KR19990072328A - 광학적방사를위해희토류원소로도핑된실리콘구조체및방사방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제 1 p형 영역 및 제 1 n형 영역을 구비하는 반도체 내부의 p-n 접합과, 희토류 원소(rare-earth element)로 도핑(doping)된 p-n 접합 부근에 위치한 영역을 함께 구비한 구조체에 관한 것이다. 또한, 본 구조체는 p형 영역 및 n형 영역 중 하나에 연결되어, 희토류 원소의 원자들을 여기시키기 위해 전하 캐리어(carrier)를 제공하는 전하 소스(charge source)를 포함한다. 또한, 바이폴라 접합 트랜지스터(bipolar junction transistor)를 제공하는 단계와, 트랜지스터의 콜렉터(collector) 내의 한 영역을 희토류 원소로 도핑하는 단계와, 트랜지스터를 바이어싱(biasing)하여 희토류 원소로 도핑된 영역으로부터 방사광(light emission)을 생성하는 단계를 포함하는 구조체 생산 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 발광 다이오드(LED : light emitting diode)와, 레이저와, 광 증폭기와 같은 광학적 소자에 있어 특히 유용한 반도체 구조체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 희토류 도펀트(dopant)를 포함하는 반도체 구조체에 관한 것이다.
광 전자 소자(optoelectronic device)들은 광학적 신호들을 전기적 신호들로 변환하고, 반대로, 전기적 신호들을 방사된 빛의 광자의 형태인 광학적 신호들로 변환한다. 최근에 와서는, 상당한 정도로 광 전자 소자들이 마이크로 전자 소자에 의존하고 있다. 보다 상당한 정도로, 광 전자 요소들은 레이저와 발광 다이오드 등에 대해 소위 III/V 반도체 원소들을 채택하고 있다. III-V 족 반도체들은 주기율표의 IIIA족 원소들 (예를 들어 Al과, Ga와, In과, Tl) 중 하나를 한 원소로, 그리고 주기율표의 VA족 원소들 (예를 들어, P와, As와, Sb와, Bi) 중 하나를 제 2 원소로 갖는다. 상업적인 관심 파장인 약 1.3 또는 2.5 m에서 동작하는 Si 계 레이저, LED 또는 증폭기를 획득함에 있어서 직면하게 되는 어려움들로 인해, 상기한 원소들보다는 덜 하지만, 실리콘 계 소자들도 그러한 목적으로 사용되어 왔다. 그럼에도 불구하고, Si계 광전자 소자들은 쉽게 구할 수 있어서 단일 반도체 칩에 광학적, 전자적 기능들을 집적하는 어려움을 상당히 덜어 줄 수 있으므로, 이러한 소자를 사용한다면 바람직할 것이다. 게다가, 실리콘의 열 전도성은 일정한 동작상의 장점들을 제공한다.
보다 근래에 와서, 에르븀(erbium)과 같은 희토류 원소로 실리콘을 도핑하면 광자극, 전기적 자극 하에서 1.5 m 가량의 파장의 빛을 방사하게 된다는 것이 밝혀진 바 있다. 이 파장에서 빛을 방사하는 것은, 여기된 희토류 원소 원자들의 인트라-4f 준위 전이를 통하여 발생하는 것으로서, 그것이 실리카 계 파이버의 최소 흡수와 일치하므로 바람직하다.
더욱이, 전장 발광(electroluminescence)은, 스티머(Stimmer) 등의 "Applied Physics Letters", Vol. 68, No. 23, 1996년 6월, p. 3290에서 논의된 바와 같이, 에르븀-산소로 도핑된(erbium-oxygen-doped) 실리콘 내에 형성된 정방향 및 역방향 바이어스(bias)된 p-n 접합들에서 모두 나타난다. 역방향 바이어스 하에서, 희토류 원자들은 아우거(Auger) 메커니즘 또는 충격 이온화 과정(impact ionization process)에 의해 여기된다. 한편, 정방향 바이어스 하에서, 희토류 원자들은 희토류 원자와 실리콘 전자 구조 사이의 상호작용에 의해 매개된 전자-홀 재결합으로부터 전달된 에너지에 의해 여기된다. 전장 발광이, 역방향 바이어스에서는 저 전류 밀도에 의해, 정방향 바이어스에서는 경쟁 재결합(competing recombination) 메커니즘에 기인한 강력한 (반대) 온도 의존성에 의해 제한되기 때문에, 이러한 소자들의 사용은 제한되고 있다. 따라서, 종래 기술에 존재하는 이러한 문제점들을 극복하는 것이 바람직하다.
