KR20100109563A - 복사 수신기 및 복사 수신기의 제조 방법 - Google Patents

복사 수신기 및 복사 수신기의 제조 방법 Download PDF

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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

반도체 몸체(2)를 포함한 복사 수신기(1)가 기술되며, 상기 복사 수신기는 제1활성 영역(210) 및 제2활성 영역(220)을 포함하고, 상기 활성 영역은 각각 복사의 검출을 위해 제공된다. 제1활성 영역(210) 및 제2활성 영역(220)은 수직 방향에서 서로 이격된다. 제1활성 영역(210) 및 제2활성 영역(220) 사이에 터널 영역(24)이 배치된다. 터널 영역(24)은 연결면(31)과 전기 전도적으로 결합되며, 상기 연결면은 반도체 몸체(2)의 외부 전기 접촉을 위해 상기 제1활성 영역(210) 및 제2활성 영역(220) 사이에 제공된다.
또한, 복사 수신기의 제조 방법도 기술된다.

Description

복사 수신기 및 복사 수신기의 제조 방법{RADIATION RECEPTOR, AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF A RADIATION RECEPTOR}
본원은 복사 수신기 및 복사 수신기의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 독일특허출원 10 2008 006987.6을 기초로 우선권을 주장하며, 그 공개 내용은 참조로 포함된다.
규소계 컬러 센서의 경우, 대부분, 스펙트럼 영역에서 적색, 녹색 및 청색의 색 비율을 측정하기 위해 서로 다른 컬러 필터가 사용된다. 또한, 적외선을 필터링하기 위해 다른 유리 필터가 더 필요할 수 있다. 이러한 외부 필터에 의해 제조비용이 증가하게 되고, 소자를 콤팩트하게 제조하기 어려워진다.
본 발명은 개선된 특성을 가지면서 간단한 방식으로 제조될 수 있는 콤팩트한 복사 수신기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 그러한 복사 수신기의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적은 독립항의 구성에 의해 해결된다. 바람직한 실시예는 종속항에 기재된다.
일 실시예에 따르면, 복사 수신기는 제1활성 영역 및 제2활성 영역을 가진 반도체 몸체를 포함한다. 제1활성 영역 및 제2활성 영역은 각각 복사의 검출을 위해 제공된다. 제1활성 영역 및 제2활성 영역은 수직 방향으로 서로 이격된다. 제1활성 영역 및 제2활성 영역 사이에 터널 영역이 배치된다. 터널 영역은 제1활성 영역 및 제2활성 영역 사이에서 반도체 몸체의 외부 전기 접촉을 위해 제공된 연결면과 전기 전도적으로 결합된다.
반도체 몸체는 복사 수신기의 동작 시, 전자기 복사가 발생할 때 가령 전자-정공쌍의 생성 및 그 이후의 분리에 의해 각각 하나의 신호가 생성될 수 있는 2개의 활성 영역을 제공한다. 연결면을 이용하면 활성 영역들 사이의 신호가 외부에서 감지될 수 있다.
터널 영역을 이용하면, 연결면 및 활성 영역 간의 전기 전도 결합이 간단히 이루어진다. 특히, 연결면은 제1활성 영역 및 제2활성 영역과 전기 전도적으로 결합될 수 있다. 연결면은 제1활성 영역 및 제2활성 영역을 위한 공통의 연결면을 제공할 수 있다. 활성 영역들 사이에서, 상기 활성 영역을 위한 각각의 별도의 연결면이 생략될 수 있다. 그러므로 복사 수신기가 간단히 제조됨으로써, 제조 비용이 절감되고, 공정 오류 위험이 감소한다.
복사 수신기는 2개 이상의 활성 영역을 포함할 수 있으며, 상기 활성 영역은 특히 반도체 몸체에 모놀리식으로 집적되며 형성될 수 있다. 특히, 반도체 몸체는 제1활성 영역과 반대 방향인 제2활성 영역의 측부에 제3활성 영역을 포함할 수 있다. 제2활성 영역 및 제3활성 영역 사이에 다른 터널 영역이 배치될 수 있다. 상기 다른 터널 영역은 다른 연결면과 전기 전도적으로 결합될 수 있다.
바꾸어 말하면, 각각 2개의 인접한 활성 영역들 사이에 각각 하나의 터널 영역이 배치될 수 있으며, 상기 터널 영역은 각각 연결면과 전기 전도적으로 결합될 수 있다. 이러한 방식으로, 반도체 몸체는 2개의 인접한 활성 영역들 사이에서 각각 외부에서 전기 접촉될 수 있다.
터널 영역 및/또는 다른 터널 영역은 도전형(conductivity type)이 서로 다른 적어도 2개의 터널층들을 각각 포함할 수 있다. 따라서, 터널 영역 또는 다른 터널 영역의 터널층은 n형으로 도핑되고, 터널 영역 또는 다른 터널 영역의 다른 터널층은 p형으로 도핑될 수 있다. 터널층은 각각 높은 농도로 도핑될 수 있고, 특히 적어도 1 * 1019 cm-3, 가능한 한 적어도 1 * 1020 cm-3의 도핑 농도를 가질 수 있다. 반도체 몸체의 외부에 배치된 연결면 또는 다른 연결면과의 전기 전도 결합이 간단히 형성된다.
연결면을 향한 터널 영역의 터널층은 다른 연결면을 향한 다른 터널 영역의 터널층과 동일한 도전형을 가질 수 있다. 그러므로, 연결면 및 다른 연결면은 동일한 방식으로, 특히 반도체칩에 대한 낮은 접촉 저항과 관련하여 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 연결면 및 다른 연결면은 공통의 증착 단계에서 제조될 수 있다. 그러므로 제조 방법이 간단해진다.
활성 영역들 중 적어도 하나는 장벽층 및 대응 장벽층(counter barrier layer) 사이에 배치될 수 있다. 특히, 활성 영역은 부속된 장벽층 및 부속된 대응 장벽층 사이에 각각 배치될 수 있다.
장벽층 및 대응 장벽층은 각각 서로 다른 도전형을 가질 수 있다. 또한, 활성 영역은 각각 도핑되지 않거나, 진성으로 도핑될 수 있다. pin 다이오드 구조가 구현될 수 있다.
장벽층들은 동일한 도전형을 가질 수 있고, 그에 부속한 활성 영역들보다 각각 앞에 배치될 수 있다. 바꾸어 말하면, 복사 수신기는 적층된 다이오드 구조를 포함할 수 있고, 이 때 다이오드의 분극은 주 조사 방향과 관련하여 각각 동일한 종류일 수 있다.
반도체 몸체는 주 복사 입사면을 포함할 수 있다. 이러한 주 복사 입사면을 통해, 활성 영역들에서 검출될 복사의 대부분이 반도체 몸체로 커플링될 수 있다.
반도체 몸체의 주 복사 입사면은 수직 방향, 즉 반도체 몸체의 반도체층들의 주 연장면에 대해 수직인 방향으로 반도체 몸체를 한정할 수 있다.
