KR102475560B1 - 향상된 성능을 갖는 박막화된 초격자 광검출기 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
다양한 실시예들은 초격자 광검출기 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 초격자 광검출기는 입사되는 광을 흡수하기 위한 흡수층, 및 흡수층에 결합되어, 입사되는 광이 흡수층 내에서 도파되도록 하는 도파층을 포함하고, 도파층은 복수의 금속 패턴들과 복수의 유전체 패턴들이 반복으로 배열되는 주기 구조를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 초격자 광검출기는 향상된 성능을 가지면서도, 박막화될 수 있다.
Description
다양한 실시예들은 향상된 성능을 갖는 박막화된 초격자 광검출기 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 초격자 광검출기는 초격자 구조의 흡수층을 포함하며, 흡수층을 통해 원하는 주파수 대역의 광을 흡수하여 검출한다. 이 때 흡수층의 두께가, 초격자 광검출기의 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 예를 들면, 흡수층의 두께가 두꺼울수록, 초격자 광검출기의 잡음온도분해능(noise equivalent temperature difference; NETD) 특성이 우수하다. 즉, 초격자 광검출기에서, 흡수층의 두께가 두꺼울수록, 암전류가 감소되고, 양자효율이 향상되며, 전하적분용량이 증가되며, 이로써 잡음온도분해능 특성이 우수하다. 이로 인해, 초격자 광검출기의 소형화를 구현하기 위해 흡수층의 두께가 얇아지는 경우, 초격자 광검출기의 성능도 열화된다.
다양한 실시예들은, 향상된 성능을 갖는 박막화된 초격자 광검출기 및 그의 제조 방법을 제공한다.
다양한 실시예들에 따른 향상된 성능을 갖는 박막화된 초격자 광검출기는, 입사되는 광을 흡수하기 위한 흡수층, 및 상기 흡수층에 결합되어, 상기 입사되는 광이 상기 흡수층 내에서 도파되도록 하는 도파층을 포함하고, 상기 도파층은, 복수의 금속 패턴들과 복수의 유전체 패턴들이 반복으로 배열되는 주기 구조를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 향상된 성능을 갖는 박막화된 초격자 광검출기의 제조 방법은, 입사되는 광을 흡수하기 위한 흡수층을 준비하는 단계, 및 상기 흡수층 상에 상기 입사되는 광이 상기 흡수층 내에서 도파되도록 하기 위한 도파층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 도파층은, 복수의 금속 패턴들과 복수의 유전체 패턴들이 반복으로 배열되는 주기 구조를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 초격자 광검출기가 얇은 두께의 흡수층을 갖더라도, 흡수층에서의 광 흡수 효율을 향상시키기 위한 구성을 포함함으로써, 일정 수준 이상으로 향상된 성능을 가질 수 있다. 이 때 초격자 광검출기가 주기 구조를 포함함에 따라, 초격자 광검출기에서 암전류가 감소되고, 양쟈효율이 향상될 수 있다. 한편, 초격자 광검출기가 커패시터층을 포함함에 따라, 초격자 광검출기에서 전하적분용량이 증가될 수 있다. 이에 따라, 초격자 광검출기가 얇은 두께의 흡수층을 갖더라도, 초격자 광검출기의 잡음온도분해능 특성이 우수할 수 있다. 따라서, 초격자 광검출기가 얇은 두께의 흡수층을 가지고 박막화되더라도, 일정 수준 이상으로 향상된 성능을 가질 수 있다. 바꿔 말하면, 초격자 광검출기가 성능의 열화 없이, 박막화될 수 있다.
도 1은 제 1 실시예들에 따른 초격자 광검출기를 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 도파층을 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 1의 흡수층과 도파층의 동작 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4h는 제 1 실시예들에 따른 초격자 광검출기의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 제 2 실시예들에 따른 초격자 광검출기를 도시하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 제 2 실시예들에 따른 초격자 광검출기의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른 초격자 광검출기의 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 도파층을 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 1의 흡수층과 도파층의 동작 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4h는 제 1 실시예들에 따른 초격자 광검출기의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 제 2 실시예들에 따른 초격자 광검출기를 도시하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 제 2 실시예들에 따른 초격자 광검출기의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른 초격자 광검출기의 성능을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 제 1 실시예들에 따른 초격자 광검출기(100)를 도시하는 도면이다. 도 2는 도 1의 도파층(120)을 도시하는 사시도이다. 도 3은 도 1의 도파층(120)의 동작 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 제 1 실시예들에 따른 초격자 광검출기(100)는, 흡수층(110), 도파층(120), 및 회로층(130)을 포함할 수 있다.
