KR20080041704A - 저잡음 반도체 광검출기 - Google Patents

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Abstract

광검출기는 유전체 표면들에 의해 실질적으로 둘러싸인 반도체 물질의 몸체로부터 형성된다. 패시베이션 공정이 적어도 한 표면에 적용되어 그 표면에서의 캐리어 생성 및 재결합 속도를 감소시킨다. 광전류는 적어도 하나의 전기적 콘택으로부터 독출되며, 이는 도핑된 영역 상에 형성되며, 도핑된 영역의 표면은 패시베이션된 표면 위에 완전히 놓인다. 패시베이션 되지 않은 표면들로부터의 원하지 않는 누설 전류는 다음의 방법들 중 하나를 통해 감소된다: (a) 패시베이션 되지 않은 표면은 적어도 2개의 정션에 의해 광-수집 콘택으로부터 떨어짐 (2) 패시베이션 되지 않은 표면은 반도체의 전도 밴드 또는 가전자 밴드 상태 밀도와 최소한 동일할 정도로 매우 높은 레벨로 도핑됨 (3) 축적 층 또는 반전 층이 전기장의 인가에 의해 패시베이션 되지 않은 표면 상에 형성됨. 전기적 콘택들은 모든 도핑된 영역들에 만들어지며, 역 바이어스가 모든 정션 양단에 나타나도록 바이어스가 인가된다.

Description

저잡음 반도체 광검출기{LOW-NOISE SEMICONDUCTOR PHOTODETECTORS}
본원은 J. Bude 등에 의해 "Semiconductor Devices with Reduced Active Region Defects and Unique Contacting Schemes"이라는 제목으로 2003년 6월 3일에 출원된 미국 특허 출원 제10/453,037호의 일부계속출원이며, 이 일부계속출원은 J. Bude 등에 의해 2002년 12월 18일에 출원된 미국 가출원 제60/434,359호의 우선권을 주장한다. 위 출원들(10/453,037 및 60/434,359)의 각각은 본원에 참조로써 통합된다.
미국 정부는 NSF Award DMI-0450487에 따라서 본 발명에 대해 일정한 권리를 갖는다.
본 발명은 가시광선 및 적외선용 반도체 광검출기에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 저잡음 반도체 광검출기 및 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
반도체 광다이오드가 가시광선과 적외선 모두를 탐지하는데 광범위하게 사용된다. 이들은 전자-홀 쌍들이 광자 흡수(photon absorption)에 의해 반도체 내에 생성되고 소자 내의 전기 전도에 기여하여 대응하는 전류를 검출기의 콘택들에 유도하는 내부 광전 효과(internal photoelectric effect)를 이용한다. 이러한 검출기들은 단독으로, 또는 분광을 위한 선형 어레이로, 또는 촬상(imaging)을 위한 2 차원(2-D) 어레이로 제조된다.
높은 고감도 검출기들을 만들기 위해서는 저잡음이 요구된다. 저잡음은 광다이오드 내의 모든 누설 전류원들이 가능한 최대한도로 억제되어야만 할 것을 요구한다. 반도체 광다이오드 내의 누설 전류들은, 표면 트랩(trap)에서의 누설, 벌크 트랩 또는 결합을 통한 누설, 반도체 내의 가전자 밴드(valence band)와 전도 밴드(conduction band) 사이의 양자-역학적 터널링, 열 에너지를 통한 자연적인 전자-홀 생성, 충돌 이온화(impact ionization), 및 정션 확산 전류(junction diffusion current)를 포함한 다양한 메커니즘에 의해 발생한다.
터널링 누설은 알맞은 도핑 레벨과 낮은 전압을 사용함으로써 감소될 수 있다. 벌크 누설은 고순도 물질을 사용함으로써, 그리고 적층 결함(stacking fault), 쌍정(twin), 및 전위(dislocation)와 같은 결정 결함의 형성을 회피하는 성장 기술들을 사용함으로써 감소될 수 있다. 자연적인 전자-홀 생성 및 충돌 이온화는 실리콘 또는 게르마늄과 같은 간접 밴드갭 물질(indirect bandgap material)로 만들어진 검출기들에서는 무시할 수 있다. 이러한 누설 메커니즘들이 모두 감소되었을 때, 표면 누설 및 확산 전류는 지배적인 누설 메커니즘으로써 잔존한다.
표면 누설은 반도체 및 이와 접촉하는 임의의 유전체 표면들 사이의 경계에서 트랩들에 의해 야기된다. 트랩들은 통상적으로 반도체 격자(lattice)가 끝날 때 생기는 댕글링 본드(dangling bond)들에 의해 발생한다. 표면 누설의 2가지 타입은 공핍 영역(depletion region)이 표면과 교차하는 곳에서 발생하는 누설과 경 계와 인접한 반도체가 도핑되고 전하-중성(charge-neutral)인 곳의 누설로 구별될 수 있다. 두 경우 모두에서, 누설은 전자-홀 쌍이 표면 상의 트랩에서 발생할 때마다 발생할 것이며, 전자와 홀은 상이한 정션들로 나아가서 전류가 내부 회로에 흐르도록 한다. 공핍된 표면에서의 누설은 진성(intrinsic) 캐리어 농도에 비례하며, 따라서 exp(-Eg/2kT)으로 온도에 좌우되며, 여기서 Eg는 반도체 밴드갭이다. 도핑된 경계에서의 누설은 exp(-Eg/kT)으로 변하며, 통상적으로 더 작다. P-N 광다이오드와 같은, 광전 효과를 사용하는 반도체 광검출기는 반도체 표면과 교차하는 공핍층(depletion layer)을 갖는 것을 피할 수 없다. 공핍층이 더 커질수록 표면 누설도 많아진다. 비록 공핍된 표면에서의 누설을 억제하는 일부 수단이 발견된다고 할지라도 공핍되지 않은(un-depleted) 표면들도 누설 전류를 일으킬 것이다.
확산 전류는 다이오드의 고유 특성이며, 감소될 수는 있을지라도 제거될 수는 없다. 전압 바이어스가 다이오드에 인가될 때 발생한다. 인가된 전압은 다이오드 정션의 에지에서의 소수 캐리어 농도들을 이들의 평형 값들로부터 교란한다. 콘택들에서의 소수 캐리어 농도들은 항상 이들의 평형 값들과 같다. 결과적으로 정션과 콘택들 사이에 소수 캐리어들의 구배(gradient)가 존재하며, 소수 캐리어들의 일정한 확산 전류를 일으킨다. 역 바이어스, 즉 광다이오드가 정상적으로 동작되는 상태 하에서, 소수 캐리어들은 콘택들에서 정션으로 흐르며, 이들은 장(field)에 의해 지속적으로 이동되어 정션의 다른 쪽에서 다수 캐리어들이 된다.