또한, 반도체 몸체의 주 복사 입사면은 계단형으로 형성될 수 있다. 주 복사 입사면은 복수 개의 계단면을 포함할 수 있다. 계단면은 횡 방향, 즉 반도체 몸체의 반도체층들의 주 연장면에서 진행되는 방향으로 연장된 면으로 가정한다. 또한, 계단면은 횡 방향으로 주 연장면에 경사지거나 수직인 적어도 하나의 측면에 의해 한정될 수 있다.
특히, 각 활성 영역에 하나의 계단면이 부속될 수 있다. 각 활성 영역에서 검출될 복사는 주로 각각의 부속된 계단면에 의해 반도체 몸체에 커플링될 수 있다. 활성 영역에서 각각 검출될 복사는 각각의 활성 영역에 도달할 수 있고, 이 때 그보다 앞서 배치된 활성 영역들 중 하나를 먼저 통과하는 경우는 없다.
바꾸어 말하면, 각 활성 영역에서 수신되어야 할 복사는 주로 상기 활성 영역에 부속된 주 복사 입사면의 계단면을 통과하여 상기 활성 영역으로 입사된다. 활성 영역은 상기 활성 영역보다 앞에 배치된 다른 활성 영역과 가능한 한 독립적으로 설계될 수 있다.
또한, 활성 영역에서 생성된 신호들의 상호간 비율은 가능한 한 활성 영역의 바닥면과 무관하게 부속 계단면의 상대적 면적비에 의해 조절될 수 있다. 따라서, 특히, 바닥면이 서로 다른 2개의 활성 영역이 유사한 크기의 신호를 생성할 수 있다.
그에 반해, 본원의 틀에서, 반도체 몸체의 주 복사 입사면은, 상기 입사면이, 매립된 반도체층들의 접촉을 위한 목적으로만 제공되는 함몰부를 포함하고, 상기 함몰부의 영역에서 전체 주 조사면에 비해 각각 작은 복사 비율만, 가령 10% 이하만 반도체 몸체에 커플링되는 경우에, 계단형으로 형성되지 않는다.
수직 방향으로, 2개의 인접한 활성 영역들 사이에 각각 하나의 계단면이 형성될 수 있다. 따라서, 계단면들이 부속 활성 영역들에 간단히 할당된다.
2개의 활성 영역들 사이에 배치된 계단면의 경우, 터널 영역은 적어도 국부적으로 제거될 수 있다. 터널 영역보다 뒤에 배치된 활성 영역에서 검출될 복사가 흡수되는 경우는, 계단면의 영역에서 방지될 수 있다.
일 실시예에서, 적어도 2개의 계단면은 평면도 상에서 면형으로 나란히 배치된다. 특히, 계단면은, 계단면의 2개의 임의점들 사이의 연결선이 평면도 상에서 다른 계단면을 관통하지 않도록 형성될 수 있다. 예컨대, 계단면은 각각 다각형으로, 가령 삼각형 또는 사각형의 기본 형상을 가질 수 있다. 계단면의 형상은, 상기 계단면이 소정의 면적을 가질 때 그 테두리의 총 길이가 가능한 한 짧도록 설계될 수 있다. 따라서, 테두리를 따라 발생하는 누설 전류가 복사 수신기의 감도를 저하시킬 위험은 최소화될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 적어도 2개의 계단면은 반도체 몸체의 평면도 상에서 국부적으로 서로 맞물린다. 예컨대, 계단면들 중 하나는 빗형으로 형성될 수 있으며, 이 때 사이 공간에는 적어도 국부적으로 하나의 다른 계단면이 연장된다. 이러한 배열을 이용하여, 계단면은 비교적 균일하게 복사 수신기의 바닥면 상에 걸쳐 분포할 수 있다. 따라서, 복사 수신기의 조사가 공간적으로 비균일한 경우에도, 입사된 복사의 스펙트럼 비율 및 상기 스펙트럼 비율 간의 비율이 신뢰할만하게 산출될 수 있다.
제1활성 영역은 제2활성 영역보다 앞에 배치될 수 있다. "앞에 배치됨"이란 개념은, 본원의 틀에서 복사가 진입하는 주 방향을 따르는 각각의 상대적 배치를 가리킨다. 이 때, "앞에 배치됨"이란 개념은 입사된 복사와 관련하여, 복사 수신기의 부재상에 도달하는 복사가 우선 상기 부재보다 앞에 배치된 부재를 통과해야 한다는 것과 상관없다. 예컨대, 제2활성 영역상에 도달하는 복사는 상기 활성 영역에 부속한 계단면을 통과할 수 있고, 이 때 그보다 앞에 배치된 제1활성 영역을 통과하지 않는다.
또한, 제1활성 영역에 부속한 계단면은 연속면으로 형성될 수 있다. 제1활성 영역의 외부 전기 접촉은 간단해진다.
또한, 제2활성 영역에 부속한 계단면은 제1활성 영역에 부속한 계단면을 적어도 국부적으로 둘러쌀 수 있다. 제1활성 영역에 부속한 계단면 및 제2활성 영역에 부속한 계단면을 이용하여 형성된 면은 간단히 연속면으로 형성될 수 있다. 따라서, 특히 연결면을 이용한 제2활성 영역의 외부 전기 접촉은 간단해진다.
특히, 뒤에 배치되는 활성 영역 또는 뒤에 배치되는 활성 영역들에서 검출될 복사에 대해 충분한 투명도를 가지는 터널 영역의 경우, 계단면의 형성이 생략될 수 있다. 복사는 모든 활성 영역들을 위해 공통의, 특히 분절되지 않은 주 복사 입사면을 통과할 수 있다. 복사가 활성 영역 상에 도달하기 전에, 이 경우 상기 복사는 다른 활성 영역 또는 상기 활성 영역보다 앞에 배치된 다른 활성 영역을 통과한다.
또한, 활성 영역들 중 적어도 하나는 가시 스펙트럼 영역에서 감응할 수 있다. 특히, 활성 영역은 각각 피크 파장에서 검출 최대값을 가질 수 있으며, 이 때 적어도 하나의 피크 파장은 가시 스펙트럼 영역에 위치한다. 피크 파장은 서로 이격될 수 있다. 예컨대, 복사 수신기는 3개의 활성 영역들을 포함할 수 있고, 상기 활성 영역들은 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 영역에서 피크 파장을 포함한다.
그러한 복사 수신기를 이용하면, 적색, 녹색 및 청색이라는 기본 3원색을 위해 각각 하나의 신호를 생성하는 컬러 센서가 간단히 구현될 수 있다. 이러한 컬러 센서를 이용하여, 예컨대 유채색 표시 장치의 방출을 모니터링할 수 있다. 컬러 센서는 특히 방출된 복사의 상대적 세기를 소정의 값에 맞추기 위해, 특히 화이트 밸런스(white balance)을 위해 제공될 수 있다.
또한, 복사 수신기 중 적어도 하나는 스펙트럼 폭이 좁게 실시될 수 있다. 활성 영역의 스펙트럼 검출 영역들의 겹침이 적을수록, 서로 분리된 컬러 신호가 더욱 양호하게 생성될 수 있다.
