KR102632100B1 - 광 검출 장치 - Google Patents

광 검출 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102632100B1
KR102632100B1 KR1020160116494A KR20160116494A KR102632100B1 KR 102632100 B1 KR102632100 B1 KR 102632100B1 KR 1020160116494 A KR1020160116494 A KR 1020160116494A KR 20160116494 A KR20160116494 A KR 20160116494A KR 102632100 B1 KR102632100 B1 KR 102632100B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
type well
area
detection
region
regions
Prior art date
Application number
KR1020160116494A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180028752A (ko
Inventor
박소은
Original Assignee
주식회사 디비하이텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 디비하이텍 filed Critical 주식회사 디비하이텍
Priority to KR1020160116494A priority Critical patent/KR102632100B1/ko
Priority to US15/695,325 priority patent/US10141369B2/en
Publication of KR20180028752A publication Critical patent/KR20180028752A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102632100B1 publication Critical patent/KR102632100B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/148—Charge coupled imagers
    • H01L27/14806—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14812—Special geometry or disposition of pixel-elements, address lines or gate-electrodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491—Details of non-pulse systems
    • G01S7/4912—Receivers
    • G01S7/4913—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G01S7/4914—Circuits for detection, sampling, integration or read-out of detector arrays, e.g. charge-transfer gates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/092—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
    • H01L27/0928—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors comprising both N- and P- wells in the substrate, e.g. twin-tub
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/1443—Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/148—Charge coupled imagers
    • H01L27/14831—Area CCD imagers
    • 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
    • H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier
    • H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/444—Compensating; Calibrating, e.g. dark current, temperature drift, noise reduction or baseline correction; Adjusting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/4446—Type of detector
    • G01J2001/4473—Phototransistor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak

Abstract

광 검출 장치가 개시된다. 상기 광 검출 장치는, 광 조사에 의해 기판 내에서 생성된 소수 캐리어들의 수집을 위한 검출 영역과, 상기 소수 캐리어들을 상기 검출 영역으로 유도하기 위하여 다수 캐리어 전류를 형성하는 제1 및 제2 전계 형성 영역들과, 상기 검출 영역의 일측에 배치되며 상기 검출 영역의 일측에 인접하는 영역을 통한 누설 전류를 차단하기 위한 블록킹 영역을 포함한다. 특히, 상기 광 검출 장치는 상기 검출 영역의 일측으로부터 이격된 접지 영역을 포함하며, 상기 블록킹 영역은 상기 검출 영역과 상기 접지 영역 사이에 배치된다.

Description

광 검출 장치{Photo-detector}
본 발명의 실시예들은 광 검출 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 광 조사에 의해 기판 내에서 생성되는 광전류를 검출하는 CAPD(Current Assisted Photonic Demodulator)와 같은 광 검출 장치에 관한 것이다.
CAPD와 같은 광 검출 장치는 TOF(Time Of Flight) 센서로서 사용될 수 있다. 상기 TOF 센서는 목표물에 광을 조사하고 상기 목표물로부터 반사된 광을 검출하며, 상기 조사된 광 신호와 반사된 광 신호 사이의 위상차를 이용하여 상기 목적물까지의 거리를 산출할 수 있다.