이러한 모든 누설 전류원들은 인입 광에 의해 생성되는 광전류와 경쟁하며, 따라서 신호와 경쟁하고 신호 대 잡음비를 감소시킨다.
실리콘에 형성된 광다이오드는 매우 최적화된 실리콘/이산화실리콘 표면을 이용한다. 극단적으로 낮은 표면 재결합 속도(low surface recombination velocity)를 갖는 이러한 표면들은 패시베이션된 표면(passivated surface)으로 언급된다. 이러한 광다이오드들은 CCD 및 CMOS 촬상기에서 광범위하기 사용된다. 그러나 실리콘이 감광하지 않는 파장의 광선, 예컨대 적외선을 사용하여 이미지를 형성하기 위해서는 실리콘 외의 다른 물질로 광검출기를 형성하는 것이 바람직하다.
게르마늄은 적외선-감광 광다이오드를 사용하는데 사용될 수 있는 물질 중 하나이다. 게르마늄 광다이오드는 많은 어플리케이션에 서 바람직하지 않은 높은 암전류(dark current)를 갖는 것으로 보고되었다. 실리콘 상에서 성장된 게르마늄 다이오드에 대한 누설 전류 밀도는 약 1mA/cm2 정도인 것으로 보고된다. 첨부된 부록에서 [1] 및 [2]로 지정된 참고문헌을 참조하라. 이는 밝은 태양광에 의해 생성될 수 있는 광전류와 거의 동일하며, 높은 수준의 누설을 나타낸다. 벌크 게르마늄 내에 형성된 게르마늄 광다이오드는 누설이 10-100배 더 낮은 것으로 (참고문헌 [3] 및 [4]에서) 보고되었지만, 이것도 여전히 실내 또는 어슴푸레한 상태에서 촬상하기에는 충분하지 않다.
본 발명에 따라서 저잡음 광검출기는 유전체 물질에 의해 실질적으로 둘러싸인 반도체 물질로 이루어진 몸체를 포함한다. 몸체 표면의 일부는 고품질 유전체에 의해 패시베이션 되고, 일부는 패시베이션 되지 않는다. 반도체 몸체는 누설을 최소화하기 위해 광검출기로써 동작하기 위한 p-n 정션을 포함하고, (공핍 영역을 포함한) p-n 정션은 표면의 패시베이션된 부분에서 반도체 표면과 교차하며, 패시베이션 되지 않은 표면으로부터의 누설은, 1) 표면과 광전류 수집부(collector) 사이의 전기 경로 내에 반대 극성의 p-n 정선들(n-p 및 p-n)을 포함함한 몸체, 2) 유전체와 접촉한 높게 도핑된 영역을 포함한 몸체, 3) 경계에 인접한 전하 축적 영역을 제공하는 얇은 유전체 외부의 도핑된 반도체 중 하나 이상에 의해 최소화된다.
본 발명의 사상, 장점 및 다양한 추가적인 특징들은 첨부한 도면들과 함께 앞으로 기술될 예시적인 실시예를 참작하여 보다 완벽히 나타날 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 저잡음 광다이오드의 제 1 실시예에 대한 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 광다이오드에 대한 평면도를 도시한다.
도 2a, 2b 및 2c는 도 1a 및 1b의 광다이오드를 만드는 처리 시퀀스를 도시한다.
도 3a 및 3b는 각각 저잡음 광다이오드의 제 2 실시예에 대한 단면도와 평면도를 도시한다.
도 4a, 4b 및 4c는 도 3의 광검출기를 만드는 예시적인 처리 시퀀스를 도시한다.
도 5a 내지 5e는 도 3의 검출기를 만드는 대안적인 처리 시퀀스를 도시한다.
도 6a 및 6b는 제 3 저잡음 광다이오드의 단면도 및 평면도이다.
도 7a 내지 7g는 도 6의 검출기를 만드는 처리 시퀀스를 도시한다.
도 8은 종래 기술이며, 본 발명의 장점이 되는 추가적인 특징들을 이해하는데 유용하도록 광다이오드의 종래 콘택 구조(contacting scheme)를 도시한다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 여러 실시예들이 저잡음 광검출기에서 어떻게 결합될 수 있는지를 도시한다.
본 도면들은 본 발명의 개념들을 도시하기 위함이며, 축적된 것은 아님을 이해해야 한다.
도 1a(단면도) 및 1b(평면도)는 저잡음 반도체 광검출기를 도시한다. 반도체 몸체(10)는 유전체 물질 또는 물질들에 의해 실질적으로 둘러싸인다. 반도체 표면의 제 1 부분은 패시베이션 되고, 제 2 부분은 패시베이션 되지 않는다. 여기서 낮은 표면 재결합 속도를 갖는 고품질 유전체(high quality dielectric; 12)는 반도체 몸체(10)의 상면에 형성되어 상면을 패시베이션 한다. 몸체는 주변 표면을 패시베이션 하지 않는 저품질 유전체(low quality dielectric; 20)에 의해 주변이 둘러싸인다. 반도체 몸체(10)는 p형 도핑된다. n형 영역(14)은 몸체 내에 형성되고, p형 층으로 주변이 둘러싸여, n형 층과 p형 층 사이에 정션(24)을 형성한다. 제 2 p형 층(16)은 n형 층(14) 내에 형성되고 n형 층에 의해 주변이 둘러싸여, 내부 p형 층(16)과 n형 층(14) 사이에 정션(22)을 형성한다. 오믹 금속(ohmic metal) 콘택들(30, 32 및 34)은 모두 도핑된 반도체 층들(16, 14 및 10)에 형성된다. 광전류는 콘택(32)에 대해 바이어스된 콘택(30)에서 검출되어 역 바이어스가 정션(22)에 존재한다. 바이어스가 콘택(34)에 인가되어 제로 또는 역 바이어스 중 하나가 정션(24) 양단에 존재한다.
각각 공핍 영역을 포함한 p-n 정션들(22, 24)은 각각 교차 영역들(22A, 24A)에서 몸체(10) 표면과 교차한다. 누설은 이러한 교차 영역들을 반도체 표면의 패시베이션된 부분 내로 유지함으로써 최소화된다.