특히, 2개의 인접한 검출 최대값의 피크 파장들 사이의 간격은 상기 검출 최대값에 각각 속하는 반치폭의 합보다 클 수 있다. 반치폭이란 상기 최대값의 절반의 높이에서 절반의 스펙트럼폭(half width at half maximum, HWHM)을 가리킨다.
또한, 피크 파장은 복사가 입사되는 주 방향을 따라 증가할 수 있다. 예컨대 복사가 입사되는 주 방향을 따라 볼 때, 활성 영역은 청색, 녹색 및 적색 스펙트럼 영역에서 피크 파장을 가질 수 있다.
이와 달리, 복사가 입사되는 주 방향을 따라 적어도 하나의 활성 영역은 앞에 배치된 활성 영역보다 피크 파장이 작을 수 있다. 앞에 배치된 활성 영역은 더 작은 피크 파장을 포함하는 복사를 흡수하도록 형성될 수 있다. 뒤에 배치된 활성 영역에서 수신될 복사는 상기 활성 영역에 부속한 계단면을 통해 커플링될 수 있다. 수직 방향에서 활성 영역의 순서는 피크 파장과 무관하게 선택될 수 있다. 반도체 몸체의 증착 시, 활성 영역의 순서는 가령 활성 영역을 위해 각각 사용된 반도체 물질의 격자 매개변수와 같은 다른 기준을 고려하여 최적화될 수 있다.
또한, 활성 영역들 중 적어도 하나보다 앞에 수동 영역이 배치될 수 있다. 특히, 수동 영역은 그에 부속한 활성 영역의 스펙트럼 검출 영역의 단파 플랭크를 형성하기 위해 제공될 수 있다. 수동 영역이란, 상기 영역에서 흡수되는 복사가 그에 부속한 활성 영역의 신호로 전혀 기여하지 않거나, 적어도 실질적으로 기여하지 않는 영역을 의미한다. 수동 영역은 예컨대 도핑된 반도체층을 이용하여 형성될 수 있지만, 그러나 복사가 출사될 때 생성된 전자-정공쌍은 서로 분리되지 않고, 이후 다시 재조합된다.
특히, 수동 영역은 부속한 활성 영역의 반도체층의 밴드갭보다 큰 밴드갭을 가진 반도체층을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 활성 영역의 검출 영역의 단파 플랭크는 간단히 형성될 수 있다. 2개의 검출 영역들간의 스펙트럼 간섭은 감소할 수 있다.
활성 영역들 중 적어도 하나는 III-V 화합물 반도체 물질을 함유할 수 있다. III-V 화합물 반도체 물질은 흡수 계수가 높을 수 있다.
가시 스펙트럼 영역에서의 검출을 위해, 특히 인화물 화합물 반도체계 물질이 적합하다.
이와 관련하여 "인화물-화합물 반도체계"란, 반도체층이 인을 함유한 화합물 반도체, 특히 AlnGamIn1 -n- mP를 포함하고, 이 때 0≤n≤1, 0≤m≤1, n+m≤1임을 의미한다. 이 때, n≠0 및/또는 m≠0일 수도 있다. 상기 물질은 상기 수식에 따라 수학적으로 정확한 조성을 반드시 포함할 필요는 없다. 오히려, 상기 물질의 물리적 성질을 실질적으로 변경하지 않는 하나 이상의 도펀트 및 부가 구성 성분이 포함될 수 있다. 그러나, 결정 격자의 실질적 구성 성분들(Al, Ga, In, P)만은, 비록 이들이 미량의 다른 성분으로 일부 대체될 수 있다고 하더라도 상기 수식에 포함되는 것이 간단하다.
인화물 화합물 반도체계 활성 영역은 가시 스펙트럼 영역에서 흡수 계수가 높다는 것을 특징으로 할 수 있고, 이와 동시에 적외 스펙트럼 영역에서의 감도가 낮을 수 있다. 적외선을 차단하기 위한 부가적 외부 필터는 생략될 수 있다. 따라서, 복사 수신기는 매우 콤팩트하게 형성될 수 있다.
활성 영역은 물질 조성과 관련하여 서로 상이할 수 있다. 특히, 활성 영역은 서로 다른 밴드갭을 포함할 수 있다. 그러한 활성 영역은 진성으로 서로 다른 흡수 거동을 보인다. 가령 규소 검출기와 같이 스펙트럼적으로 폭이 넓은 복사 수신기와 달리, 개별 스펙트럼 영역의 선별을 위한 별도의 필터층은 생략될 수 있다. 반도체 몸체의 물질 조성이 적합하게 선택됨으로써, 스펙트럼 감도가 주로 소정 영역에서 우세한 활성 영역이 간단히 생성될 수 있다.
복사 수신기는 특히 동작을 위해 컬러 센서에 제공될 수 있다. 컬러 센서란, 일반적으로, 적어도 2개의 서로 다른 스펙트럼 영역에 대해 각각 하나의 신호를 전달하는 센서를 의미한다. 스펙트럼 영역은 반드시 가시 스펙트럼 영역에 위치할 필요는 없다.
컬러 센서는 복수 개의 컬러 채널들, 가령 3개 이상의 컬러 채널들을 포함할 수 있다. 복사 수신기의 연결면에서 감지 가능한 신호는 컬러 센서의 평가 회로에 전달될 수 있다.
일 실시예에서, 각 컬러 채널을 위해 각각 복사 수신기의 하나의 활성 영역이 개별적으로 접촉된다. 활성 영역의 신호는 서로 무관하게, 가령 동시에 또는 시간 순차적으로 감지될 수 있다.
대안적 실시예에서, 복사 수신기의 활성 영역은 기준 접촉부로서의 공통의 연결면과 관련하여, 가령 상부 연결면 또는 하부 연결면과 관련하여 접촉될 수 있다. 활성 영역은 터널 영역을 이용하여 서로 직렬로 접속될 수 있다. 개별 컬러 채널을 위한 신호는 특히 산술적 연산을 이용하여, 가령 감산을 이용하여 연결면에서 감지될 수 있는 신호들로부터 생성될 수 있다.
복사 수신기의 제조 방법을 위한 일 실시예에 따르면, 반도체 몸체가 준비된다. 반도체 몸체는 제1활성 영역 및 제2활성 영역을 포함하고, 이 때 상기 활성 영역들은 각각 복사의 검출을 위해 제공되며, 제1활성 영역 및 제2활성 영역 사이에 터널 영역이 배치된다. 터널 영역은, 제1활성 영역이 국부적으로 제거되도록 노출된다. 노출된 터널 영역 상에 연결면이 형성된다. 복사 수신기가 완성된다. 방법의 단계는 반드시 기술된 순서로 실시될 필요는 없다.
이러한 방식으로, 간단히 반도체 몸체가 제조될 수 있으며, 상기 반도체 몸체는 제1활성 영역 및 제2활성 영역 사이의 연결면에 의해 접촉될 수 있다.