상기 광 검출 장치는, 수광 영역을 갖는 기판과, 광 조사에 의해 생성된 소수 캐리어들, 예를 들면, 전자들을 수집하기 위한 검출 영역과, 상기 전자들을 상기 검출 영역으로 유도하기 위한 가이드 전류로서 사용되는 다수 캐리어 전류를 상기 수광 영역 내에 형성하는 전계 형성 영역들을 포함할 수 있다. 상기 전계 형성 영역들에는 상기 다수 캐리어 전류를 형성하기 위하여 서로 가이드 전압들이 인가될 수 있으며, 상기 기판 내에서 생성된 다수 캐리어들, 예를 들면, 정공들은 상기 다수 캐리어 전류 흐름에 의해 상대적으로 낮은 가이드 전압이 인가된 전계 형성 영역으로 유도될 수 있다. 상기 전자들은 상기 정공들과 반대 방향으로 유도될 수 있으며, 상기 검출 영역은 상대적으로 높은 가이드 전압이 인가된 전계 형성 영역에 인접하게 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 누설 전류를 방지할 수 있는 개선된 광 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 광 검출 장치는, 기판 내부의 소수 캐리어들을 수집하기 위한 검출 영역과, 상기 소수 캐리어들을 상기 검출 영역으로 유도하기 위하여 다수 캐리어 전류를 형성하는 제1 및 제2 전계 형성 영역들과, 상기 검출 영역의 일측으로부터 이격되며 상기 검출 영역의 일측에 인접한 영역을 통한 누설 전류를 차단하기 위한 블록킹 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 광 검출 장치는 상기 검출 영역의 일측에 배치된 접지 영역을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 블록킹 영역은 상기 검출 영역과 상기 접지 영역 사이에서 상기 누설 전류를 차단하기 위한 공핍 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 검출 영역은 상기 제1 전계 형성 영역과 인접하게 배치될 수 있으며, 상기 제1 전계 형성 영역에는 상기 다수 캐리어 전류를 형성하기 위해 상기 제2 전계 형성 영역보다 높은 전압이 인가될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 광 검출 장치는 상기 제2 전계 형성 영역에 인접하게 배치되는 제2 검출 영역을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 검출 영역은 상기 제1 전계 형성 영역보다 깊게 형성될 수 있으며, 상기 제2 검출 영역은 상기 제2 전계 형성 영역보다 깊게 형성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 광 검출 장치는, 수광 영역을 갖는 기판과, 상기 수광 영역의 일측에 배치되며 광 조사에 의해 상기 수광 영역 내에서 생성된 소수 캐리어들을 수집하기 위한 검출 영역과, 상기 수광 영역 내에서 상기 소수 캐리어들을 상기 검출 영역으로 유도하기 위한 다수 캐리어 전류를 형성하기 위해 상기 수광 영역의 양측에 각각 배치되는 제1 및 제2 전계 형성 영역들과, 상기 검출 영역으로부터 이격되며 접지 전위와 연결된 가드 영역과, 상기 검출 영역과 상기 가드 영역 사이에 배치되며 상기 검출 영역과 상기 가드 영역 사이에서 누설 전류를 차단하기 위한 블록킹 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 기판과 상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들 및 상기 가드 영역은 제1 도전형을 가질 수 있으며, 상기 검출 영역 및 상기 블록킹 영역은 제2 도전형을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 검출 영역은 상기 제1 전계 형성 영역과 인접하게 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 광 검출 장치는 상기 제2 전계 형성 영역과 인접하게 배치되는 제2 검출 영역을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 광 검출 장치는 상기 다수 캐리어 전류를 형성하기 위하여 상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들에 각각 제1 및 제2 전압들을 인가하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 광 검출 장치는, 수광 영역을 갖는 P형 기판과, 상기 수광 영역의 일측에 배치되며 상기 수광 영역 내에서 정공 전류를 형성하기 위한 제1 전압이 인가되는 한 쌍의 제1 P형 웰 영역들과, 상기 수광 영역의 타측에 배치되며 상기 정공 전류를 형성하기 위한 제2 전압이 인가되는 한 쌍의 제2 P형 웰 영역들과, 상기 제1 P형 웰 영역들 사이에 배치되며 광 조사에 의해 상기 수광 영역 내에서 생성된 전자들을 수집하기 위한 N형 웰 영역과, 상기 제1 P형 웰 영역들로부터 이격되며 접지 전위와 연결된 제3 P형 웰 영역과, 상기 제1 P형 웰 영역들과 상기 제3 P형 웰 영역 사이에 배치되며 상기 제1 P형 웰 영역들과 상기 제3 P형 웰 영역 사이에서 누설 전류를 차단하기 위한 N형 블록킹 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 광 검출 장치는, 상기 전자들을 수집하기 위하여 상기 제1 전압을 상기 제2 전압보다 높게 조절하며 상기 N형 웰 영역에 상기 제1 전압보다 높은 검출 전압을 인가하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제어부는 상기 수집된 전자들을 광전류로서 출력하기 위하여 상기 제1 전압을 상기 검출 전압보다 높게 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 광 검출 장치는 상기 제2 P형 웰 영역들 사이에 배치된 제2 N형 웰 영역을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제2 N형 웰 영역에는 상기 검출 전압과 동일한 제2 검출 전압이 인가될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 광 검출 장치는, 상기 제1 P형 웰 영역들 상에 배치되고 상기 제1 P형 웰 영역들보다 높은 불순물 농도를 갖는 제1 고농도 P형 불순물 영역들과, 상기 제2 P형 웰 영역들 상에 배치되고 상기 제2 P형 웰 영역들보다 높은 불순물 농도를 갖는 제2 고농도 P형 불순물 영역들과, 상기 N형 웰 영역 상에 배치되고 상기 N형 웰 영역보다 높은 불순물 농도를 갖는 고농도 N형 불순물 영역과, 상기 제3 P형 웰 영역 상에 배치되고 상기 제3 P형 웰 영역보다 높은 불순물 농도를 갖는 제3 고농도 P형 불순물 영역을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 광 검출 장치는, 상기 제1 및 제2 고농도 P형 불순물 영역들과 상기 고농도 N형 불순물 영역 및 상기 제3 고농도 P형 불순물 영역의 측면들 상에 배치된 격리 영역들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 N형 블록킹 영역은 제3 N형 웰 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 N형 블록킹 영역은, 상기 제3 N형 웰 영역 상에 형성되며 상기 제3 N형 웰 영역보다 높은 불순물 농도를 갖는 고농도 N형 불순물 영역을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 광 검출 장치는, 광 조사에 의해 기판 내에서 생성된 소수 캐리어들의 수집을 위한 검출 영역과, 상기 소수 캐리어들을 상기 검출 영역으로 유도하기 위하여 다수 캐리어 전류를 형성하는 제1 및 제2 전계 형성 영역들과, 상기 검출 영역의 일측에 배치되며 상기 검출 영역의 일측에 인접하는 영역을 통한 누설 전류를 차단하기 위한 블록킹 영역을 포함할 수 있다. 특히, 상기 광 검출 장치는 상기 검출 영역의 일측으로부터 이격된 가드 영역을 포함하며, 상기 가드 영역에는 접지 전위가 연결될 수 있다.