또한, 이 실시예에서, 내부의 패시베이션 되지 않은 유전체 표면들(40)에서 생성된 임의의 캐리어는 영역(16)과 콘택(30)에 도달하기 위해서 반대 극성(p에서 n으로, 그리고 n에서 p로)의 두 정션을 횡단해야만 한다. 만약 캐리어가 홀이라면, 이는 우선적으로 p형 층(10)에 잔류하여 콘택(34)에서 수집될 것이다. 만약 전자라면 n형 층(14)에 들어갈 것이며, 우선적으로 그곳에 잔류하여 콘택(32)에서 수집될 것이다. 따라서 패시베이션 되지 않은 표면에서 생성된 캐리어의 p형과 n형 모두는 광-수집 콘택(30)에 도달하지 못하도록 방해받을 것이다.
양자 효율을 개선하기 위한 구조의 추가적인 최적화는 웰(well)의 중앙에서는 도핑이 낮게, 그리고 에지에서는 높게, 중간의 도핑된 층(본 예시에서는 n형)을 차등화하는 것이다. 이것은 n형 영역에서 생성된 광캐리어들에 대한 장벽을 생성하여, n형으로부터 광생성된 홀들은 우선적으로 둘레의 "p" 콘택(34)보다는 중앙의 "p" 콘택(30)에서 수집될 것이다. 이와 같이 차등화된 도핑 프로파일은 도핑이 이온 주입에 의해 생성되는 경우에 자연적으로 발생할 것 같지만, 그 효과는 주입 에 너지 및 도즈(dose)에 대한 적절한 선택에 의해 강화될 수 있다.
본 소자가 p-n-p로 기술되었지만, 대응하는 n-p-n 구현도 적절한 도핑의 선택에 의해 동등하게 효과적이라는 것을 이해해야만 한다.
도 1의 소자를 만들기 위한 처리 시퀀스가 도 2a, 2b 및 2c에서 도시된다. 예컨대 본원에 참조로 통합된, 앞서 기술된 미국 가출원 제10/453,037호에 개시된 기술에 의해, 유전체 층(20) 내의 공동(cavity)에 반도체 몸체(10)가 형성된다. 그리고 반도체(10)의 상면에 패시베이션 공정이 적용되어 고품질 유전체 층(12)을 형성한다. 이 방법은 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있다. 실리콘의 경우, 패시베이션은 표면 상에 고품질 실리콘 산화물을 성장시킴으로써 달성될 수 있다. 게르마늄의 경우, 매우 패시베이션된 표면은 참고문헌 [5]에 기술된 것과 같이, 게르마늄 산질화물(germanium oxynitride)을 사용하여 형성될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 그 후 포토레지시트(50)가 웨이퍼에 적용되고, 개구(opening)가 반도체 몸체 상에 형성된다. 인 또는 비소와 같은 n형 이온들이 주입되어 n형 층(14)을 형성한다. 상술된 바와 같이 매우 차등화된 프로파일이 요구된다면, 일련의 체인 주입(chained implant)들이 많은 도즈, 고에너지 주입과 적은 도즈, 저에너지 주입을 결합하여 사용될 수 있다. 그 후 제 1 레벨의 포토레지스트가 제거된다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 그 후 제 2 레벨의 포토레지스트(52)가 증착되고 n형 층(14)의 내부 위에 홀을 형성하기 위해 패턴된다. 붕소와 같은 p형 이온들이 주입되어 p형 층(16)을 형성한다. 제 2 레벨의 포토레지스트가 제거된다. 그 후 본 기술분야의 당업자에게 잘 알려진 방법들을 사용하여 오믹 콘택들이 반도체 표면에 만들어진다.
도 3a(단면도) 및 도 3b(평면도)는 본 발명에 따른 제 2 광검출기를 도시한다. 반도체 몸체9210)은 p형 도핑되며, 표면의 일부는 고품질 유전체(212)로 패시베이션 된다. n형 층(242)은 몸체 안에 형성된다. 몸체(210) 표면 둘레에 대량 도핑된 p형 층(244)이 생성된다. 도핑은 유전체/반도체 경계(240) 둘레의 캐리어 생성을 억제하기 위해서 최소한 물질의 상태 밀도(density of states)만큼 높아야만 한다. 콘택(250)은 n형 층에 만들어지고, 광전류는 이 콘택으로부터 독출된다. p형 콘택(252)는 p형 층에 형성되고, n형 영역과 p형 영역 사이의 정션이 역 바이어스되도록 바이어스가 인가된다.
도 3을 만들기 위한 처리 시퀀스가 도 4a, 4b 및 4c에 도시된다. p형 도핑된 결정질 반도체 몸체(210)는 유전체 물질 또는 물질들(220)로 둘러싸인다. 그 후 패시베이션 공정이 반도체(210)의 노출된 상면에 적용되어 고품질 유전체 층(212)을 형성한다(패시베이션은 단계를 줄이기(save) 위해 주입 후에 할 수 있음). 이러한 방법은 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있다. 반도체 게르마늄의 경우, 매우 패시베이션된 표면은 예컨대 참고문헌 [5]에서 기술된 것과 같이, 게르마늄 산질화물을 사용하여 형성될 수 있다. 포토레지스트 층(260)이 증착되고 반도체 영역의 대부분을 보호하도록 패턴된다. 그 후 이온 주입이 수행되어 양 측면 둘레에 고 레벨의 p형 도핑(244)을 생성하고, 포토레지시트는 제거된다.
도 4b에서 도시된 바와 같이, 제 2 이온 주입은 조절된 에너지로 수행되어 주입의 피크(peak)는 도핑된 층의 바닥에 근접한다. 이러한 주입들의 결합에 의해, 연속적으로 고 레벨의 도핑이 반도체/유전체 경계(240) 둘레에 형성된다. 제 2 레벨의 포토레지시트(262)가 증착되고(도 4c), 약하게 도핑된 몸체 내부에 홀을 형성하도록 패턴된다. n형 층(242)이 이온 주입에 의해 형성되며 다이오드의 캐소드를 형성한다. 금속 콘택들이 일반적인 방식으로 n형 층과 p형 층에 형성된다.
본 소자를 위한 대안적인 처리 시퀀스가 도 5a-e에 도시된다. 반도체가 유전체 층(220) 내의 공동을 충진하기 위해 성장되기 전에, 고 레벨의 붕소로 도핑된 제 2 유전체 층(270)이 증착되어 유전체 공동의 내부를 코팅한다(도 5a). 반도체 몸체(210)가 이전과 같이 형성된다(도 5b). 지금 또는 다음의 열 처리 동안, 붕소는 유전체(270)의 표면으로부터 확산하여, 반도체(210)에 들어가며, 붕소로 대량 도핑된 영역(244)을 형성한다. 그 후 소자는 포토레지시트(262)로 마스킹되고, 반도체 상에 홀로 패턴되고, n형 도펀트들이 홀을 통해 주입되어 n형 층(242)을 형성한다(도 5d). 콘택들이 일반적인 방식으로 n영역과 p영역에 생성된다.