흡수층(110)은 입사되는 광을 흡수할 수 있다. 그리고, 흡수층(110)은 흡수되는 광에 대해 광 신호를 발생시킬 수 있다. 이 때 흡수층(110)는 초격자 구조(superlattice structure)로 구현될 수 있다. 초격자 구조는 적어도 두 개의 물질들의 층들이 주기적으로 배열된 구조를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따르면, 흡수층(110)은 InAs와 GaSb의 초격자 구조로 구현될 수 있다. 예를 들면, 흡수층(110)은 제 1 컨택층, 제 1 컨택층 상의 적어도 하나의 활성층, 및 활성층 상의 제 2 컨택층을 포함할 수 있다. 바꿔 말하면, 흡수층(110)에서, 활성층이 제 1 컨택층과 제 2 컨택층 사이에 배치될 수 있다.
도파층(120)은, 흡수층(110)으로 입사되는 광이 흡수층(110) 내에서 도파되도록 할 수 있다. 이를 위해, 도파층(120)은 흡수층(110)에 결합될 수 있다. 그리고, 도파층(120)은 흡수층(110)에서 발생되는 광 신호를 회로층(130)으로 전달할 수 있다. 이를 위해, 도파층(120)은 회로층(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 도파층(120)은 주기 구조(periodic structure)(121, 123) 및 금속층(125)을 포함할 수 있다.
주기 구조(121, 123)은 흡수층(110)에 결합될 수 있다. 주기 구조(121, 123)는 복수의 금속 패턴(121)들과 복수의 유전체 패턴(123)을 포함하며, 금속 패턴(121)들과 유전체 패턴(123)들은 반복으로 배열될 수 있다. 이 때 주기 구조(121, 123)에는, 금속 패턴(121)들과 유전체 패턴(123)들이 종렬 또는 횡렬 중 적어도 하나로 반복될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 금속 패턴(121)들은 상호로부터 이격되어, 바둑판 배열로 배치되고, 유전체 패턴(123)들은 금속 패턴(121)들 사이에 배치될 수 있다. 이를 통해, 도 3에 도시된 바와 같이, 주기 구조(121, 123)가 흡수층(110)에서 투과되는 광을 흡수층(110)으로 굴절 또는 반사시킴으로써, 흡수층(110)에서 투과되는 광을 흡수층(110) 내에서 도파되도록 할 수 있다. 이에 따라, 흡수층(110)에서, 입사되는 광을 직접적으로 흡수하는 싱글 패스 흡수(single path absorption)뿐 아니라, 도파되는 광을 흡수하는 도파모드 공진 흡수(guided-mode resonance absorption)가 이루어질 수 있다. 그리고, 금속 패턴(121)들은 흡수층(110)의 제 1 컨택층과 접촉하여, 흡수층(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해, 금속 패턴(121)들은 흡수층(110)으로부터 광 신호를 획득할 수 있다.
금속층(125)은 주기 구조(121, 123)를 지지할 수 있다. 이 때 금속층(125)은 주기 구조(121, 123)를 사이에 두고, 흡수층(110)의 맞은 편에 배치될 수 있다. 그리고, 금속층(125)은 금속 패턴(121)들과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 금속층(125)은 회로층(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해, 금속층(125)은 금속 패턴(121)들을 통해 광 신호를 획득하고, 회로층(130)으로 광 신호를 전달할 수 있다.
회로층(130)은 흡수층(110)과 도파층(120)을 지지할 수 있다. 이를 위해, 회로층(130)은 도파층(120)을 사이에 두고, 흡수층(110)의 맞은 편에 배치될 수 있다. 회로층(130)은 광 신호를 전기적인 신호를 변환하고, 전기적인 신호를 출력할 수 있다. 이를 위해, 회로층(130)은 도파층(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 회로층(130)은 도파층(120)에 대향하는 표면에 전극층(131)을 포함하고, 전극층(131)은 도파층(120)의 금속층(125)과 접촉하여, 도파층(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해, 회로층(130)은 도파층(120)을 통해 광 신호를 검출할 수 있다.
