KR20170057831A - 적외선 센서 컴포넌트 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

적외선 이미지 센서 컴포넌트는 반도체 기판 상에 적어도 하나의 III-V 화합물층을 포함하며, 패턴에 의해 덮이지 않은 III-V 화합물층(들)의 부분이 입사 적외선을 검출하기 위한 능동 픽셀 영역으로서 활용된다. 적외선 이미지 센서 컴포넌트는 능동 픽셀 영역에 결합된 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하고, 능동 픽셀 영역에 의해 생성된 전하는 트랜지스터로 전달된다.

Description

적외선 센서 컴포넌트 및 그 제조 방법{INFRARED IMAGE SENSOR COMPONENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 출원은, 본 명세서에 참조로서 편입되는, 2015년 11월 17일 출원된 미국 임시 출원 제62/256,600호의 우선권을 주장한다.
본 개시 내용은 적외선 이미지 센서 컴포넌트에 관한 것이다.
반도체 집적 회로(IC) 산업은 기하급수적인 성장을 겪어왔다. IC 재료와 설계에서의 기술적 진보는 여러 세대의 IC를 낳았으며. 각 세대는 이전 세대보다 더 작고 더 복잡한 회로를 가진다.
반도체 기술에서, 이미지 센서는 반도체 기판을 향해 투사되는 다량의 노출된 빛을 감지하기 위하여 사용된다. CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor) 이미지 센서 소자는 디지털 스틸 카메라(digital still camera(DSC)) 애플리케이션과 같은 다양한 애플리케이션에서 널리 사용된다. 이러한 소자들은, 이미지를 디지털 데이터의 스트림으로 변환하기 위하여 포토 에너지(photo energy)를 수집하기 위해, 포토 다이오드 요소 및 MOS 트랜지스터를 포함하는 능동 픽셀 또는 이미지 센서 셀의 어레이를 활용한다.
본 개시 내용은 적외선 이미지 센서 컴포넌트에 관한 것이다. 적외선 센서 컴포넌트는 기판, 기판 상에 능동 픽셀 영역으로서 배치된 III-V 화합물층 및 III-V 화합물층 상에 형성된 복수의 트랜지스터를 포함한다. III-V 화합물층은 넓은 적외선 파장 커버리지(coverage), 적외선 영역에서의 큰 흡수 계수 및 높은 캐리어 이동도(carrier mobility)를 갖는 III-V족 재료로 이루어진다. 따라서, 적외선 이미지 센서 컴포넌트의 성능은 이에 따라 개선될 수 있다.
본 개시 내용의 일부 실시예에 따르면, 적외선 이미지 센서 컴포넌트는, 반도체 기판과, 적외선을 수광하기 위하여 반도체 기판 상에 배치된 능동 픽셀 영역과, 능동 픽셀 영역에 결합된 트랜지스터를 포함하고, 능동 픽셀 영역은 III-V 화합물 재료로 제조된다.
본 개시 내용의 일부 실시예에 따르면, 적외선 이미지 센서 컴포넌트는, 반도체 기판과, 반도체 기판 상에 배치된 적어도 하나의 III-V 화합물층과, III-V 화합물층 상에 배치된 트랜지스터와, III-V 화합물층 위에 배치된 복수의 패턴을 포함한다. 패턴은 III-V 화합물층과 트랜지스터를 부분적으로 차폐하고, 패턴으로부터 노출된 III-V 화합물층의 부분이 적외선을 수광하기 위한 능동 픽셀 영역을 형성한다. 트랜지스터는 능동 픽셀 영역에 결합된다.
본 개시 내용의 일부 실시예에 따르면, 적외선 이미지 센서 컴포넌트를 제조하는 방법은, 반도체 기판 상에 적어도 하나의 III-V 화합물층을 형성하는 단계; III-V 화합물층 상에 트랜지스터를 형성하는 단계; 및 트랜지스터와 III-V 화합물층 부분적으로 차폐하는 복수의 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 패턴으로부터 노출된 III-V 화합물층의 부분이 적외선을 수광하기 위한 능동 픽셀 영역을 형성하고, 트랜지스터는 능동 픽셀 영역에 결합된다.
본 개시 내용의 양태는 이어지는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 첨부된 도면과 함께 숙독될 때 가장 잘 이해된다. 업계에서의 표준 관행에 따라, 다양한 피처(feature)는 배율에 맞추어 작도되지 않은 것이 주목된다. 사실, 다양한 피처의 치수는 논의의 명료성을 위하여 임의로 증가되거나 또는 감소될 수 있다.
도 1a 내지 1e는, 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른, 적외선 이미지 센서 컴포넌트를 제조하는 방법의 상이한 스테이지들의 국부적인 단면도이다.
도 2는, 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른, 적외선 이미지 센서 컴포넌트의 국부적인 단면도이다.
도 3a 내지 3f는, 본 개시 내용의 일부 다른 실시예에 따른, 적외선 이미지 센서 컴포넌트를 제조하는 방법의 상이한 스테이지들의 국부적인 단면도이다.
도 4 내지 도 11은, 본 개시 내용의 상이한 실시예에 따른, 적외선 이미지 센서 컴포넌트의 국부적인 단면도이다.
다음의 개시 내용은 제공된 주제의 다양한 특징을 구현하기 위한 많은 상이한 실시예 또는 예를 제공한다. 컴포넌트 및 장치의 특정 예가 본 개시 내용을 간략화하기 위하여 아래에서 설명된다. 물론, 이들은 단순히 예이며, 한정하는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, 이어지는 설명에서 제2 피처 위 또는 그 상에 제1 피처의 형성은 제1 및 제2 피처가 직접 접촉하여 형성되는 실시예를 포함할 수 있으며, 또한, 제1 및 제2 피처가 직접 접촉하지 않을 수 있도록, 추가 피처들이 제1 및 제2 피처 사이에 형성될 수 있는 실시예를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시 내용은 다양한 예에서 도면 부호 및/또는 기호를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 단순 명료의 목적을 위한 것이며, 자체로 논의된 다양한 실시예 및/또는 구성 사이의 관계를 말하는 것은 아니다.
또한, "밑에", "아래에", "하부", "위에", "상부" 등과 같은 공간과 관련된 용어가 도면에서 도시된 바와 같은 한 요소 또는 피처의 다른 요소(들) 또는 피처(들)에 대한 관계를 설명하는 데에 있어, 설명의 용이성을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간과 관련된 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여 사용 또는 동작 중인 장치의 상이한 배향을 아우르도록 의도된다. 장치는 달리(90도 회전되거나 다른 배향 배향으로) 배향될 수 있으며, 여기에서 사용된 공간적으로 상대적인 기술어(descriptor)가 이에 따라 유사하게 해석될 수 있다.