상기 블록킹 영역은 상기 제1 전계 형성 영역과 상기 가드 영역 사이의 전위차에 의해 발생되는 측방 누설 전류를 차단할 수 있으며, 이에 의해 상기 광 검출 장치의 검출 신뢰도가 충분히 향상될 수 있다.
또한, 상기 광 검출 장치는 상기 제2 전계 형성 영역에 인접하게 배치되는 제2 검출 영역을 더 포함하며, 상기 검출 영역 및 제2 검출 영역은 상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들보다 깊게 형성될 수 있다. 상기 검출 영역과 제2 검출 영역 및 상기 기판 사이에서 형성되는 공핍 영역들에 의해 상기 광 검출 장치의 수광 영역 내에서 생성된 전자들의 측방 누설이 방지될 수 있으며, 이에 따라 상기 광 검출 장치의 검출 신뢰도가 더욱 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광 검출 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 검출 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 광 검출 장치들을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 광 검출 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 장치(100)는 광 조사에 의해 기판(102) 내에서 생성된 소수 캐리어들의 수집을 위한 제1 검출 영역(110)과, 상기 소수 캐리어들을 상기 제1 검출 영역(110)으로 유도하기 위한 가이드 전류로서 기능하는 다소 캐리어 전류를 형성하는 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120, 122)과, 상기 제1 검출 영역(110)의 일측으로부터 이격되며 상기 제1 검출 영역(110)의 일측에 인접한 영역에서 누설 전류를 차단하기 위한 블록킹 영역(130)을 포함할 수 있다.
상기 기판(102)은 제1 도전형을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(102)으로는 P형 기판이 사용될 수 있으며, 상기 제1 검출 영역(110)과 상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120, 122) 및 상기 블록킹 영역(130)은 상기 P형 기판(102) 내에 형성될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 상기 기판(102)은 P형 벌크 실리콘 기판(104)과 상기 P형 벌크 실리콘 기판(104) 상에 형성된 P형 에피택시얼 층(106)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 검출 영역(110)과 상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120, 122) 및 상기 블록킹 영역(130)은 상기 P형 에피택시얼 층(106) 내에 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120, 122)은 상기 기판(102)의 수광 영역(108)의 양측에 각각 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120, 122)에는 각각 제1 및 제2 가이드 전압들이 인가될 수 있으며, 이에 의해 상기 수광 영역(108) 내에는 다수 캐리어 전류, 예를 들면, 정공 전류가 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전계 형성 영역(120)에는 약 0 볼트(V) 내지 약 4 볼트(V) 정도의 제1 가이드 전압이 인가될 수 있으며, 상기 제2 전계 형성 영역(122)에는 약 0 볼트(V) 정도의 제2 가이드 전압이 인가될 수 있다.
상기 제1 가이드 전압이 상기 제2 가이드 전압보다 높은 경우 상기 제1 전계 형성 영역(120)으로부터 상기 제2 전계 형성 영역(122)으로 향하는 전기장이 형성될 수 있으며, 이에 의해 상기 정공 전류 흐름이 상기 수광 영역 내에 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120, 122)은 상기 제1 도전형을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120, 122)은 각각 상기 기판(102) 내에 형성된 제1 및 제2 P형 웰 영역들일 수 있다. 상기 제1 및 제2 P형 웰 영역들은 P형 불순물들을 이용하는 이온 주입 공정에 의해 형성될 수 있다.