만약 표면 도핑 층(244)이 쉽게 콘택을 형성할 정도로 충분히 넓지 않다면, 추가 마스크(272) 및 이온 주입(도 5e)이 사용되어 콘택이 만들어질 상면 상에 추가 p형 도핑(274)을 형성할 수 있다.
본 소자가 p-n으로 기술되었지만, 대응하는 n-p 구현도 적절한 도핑의 선택에 의해 동등하게 효과적이라는 것을 이해해야만 한다.
저잡음 광검출기의 제 3 실시예가 도 6a, 6b에 도시된다. p형 도핑된 결정질 반도체 몸체(310)는 저품질 유전체 물질 또는 물질들(320)에 의해 주변이 둘러 싸인다. 낮은 속도로 생성 및 재결합하는 고품질 유전체(312)는 반도체 몸체의 상면을 패시베이션 한다. 유전체(320)의 외부를 반도체 몸체(310)와 같은 극으로 대량 도핑된 폴리실리콘 반도체(316)가 둘러싼다. 유전체 층(320)의 두께를 적절히 선택함으로써, "홀들"의 축적 층(accumulation layer)이 결정질 반도체 몸체(310)와 유전체 층(320) 사이의 경계(340)에 형성될 것이다. n형 영역(342)이 몸체 내에 형성되고, p형 층에 의해 주변이 둘러싸여, n형 층과 p형 층 사이에 정션(324)을 형성한다. p형 몸체(310)와 n형 영역(342)은 이동 캐리어들이 공핍되지 않을 정도로 충분히 높은 도핑 레벨을 가져야만 한다. 높게 도핑된 p형 영역(344)은 경계(340)의 축적 층과 접촉하도록 형성된다. 오믹 금속 콘택들(350, 352)이 각각 도핑된 반도체 층들(342, 310)에 형성된다. 광전류는 중앙 콘택(350)에서 검출되며, 중앙 콘택은(350) 역 바이어스가 정션(324)에 존재하도록 콘택(352)에 대해 바이어스된다.
도 6의 검출기를 만들기 위한 처리 시퀀스가 도 7a-g에 도시된다. 준비된 유전체 공동(300)은 폴리실리콘 반도체 층(316)으로 코팅된다. 층은 인-시튜(in-situ) 도핑에 의해 성장됨에 따라 도핑될 수 있으며, 또는 적절한 가스들 또는 이온 주입에 노출시킴으로써 그 후에 도핑될 수 있다. 그 후 유전체 층(320)은 폴리실리콘 반도체 층(316) 상에 증착된다(도 7b). 유전체 층(320)의 두께는, 폴리실리콘으로 도핑된 층의 장(field)이 다음에 형성될 결정질 반도체의 표면으로 홀들을 유인(attract)할 수 있고, 유전체 핀홀(pinhole) 결핍(falure)이 반도체 몸체(310)의 에피텍셜 성장을 훼손(compromise)하지 않음을 보장하도록 선택된다. 두께는 5-50nm인 것이 바람직하다. 그 후 결정질 반도체 몸체(310)가 유리하게 앞서 기술된 제10/453,037호에서 개시된 것과 같은 기술에 의해 형성된다. 고품질 유전체 층(312)이 상술된 바와 같이 결정질 반도체 몸체(310) 상에 형성된다(도 7d). 레지스트 마스크(362)가 증착되고 반도체의 몸체(310) 상에 홀을 형성하기 위해 패턴된다(도 7e). n형 이온들이 주입되어 n형 층(342)을 형성한다. 레지스트는 제거된다. 레지스트 마스트(364)가 증착되고 반도체(310)의 경계에 인접한 홀을 형성하기 위해 패턴된다(도 7f). p형 이온들이 주입되어 p형 층(344)을 형성한다. 레지스트는 제거된다. 도 7e에서 표면 유전체와 폴리실리콘은 장(field)으로부터 제거된다. 콘택들은 일반적인 방법으로 n형 도핑된 영역과 p형 도핑된 영역에 형성된다.
도 6의 실시예가 홀들의 축적 층을 사용하여 기술되었지만, 반전 층(inversion layer)도 몸체(310)에 반대로 폴리실리콘 층(316)을 도핑함으로써 생성될 수 있다. 그 후 도핑된 영역(344)도 n형이어야 하며, p형 몸체(310)의 개별 콘택도 상면에 만들어져야 한다.
본 발명의 범위가 극성들이 모두 반전된, 도 6과 유사한 대응하는 소자를 포함한다는 것을 이해할 것이다.
본원에 개시된 광다이오드의 추가적인 특징들은 도 3b 또는 도 6b를 도 8의 종래 광다이오드와 비교함으로써 알 수 있다. 도 3b 및 6b에서 환형의 도핑된 영역은 오직 한 포인트에서 콘택된다. 이것은 명확한 설계 결정이다. 도 8에 도시된 종래 콘택 구조에서, 다른 상황에서는 광이 소자에 들어갈 수도 있는 영역의 대 부분을 덮은 많은 콘택들이 존재한다. 종래의 지식은 환형 영역이 콘택 저항을 최소화하기 위해서 금속으로 완전히 콘택되어야만 한다고 교시한다. 가능한 많은 비아(via)들은 금속 층으로부터 비아 형성 설계 규칙들과 양립하는 반도체 층으로 침강(sink)되어야만 한다. 반대로, 본원 출원인들은 각각의 콘택이 다이오드의 확산 전류에 기여하며 콘택들의 수는 사실상 최소화되어야 한다는 점을 인식하였다. 대부분의 광검출기들이 동작하는 낮은 전류 레벨에서 콘택 저항은 중요하지 않다. 신호와 경쟁하는 암전류를 제한하는 것이 더욱 더 중요하다. 시뮬레이션들은 사각형 검출기 내의 콘택의 수를 28개에서, 각 코너에 하나씩, 4개로 감소시키면 약 10배만큼 확산 전류를 감소시킨다는 것을 보여준다. 콘택의 수를 단지 한 개로 더 줄이면 확산 전류를 더욱 감소시킨다. 따라서 본원에 기술된 형태의 저잡음 광검출기들은, 이용할 수 있는 대량 도핑된 영역의 30% 이하, 바람직하게는 25% 이하의 영역이 콘택들에 의해 실질적으로 덮이는 것이 유리하다.
