KR19990006168A - Photodiode and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 SiN막과 SiO2막의 이중 유전물질막으로 무반사막과 보호막을 동시에형성하여 최대의 무반사막 효과와 최소의 패드 용량을 얻을 수 있는 포토 다이오드 및 그의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a photodiode and a method of manufacturing the same, which can obtain a maximum antireflection film effect and a minimum pad capacity by simultaneously forming an antireflection film and a protective film as a double dielectric material film of a SiN film and a SiO 2 film.
본 발명에 따른 포토 다이오드는 제 1도전형 화합물 반도체 기판 상에 순차적으로 적층된 제 1도전형 버퍼형, 흡수층, 윈도우층과, 윈도우층의 소정 부분에 형성된 제 2도전형의 확산층과, 확산층의 양 측 상부에 소정의 형태로 패터닝된 오믹콘택층과, 확산층 양 측의 윈도우층 상에 제 1이중 유전물질막으로 형성된 보호막과, 오믹 콘택층 사이의 확산층 상에 제 2이중 유전물질막으로 형성된 무반사막과, 오믹콘택층과 콘택하면서 상기 보호막 상에 형성된 패드를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 포토 다이오드의 제조방법에 따라, 보호막 및 무반사막이 SiN막과 SiO2막이 적층된 이중 유전물질막으로 동시에 형성된다.The photodiode according to the present invention comprises a first conductive buffer type, an absorbing layer, a window layer, a second conductive diffusion layer formed on a predetermined portion of the window layer, and a diffusion layer sequentially stacked on the first conductive compound semiconductor substrate. An ohmic contact layer patterned in a predetermined shape on both sides, a protective film formed of a first double dielectric material film on the window layers on both sides of the diffusion layer, and a second double dielectric material film formed on the diffusion layer between the ohmic contact layer. And an antireflection film and a pad formed on the protective film while being in contact with the ohmic contact layer. In addition, according to the method of manufacturing a photodiode according to the present invention, a protective film and an antireflection film are simultaneously formed of a double dielectric material film in which a SiN film and a SiO 2 film are laminated.
Description
본 발명은 반도체 수광소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 이중유전 물질막으로 이루어진 보호막 및 무반사막을 갖는 포토 다이오드 및 그의 제조방법에 관한것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light-receiving element and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a photodiode having a protective film and an antireflective film made of a double dielectric material film, and a method for manufacturing the same.
수광소자는 정보를 담은 광신호를 수광하여 전기적인 신호로 변환시키는 소자이다. 특히 InGaAs/InP 포토 다이오드는 1.0 내지 1.6㎛의 파장을 갖는 광을 수광하는데 사용되고, 광통신 시스템의 수신부에 필수적으로 사용되며, 송신부의 레이저 다이오드 출력 모니터로도 사용된다. 또한, 1.0 내지 1.6㎛의 파장 영역의 측정기기의 검출기로도 사용된다.A light receiving element is an element that receives an optical signal containing information and converts it into an electrical signal. InGaAs / InP photodiodes are particularly used for receiving light having a wavelength of 1.0 to 1.6 mu m, are essentially used at the receiver of the optical communication system, and are also used as the laser diode output monitor of the transmitter. It is also used as a detector for measuring instruments in the wavelength range of 1.0 to 1.6 mu m.
도 1은 종래의 포토 다이오드를 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, n+-InP 기판(1) 상에 n+-InP 버퍼층(2), n-InGaAs(P) 흡수층(3), u-InP 윈도우층(4)이 순차적으로 형성된다. u-InP 윈도우층(4)에 p+-InP 확산층(6)이 형성되고, p+-InP 확산층(6)의 양 측 상부에 u-InGaAs 오믹 콘택층(5)이 형성된다. u-InGaAs 오믹 콘택층(5) 사이의 p+-InP 확산층(6) 상에 SiN 또는 SiO2등의 단일 유전체 물질로 이루어진 무반사막(7)이 형성되고, p+-InP 확산층(6)의 양 측 상부 및 u-InP윈도우층(4) 상에 SiN 또는 SiO2등의 단일 유전체 물질로 이루어진 보호막(8)이 형성된다. 또한, 보호막(8) 상에 u-InGaAs 오믹콘택층(5)과 콘택하는 패드(9)가 형성된다.1 is a cross-sectional view showing a conventional photodiode. As shown in FIG. 1, an n + -InP buffer layer 2, an n-InGaAs (P) absorbing layer 3, and a u-InP window layer 4 are sequentially formed on an n + -InP substrate 1. do. A p + -InP diffusion layer 6 is formed on the u-InP window layer 4, and a u -InGaAs ohmic contact layer 5 is formed on both sides of the p + -InP diffusion layer 6. An antireflection film 7 made of a single dielectric material such as SiN or SiO 2 is formed on the p + -InP diffusion layer 6 between the u-InGaAs ohmic contact layer 5, and the p + -InP diffusion layer 6 A protective film 8 made of a single dielectric material such as SiN or SiO 2 is formed on both upper and u-InP window layers 4. In addition, a pad 9 in contact with the u-InGaAs ohmic contact layer 5 is formed on the protective film 8.