본 개시 내용은 적외선 이미지 센서 컴포넌트에 관한 것이다. 적외선 센서 컴포넌트는 기판, 기판 상에 능동 픽셀 영역으로서 배치된 III-V 화합물층 및 III-V 화합물층 상에 형성된 복수의 트랜지스터를 포함한다. III-V 화합물층은 넓은 적외선 파장 커버리지(coverage), 적외선 영역에서의 큰 흡수 계수 및 높은 캐리어 이동도(carrier mobility)를 갖는 III-V족 재료로 이루어진다. 따라서, 적외선 이미지 센서 컴포넌트의 성능은 이에 따라 개선될 수 있다.
도 1a 내지 1e는, 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른, 적외선 이미지 센서 컴포넌트를 제조하는 방법의 상이한 스테이지들의 국부적인 단면도이다. 도 1a를 참조한다. III-V 화합물층(120)이 기판(110) 상에 형성된다. 기판(110)은 반도체 기판이다. 일부 실시예에서, 반도체 기판은, 예를 들어, 실리콘; 실리콘 탄화물, 인듐 비화물 또는 인듐 인화물과 같은 화합물 반도체; 또는 실리콘 게르마늄 탄화물, 갈륨 비소 인화물 또는 갈륨 인듐 인화물과 같은 합금 반도체로 이루어진다. 기판(110)은 선택적으로 반도체 기판 내에 다양한 도핑 영역, 유전체 피처 또는 다중 레벨 상호 연결부를 포함할 수 있다.
III-V 화합물층(120)은 원소 주기율표에서 III-V족으로부터 이루어진다. 일부 실시예에서, III-V 화합물층(120)은 튜닝된 에너지 갭을 갖는 단일 층이다. 일부 다른 실시예에서, III-V 화합물층(120)은 넓고 좁은 에너지 갭을 갖는 다수의 III-V 재료의 조합이다. 또 다른 일부 실시예에서, III-V 화합물층(120)은 경사(gradient) 에너지 갭을 가질 수 있다.
III-V 화합물층(120) 또는 III-V 화합물층(120)의 각각의 층은 InwAlxGayAsz, InwAlxGayPz, InwAlxGaySbz, InwAlxAsyPz, InwAlxPySbz, InwGaxAsyPz, InwGaxPySbz, AlwGaxAsyPz, AlwGaxPySbz, InwAsxPySbz, AlwAsxPySbz, GawAsxPySbz로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어지며, 여기에서 w+x+y+z=1이다. III-V 화합물층(120)은 분자 빔 에피택시(molecular beam epitaxy(MBE)) 또는 적합한 전구체를 이용하는, 금속 유기 기상 에피택시(metal organic vapor phase epitaxy(MOVPE))라고도 알려진 금속 유기 화학 기상 성막(metal organic chemical vapor deposition(MOCVD))을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다수의 프로세스에 의해 에피택셜 성장될 수 있다. III-V 화합물층(120)의 두께는 대략 0.1 ㎛ 내지 대략 10 ㎛의 범위 내에 있다.
도 1b를 참조한다. 적어도 하나의 트랜지스터(130)가 III-V 화합물층(120) 상에 형성된다. 트랜지스터(130)는 어레이로 형성되며, 적외선 이미지 센서 컴포넌트(100)의 픽셀에 대응하여 배열된다. 일부 실시예에서, 트랜지스터(130)는 MOS(metal-oxide-semiconductor) 소자이다. 트랜지스터(130)의 각각은 III-V 화합물층(120) 상에 형성된 제어 게이트(132)와, III-V 화합물층(120) 내에 형성되고 제어 게이트(132)의 맞은편 양측에 배치된 2개의 도핑 영역(134, 136)을 포함한다. 도핑 영역(134, 136)은 불순물로 도핑될 수 있다. 트랜지스터(130)는 제어 게이트(132)와 III-V 화합물층(120) 사이에 형성된 게이트 분리부(gate isolation)(138)를 더 포함한다. 트랜지스터(130)는 제어 게이트(132)의 맞은편 양측 표면에 형성된 측벽(135)을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 트랜지스터(130)는 CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor) 소자이다. 트랜지스터(130)를 제조하는 예시적인 방법은, 예를 들어, III-V 화합물층(120)의 표면 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계에서 시작한다. 일부 실시예에서, III-V 화합물층(120)은 P형 불순물을 포함하는 P형 층이다. 포토레지스트층은 이어지는 이온 주입을 위한 영역을 획정하고 그 다음 이온 주입에 의해 III-V 화합물층(120) 내에 N형 도핑 영역(134, 136)을 각각 형성하기 위하여 마스킹, 노광 및 현상에 의해 수행된다. 포토레지스트층은, N형 도핑 영역(134, 136)이 형성된 후에, 예를 들어, 스트리핑(stripping)에 의해 제거된다. N형 도핑 영역(134, 136)을 형성하는 도핑 불순물은 P, As, Si, Ge, C, O, S, Se, Te, 또는 Sb일 수 있다. 도핑 영역(134, 136)은 일반적으로 불순물 농도가 낮거나 또는 높은 영역으로 형성된다. 일부 실시예에서, 도핑 영역(134, 136)은 소스/드레인 영역으로서 간주된다. 일부 실시예에서, 도핑 영역(134)은 도핑 영역(136)보다 더 길게 연장된다. N형 도핑 영역(134)과 아래에 놓이는 P형 III-V 화합물층(120)은 입사광을 검출할 수 있다.
분리층(isolation layer)이 저온 프로세스를 이용함으로써 III-V 화합물층(120)의 표면 상에 형성되고, 분리층은 실리콘 산화물일 수 있다. 도전층이 분리층 상에 더 형성되며, 도전층은 도핑된 다결정 실리콘, 텅스텐. 티타늄 질화물 또는 다른 적합한 재료일 수 있다. 하나 이상의 에칭 프로세스가 분리층 및 도전층에 수행되어, 이에 의해 게이트 분리부(138)와 제어 게이트(132)를 그 상에 형성한다. 그 다음, 측벽(135)이 제어 게이트(132)의 측부에 형성된다.