제 1 실시예들에 따른 초격자 광검출기(100)는 모놀리식(monolithic) 방식으로 제조될 수 있다. 즉, 회로층(130) 상에서, 도파층(120)의 면적이 흡수층(110)의 면적과 유사하거나 동일하게 형성될 수 있다. 이에 대해, 도 4a 내지 도 4h를 참조하여, 후술될 것이다. 도 4a 내지 도 4h는 제 1 실시예들에 따른 초격자 광검출기(100)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 흡수층(110)이 준비될 수 있다. 이 때 기판(101)이 준비되고, 흡수층(110)이 기판(101) 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 에치 스탑층(etch stop layer)(103)이 기판(101) 상에 형성된 다음, 흡수층(101)이 에치 스탑층(103) 상에 형성될 수 있다. 흡수층(110)는 초격자 구조로 구현될 수 있다. 초격자 구조는 적어도 두 개의 물질들의 층들이 주기적으로 배열된 구조를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따르면, 흡수층(110)은 InAs와 GaSb의 초격자 구조로 구현될 수 있다.
이어서, 도 4b, 도 4c, 도 4d 및 도 4e에 도시된 바와 같이, 도파층(120)이 흡수층(110) 상에 형성될 수 있다. 도파층(120)은 주기 구조(121, 123) 및 금속층(125)을 포함할 수 있다. 이 때 주기 구조(121, 123)가 흡수층(110) 상에 형성된 다음, 금속층(125)이 주기 구조(121, 123) 상에 형성될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 복수의 금속 패턴(121)들이 흡수층(110) 상에 형성될 수 있다. 이 때 금속 패턴(121)들이 종렬 또는 횡렬 중 적어도 하나에 따라 상호로부터 이격되도록, 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 금속 패턴(121)들은 바둑판 배열로 배치되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 금속 재료가 흡수층(110) 상에 증착됨으로써, 금속 패턴(121)들이 형성될 수 있다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 유전체 재료(122)가 흡수층(110)과 금속 패턴(121) 상에 증착될 수 있다. 여기서, 유전체 재료(122)가 금속 패턴(121)들의 사이에 삽입되도록 증착될 수 있으며, 금속 패턴(121)들 상에도 증착될 수 있다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 금속 패턴(121)들 상에서의 평탄화를 통해, 유전체 패턴(123)들이 형성될 수 있다. 즉, 금속 패턴(121)들 상의 유전체 재료(122)가 제거되도록 평탄화를 진행함으로써, 금속 패턴(121)들 사이의 유전체 재료(122)가 유전체 패턴(123)들로 남을 수 있다. 바꿔 말하면, 유전체 패턴(123)들이 금속 패턴(121)들 사이에 배치되도록, 형성될 수 있다. 이 때 주기 구조(121, 123)에는, 금속 패턴(121)들과 유전체 패턴(123)들이 종렬 또는 횡렬 중 적어도 하나로 반복될 수 있다. 그리고, 금속 패턴(121)들과 유전체 패턴(123)들이 동일한 높이를 가질 수 있다. 예를 들면, 평탄화는 화학적 기계 연마(chemical mechanical polishing) 방식으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 금속 패턴(121)들과 유전체 패턴(123)들이 반복으로 배열되는 주기 구조(121, 123)가 흡수층(110) 상에 결합될 수 있다.
도 4e에 도시된 바와 같이, 금속층(125)이 금속 패턴(121)들과 유전체 패턴(123)들의 주기 구조(121, 123) 상에 형성될 수 있다. 이를 통해, 금속층(125)은 주기 구조(121, 123)를 사이에 두고, 흡수층(110)의 맞은 편에 배치될 수 있다. 그리고, 금속층(125)은 금속 패턴(121)들과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 주기 구조(121, 123)와 금속층(125)을 포함하는 도파층(120)이 구현되며, 도파층(120)이 흡수층(110) 상에 결합될 수 있다.
계속해서, 도 4f에 도시된 바와 같이, 회로층(130)에 대해, 흡수층(110)과 도파층(120)이 반전되도록 회전될 수 있다. 즉, 도파층(120)이 흡수층(110) 상에 형성된 후에, 도파층(120)이 회로층(130)을 향하도록, 흡수층(110)과 도파층(120)이 반전될 수 있다. 즉, 흡수층(110)이 도파층(120) 상에 배치되고, 에치 스탑층(103)이 흡수층(110) 상에 배치되며, 기판(101)이 에치 스탑층(103)에 배치될 수 있다.
마지막으로, 도 4g 및 도 4h에 도시된 바와 같이, 도파층(120)이 회로층(130) 상에 결합될 수 있다. 도 4g에 도시된 바와 같이, 도파층(120)이 회로층(130) 상에 결합될 수 있다. 이 때 도파층(120)이 회로층(130) 상에 장착되면서, 도파층(120)이 회로층(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 회로층(130)이 도파층(120)에 대향하는 표면에 전극층(131)을 포함하고, 도파층(120)의 금속층(125)이 전극층(131)과 접촉하여, 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 와이어 본딩(wire bonding) 방식으로, 금속층(125)이 전극층(131)과 결합될 수 있다. 이 후, 도 4h에 도시된 바와 같이, 기판(101)과 에치 스탑층(103)을 제거할 수 있다. 이를 통해, 흡수층(110)이 노출될 수 있다. 그 결과로, 제 1 실시예들에 따른 초격자 광검출기(100)가 제조될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 필터(미도시됨)가 흡수층(110) 상에 추가로 장착될 수 있다.