그러나, 상기한 포토 다이오드는 무반사막(7)으로 인하여 충분한 무반사막 효과를 얻을 수 있지만, 보호막(8) 상에 패드(9)가 형성됨에 따라 패드 용량이 상대적으로 커서 포토 다이오드의 특성이 저하된다.However, although the photodiode can obtain a sufficient antireflection film effect due to the antireflection film 7, the pad capacity is relatively large due to the formation of the pad 9 on the protective film 8, thereby degrading the characteristics of the photodiode. .
이에 대하여 종래에는 패드를 p+-InP 확산층 상에만 형성하여 패드 용량을 감소시켰다. 도 2는 패드가 확산층 상부에만 형성된 종래의 포토 다이오드를 나타낸 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, n+-InP 기판(11) 상에 n+-InP 버퍼층(12), n-InGaAs(P) 흡수광(13), u-InP 윈도우층(14)이 순차적으로 형성된다. u-InP 윈도우층(14)에 p+-InP 확산층(16)이 형성되고, p+-InP 확산층(16)의 일측 상단에 u-InGaAs 오믹콘택층(15)이 형성된다. 노출된 p+-InP 확산층(16) 및 u-InP 윈도우층(14) 상에 SiN 또는 SiO2등의 단일 유전체 물질로 이루어진 무반사막(17) 및 보호막(18)이 각각 형성되고, u-InGaAs 오믹 콘택층(15)과 콘택하는 패드(19)가 형성된다.In contrast, conventionally, pads were formed only on the p + -InP diffusion layer to reduce pad capacity. 2 is a cross-sectional view of a conventional photodiode in which pads are formed only on top of a diffusion layer. As shown in FIG. 2, the n + -InP buffer layer 12, the n-InGaAs (P) absorbing light 13, and the u-InP window layer 14 are sequentially disposed on the n + -InP substrate 11. Is formed. A p + -InP diffusion layer 16 is formed on the u-InP window layer 14, and a u-InGaAs ohmic contact layer 15 is formed on an upper end of the p + -InP diffusion layer 16. On the exposed p + -InP diffusion layer 16 and the u-InP window layer 14, an antireflection film 17 and a protective film 18 made of a single dielectric material such as SiN or SiO 2 are formed, respectively, and u-InGaAs The pad 19 which contacts the ohmic contact layer 15 is formed.
즉, 종래의 포토 다이오드에서는 무반사(Anti-Reflective Coating)막 및 보호막으로서 SiN막 또는 SiO2막의 단일 유전체 물질이 사용되었다. 한편, 도 2에 도시된 포토 다이오드에서는 p+-InP 확산층(16) 상에 패드(19)가 형성됨에 따라, 도 1에서와 같이 보호막 상에 형성된 경우보다 패드의 용량이 감소되고 접합용량에 의한 용량 증가만이 있다. 그러나, 이 경우 n-InGaAs(P) 흡수층(13)의 도핑 농도를 낮추어야만 하기 때문에, n-InGaAs(P) 흡수층(13)의 낮은 도핑 농도로 인하여 와이어 본딩시 pn 접합이 본딩 기계의 충격에 의해 손상되기 쉽다.That is, in the conventional photodiode, a single dielectric material of an SiN film or a SiO 2 film is used as an anti-reflective coating film and a protective film. Meanwhile, in the photodiode shown in FIG. 2, as the pad 19 is formed on the p + -InP diffusion layer 16, the capacity of the pad is reduced as compared with the case where the pad 19 is formed on the protective film as shown in FIG. There is only a dose increase. However, in this case, since the doping concentration of the n-InGaAs (P) absorbing layer 13 must be lowered, the pn junction during the wire bonding due to the low doping concentration of the n-InGaAs (P) absorbing layer 13 is affected by the impact of the bonding machine. It is easy to be damaged by
이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, SiN막과 SiO2막의 이중 유전물질막으로 무반사막과 보호막을 동시에 형성하여 최대의 무반사막 효과와 최소의 패드 용량을 얻을 수 있는 포토 다이오드 및 그의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a photodiode capable of simultaneously forming an antireflection film and a protective film using a double dielectric material film of a SiN film and a SiO 2 film to obtain a maximum antireflection film effect and a minimum pad capacity; Its purpose is to provide a method for its manufacture.
도 1 및 도 2는 종래의 포토 다이오드를 나타낸 단면도.1 and 2 are cross-sectional views showing a conventional photodiode.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포토 다이오드를 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view showing a photodiode according to an embodiment of the present invention.