적외선 이미지 센서 컴포넌트(100)는 적어도 하나의 얕은 트렌치 분리(shallow trench isolation) 구조(180)를 더 포함한다. 얕은 트렌치 분리 구조(180)는 적어도 III-V 화합물층(120) 내에 형성된다. 일부 실시예에서, 얕은 트렌치 분리 구조(180)는 III-V 화합물층(120) 내에 그리고 반도체 기판(110) 내에 형성된다. 얕은 트렌치 분리 구조(180)는 인접한 픽셀을 분리하기 위하여 도핑 영역(134) 옆에 형성된다. 얕은 트렌치 분리 구조(180)의 재료는 산화물(oxide)과 같은 유전체일 수 있다.
도 1c를 참조한다. 복수의 패턴(140)과 복수의 유전층(150)이 III-V 화합물층(120) 상에 그리고 트랜지스터(130) 상에 순차적으로 형성된다. 패턴(140)은 배선 및 광 차폐를 포함하는 기능을 제공한다. 패턴(140)은 도전층을 성막하고(depositing) 도전층을 에칭함으로써 형성된다. 도전층의 재료는 W, Cu 또는 Co와 같은 금속일 수 있다. 유전층(150)은 광 투과율을 향상시키기 위하여 높은 투과율을 갖는 분리 재료로 이루어진다. 유전층(150)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화질화물, 실리콘 탄화물, 저 유전 상수 유전 재료 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 유전층(150)은 ALD 프로세스, CVD 프로세스 또는 PVD 프로세스와 같은 성막(deposition) 프로세스에 의해 형성될 수 있다.
패턴(140)은 트랜지스터(130)의 일부와 III-V 화합물층(120)의 일부를 차폐하기 위하여 형성된다. 즉, 도핑 영역(134) 및 III-V 화합물층(120)의 일부만이 패턴(140)으로부터 노출된다. 도핑 영역(134) 및 III-V 화합물층(120)의 노출된 부분은 적외선을 포함하는 광을 감지하기 위한 능동 픽셀 영역(120')으로서 활용된다. 능동 픽셀 영역(120')은 빛을 수광하여 광 전하를 생성하고 축적하며, 논리 요소(미도시)가 대응하는 능동 픽셀 영역(120')으로부터 전달된 전기 신호를 검출할 수 있다.
능동 픽셀 영역(120')의 에너지 갭은 III-V 화합물층(120)과 도핑 영역(134)의 조성에 의해 튜닝될 수 있다. 능동 픽셀 영역(120')의 에너지 갭은 적외선과 같은 입사광의 파장에 대응하여 튜닝된다. 능동 픽셀 영역(120')은 입사광을 흡수하고, 광량 및/또는 광 세기에 대응하는 전하를 축적한다. 능동 픽셀 영역(120')은 트랜지스터(130)와 결합된다. 트랜지스터(130)는 제어 게이트(132)와 도핑 영역(134, 136)을 포함한다. 도핑 영역(134)과 아래에 놓이는 III-V 화합물층(120)은 능동 픽셀 영역(120')에 의해 생성되는 전하를 수취하도록 능동 픽셀 영역(120')을 구성한다. 전하는 도전된 제어 게이트(132)를 통해 도핑 영역(136)으로 전달된다. 일부 실시예에서, 도핑 영역(136)은 일반적으로 기생 커패시턴스를 가지며, 따라서 전하는 도핑 영역(136)에 축적될 수 있다. 도핑 영역(136)의 전위는 축적된 전하에 의해 변동될 수 있고, 따라서 전하량이 도핑 영역(136)의 전위에서의 변동을 통해 검출된다.
광 전류 누설을 방지하기 위하여, 패턴(140)이 능동 픽셀 영역(120')이 아닌 부분을 차폐하기 위하여 형성된다. 일부 실시예에서, 제어 게이트(132)와 도핑 영역(136)을 덮는 패턴(140)이 형성된다. 능동 픽셀 영역(120')과 도핑 영역(134)은 적외선과 같은 입사광을 수광하기 위하여 패턴(140)으로부터 노출된다.
도 1d를 참조한다. 적외선 필터(160)가 유전층(150) 상에 배치된다. 적외선 필터(160)는 다른 파장은 차단하는 한편 적외선 광을 통과시키는 적외선 통과 필터이다. 일부 실시예에서, 적외선 필터(160)는 800 nm와 1000 nm 사이에 있는 스펙트럼을 제외하고는 모든 광을 차단할 수 있는 재료로 이루어진다.
도 1e를 참조하면, 광학 렌즈(170)가 적외선 필터(160) 상에 형성된다. 광학 렌즈(170)는 열경화성 수지로 이루어지며, 미리 정해진 곡률 반지름을 가질 수 있다. 광학 렌즈(170)의 곡률 반지름은 능동 픽셀 영역(120')의 깊이 및 입사광의 파장에 따라 상이할 수 있다. 광학 렌즈(170)는 입사광의 경로를 변동시키고 능동 픽셀 영역(120') 상으로의 광을 수집한다.
III-V 화합물층(120)을 능동 픽셀 영역(120')으로서 이용하는 것은 적외선 이미지 센서 컴포넌트(100)의 두께를 줄일 수 있다. p-n 접합 다이오드를 갖는 실리콘 기판의 실시예와 비교하여, III-V 화합물층(120)은 더 넓은 적외선 응답을 제공한다. 즉, 근적외선과 중간 적외선을 포함하는 적외선이 III-V 화합물층(120)에 의해 검출될 수 있도록, III-V 화합물 재료는 실리콘보다 더 넓은 적외선 파장 커버리지를 가진다. 또한, III-V 화합물층(120)의 두께가 p-n 접합 다이오드보다 더 얇도록, III-V 화합물 재료는 적외선 영역에서 실리콘보다 더 큰 흡수 계수를 가진다. 또한, III-V 화합물 재료는 실리콘보다 더 높은 캐리어 이동도를 제공하고, 따라서 III-V 화합물층(120)을 이용하는 적외선 이미지 센서 컴포넌트(100)의 픽셀 응답은 p-n 접합 다이오드를 갖는 실리콘 기판을 이용하는 것보다 더 빠르다.