단일 소자에 있어서 도 1, 3 및 6을 연관하여 개시된, 둘 이상의 방법을 결합하는 것도 가능하다. 예를 들면, 패시베이션 되지 않은 한 면은 도 1의 방법에 의해 중성화 될 수 있고, 패시베이션 되지 않은 다른 면은 도 3의 방법에 의해 중성화 될 수 있다.
도 9a(단면도) 및 도 9b(평면도)는 이러한 결합을 예시한다. p형 도핑된 반도체 몸체(410)는 상면에 패시베이션 유전체(412)를 구비하며, 측면과 바닥에는 언패시베이션(unpassivating) 유전체들을 구비한다. 이중 정션이 예컨대 이온 주입에 의해 수직 방향으로 형성되어, n형 층(444)은 소자의 상부 및 하부 p 절반을 분 리한다. 대량 n형 도핑(446)은 측벽들(440)을 따라 소수 캐리어 밀도를 감소시키는데 사용된다. 또한 이것은 n-콘택(452)으로부터 매장된 n 층(444)로의 도전성 경로(446)를 생성한다. 광전류는 콘택(450)에서 판독된다. 웰의 바닥 p 섹션은 아래로부터 콘택될 수 있다. 소자는 바닥을 중성화하기 위한 이중 정션 기술과 측벽들을 중성화하기 위한 대량 도핑 기술(heavy doping technique)을 결합한다.
본 발명의 일 측면이 반도체 물질의 몸체를 포함하는 저잡음 광검출기라는 것을 이제 알 수 있다. 몸체는, 유전체 물질로 실질적으로 둘러싸이고, 패시베이션된 제 1 부분과 패시베이션 되지 않은 제 2 부분을 포함한 표면을 구비한다. 또한 몸체는 제 1 타입의 도전성(p 또는 n)으로 도핑된 제 1 영역, 및 제 2 타입의 도전성(n 또는 p)으로 도핑된 제 2 여역을 포함하며, 이 두 영역은 제 1 p-n 정션을 형성한다.
제 1 p-n 정션은 몸체 표면의 패시베이션된 부분 내에 있는 교차 영역에서 몸체 표면과 교차하며, 소자는 다음의 하나 이상의 특징에 의해 몸체 표면의 패시베이션 되지 않은 제 2 부분으로부터 누설 전류를 최소화하도록 적응된다:
1) 몸체는 패시베이션 되지 않은 표면(또는 이들의 일부)과 제 1 영역 사이의 경로에 제 2 p-n 정션을 형성하기 위해서 제 3 도핑된 영역을 포함하며, 제 2 p-n 정션은 제 1 정션과 반대 극성을 가짐.
2) 패시베이션 되지 않은 표면 부분에 인접한 반도체 몸체의 영역은 패시베이션 되지 않은 표면에서의 캐리어 생성을 억제하기 위해 높게 도핑됨.
3) 높게 도핑된 반도체는 패시베이션 되지 않은 표면 상에 축적 층 또는 반 전 층을 형성하기 위해서 반도체 표면의 패시베이션 되지 않은 부분에 인접한 유전체에 접촉하여 둘레에 배치됨.
상기 설명이 많은 구체적인 예시들을 포함하고 있지만, 이들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어져서는 안 되며, 단지 일부의 바람직한 실시예들에 대한 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 도시된 실시예들에 의해서 결정되어서는 안 되고, 오직 첨부된 청구범위와 이들의 법률상 등가물에 의해 결정되어야 한다.
참고문헌 부록
[1] G. Masini, L. Colace, G. Assanto, H.-C. Luan, 및 L. C. Kimmerling, "Highperformance p-i-n Ge on Si photodetectors for near infrared, from model to demonstration," IEEE Trans. Electron Devices, vol. 48, no. 6, pp. 1092, 2001.
[2] J. Oh, J. C. Campbell, S. G. Thomas, B. Bharatan, R. Thoma, C. Jasper, R. E. Jones, 및 T. E. Zirkle, "Interdigitated Ge p-i-n photodetectors fabricated on a Si substrate using graded SiGe buffer layers," IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 38, no. 9, pp. 1238, 2002.
[3] GPD Germanium Photodetector Data sheet, device GM8VHR
[4] Judson Technologies Germanium Photodetector Data sheet PB1600
[5] H. Shang, H. Okorn-Schmidt, K. K. Chan, M. Copel, J. Ott. P. M. Kozlowski, S. E. Steen S. A. Cordes, H.-S. P. Wong, E. C. Jones, 및 W. E. Haensch, "High mobility p-channel Ge MOSFET's with a thin Ge oxynitride gate dielectric," in IEDM Tech. Digest, 2002, pp. 441-444.

Claims (21)

  1. 저잡음 광검출기로서,
    유전체 물질에 의해 실질적으로 둘러싸인 표면을 구비하는 반도체 물질로 이루어진 몸체;
    패시베이션된 제 1 부분 및 패시베이션 되지 않은 제 2 부분을 포함하는 상기 표면;
    제 1 타입의 도전성(p 또는 n)으로 도핑된 제 1 영역, 제 2 타입의 도전성(n 또는 p)로 도핑된 제 2 영역 - 상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역 둘레에 위치하여 상기 제 1 영역과 제 1 p-n 정션을 형성함 - , 및 상기 제 1 타입의 도전성(p 또는 n)으로 도핑된 제 3 영역 - 상기 제 3 영역은 상기 제 2 영역 둘레에 위치하여 상기 제 2 영역과 제 2 p-n 정션을 형성함 - 을 포함하는 상기 몸체,
    패시베이션된 상기 표면의 상기 제 1 부분 내에 있는 교차 영역들에서 상기 몸체의 표면과 교차하는 상기 제 1 및 제 2 p-n 정션들; 및
    광생성된 전류를 수집하고 상기 제 1 및 제 2 p-n 정션들을 바이어싱하기 위한, 제 1 영역, 제 2 영역 및 제 3 영역에 대한 각각의 오믹 콘택들
    을 포함하며, 상기 반도체 표면의 상기 패시베이션 되지 않은 부분에서 생성된 캐리어들은 반대 극성을 갖는 정션들에 의해 제 1 영역에 도달하는 것이 차단되는, 저잡음 광검출기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 몸체의 상기 제 1 영역은 p형 도전성으로 도핑되고, 상기 제 2 영역은 n형 도전성으로 도핑되고, 상기 제 3 영역은 p형 도전성으로 도핑되는, 저잡음 광검출기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 몸체의 상기 제 1 영역은 n형 도전성으로 도핑되고, 상기 제 2 영역은 p형 도전성으로 도핑되고, 상기 제 3 영역은 n형 도전성으로 도핑되는, 저잡음 광검출기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 물질로 이루어진 몸체는 패시베이션 유전체(passivating dielectric)로 실질적으로 덮인 표면 부분을 포함하고, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 영역들에 대한 콘택들은 상기 패시베이션된 표면에 만들어지는, 저잡음 광검출기.