도 5는 제 2 실시예들에 따른 초격자 광검출기(200)를 도시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 제 2 실시예들에 따른 초격자 광검출기(200)는, 흡수층(210), 도파층(220), 회로층(230), 및 커패시터층(240)을 포함할 수 있다. 이 때 제 2 실시예들에 따른 초격자 광검출기(200)의 흡수층(210), 도파층(220), 및 회로층(230)의 각각은, 제 1 실시예들에 따른 초격자 광검출기(100)의 흡수층(110), 도파층(120), 및 회로층(130)의 각각과 유사하게 구성되므로, 상세한 설명이 생략될 수 있다. 여기서, 도파층(220)은 복수의 금속 패턴(221)들과 복수의 유전체 패턴(223)들이 반복으로 배열되는 주기 구조(221, 223) 및 금속층(225)을 포함하고, 회로층(230)은 전극층(231)을 포함할 수 있다.
제 2 실시예들에 따르면, 커패시터층(240)은 회로층(230)의 커패시턴스에 더하여, 추가적인 커패시턴스를 제공할 수 있다. 커패시터층(240)은 도파층(220)과 회로층(230) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 커패시터층(240)은 회로층(230)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해, 커패시터층(240)은 회로층(230)에 대해, 추가적인 커패시턴스를 제공할 수 있다. 이러한 커패시터층(240)은 제 1 보호층(241), 제 1 금속층(242), 절연층(244), 제 2 금속층(246), 제 2 보호층(248) 및 결합층(249)을 포함할 수 있다.
제 1 보호층(241)은 회로층(230) 상에 배치될 수 있다. 제 1 금속층(242)은 제 1 보호층(241) 상에 배치될 수 있다. 그리고, 제 1 금속층(242)은 제 1 보호층(241)을 관통하여, 회로층(230)에 전기적으로 연결될 수 있다. 절연층(244)은 제 1 금속층(242) 상에 배치될 수 있다. 제 2 금속층(246)은 절연층(244) 상에 배치될 수 있다. 그리고, 제 2 금속층(244)은 절연층(244) 또는 제 1 보호층(241) 중 적어도 하나를 관통하여, 회로층(230)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때 제 1 금속층(242)과 제 2 금속층(246)은 절연층(244)을 사이에 두고 상호로부터 이격되며, 제 1 금속층(242)과 제 2 금속층(246) 사이의 거리는 절연층(244)의 두께에 상응할 수 있다. 또한, 제 1 금속층(242)과 제 2 금속층(246)은 제 1 보호층(241)과 절연층(244)에 의해 서로 접촉하지 않으며, 회로층(230)에 개별적으로 연결될 수 있다. 제 2 보호층(248)은 제 2 금속층(246) 상에 배치될 수 있다. 이를 통해, 제 1 금속층(242)과 제 2 금속층(246) 사이에 형성되는 커패시턴스가 회로층(230)을 위한 추가적인 커패시턴스로서 제공될 수 있다. 여기서, 추가적인 커패시턴스는 커패시터층(240)의 면적 및 두께를 기반으로, 결정될 수 있다. 예를 들면, 추가적인 커패시턴스는 제 1 금속층(242)과 제 2 금속층(246)이 서로 중첩되는 면적, 및 절연층(244)에 의한 제 1 금속층(242)과 제 2 금속층(246) 사이의 거리를 기반으로, 결정될 수 있다.
결합층(249)은 제 2 보호층(248) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 결합층(249)은 제 2 보호층(248)에 의해, 제 2 금속층(246)으로부터 분리될 수 있다. 그리고, 결합층(249)은 제 1 보호층(241), 절연층(244) 또는 제 2 보호층(248) 중 적어도 하나를 관통하여, 회로층(230)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 결합층(249)은 도파층(220)의 금속층(225)과 접촉하여, 도파층(220)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해, 결합층(249)은 도파층(220)으로부터 광 신호를 획득하고, 회로층(230)으로 광 신호를 전달할 수 있다.