상기 제1 검출 영역(110)은 상기 제1 전계 형성 영역(120)과 인접하게 배치될 수 있으며, 제2 도전형을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 검출 영역(110)으로서 기능하는 제1 N형 웰 영역이 상기 제1 P형 웰 영역과 인접하게 배치될 수 있다. 특히, 상기 제1 P형 웰 영역과 상기 제1 N형 웰 영역 사이에서 PN 접합이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광 검출 장치(100)는 상기 제2 전계 형성 영역(122)과 인접하게 배치되며 상기 제2 도전형을 갖는 제2 검출 영역(112)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 검출 영역(112)으로서 기능하는 제2 N형 웰 영역이 상기 제2 P형 웰 영역과 인접하게 배치될 수 있다. 특히, 상기 제2 P형 웰 영역과 상기 제2 N형 웰 영역 사이에서 PN 접합이 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 N형 웰 영역들은 N형 불순물들을 이용하는 이온 주입 공정에 의해 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112)은 상기 수광 영역(108) 내에서 생성된 광전자들의 측방 누설을 방지하기 위해 상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120, 122)보다 깊게 형성될 수 있다. 특히, 상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112)과 상기 기판(102) 사이에는 공핍 영역들(110A, 112A)이 형성될 수 있으며, 상기 공핍 영역들(110A, 112A)에 의해 상기 광전자들이 측방으로 누설되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 상기 광 검출 장치(100)는 상기 제1 검출 영역(110)으로부터 이격되도록 배치된 가드 영역(140)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120, 122)과 상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112)은 서로 평행하게 연장하는 바 형태를 가질 수 있으며, 상기 가드 영역(140)은 상기 수광 영역(108)과 상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120, 122) 및 상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112)을 감싸는 링 형태를 가질 수 있다. 일 예로서, 상기 광 검출 장치(100)는 상기 가드 영역(140)으로서 사용되는 제3 P형 웰 영역을 포함할 수 있다. 상기 제3 P형 웰 영역은 P형 불순물들을 이용하는 이온 주입 공정에 의해 형성될 수 있다. 특히, 상기 제3 P형 웰 영역은 상기 제1 및 제2 P형 웰 영역들과 동시에 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112)에는 각각 제1 및 제2 검출 전압들이 인가될 수 있다. 상기 제2 검출 전압은 상기 제2 가이드 전압보다 높게 설정될 수 있으며, 상기 제1 검출 전압은 상기 제2 검출 전압과 동일하게 설정될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 검출 영역들에는 약 2 볼트(V) 정도의 제1 및 제2 검출 전압들이 인가될 수 있다. 따라서, 상기 제2 전계 형성 영역(122)과 상기 제2 검출 영역(112) 사이의 PN 접합에는 역방향 바이어스가 인가될 수 있으며, 이에 의해 상기 제2 전계 형성 영역(122)과 제2 검출 영역(112)을 통한 전류 흐름이 차단될 수 있다. 상기 제2 검출 영역(112)은 상기 제2 전계 형성 영역(122)과 상기 기판(102) 사이에서의 전류 흐름에 의해 발생될 수 있는 노이즈를 차단하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 상기 가드 영역(140)은 접지 영역으로서 사용될 수 있으며 접지 전위와 연결될 수 있다. 따라서, 상기 기판(102)과 상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112) 사이의 PN 접합들에는 역방향 바이어스가 인가될 수 있으며, 이에 의해 상기 기판(102)과 상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112) 사이에서의 전류 흐름이 차단될 수 있다.
특히, 상기 제1 전계 형성 영역(120)에 상기 제1 검출 전압보다 낮은 제1 가이드 전압이 인가되는 경우 상기 제1 전계 형성 영역(120)과 상기 제1 검출 영역(110) 사이의 PN 접합에 역방향 바이어스가 인가될 수 있으며, 이에 의해 상기 제1 전계 형성 영역(120)과 상기 제1 검출 영역(110)을 통한 전류 흐름이 차단될 수 있다.