반도체 몸체는 에피택시얼로, 예컨대 MOCVD 또는 MBE를 이용하여 성장 기판상에 증착될 수 있다. 제조 도중, 성장 기판은 얇아지거나 제거될 수 있다. 이는 전면으로 또는 적어도 국부적으로 수행될 수 있다.
또한, 터널 영역의 노출 단계는 습식 화학적 식각을 이용하여 수행될 수 있다. 터널 영역은 식각 중지부로서 역할할 수 있다. 바꾸어 말하면, 상기 노출 단계는 물질 선택적 습식 화학 식각을 이용하여 수행될 수 있다. 이를 위해, 터널 영역은 특히, 활성 영역을 위해 사용된 물질의 식각 거동과 관련하여 서로 상이한 물질군을 이용하여 형성된다. 특히, 터널 영역 및 활성 영역은 서로 상이한 V-족 물질을 포함한 물질계일 수 있다. 예컨대, 활성 영역들 중 적어도 하나, 특히 모든 활성 영역은 인화물 화합물 반도체 물질계일 수 있다. 터널 영역 및 경우에 따라서 다른 터널 영역은 비화물 화합물 반도체 물질계일 수 있다.
비화물 화합물 반도체 물질계인 반도체층은 비소를 함유한 화합물 반도체를 포함하며, 특히 AlnGamIn1 -n- mAs인 물질계로 이루어진 반도체를 포함하고, 이 때 0≤n≤1, 0≤m≤1, n+m≤1이다. 또한 n≠0 및/또는 m≠0일 수 있다. 이 때 상기 물질은 상기 수식에 따른 수학적으로 정확한 조성을 반드시 포함할 필요는 없다. 오히려, 상기 물질의 물리적 성질을 실질적으로 변경하지 않는 하나 이상의 도펀트 및 부가 구성 성분이 포함될 수 있다. 그러나, 결정 격자의 실질 구성 성분(Al, Ga, In, As)만은, 비록 이들이 미량의 다른 성분으로 일부 대체될 수 있다고 하더라도 상기 수식에 포함되는 것이 간단하다.
반도체 몸체는 제1활성 영역과 반대 방향인 제2활성 영역의 측에서 제3활성 영역을 포함할 수 있다. 제2활성 영역 및 제3활성 영역 사이에 다른 터널 영역이 배치될 수 있다. 터널 영역 및 다른 터널 영역 상에는 각각 하나의 연결면이 공통의 증착 단계로 증착될 수 있다. 따라서, 복사 수신기의 제조가 간단해진다.
반도체 몸체의 외부에 배치된 연결면의 증착은 예컨대 스퍼터링 또는 증발증착을 이용하여 수행될 수 있다.
본 명세서에 설명된 방법은 그보다 앞서 설명된 복사 수신기의 제조를 위해 매우 적합하다. 방법과 관련하여 기술된 특징은 복사 수신기에 대해서도 차용될 수 있고, 그 반대의 경우도 가능하다. 이하, 다른 특징, 실시예 및 적합성은 도면과 관련한 실시예를 설명함으로써 도출된다.
도 1은 복사 수신기를 위한 제1실시예의 개략적 단면도이다.
도 2는 제1실시예에 따른 복사 수신기의 경우에 입사된 복사의 파장 함수로서 활성 영역의 응답도이다.
도 3은 복사 수신기를 위한 제2실시예의 개략적 평면도이다.
도 4a 및 4b는 복사 수신기를 위한 제3실시예의 개략적 평면도(도 4a) 및 그에 속한 개략적 단면도(도 4b)이다.
도 5a 및 5b는 각각 컬러 센서를 위한 제1 또는 제2실시예의 개략도이다.
도 6a 내지 6f는 복사 수신기의 제조 방법을 위한 제1실시예의 중간 단계를 도시한 개략적 단면도이다.
동일하고, 동일한 종류이며, 동일한 기능을 가지는 구성요소는 도면에서 동일한 참조 번호를 가진다.
도면은 각각 개략적으로 도시된 것으로, 반드시 축척에 맞는 것으로 볼 수 없다. 오히려, 비교적 작은 요소 및 특히 층 두께는 명확한 이해를 위해 과장되어 확대 도시되어 있을 수 있다.
도 1에는 복사 수신기(1)의 제1실시예가 도시되어 있으며, 상기 복사 수신기는 반도체 몸체(2)를 포함한다. 반도체 몸체(2)는 제1활성 영역(210), 제2활성 영역(220) 및 제3활성 영역(230)을 포함한다. 제3활성 영역은 제1활성 영역을 향하는 방향과 반대 방향인 제2활성 영역의 측부에 배치된다.
반도체 몸체의 평면도 상에서, 활성 영역들은 부분적으로 겹친다. 제1활성 영역(210)은 제2활성 영역(220)을 국부적으로만 덮는다. 또한, 제2활성 영역(220)은 제3활성 영역(230)을 국부적으로만 덮는다.
복사가 입사되는 주 방향을 따라 제1활성 영역(210)은 제2활성 영역(220)보다 앞에 배치된다. 또한, 제2활성 영역(220)은 상기 방향을 따라 제3활성 영역(230)보다 앞에 배치된다.
2개의 인접한 활성 영역들 사이에, 즉 제1활성 영역(210) 및 제2활성 영역(220) 사이, 그리고 제2활성 영역(220) 및 제3활성 영역(230) 사이에 터널 영역(24) 또는 다른 터널 영역(25)이 배치된다.
터널 영역(24)은 횡 방향으로 적어도 국부적으로 활성 영역(210)보다 돌출된다. 터널 영역(24) 및 다른 터널 영역(25) 상에 연결면(31) 또는 다른 연결면(32)이 배치된다. 연결면 및 다른 연결면은 반도체 몸체(2)의 외부 전기 접촉을 위해 각각의 활성 영역들 사이에 제공되며, 상기 활성 영역들 사이에 터널 영역이 배치된다.
연결면은 전기 전도성으로 형성되는 것이 적합하며, 가령 Au, Ti, Ni, Pt, Ag, Rh 또는 Al과 같은 금속 또는 특히 상기 열거한 금속들 중 적어도 하나와의 금속 합금을 함유하거나 그러한 금속 또는 그러한 금속 합금으로 구성될 수 있다. 또한, 연결면은 다층으로 형성될 수 있다.
터널 영역(24)을 향하는 방향과 반대 방향인 제1활성 영역(210)의 측부에 상부 연결면(30)이 배치된다. 또한, 제2활성 영역(220)을 향하는 방향과 반대 방향인 제3활성 영역(230)의 측부에 하부 연결면(33)이 배치된다. 따라서, 각 활성 영역은 양측에서 각각 하나의 연결면을 포함하며, 이를 통해 복사 수신기(1)의 동작 시 활성 영역에서 생성된 신호는 각각 활성 영역의 각 양측에 의해 외부로부터 액세스가능하다.
반도체 몸체(2)는 계단형으로 형성된 주 복사 입사면(10)을 포함한다. 각 활성 영역에 하나의 계단면이 부속하고, 상기 계단면에 의해 각 활성 영역에서 수신될 복사가 반도체 몸체(2)에 커플링된다. 계단면은 각각 횡 방향으로 연장되며, 서로 평행하다.