본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 적외선 이미지 센서 컴포넌트의 국부적인 단면도인 도 2를 참조한다. 트랜지스터(130)는 도핑 영역(134, 136) 대신에 에피택시 구조(131, 133)를 포함할 수 있다. 에피택시 구조(131, 133)를 형성하기 위하여, 복수의 개구가 제어 게이트(132)의 맞은편 양측에 그리고 III-V 화합물층(120) 내에 형성되고, 그 다음 에피택시 구조(131, 133)를 성장시키도록 에피택시가 수행되어, 에피택시 구조(131, 133)가 개구 내에 형성된다. 소스/드레인 스트레서(stressor)가 에피택시 구조(131, 133)의 적어도 일부를 형성한다. 트랜지스터(130)가 nMOS 소자인 실시예에서, 에피택시 구조(131, 133)는 실리콘 인(silicon phosphorous(SiP)), 실리콘 탄화물(silicon carbide(SiC)) 또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 트랜지스터(130)가 pMOS 소자인 실시예에서, 에피택시 구조(131, 133)는 실리콘 게르마늄(silicon germanium(SiGe))을 포함할 수 있다.
패턴(140)은 제어 게이트(132)와 에피택시 구조(133)를 차폐하고, 에피택시 구조(131)와 III-V 화합물층(120)의 일부를 노출시키도록 형성된다. 덮이지 않은 III-V 화합물층(120)은 적외선을 수광하여 광 전하를 생성하기 위한 능동 픽셀 영역(120')으로서 활용될 수 있다. 에피택시 구조(131)는 능동 픽셀 영역(120')에 결합되고, 따라서, 전하는 에피택시 구조(131)에 의해 수취되어 도전된 제어 게이트(132)를 통해 에피택시 구조(133)로 더 전달되고, 논리 요소(미도시)가 대응하는 능동 픽셀 영역(120')으로부터 전달된 전기 신호를 검출할 수 있다.
적외선 이미지 센서 컴포넌트의 능동 픽셀 영역과 트랜지스터는 다양한 변형을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3a 내지 3f는, 본 개시 내용의 일부 다른 실시예에 따른, 적외선 이미지 센서 컴포넌트를 제조하는 방법의 상이한 스테이지들의 국부적인 단면도를 도시한다. 그 방법은 도 3a에서 시작하고, 적어도 하나의 III-V 화합물층이 반도체 기판(210) 상에 형성된다. 일부 실시예에서, 제1 III-V 화합물층(220)과 제2 III-V 화합물층(230)은 반도체 기판(210) 상에 형성된다.
일부 실시예에서, 반도체 기판(210)은, 예를 들어, 실리콘; 실리콘 탄화물, 인듐 비화물 또는 인듐 인화물과 같은 화합물 반도체; 또는 실리콘 게르마늄 탄화물, 갈륨 비소 인화물 또는 갈륨 인듐 인화물과 같은 합금 반도체로 이루어진다. 또한, 반도체 기판(210)은 반도체 기판 내에 다양한 도핑 영역, 유전체 피처 또는 다중 레벨 상호 연결부를 포함할 수 있다.
제1 III-V 화합물층(220) 및 제2 III-V 화합물층(230)은 원소 주기율표에서 III-V족으로부터 이루어진다. 그러나, 제1 III-V 화합물층(220) 및 제2 III-V 화합물층(230)은 조성에서 서로 상이하다. 제1 III-V 화합물층(220) 및 제2 III-V 화합물층(230)은, 적합한 전구체를 이용하는, 금속 유기 기상 에피택시(MOVPE)라고도 알려진 금속 유기 화학 기상 성막(MOCVD)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다수의 프로세스에 의해 각각 에피택셜 성장될 수 있다. 제1 III-V 화합물층(220) 및 제2 III-V 화합물층(230)은 서로 직접 접촉한다.
III-V 화합물 재료의 상이한 조성은 층들이 상이한 에너지 갭을 갖게 한다. 제1 III-V 화합물층(220)과 제2 III-V 화합물층(230) 사이의 에너지 갭 불연속은, 압전 효과와 함께, 제1 III-V 화합물층(220)에서 매우 이동성 있는 도전 전자의 매우 얇은 층(240)을 형성한다. 얇은 층(240)은 2개의 층의 접합부 근처에서 도전성 2차원 전자 가스(2DEG(two dimensional electron gas)) 층에 기여한다. 얇은 층(240)(또한 2DEG 층(240))이라고도 함)은 전하가 부품을 통해 흐르게 한다.
제3 III-V 화합물층(250)이 제2 III-V 화합물층(230) 상에 더 형성된다. 일부 실시예에서, 제3 III-V 화합물층(250)은 p형 도핑된 GaN 층과 같은 도핑된 III-V 화합물층이다(도핑된 GaN 층(250)이라고도 함). 도핑된 GaN 층(250)은 적합한 알루미늄, 질소 및 갈륨 전구체를 이용하는 MOCVD에 의해 에피택셜 성장될 수 있다. 알루미늄 전구체는 트리메틸알루미늄(trimethylaluminum(TMA)), 트리에틸알루미늄(triethylaluminum(TEA)) 또는 적합한 화학 전구체를 포함한다. 예시적인 갈륨 함유 전구체는 트리메틸갈륨(trimethlgallium(TMG)), 트리에틸갈륨triethylgallium(TEG)) 또는 다른 적합한 화학 전구체이다. 예시적인 질소 전구체는 페닐 하이드라진(phenyl hydrazine), 디메틸하이드라진(dimethylhydrazine), 삼차 부틸아민(tertiarybutylamine), 암모니아 또는 다른 적합한 화학 전구체를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 또한, 제2 III-V 화합물층(230)은 배리어층이라고도 할 수 있다.
도 3b를 참조한다. 도핑된 제3 III-V 화합물층(250)은 제2 III-V 화합물층(230) 상에서 적어도 하나의 도핑된 III-V 화합물 영역(252)을 획정하도록 패터닝된다. 도핑된 III-V 화합물 영역(252) 아래의 2DEG 층(240)은 제거된다. 일부 실시예에서, 포토레지스트층과 같은 마스크층이 도핑된 제3 III-V 화합물층(250) 상에 형성되고, 마스크층은 리소그라피 프로세스에 의해 패터닝되어, 복수의 피처(feature)와, 도핑된 제3 III-V 화합물층(250) 상의 피처에 의해 획정된 복수의 개구를 형성한다. 마스크층의 패턴은 미리 정해진 집적 회로 패턴에 따라 형성된다. 리소그라피 프로세스는 포토레지스트 코팅, 노광, 노광 후(post-exposure) 베이킹 및 현상을 포함할 수 있다. 그 다음, 에칭 프로세스가 도핑된 III-V 화합물 영역(252)을 획정하기 위하여 수행된다.