본 발명은 위에서 논의된 문제점들에 대한 해법을 제시한다. 특히, 본 발명은, 충격 이온화에 의해 발생되는 누출 전류에 의존하는 대신, 소자에 캐리어 소스를 제공한다. 보다 자세히, 본 발명은 제 1 p형 영역 및 제 1 n형 영역을 구비하는 반도체 내의 p-n 접합으로 이루어진 바이폴라(bipolar) 구조체에 관한 것이다. p-n 접합 부근에는 희토류 원소로 도핑된 영역이 위치한다. 아울러, 희토류 원소의 원자를 여기시키기 위한 전하 캐리어 수단이 제공된다.
본 발명은, 또한, 그러한 소자를 생산하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 방법은, 바이폴라 접합 트랜지스터를 마련하는 단계와, 트랜지스터의 콜렉터 내의 한 영역을 희토류 원소로 도핑하는 단계와, 트랜지스터를 바이어싱하여 희토류 원소로 도핑된 영역으로부터 방사광을 생성하는 단계를 포함한다.
당업자라면 이어지는 상세한 설명으로부터 본 발명의 기타 목적들 및 장점들을 명확히 알 수 있을 것이다. 이어지는 상세한 설명은 본 발명을 실시하려는 최상 모드를 서술함으로써, 본 발명의 바람직한 실시예들만을 나타내고 묘사하였다. 이해할 수 있는 바겠지만, 본 발명은 다른 상이한 실시예의 형태로 될 수도 있으며, 그 몇 가지 세부적 사항들은 본 발명을 벗어나지 않는 범위 내에서, 다양하고 자명한 점에서 수정이 가능하다. 따라서, 도면과 상세한 설명은 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 제한적인 것은 결코 아니다.
도 1은 본 발명에 의한 바이폴라 트랜지스터의 개략적인 도면.
도 2는 본 발명에 의한 LED 구조체의 개략적인 도면.
도 3은 본 발명에 의한 레이저 혹은 광 증폭기의 개략적인 도면.
도 4는 전하 캐리어를 위한 선택적 주입 수단을 채용한 본 발명에 의한 구조체의 개략적인 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체 기판2 : 제 1 p형 또는 n형 영역
3 : 제 1 n형 또는 p형 영역4 : p-n 접합
5 : 희토류 원소로 도핑된 영역6 : 전하 캐리어 주입 수단
본 발명의 이해를 돕기 위해, 도면을 참조하기로 한다.
본 발명에 의하면, 반도체 기판(1)(도 1 참조)은 실리콘, 게르마늄, 다이아몬드, 실리콘 게르마늄과 실리콘 탄화물을 포함하는 합금 및 아연 셀레나이드(selenide)와 관련 물질 등의 II-VI 족과, 갈륨 비화물 및 관련 물질 등의 III-V 족을 포함하는 합성 반도체 중 하나이다. 바람직한 실시예에서 반도체는 실리콘이다. 반도체 기판은 제 1 p형 또는 n형 영역(2)과, 그 영역(2)과는 반대되는 전도성을 갖는 제 1 영역(3)을 포함한다. 달리 말하면, 영역(2)이 p형이면 영역(3)은 n형이고, 반대로 영역(2)이 n형이면 영역(3)은 p형이다. 실리콘에 있어서 p형 도펀트는 알루미늄, 갈륨(gallium) 및 인듐(indium)을 포함한다. 전형적으로, p형 영역은 약 1015내지 약 1020, 보다 전형적으로는 약 1017내지 약 1019원자/㎠ 도즈량으로 도핑된다. 실리콘에 있어서 n형 도펀트는 인 및 비소를 포함한다. n형 도펀트의 전형적인 농도는 약 1015내지 약 1020, 보다 전형적으로는 약 1017내지 약 1019원자/㎠이다.
또한 본 발명의 바이폴라 소자는 p-n 접합(4)을 포함한다. p-n 접합 부근 영역에는 희토류 원소로 도핑된 영역(5)이 위치한다. 적절한 희토류 원소들에는 에르븀, 프라세오디뮴(praseodymium), 네오디뮴(neodymium)이 있는데, 에르븀이 더 선호된다. 전형적으로, 희토류 원소의 농도는 이온 주입과 마찬가지로 약 1015내지 약 1020이고, 또는 에피택셜(epitaxial) 성장 동안 구조체에 편입될 수 있다.
바람직하게는, 희토류 원소를 포함하는 영역은 역방향 바이어스된 접합이고 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터이다.