제1활성 영역(210)에 제1계단면(11)이, 제2활성 영역(220)에 제2계단면(12)이, 제3활성 영역(230)에 제3계단면(13)이 부속한다. 수직 방향, 즉 반도체 몸체(2)의 반도체층들의 주 연장면에 대해 수직인 방향으로 계단면들은 각각 서로 오프셋되어 배치된다. 측 방향으로 계단면은 겹치지 않는다.
2개의 인접한 활성 영역들 사이에 각각 하나의 계단면이 형성된다. 이러한 방식으로, 예컨대 제3활성 영역(230)에 수신될 복사는 계단면(13)에 의해 커플링될 수 있고, 따라서 앞에 배치된 활성 영역들(210, 220)을 투과하지 않아도 된다. 반도체 몸체(2)의 활성 영역은 가능한 한 서로 무관하게 상기 활성 영역에 정해진 각 스펙트럼 감도 특성에 맞춰질 수 있다. 활성 영역의 스펙트럼 감도는, 경우에 따라서 각 활성 영역 앞에 배치되는 다른 활성 영역과 무관하거나 적어도 가능한 한 무관하다.
전체 주 복사 입사면(10)에서 각 계단면(11, 12, 13)의 면적비에 의해 개별 활성 영역(210, 220, 230)의 감도가 서로 동조되고, 특히 서로 맞춰질 수 있다.
활성 영역들(210, 220, 230)은 각각 장벽층(211, 221, 231) 및 대응 장벽층(212, 222, 232) 사이에 배치되며, 이 때 장벽층들은 각각 그에 부속한 활성 영역들보다 앞에 배치된다.
활성 영역(210, 220, 230)은 진성이거나 도핑되지 않은 상태로 형성될 수 있다. 활성 영역에서 생성된 전자-정공쌍은 서로 분리될 수 있고, 각 장벽층 또는 대응 장벽층에 의해 각 연결면(30, 31, 32, 33)에 도달할 수 있다.
장벽층들은 각각 p형으로, 대응 장벽층들은 각각 n형으로 도핑된다. 복사 수신기는, 포개어져 적층되며 모놀리식으로 집적된 pin 다이오드에 맞추어 형성될 수 있으며, 이 때 각 다이오드는 연결면에 의해 활성 영역의 양측에서 외부 전기 접촉될 수 있다.
터널 영역(24) 및 다른 터널 영역(25)은 제1터널층(241) 또는 다른 제1터널층(251) 및 제2터널층(242) 또는 다른 제2터널층(252)을 각각 포함하고, 이들은 서로 도전형이 다르다. 제1터널층(241 또는 251)은 각각 그 다음에 배치된 대응 장벽층(212 또는 222)과 동일하게 도핑되고, 제2터널층(242. 252)은 그 다음에 배치된 장벽층(221, 231)과 동일하게 도핑된다.
전하 캐리어는 간단히 터널 영역(24) 또는 다른 터널 영역(25)의 양측으로부터 연결면(31) 또는 다른 연결면(32)에 도달할 수 있다.
터널 영역(24, 25)을 이용하면, 3개의 활성 영역으로부터의 신호들은 총 4개의 연결면에 의해 외부에서 획득될 수 있다. 터널 영역(24)에 의해 예컨대 제1영역(210)으로부터 특히 대응 장벽층(212)을 통과하는 전하 캐리어뿐만 아니라, 제2활성 영역(220)으로부터 특히 장벽(222)을 통과하는 전하 캐리어도 연결면(31)에 도달하여 그 곳에서 감지될 수 있다. 2개의 활성 영역들 사이에는 장벽층 및 대응 장벽층을 위한 별도의 연결면이 필요 없다. 따라서, 가령 서로 다른 식각 깊이로 별도 식각하는 단계를 통해 장벽층 및 대응 장벽층을 별도로 노출하는 단계는 생략될 수 있다. 특히, 필요한 식각 단계의 수가 감소할 수 있다.
터널 영역(24, 25)에 의해, 연결면의 수뿐만 아니라 식각 단계의 수도 감소할 수 있다. 따라서, 복사 수신기(1)의 제조가 간단해지며, 불량 생산의 위험이 감소한다. 또한, 연결면에 의해 가려지는 복사 수신기의 표면 비율도 감소한다. 복사는 더욱 양호하게 복사 수신기에 커플링될 수 있다.
터널층(241, 242, 251, 252)은 각각 높은 농도로 도핑될 수 있고, 가령 적어도 1*1019 cm-3, 특히 적어도 1*1020 cm-3의 도핑 농도를 포함한다.
높은 농도의 도핑에 의해, 터널층의 횡전도도는 비교적 높다. 따라서, 터널 영역, 특히 터널층은 전자 정공쌍의 생성에 의해 활성 영역에 방출된 전하 캐리어들이 연결면(31) 또는 다른 연결면(32)으로 공급되는 것을 용이하게 한다. 발생한 전류는 특히 수 마이크로암페어 범위에 있을 수 있다.
반도체 몸체(2)의 외부에 형성되는 부가적 접촉 핑거 구조는 생략될 수 있다. 복사 수신기의 제조가 간단해진다. 경우에 따라서, 그러한 접촉 핑거 구조는 부가적으로 제공될 수 있다.
터널 영역(24)의 제1터널층(241) 및 다른 터널 영역(25)의 제1터널층(251)은 도전형이 동일하다. 연결면이 동일한 종류로 형성된 경우, 각 연결면(31 또는 32)에 대한 오믹 연결(ohmic connection)이 이루어질 수 있다.
활성 영역들 사이에서 반도체 몸체(2)의 외부 전기 접촉이 간단해진다.
활성 영역(210, 220, 230)보다 앞에 수동 영역, 즉 제1수동 영역(213), 제2수동 영역(223) 또는 제3수동 영역(233)이 배치된다. 수동 영역(213, 223, 233)은 각각 상기 수동 영역에 접한 장벽층(211, 221 또는 231)과 동일한 도핑을 포함한다.
활성 영역(210, 220, 230)과 달리, 수동 영역에서의 흡수가 신호 생성을 야기하지 않거나, 적어도 실질적으로 야기하지 않는다. 수동 영역은 각각 반도체 몸체에 모놀리식으로 집적된 필터층의 기능을 할 수 있다. 수동 영역에서 목적에 맞는 흡수에 의해, 각각 부속한 활성 영역을 위한 스펙트럼 감도가 조절될 수 있다. 활성 영역의 검출 영역의 스펙트럼적 분리가 간단해진다.
도시된 실시예와 달리, 수동층들은 생략될 수 있다.
기술된 실시예와 달리, 반도체층들, 특히 장벽층, 대응 장벽층, 터널층 및 수동 영역은 도전형과 관련하여 역으로 형성될 수 있는데, 즉 n형 도핑된 반도체층은 p형 도핑될 수 있고, 그 반대의 경우도 가능하다.
또한, 활성 영역은 pn접합에서 발생하는 공간 전하 영역을 이용하여 형성될 수 있다. 각 장벽층 및 그에 부속한 대응 장벽층 사이에 위치하는 별도의 진성층 또는 도핑되지 않은 층은 필요하지 않다.