얕은 트렌치 분리 구조(212)가 픽셀의 능동 픽셀 영역을 획정하기 위하여 제1 III-V 화합물층(220) 및 제2 III-V 화합물층(230) 내에 형성된다. 일부 실시예에서, 얕은 트렌치 분리 구조(212)는 또한 반도체 기판(210) 내에 형성된다. 얕은 트렌치 분리 구조(212)는 산화물과 같은 유전 재료이다. 능동 픽셀 영역이 도핑된 III-V 화합물 영역(252)과 얕은 트렌치 분리 구조(212) 사이에 획정된다.
유전층(260)이 도핑된 III-V 화합물 영역(252) 상에 그리고 제2 III-V 화합물층(230) 상에 형성된다. 유전층(260)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화질화물, 실리콘 탄화물, 저 유전 상수 유전 재료 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 유전층(260)은 ALD 프로세스, CVD 프로세스 또는 PVD 프로세스와 같은 성막 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 유전층(260)은 유전층(260) 내에 복수의 개구(262)를 획정하도록 추가로 패터닝된다. 유전층(260)은 개구(262)를 획정하도록 선택적으로 에칭되고 클리닝된다. 예시적인 에칭 프로세스는 스퍼터 에칭, 반응성 가스 에칭, 화학 에칭 및 이온 밀링을 포함한다. 개구(262)는 도핑된 III-V 화합물 영역(252)의 맞은편 양측에 형성된다. 개구(262)는 제2 III-V 화합물층(230) 내로 이어진다. 즉, 개구(262) 아래의 제2 III-V 화합물층(230)의 두께는 제2 III-V 화합물층(230)의 다른 부분보다 더 얇다.
도 3c를 참조한다. 복수의 오믹(ohmic) 금속 콘택(270, 272)이 개구(262) 내에 형성된다. 오믹 금속 콘택(270, 272)은 유전층(260) 상에 그리고 개구(262) 내에 오믹 콘택층을 성막하고, 오믹 콘택층을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 성막 프로세스는 스퍼터 성막, 증발(evaporation) 또는 화학 기상 성막(CVD)일 수 있다. 예시적인 오믹 금속은 Ta, TaN, Pd, W, WSi2, Ti, Al, TiN, AlCu, AlSiCu 및 Cu를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예에서, 오믹 콘택(270, 272)은 제2 III-V 화합물층(230)에 직접 연결된다. 오믹 콘택(270, 272)은 드레인 전극과 소스 전극의 일부로서 활용된다.
도 3d를 참조한다. 도핑된 III-V 화합물 영역(252) 상의 유전층(260)은 에칭되어, 이에 의해 그 내에 다른 개구를 형성한다. 게이트 금속 스택(274)이 게이트 전극으로서 개구 내에 더 형성된다. 게이트 금속 스택(274)은 인핸스먼트 모드(enhancement mode(E-mode)) 소자를 산출하는 소자를 제공한다. 도 2d에 도시된 실시예에서, 게이트 금속 스택(274), 소스 및 드레인 콘택(270, 272) 및 제1 III-V 화합물층(220) 내의 2DEG 층(240)(채널로서)은 상시 오프 소자(normally off device)인 E-mode 트랜지스터(255)로서 구성되며, 순방향 바이어스를 위하여 게이트 스택에 인가된 양의 전압이 충분히 클 때, E-mode 트랜지스터가 턴온된다.
도 3e를 참조한다. 복수의 유전층(280)과 복수의 패턴(282)이 유전층(260) 상에 그리고 트랜지스터(255) 상에 순차적으로 형성된다. 패턴(282)은 도전성 패턴일 수 있으며, 배선 및 광 차폐를 포함하는 기능을 제공한다. 패턴(282)은 도전층을 성막하고 도전층을 에칭함으로써 형성된다. 도전층의 재료는 W, Cu 또는 Co와 같은 금속일 수 있다. 유전층(280)은 광 투과율을 향상시키기 위하여 높은 투과율을 갖는 절연 재료로 이루어진다. 유전층(280)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화질화물, 실리콘 탄화물, 저 유전 상수 유전 재료 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 유전층(280)은 ALD 프로세스, CVD 프로세스 또는 PVD 프로세스와 같은 성막 프로세스에 의해 형성될 수 있다.
패턴(280)은 트랜지스터의 일부와 제2 III-V 화합물층(230)의 일부를 차폐하기 위하여 형성된다. 즉, III-V 화합물층(230)의 일부만이 패턴(282)으로부터 노출된다. 제2 III-V 화합물층(230)의 노출된 부분과 아래에 놓이는 2DEG 층(240)은 적외선을 포함하는 광을 감지하기 위한 능동 픽셀 영역(230')으로서 활용된다. 능동 픽셀 영역(230')은 빛을 수광하여 광 전하를 생성하고 축적하며, 논리 요소(미도시)가 대응하는 능동 픽셀 영역(230')으로부터 전송된 전기 신호를 검출할 수 있다.
능동 픽셀 영역(230')의 에너지 갭은 제1 III-V 화합물층(220)과 제2 III-V 화합물층(230)의 조성에 의해 튜닝될 수 있다. 능동 픽셀 영역(230')의 에너지 갭은 적외선과 같은 입사광의 파장에 대응하여 튜닝된다. 능동 픽셀 영역(230')은 입사광을 흡수하고, 광량 및/또는 광 세기에 대응하여 전하를 축적한다. 능동 픽셀 영역(230')은 트랜지스터(255)와 결합된다. 오믹 금속 콘택(270)은 소스로서 간주되고, 능동 픽셀 영역(230')에 의해 생성되는 전하를 수취하기 위하여 능동 픽셀 영역(230')에 연결된다. 전하는 도전된 제어 게이트(252)를 통해 오믹 금속 콘택(272)으로 전달된다. 일부 실시예에서, 전하는 드레인으로서 간주되는 오믹 금속 콘택(272)에서 축적될 수 있다. 오믹 금속 콘택(272)의 전위는 축적된 전하에 의해 변동될 수 있고, 따라서 전하량이 오믹 금속 콘택(272)의 전위에서의 변동을 통해 검출된다.
광 전류 누설을 방지하기 위하여, 패턴(282)이 능동 픽셀 영역(230')이 아닌 부분을 차폐하기 위하여 형성된다. 일부 실시예에서, 도핑된 III-V 화합물 영역(252) 및 게이트 금속 스택(274)(예를 들어, 게이트)와 오믹 금속 콘택(272)(예를 들어, 드레인)을 덮는 패턴(282)이 형성된다. 능동 픽셀 영역(230')과 도핑된 III-V 화합물 영역(252) 사이의 오믹 금속 콘택(272)과, 능동 픽셀 영역(230')은 적외선과 같은 입사광을 수광하기 위하여 패턴(282)으로부터 노출된다.
