이 형성되기 전에, 소멸 저항들(170) 상의 제3 절연막(180)을 선택적으로 제거하여 제2 개구들(OP2)을 형성할 수 있다. 금속 배선(190)은 제2 개구들(OP2)을 채울 수 있다. 제2 개구들(OP2)을 통해, 금속 배선(190)이 제3 절연막(180)을 관통하여 소멸 저항들(170)의 상면들과 접촉할 수 있다.
도 6은 본 발명의 비교예에 따른 포토멀티플라이어의 단면도이다.
설명의 간결함을 위해, 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명된 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 비교예에 따른 포토멀티플라이어는 기판(110), 매몰층(120), 활성층(130), 절연체(40), 제1 절연막(150), 제2 절연막(160), 소멸 저항(170), 제3 절연막(180) 및 금속 배선(190)을 포함할 수 있다.
절연체(40)는 활성층(130)을 격리할 수 있다. 다시 말하면, 절연체(40)는 활성층(130) 내에서 생성된 전류가 누화되는 것을 방지할 수 있다. 절연체(40)의 하면(41)의 레벨은 활성층(130)의 하면의 레벨보다 낮을 수 있다. 절연체(40)의 하면(41)은 매몰층(120) 내에 위치할 수 있다. 절연체(40)의 상면(42)의 레벨은 제2 절연막(160)의 상면(160t)의 레벨보다 높을 수 있다. 절연체(40)는 전기적 및 광학적 차폐 기능을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 절연체(40)는 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
소멸 저항(170)은 제2 절연막(160) 상의 제1 부분(171) 및 절연체(40)의 상면(42) 상의 제2 부분(172)을 포함할 수 있다. 절연체(40)의 상면(42)의 레벨이 제2 절연막(160)의 상면(160t)의 레벨보다 높기 때문에, 소멸 저항(170)의 제1 부분(171)의 상면(171t)의 레벨은 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨보다 낮을 수 있다. 다시 말하면, 소멸 저항(170)의 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이는 소멸 저항(170)의 제1 부분(171)의 두께보다 클 수 있다. 소멸 저항(170)의 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이는 소멸 저항(170)의 제2 절연막(160)의 두께보다 클 수 있다. 이에 따라, 소멸 저항(170)의 저항의 균일도(Uniformity)가 상대적으로 낮을 수 있고, 소멸 저항(170)의 성능이 상대적으로 열등할 수 있다.
다시 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명에 따른 포토멀티플라이어는 소멸 저항(170)의 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이가 소멸 저항(170)의 제1 부분(171) 또는 제2 절연막(160)의 두께보다 작을 수 있다. 이에 따라, 소멸 저항(170)의 저항의 균일도(Uniformity)가 상대적으로 높을 수 있고, 소멸 저항(170)의 성능이 상대적으로 우수할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 기판
120: 매몰층
130: 활성층
140: 트렌치 절연체
170: 소멸 저항
120: 매몰층
130: 활성층
140: 트렌치 절연체
170: 소멸 저항
Claims (18)
- 기판;
상기 기판 상에 제공되고, 제1 영역 및 상기 제1 영역을 평면적으로 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 매몰층;
상기 제1 영역 상의 활성층;
상기 제2 영역 상에 제공되고, 상기 활성층을 격리하는 트렌치 절연체; 및
상기 활성층 상의 제1 부분 및 상기 트렌치 절연체 상의 제2 부분을 포함하는 소멸 저항을 포함하고,
상기 제1 부분은 상기 활성층의 상면과 접촉하는 포토멀티플라이어.
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 제1 영역 및 상기 제1 부분 사이에 개재되는 제1 절연막 및 제2 절연막을 더 포함하는 포토멀티플라이어.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제1 부분은 상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막을 관통하는 포토멀티플라이어.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제1 절연막은 실리콘 산화물을 포함하고,
상기 제2 절연막은 실리콘 질화물을 포함하는 포토멀티플라이어.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 트렌치 절연체는 그의 상면의 가장자리에서 수직하게 돌출된 제1 돌출부를 포함하는 포토멀티플라이어.
- 제 1 항에 있어서,
상기 소멸 저항은 그의 상면에서 수직하게 돌출된 제2 돌출부를 더 포함하고,
상기 제2 돌출부는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 개재되는 포토멀티플라이어.
- 제 1 항에 있어서,
상기 소멸 저항을 덮는 제3 절연막 및 상기 제3 절연막을 관통하여 상기 소멸 저항의 상면과 접촉하는 금속 배선을 더 포함하는 포토멀티플라이어.
- 기판 상에 제1 영역 및 상기 제1 영역을 평면적으로 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 매몰층을 형성하는 것;
상기 제1 영역 상에 활성층을 형성하는 것;
상기 제2 영역의 일부를 식각하여 상기 활성층을 격리하는 트렌치를 형성하는 것;
상기 트렌치와 인접하는 상기 제2 영역을 산화시켜 상기 제2 영역 상에 트렌치 절연체를 형성하는 것; 및
상기 활성층 상의 제1 부분 및 상기 트렌치 절연체 상의 제2 부분을 포함하는 소멸 저항을 형성하는 것을 포함하고,
상기 제1 부분은 상기 활성층의 상면과 접촉하는 포토멀티플라이어 제조방법.
- 삭제
- 삭제
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|---|---|---|---|
| KR1020180050168A KR102473706B1 (ko) | 2018-04-30 | 2018-04-30 | 포토멀티플라이어 및 그 제조방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020180050168A KR102473706B1 (ko) | 2018-04-30 | 2018-04-30 | 포토멀티플라이어 및 그 제조방법 |
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| KR20190125847A KR20190125847A (ko) | 2019-11-07 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180050168A KR102473706B1 (ko) | 2018-04-30 | 2018-04-30 | 포토멀티플라이어 및 그 제조방법 |
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| KR (1) | KR102473706B1 (ko) |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US20130277564A1 (en) * | 2010-12-21 | 2013-10-24 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. | Silicon photoelectric multiplier with optical cross-talk suppression due to properties of a substrate |
| KR101749240B1 (ko) * | 2010-12-17 | 2017-06-21 | 한국전자통신연구원 | 반도체 포토멀티플라이어의 상부 광학 구조 및 그 제작 방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101330270B1 (ko) * | 2010-01-29 | 2013-11-15 | 이화여자대학교 산학협력단 | 소비전력 및 암전류가 감소된 실리콘 광전자 증배관 |
| KR101768704B1 (ko) * | 2011-09-02 | 2017-08-17 | 한국전자통신연구원 | 포토멀티플라이어 및 그의 제조방법 |
-
2018
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101749240B1 (ko) * | 2010-12-17 | 2017-06-21 | 한국전자통신연구원 | 반도체 포토멀티플라이어의 상부 광학 구조 및 그 제작 방법 |
| US20130277564A1 (en) * | 2010-12-21 | 2013-10-24 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. | Silicon photoelectric multiplier with optical cross-talk suppression due to properties of a substrate |
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| KR20190125847A (ko) | 2019-11-07 |
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