제 2 실시예들에 따르면, 회로층(230)은 흡수층(210)과 도파층(220)뿐 아니라, 커패시터층(240)을 지지할 수 있다. 이 때 회로층(230)은 커패시터층(240)과 결합되며, 커패시터층(240)을 사이에 두고, 도파층(220)의 맞은 편에 배치될 수 있다. 회로층(230)은 내부의 커패시턴스에 더해, 커패시터층(240)에 의해 제공되는 추가적인 커패시턴스를 이용하여, 광 신호를 전기적인 신호로 변환하고, 전기적인 신호를 출력할 수 있다. 여기서, 회로층(230)의 전극층(231)이 제 1 금속층(242), 제 2 금속층(246) 및 결합층(249)의 각각과 전기적으로 연결될 수 있다.
제 2 실시예들에 따른 초격자 광검출기(200)는 모놀리식 방식으로 제조될 수 있다. 즉, 회로층(230) 상에서, 도파층(220)과 커패시터층(240)의 면적이 흡수층(210)의 면적과 유사하거나 동일하게 형성될 수 있다. 이에 대해, 도 4a 내지 도 4e와 함께, 도 6a 내지 도 6d를 참조하여, 후술될 것이다. 도 6a 내지 도 6d는 제 2 실시예들에 따른 초격자 광검출기(200)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 흡수층(210)이 준비되고, 도파층(220)이 흡수층(210) 상에 형성될 수 있다. 이 때 제 2 실시예들에 따른 흡수층(210) 및 도파층(220)의 각각은, 제 1 실시예들에 따른 흡수층(110) 및 도파층(120)의 각각과 유사한 방식으로 형성되므로, 상세한 설명이 생략될 수 있다. 즉, 도 4a에 도시된 바와 유사하게, 흡수층(210)이 기판(201)과 에치 스탑층(203) 상에 형성될 수 있다. 이 후, 도 4b, 도 4c, 도 4d 및 도 4e에 도시된 바와 유사하게, 도파층(220)이 흡수층(210) 상에 형성될 수 있다. 도파층(220)은 주기 구조(221, 223) 및 금속층(225)을 포함할 수 있다. 이 때 주기 구조(221, 223)가 흡수층(210) 상에 형성된 다음, 금속층(225)이 주기 구조(221, 223) 상에 형성될 수 있다.
한편, 도 6a에 도시된 바와 같이, 커패시터층(240)이 회로층(230) 상에 형성될 수 있다. 이 때 커패시터층(240)은 모놀리식 방식으로 형성되며, 이를 통해 커패시터층(240)의 면적이 흡수층(110)의 면적과 유사하거나 동일하게 형성될 수 있다. 커패시터층(240)은 제 1 보호층(241), 제 1 금속층(242), 절연층(244), 제 2 금속층(246), 제 2 보호층(248) 및 결합층(249)을 포함할 수 있다. 제 1 보호층(241)이 회로층(230) 상에 형성된 다음, 제 1 금속층(242)이 제 1 보호층(241) 상에 형성될 수 있다. 그리고, 제 1 금속층(242)이 제 1 보호층(241)을 관통하여, 회로층(230)의 전극층(231)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 후, 절연층(244)이 제 1 금속층(242) 상에 형성된 다음, 제 2 금속층(246)이 절연층(244) 상에 형성될 수 있다. 그리고, 제 2 금속층(244)이 절연층(244) 또는 제 1 보호층(241) 중 적어도 하나를 관통하여, 회로층(230)의 전극층(231)에 전기적으로 연결될 수 있다. 다음으로, 제 2 보호층(248)이 제 2 금속층(246) 상에 형성된 후에, 결합층(249)이 제 2 보호층(248) 상에 형성될 수 있다. 그리고, 결합층(249)이 제 1 보호층(241), 절연층(244) 또는 제 2 보호층(248) 중 적어도 하나를 관통하여, 회로층(230)의 전극층(231)에 전기적으로 연결될 수 있다.
계속해서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 회로층(230) 및 커패시터층(240)에 대해, 흡수층(210)과 도파층(220)이 반전되도록 회전될 수 있다. 즉, 도파층(220)이 흡수층(210) 상에 형성된 후에, 도파층(220)이 회로층(230) 및 커패시터층(240)을 향하도록, 흡수층(210)과 도파층(220)이 반전될 수 있다. 즉, 흡수층(210)이 도파층(220) 상에 배치되고, 에치 스탑층(203)이 흡수층(210) 상에 배치되며, 기판(201)이 에치 스탑층(203)에 배치될 수 있다.