또한, 복사 수신기는 2개의 활성 영역만 포함하거나, 3개 이상의 활성 영역을 포함할 수 있다.
또한, 주 복사 입사면의 계단형 형성이 생략될 수 있다. 이 경우, 활성 영역으로의 복사 커플링은 주로 공통의 복사 입사면, 특히 분절되지 않은 복사 입사면에 의해 수행될 수 있다. 계단형 형성에 비해, 반도체 몸체의 크기가 동일할 때 각 활성 영역에 있어서 복사 커플링을 위해 활용될 수 있는 면은 증가할 수 있다. 활성 영역의 접촉을 위해, 앞에 배치된 활성 영역은, 각 터널 영역을 노출시키고, 노출된 터널 영역상에 연결면을 제공하기 위해, 비교적 작은 영역들에서만 제거될 수 있다. 상기와 같은 실시예는 특히, 검출을 위해 제공된 복사의 충분히 낮은 비율만이 각 활성 영역앞에 배치된 층들, 가령 앞에 배치된 다른 활성 영역 또는 앞에 배치된 터널 영역에서 흡수되는 경우에 적합하다.
반도체 몸체(2)는 도시된 실시예와 달리 캐리어 상에 배치될 수 있다. 캐리어는 예컨대 반도체 몸체(2)의 반도체층들을 위한 성장 기판을 이용하여 형성될 수 있다. 성장 기판은 국부적으로 제거되거나, 국부적으로 제거 또는 얇아질 수 있다. 하부 연결면은 반도체 몸체(2)와 반대 방향인 성장 기판의 측에 배치될 수 있다.
여기에 기술되는 복사 수신기의 구조는, 특히 서로 상이한 스펙트럼 검출 영역을 위해 각각 하나의 신호를 생성하는 컬러 센서에 매우 적합하다. 검출 영역은 특히, 자외 스펙트럼 영역, 가시 스펙트럼 영역 또는 적외 스펙트럼 영역에 위치할 수 있다.
반도체 몸체(2), 특히 활성 영역(210, 220, 230)은 III-V 화합물 반도체 물질계일 수 있다.
가시 스펙트럼 영역의 복사, 예컨대 삼원색, 가령 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 영역에서의 복사를 검출하기 위해, 특히 인화물 화합물 반도체 물질계, 특히 AlnGamIn1-n-mP계인 활성 영역이 적합하며, 이 때 0≤n≤1, 0≤m≤1, n+m≤1이다. 활성 영역(210, 220, 230) 및 경우에 따라서 그에 부속한 수동 영역(213, 223, 233)을 위해 물질 조성을 적합하게 선택함으로써, 복사 수신기의 스펙트럼 감도가 폭 넓은 범위에서 조절될 수 있다.
도 1과 관련하여 기술된 바와 같이 실시된 복사 수신기의 스펙트럼 감도에 대한 예는 도 2에 도시되어 있다. 곡선(621, 622, 623)은 복사 수신기에 도달한 복사의 진공 파장(λ)의 함수로서 각각 청색, 녹색 또는 적색 스펙트럼 영역에서 검출기의 응답도를 나타낸다.
비교의 목적으로 곡선(620)은 육안의 스펙트럼 감도 분포를 나타낸다(Vλ-곡선).
청색 복사의 검출을 위해 제공된 제1활성 영역은 AlInP계이다. 제1활성 영역(210)보다 앞에 GaP계 수동 영역(213)이 부속한다. 제1활성 영역의 피크 파장은 약 470 nm이다.
녹색 파장 영역에서의 복사를 검출하기 위해 제공된 제2활성 영역(220)은 알루미늄 함량(n)이 0.5인 AlGaInP계이다. 상기 활성 영역보다 앞에 알루미늄 함량(n)이 0.80인 AlGaInP계 수동 영역(223)이 배치된다. 제2활성 영역의 피크 파장은 약 530 nm이다.
적색 복사의 검출을 위해 제공된 제3활성 영역(230)은 GaInP계이다. 그에 부속한 수동 영역(233)은 알루미늄 함량(n)이 0.30인 AlGaInP계이다. 제3활성 영역의 피크 파장은 약 640 nm이다.
수동 영역의 밴드갭은 각각 상기 수동 영역에 부속한 활성 영역의 밴드갭보다 크다. 각 응답 스펙트럼의 단파 플랭크는 부속한 수동 영역에서의 단파 복사의 흡수에 의해 목적에 맞게 조절될 수 있다.
또한, 도 2를 통해 활성 영역(210, 220, 230)의 스펙트럼 검출 영역이 비교적 약간만 겹치는 것을 알 수 있다. 스펙트럼 검출 영역은 각각 좁은 폭으로 형성되며, 2개의 인접한 피크 파장 간의 스펙트럼 간격은 상기 검출 영역에 속한 반치폭의 반치폭들의 합보다 크다.
기술된 실시예와 달리, 활성 영역의 피크 파장은 복사가 입사되는 주 방향을 따라 반드시 증가할 필요는 없다. 오히려, 적어도 하나의 활성 영역보다 앞에는 더 큰 피크 파장을 가진 다른 활성 영역이 배치될 수 있다.
터널 영역(24, 25)은 0≤x≤1인 경우의 AlxGa1 - xAs계일 수 있다. 모든 또는 적어도 일부의 인화물 반도체층들의 물질 조성은, 상기 반도체층들이 비화물 터널 영역에 격자 정합되거나 적어도 가능한 한 격자 정합되도록 선택될 수 있다. 이를 위해, 인화물 반도체층들은 약 50%의 인듐 함량을 포함할 수 있다.
도 3에는 복사 수신기(1)의 제2실시예가 개략적 평면도로 도시되어 있다. 수직 방향으로, 복사 수신기는 도 1과 관련하여 기술된 바와 같이 실시될 수 있다.
주 복사 입사면(10)은 계단형으로 형성되며, 제1계단면(11), 제2계단면(12) 및 제3계단면(13)을 포함한다. 계단면을 투과하여, 복사는 각 계단면에 부속한 활성 영역으로 커플링될 수 있다.
계단면은 면형으로 나란히 배치된다. 계단면의 2개의 임의점 사이의 연결선은 다른 계단면을 관통하지 않는다. 계단면은 비교적 간단한 다른 기하학적 기본형을 가질 수 있으며, 특히 가령 삼각형이나 사각형과 같은 다각형 기본형을 가질 수 있다.
계단면은 특히, 계단면간의 경계선의 합이 최소화되도록 형성될 수 있다. 경계면에서 발생하는 누설 전류 위험 및 그에 따른 복사 수신기의 감도 저하는 가능한 한 최소화될 수 있다.