도 4는 수광파장이 1.55㎛인 경우, SiN막의 두께에 따른 최소 반사율을 가지는 SiO2막의 두께를 나타낸 그래프.4 is a graph showing the thickness of the SiO 2 film having a minimum reflectance according to the thickness of the SiN film when the light receiving wavelength is 1.55 μm.
도 5는 수광파장이 1.55㎛인 경우, 최소의 반사율을 갖는 SiN/SiO2막의 두께 조합에서 SiN막의 두께에 따른 반사율의 변화를 나타낸 그래프.5 is a graph showing the change in reflectance according to the thickness of the SiN film in the thickness combination of the SiN / SiO 2 film having the smallest reflectance when the light receiving wavelength is 1.55 μm.
도 6는 수광파장이 1.55㎛인 경우, 최소의 반사율을 갖는 SiN/SiO2막의 두께 조합에서 SiN막의 두께에 다른 패드 용량의 변화를 나타낸 그래프.FIG. 6 is a graph showing the change of pad capacitance different in the thickness of the SiN film in the thickness combination of the SiN / SiO 2 film having the minimum reflectance when the light receiving wavelength is 1.55 μm. FIG.
도 7은 수광파장이 1.3㎛인 경우, SiN막의 두께에 따른 최소 반사율을 가지는 SiO2막의 두께를 나타낸 그래프.7 is a graph showing the thickness of the SiO 2 film having a minimum reflectance according to the thickness of the SiN film when the light receiving wavelength is 1.3 μm.
도 8은 수광파장이 1.3㎛인 경우, 최소의 반사율을 갖는 SiN/SiO2막의 두께 조합에서 SiN막의 두께에 따른 반사율의 변화를 나타낸 그래프.8 is a graph showing the change in reflectance according to the thickness of the SiN film in the thickness combination of the SiN / SiO 2 film having the smallest reflectance when the light receiving wavelength is 1.3 μm.
도 9은 수광파장이 1.3㎛인 경우, 최소의 반사율을 갖는 SiN/SiO2막의 두께 조합에서 SiN막의 두께에 따른 패드 용량의 변화를 나타낸 그래프.9 is a graph showing a change in pad capacity according to the thickness of the SiN film in the thickness combination of the SiN / SiO 2 film having the smallest reflectance when the light receiving wavelength is 1.3 μm.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
21:n+-InP 기판22:n+-InP 버퍼층21: n + -InP substrate 22: n + -InP buffer layer
23:n-InGaAs(P) 흡수층24:u-InP 윈도우층23: n-InGaAs (P) absorption layer 24: u-InP window layer
25:u-InGaAs 오믹 콘택층26:p+-InP 확산층25: u-InGaAs ohmic contact layer 26: p + -InP diffusion layer
27a/27b, 28a/28b:SiN/SiO2 27a / 27b, 28a / 28b: SiN / SiO 2
27:보호막28:무반사막27: shield 28: anti-reflective
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 포토 다이오드는 제 1도전형 화합물 반도체 기판 상에 순차적으로 적층된 제 1도전형 버퍼층, 흡수층, 윈도우층과, 윈도우층의 소정 부분에 형성된 제 2도전형의 확산층과, 확산층의 양 측 상부에 소정의 형태로 패터닝된 오믹 콘택층과, 확산층 양 측의 윈도우층 상에 제 1이중 유전물질막으로 형성된 보호막과, 오믹 콘택층 사이의 확산층 상에 제 2이중 유전물질막으로 형성된 무반사막과, 오믹콘택층과 콘택하면서 상기 보호막 상에 형성된 패드를 포함한다.The photodiode according to the present invention for achieving the above object is a first conductive buffer layer, an absorbing layer, a window layer and a second conductive type formed on a predetermined portion of the window layer sequentially stacked on the first conductive compound semiconductor substrate A diffusion layer, an ohmic contact layer patterned in a predetermined shape on both sides of the diffusion layer, a protective film formed of a first double dielectric material film on the window layers on both sides of the diffusion layer, and a second double layer on the diffusion layer between the ohmic contact layer. An antireflection film formed of a dielectric material film and a pad formed on the passivation layer while contacting the ohmic contact layer are included.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 포토 다이오드의 제조방법은 상부에 제 1도전형 버퍼층, 흡수층, 윈도우층이 순차적으로 적층되고, 윈도우층의 소정 부분에 형성된 제 2도전형의 확산층이 형성됨과 더불어, 확산층의 양측 상부에 소정의 형태로 패터닝된 오믹 콘택층이 형성된 제 1도전형 화합물 반도체 기판을 제공하는 단계; 확산층 양 측의 윈도우층 및 오믹 콘택층 사이의 확산층 상에 이중 유전물질막으로 이루어진 보호막 및 무반사막을 동시에 형성하는 단계; 및, 보호막 상에 상기 오믹 콘택층과 콘택하는 패드를 형성하는 단계를 포함한다.In addition, the method of manufacturing a photodiode according to the present invention for achieving the above object is a first conductive buffer layer, an absorbing layer, a window layer are sequentially stacked on top, the second conductive diffusion layer formed on a predetermined portion of the window layer Providing a first conductive compound semiconductor substrate having an ohmic contact layer formed on the both sides of the diffusion layer and patterned in a predetermined shape; Simultaneously forming a protective film and an antireflection film made of a double dielectric material film on the diffusion layer between the window layer and the ohmic contact layer on both sides of the diffusion layer; And forming a pad in contact with the ohmic contact layer on the passivation layer.