마지막으로, 도 6c 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 도파층(220)이 커패시터층(240) 상에 결합될 수 있다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 도파층(220)이 커패시터층(240) 상에 결합될 수 있다. 이 때 도파층(220)이 커패시터층(240) 상에 장착되면서, 도파층(220)이 회로층(230)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 도파층(220)의 금속층(225)이 커패시터층(240)의 결합층(249)과 접촉하여, 전기적으로 연결되며, 이로써 결합층(249)을 통해 회로층(230)의 전극층(231)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 와이어 본딩 방식으로, 금속층(225)이 결합층(249)과 결합될 수 있다. 이 후, 도 6d에 도시된 바와 같이, 기판(201)과 에치 스탑층(203)을 제거할 수 있다. 이를 통해, 흡수층(210)이 노출될 수 있다. 그 결과로, 제 2 실시예들에 따른 초격자 광검출기(200)가 제조될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 필터(미도시됨)가 흡수층(210) 상에 추가로 장착될 수 있다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른 초격자 광검출기(100, 200)의 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 초격자 광검출기(100, 200)는 기존 기술에 비해, 향상된 성능을 가질 수 있다. 즉, 다양한 실시예들에 따른 초격자 광검출기(100, 200)에서 흡수층(110, 210)의 광 흡수 효율이 향상될 수 있다. 제 1 실시예들에 따르면, 초격자 광검출기(100)가 주기 구조(121, 123)를 포함함에 따라, 초격자 광검출기(100)에서 흡수층(110)의 광 흡수 효율이 향상될 수 있다. 제 2 실시예들에 따르면, 초격자 광검출기(200)가 주기 구조(221, 223) 및 커패시터층(240)을 포함함에 따라, 초격자 광검출기(200)에서 흡수층(210)의 광 흡수 효율이 향상될 수 있다. 바꿔 말하면, 다양한 실시예들에 따른 초격자 광검출기(100, 200)가 기존 기술에 비해 얇은 두께의 흡수층(110, 210)을 갖더라도, 기존 기술에 비해 향상된 성능을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 초격자 광검출기(100, 200)가 얇은 두께의 흡수층(110, 210)을 갖더라도, 흡수층(110, 210)에서의 광 흡수 효율을 향상시키기 위한 구성을 포함함으로써, 일정 수준 이상으로 향상된 성능을 가질 수 있다. 이 때 초격자 광검출기(100, 200)가 주기 구조(121, 123, 221, 223)를 포함함에 따라, 초격자 광검출기(100, 200)에서 암전류가 감소되고, 양쟈효율이 향상될 수 있다. 한편, 초격자 광검출기(200)가 커패시터층(240)을 포함함에 따라, 초격자 광검출기(200)에서 전하적분용량이 증가될 수 있다. 이에 따라, 초격자 광검출기(100, 200)가 얇은 두께의 흡수층(110, 210)을 갖더라도, 초격자 광검출기(100, 200)의 잡음온도분해능 특성이 우수할 수 있다. 따라서, 초격자 광검출기(100, 200)가 얇은 두께의 흡수층(110, 210)을 가지고 박막화되더라도, 일정 수준 이상으로 향상된 성능을 가질 수 있다. 바꿔 말하면, 흡수층(110, 210)은 두께에 비해 향상된 광 흡수 효율을 가지므로, 초격자 광검출기(100, 200)가 성능의 열화 없이, 박막화될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 초격자 광검출기(100, 200)는, 입사되는 광을 흡수하기 위한 흡수층(110, 210), 및 흡수층(110, 210)에 결합되어, 입사되는 광이 흡수층(110, 210) 내에서 도파되도록 하는 도파층(120, 220)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 도파층(120, 220)은, 복수의 금속 패턴(121, 221)들과 복수의 유전체 패턴(123, 223)들이 반복으로 배열되는 주기 구조(121, 123, 221, 223)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 주기 구조(121, 123, 221, 223)에는, 금속 패턴(121, 221)들과 유전체 패턴(123, 223)들이 종렬 또는 횡렬 중 적어도 하나로 반복될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 초격자 광검출기(100, 200)는, 도파층(120, 220)을 사이에 두고, 흡수층(110, 210)의 맞은 편에 배치되는 회로층(130, 230)을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 초격자 광검출기(200)는, 회로층(230)과 도파층(220) 사이에 배치되는 커패시터층(240)을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 커패시터층(240)은, 회로층(230)에 대향하여 배치되는 제 1 금속층(242), 도파층(220)에 대향하여 배치되는 제 2 금속층(246), 및 제 1 금속층(242)과 제 2 금속층(246) 사이에 배치되는 절연층(244)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 도파층(120, 220)은, 주기 구조(121, 123, 221, 223)에 결합되어, 주기 구조(121, 123, 221, 223)를 지지하고, 회로층(130, 230)에 전기적으로 연결되는 금속층(125, 225)을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 금속 패턴(121, 221)들은, 상호로부터 이격되어, 바둑판 배열로 배치되고, 유전체 패턴(123, 223)들은, 금속 패턴(121, 221)들 사이에 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 금속층(242) 및 제 2 금속층(246)은, 