도 3f를 참조한다. 적외선 필터(290)가 유전층(280) 상에 형성되고, 광학 렌즈(292)가 적외선 필터(290) 상에 형성된다. 적외선 필터(290)는 적외선 통과 필터이다. 광학 렌즈(292)의 곡률 반지름은 능동 픽셀 영역(230')의 깊이 및 입사광의 파장에 따라 상이할 수 있다. 광학 렌즈(292)는 입사광의 경로를 변경시키고 능동 픽셀 영역(230') 상으로의 광을 수집한다.
III-V 화합물층의 조성은 III-V 화합물층의 에너지 갭을 튜닝하기 위하여 수정될 수 있다. III-V 화합물층의 조성은 III-V 화합물층의 재료를 변경하고, III-V 화합물층의 두께를 변경하거나 및/또는 III-V 화합물층의 농도를 변경함으로써 수정될 수 있다. III-V 화합물층의 상이한 조합은 능동 픽셀 영역의 상이한 응답 파장을 제공할 수 있다. III-V 화합물층의 조합의 변형이 이어지는 실시예들에서 논의된다.
도 4 내지 도 11은, 본 개시 내용의 상이한 실시예에 따른, 적외선 이미지 센서 컴포넌트의 국부적인 단면도이다. 도 4를 참조하면, 반도체 기판(410) 상에 형성된 능동 픽셀 영역(420')과, 능동 픽셀 영역(420')에 결합된 트랜지스터(430)를 포함하는 적외선 이미지 센서 컴포넌트(400)가 제공된다. 능동 픽셀 영역(420')은 패턴에 의해 덮이지 않은 III-V 화합물층 스택(420)의 부분이다. III-V 화합물층 스택(420)은 복수의 에피택셜 성장 프로세스를 수행함으로써 성장될 수 있는 복수의 III-V 화합물층(422, 424, 426)을 포함한다. 반도체 기판(410)은 실리콘 기판일 수 있다. III-V 화합물층(422, 426)은 넓은 에너지 갭을 갖는 III-V 화합물로 이루어지고, III-V 화합물층(424)은 좁은 에너지 갭을 갖는 III-V 화합물로 이루어진다. 그러나, III-V 화합물층(422, 426)의 조성은 동일하거나 상이할 수 있다. III-V 화합물층(426)은 반도체 기판(410) 상에서 이와 접촉하여 형성된다. 좁은 에너지 갭을 갖는 III-V 화합물층(424)은 넓은 에너지 갭을 갖는 III-V 화합물층(422, 426) 사이에 끼워진다. III-V 화합물층(422, 424, 426)의 두께는 상이할 수 있다.
도 5를 참조하면, 반도체 기판(510) 상에 형성된 능동 픽셀 영역(520')과, 능동 픽셀 영역(520')에 결합된 트랜지스터(530)를 포함하는 적외선 이미지 센서 컴포넌트(500)가 제공된다. 능동 픽셀 영역(520')은 패턴에 의해 덮이지 않은 III-V 화합물층 스택(520)의 부분이다. III-V 화합물층 스택(520)은, 복수의 에피택셜 성장 프로세스를 수행함으로써 성장될 수 있는, 복수의 제1 III-V 화합물층(522)과 복수의 제2 III-V 화합물층(524)을 포함하는 다층 구조이다. 반도체 기판(510)은 실리콘 기판일 수 있다. 제1 III-V 화합물층(522)은 넓은 에너지 갭을 갖는 III-V 화합물로 이루어지고, 제2 III-V 화합물층(524)은 좁은 에너지 갭을 갖는 III-V 화합물로 이루어진다. 일부 실시예에서, 트랜지스터(530)는 제1 III-V 화합물층(522) 상에 형성된다. 제1 III-V 화합물층(522)의 개수는 제2 III-V 화합물층(524)의 개수와 동일할 수 있다. 제1 III-V 화합물층(522)과 제2 III-V 화합물층(524)은 쌍으로 배열되고, 좁은 에너지 갭을 갖는 제2 III-V 화합물층(522)은 넓은 에너지 갭을 갖는 제1 III-V 화합물층(524)의 인접한 2개 사이에 끼워진다. 제1 III-V 화합물층(522)의 두께와 제2 III-V 화합물층(524)의 두께는 실질적으로 동일할 수 있다(최상위 층(522) 제외).
도 6을 참조하면, 반도체 기판(610) 상에 형성된 능동 픽셀 영역(620')과, 능동 픽셀 영역(620')에 결합된 트랜지스터(630)를 포함하는 적외선 이미지 센서 컴포넌트(600)가 제공된다. 능동 픽셀 영역(620')은 패턴에 의해 덮이지 않은 III-V 화합물층 스택(620)의 부분이다. III-V 화합물층 스택(620)은, 복수의 III-V 화합물층(621, 622, 623, 624, 625, 626)을 포함하는 다층 구조이다. III-V 화합물층(621, 622, 623, 624, 625, 626)은 복수의 에피택셜 성장 프로세스를 수행함으로써 반도체 기판(610) 상에 순차적으로 형성되고, III-V 화합물층(626)은 반도체 기판(610)과 접촉한다. III-V 화합물층(621, 622, 623, 624, 625, 626)의 에너지 갭은 하부에서 상부로 순차적으로 증가된다. 즉, III-V 화합물층(626)은 III-V 화합물층 스택(620)의 층들 중에서 가장 좁은 에너지 갭을 가지며, III-V 화합물층(621)은 III-V 화합물층 스택(620)의 층들 중에서 가장 넓은 에너지 갭을 가진다. III-V 화합물층(621, 622, 623, 624, 625, 626)의 두께는 실질적으로 동일하고 균일할 수 있다. 따라서, III-V 화합물층 스택(620)은 하부로부터 상부로 경사식으로 증가하는 에너지 갭을 갖는 것으로 간주될 수 있다.