  5. 제1항에 있어서,
    제 2 영역의 도핑은 상기 제 2 영역에서 생성된 광발생된 캐리어들이 상기 제 1 영역에 대한 콘택에 의해 우선적으로 수집되도록 차등화된(graded), 저잡음 광검출기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 콘택들은 대량 도핑된(heavily doped) 콘택 영역의 노출된 영역의 30%미만을 덮는, 저잡음 광검출기.
  7. 제1항의 저잡음 광검출기를 제조하는 방법으로서,
    공동(cavity)을 구비한 유전체 층을 제공하는 단계;
    상기 공동 내에 상기 제 1 타입의 도전성을 갖는 상기 반도체 몸체를 형성하는 단계;
    상기 반도체 몸체의 노출된 표면을 유전체 층으로 패시베이션 하는 단계;
    상기 반도체 몸체 내의 상기 제 2 영역을 주입 도핑(implant doping)하는 단계;
    상기 제 2 영역 내의 상기 제 1 영역을 주입 도핑하는 단계; 및
    상기 금속 콘택들을 형성하는 단계
    를 포함하는, 저잡음 광검출기 제조 방법.
  8. 저잡음 광검출기로서,
    유전체 물질에 의해 실질적으로 둘러싸인 표면을 구비한 반도체 물질로 이루어진 몸체;
    패시베이션된 제 1 부분 및 패시베이션 되지 않은 제 2 부분을 포함하는 상기 표면;
    제 1 타입의 도전성(p 또는 n)으로 도핑된 제 1 영역, 제 2 타입의 도전성(n 또는 p)로 도핑된 제 2 영역 - 상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역 둘레에 위치하여 상기 제 1 영역과 p-n 정션을 형성함 - , 및 상기 제 2 타입의 도전성으로 도핑된 제 3 영역 - 상기 제 3 영역은 상기 제 2 영역 둘레에 위치함 - 을 포함하는 상기 몸체;
    패시베이션된 상기 몸체 표면의 상기 제 1 부분 내에 있는 교차 영역에서 상기 몸체의 표면과 교차하는 상기 제 1 p-n 정션;
    상기 패시베이션 되지 않은 표면에서의 캐리어 생성을 억제하기 위해 상기 제 2 타입의 도전성으로 높게 도핑된 상기 제 3 영역;
    상기 제 1 영역 및 상기 제 3 영역에 대한 각각의 오믹 콘택들
    을 포함하는, 저잡음 광검출기.
  9. 제8항의 저잡음 광검출기를 제조하는 방법으로서,
    공동을 구비한 유전체 층을 제공하는 단계;
    상기 공동을 도펀트(dopant)로 코팅하는 단계;
    상기 도펀트로 코팅된 공동 내에 상기 제 1 타입의 도전성을 갖는 상기 반도체 몸체를 형성하는 단계;
    상기 반도체 몸체의 노출된 표면을 유전체 층으로 패시베이션 하는 단계;
    상기 제 1 영역을 주입 도핑하는 단계; 및
    상기 금속 콘택들을 형성하는 단계
    를 포함하는, 저잡음 광검출기 제조 방법.
  10. 제8항의 저잡음 광검출기를 제조하는 방법으로서,
    상기 유전체에 의해 주변이 둘러싸인 상기 반도체 몸체를 제공하는 단계;
    상기 반도체 몸체의 상면 상에 패시베이션된 유전체 층을 형성하는 단계;
    이온 주입들에 의해 상기 제 1, 제 2 및 제 3 영역들을 형성하는 단계; 및
    외부 및 내부 영역들에 각각 금속 콘택들을 형성하는 단계
    를 포함하는, 저잡음 광검출기 제조 방법.
  11. 제8항의 저잡음 광검출기를 제조하는 방법으로서,
    외부 영역을 위한 도펀트를 포함한 유전체 물질로 이루어진 공동을 제공하는 단계;
    상기 공동 내에 상기 반도체 물질로 이루어진 몸체를 형성하여 상기 외부 영역을 도핑하는 단계;
    상기 반도체 몸체의 상면 상에 패시베이션된 유전체 층을 형성하는 단계;
    이온 주입에 의해 상기 제 1 영역을 형성하는 단계; 및
    상기 외부 및 내부 영역들에 각각 금속 콘택들을 형성하는 단계
    를 포함하는, 저잡음 광검출기 제조 방법.
  12. 저잡음 광검출기로서,
    유전체 물질에 의해 주변이 둘러싸인 표면을 구비한 반도체 물질로 이루어진 몸체;
    패시베이션된 제 1 부분 및 패시베이션 되지 않은 제 2 부분을 포함하는 상기 표면;
    제 1 타입의 도전성(p 또는 n)으로 도핑된 제 1 영역, 제 2 타입의 도전성(n 또는 p)으로 도핑되어 상기 제 1 영역과 p-n 정션을 형성하는, 상기 제 1 영역 둘레의 제 2 영역;
    패시베이션된 상기 몸체 표면의 상기 제 1 부분 내에서 상기 몸체의 표면과 교차하는 상기 p-n 정션;
    상기 제 1 및 제 2 영역들에 대한 각각의 오믹 콘택들; 및
    패시베이션 되지 않은 상기 반도체 표면의 상기 제 2 부분 둘레에서 상기 유전체와 콘택하는 높게 도핑된 반도체 물질
    을 포함하며, 반도체 내의 도펀트들의 농도 및 상기 유전체의 두께는 상기 반도체 표면의 상기 제 2 부분과 상기 유전체의 경계에서의 축적 층(accumulation layer) 또는 반전 층(inversion layer)의 형성을 촉진하는, 저잡음 광검출기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제 1 타입의 도전성은 p형이고, 상기 제 2 타입의 도전성은 n형인, 저잡음 광검출기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제 1 타입의 도전성은 n형이고, 상기 제 2 타입의 도전성은 p형인, 저잡음 광검출기.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 반도체 물질로 이루어진 몸체는 패시베이션 유전체로 실질적으로 덮인 표면을 포함하고, 내부(inner) 및 경계(boundary) 영역들에 대한 상기 콘택들은 상기 표면에 만들어지는, 저잡음 광검출기.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 경계 영역은 상기 축적 또는 반전 층과 콘택하는, 저잡음 광검출기.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 반도체는 다결정질(polycrystalline) 실리콘 또는 게르마늄을 포함하는, 저잡음 광검출기.