또한, 이중 유전물질막은 SiN막과 SiO2막의 순차적으로 적층된 막으로 형성하고, SiN막과 SiO2막의 최적의 두께는 수광파장이 1.55㎛인 경우, SiN막의 두께는 1,500 내지 1,700Å이고, SiO2막의 두께는 6,200 내지 6,400Å이고, 수광파장이 1.3㎛인 경우, 상기 SiN막의 두께는 1,200 내지 1,400Å이고, SiO2막의 두께는 5,300 내지 5,600Å이다.In addition, the double dielectric material film is formed of a film in which a SiN film and a SiO 2 film are sequentially stacked. When the optimal thickness of the SiN film and the SiO 2 film is 1.55 µm, the thickness of the SiN film is 1,500 to 1,700 ,, and the SiO 2, the thickness of the film is 6,200 to 6,400 Å, the light receiving wavelength is 1.3 占 퐉, the thickness of the SiN film is 1,200 to 1,400 ,, and the thickness of the SiO 2 film is 5,300 to 5,600 Å.
상기한 본 발명에 의하면, 소정의 수광 파장을 갖는 포토 다이오드에서, SiN/SiO2의 이중 유전물질막이 수광 파장에 따라 두께가 최적화되어 설정되어 무반사막 및 보호막으로서 동시에 형성됨으로써, 최소의 반사율을 가짐과 더불어 최소의 패드 용량을 갖는다.According to the present invention described above, in a photodiode having a predetermined light receiving wavelength, a double dielectric material film of SiN / SiO 2 is optimally set according to the light receiving wavelength and is simultaneously formed as an antireflective film and a protective film, thereby having a minimum reflectance. In addition, it has a minimum pad capacity.
[실시예]EXAMPLE
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포토 다이오드의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.3 is a cross-sectional view for describing a method of manufacturing a photodiode according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, n+-InP 기판(21) 상에 n+-InP 버퍼층(22), n-InGaAs(P) 흡수광(23), u-InP 윈도우층(24)이 순차적으로 형성된다. u-InP 윈도우층(24)에 p+-InP 확산층(26)이 형성되고, p+-InP 확산층(26)의 양 측 상부에 소정의 형태로 패터닝된 u-InGaAs 오믹 콘택층(25)이 형성된다. SiN(27a)과 SiO2(27b)의 박막이 적층된 SiN/SiO2의 이중박막물질로, p+-InP 확산층(26) 양 측의 u-InP윈도우층(4) 상에 보호막(27)이 형성됨과 동시에 u-InGaAs 오믹 콘택층(25) 사이의 P+-InP 확산층(6) 상에 무반사막(28)이 형성된다. 또한, 보호막(27) 상에 u-InGaAs 오믹콘택층(25)과 콘택하는 패드(9)가 형성된다.As shown in FIG. 3, the n + -InP buffer layer 22, the n-InGaAs (P) absorbing light 23, and the u-InP window layer 24 are sequentially formed on the n + -InP substrate 21. Is formed. u-InP p + -InP diffusion layer 26 to the window layer 24 is formed, p + the upper side amounts to a u-InGaAs ohmic contact layer 25 is patterned into a predetermined form of -InP diffusion layer 26 is Is formed. A SiN / SiO 2 double thin film in which a thin film of SiN 27a and SiO 2 27b is laminated, and a protective film 27 is formed on the u-InP window layer 4 on both sides of the p + -InP diffusion layer 26. At the same time, an antireflective film 28 is formed on the P + -InP diffusion layer 6 between the u-InGaAs ohmic contact layer 25. In addition, a pad 9 in contact with the u-InGaAs ohmic contact layer 25 is formed on the passivation layer 27.
상기한 본 발명에서는 보호막(27)과 무반사막(28)이 SiN/SiO2의 이중박막물질로 형성되는데, 이때 보호막(27)과 무반사막(28)이 최적의 보호막 특성과 최적의 무반사막 특성을 갖기 위해서는 수광 파장에 따라 SiN막과 SiO2막의 적절한 두께 설정이 중요하다. 한편, 최적의 반사율을 계산하기 위하여 다층박막 반사율에 대한 다음과 같은 식을 이용한다.In the present invention described above, the protective film 27 and the anti-reflective film 28 are formed of a SiN / SiO 2 double thin film material, wherein the protective film 27 and the anti-reflective film 28 have optimal protective film properties and optimal anti-reflective film properties. In order to have, the proper thickness setting of the SiN film and the SiO 2 film is important according to the light receiving wavelength. On the other hand, in order to calculate the optimum reflectance using the following equation for the multilayer thin film reflectance.