상세히 도시되지는 않았으나, 상기 제1 및 제2 가이드 전압들 및 상기 제1 및 제2 검출 전압들은 제어부(150)에 의해 조절될 수 있다. 상기 제어부(150)는 상기 수광 영역(108) 내에서 다수 캐리어 전류를 형성하기 위해 상기 제1 전계 형성 영역(120)에 상기 제2 가이드 전압보다 높고 상기 제1 검출 전압보다 낮은 제1 가이드 전압을 인가할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전계 형성 영역(120)에 약 1 볼트(V)의 제1 가이드 전압을 인가하고, 상기 제2 전계 형성 영역(122)에 약 0 볼트(V)의 제2 가이드 전압을 인가하며, 상기 제1 검출 영역(110)에 약 2 볼트(V) 정도의 제1 검출 전압을 인가할 수 있다. 따라서, 상기 수광 영역(108) 내에서 생성된 정공들은 상기 다수 캐리어 전류 흐름에 의해 상기 제2 전계 형성 영역(122)으로 이동될 수 있으며, 상기 수광 영역(108) 내에서 생성된 전자들은 상기 제1 검출 영역(110)으로 이동될 수 있다. 이때, 상기 기판(102)과 상기 제1 전계 형성 영역(120) 및 상기 제1 검출 영역(110) 사이의 PN 접합들에 역방향 바이어스가 인가되므로 상기 전자들은 상기 제1 검출 영역(110) 또는 상기 기판(102)과 상기 제1 검출 영역(110) 사이의 접합 부위에 저장될 수 있다.
또한, 상기 제어부(150)는 상기 제1 검출 영역(110)에 저장된 전자들을 검출하기 위하여 상기 제1 전계 형성 영역(120)에 상기 제1 검출 전압보다 높은 제1 가이드 전압을 인가할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(150)는 상기 제1 전계 형성 영역(120)에 약 3 볼트(V) 정도의 제1 가이드 전압을 인가할 수 있으며, 이에 의해 상기 제1 전계 형성 영역(120)과 상기 제1 검출 영역(110) 사이의 PN 접합에 순방향 바이어스가 인가될 수 있다. 결과적으로, 상기 제1 전계 형성 영역(120)과 상기 제1 검출 영역(110)을 통한 전류 흐름이 발생될 수 있으며, 이에 의해 상기 제1 전계 형성 영역(120)으로부터 광전류가 출력될 수 있다.
특히, 상기 제어부(150)는 상기 제1 검출 전압을 포함하는 범위 내에서 상기 제1 가이드 전압을 주기적으로 변화시킬 수 있으며, 이를 통해 상기 수광 영역(108) 내에 입사된 광을 주기적으로 검출할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(150)는 상기 제1 가이드 전압을 약 0 볼트(V) 내지 약 4 볼트(V) 범위 내에서 주기적으로 변화시킬 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120, 122) 상에는 각각 제1 및 제2 전계 콘택 영역들(124, 126)이 각각 배치될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 검출 영역들(110. 112) 상에는 제1 및 제2 검출 콘택 영역들(114, 116)이 각각 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 전계 콘택 영역들(124, 126)은 상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120, 122)보다 높은 불순물 농도를 갖는 제1 및 제2 고농도 P형 불순물 영역들일 수 있으며, 상기 제1 및 제2 검출 콘택 영역들(114, 116)은 상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112)보다 높은 불순물 농도를 갖는 제1 및 제2 고농도 N형 불순물 영역들일 수 있다.
또한, 상기 가드 영역(140) 상에는 가드 콘택 영역(142)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 가드 콘택 영역(142)은 상기 가드 영역(140)보다 높은 불순물 농도를 갖는 제3 고농도 P형 불순물 영역일 수 있다. 상기 제1 및 제2 전계 콘택 영역들(124, 126)과 상기 가드 콘택 영역(142)은 P형 불순물들을 이용하는 이온 주입 공정에 의해 형성될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 검출 콘택 영역들(114, 116)은 N형 불순물들을 이용하는 이온 주입 공정에 의해 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2 전계 콘택 영역들(124, 126)과 상기 제1 및 제2 검출 콘택 영역들(114, 116) 및 상기 가드 콘택 영역(142)의 측면들 상에는 전기적인 격리를 위한 격리 영역들(160)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 광 검출 장치(100)는 상기 격리 영역들(160)로서 사용되는 STI(Shallow Trench Isolation) 영역들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 검출 영역(110)과 상기 가드 영역(140) 사이에는 측방 누설 전류를 차단하기 위한 블록킹 영역(130)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 블록킹 영역(130)은 제3 고농도 N형 불순물 영역(132)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 검출 콘택 영역들(114, 116)과 동시에 형성될 수 있다.
상기 기판(102)과 상기 블록킹 영역(130) 사이에는 PN 접합이 형성될 수 있으며, 상기 기판(102)과 상기 블록킹 영역(130) 사이의 공핍 영역(130A)에 의해 상기 제1 검출 영역(110)과 상기 가드 영역(140) 사이에서의 측방 누설 전류가 차단될 수 있다.