회로층(230)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 초격자 광검출기(100, 200)의 제조 방법은, 입사되는 광을 흡수하기 위한 흡수층(110, 210)을 준비하는 단계, 및 흡수층(110, 210) 상에 입사되는 광이 흡수층(110, 210) 내에서 도파되도록 하기 위한 도파층(120, 220)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 도파층(120, 220)은, 복수의 금속 패턴(121, 221)들과 복수의 유전체 패턴(123, 223)들이 반복으로 배열되는 주기 구조(121, 123, 221, 223)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 주기 구조(121, 123, 221, 223)에는, 금속 패턴(121, 221)들과 유전체 패턴(123, 223)들이 종렬 또는 횡렬 중 적어도 하나로 반복될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 도파층(120, 220)을 형성하는 단계는, 흡수층(110, 210) 상에 금속 패턴(121, 221)들을 형성하는 단계, 및 흡수층(110, 210) 상에서 금속 패턴(121, 221)들 사이에 유전체 패턴(123, 223)들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
제 1 실시예들에 따르면, 초격자 광검출기(100)의 제조 방법은, 흡수층(110)과 도파층(120)이 반전되도록 회전시켜, 회로층(110) 상에 도파층(120)을 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
제 2 실시예들에 따르면, 초격자 광검출기(200)의 제조 방법은, 회로층(230) 상에 커패시터층(240)을 형성하는 단계, 및 흡수층(210)과 도파층(220)이 반전되도록 회전시켜, 커패시터층(240) 상에 도파층(220)을 장착시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
제 2 실시예들에 따르면, 커패시터층(240)은, 회로층(230)에 대향하여 배치되는 제 1 금속층(242), 도파층(220)에 대향하여 배치되는 제 2 금속층(246), 및 제 1 금속층(242)과 제 2 금속층(246) 사이에 배치되는 절연층(244)을 포함할 수 있다.
제 2 실시예들에 따르면, 커패시터층(240)을 형성하는 단계는, 회로층(230) 상에 제 1 보호층(241)을 형성하는 단계, 제 1 보호층(241) 상에 커패시터층(240)을 형성하는 단계, 및 커패시터층 상에 제 2 보호층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
제 2 실시예들에 따르면, 제 1 금속층(242)과 제 2 금속층(244)은, 제 1 보호층(241)을 관통하여, 회로층(230)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제 2 실시예들에 따르면, 도파층(220)을 장착시키는 단계는, 제 2 보호층(248) 상에 도파층(220)을 장착시키는 단계를 포함할 수 있다.
제 2 실시예들에 따르면, 도파층(220)은, 제 1 보호층(241) 또는 제 2 보호층(248) 중 적어도 하나를 관통하여, 회로층(230)에 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 흡수층(110, 210)을 준비하는 단계는, 기판(101, 201) 상에 흡수층(110, 210)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
제 1 실시예들에 따르면, 초격자 광검출기(100)의 제조 방법은, 회로층(130) 상에 도파층(120)이 결합된 후에, 기판(101)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제 2 실시예들에 따르면, 초격자 광검출기(100)의 제조 방법은, 커패시터층(240) 상에 도파층(220)이 장착된 후에, 기판(201)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 도파층(120, 220)을 형성하는 단계는, 금속 패턴(121, 221)들과 유전체 패턴(123, 223)들 상에 금속층(125, 225)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 금속 패턴(121, 221)들은, 상호로부터 이격되어, 바둑판 배열로 배치되고, 유전체 패턴(123, 223)들은, 금속 패턴들 사이에 배치될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 통합 이전에 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
Claims (20)
- 초격자 광검출기에 있어서,
상기 초격자 광검출기는,
입사되는 광을 흡수하기 위한 흡수층; 및
상기 흡수층에 결합되어, 상기 입사되는 광이 상기 흡수층 내에서 도파되도록 하는 도파층
을 포함하고,
상기 도파층은,
복수의 금속 패턴들과 복수의 유전체 패턴들이 반복으로 배열되는 주기 구조
를 포함하고,
상기 초격자 광검출기는,
상기 도파층을 사이에 두고, 상기 흡수층의 맞은 편에 배치되는 회로층; 및
상기 회로층과 상기 도파층 사이에 배치되는 커패시터층
을 더 포함하는,
초격자 광검출기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 주기 구조에는,
상기 금속 패턴들과 상기 유전체 패턴들이 종렬 또는 횡렬 중 적어도 하나로 반복되는,
초격자 광검출기.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 커패시터층은,
상기 회로층에 대향하여 배치되는 제 1 금속층;
상기 도파층에 대향하여 배치되는 제 2 금속층; 및
상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이에 배치되는 절연층
을 포함하는,
초격자 광검출기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도파층은,
상기 주기 구조에 결합되어, 상기 주기 구조를 지지하고, 상기 회로층에 전기적으로 연결되는 금속층
을 더 포함하는,
초격자 광검출기.