반사율(R) = | E3 -/E3 +|2………………… 식(1-1)Reflectance (R) = | E 3 - / E 3 + | 2 …. … … … … … … Formula (1-1)
투과율(T) = | E0 +/E3 +|2× n0/n3……… 식(1-2)Transmittance (T) = | E 0 + / E 3 + | 2 x n 0 / n 3 . … … Formula (1-2)
이때, 입사각은 수광면에 수직이라고 가정하였고, 식(1-1) 및 식(1-2)에서, E3 +는 공기중에서부터 SiN/SiO2의 이중박막물질 및 InP층으로의 입사 에너지이고, E3 -는 반사에너지이며, E0 +는 공기중에서부터 SiN/SiO2의 이중박막물질을 투과하는 에너지로서, SiN/SiO2의 이중박막물질의 굴절률에 따라, 그의 값이 설정된다. InP 층의 굴절률(n0)은 3.2, 하층인 SiN막의 굴절률(n1)은 1.9, 상층인 SiO2막의 굴절률(n2)은 1.46, 공기의 굴절률(n3)은 1이고, 수광 파장은 1.55㎛이다. 또한, 두꺼운 유전체 박막은 박막의 질을 저하시킬 수 있으므로 여기에서는 일정한 두께 범위, SiN막의 두께는 0 내지 3,000Å, SiO2막의 두께는 1,000 내지 8,000Å의 범위로 설정하여, 일정한 SiN막의 두께에 대한 SiO2막의 두께 변화를 계산한다. 한편, 수광파장이 1.3㎛인 경우에는 SiN막의 두께는 0 내지 3,000Å, SiO2막의 두께는 1,000 내지 7,000Å의 범위로 설정한다.In this case, it is assumed that the incidence angle is perpendicular to the light-receiving surface, and in Equation (1-1) and Equation (1-2), E 3 + is the incident energy of SiN / SiO 2 into the thin film material and InP layer from air. , E 3 − is the reflected energy, and E 0 + is energy passing through the double thin film material of SiN / SiO 2 from the air, and its value is set according to the refractive index of the double thin film material of SiN / SiO 2 . The refractive index (n 0 ) of the InP layer is 3.2, the refractive index (n 1 ) of the lower SiN film is 1.9, the refractive index (n 2 ) of the upper SiO 2 film is 1.46, the refractive index (n 3 ) of the air is 1, and the light receiving wavelength is 1.55 mu m. In addition, the thick dielectric film by so could degrade the quality of the film here is set to a predetermined thickness range, the SiN film thickness is from 0 to 3,000Å, SiO 2 film thickness is in the range of 1,000 to 8,000Å, for a given thickness of the SiN film The thickness change of the SiO 2 film is calculated. On the other hand, when the light receiving wavelength is 1.3 mu m, the thickness of the SiN film is set in the range of 0 to 3,000 Pa and the SiO 2 film is in the range of 1,000 to 7,000 Pa.
먼저, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 수광 파장이 1.55㎛인 경우 최적의 보호막 특성 및 무반사막 특성을 얻기 위한 SiN막과 SiO2막의 두께 설정에 대하여 설명한다. 이때, SiN/SiO2의 이중 유전물질막은 다음과 같은 9가지의 두께로 설정된다. ① SiN막의 두께가 1,200±100Å이고 SiO2막의 두께가 6,900±200Å이고, ② SiN막의 두께가 1,400±100Å이고, SiO2막의 두께가 6,600±200Å, ③ SiN막의 두께가 1,600±100Å이고, SiO2막의 두께가 6,300±200Å, ④ SiN막의 두께가 1,800±100Å이고, SiO2막의 두께가 5,900±200Å, ⑤ SiN막의 두께가 2,000±100Å이고, SiO2막의 두께가 5,400±200Å, ⑥ SiN막의 두께가 2,200±100Å이고, SiO2막의 두께가 4,900±200Å, ⑦ SiN막의 두께가 2,400±100Å이고, SiO2막의 두께가 4,400±200Å, ⑧ SiN막의 두께가 2,600±100Å이고, SiO2막의 두께가 4,100±200Å, ⑨ SiN막의 두께가 2,800±100Å이고, SiO2막의 두께가 3,800±200Å이다.First, the thickness setting of the SiN film and the SiO 2 film for obtaining optimal protective film characteristics and anti-reflective film characteristics when the light receiving wavelength is 1.55 μm will be described with reference to FIGS. 4 to 6. In this case, the double dielectric material film of SiN / SiO 2 is set to nine thicknesses as follows. ① a SiN film is 1,200 ± 100Å and the SiO 2 film is 6,900 ± 200Å thick thickness, ② a SiN film is 1,400 ± 100Å thick, and the SiO 2 film thickness of 6,600 ± 200Å, ③ it is 1,600 ± 100Å SiN film thickness and SiO 2 The thickness of the film is 6,300 ± 200Å, the thickness of the SiN film is 1,800 ± 100 SiO, the thickness of the SiO 2 film is 5,900 ± 200Å, the thickness of the SiN film is 2,000 ± 100Å, the thickness of the SiO 2 film is 5,400 ± 200Å, and the thickness of the ⑥ SiN film is 2,200 ± 100Å, SiO 2 film thickness is 4,900 ± 200Å, ⑦ SiN film thickness is 2,400 ± 100Å, SiO 2 film is 4,400 ± 200Å, ⑧ SiN film thickness is 2,600 ± 100Å, SiO 2 film is 4,100 ± The thickness of the 200 kPa, 9 SiN film is 2,800 ± 100 kPa, and the thickness of the SiO 2 film is 3,800 ± 200 kPa.