도 7을 참조하면, 반도체 기판(710) 상에 형성된 능동 픽셀 영역(720')과, 능동 픽셀 영역(720')에 결합된 트랜지스터(730)를 포함하는 적외선 이미지 센서 컴포넌트(700)가 제공된다. 능동 픽셀 영역(720')은 패턴에 의해 덮이지 않은 III-V 화합물층 스택(720)의 부분이다. III-V 화합물층 스택(720)은, 복수의 III-V 화합물층(721, 722, 723, 724, 725, 726)을 포함하는 다층 구조이다. III-V 화합물층(721, 722, 723, 724, 725, 726)은 복수의 에피택셜 성장 프로세스를 수행함으로써 반도체 기판(710) 상에 순차적으로 형성되고, III-V 화합물층(726)은 반도체 기판(710)과 접촉한다. III-V 화합물층(721, 722, 723, 724, 725, 726)의 에너지 갭은 하부에서 상부로 순차적으로 감소된다. 즉, III-V 화합물층(721)은 III-V 화합물층 스택(720)의 층들 중에서 가장 좁은 에너지 갭을 가지며, III-V 화합물층(726)은 III-V 화합물층 스택(720)의 층들 중에서 가장 넓은 에너지 갭을 가진다. III-V 화합물층(721, 722, 723, 724, 725, 726)의 두께는 실질적으로 동일하고 균일할 수 있다. 따라서, III-V 화합물층 스택(720)은 하부로부터 상부로 경사식으로 감소하는 에너지 갭을 갖는 것으로 간주될 수 있다.
도 8을 참조하면, 반도체 기판(810) 상에 형성된 능동 픽셀 영역(820')과, 능동 픽셀 영역(820')에 결합된 트랜지스터(830)를 포함하는 적외선 이미지 센서 컴포넌트(800)가 제공된다. 능동 픽셀 영역(820')은 패턴에 의해 덮이지 않은 III-V 화합물층 스택(820)의 부분이다. III-V 화합물층 스택(820)은, 복수의 III-V 화합물층(821, 822, 823, 824, 825, 826, 827)을 포함하는 다층 구조이다. III-V 화합물층(821, 822, 823, 824, 825, 826, 827)은 복수의 에피택셜 성장 프로세스를 수행함으로써 반도체 기판(810) 상에 순차적으로 형성되고, III-V 화합물층(827)은 반도체 기판(810)과 접촉한다. III-V 화합물층 스택(820)의 층들의 에너지 갭은 하부에서 중간으로 가면서 순차적으로 감소되고, III-V 화합물층 스택의 층들의 에너지 갭은 중간에서 상부로 가면서 순차적으로 증가된다. 즉, III-V 화합물층 스택(820)의 중간에 있는 III-V 화합물층(824)은 III-V 화합물층 스택(820)의 층들 중에서 가장 좁은 에너지 갭을 가질 수 있다. III--V 화합물층 스택(820)의 맞은편 양측에서의 III-V 화합물층(821, 827)은 III-V 화합물층 스택(820)의 층들 중에서 가장 넓은 에너지 갭을 가질 수 있다.
도 9를 참조하면, 반도체 기판(910) 상에 형성된 능동 픽셀 영역(920')과, 능동 픽셀 영역(920')에 결합된 트랜지스터(930)를 포함하는 적외선 이미지 센서 컴포넌트(900)가 제공된다. 능동 픽셀 영역(920')은 패턴에 의해 덮이지 않은 III-V 화합물층 스택(920)의 부분이다. III-V 화합물층 스택(920)은, 제1 III-V 화합물층(922)과 제2 III-V 화합물층(924)을 포함하는 다층 구조이며, 제2 III-V 화합물층(924)은 제1 III-V 화합물층(922)과 반도체 기판(910) 사이에 배치된다. 제1 III-V 화합물층(922)의 에너지 갭은 제2 III-V 화합물층(924)의 에너지 갭과 상이하여, 이에 의해 2DEG 층을 그 사이에 형성한다. 제1 III-V 화합물층(922)의 두께는 제2 III-V 화합물층(924)의 두께보다 더 얇다. 제1 III-V 화합물층(922)의 에너지 갭은 실질적으로 일정하고, 제2 III-V 화합물층(924)의 에너지 갭은 경사 분포(gradient distribution)로 있다. 일부 실시예에서, 제2 III-V 화합물층(924)의 에너지 갭은 상부에서 하부로 점차 증가된다. 즉, 제1 III-V 화합물층(922)에 가까운 제2 III-V 화합물층(924)의 부분이 더 작은 에너지 갭을 가지며, 반도체 기판(910)에 가까운 제2 III-V 화합물층(924)의 부분은 더 큰 에너지 갭을 가진다.
도 10을 참조하면, 반도체 기판(1010) 상에 형성된 능동 픽셀 영역(1020')과, 능동 픽셀 영역(1020')에 결합된 트랜지스터(1030)를 포함하는 적외선 이미지 센서 컴포넌트(1000)가 제공된다. 능동 픽셀 영역(1020')은 패턴에 의해 덮이지 않은 III-V 화합물층 스택(1020)의 부분이다. III-V 화합물층 스택(1020)은, 제1 III-V 화합물층(1022)과 제2 III-V 화합물층(1024)을 포함하는 다층 구조이며, 제2 III-V 화합물층(1024)은 제1 III-V 화합물층(1022)과 반도체 기판(1010) 사이에 배치된다. 제1 III-V 화합물층(1022)의 에너지 갭은 제2 III-V 화합물층(1024)의 에너지 갭과 상이하여, 이에 의해 2DEG 층을 그 사이에 형성한다. 제1 III-V 화합물층(1022)의 두께는 제2 III-V 화합물층(1024)의 두께보다 더 얇다. 제1 III-V 화합물층(1022)의 에너지 갭은 실질적으로 일정하고, 제2 III-V 화합물층(1024)의 에너지 갭은 경사 분포로 있다. 일부 실시예에서, 제2 III-V 화합물층(1024)의 에너지 갭은 상부에서 하부로 점차 감소된다. 즉, 제1 III-V 화합물층(1022)에 가까운 제2 III-V 화합물층(1024)의 부분이 더 큰 에너지 갭을 가지며 반도체 기판(1010)에 가까운 제2 III-V 화합물층(1024)의 부분은 더 작은 에너지 갭을 가진다.