특히, 도시되지 않았으나, 상기 제1 전계 형성 영역(120)에 상기 제2 가이드 전압 또는 상기 제1 검출 전압보다 높은 제1 가이드 전압이 인가되는 경우 상기 제1 전계 형성 영역(120)으로부터 상기 가드 영역(140)을 향한 제2 정공 전류 흐름이 발생될 수 있으며, 이에 의해 상기 제1 검출 영역(110)의 일측에 인접한 영역 즉 상기 제1 검출 영역(110)과 상기 가드 영역(140) 사이의 영역에서 전자들이 상기 제1 검출 영역(110)으로 이동될 수 있다. 결과적으로, 상기와 같은 측방 누설 전류 즉 상기 제2 정공 전류 흐름에 의해 상기 제1 검출 영역(110)에 수집된 전자들은 노이즈 성분으로 작용할 수 있으며, 이에 의해 상기 광 검출 장치(100)의 신뢰도가 저하될 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 정공 전류 흐름은 상기 블록킹 영역(130)에 의해 차단될 수 있으며, 이에 의해 상기 광 검출 장치(100)의 검출 신뢰도가 크게 향상될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 검출 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 광 검출 장치(100)는 한 쌍의 제1 전계 형성 영역들(120A, 120B)과 한 쌍의 제2 전계 형성 영역들(122A, 122B)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 전계 형성 영역들(120A, 120B)과 제2 전계 형성 영역들(122A, 122B)은 서로 평행하게 연장할 수 있다. 이 경우, 제1 검출 영역(110)은 내측 제1 전계 형성 영역(120A)과 외측 제1 전계 형성 영역(120B) 사이에 배치될 수 있으며, 제2 검출 영역(112)은 내측 제2 전계 형성 영역(122A)과 외측 제2 전계 형성 영역(122B) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112)에는 제1 및 제2 검출 전압들이 각각 인가될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 검출 전압들은 동일하게 설정될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 전계 형성 영역들(120A, 120B)은 전기적으로 서로 연결될 수 있으며, 제1 가이드 전압이 상기 제1 전계 형성 영역들(120A, 120B)에 인가될 수 있다. 또한, 상기 제2 전계 형성 영역들(122A, 122B)은 전기적으로 서로 연결될 수 있으며, 제2 가이드 전압이 상기 제2 전계 형성 영역들(122A, 122B)에 인가될 수 있다.
예를 들면, 상기 광 검출 장치(100)는 상기 제1 전계 형성 영역들(120A, 120B)로서 기능하는 제1 P형 웰 영역들과 상기 제2 전계 형성 영역들(122A, 122B)로서 기능하는 제2 P형 웰 영역들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 검출 영역(110)으로서 기능하는 제1 N형 웰 영역이 상기 제1 P형 웰 영역들 사이에 배치될 수 있으며, 상기 제2 검출 영역(112)으로서 기능하는 제2 N형 웰 영역이 상기 제2 P형 웰 영역들 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120A, 120B, 122A, 122B) 상에는 제1 및 제2 전계 콘택 영역들(124A, 124B, 126A, 126B)이 각각 배치될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112) 상에는 제1 및 제2 검출 콘택 영역들(114, 116)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 고농도 P형 불순물 영역들이 상기 제1 및 제2 P형 웰 영역들 상에 배치될 수 있으며, 제1 및 제2 고농도 N형 불순물 영역들이 상기 제1 및 제2 N형 웰 영역들 상에 배치될 수 있다.
특히, 상기 외측 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120B, 122B)은 상기 기판(102)과 상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112) 사이의 공핍 영역들(110A, 112A)이 측방으로 즉 상기 가드 영역(140)을 향해 확장되는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 상기 기판(102)과 상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112) 사이의 공핍 영역들(110A, 112A)이 하방으로 보다 더 확장될 수 있으며, 이에 의해 상기 수광 영역(108) 내에서 생성된 광전자들이 측방으로 누설되는 것을 충분히 방지할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 광 검출 장치들을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 측방 누설 전류를 방지하기 위한 블록킹 영역(130)은 제3 N형 웰 영역(134) 및 상기 제3 N형 웰 영역(134) 상에 형성된 제3 고농도 N형 불순물 영역(132)을 포함할 수 있다.
상기 제3 N형 웰 영역(134)은 상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112)과 동시에 형성될 수 있으며, 상기 제3 고농도 N형 불순물 영역(132)은 상기 제1 및 제2 검출 콘택 영역들(114, 116)과 동시에 형성될 수 있다.