도 4는 SiN막의 두께에 따른 최소 반사율을 가지는 SiO2막의 두께를 나타낸 그래프로서, 도 4에 도시된 바와 같이, SiN막의 두께가 증가함에 따라, SiO2막의 두께가 감소됨을 알 수 있다. 도 5는 최소의 반사율을 갖는 SiN/SiO2막의 두께 조합에서 SiN막의 두께에 따른 반사율의 변화를 나타낸 그래프로서, SiN막의 두께가 1,200 내지 2,800Å의 범위에서의 SiN/SiO2막의 두께 조합에서 반사율이 0.5% 이하이며, 약 1,600Å 및 2,600Å 두께에서 0.1% 이하의 매우 낮은 반사율을 갖는다. 이때, 최소반사율을 갖는 SiN/SiO2막의 두께 조합에서 패드 용량을 계산하는데, SiN/SiO2막의 총용량은 직렬연결된 캐패시터 용량에 해당되므로 다음과 같은 식을 이용하여 계산한다.4 is a graph showing the thickness of the SiO 2 film having a minimum reflectance according to the thickness of the SiN film. As shown in FIG. 4, it can be seen that as the thickness of the SiN film increases, the thickness of the SiO 2 film decreases. FIG. 5 is a graph showing the change in reflectance according to the thickness of the SiN film in the thickness combination of the SiN / SiO 2 film having the smallest reflectance, and the reflectance in the thickness combination of the SiN / SiO 2 film in the thickness range of 1,200 to 2,800 Pa. Is 0.5% or less and has a very low reflectance of 0.1% or less at about 1,600 Hz and 2,600 Hz thickness. In this case, the pad capacity is calculated from the thickness combination of the SiN / SiO 2 film having the smallest reflectance. The total capacity of the SiN / SiO 2 film corresponds to the capacitor capacity connected in series, and is calculated using the following equation.
1/Ctoc= 1/CSiN+ 1/CSiO2…………………식(2)1 / C toc = 1 / C SiN + 1 / C SiO2 ... … … … … … … Formula (2)
여기서, CSiN= (εSiNε0A)/WWhere C SiN = (ε SiN ε 0 A) / W
CSiO2= (εSiO2ε0A)/W 이다.C SiO 2 = (ε SiO 2 ε 0 A) / W.
SiN과 SiO2의 유전상수 εSiN는 6이고, εSiO2는 4이며, ε0는 8.854×10-14F/㎝ 이고, W는 각 유전물질막의 두께이다. 도 6은 패드의 직경이 60㎛인 경우, 최소의 반사율을 갖는 SiN/SiO2막의 두께 조합에서 SiN막의 두께에 다른 패드 용량의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 6에 도시된 바와 같이, SiN/SiO2막의 두께 조합에서 SiN막의 두께가 증가함에 따라, 0 내지 1,500Å 범위에서는 패드 용량(C)이 약 0.13pF 내외로 거의 일정하고, 2,500 내지 3,000Å 범위에서는 약 0.17pF 정도로 일정하며, 1,500 내지 2,000Å 범위에서는 0.13pF에서 0.17pF으로 증가한다.The dielectric constant ε SiN of SiN and SiO 2 is 6, ε SiO 2 is 4, ε 0 is 8.854 × 10 -14 F / cm, and W is the thickness of each dielectric material film. FIG. 6 is a graph showing a change in pad capacity different from the thickness of the SiN film in the thickness combination of the SiN / SiO 2 film having the minimum reflectance when the pad diameter is 60 μm. As shown in FIG. 6, as the thickness of the SiN film increases in the thickness combination of the SiN / SiO 2 film, the pad capacitance C is almost constant in the range of 0 to 1,500 kPa, about 0.13 pF, and is in the range of 2,500 to 3,000 kPa. It is constant at about 0.17pF, and increases from 0.13pF to 0.17pF in the range of 1,500 to 2,000Å.