  18. 제12항의 저잡음 광검출기를 제조하는 방법으로서,
    공동을 구비한 제 1 유전체 층을 제공하는 단계;
    상기 공동을 도핑된 다결정질 반도체 층으로 코팅하는 단계;
    상기 도핑된 다결정질 반도체 층 상에 제 2 유전체 층을 증착하는 단계 - 상기 제 2 유전체 층의 두께는 상기 축적 층 또는 상기 반전 층의 형성을 허용하도록 선택됨 - ;
    상기 코팅된 공동 내에 상기 반도체 몸체를 형성하는 단계;
    상기 반도체 몸체의 상면 상에 패시베이션 유전체 층을 형성하는 단계;
    이온 주입에 의해 상기 내부 영역 및 상기 경계 영역을 형성하는 단계; 및
    상기 내부 및 경계 영역들에 대한 각각의 금속 콘택들을 형성하는 단계
    를 포함하는, 저잡음 광검출기 제조 방법.
  19. 저잡음 광검출기로서,
    제 1 타입의 도전성(p 또는 n)으로 도핑된 외부 영역, 제 2 타입의 도전성(n 또는 p)으로 도핑된 내부 영역, 및 상기 외부 영역과 접촉하여 상기 제 1 타입의 도전성으로 높게 도핑된 콘택 영역;
    상기 외부 영역과 상기 내부 영역 사이에 형성된 p-n 정션을 더 포함하는 상기 몸체; 및
    상기 콘택 및 내부 영역들에 대한 각각의 금속 콘택들
    을 포함하며, 상기 높게 도핑된 영역의 노출된 면적의 30% 이하, 바람직하게는 25% 이하가 상기 금속 콘택들에 의해 덮인, 저잡음 광검출기.
  20. 저잡음 광검출기로서,
    유전체 물질에 의해 주변이 실질적으로 둘러싸이고, 패시베이션된 제 1 부분과 패시베이션 되지 않은 제 2 부분을 포함하는 표면을 구비하는 반도체 물질로 이루어진 몸체;
    제 1 타입의 도전성(p 또는 n)으로 도핑된 제 1 영역 및 제 2 타입의 도전성(n 또는 p)로 도핑된 제 2 영역을 포함하는 상기 몸체 - 상기 두 영역은 제 1 p-n 정션을 형성함 - ;
    상기 몸체 표면의 패시베이션된 부분 내에 있는 교차 영역에서 상기 몸체의 표면과 교차하는 상기 제 1 p-n 정션; 및
    1) 상기 몸체는 상기 패시베이션 되지 않은 표면 또는 이의 일부와 상기 제 1 영역 사이의 경로에 제 2 p-n 정션을 형성하기 위해 제 3 도핑된 영역을 포함함 - 상기 제 2 p-n 정션은 상기 제 1 정션과 반대 극성을 가짐 -,
    2) 상기 패시베이션 되지 않은 표면 부분 또는 이의 일부와 인접한 상기 반도체 몸체의 영역은 상기 패시베이션 되지 않은 표면에서의 캐리어 생성을 억제하기 위해 높게 도핑됨, 및
    3) 높게 도핑된 반도체는 상기 패시베이션 되지 않은 표면 상에 축적 층 또는 반전 층을 형성하기 위해서 상기 반도체 표면의 패시베이션 되지 않은 부분에 인접한 상기 유전체와 접촉하여 배치됨
    중 하나 이상에 의해 상기 몸체 표면의 상기 패시베이션 되지 않은 제 2 부분으로부터의 누설 전류를 최소화하도록 적응된 디바이스(device)
    를 포함하는, 저잡음 광검출기.
  21. 저잡음 광검출기로서,
    유전체 물질에 의해 주변이 둘러싸인 반도체 몸체;
    제 1 타입의 도전성(p 또는 n)으로 높게 도핑된 외부 경계 영역, 제 2 타입의 도전성(n 또는 p)로 도핑된 중간 영역, 상기 제 2 타입 도전성으로 도핑된 하부 영역, 상기 중간 영역과 상기 하부 영역을 구분하고 상기 외부 경계 영역과 콘택하는 상기 제 1 타입의 도전성으로 도핑된 영역, 및 상기 제 2 타입의 도전성으로 높게 도핑된 내부 영역을 포함하는 상기 반도체 몸체;
    상기 중간 영역과 상기 외부 경계 영역 사이의 p-n 정션, 바닥 영역(floor region)과 상기 하부 영역 사이의 p-n 정션을 더 포함하는 상기 몸체;
    오직 패시베이션된 표면과만 교차하는 상기 중간 영역과 상기 외부 영역 사이의 상기 정션
    을 포함하는, 저잡음 광검출기.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180103727A (ko) 2017-03-09 2018-09-19 윈본드 일렉트로닉스 코포레이션 반도체 기억 장치

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7598582B2 (en) * 2007-06-13 2009-10-06 The Boeing Company Ultra low dark current pin photodetector
KR101000941B1 (ko) * 2008-10-27 2010-12-13 한국전자통신연구원 게르마늄 광 검출기 및 그 형성방법
WO2011066554A2 (en) * 2009-11-30 2011-06-03 Atonometrics, Inc. I-v measurement system for photovoltaic modules
US20120326260A1 (en) * 2011-06-21 2012-12-27 William French Photodiode that incorporates a charge balanced set of alternating n and p doped semiconductor regions
CN102263128B (zh) * 2011-08-12 2014-04-09 淄博美林电子有限公司 一种igbt
US8975715B2 (en) 2011-09-14 2015-03-10 Infineon Technologies Ag Photodetector and method for manufacturing the same
US8916873B2 (en) 2011-09-14 2014-12-23 Infineon Technologies Ag Photodetector with controllable spectral response
CN103515465B (zh) * 2012-06-29 2016-03-30 英飞凌科技股份有限公司 光电探测器及其制造方法
DE102012216814A1 (de) * 2012-09-19 2014-03-20 Robert Bosch Gmbh Infrarot-Fotosensor
TWI512954B (zh) * 2013-03-18 2015-12-11 Lite On Singapore Pte Ltd 堆疊光二極體結構及其光感測器
CN106255900A (zh) * 2014-04-30 2016-12-21 模拟技术公司 用于成像模式的探测器阵列
DE202014104087U1 (de) * 2014-09-01 2014-09-09 Infineon Technologies Ag Integrierte Schaltung mit Hohlraum-basierter elektrischer Isolation einer Fotodiode
ITUB20169957A1 (it) * 2016-01-13 2017-07-13 Lfoundry Srl Metodo per fabbricare sensori nir cmos perfezionati
EP3477710B1 (en) * 2017-10-26 2023-03-29 STMicroelectronics (Research & Development) Limited Avalanche photodiode and method of manufacturing the avalanche photodiode
FR3089062A1 (fr) * 2018-11-23 2020-05-29 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives procede de fabrication d’au moins une photodiode planaire passivee a courant d’obscurité reduit
CN109950333B (zh) * 2019-04-01 2023-09-22 李正 球形盒状三维探测器及其制备方法
US11641003B2 (en) * 2019-12-03 2023-05-02 Northwestern University Methods of fabricating planar infrared photodetectors
DE102021109737A1 (de) * 2020-05-29 2021-12-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd. Germaniumhaltiger photodetektor und verfahren zu seiner herstellung
US11600737B2 (en) * 2021-03-16 2023-03-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Germanium-based sensor with junction-gate field effect transistor and method of fabricating thereof
US20230253435A1 (en) * 2022-02-08 2023-08-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Channel pattern design to improve carrier transfer efficiency
CN116154022B (zh) * 2023-03-14 2024-03-22 江南大学 一种双层SiO2隔离的光电二极管结构、阵列及制造方法