- 제 2 항에 있어서,
상기 금속 패턴들은,
상호로부터 이격되어, 바둑판 배열로 배치되고,
상기 유전체 패턴들은,
상기 금속 패턴들 사이에 배치되는,
초격자 광검출기.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층은,
상기 회로층에 각각 전기적으로 연결되는,
초격자 광검출기.
- 초격자 광검출기의 제조 방법에 있어서,
상기 방법은,
입사되는 광을 흡수하기 위한 흡수층을 준비하는 단계; 및
상기 흡수층 상에 상기 입사되는 광이 상기 흡수층 내에서 도파되도록 하기 위한 도파층을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 도파층은,
복수의 금속 패턴들과 복수의 유전체 패턴들이 반복으로 배열되는 주기 구조
를 포함하고,
상기 방법은,
상기 흡수층과 상기 도파층이 반전되도록 회전시켜, 회로층 상에 상기 도파층을 결합시키는 단계
를 더 포함하는,
방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 주기 구조에는,
상기 금속 패턴들과 상기 유전체 패턴들이 종렬 또는 횡렬 중 적어도 하나로 반복되는,
방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 도파층을 형성하는 단계는,
상기 흡수층 상에 상기 금속 패턴들을 형성하는 단계; 및
상기 흡수층 상에서 상기 금속 패턴들 사이에 상기 유전체 패턴들을 형성하는 단계
를 포함하는, 방법.
- 삭제
- 초격자 광검출기의 제조 방법에 있어서,
상기 방법은,
입사되는 광을 흡수하기 위한 흡수층을 준비하는 단계; 및
상기 흡수층 상에 상기 입사되는 광이 상기 흡수층 내에서 도파되도록 하기 위한 도파층을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 도파층은,
복수의 금속 패턴들과 복수의 유전체 패턴들이 반복으로 배열되는 주기 구조
를 포함하고,
상기 방법은,
회로층 상에 커패시터층을 형성하는 단계; 및
상기 흡수층과 상기 도파층이 반전되도록 회전시켜, 상기 커패시터층 상에 상기 도파층을 장착시키는 단계
를 더 포함하는,
방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 커패시터층은,
상기 회로층에 대향하여 배치되는 제 1 금속층;
상기 도파층에 대향하여 배치되는 제 2 금속층; 및
상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이에 배치되는 절연층
을 포함하는,
방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 커패시터층을 형성하는 단계는,
상기 회로층 상에 제 1 보호층을 형성하는 단계;
상기 제 1 보호층 상에 상기 커패시터층을 형성하는 단계; 및
상기 커패시터층 상에 제 2 보호층을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층은,
상기 제 1 보호층을 관통하여, 상기 회로층에 전기적으로 연결되는,
방법.
- 제 15 항에 있어서,
상기 도파층을 장착시키는 단계는,
상기 제 2 보호층 상에 상기 도파층을 장착시키는 단계
를 포함하고,
상기 도파층은,
상기 제 1 보호층 또는 상기 제 2 보호층 중 적어도 하나를 관통하여, 상기 회로층에 전기적으로 연결되는
방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 흡수층을 준비하는 단계는,
기판 상에 상기 흡수층을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 방법은,
상기 회로층 상에 상기 도파층이 결합된 후에, 상기 기판을 제거하는 단계
를 더 포함하는,
방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 흡수층을 준비하는 단계는,
기판 상에 상기 흡수층을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 방법은,
상기 커패시터층 상에 상기 도파층이 장착된 후에, 상기 기판을 제거하는 단계
를 더 포함하는,
방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 도파층을 형성하는 단계는,
상기 금속 패턴들과 상기 유전체 패턴들 상에 금속층을 형성하는 단계
를 더 포함하는,
방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 금속 패턴들은,
상호로부터 이격되어, 바둑판 배열로 배치되고,
상기 유전체 패턴들은,
상기 금속 패턴들 사이에 배치되는,
방법.
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|---|---|---|---|
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