도 11을 참조하면, 반도체 기판(1110) 상에 형성된 능동 픽셀 영역(1120')과, 능동 픽셀 영역(1120')에 결합된 트랜지스터(1130)를 포함하는 적외선 이미지 센서 컴포넌트(1100)가 제공된다. 능동 픽셀 영역(1120')은 패턴에 의해 덮이지 않은 III-V 화합물층 스택(1120)의 부분이다. III-V 화합물층 스택(1120)은, 제1 III-V 화합물층(1122)과 제2 III-V 화합물층(1124)을 포함하는 다층 구조이며, 제2 III-V 화합물층(1124)은 제1 III-V 화합물층(1122)과 반도체 기판(1110) 사이에 배치된다. 제1 III-V 화합물층(1122)의 에너지 갭은 제2 III-V 화합물층(1124)의 에너지 갭과 상이하여, 이에 의해 2DEG 층을 그 사이에 형성한다. 제1 III-V 화합물층(1122)의 두께는 제2 III-V 화합물층(1124)의 두께보다 더 얇다. 제1 III-V 화합물층(1122)의 에너지 갭은 실질적으로 일정하고, 제2 III-V 화합물층(1124)의 에너지 갭은 경사 분포로 있다. 일부 실시예에서, 제2 III-V 화합물층(1124)은 상부에서 중간으로 가면서 점차 감소되고, 추가로 중간에서 하부로 가면서 점차 증가된다. 즉, 제1 III-V 화합물층(1122)에 가깝고 반도체 기판(1110)에 가까운 제2 III-V 화합물층(1124)의 부분들은 더 큰 에너지 갭을 가지고, 제2 III-V 화합물층(1124)의 중간 부분은 더 작은 에너지 갭을 가진다.
적외선 이미지 센서 컴포넌트는 반도체 기판 상에 적어도 하나의 III-V 화합물층을 포함하며, 패턴에 의해 덮이지 않은 III-V 화합물층(들)의 부분이 입사 적외선을 검출하기 위한 능동 픽셀 영역으로서 활용된다. 적외선 이미지 센서 컴포넌트는 능동 픽셀 영역에 결합된 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하고, 능동 픽셀 영역에 의해 생성된 전하는 트랜지스터로 전달된다. III-V 화합물 재료는 실리콘보다 더 넓은 적외선 파장 커버리지, 적외선 영역에서의 실리콘보다 더 큰 흡수 계수 및 실리콘보다 더 높은 캐리어 이동도를 가지며, 따라서 적외선 이미지 센서 컴포넌트의 성능이 이에 따라 향상된다.
이상, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시 내용의 양태를 더 잘 이해할 수 있도록 여러 실시예들의 특징들을 기술하였다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에서 소개된 실시예들의 동일한 목적을 수행하거나 및/또는 동일한 이점을 획득하기 위하여 다른 공정 및 구조를 설계하거나 수정하기 위한 기본으로서 본 개시 내용을 용이하게 이용할 수 있다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이러한 균등한 구조가 본 개시 내용의 기술적 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고, 본 개시 내용의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변화, 대체 및 변경을 할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (10)

  1. 반도체 기판;
    적외선을 수광하기 위하여 상기 반도체 기판 상에 배치되고, III-V 화합물 재료로 제조되는 능동 픽셀 영역; 및
    상기 능동 픽셀 영역에 결합된 트랜지스터
    를 포함하는, 적외선 이미지 센서 컴포넌트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 능동 픽셀 영역은 III-V 화합물층을 포함하며, 상기 트랜지스터는,
    게이트; 및
    상기 게이트의 맞은편 양측에 배치된 2개의 도핑 영역
    을 포함하고, 상기 도핑 영역은 상기 III-V 화합물층 내에 형성되는 것인, 적외선 이미지 센서 컴포넌트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 능동 픽셀 영역은 상기 반도체 기판 상에 배치된 III-V 화합물층 스택을 포함하는 것인, 적외선 이미지 센서 컴포넌트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 트랜지스터는,
    도핑된 III-V 화합물 영역;
    상기 도핑된 III-V 화합물 영역 상에 배치된 게이트 금속 스택; 및
    상기 게이트 금속 스택의 맞은편 양측에 배치된 2개의 오믹(ohmic) 금속 콘택
    을 포함하고, 상기 오믹 금속 스택 중 하나는 상기 능동 픽셀 영역에 결합되는 것인, 적외선 이미지 센서 컴포넌트.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 III-V 화합물층 스택은 복수의 III-V 화합물층을 포함하고, 상기 III-V 화합물층들은 각각 에너지 갭을 가지며, 상기 III-V 화합물층들의 에너지 갭은 상기 반도체 기판에 가까운 쪽에서부터 상기 반도체 기판으로부터 먼 쪽으로 가면서 순차적으로 증가 또는 감소되는 것인, 적외선 이미지 센서 컴포넌트.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 III-V 화합물층 스택은, 복수의 제1 III-V 화합물층과, 상기 제1 III-V 화합물층의 에너지 갭보다 더 넓은 에너지 갭을 갖는 복수의 제2 III-V 화합물층을 포함하고, 상기 제1 III-V 화합물층과 상기 제2 III-V 화합물층은 교대로 배열되는 것인, 적외선 이미지 센서 컴포넌트.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 III-V 화합물층 스택의 중간에서의 에너지 갭은 상기 III-V 화합물층 스택의 맞은편 양측에서의 에너지 갭보다 더 좁은 것인, 적외선 이미지 센서 컴포넌트.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 III-V 화합물층 스택은,
    제1 III-V 화합물층; 및
    상기 제1 III-V 화합물층과 상기 반도체 기판 사이에 배치된 제2 III-V 화합물층
    을 포함하고, 상기 제2 III-V 화합물층의 에너지 갭은 경사 분포(gradient distribution)로 있는 것인, 적외선 이미지 센서 컴포넌트.
  9. 반도체 기판;
    상기 반도체 기판 상에 배치된 적어도 하나의 III-V 화합물층;
    상기 III-V 화합물층 상에 배치된 트랜지스터; 및
    상기 III-V 화합물층 위에 배치된 적어도 하나의 패턴
    을 포함하고, 상기 패턴으로부터 노출된 상기 III-V 화합물층의 부분이 적외선을 수광하기 위한 능동 픽셀 영역을 형성하고, 상기 트랜지스터는 상기 능동 픽셀 영역에 결합된 것인, 적외선 이미지 센서 컴포넌트.
  10. 반도체 기판 상에 적어도 하나의 III-V 화합물층을 형성하는 단계;
    상기 III-V 화합물층 상에 트랜지스터를 형성하는 단계; 및
    상기 III-V 화합물층 위에 적어도 하나의 패턴을 형성하는 단계
    를 포함하고, 상기 패턴으로부터 노출된 상기 III-V 화합물층의 부분이 적외선을 수광하기 위한 능동 픽셀 영역을 형성하고, 상기 트랜지스터는 상기 능동 픽셀 영역에 결합된 것인, 적외선 이미지 센서 컴포넌트를 제조하는 방법.
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