복사 수신기를 위한 제3실시예는 도 4a 및 4b에 개략적 평면도 및 그에 속한 AA'선을 따르는 단면도로 도시되어 있다. 반도체 몸체(2)의 층 구조는 도 1 및 도 2와 관련하여 기술된 바와 같이 실시될 수 있다. 간단한 도면을 위해 수동 영역들은 도 4b에 도시된 단면도에 표시되지 않는다. 그러나, 수동 영역들은 도 1 및 도 2와 관련하여 기술된 바와 같이 제공 및 실시될 수 있다
도 3에 도시된 실시예와 달리, 상기 실시예에서 계단면은, 상기 계단면이 주 복사 입사면(10)에 걸쳐 더 높은 균일도로 분포하도록 배치된다. 그러므로, 특히, 복사 수신기(1)의 조사가 공간적으로 비균일한 경우에도, 신뢰할만한 신호가 간단히 생성될 수 있다. 도 3과 관련하여 기술된 실시예에 비해 제조 비용이 현저히 증가하지 않으면서도, 공간적으로 균일한 감도 분포가 개선될 수 있다.
제1활성 영역(210)에 부속한 제1계단면(11)은 연속면으로 형성된다. 따라서, 제1활성 영역에서 생성된 신호는 간단히 상부 연결면(30)에 의해 감지될 수 있다.
제2활성 영역(220)에 부속한 제2계단면(12)은 주 복사 입사면(10)의 내부 영역에서 제1계단면(11)을 둘러싼다. 바꾸어 말하면, 제2계단면은 제1계단면에 연결된다. 제1계단면 및 제2계단면에 의해 공통으로 형성되는 면은 연속면이다. 제1연결면(31)을 이용한 복사 수신기의 외부 접촉이 간단해진다. 또한, 복사 수신기의 제조 시 계단면의 형성에 대한 제조 허용 오차가 증가한다.
제3활성 영역(230)에 부속한 제3계단면(13)은 제1활성 영역에 부속한 제1계단면(11)과 적어도 국부적으로 맞물린다. 제3계단면(13)은 연속면으로 형성되지 않아도 된다. 오히려, 상기 계단면은 섬형의 부분 영역들을 포함할 수 있는데, 제3계단면(13)의 영역들이 섬형으로 제조되면 다른 터널층(25)이 절단될 필요가 없기 때문이다.
주 복사 입사면(10)에 걸쳐 공간적으로 균일하게 분포하는 활성 영역(210, 220, 230)의 감도가 간단해진다.
계단면은 적어도 국부적으로 띠형으로 형성될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 계단면, 가령 상기 실시예에 도시된 바와 같이 제1계단면(11)은 빗형으로 형성될 수 있다.
복사 수신기의 횡방향 범위를 따라 약 8 ㎛와 100 ㎛사이의 폭, 특히 8 ㎛이상 50 ㎛이하의 폭을 가진 띠가 형성될 수 있다. 계단면의 2개의 인접한 띠들 간의 중심 간격은 예컨대 띠의 폭의 2배일 수 있다. 최소의 띠폭은 특히 제조 허용 오차에 의존하며, 가령 서로 다른 포토리소그라피 단계 시의 조정 허용 오차 및 습식 화학적 제조 공정 동안에 발생하는 하부 식각에 달려있다.
도 5에는 컬러 센서(5)의 제1실시예가 도시되어 있다. 컬러 센서는 특히 도 1 내지 도 4b와 관련하여 기술된 바와 같이 실시될 수 있는 복사 수신기(1)를 포함한다.
컬러 센서는 제1평가 유닛(41), 제2평가 유닛(42) 및 제3평가 유닛(43)을 가진 평가 회로(4)를 포함한다. 각 평가 유닛은 각 2개의 연결면과 결합하며, 이 때 연결면들은 각 활성 영역의 서로 다른 측부에서 각각 배치되며, 활성 영역의 양측에서 각각 그 다음에 배치된 연결면을 나타낸다. 예컨대, 제1평가 유닛(41)은 상부 연결면(30) 및 연결면(31)과 전기 전도적으로 결합된다. 활성 영역은 각각 바이어스 또는 광발전(photovoltaic)으로 동작할 수 있다. 활성 영역의 신호는 순차적으로 또는 동시에 감지될 수 있다.
각 평가 유닛은 각각 하나의 컬러 채널을 위해 하나의 신호를 출력하도록 제공된다.
컬러 센서에 대한 제2실시예는 도 5b에 도시되어 있다. 도 5a와 관련하여 기술된 컬러 센서와 달리, 평가 유닛(41, 42, 43)은 기준 접촉부로서의 공통의 연결면과 전기 전도적으로 결합된다. 도시된 실시예에서, 공통의 전기적 연결면은 상부 연결면(30)이다.
이 경우, 활성 영역(210, 220, 230)은 터널 영역(24, 25)을 이용하여 전기적으로 서로 직렬 접속된다. 평가 유닛을 이용하여, 가령 미분과 같은 산술 연산을 이용하여, 연결면에서 감지된 신호로부터 각 컬러 채널을 위해 적합한 신호가 생성될 수 있다.
복사 수신기의 제조 방법에 대한 실시예는 도 6a 내지 6f에 도시된 중간 단계에 의거, 개략적 단면도로 도시되어 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 반도체 층 시퀀스를 포함한 반도체 몸체(2)가 준비된다. 반도체 몸체의 반도체 층 시퀀스는 성장 기판(20)상에 에피택시얼로, 가령 MBE 또는 MOVPE를 이용하여 증착될 수 있다. 반도체 층 시퀀스는 도 1과 관련하여 기술된 바와 같이 형성될 수 있다.
본 방법은 개별 복사 수신기의 제조에 대한 간단한 설명에 불과하다. 물론, 기술된 방법을 이용하여 여러 복사 수신기를 동시에 제조한 후 개별화할 수 있다. 개별화는 예컨대 기계적으로, 가령 톱질, 절단 또는 파괴에 의해, 또는 화학적으로, 가령 습식 화학적 식각 또는 건식 화학적 식각을 이용하여 수행될 수 있다. 레이저 분리 방법도 사용될 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 제1활성 영역(210) 및 제2활성 영역(220) 사이에 배치된 터널 영역(24)은 국부적으로 노출된다. 이는 그 위에 배치된 반도체층, 특히 제1활성 영역(210)의 물질을 국부적으로 제거함으로써 이루어진다.
물질의 제거는 특히 습식 화학적 식각을 이용할 수 있다. 이 때, 터널 영역(24)은 상기 터널 영역이 식각 중지부로 역할하도록 설계될 수 있다. 예컨대, 인화물 반도체 물질 및 비화물 반도체 물질은 습식 화학적 식각 공정과 관련하여 높은 선택도를 가질 수 있다. 따라서, 가령 식각은 염화수소(HCl)를 이용하여 인화물 반도체 물질을 선택적으로 제거하고, 비화물 물질상에서 높은 선택도로 중지될 수 있다.
이후, 도 6c에 도시된 바와 같이, 제2활성 영역(220) 및 제3활성 영역(230) 사이에 배치된 다른 터널 영역(25)이 국부적으로 노출된다. 이는 도 6b와 관련하여 기술된 바와 같이 수행될 수 있다.