특히, 상기 제3 N형 웰 영역(134)은 상기 제1 전계 형성 영역(들)(120)(120A, 120B) 및 상기 가드 영역(140)보다 깊게 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 제1 검출 영역(110)과 상기 가드 영역(140) 사이에서의 측방 누설 전류가 충분히 감소될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 광 검출 장치(100)는, 광 조사에 의해 기판(102) 내에서 생성된 소수 캐리어들의 수집을 위한 제1 검출 영역(110)과, 상기 소수 캐리어들을 상기 제1 검출 영역(110)으로 유도하기 위하여 다수 캐리어 전류를 형성하는 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120, 122)과, 상기 제1 검출 영역(110)의 일측에 배치되며 상기 제1 검출 영역(110)의 일측에 인접하는 영역을 통한 누설 전류를 차단하기 위한 블록킹 영역(130)을 포함할 수 있다. 특히, 상기 광 검출 장치(100)는 상기 제1 검출 영역(110)의 일측으로부터 이격된 가드 영역(140)을 포함하며, 상기 가드 영역(140)에는 접지 전위가 연결될 수 있다.
상기 블록킹 영역(130)은 상기 제1 전계 형성 영역(120)과 상기 가드 영역(140) 사이의 전위차에 의해 발생되는 측방 누설 전류를 차단할 수 있으며, 이에 의해 상기 광 검출 장치(100)의 검출 신뢰도가 충분히 향상될 수 있다.
또한, 상기 광 검출 장치(100)는 상기 제2 전계 형성 영역(122)에 인접하게 배치되는 제2 검출 영역(112)을 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112)은 상기 제1 및 제2 전계 형성 영역들(120, 122)보다 깊게 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 검출 영역들(110, 112)과 상기 기판(102) 사이에서 형성되는 공핍 영역들(110A, 112B)에 의해 상기 광 검출 장치(100)의 수광 영역(108) 내에서 생성된 전자들의 측방 누설이 방지될 수 있으며, 이에 따라 상기 광 검출 장치(100)의 검출 신뢰도가 더욱 향상될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 광 검출 장치 102 : 기판
108 : 수광 영역 110 : 제1 검출 영역
112 : 제2 검출 영역 114 : 제1 검출 콘택 영역
116 : 제2 검출 콘택 영역 120 : 제1 전계 형성 영역
122 : 제2 전계 형성 영역 124 : 제1 전계 콘택 영역
126 : 제2 전계 콘택 영역 130 : 블록킹 영역
140 : 가드 영역 150 : 제어부
160 : 격리 영역

Claims (20)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 수광 영역을 갖는 P형 기판;
    상기 수광 영역의 일측에 배치되며 상기 수광 영역 내에서 정공 전류를 형성하기 위한 제1 전압이 인가되는 한 쌍의 제1 P형 웰 영역들;
    상기 수광 영역의 타측에 배치되며 상기 정공 전류를 형성하기 위한 제2 전압이 인가되는 한 쌍의 제2 P형 웰 영역들;
    상기 제1 P형 웰 영역들 사이에 배치되며 상기 수광 영역 내에서 생성된 전자들을 수집하기 위한 N형 웰 영역;
    상기 제1 P형 웰 영역들로부터 이격되며 접지 전위와 연결된 제3 P형 웰 영역;
    상기 제1 P형 웰 영역들과 상기 제3 P형 웰 영역 사이에 배치되며 상기 제1 P형 웰 영역들과 상기 제3 P형 웰 영역 사이에서 누설 전류를 차단하기 위한 N형 블록킹 영역; 및
    상기 전자들을 수집하기 위하여 상기 제1 전압을 상기 제2 전압보다 높게 조절하며 상기 N형 웰 영역에 상기 제1 전압보다 높은 검출 전압을 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서, 상기 제어부는 상기 수집된 전자들을 광전류로서 출력하기 위하여 상기 제1 전압을 상기 검출 전압보다 높게 조절하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제2 P형 웰 영역들 사이에 배치된 제2 N형 웰 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2 N형 웰 영역에는 상기 검출 전압과 동일한 제2 검출 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  17. 제12항에 있어서, 상기 제1 P형 웰 영역들 상에 배치되고 상기 제1 P형 웰 영역들보다 높은 불순물 농도를 갖는 제1 고농도 P형 불순물 영역들;
    상기 제2 P형 웰 영역들 상에 배치되고 상기 제2 P형 웰 영역들보다 높은 불순물 농도를 갖는 제2 고농도 P형 불순물 영역들;
    상기 N형 웰 영역 상에 배치되고 상기 N형 웰 영역보다 높은 불순물 농도를 갖는 고농도 N형 불순물 영역; 및
    상기 제3 P형 웰 영역 상에 배치되고 상기 제3 P형 웰 영역보다 높은 불순물 농도를 갖는 제3 고농도 P형 불순물 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 고농도 P형 불순물 영역들과 상기 고농도 N형 불순물 영역 및 상기 제3 고농도 P형 불순물 영역의 측면들 상에 배치된 격리 영역들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  19. 제12항에 있어서, 상기 N형 블록킹 영역은 제3 N형 웰 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 N형 블록킹 영역은 상기 제3 N형 웰 영역 상에 형성되며 상기 제3 N형 웰 영역보다 높은 불순물 농도를 갖는 고농도 N형 불순물 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
KR1020160116494A 2016-09-09 2016-09-09 광 검출 장치 KR102632100B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160116494A KR102632100B1 (ko) 2016-09-09 2016-09-09 광 검출 장치
US15/695,325 US10141369B2 (en) 2016-09-09 2017-09-05 Photo-detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160116494A KR102632100B1 (ko) 2016-09-09 2016-09-09 광 검출 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180028752A KR20180028752A (ko) 2018-03-19