따라서, 수광파장이 1.55㎛인 경우, 최적의 반사막과 보호막의 조건을 갖는 SiN/SiO2막의 두께 조합은 하층인 SiN막의 두께가 1,500 내지 1,700Å이고, 상층인 SiO2막의 두께는 6,200 내지 6,400Å이다. 바람직하게는 SiN/SiO2막의 두께 조합이 1,600/6,300Å인 경우 반사율이 0.01%이고, 패드 용량이 0.136pF으로서, 최소의 반사율과 최소의 패드 용량을 갖는다.Therefore, it is the case of the light wavelength 1.55㎛, SiN / SiO 2 film thickness combined with optimal condition of the reflection film and the protective film is a SiN film, a lower layer of a thickness of 1,500 to 1,700Å, an upper layer of SiO 2 film thickness of 6,200 to 6,400Å to be. Preferably, when the thickness combination of the SiN / SiO 2 film is 1,600 / 6,300 Pa, the reflectance is 0.01% and the pad capacity is 0.136 pF, which has the minimum reflectance and the minimum pad capacity.
또한 상기와 같은 방법으로 수광파장이 1.3㎛인 경우 최적의 보호막 특성 및 무반사막 특성을 얻기 위한 SiN막과 SiO2막의 두께 설정에 대하여, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 이때, SiN/SiO2의 이중 유전물질막은 다음과 같은 8가지의 두께로 설정된다. ① SiN막의 두께가 1,000±100Å이고, SiO2막의 두께가 5,800±200Å이고, ② SiN막의 두께가 1,200±100Å이고, SiO2막의 두께가 5,600±200Å, ③ SiN막의 두께가 1,400±100Å이고, SiO2막의 두께가 5,300±200Å, ④ SiN막의 두께가 1,600±100Å이고, SiO2막의 두께가 4,800±200Å, ⑤ SiN막의 두께가 1,800±100Å이고, SiO2막의 두께가 4,300±200Å, ⑥ SiN막의 두께가 2,000±100Å이고, SiO2막의 두께가 3,800±200Å, ⑦ SiN막의 두께가 2,200±100Å이고, SiO2막의 두께가 3,500±200Å, ⑧ SiN막의 두께가 2,400±100Å이고, SiO2막의 두께가 3,200±200Å이다.In addition, the thickness setting of the SiN film and the SiO 2 film for obtaining the optimum protective film and anti-reflective film properties when the light receiving wavelength is 1.3 μm by the above method will be described with reference to FIGS. 7 to 9. In this case, the double dielectric material film of SiN / SiO 2 is set to eight thicknesses as follows. The thickness of the SiN film is 1,000 ± 100 SiO, the thickness of the SiO 2 film is 5,800 ± 200Å, the thickness of the SiN film is 1,200 ± 100Å, the thickness of the SiO 2 film is 5,600 ± 200Å, the thickness of the SiN film is 1,400 ± 100Å, and the SiO 2 having a thickness of 5,300 ± 200Å, ④ SiN film thickness of the film is 1,600 ± 100Å, SiO 2 film is 4,800 ± 200Å, the thickness and ⑤ a thickness of SiN film is 1,800 ± 100Å, SiO 2 film having a thickness of 4,300 ± 200Å, ⑥ SiN film thickness Is 2,000 ± 100Å, the thickness of the SiO 2 film is 3,800 ± 200Å, the thickness of the SiN film is 2,200 ± 100Å, the thickness of the SiO 2 film is 3,500 ± 200Å, the thickness of the SiN film is 2,400 ± 100Å, and the thickness of the SiO 2 film is 3,200 ± 100 ±. ± 200 Hz.
도 7은 SiN막의 두께에 따른 최소 반사율을 가지는 SiO2막의 두께를 나타낸 그래프로서, SiN막의 두께가 증가함에 따라, SiO2막의 두께가 감소됨을 알 수 있다. 또한, 도 8은 최소의 반사율을 갖는 SiN/SiO2막의 두께 조합에서 SiN막의 두께에 따른 반사율의 변화를 나타낸 그래프로서, SiN막의 두께가 1,000 내지 2,400Å의 범위에서의 SiN/SiO2막의 두께 조합에서 반사율이 0.5% 이하이며, 약 1,400Å 및 2,200Å 두께에서 0.1% 이하의 매우 낮은 반사율을 갖는다. 이때, 최소반사율을 갖는 SiN/SiO2막의 두께 조합에서 패드 용량을 계산하는데, SiN/SiO2막의 총용량은 직렬연결된 캐패시터 용량에 해당되므로 상기 식(2)를 이용하여 계산한다.7 is a graph showing the thickness of the SiO 2 film having a minimum reflectance according to the thickness of the SiN film. As the thickness of the SiN film increases, the thickness of the SiO 2 film decreases. 8 is a graph showing the change in reflectance according to the thickness of the SiN film in the thickness combination of the SiN / SiO 2 film having the smallest reflectance, wherein the thickness combination of the SiN / SiO 2 film in the thickness range of 1,000 to 2,400 kPa. Has a reflectance of 0.5% or less and has a very low reflectance of 0.1% or less at thicknesses of about 1,400 Hz and 2,200 Hz. At this time, the pad capacity is calculated from the thickness combination of the SiN / SiO 2 film having the minimum reflectance, and the total capacity of the SiN / SiO 2 film corresponds to the capacitor capacity connected in series, and is calculated using Equation (2).