전하 캐리어를 p형과 n형 영역들 중 하나에, 바람직하게는 p형 영역에 주입하여 희토류 원소의 원자들을 여기시키는 수단(6)이 제공된다. 이 수단은 p형과 n형 영역들 중 하나에 연결된 p-n 접합일 수 있다(도 1 참조). 바이폴라 소자에서, 전하를 제공하는 p-n 접합은 에미터(emitter)로 지칭된다. 대안으로서, 전자 빔이나 광선이 그러한 목적에 사용될 수 있다(도 4 참조).
역방향 바이어스 콜렉터 접합 내에 희토류로 도핑된 발광층을 위치시킴으로써, 정방향 바이어스된 접합 내에서 발생하는 경쟁적 재결합(competitive recombination)이 제거된다. 게다가, 에미터-베이스 접합을 마련함으로써, 전류 밀도와 전계(electric field)의 독립적인 제어가 이루어져, 충격 이온화 과정을 통해 준비된 캐리어의 소스에 희토류 원소를 여기시킬 만큼의 충분한 에너지를 제공한다.
도 2는 반도체 기판(1), p형 또는 n형의 제 1 영역(2), 제 1 영역(2)과는 반대되는 전도성 유형을 갖는 제 1 영역(3), p-n 접합(4), 희토류 원소로 도핑된 영역(5)을 포함하는 본 발명에 따르는 발광 다이오드를 도시한다. 전하 소스(6)는 영역(3)에 전기적으로 연결되어 있다. 전기적 도체(7, 8, 9)가 영역들(2, 3, 6)에 각각 제공된다.
도 3은 반도체 기판(1), p형 또는 n형의 제 1 영역(2), 제 1 영역(2)과는 반대되는 전도성 유형을 갖는 제 1 영역(3), p-n 접합(4), 희토류 원소로 도핑된 영역(5)을 포함하는 본 발명에 따르는 레이저 또는 광 증폭기를 도시한다. 전하 소스(6)는 영역(3)에 전기적으로 연결되어 있다. 전기적 도체(7, 8, 9)가 영역(2, 3, 6)에 각각 제공된다.
도 4는 반도체 기판(1), p형 또는 n형의 제 1 영역(2), 제 1 영역(2)과는 반대되는 전도성 유형을 갖는 제 1 영역(3), p-n 접합(4), 희토류 원소로 도핑된 영역(5)을 포함하는 본 발명에 따르는 전하 캐리어를 위한 선택적 주입 수단을 채용한 구조체를 도시한다. 전하 캐리어들을 도핑된 영역들(2 또는 3) 중 하나로 주입하기 위해 전자 빔 또는 광선 소스의 전하 소스(10)가 제공된다. 전기적 도체(7, 8)가 영역들(2와 3)에 각각 제공된다.
이상 발명의 상세한 설명을 통해 본 발명을 설명하고 기술하였다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들만을 나타내고 설명하였지만, 전술한 바와 같이, 다양한 기타 결합, 수정과 환경 하에서 사용될 수 있으며, 상기 연구 및/또는 기술 또는 관련 기술의 지식과 조화되어, 여기에 표현된 발명의 개념의 범위 내에서 변화와 수정을 가할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 상기에서 묘사된 실시예들은, 나아가 본 발명을 실시함에 있어 알려진 최적 모드를 설명하고, 당업자들로 하여금 그러한, 또는 다른 실시예와 본 발명의 특정 응용이나 사용에 의해 요구되는 다양한 수정을 가하여 본 발명을 사용할 수 있도록 의도한다. 따라서, 본 설명은 본 발명을 여기에 나타낸 형태로 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구 범위들은 선택적인 실시예들을 포함하는 것으로 해석되도록 의도한다.
본 발명에 의하면, 충격 이온화에 의해 발생되는 누출 전류에 의존하는 대신 소자에 전하 소스를 제공할 수 있다.
Claims (16)
- ① 제 1 p형 영역과 제 1 n형 영역을 구비하는 반도체 내부의 p-n 접합과,② 상기 p-n 접합 부근에 위치하며 희토류 원소(rare-earth element)로 도핑(doping)된 영역과,③ 상기 희토류 원소의 원자들을 여기(excite)시키는 전하 캐리어(carrier) 수단을 포함하는 구조체.
- 제 1 항에 있어서,상기 전하 캐리어 소스(source)는 상기 제 1 p형 영역과는 접하지만 상기 제 1 n형 영역과는 접하지 않는 제 2 n형 영역인 구조체.
- 제 1 항에 있어서,상기 전하 캐리어 소스는 상기 제 1 n형 영역과는 접하지만 상기 제 1 p형 영역과는 접하지 않는 제 2 p형 영역인 구조체.