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4318115A (en) * 1978-07-24 1982-03-02 Sharp Kabushiki Kaisha Dual junction photoelectric semiconductor device
JPS5526661A (en) * 1978-08-15 1980-02-26 Sharp Corp Photo-semiconductor device
US4355196A (en) * 1981-03-11 1982-10-19 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Solar cell having improved back surface reflector
JPS5952884A (ja) * 1982-09-18 1984-03-27 Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd 放射線または光検出用半導体素子の製造方法
JPS6045076A (ja) 1983-08-22 1985-03-11 Nec Corp 半導体受光素子
JPS60151940A (ja) 1984-01-19 1985-08-10 Nec Corp 電子銃電極構体
JPS62172765A (ja) * 1986-01-24 1987-07-29 Sharp Corp 光−電圧変換装置
JP2778956B2 (ja) * 1987-02-03 1998-07-23 株式会社東芝 カプラ
US5189297A (en) 1988-08-29 1993-02-23 Santa Barbara Research Center Planar double-layer heterojunction HgCdTe photodiodes and methods for fabricating same
JPH0394478A (ja) 1989-09-06 1991-04-19 Matsushita Electron Corp 半導体装置
JP3032027B2 (ja) 1991-03-05 2000-04-10 富士通株式会社 半導体受光素子及びその組立方法
JP3047385B2 (ja) * 1991-10-25 2000-05-29 住友電気工業株式会社 受光素子
EP0546797B1 (en) * 1991-12-09 1997-08-06 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal light valve and information processor having liquid crystal light valve
US5212395A (en) 1992-03-02 1993-05-18 At&T Bell Laboratories P-I-N photodiodes with transparent conductive contacts
KR100259063B1 (ko) * 1992-06-12 2000-06-15 김영환 Ccd 영상소자
JP3285939B2 (ja) 1992-07-24 2002-05-27 松下電工株式会社 照明器具
US5360987A (en) * 1993-11-17 1994-11-01 At&T Bell Laboratories Semiconductor photodiode device with isolation region
JP2730472B2 (ja) 1993-12-28 1998-03-25 日本電気株式会社 半導体受光素子
US5487204A (en) * 1994-11-28 1996-01-30 Nelson; Steven M. Windshield wiper with deicer
US5549762A (en) 1995-01-13 1996-08-27 International Rectifier Corporation Photovoltaic generator with dielectric isolation and bonded, insulated wafer layers
JPH10144948A (ja) * 1996-11-06 1998-05-29 Yokogawa Electric Corp フォトダイオード
US5880482A (en) 1997-01-29 1999-03-09 The Board Of Trustees Of The University Of Illinios Low dark current photodetector
TW421850B (en) * 1997-02-28 2001-02-11 Int Rectifier Corp A process for fabricating semiconductor device in a silicon substrate of one conductive type
US5883421A (en) 1997-03-13 1999-03-16 University Pierre Et Marie Curie Photodetector based on buried junctions and a corresponding method of manufacture
US6606120B1 (en) * 1998-04-24 2003-08-12 Foveon, Inc. Multiple storage node full color active pixel sensors
EP0993052B1 (en) * 1998-09-28 2009-01-14 Sharp Kabushiki Kaisha Space solar cell
WO2001067518A1 (en) * 2000-03-09 2001-09-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Solid state imaging sensor in a submicron technology and method of manufacturing and use of a solid state imaging sensor
IT1317199B1 (it) * 2000-04-10 2003-05-27 Milano Politecnico Dispositivo fotorivelatore ultrasensibile con diaframma micrometricointegrato per microscopi confocali
US6541836B2 (en) * 2001-02-21 2003-04-01 Photon Imaging, Inc. Semiconductor radiation detector with internal gain
US6597025B2 (en) * 2001-03-15 2003-07-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light sensitive semiconductor component
JP2002289905A (ja) * 2001-03-28 2002-10-04 Kyocera Corp 半導体受光素子
JP2003158291A (ja) * 2001-11-20 2003-05-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 受光素子を内蔵する半導体装置及びその製造方法
JP2003282926A (ja) * 2002-03-22 2003-10-03 Mitsubishi Cable Ind Ltd 半導体受光素子
US8495180B2 (en) 2002-12-11 2013-07-23 Broadcom Corporation Server architecture supporting a personal media exchange network
JP4247017B2 (ja) 2003-03-10 2009-04-02 浜松ホトニクス株式会社 放射線検出器の製造方法
US6846740B2 (en) 2003-06-14 2005-01-25 Intel Corporation Wafer-level quasi-planarization and passivation for multi-height structures
JP2005045125A (ja) * 2003-07-24 2005-02-17 Hamamatsu Photonics Kk 光検出素子の製造方法
TWI222219B (en) 2003-09-10 2004-10-11 Ind Tech Res Inst Semiconductor optical transistor
DE10352741B4 (de) * 2003-11-12 2012-08-16 Austriamicrosystems Ag Strahlungsdetektierendes optoelektronisches Bauelement, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung
US7095006B2 (en) * 2003-12-16 2006-08-22 International Business Machines Corporation Photodetector with hetero-structure using lateral growth
US7687402B2 (en) * 2004-11-15 2010-03-30 Micron Technology, Inc. Methods of making optoelectronic devices, and methods of making solar cells
JP4276666B2 (ja) 2006-07-12 2009-06-10 株式会社バンダイ 排出機構および販売装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180103727A (ko) 2017-03-09 2018-09-19 윈본드 일렉트로닉스 코포레이션 반도체 기억 장치

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