또한, 도 9는 패드의 직경이 60㎛인 경우, 최소의 반사율을 갖는 SiN/SiO2막의 두께 조합에서 SiN막의 두께에 다른 패드 용량의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 6에 도시된 바와 같이, SiN/SiO2막의 두께 조합에서 SiN막의 두께가 증가함에 따라, 0 내지 1,500Å 범위에서는 패드 용량(C)이 약 0.15pF 내외로 거의 일정하고, 2500 내지 3,000Å 범위에서 약 0.21pF 정도로 일정하며, 1,500 내지 2,000Å 범위에서는 0.15pF에서 0.2pF으로 증가한다.In addition, FIG. 9 is a graph showing a change in pad capacitance different from the thickness of the SiN film in the thickness combination of the SiN / SiO 2 film having the minimum reflectance when the pad diameter is 60 µm. As shown in FIG. 6, as the thickness of the SiN film is increased in the thickness combination of the SiN / SiO 2 film, the pad capacitance C is almost constant in the range of 0 to 1,500 kPa, about 0.15 pF, and is in the range of 2500 to 3,000 kPa. Constant at about 0.21 pF, increasing from 0.15 pF to 0.2 pF in the 1,500 to 2,000 Hz range.
따라서, 수광파장이 1.3㎛인 경우, 최적의 반사막과 보호막의 조건을 갖는 SiN/SiO2막의 두께 조합은 하층인 SiN막의 두께가 1,200 내지 1,400Å이고, 상층인 SiO2막의 두께는 5,300 내지 5,600Å이다. 바람직하게는 SiN/SiO2막의 두께 조합이 1,400Å/5,300Å인 경우 반사율이 0.01%이고, 패드 용량이 0.136pF이고, 2,200Å/3,500Å인 경우 반사율이 0.031%이고, 패드 용량이 0.208pF으로서, 최소의 반사율과 최소의 패드 용량을 갖는다.Therefore, when the light receiving wavelength is 1.3 mu m, the thickness combination of the SiN / SiO 2 film having the optimum reflecting film and the protective film conditions is 1,200-1,400 kPa of the lower SiN film, and 5,300-5,600 kPa of the upper SiO 2 film. to be. Preferably, when the thickness combination of the SiN / SiO 2 film is 1,400 두께 / 5,300Å, the reflectance is 0.01%, the pad capacity is 0.136pF, the 2,200, / 3,500Å, the reflectance is 0.031%, and the pad capacity is 0.208pF. It has minimal reflectance and minimum pad capacity.
상기 실시예에 의하면, 소정의 수광 파장을 갖는 포토 다이오드에서, SiN/SiO2의 이중 유전물질막이 수광 파장에 따라 두께가 최적화되어 설정되어 무반사막 및 보호막으로서 동시에 형성됨으로써, 최소의 반사율을 가짐과 더불어 최소의 패드 용량을 갖는다. 무반사막과 보호막이 상기한 이중유전물질로 동시에 형성됨에 따라, 공정단축의 효과를 얻을 수 있고, 보호막 상에 패드가 형성됨에 따라, 이후 와이어 본딩시 pn 접합에 직접 영향을 주지 않음으로써, 포토 다이오드의 신뢰성 및 수율이 향상된다.According to the above embodiment, in a photodiode having a predetermined light receiving wavelength, a double dielectric material film of SiN / SiO 2 is optimally set according to the light receiving wavelength and is simultaneously formed as an antireflective film and a protective film, thereby having a minimum reflectance and In addition, it has a minimum pad capacity. As the antireflective film and the protective film are simultaneously formed of the above-mentioned double dielectric material, the effect of the process shortening can be obtained, and as the pad is formed on the protective film, the photodiode is not directly influenced at the time of wire bonding afterwards. The reliability and yield are improved.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.In addition, this invention is not limited to the said Example, It can variously deform and implement within the range which does not deviate from the technical summary of this invention.
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KR1019970030390A KR19990006168A (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Photodiode and its manufacturing method |
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KR1019970030390A KR19990006168A (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Photodiode and its manufacturing method |
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US7872288B2 (en) | 2006-06-09 | 2011-01-18 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Organic light-emitting display device |
-
1997
- 1997-06-30 KR KR1019970030390A patent/KR19990006168A/en not_active Application Discontinuation
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US7872288B2 (en) | 2006-06-09 | 2011-01-18 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Organic light-emitting display device |
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