- 제 1 항에 있어서,상기 전하 캐리어 수단은 상기 p형 영역과 상기 n형 영역 중 하나에 연결된 전하 소스를 포함하는 구조체.
- 제 1 항에 있어서,상기 구조체는 상기 전하 소스로 하여금 상기 전하 캐리어를 제공하도록 하는 활성화 수단을 더 포함하는 구조체.
- 제 1 항에 있어서,상기 희토류 원소는 에르븀(erbium)과, 프라세오디뮴(praseodymium)과 네오디뮴(neodymium)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 구조체.
- 제 1 항에 있어서,상기 희토류 원소는 에르븀인 구조체.
- 제 1 항에 있어서,상기 반도체는 실리콘(silicon)인 구조체.
- 제 1 항에 있어서,상기 전하 캐리어 수단은 전자 빔(beam) 또는 빛으로 이루어진 구조체.
- 제 1 항에 있어서,상기 희토류 원소는 상기 구조체의 콜렉터(collector) 영역 내에 존재하는 구조체.
- 제 1 항에 있어서,상기 구조체는 LED인 구조체.
- 제 1 항에 있어서,상기 구조체는 레이저인 구조체.
- 제 1 항에 있어서,상기 구조체는 광 증폭기인 구조체.
- ① 바이폴라 접합 트랜지스터를 마련하는 단계와,② 상기 트랜지스터의 콜렉터 내의 영역을 희토류 원소로 도핑하는 단계와,③ 상기 트랜지스터를 바이어싱(biasing)하여 상기 희토류 원소로 도핑된 영역으로부터 방사광(light emission)을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 희토류 원소는 에르븀, 프라세오디뮴 및 네오디뮴으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 희토류 원소는 에르븀인 방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR100384892B1 (ko) * | 2000-12-01 | 2003-05-22 | 한국전자통신연구원 | 에르븀이 도핑된 실리콘나노점의 형성 방법 |
| KR100431760B1 (ko) * | 2001-08-08 | 2004-05-17 | 삼성전기주식회사 | AlGaInN계 반도체 엘이디(LED) 소자 및 그 제조 방법 |
| KR100553317B1 (ko) * | 2004-04-23 | 2006-02-20 | 한국과학기술연구원 | 실리콘 나노선을 이용한 실리콘 광소자 및 이의 제조방법 |
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|---|---|---|---|---|
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| US4967251A (en) * | 1988-08-12 | 1990-10-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin film electroluminescent device containing gadolinium and rare earth elements |
| US5248890A (en) * | 1989-05-13 | 1993-09-28 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Valance specific lanthanide doped optoelectronic metal fluoride semiconductor device |
| EP0493592A4 (en) * | 1989-09-04 | 1993-09-01 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Thin-film el element |
| US5119460A (en) * | 1991-04-25 | 1992-06-02 | At&T Bell Laboratories | Erbium-doped planar optical device |
| US5107538A (en) * | 1991-06-06 | 1992-04-21 | At&T Bell Laboratories | Optical waveguide system comprising a rare-earth Si-based optical device |
| FR2681737A1 (fr) * | 1991-09-24 | 1993-03-26 | Thomson Csf | Source monofrequence de puissance a fibre optique. |
| US5322813A (en) * | 1992-08-31 | 1994-06-21 | International Business Machines Corporation | Method of making supersaturated rare earth doped semiconductor layers by chemical vapor deposition |
| US5369657A (en) * | 1992-09-15 | 1994-11-29 | Texas Instruments Incorporated | Silicon-based microlaser by doped thin films |
| US5319727A (en) * | 1992-12-28 | 1994-06-07 | Honeywell Inc. | Ion-beam deposited, gain enhanced ring resonators |
| EP0650200B1 (en) * | 1993-10-20 | 1999-03-10 | Consorzio per la Ricerca sulla Microelettronica nel Mezzogiorno | Solid state electro-luminescent device and process for fabrication thereof |
| US5530709A (en) * | 1994-09-06 | 1996-06-25 | Sdl, Inc. | Double-clad upconversion fiber laser |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100384892B1 (ko) * | 2000-12-01 | 2003-05-22 | 한국전자통신연구원 | 에르븀이 도핑된 실리콘나노점의 형성 방법 |
| KR100431760B1 (ko) * | 2001-08-08 | 2004-05-17 | 삼성전기주식회사 | AlGaInN계 반도체 엘이디(LED) 소자 및 그 제조 방법 |
| KR100553317B1 (ko) * | 2004-04-23 | 2006-02-20 | 한국과학기술연구원 | 실리콘 나노선을 이용한 실리콘 광소자 및 이의 제조방법 |
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