이후, 터널 영역(24) 또는 다른 터널 영역(25)의 노출된 영역들 상에 각각 하나의 연결면이 증착될 수 있다. 이는 공통의 증착 단계에서 이루어질 수 있다. 이를 위해, 예컨대 스퍼터링 또는 증발증착이 적합하다. 또한, 연결면이 다층으로 형성될 수 있다. 또한, 제1활성 영역(210)에 부속한 수동 영역(213) 상에 상부 연결면(30)이 증착된다. 이는 연결면(31) 및 다른 연결면(32)과 함께 수행되거나, 별도의 증착 단계에서 이루어질 수 있다.
도 6e에 도시된 바와 같이, 터널 영역(24) 및 다른 터널 영역(25)은 국부적으로 제거된다. 따라서, 각 활성 영역(220, 230)에 부속한 수동 영역(223 또는 233)은 노출될 수 있다. 터널 영역은 그 아래에 위치한 활성 영역에서 검출될 복사를 흡수하도록 형성될 수 있다.
터널 영역이 그 아래에 위치한 활성 영역에서 검출될 복사에 대해 투명하게 형성된 경우, 상기 터널 영역의 국부적 제거 단계는 생략될 수 있다.
도 6f에 도시된 바와 같이, 성장 기판(20)은 제거된다. 반도체 몸체의 노출된 면상에 하부 연결면(33)이 증착될 수 있다. 하부 연결면의 증착은 연결면(30, 31, 32)과 관련하여 기술된 바와 같이 수행될 수 있다.
또한, 반도체 몸체(2)는 적어도 국부적으로 보호층을 구비할 수 있다(명백히 도시되지는 않음). 이는 특히 반도체 몸체의 노출된 측면을 덮을 수 있다. 예컨대, 보호층은 가령 산화질소 또는 산화티타늄과 같은 산화물, 가령 질화규소와 같은 질화물 또는 가령 질산화규소와 같은 질산화물을 포함할 수 있다.
도시된 실시예와 달리, 성장 기판(20)은 적어도 부분적으로 복사 수신기에 잔류할 수 있다. 특히, 성장 기판(20)은 국부적으로만 제거되거나 전면이 또는 국부적으로 얇아질 수 있다. 또한, 적합한 경우에, 제조 단계는 기술된 순서와 달리 수행될 수 있다.
본 발명은 실시예들에 의거한 설명에 의하여 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명은 각 새로운 특징 및 특징들의 각 조합을 포함하며, 이는 특히 특허 청구 범위에서의 특징들의 각 조합을 포괄하고, 비록 이러한 특징 또는 이러한 조합이 그 자체로 명백하게 특허 청구 범위 또는 실시예에 기술되지 않더라도 그러하다.
1: 복사 수신기 2: 반도체 몸체
210: 제 1 활성 영역 220: 제 2 활성 영역
230: 제 3 활성 영역 24: 터널 영역
31: 연결면

Claims (15)

  1. 복사를 검출하기 위해 각각 제공된 제1활성 영역(210) 및 제2활성 영역(220)을 구비한 반도체 몸체(2)를 포함하는 복사 수신기(1)에 있어서,
    상기 제1활성 영역(210) 및 제2활성 영역(220)은 수직 방향으로 서로 이격되어 있고;
    상기 제1활성 영역(210) 및 제2활성 영역(220) 사이에 터널 영역(24)이 배치되고;
    상기 터널 영역(24)은 연결면(31)과 전기 전도적으로 결합되며; 그리고
    상기 연결면(31)은 상기 반도체 몸체(2)의 외부 전기 접촉을 위해 상기 제1활성 영역(210) 및 제2활성 영역(220) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 복사 수신기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반도체 몸체(2)는 상기 제1활성 영역(210)을 향하는 방향과 반대 방향인 제2활성 영역(220)의 측부에 제3활성 영역(230)을 포함하고, 상기 제2활성 영역(220) 및 제3활성 영역(230) 사이에 다른 터널 영역(25)이 배치되며, 상기 다른 터널 영역은 다른 연결면(32)과 전기 전도적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 복사 수신기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 터널 영역(24)은 도전형이 서로 다른 2개의 터널층들(241, 242)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복사 수신기.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 몸체(2)의 주 복사 입사면(10)은 계단형으로 형성되고, 각 활성 영역(210, 220, 230)에는 상기 주 복사 입사면(10)의 계단면(11, 12, 13)이 부속되고, 2개의 인접한 활성 영역들(210, 220, 230) 사이에 각각 하나의 계단면(11, 12, 13)이 형성되는 것을 특징으로 하는 복사 수신기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 계단면(11, 12, 13)은 평면 상에서 면형으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 복사 수신기.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 계단면(11, 12, 13)은 평면 상에서 국부적으로 서로 맞물리는 것을 특징으로 하는 복사 수신기.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1활성 영역(210)은 복사가 입사되는 주 방향을 따라 상기 제2활성 영역(220)보다 앞에 배치되고, 상기 제1활성 영역(210)에 부속한 제1계단면(11)은 연속면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 복사 수신기.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성 영역들(210, 220, 230)은 각각 피크 파장일 때 검출 최대값을 가지고, 상기 피크 파장은 서로 분리되어 있으며, 복사가 입사되는 주 방향을 따라 상기 피크 파장이 증가하는 것을 특징으로 하는 복사 수신기.
  9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성 영역(210, 220, 230)은 각각 피크 파장일 때 검출 최대값을 가지고, 상기 피크 파장은 서로 분리되어 있으며, 복사가 입사되는 주 방향을 따라 적어도 하나의 활성 영역(210, 220, 230)은 앞에 배치된 활성 영역(210, 220, 230)보다 더 작은 피크 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 복사 수신기.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성 영역들(210, 220, 230) 중 적어도 하나보다 앞에 수동 영역(213, 223, 233)이 배치되고, 상기 수동 영역은 상기 활성 영역(210, 220, 230)에 부속한 스펙트럼 검출 영역의 단파 플랭크를 형성하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 복사 수신기.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성 영역들(210, 220, 230) 중 적어도 하나는 III-V 화합물 반도체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 복사 수신기.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복사 수신기는 동작을 위해 컬러 센서(5)에 제공되고, 상기 컬러 센서(5)는 복수 개의 컬러 채널들을 포함하는 것을 특징으로 하는 복사 수신기.
  13. 복사 수신기(1)를 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 복사를 검출하기 위해 각각 제공되는 제1활성 영역(210) 및 제2활성 영역(220)을 구비한 반도체 몸체(2)를 준비하고, 상기 제1활성 영역(210) 및 제2활성 영역(220) 사이에 터널 영역(24)을 배치하는 단계;
    (b) 터널 영역(24)을 노출시키고, 상기 제1활성 영역(210)을 국부적으로 제거하는 단계;
    (c) 상기 터널 영역(24) 상에 연결면을 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 복사 수신기(1)를 완성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복사 수신기(1) 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 반도체 몸체(2)는 성장 기판(20)상에 에피택시얼 증착되도록 하는 것을 특징으로 하는 복사 수신기(1) 제조 방법.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 복사 수신기(1)를 제조하는 것을 특징으로 하는 복사 수신기(1) 제조 방법.
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