KR102632100B1 true KR102632100B1 (ko) 2024-02-01

Family

ID=61560944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160116494A KR102632100B1 (ko) 2016-09-09 2016-09-09 광 검출 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10141369B2 (ko)
KR (1) KR102632100B1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7054639B2 (ja) * 2018-03-16 2022-04-14 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子および電子機器
CN110739321A (zh) 2018-07-18 2020-01-31 索尼半导体解决方案公司 受光元件以及测距模块
JP2020088142A (ja) * 2018-11-26 2020-06-04 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子および電子機器
KR20210074654A (ko) 2019-12-12 2021-06-22 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
KR20210112055A (ko) * 2020-03-04 2021-09-14 에스케이하이닉스 주식회사 픽셀 및 이를 포함하는 이미지 센서
CN111965661A (zh) * 2020-08-10 2020-11-20 苏州离娄科技有限公司 双栅结构间接飞行时间器件、主动光电探测组件和光电系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002334981A (ja) * 2000-12-04 2002-11-22 General Electric Co <Ge> 漏洩電流を最小化する撮像アレイ
JP2010056345A (ja) * 2008-08-28 2010-03-11 Brookman Technology Inc 増幅型固体撮像装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5049962A (en) * 1990-03-07 1991-09-17 Santa Barbara Research Center Control of optical crosstalk between adjacent photodetecting regions
US6380572B1 (en) * 1998-10-07 2002-04-30 California Institute Of Technology Silicon-on-insulator (SOI) active pixel sensors with the photosite implemented in the substrate
US6912330B2 (en) * 2001-05-17 2005-06-28 Sioptical Inc. Integrated optical/electronic circuits and associated methods of simultaneous generation thereof
GB2474631A (en) * 2009-10-14 2011-04-27 Optrima Nv Photonic Mixer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002334981A (ja) * 2000-12-04 2002-11-22 General Electric Co <Ge> 漏洩電流を最小化する撮像アレイ
JP2010056345A (ja) * 2008-08-28 2010-03-11 Brookman Technology Inc 増幅型固体撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180028752A (ko) 2018-03-19
US20180076259A1 (en) 2018-03-15
US10141369B2 (en) 2018-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102632100B1 (ko) 광 검출 장치
US10056416B2 (en) Majority current assisted radiation detector device
US9257589B2 (en) Single photon avalanche diode with second semiconductor layer burried in epitaxial layer
US10847668B2 (en) Avalanche photodiode
EP3646390B1 (en) Single-photon avalanche diode and method for operating a single-photon avalanche diode
US10672808B2 (en) Optical sensor having two taps for photon-generated electrons of visible and IR light
JP2017005276A (ja) シングルフォトンアバランシェダイオード
US9006854B2 (en) Avalanche photodiode
JP6770296B2 (ja) Ｃｍｏｓイメージセンサ
EP3544064B1 (en) Photodetector and light detection and ranging
EP3477710B1 (en) Avalanche photodiode and method of manufacturing the avalanche photodiode
KR20130011997A (ko) 광자 검출을 위한 반도체 구조체
US11081614B2 (en) Integrated sensor of ionizing radiation and ionizing particles
JP6975110B2 (ja) 光検出素子、光検出システム、ライダー装置及び車
US20220359780A1 (en) Semiconductor Light Sensor
US20220013550A1 (en) Photodetector
EP3403284B1 (en) Semiconductor devices comprising a pinned photodiode structure
KR101762431B1 (ko) 크로스톡 방지 구조를 가지는 실리콘 광전자 증배센서
US11721779B2 (en) Photodetector and optical sensing system
KR101762430B1 (ko) 이면 조사형 실리콘 광전자 증배센서 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant