KR20200074256A - 광검출기들에서의 검출 시간 제어 - Google Patents
광검출기들에서의 검출 시간 제어 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200074256A KR20200074256A KR1020207017146A KR20207017146A KR20200074256A KR 20200074256 A KR20200074256 A KR 20200074256A KR 1020207017146 A KR1020207017146 A KR 1020207017146A KR 20207017146 A KR20207017146 A KR 20207017146A KR 20200074256 A KR20200074256 A KR 20200074256A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- band
- energy
- photodetector
- band energy
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 935
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 188
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 55
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 claims description 120
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 117
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 83
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 66
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 55
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 46
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 41
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 32
- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims description 19
- 238000005215 recombination Methods 0.000 claims description 19
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 17
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 10
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 10
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 4
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 46
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 27
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 27
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 26
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 19
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 18
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 14
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 12
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 10
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 10
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 9
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 4
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 4
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001015 X-ray lithography Methods 0.000 description 1
- 239000002156 adsorbate Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000979 dip-pen nanolithography Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001900 extreme ultraviolet lithography Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000025 interference lithography Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000001127 nanoimprint lithography Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000263 scanning probe lithography Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
- G01S17/26—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency-modulated or phase-modulated carrier wave, e.g. for pulse compression of received signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
- G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
- G01S7/4863—Detector arrays, e.g. charge-transfer gates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4868—Controlling received signal intensity or exposure of sensor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/487—Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection
- G01S7/4876—Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection by removing unwanted signals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/1443—Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/035281—Shape of the body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
Abstract
예시적인 실시예들은 광검출기들에서 검출 시간을 제어하는 것에 관한 것이다. 예시적인 실시예는 디바이스를 포함한다. 디바이스는 기판을 포함한다. 디바이스는 또한 기판에 결합된 광검출기를 포함한다. 광검출기는 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다. 기판의 깊이는, 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하기 위해 기판 내에서 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 100배이다.
Description
[관련 출원들에 대한 상호 참조]
본 출원은 2018년 1월 29일자로 미국특허상표청에 출원된 미국 가특허 출원 제62/623,388호에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다. 본 출원은 또한 2018년 3월 29일자로 미국특허상표청에 출원된 미국 정규 특허 출원 제15/939,619호의 우선권을 주장하며, 이 출원의 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 본 항목에서 설명된 내용은 본 출원의 청구범위에 대한 종래 기술이 아니며 본 항목에서의 포함에 의해서 종래 기술로 인정되는 것도 아니다.
LIDAR(light detection and ranging) 디바이스들은 주어진 환경에서 물체들까지의 거리들을 추정할 수 있다. 예를 들어, LIDAR 시스템의 이미터 서브시스템은, 시스템의 환경 내의 물체들과 상호작용할 수 있는 근적외선 광 펄스들을 방출할 수 있다. 광 펄스들의 적어도 일부는 (예를 들어, 반사 또는 산란으로 인해) LIDAR을 향해 되돌려 재지향되고 수신기 서브시스템에 의해 검출될 수 있다. 종래의 수신기 서브시스템은 높은 시간 분해능(예를 들어, ~ 400ps)으로 제각기 광 펄스들의 도착 시간을 결정하도록 구성된 복수의 검출기 및 대응하는 제어기를 포함할 수 있다. LIDAR 시스템과 주어진 물체 사이의 거리는 주어진 물체와 상호작용하는 대응하는 광 펄스들의 비행 시간(time of flight)에 기초하여 결정될 수 있다.
이러한 LIDAR 시스템의 검출기들은 하나 이상의 광검출기를 포함할 수 있다. 이러한 광검출기들은 특히 민감한 검출기들(예를 들어, 애벌란치 포토다이오드들(avalanche photodiodes, APD들))일 수 있다. 일부 예들에서, 이러한 광검출기들은 심지어 단일 광자들을 검출할 수 있다(예를 들어, 단일 광자 애벌란치 다이오드들(single-photon avalanche diodes, SPAD들)). 일부 경우들에서, 이러한 광검출기들은 (예를 들어, 실리콘 광증배기(silicon photomultiplier, SiPM)에서와 같이) 어레이로 (예를 들어, 직렬로 전기적 연결을 통해) 배열될 수 있다.
APD 또는 SPAD와 같은 민감한 광검출기를 사용하여 광을 검출할 때, 암전류(dark current)는 검출 정확도를 억제할 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 광검출기는 기판 상에 제조될 수 있다. 충분히 긴 수명 및 충분히 높은 확산 계수를 갖는 소수 캐리어들이 기판에서 (예를 들어, 광 여기(photoexcitation)로 인해) 생성되는 경우, 이들 소수 캐리어들은 광원이 광검출기에 대한 조사를 중단한 후에 광검출기의 검출 영역으로 확산할 수 있다. 이는 광원이 더 이상 존재하지 않을 때에도 광검출기로부터의 출력 신호를 야기할 수 있다(즉, 암전류를 야기할 수 있다). 본 개시내용은 이러한 가능한 이슈를 개선할 수 있는 복수의 기술을 설명한다. 예로서, 전자와 정공의 재결합을 허용하는 표면 결함이 도입될 수 있고, 전자와 정공의 재결합을 허용하는 결정학적 결함이 도입될 수 있고, 소수 캐리어들이 접합에 진입하기 전에 이동할 수 있는 거리를 감소시키고, 소수 캐리어들이 광 여기될 수 있는 부피를 감소시키기 위해 (예를 들어, 전체적으로 소수 캐리어들의 수를 감소시키기 위해) 기판의 깊이는 특정 수의 소수 캐리어 확산 길이들로 제한되며, 기판의 밴드 구조(band structure)는 특정 방식으로(예를 들어, 전위 장벽 또는 전위 우물을 도입함으로써) 설계될 수 있고, 반사 방지 층을 도입하여 광원으로부터의 광자가 기판을 빠져나가게 허용하고, (예를 들어, 광자가 기판을 빠져나가도록 허용함으로써 광 여기로 인해 생성되는 소수 캐리어들의 수를 감소시키기 위해) 기판의 후면을 연마하거나 평탄화하여 광원으로부터의 광의 기판 내에서의 반사를 방지하고, 및/또는 (예를 들어, 광 여기로 인해 생성된 소수 캐리어들의 수를 감소시키기 위해) 광원에 대응하는 파장의 광을 필터링하는 대역 차단(band-reject) 광학 필터를 도입하는 것이 있다.
일 양태에서, 디바이스가 제공된다. 디바이스는 기판을 포함한다. 디바이스는 또한 기판에 결합된 광검출기를 포함한다. 광검출기는 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다. 기판은 기판의 제2 표면상의 표면 결함들을 포함한다. 표면 결함들은 전자들 및 정공들의 재결합을 허용하여 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화한다.
또 다른 양태에서, 디바이스가 제공된다. 디바이스는 기판을 포함한다. 디바이스는 또한 기판에 결합된 광검출기를 포함한다. 광검출기는 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다. 기판은 전자 및 정공의 재결합을 허용하는 결정학적 결함들을 포함하여 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화한다.
또 다른 양태에서, 디바이스가 제공된다. 디바이스는 기판을 포함한다. 디바이스는 또한 기판에 결합된 광검출기를 포함한다. 광검출기는 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다. 기판의 깊이는, 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하기 위해 기판 내에서 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 100배이다.
또 다른 양태에서, 디바이스가 제공된다. 디바이스는 기판을 포함한다. 디바이스는 또한 기판에 결합된 광검출기를 포함한다. 광검출기는 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다. 디바이스는 기판 및 광검출기의 재료 조성에 기초한 밴드 구조를 갖는다. 밴드 구조는 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하도록 구성된다.
추가 양태에서, 디바이스가 제공된다. 디바이스는 기판을 포함한다. 디바이스는 또한 기판에 결합된 광검출기를 포함한다. 광검출기는 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다. 또한, 디바이스는 기판의 제2 표면에 결합된 반사 방지 층을 포함한다. 반사 방지 층은 기판을 통과하는 광을 디바이스의 외부에 결합하도록 구성되고, 그에 의해 광원으로부터 방출된 광의 기판 내에서의 반사들을 방지하여, 광원으로부터 방출된 광에 기초한 기판에서의 소수 캐리어 광 여기를 감소시킴으로써, 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화한다.
또 다른 양태에서, 디바이스가 제공된다. 디바이스는 기판을 포함한다. 디바이스는 또한 기판에 결합된 광검출기를 포함한다. 광검출기는 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다. 기판의 제2 표면은 연마되거나 평탄화되고, 그에 의해 광원으로부터 방출된 광의 기판 내에서의 반사들을 방지하여, 광원으로부터 방출된 광에 기초한 기판에서의 소수 캐리어 광 여기를 감소시킴으로써, 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화한다.
또 다른 추가 양태에서, 디바이스가 제공된다. 디바이스는 기판을 포함한다. 디바이스는 또한 기판에 결합된 광검출기를 포함한다. 또한, 디바이스는 대역 차단 광학 필터를 포함한다. 광검출기는 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다. 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터의 광은 대역 차단 광학 필터를 통해 투과된다. 대역 차단 광학 필터는 광원으로부터 방출된 광의 하나 이상의 파장의 강도를 감소시켜서, 광원으로부터 방출된 광에 기초한 기판에서의 소수 캐리어 광 여기를 감소시킴으로써, 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하도록 구성된다.
하나 이상의 양태에서, 디바이스가 제공된다. 디바이스는 기판을 포함한다. 디바이스는 또한 기판에 결합된 광검출기를 포함한다. 또한, 디바이스는 비선형 광학 흡수기를 포함한다. 광검출기는 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다. 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터의 광은 비선형 광학 흡수기를 통해 투과된다.
또 다른 추가 양태에서, 방법이 제공된다. 방법은 디바이스를 제공하는 단계를 포함한다. 디바이스는 기판을 포함한다. 디바이스는 또한 기판에 결합된 광검출기를 포함한다. 광검출기는 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다. 방법은 또한 광원으로부터 광을 제공하는 단계를 포함한다. 또한, 방법은, 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하는 단계를 포함한다. 비선형 광학 흡수기는 임계 전력 레벨 이상인 광원으로부터 방출된 광의 하나 이상의 파장의 강도를 감소시켜서, 광원으로부터 방출된 광에 기초한 기판에서의 소수 캐리어 광 여기를 감소시킴으로써, 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하도록 구성된다.
또 다른 추가 양태에서, 제조 방법이 제공된다. 방법은 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 기판 내에 또는 그 상에 광검출기를 형성하는 단계를 포함한다. 광검출기는 광검출기의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다. 방법은 또한, 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하는 처리를 수행하는 단계를 포함한다.
추가 양태에서, 시스템이 제공된다. 시스템은 디바이스를 제공하기 위한 수단을 포함한다. 디바이스는 기판을 포함한다. 디바이스는 또한 기판에 결합된 광검출기를 포함한다. 광검출기는 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다. 시스템은 또한 광원으로부터 광을 제공하는 수단을 포함한다. 또한, 시스템은 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하기 위한 수단을 포함한다.
또 다른 추가적인 양태에서, 제조를 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 기판을 제공하기 위한 수단을 포함한다. 시스템은 또한 기판 내에 또는 그 상에 광검출기를 형성하기 위한 수단을 포함한다. 광검출기는 광검출기의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다. 또한, 시스템은 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하기 위한 수단을 포함한다.
이들뿐만 아니라 다른 양태, 장점 및 대안이 적절한 경우에 첨부된 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 읽어 봄으로써 본 분야의 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.
도 1a는 예시적인 실시예들에 따른 시스템의 개략도이다.
도 1b는 예시적인 실시예들에 따른 시스템의 개략도이다.
도 2a는 예시적인 실시예들에 따른 시스템의 개략도이다.
도 2b는 예시적인 실시예들에 따른, 디바이스 또는 시스템의 조명 이벤트의 플롯이다.
도 3a는 예시적인 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 3b는 예시적인 실시예들에 따른, 도 3a에 예시된 디바이스의 밴드 다이어그램(band diagram)이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 7a는 예시적 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 7b는 예시적인 실시예들에 따른, 도 7a에 예시된 디바이스의 밴드 다이어그램이다.
도 8a는 예시적인 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 8b는 예시적인 실시예들에 따른, 도 8a에 예시된 디바이스의 밴드 다이어그램이다.
도 9a는 예시적 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 9b는 예시적인 실시예들에 따른, 도 9a에 예시된 디바이스의 밴드 다이어그램이다.
도 9c는 예시적인 실시예에 따른, 도 9b에 예시된 밴드 다이어그램을 갖는 도 9a에 예시된 디바이스의 깊이에 대한 광 흡수의 플롯이다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 11a는 예시적인 실시예들에 따른, 전위 장벽을 갖는 디바이스의 밴드 다이어그램이다.
도 11b는 예시적인 실시예들에 따른, 전위 우물을 갖는 디바이스의 밴드 다이어그램이다.
도 12는 예시적인 실시예들에 따른 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 13은 예시적인 실시예들에 따른 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 1b는 예시적인 실시예들에 따른 시스템의 개략도이다.
도 2a는 예시적인 실시예들에 따른 시스템의 개략도이다.
도 2b는 예시적인 실시예들에 따른, 디바이스 또는 시스템의 조명 이벤트의 플롯이다.
도 3a는 예시적인 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 3b는 예시적인 실시예들에 따른, 도 3a에 예시된 디바이스의 밴드 다이어그램(band diagram)이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 7a는 예시적 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 7b는 예시적인 실시예들에 따른, 도 7a에 예시된 디바이스의 밴드 다이어그램이다.
도 8a는 예시적인 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 8b는 예시적인 실시예들에 따른, 도 8a에 예시된 디바이스의 밴드 다이어그램이다.
도 9a는 예시적 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 9b는 예시적인 실시예들에 따른, 도 9a에 예시된 디바이스의 밴드 다이어그램이다.
도 9c는 예시적인 실시예에 따른, 도 9b에 예시된 밴드 다이어그램을 갖는 도 9a에 예시된 디바이스의 깊이에 대한 광 흡수의 플롯이다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다.
도 11a는 예시적인 실시예들에 따른, 전위 장벽을 갖는 디바이스의 밴드 다이어그램이다.
도 11b는 예시적인 실시예들에 따른, 전위 우물을 갖는 디바이스의 밴드 다이어그램이다.
도 12는 예시적인 실시예들에 따른 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 13은 예시적인 실시예들에 따른 방법을 예시하는 흐름도이다.
예시적 방법들 및 시스템들이 본 명세서에서 기술된다. 본 명세서에서 기술되는 임의의 예시적 실시예 또는 특징은 다른 실시예들 또는 특징들보다 더 바람직하거나 유리한 것으로 반드시 해석할 필요는 없다. 본 명세서에서 기술되는 예시적 실시예들은 제한하기 위한 것으로 의도되지 않았다. 개시된 시스템들 및 방법들의 특정 양태들은, 그 모두가 본 명세서에서 상정되는 매우 다양한 상이한 구성들로 배열되고 조합될 수 있다는 것이 쉽게 이해될 것이다.
더구나, 도면에 도시되는 특정 배열들은 제한하기 위한 것으로 보지 말아야 한다. 다른 실시예들은 주어진 도면에 도시된 각각의 요소를 더 많이 또는 더 적게 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 예시된 요소들 중 일부는 조합되거나 생략될 수 있다. 더욱이, 예시적 실시예는 도면에 예시되지 않은 요소들을 포함할 수 있다.
I. 개요
가이거 모드에서 동작되지만, SiPM들, SPAD들, 및 다른 타입들의 민감한 광검출기들은 단일 광자 레벨 감지를 제공할 수 있다. 가이거 모드는, 예를 들어, (예를 들어, 애벌란치 항복을 통해) 단일 광 여기 이벤트에 대해 공핍 영역 내에 다중 캐리어를 생성하기 위해 p-n 접합의 강한 역방향 바이어스 조건을 포함할 수 있다. 그러나, 강한 바이어스 조건들 때문에, 측정가능한 수의 소수 캐리어들이 되도록 캐스케이드하는 열적으로 생성된 소수 캐리어들로부터 암전류가 발생할 수 있다. 열적으로 생성된 소수 캐리어들에 더하여, 일부 소수 캐리어들은 접합을 통해 흡수되지 않고 통과하여 기판에서 흡수되는 광자들에 의해 디바이스의 기판에서 광 여기될 수 있다. "암전류"는 광원이 더 이상 광검출기를 조사하고 있지 않을 때에도, 광검출기가 신호를 출력하고 있을 때 발생할 수 있다. 이는 대안적으로 그리고 교환가능하게 본 명세서에서 "스퓨리어스 전류(spurious current) ", "스퓨리어스 출력 신호들(spurious output signals) ", "암 카운트들(dark counts) ", 또는 "검출 이벤트와 연관된 연장된 시간 감쇠 상수"로서 지칭될 수 있다.
기판에서 광 여기된 소수 캐리어들이 충분히 긴 확산 길이를 갖는 경우, 이들 캐리어들은 재결합 전에 디바이스의 공핍 영역에 이를 수 있고, 이는 캐스케이드 이벤트를 야기하고 결국 검출가능한 신호를 초래한다. 이러한 검출가능한 신호는 광원이 디바이스 조사하기를 중단한 후에 상당하게 존재할 수 있다(예를 들어, 수십 나노초, 수백 나노초, 마이크로초, 또는 조명 이벤트 후의 수십 마이크로초). 예로서, SiPM들은 비교적 높은 광 레벨들(예를 들어, 광원으로부터의 광의 역반사, 민감한 광검출기 근처에 위치된 광원으로부터 산란된 광으로부터의 피드백 펄스, 또는 광검출기와 간섭하는 외부 광원으로 인한 것)을 갖는 시나리오들에서 긴 시간 감쇠(예를 들어, 높은 연관된 시상수)를 갖는 암전류를 경험할 수 있다. 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들에 의해 생성된 암전류는 스퓨리어스 출력 신호들 및/또는 광검출기가 그의 휴지 상태로 복귀하고 다시금 조명 이벤트를 적절히 측정할 수 있을 때에 대응하는 증가된 시상수를 초래할 수 있기 때문에(즉, 조명 이벤트는 "긴 꼬리"를 갖는 응답 신호를 가짐), 기판에서 광 여기된 소수 캐리어에 의해 생성된 암전류를 개선하거나, 완화하거나, 제거하는 방법은 광검출기 성능을 향상시킬 수 있다. 다른 방식으로 말하면, 광원에 의한 조명에 기초하여 검출 이벤트와 연관된 시상수를 감소시키는 방법은 광검출기 성능을 향상시킬 수 있다.
이러한 암전류를 완화하기 위한 다수의 방법, 디바이스들, 시스템들, 및 설계들이 본 명세서에 설명된다. 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하기 위해 본 명세서에서 사용되는 전략은 3개의 메인 카테고리 중 하나 이상으로 집중될 수 있으며, 이는 (1) 캐리어들이 광검출기 접합의 공핍 영역에 상대적으로 가까운 곳에서만 광 여기되는 것을 보장하고 및/또는 소수 캐리어가 접합을 향해 진행하는 레이트를 증가시켜, 접합으로 확산하는 낙오된 소수 캐리어들의 수를 감소시키는 것(즉, 소수 캐리어가 기판으로부터 비워지는 레이트를 증가시킴); (2) 공핍 영역으로부터 특정 거리에서 광 여기되는 소수 캐리어들이 공핍 영역에 도달하는 것을 방지하는 것; 및 (3) 디바이스의 하나 이상의 영역에서 광 여기된 소수 캐리어들의 수를 감소시키는 것을 포함한다.
위의 카테고리 (1)에 속하는 일부 예시적인 기술들은: 광 여기가 발생할 수 있는 접합으로부터의 최대 거리를 감소시키기 위해 기판을 얇게 하는 것; 접합의 공핍 영역을 향해 이동하는 소수 캐리어들의 드리프트 전류를 증가시키는 전계를 도입하기 위해 접합 근처의 밴드 구조의 설계를 엔지니어링하는 것; 및 하나 이상의 이종구조를 포함하는 밴드 구조를 설계하는 것 - 이종구조들은(예를 들어, 특정된 흡수 깊이보다 큰 모든 깊이들에서 여기 에너지보다 높은 밴드 갭을 갖는 재료를 가짐으로써) 특정된 깊이에서의 흡수 깊이를 제한함 - 을 포함한다.
위의 카테고리 (2)에 속하는 일부 예시적인 기술들은: 기판의 표면(예를 들어, 후면 또는 바닥 표면)에 또는 기판의 에지들에 표면 결함들을 도입하여, 소수 캐리어들이 트랩 상태(trap state)들을 이용하여 더 용이하게(예를 들어, 트랩 보조 재결합을 통해) 재결합할 수 있도록 함으로써, 소수 캐리어 수명을 감소시키고 소수 캐리어들의 확산 길이를 제한하는 것; 기판의 벌크에 결정학적 결함들을 도입함으로써, 소수 캐리어들이 트랩 상태들을 이용하여 더 용이하게(예를 들어, 트랩 보조 재결합을 통해) 재결합할 수 있도록 함으로써, 소수 캐리어 수명을 감소시키고 소수 캐리어들의 확산 길이를 제한하는 것; (예를 들어, 소수 캐리어 이동성을 감소시킴으로써) 소수 캐리어들의 확산 상수를 감소시키기 위해 기판에서의 동작 온도를 수정하고, 그에 의해 소수 캐리어의 확산 길이를 제한하는 것; 및 기판의 밴드 구조 내에 전위 장벽 및/또는 전위 우물을 도입하여, 확산하는 소수 캐리어들이 접합에 도달하는 것을 방지하는 것을 포함한다.
전술한 카테고리 (3)에 속하는 일부 예시적인 기술들은: 광 여기가 일어날 수 있는 총 부피를 감소시키기 위해 기판을 얇게 함으로써, 더 적은 소수 캐리어들이 기판에서 광 여기될 수 있게 하는 것; 기판에서 발생하는 광 여기량을 변조하기 위해 디바이스를 조명하는 광원의 특성(예를 들어, 조명 파장, 조명 펄스 주파수, 조명 펄스 듀티 사이클, 조명 전력 등)을 수정하는 것; 반사 방지 층(예를 들어, 브래그 격자, 1/4 파장 광학 층, 또는 인덱스 매칭, 수동 기판)을 기판의 표면(예를 들어, 후면 또는 바닥면)에 결합하여 광이 기판의 외부에 더 손쉽게 결합하도록 함으로써, 기판이 없는 광의 내부 반사들을 방지하고 광 여기된 소수 캐리어들의 수를 줄이는 것; 및 광검출기에 진입하는 광의 하나 이상의 파장의 강도를 감소시키기 위해 대역 차단 광학 필터를 광검출기의 상단에 광학적으로 결합하고, 그에 의해 해당 파장에서 광 여기되는 소수 캐리어들의 양을 감소시키는 것을 포함한다.
II. 예시적인 시스템들
도 1a는 예시적인 실시예들에 따른 시스템(100)을 예시한다. 시스템(100)은 기판(102)에 결합되는 복수의 단일 광자 광검출기(110)를 포함한다. 복수의 단일 광자 광검출기(110)는 복수의 광검출기(112)를 포함한다. "복수의 단일 광자 광검출기(110)"로서 설명되지만, 다른 실시예들에서는 정상적으로 실제 "단일 광자" 검출이 가능하지 않을 수 있는 광검출기들이 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 일부 실시예들에서, 기판(102)에 결합된 복수의 단일 광자 광검출기(110)는 SiPM을 나타낼 수 있다. 각각의 광검출기(112)는 다양한 실시예들에서 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 일부 광검출기들(112)은 APD들일 수 있는 한편 다른 광검출기들은 SPAD들이다. 또 다른 실시예들에서, 광검출기들(112) 중 하나 이상은 p형 진성 n형(PIN) 포토다이오드 검출기일 수 있다. 다른 광검출기들이 또한 가능하고 본 명세서에서 상정된다. 또한, 대안적인 실시예들에서, 시스템(100)은 복수의 단일 광자 광검출기(110)가 아니라 기판(102)상에 단일 광검출기(112)만을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 기판(102)은 제1 표면을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 제1 표면은 기판(102)의 1차 평면을 따라 배치될 수 있다.
복수의 단일 광자 광검출기(110)는 제1 표면에 결합될 수 있다. 예를 들어, 복수의 단일 광자 광검출기(110)는 (예를 들어, 어레이에서) 기판(102)의 동일한 표면상에 나란히 배열될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 복수의 단일 광자 광검출기(110)의 검출기들 중 적어도 일부는 직렬 광검출기 배열을 형성하도록 제1 표면을 따라 배열되고 직렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 대안적으로, 복수의 단일 광자 광검출기(110)는 제1 표면을 따라 배열되고 병렬 광검출기 배열을 형성하도록 병렬로 전기적으로 접속될 수 있다. 다른 실시예들에서, 복수의 단일 광자 광검출기(110)는 다른 배열들로 배치되고 및/또는 기판(102)의 상이한 표면들에 결합될 수 있다(예를 들어, 다중 광검출기들(112)은, 적층된 광검출기 배열을 형성하기 위해, 예를 들어 데이지-체인 배열(daisy-chain arrangement)로 서로의 상부 표면에 결합될 수 있다).
또한, 본 명세서에 설명된 예들은 기판(102)과 관련되지만, 다른 실시예들은 2개 이상의 기판상에 배열된 제각기 검출기들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 복수의 단일 광자 광검출기(110)의 절반은 제1 기판의 표면을 따라 배열될 수 있고, 복수의 단일 광자 광검출기(110)의 나머지 절반은 제2 기판의 표면을 따라 배열될 수 있다. 하나보다 많은 기판을 포함하는 다른 검출기 배열들이 가능하고 본 명세서에서 상정된다.
일부 실시예들에서, 복수의 단일 광자 광검출기(110)는 시야(field of view)로부터 광을 검출하도록 배열된다. 예시적 실시예에서, 시스템(100)은 이미징 광학계(142)(예를 들어, 미러, 필터, 및/또는 렌즈)를 포함한다. 이러한 실시예들에서, 복수의 단일 광자 광검출기(110)는 이미징 광학계들(142)을 통해 공유 시야로부터의 광을 검출할 수 있다.
일부 실시예들에서, 시스템(100)은 광검출기 출력 회로(128)를 포함한다. 복수의 단일 광자 광검출기(110)는 광검출기 출력 회로(128)에 결합될 수 있다.
시스템(100)은 또한 로직 유닛(130)을 포함할 수 있다. 로직 유닛(130)은, 일부 실시예들에서, 복수의 단일 광자 광검출기(110)의 동작 조건들에 관한 결정들을 행할 수 있다(예를 들어, 복수의 단일 광자 광검출기(110)를 직렬 또는 병렬 배열로 작동시킬지의 여부 또는 광검출기들(112) 중 하나 이상을 바이어싱하는 방법).
일부 실시예들에서, 시스템(100)은 노출 계측기(140)를 포함한다. 노출 계측기(140)는 조명 조건을 나타내는 정보를 로직 유닛(130)에 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 예시적인 실시예들에서, 시스템(100)은 복수의 광원(144)을 포함할 수 있다. 복수의 광원(144)은 레이저들 또는 광섬유 증폭기들을 포함할 수 있지만, 다른 유형의 광원들도 상정된다. 광원들의 다른 양들 및/또는 배열들이 가능하고 상정된다.
시스템(100)은 제어기(150)를 추가로 포함한다. 일부 실시예들에서, 제어기(150)는 로직 유닛(130)의 기능의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 제어기(150)는 적어도 하나의 프로세서(152) 및 메모리(154)를 포함한다. 적어도 하나의 프로세서(152)는, 예를 들어, ASIC(application-specific integrated circuit) 또는 FPGA(field-programmable gate array)를 포함할 수 있다. 소프트웨어 명령어들을 수행하도록 구성된 다른 타입들의 프로세서들, 컴퓨터들, 또는 디바이스들이 본 명세서에서 상정된다. 메모리(154)는 판독 전용 메모리(read-only memory)(ROM), 프로그래머블 판독 전용 메모리(programmable read-only memory)(PROM), 소거 가능 프로그래머블 판독 전용 메모리(erasable programmable read-only memory)(EPROM), 전기 소거 가능 프로그래머블 판독 전용 메모리(electrically erasable programmable read-only memory)(EEPROM), 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(non-volatile random-access memory)(예를 들어, 플래시 메모리), 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive)(SSD), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive)(HDD), 컴팩트 디스크(Compact Disc)(CD), 디지털 비디오 디스크(Digital Video Disk)(DVD), 디지털 테이프(digital tape), 판독/기입(read/write)(R/W) CD들, R/W DVD들 등과 같은 비 일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
적어도 하나의 프로세서(152)는 메모리(154)에 저장된 프로그램 명령어들을 실행하여 동작들을 수행하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 동작들은 복수의 단일 광자 광검출기(110)로부터 광검출기 신호를 수신하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 광검출기 신호는 단일 광자 광검출기(110)에 의해 검출된 시야로부터의 광을 나타낼 수 있다. 일부 실시예들에서, 동작들은 또한 광검출기 신호에 기초하여 시야에서의 광의 강도를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 동작들은 시야의 적어도 일부분의 노출 조건을 나타내는 정보를 수신하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 노출 계측기(140)는 노출 조건에 관한 정보를 제공할 수 있다.
제어기(150)는 차량, 외부 컴퓨터, 또는 스마트폰, 태블릿 디바이스, 개인용 컴퓨터, 웨어러블 디바이스 등과 같은 모바일 컴퓨팅 플랫폼상에 배치된 컴퓨터를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어기(150)는 클라우드 서버와 같은 원격 위치된 컴퓨터 시스템을 포함하거나 그에 접속될 수 있다. 일 예시적인 실시예에서, 제어기(150)는 본 명세서에 기술된 일부 또는 모든 방법 블록들 또는 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다.
게다가, 일부 실시예들에서, 제어기(150)는 제각기 광검출기들(112) 내에서 발생하는 암전류를 완화하기 위해 광검출기들(112) 중 하나 이상의 광검출기의 동작을 수정하기 위한 명령어들을 실행할 수 있다. 예를 들어, 동작들은 압전 또는 전기 스테이지를 이용하여 하나 이상의 광검출기(112) 위에서 대역 차단 광학 필터를 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 동작들은 차단된 파장(들) 또는 이러한 대역 차단 광학 필터의 강도 감소를 수정하는 것을 포함할 수 있다.
복수의 광원(144)을 수반하는 예시적인 실시예들에서, 동작들은 복수의 광원(144)이 반사된 광을 제공하기 위해 외부 환경에서 물체들과 상호작용하도록 시스템의 외부 환경에 (예를 들어, 적외선(IR) 또는 근적외선(NIR) 내의) 광을 방출하게 야기하는 것을 포함할 수 있다. 공유된 시야로부터 검출된 광은 반사된 광의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 이러한 시나리오에서, 시스템(100)은 LIDAR(light detection and ranging) 시스템의 적어도 일부를 포함한다. LIDAR 시스템은 외부 환경에서 하나 이상의 물체(예를 들어, 위치, 형상 등)에 관한 정보(예를 들어, 포인트 클라우드 데이터)를 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 설명된 실시예들은 몇 개의 광원들을 포함하지만, 본 명세서에서 상정되는 다른 실시예들은 단일 광원을 포함할 수 있다.
예시적 실시예에서, LIDAR 시스템은 포인트 클라우드 정보, 물체 정보, 매핑 정보, 또는 다른 정보를 차량에 제공할 수 있다. 차량은 반 자동화된 또는 완전 자동화된 차량일 수 있다. 예를 들어, 차량은 자체 운전 자동차 또는 자율 드론, 자율 주행 트럭, 자율 보트, 자율 잠수함, 자율 헬리콥터, 또는 자율 로봇일 수 있다. 다른 유형의 차량들이 본 명세서에서 상정된다.
시스템(100)은 통신 인터페이스(146)를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(146)는 제어기(150), 복수의 단일 광자 광검출기(110), 로직 유닛(130), 하나 이상의 컴퓨팅 네트워크, 및/또는 다른 차량들과 같은 시스템(100)의 다양한 요소들 사이의 통신 링크를 제공하도록 구성될 수 있다.
통신 인터페이스(146)는, 예를 들어, 본 명세서에 설명된 하나 이상의 다른 차량들, 센서들, 또는 다른 요소들 사이의 유선 또는 무선 통신을 직접적으로 또는 통신 네트워크를 통해 제공하도록 구성된 시스템일 수 있다. 이를 위해, 통신 인터페이스(146)는 다른 차량들, 센서들, 서버들, 또는 다른 엔티티들과 직접적으로 또는 통신 네트워크를 통해 통신하기 위한 안테나 및 칩셋을 포함할 수 있다. 칩셋 또는 통신 인터페이스(146)는, 일반적으로, 무엇보다도, 블루투스, 블루투스 저에너지(BLE), IEEE 802.11(임의의 IEEE 802.11 개정들을 포함함)(예를 들어, WIFI)에 기술된 통신 프로토콜들, 셀룰러 기술(예를 들어, GSM, CDMA, UMTS, EV-DO, WiMAX, 또는 LTE), IEEE 802.15.4(예를 들어, 지그비)에 기술된 통신 프로토콜들, 전용 단거리 통신(DSRC), 및 무선 주파수 식별(RFID) 통신들과 같은 하나 이상의 유형의 무선 통신(예를 들어, 프로토콜들)에 따라 통신하도록 배열될 수 있다. 통신 인터페이스(146)는 다른 형태들도 취할 수 있다.
도 1b는 예시적인 실시예에 따른 시스템(160)을 예시한다. 시스템(160)은, 도 1a를 참조하여 예시되고 설명된 바와 같은, 시스템(100)의 요소들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템(160)은 복수의 광원(144) 및 광원 제어기(172)를 포함할 수 있는 이미터 서브시스템(170)을 포함할 수 있다. 복수의 광원(144)은 광원 제어기(172)에 의해 제어될 수 있다.
시스템(160)은 또한 수신기 서브시스템(180)을 포함한다. 수신기 서브시스템(180)은 복수의 단일 광자 광검출기(110)를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 단일 광자 검출기(110)의 광검출기들(112)은 광검출기 출력 회로(128)에 결합될 수 있다.
수신기 서브시스템(180)은 또한 로직 유닛(130)을 포함한다.
이미터 서브시스템(170) 및 수신기 서브시스템(180)은 이미징 광학계(142)에 결합될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 복수의 광원(144)은 시스템(160)의 외부 환경(164)에 광 펄스들(162)을 방출하도록 구성될 수 있다. 광 펄스들(162)은 외부 환경(164)에서의 물체들과 상호작용할 수 있다. 예를 들어, 광 펄스들(162)은, 적어도 부분적으로, 반사된 광(166)으로서 수신기 서브시스템(180)을 향해 되돌려, 물체들에 의해 반사될 수 있다. 반사된 광(166)은 이미징 광학계(142)를 통해 수신기 서브시스템(180)에 의해 수신될 수 있다.
도 2a는 예시적인 실시예들에 따른 시스템(200)을 예시한다. 시스템(200)은 도 1a 및 도 1b를 참조하여 예시되고 설명된 바와 같은 시스템들(100 및 160)과 유사하거나 동일한 요소들을 포함할 수 있다. 시스템(200)은 기판(202)을 포함한다. 기판(202)은 복수의 단일 광자 광검출기(210)에 결합될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 복수의 단일 광자 검출기(210)는 다중의 광검출기(212)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광검출기들(212)은 기판(202)의 제1 표면(예를 들어, 상단 표면)을 따라 직사각형 어레이로 배치될 수 있다. 광검출기들(212)의 다른 배열도 가능하다.
예시적 실시예에서, 복수의 단일 광자 광검출기(210)의 제각기 광검출기들(212)은 관통-웨이퍼 비아들(223) 및 범프 본드들(229)의 제각기 어레이들에 의해 제2 기판(204)상의 광검출기 출력 회로(228)(예를 들어, 판독출력 집적 회로(ROIC))에 결합될 수 있다. 다른 유형들의 전기 전도성 또는 무선 연결들이 본 명세서에서 상정된다.
도 2b는 디바이스 또는 시스템의 조명 이벤트의 플롯(240)이다. 예를 들어, 플롯(240)은 도 2a에 예시된 시스템(200), 도 2a에 예시된 복수의 단일 광자 광검출기(210), 또는 도 2a에 예시된 광검출기들(212) 중 하나의 조명 이벤트를 나타낼 수 있다.
도 2b에서 꼬리에 의해 예시된 바와 같이, 조명 이벤트가 발생한 후에, 디바이스 또는 시스템의 출력 신호의 시간 감쇠는 조명 이벤트의 길이에 비해 비교적 긴 시간 동안 지속될 수 있다(예를 들어, 감쇠 프로세스는 비교적 높은 연관된 시상수를 가질 수 있다). 전술한 바와 같이, 이는 열적으로 생성된 캐리어들 및/또는 광검출기의 접합에 도달하기에 비교적 긴 시간이 걸리는 기판의 벌크 영역(예를 들어, 비공핍 벌크 영역)에서 광 여기되는 캐리어들로부터 발생하는 암전류에 기인할 수 있다.
출력 신호는 그것의 휴지 상태(resting state)로 신속하게 감쇠할 필요가 없기 때문에, 실제 조명 이벤트 훨씬 후의 시간들에서의 출력 신호는 (예를 들어, 컴퓨팅 디바이스에서의 임계 설정에 기초하여) 추가적인 조명 이벤트들에 대한 것으로 잘못 취해질 수 있다. 또한, 이전의 고강도 조명 및 확장된 암전류로 인해, 광검출기(예를 들어, SiPM)의 출력 신호는 압축된 진폭을 가질 수 있다. 이러한 압축된 진폭은 출력 신호 내에서의 현재의 조명 이벤트의 원시 강도에 관한 모호성을 초래할 수 있다. 출력 신호에 기초한 조명 이벤트들 및/또는 조명 강도들의 잘못된 결정을 회피하기 위한 노력으로, 시스템 또는 디바이스는 또 다른 조명 측정이 취해지기 전에 시스템 또는 디바이스가 그의 휴지 상태로 복귀하는 것을 보장하기 위해 조명 이벤트들 사이에 도입되는 시간 지연(예를 들어, 래그(lag))을 가질 수 있다. 이러한 기술이 조명 이벤트들을 명확하게 하는 것을 도울 수 있다 하더라도, 그것은 디바이스 또는 시스템에 의해 측정들이 취해질 수 있는 레이트를 제한하는 잠재적인 단점을 가진다. 따라서, 감쇠와 연관된 시상수를 억제하거나 영구적으로 감소시키는 방법은 증가된 감지 레이트를 허용할 수 있다. 이러한 증가된 감지 레이트는 광검출기들을 이용하는 다양한 응용들(예를 들어, LIDAR를 이용하는 자율 주행 차량 내비게이션, LIDAR를 이용한 물체 검출 및 회피, 다른 LIDAR 응용들, 및/또는 광학 통신들)에서 유용할 수 있다.
III. 예시적인 디바이스들
도 3a는 예시적인 실시예들에 따른 디바이스의 도면이다. 디바이스는 예를 들어, 도 2a에 예시된 광검출기들(212) 중 하나 이상의 것에 대응할 수 있다. 도 3a에 예시된 디바이스는, 디바이스가 더 큰 시스템(예를 들어, 도 2a에 예시된 시스템(200)과 같은 SiPM)의 소자인지에 관계없이, 광(예를 들어, 단일 광자)을 검출하도록 구성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 도 2a를 참조하여 도시되고 설명된 바와 같이, 시스템(200)은 집합적으로 또한 광(예를 들어, 단일 광자)을 검출하도록 구성될 수 있다. 도 3a에 예시된 디바이스 및 본 명세서에 설명된 모든 다른 디바이스들 및 시스템들은 현재 알려진 또는 추후에 발견될 임의의 제조 기법들에 의해 제조 및/또는 수정될 수 있다는 것이 이해된다(예를 들어, 도 3a의 디바이스는 포토리소그래피, 이온 주입, 산화, 에칭, 화학적 피착 등과 같은 반도체 공정 단계들을 이용하여 제조될 수 있다). 또한, 도 3a에 예시된 디바이스는 임의의 암전류 완화 기술 또는 수정이 사용되기 전의 또는 이들이 없는 예시적 광검출기일 수 있다.
광검출기(212)는 애노드(302), 캐소드(304), 제1 기판 부분(312), 제2 기판 부분(314), p-n 접합(고농도로 도핑된 p측(322)과 고농도로 도핑된 n측(324) 사이에 형성됨), 가드링(guardring) 영역(332), 및 보호층(342)을 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, 광검출기(212) 내의 깊이 방향 (x)는 파선으로 표현되고, 더 큰 x 값은 광검출기(212)의 "상단 표면"에 더 가까운 광검출기(212)의 부분들에 대응한다.
애노드(302)는 광검출기(212)를 바이어싱하기 위해 캐소드(304)와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 3a에서와 같이, 디바이스의 접합이(n-p 접합이 아니라) p-n 접합인 실시예들에서, 애노드(302)에서 네거티브 전압이 인가될 수 있다. 대안적인 실시예들(예를 들어, 디바이스의 접합이 n-p 접합인 실시예들)에서, 참조 번호(302)는 대신에 캐소드일 수 있고, 대신에 그것에 인가되는 포지티브 전압을 가질 수 있다. 애노드(302)와 캐소드(304) 사이의 전압 차이는 접합에 걸쳐 드롭되어 접합에 걸쳐 네거티브 동작 바이어스를 확립할 수 있다. 예를 들어, 네거티브 바이어스는 접합이 (예를 들어, 가이거 모드 또는 선형 모드에서) 애벌란치 항복 레짐에서 동작하고 있도록 하는 것일 수 있다. 일부 실시예들에서, 네거티브 바이어스는, 예를 들어 -10 볼트 내지 -20 볼트, -20 볼트 내지 -50 볼트, -50 볼트 내지 -100 볼트, -100 볼트 내지 -150 볼트, -150 볼트 내지 -200 볼트, -200 볼트 내지 -250 볼트, 또는 -250 볼트 내지 -300 볼트일 수 있다.
애노드(302)는 다중의 디바이스에 의해 공유될 수 있다(예를 들어, 어레이 내의 다중의 광검출기는 공통 애노드를 공유할 수 있다). 다른 실시예들에서, 개별 애노드들(302)(즉, 디바이스 당 하나의 애노드(302))이 사용될 수 있다. 예시된 바와 같이, 애노드(302)는 하나 이상의 전기 리드 또는 인터커넥트가 전기적으로 결합(예를 들어, 솔더링)될 수 있는 본딩 패드를 포함할 수 있다. 이러한 본딩 패드는 도 3a에 예시된 바와 같이 광검출기(212)의 바닥 측면상에 정의될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 애노드(302)는 광검출기(212)의 상단 표면상에 정의된 본딩 패드를 포함할 수 있다. 이러한 상단 표면 본딩 패드는 광검출기(212)의 층들 내에 정의된 비아를 통해 광검출기(212)의 바닥 측면(예를 들어, 기판의 바닥 측면)에 연결될 수 있다. 이러한 비아는 금속성(예를 들어, 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐, 텅스텐, 알루미늄, 티타늄, 니켈, 몰리브덴, 또는 탄탈) 비아 또는 고농도로 도핑된(예를 들어, 축퇴(degenerately) 도핑된) 반도체 비아일 수 있다.
캐소드(304)는, 전술한 바와 같이, 광검출기(212)를 바이어싱하기 위해 애노드(302)와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 3a에서와 같이, 디바이스의 접합이 (n-p 접합이 아니라) p-n 접합인 실시예들에서, 포지티브 전압이 캐소드(304)에 인가될 수 있다. 대안적인 실시예들(예를 들어, 디바이스의 접합이 n-p 접합인 실시예들)에서, 참조 번호(304)는 대신에 애노드일 수 있고, 대신에 그것에 인가되는 네거티브 전압을 가질 수 있다.
캐소드(304)는 다수의 디바이스에 의해 공유될 수 있다(예를 들어, 어레이 내의 다중의 광검출기는 공통 캐소드를 공유할 수 있다). 다른 실시예들에서, 개별 캐소드들(304)(디바이스 당 하나의 캐소드(304))이 사용될 수 있다. 예시된 바와 같이, 캐소드(304)는 하나 이상의 전기 리드 또는 인터커넥트가 전기적으로 결합(예를 들어, 솔더링)될 수 있는 본딩 패드를 포함할 수 있다. 이러한 본딩 패드는 도 3a에 예시된 바와 같이 광검출기(212)의 상단 측면상에 정의될 수 있다. 대안적인 실시예들(예를 들어, 광검출기(212)가 ROIC에 본딩되는 플립 칩인 실시예들)에서, 캐소드(304)는 광검출기(212)의 바닥 표면상에 정의된 본딩 패드를 포함할 수 있다. 이러한 바닥 표면 본딩 패드는 광검출기(212)의 층들 내에 정의된 비아를 통해 광검출기(212)의 상단 측면(예를 들어, p-n 접합의 n-도핑된 측면)에 연결될 수 있다. 이러한 비아는 금속성(예를 들어, 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐, 텅스텐, 알루미늄, 티타늄, 니켈, 몰리브덴, 또는 탄탈) 비아 또는 고농도로 도핑된(예를 들어, 축퇴(degenerately) 도핑된) 반도체 비아일 수 있다.
일부 실시예들에서, (예를 들어, p-n 접합의 오리엔테이션에 따라) 애노드(302) 또는 캐소드(304)에 (예를 들어, 직렬 배열로) 전기적으로 결합된 ??칭 저항기(quenching resistor)가 있을 수 있다. ??칭 저항기는 조명 이벤트가 발생한 후에 광검출기가 가이거 모드로 복귀하는 속도를 가속할 수 있다.
집합적으로, 제1 기판 부분(312) 및 제2 기판 부분(314)은 "기판"으로 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 기판 부분(312) 또는 제2 기판 부분(314)이 존재하지 않을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 기판은 전체에 걸쳐 균일하게 도핑될 수 있고, 이 경우 기판 전체는 균일할 수 있다. 또한, 제1 기판 부분(312) 및 제2 기판 부분(314)(뿐만 아니라 가능하게는 애노드(302), 캐소드(304), 고농도로 도핑된 p측(322), 고농도 도핑된 n측(324), 가드링 영역들(332), 및/또는 보호층(342))은 반도체 웨이퍼(예를 들어, 실리콘 웨이퍼)를 선택적으로 도핑함으로써 제조될 수 있다. 광검출기(212)의 별개의 영역들은, 예를 들어, 포토리소그래피 및 이온 주입의 조합을 이용하여 선택적으로 정의/도핑될 수 있다.
제1 기판 부분(312)은 p형 도펀트로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 기판 부분(312)은 붕소, 알루미늄, 질소, 갈륨 및/또는 인듐으로 도핑될 수 있다. 대안적인 실시예들(예를 들어, n 도핑된 기판을 갖는 실시예들)에서, 제1 기판 부분(312)은 인, 비소, 안티몬, 비스무트, 및/또는 리튬으로 도핑될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제1 기판 부분(312)은 1017 cm-3 내지 1018 cm-3, 1018 cm-3 내지 1019 cm-3, 1019 cm-3 내지 1020 cm-3, 또는 1020 cm-3 내지 1021 cm-3의 농도로 도핑될 수 있다.
제2 기판 부분(314)은 p형 도펀트로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제2 기판 부분(314)은 붕소, 알루미늄, 질소, 갈륨, 및/또는 인듐으로 도핑될 수 있다. 대안적인 실시예들(예를 들어, n-도핑된 기판을 갖는 실시예들)에서, 제2 기판 부분(314)은 인, 비소, 안티몬, 비스무트, 및/또는 리튬으로 도핑될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제2 기판 부분(314)은 1013 cm-3 내지 1014 cm-3, 1014 cm-3 내지 1015 cm-3, 1015 cm-3 내지 1016 cm-3, 또는 1016 cm-3 내지 1017 cm-3의 농도로 도핑될 수 있다.
p-n 접합(고농도로 도핑된 p측(322)과 고농도로 도핑된 n측(324) 사이에 형성됨)은 광검출기(212) 내의 위치일 수 있으며, 여기서 광 여기되는 소수 캐리어들은 광검출기(212)의 전극(예를 들어, 도 3a의 캐소드(304))에 전계에 의해 스위핑(sweeping)된다. 예를 들어, p-n 접합은 공핍 영역(즉, 공간 전하 영역)을 포함할 수 있다. 공핍 영역은 하전된 소수 캐리어들을 전극으로 가속시키는 유도 전계를 포함할 수 있다. 또한, 네거티브하게 바이어싱될 때(예를 들어, 가이거 모드 레짐에서), 소수 캐리어들(예를 들어, 광 여기된 소수 캐리어들)은 애벌란치 항복을 통해 추가적 소수 캐리어들을 생성할 수 있다.
도 3a에 예시된 바와 같이, 고농도로 도핑된 p측(322)은 p형 도펀트로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 고농도로 도핑된 p측(322)은 붕소, 알루미늄, 질소, 갈륨, 및/또는 인듐으로 도핑될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 참조 번호(322)는 대신에 n형 반도체에 대응할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 인, 비소, 안티몬, 비스무트, 및/또는 리튬과 같은 도펀트들이 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 고농도로 도핑된 p측(322)은 1017 cm-3 내지 1018 cm-3, 1018 cm-3 내지 1019 cm-3, 1019 cm-3 내지 1020 cm-3, 또는 1020 cm-3 내지 1021 cm-3의 농도로 도핑될 수 있다.
마찬가지로, 도 3a에 예시된 바와 같이, 고농도로 도핑된 n측(324)은 n형 도펀트로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 고농도 도핑된 n측(324)은 인, 비소, 안티몬, 비스무트, 및/또는 리튬으로 도핑될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 참조 번호(324)는 대신에 p형 반도체에 대응할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 붕소, 알루미늄, 질소, 갈륨, 및/또는 인듐과 같은 도펀트들이 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 고농도로 도핑된 n측(324)은 1017 cm-3 내지 1018 cm-3, 1018 cm-3 내지 1019 cm-3, 1019 cm-3 내지 1020 cm-3, 또는 1020 cm-3 내지 1021 cm-3의 농도로 도핑될 수 있다.
가드링 영역들(332). 일부 실시예들에서, 가드링 영역들(332)은 n형(예를 들어, n+ 레짐에서 도핑됨)일 수 있다. 대안적인 실시예들(예를 들어, 디바이스의 p-n 접합이 대신에 n-p 접합이고 벌크 반도체가 n형인 경우)에서, 가드링 영역들(332)은 p형(예를 들어, p+ 레짐에서 도핑됨)일 수 있다. 가드링 영역들(332)은 이웃하는 광검출기들로부터 광검출기(212)를 격리시킬 수 있다. 또한, 가드링 영역들(332)은 에지 브레이크다운(edge-breakdown)이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가드링 영역들(332)은 p-n 접합 근처의 전계의 형상을 미세 조정하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 특히 광검출기들의 어레이가 아니라 단일 광검출기만을 갖는 실시예들에서, 가드링 영역들(332)은 포함되지 않을 수 있다. 가드링 영역들(332)에 더하여 또는 그 대신에, 일부 실시예들은 기판 내에 정의된 광학적 격리 트렌치들을 포함할 수 있다.
보호층(342)은 광검출기(212)를 물리적 손상으로부터 보호하기 위해 광검출기(212)에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 보호층(342)은 특별히 설계된 광학 특성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 보호층(342)은 광원의 동작 파장 및 보호층(342)의 굴절률에 대해 그 두께가 대략 1/4 파장이 되도록 크기가 정해질 수 있다. 이와 같이, 보호층(342)은 λ/4n일 수 있으며, 여기서 λ는 광원의 (진공에서의) 동작 파장을 나타내고, n은 보호층(342)의 굴절률을 나타낸다. 예를 들어, 1.55㎛ 의 동작 파장을 갖는 적외선 광원이 사용되고 있고 보호층(342)의 굴절률이 1.0인 경우, 보호층(342)은 387.5nm의 두께(1.55㎛/4)를 가질 수 있다. 마찬가지로, 905 nm의 동작 파장을 갖는 적외선 광원이 사용되고 있고 보호층(342)의 굴절률이 1.0인 경우, 보호층(342)은 226.25nm 두께(905nm/4)를 가질 수 있다. 파장의 대략 1/4 두께인 보호층(342)을 갖는 것은 광검출기의 광검출 영역으로의 광의 투과를 최대화할 수 있다. 보호층(342)은 또한 추가적인 또는 대안적인 광학 특성을 나타내도록 설계될 수 있다.
일부 실시예들에서, 보호층(342)은 광원의 동작 파장에 대해 광학적으로 투명한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 보호층(342)은 SiO2를 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 보호층(342)은 (예를 들어, 산화 노(oxidation furnace) 내의) 산화를 사용하여 광검출기상에서 성장될 수 있다. 다른 실시예들에서, 보호층(342)은 추가적인 또는 대안적인 재료들을 포함할 수 있다는 것이 이해된다.
도 3b의 평면도 부분에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 패키징(350)은 광검출기(212)를 둘러쌀 수 있다. 패키징(350)은 표준화된 패키지 크기를 가질 수 있다. 이러한 표준화된 패키지 크기는 다중의 광검출기(212)가 어레이로 쉽게 배열되는 것을 가능하게 할 수 있다.
또한, 예시된 바와 같이, 패키징(350)은 금속 인터커넥트(352)를 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, 금속 인터커넥트(352)는 광검출기(212)의 캐소드(304)에 전기적으로 결합될 수 있다. 또한, 금속 인터커넥트(352)는 (예를 들어, 광검출기들의 어레이를 형성하기 위해) 다른 광검출기들(212)과 하나 이상의 전기적 연결(예를 들어, 직렬 또는 병렬 연결들)을 만들기 위해 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 금속 인터커넥트(352)는 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐, 텅스텐, 알루미늄, 티타늄, 니켈, 몰리브덴, 탄탈륨, 실리사이드, 살리사이드, 또는 고농도로 도핑된 반도체(예를 들어, 축퇴 도핑된 반도체)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 금속 인터커넥트(352)에 대해 이전에 열거된 것들에 부가하여 또는 그 대신에 대안적인 재료들이 사용될 수 있다는 것이 이해된다.
도 3b는 예시적인 실시예들에 따른, 도 3a에 예시된 디바이스의 밴드 다이어그램(band diagram)이다. 도 3b의 축에 의해 표시된 바와 같이, 광검출기(212)의 상단 표면에 더 가까운 영역들(즉, 더 큰 x-값들을 갖는 영역들)은 밴드 다이어그램의 우측에 더 가까이 있다. 밴드 다이어그램 위의 참조 번호들은 광검출기(212) 내의 다양한 영역들(예를 들어, 제1 기판 부분(312), 제2 기판 부분(314), 고농도로 도핑된 p측(322), 및 고농도로 도핑된 n측(324))을 나타낸다. 또한, 파선은 광검출기(212) 내의 페르미 레벨을 나타낸다. 또한, 밴드 다이어그램을 오버레이하는 수직 라인들은 광검출기(212) 내의 다양한 영역들뿐만 아니라 광검출기(212) 내의 이질적인 영역들 사이의 접합들을 정의할 수 있다. 도 3b에 예시된 밴드 다이어그램은 (순방향 또는 역방향 바이어스 하에서의 광검출기(212)의 밴드 다이어그램과는 대조적으로) 평형 대역 다이어그램을 나타낼 수 있다. 또한, 고농도로 도핑된 p측(322)과 고농도로 도핑된 n측(324) 사이의 접합은 고농도로 도핑된 p측(322)과 고농도로 도핑된 n측(324) 사이에 형성된 p-n 접합의 공핍 영역일 수 있다. 이러한 공핍 영역은, 생성된(예를 들어, 광 여기된) 소수 캐리어들이 광 여기의 양을 나타내는 신호에 대응하도록, 전극 쪽으로 소수 캐리어들을 가속시키기 위해 사용될 수 있다. 또한, 역방향 바이어스(예를 들어, 가이거 모드 바이어스 조건 또는 애벌란치 바이어스 조건) 하에 있을 때, 공핍 영역은 생성된 각각의 소수 캐리어에 대한 캐스케이딩 이벤트를 산출할 수 있어서, 다중의 추가적 소수 캐리어가 생성되도록 한다(예를 들어, 애벌란치 항복을 통해). 이는 광검출기(212)에 대한 증가된 감도(예를 들어, 단일 광자 감도)를 이끌어낼 수 있다.
일부 실시예들에서, 영역들 사이의 도핑은 등급화될 수 있다(예를 들어, 선형적으로 등급화되거나, 로그함수적으로 등급화되거나, 또는 지수함수적으로 등급화될 수 있다). 예를 들어, 1020 cm-3의 도핑 농도를 갖는 p+ 도핑된 영역으로부터 1016 cm-3의 도핑 농도를 갖는 p 도핑된 영역으로 전이할 때, p형 도펀트의 농도는 깊이에 대하여 1020 cm-3와 1016 cm-3 사이에서 로그함수적으로 변화될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 도핑은 1020 cm-3로부터 1016 cm-3로 갑자기 전이될 수 있다.
광검출기(212) 내의 다양한 영역들 각각은 단일 재료(예를 들어, Si, Ge, GaAs, 또는 임의의 다른 반도체 재료)로 만들어질 수 있다. 또한, 예시된 바와 같이, 광검출기(212) 밴드 다이어그램은 p+형, p형, p+형, n+형 구조를 갖는다. 대안적인 실시예에서, 광검출기(212)는 대신에 기판 전체에 걸쳐 균일한 도핑을 가질 수 있다(예를 들어, 제1 기판 부분(312) 및 제2 기판 부분(314)은 동일한 도펀트 농도를 가질 수 있다). 이러한 실시예들에서, 밴드 다이어그램은 p+형, n+형 구조 또는 p형, p+형, n+형 구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 기판 부분(312) 및/또는 제2 기판 부분(314)이 p 도핑되는 것이 아니라, 제1 기판 부분(312) 및/또는 제2 기판 부분(314)은 도핑되지 않을 수 있다(즉, 진성 반도체일 수 있다). 이러한 실시예들에서, 밴드 다이어그램은 p+형, i형, p+형, n+형 구조; i형, p형, p+형, n+형 구조; 또는 i형, p+형, n+형 구조를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, p-n 접합이 아니라, 광검출기(212)는 n-p 접합을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 밴드 다이어그램은 n+형, n형, n+형, p+형 구조; n형, n+형, p+형 구조; n+형, p+형 구조; n+형, i형, n+형, p+형 구조; i형, n형, n+형, p+형 구조; 또는 i형, n+형, p+형 구조를 가질 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른, 디바이스(412)의 도면이다. 디바이스(412)는 도 3a에 예시된 광검출기(212)와 유사할 수 있다. 이와 같이, 디바이스(412)는 애노드(302), 캐소드(304), 제2 기판 부분(314), p-n 접합(고농도로 도핑된 p측(322)과 고농도로 도핑된 n측(324) 사이에 형성됨), 가드링 영역들(332), 및 보호층(342)을 포함할 수 있다. 이전에 언급된 컴포넌트들 각각은 도 3a와 관련하여 도시되고 설명된 대응하는 컴포넌트들과 실질적으로 동일하거나 동일할 수 있다.
그러나, 도 3a에 예시된 광검출기(212)와는 달리, 디바이스(412)는 얇은 제1 기판 부분(402)을 포함한다. 얇은 제1 기판 부분(402)은 도 3a의 광검출기(212)에서의 제1 기판 부분(312)보다 덜 깊기 때문에, 얇은 제1 기판 부분(402)은 부피가 작을 수 있다. 이와 같이, 광 흡수/광 여기가 발생할 수 있는 기판 내의 더 작은 흡수 영역이 있을 수 있다. 따라서, 도 3a에 예시된 광검출기(212)와 비교할 때 디바이스(412)의 기판에서 더 적은 소수 캐리어들이 생성될 수 있고, 그에 의해 디바이스(412)의 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류의 양을 완화한다. 또한, 얇은 제1 기판 부분(402)이 제1 기판 부분(312)보다 덜 깊기 때문에, 흡수/광 여기가 발생할 수 있는 p-n 접합으로부터의 최대 거리가 감소된다. 따라서, 얇은 제1 기판 부분(402) 내에서 광 여기되는 임의의 소수 캐리어들은, 이들이 조명 이벤트와 소수 캐리어들로부터 발생하는 출력 신호 사이의 시간 지연에 기여하지 않도록 p-n 접합에 충분히 빠르게 확산한다.
다양한 실시예들에서, 얇은 제1 기판 부분(402) 및/또는 기판(예를 들어, 얇은 제1 기판 부분(402) 및 제2 기판 부분(314) 둘 다를 포함함)은 기판 내에서의 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 100 배, 기판 내에서의 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 10 배, 기판 내에서의 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 0.1 배, 또는 기판 내에서의 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 0.01 배일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 다양한 실시예들에서, 얇은 제1 기판 부분(402) 및/또는 기판(예를 들어, 얇은 제1 기판 부분(402) 및 제2 기판 부분(314) 둘 다를 포함함)은 기판의 광학 흡수 길이의 최대 1000 배, 기판의 광학 흡수 길이의 최대 100 배, 기판의 광학 흡수 길이의 최대 10 배, 최대로 기판의 광학 흡수 길이, 기판의 광학 흡수 길이의 최대 0.1 배, 기판의 광학 흡수 길이의 최대 0.01 배, 또는 기판의 광학 흡수 길이의 최대 10-3 배일 수 있다. 기판의 광학 흡수 길이에 대한 제1 기판 부분(402) 및/또는 기판의 다른 길이들도 본 명세서에서 상정된다.
얇은 제1 기판 부분(402)은 다양한 방법들을 이용하여 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 얇은 제1 기판 부분(402)은 후처리에서 기판의 부분들을 제거함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(412)가 (예를 들어, 디바이스(412)가 기판의 후면과 같은 디바이스의 바닥측으로부터 조명을 수신하도록 구성되도록) ROIC상에 플립 칩 본딩되는 경우, 기판의 일부는 기판에 애노드(302)를 도포/결합하기 전에 (예를 들어, 습식 에칭 또는 건식 에칭, 또는 평탄화와 같은 화학적 에칭을 이용하여) 제거될 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 얇은 제1 기판 부분(402)은 대신에 저농도로 도핑되거나 도핑되지 않을 수 있다. 또한, 얇은 제1 기판 부분(402)을 갖는 것에 추가하여 또는 그 대신에, 디바이스(412)는 또한 더 얇은 제2 기판 부분을 포함할 수 있다(예를 들어, 제2 기판 부분(314)은, 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 더욱 완화하기 위해, 도 4에 예시된 것보다 더 작은 깊이를 가질 수 있다).
도 5는 예시적인 실시예들에 따른, 디바이스(512)의 도면이다. 디바이스(512)는 도 3a에 예시된 광검출기(212)와 유사할 수 있다. 이와 같이, 디바이스(512)는 애노드(302), 캐소드(304), 제1 기판 부분(312), 제2 기판 부분(314), p-n 접합(고농도로 도핑된 p측(322)과 고농도로 도핑된 n측(324) 사이에 형성됨), 가드링 영역들(332), 및 보호층(342)을 포함할 수 있다. 이전에 언급된 컴포넌트들 각각은 도 3a와 관련하여 도시되고 설명된 대응하는 컴포넌트들과 실질적으로 동일하거나 동일할 수 있다.
그러나, 도 3a에 도시된 광검출기(212)와는 달리, 디바이스(512)는 대역 차단 광학 필터(502)를 포함한다. 예시된 바와 같이, 대역 차단 광학 필터(502)는 보호층(342)을 오버레이할 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 대역 차단 광학 필터(502)는 보호층(342)과 고농도로 도핑된 n측(324) 사이에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 대역 차단 광학 필터(502)는 후처리에서 디바이스(512)에 추가될 수 있다(예를 들어, 대역 차단 광학 필터(502)는 이전에 제조된 광검출기에 개장될 수 있음).
대역 차단 광학 필터(502)는 하나의 파장 또는 파장들의 범위의 강도를 감소시키도록 구성될 수 있다. 이러한 파장 또는 파장들의 범위는 광원(예를 들어, 도 1b에 예시된 바와 같이 이미터 서브시스템(170)에서의 복수의 광원(144) 중 하나)에 의해 출력되는 파장들에 대응할 수 있다. 예를 들어, 광원이 전자기 스펙트럼의 적외선 부분에서 광을 방출하는 레이저인 경우, 대역 차단 광학 필터(502)는 전자기 스펙트럼의 적외선 부분 내의 파장들을 갖는 광의 강도를 감소시키도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 디바이스(512)의 광검출기 부분, 및 궁극적으로 기판에 도달하는 광의 강도가 감소될 수 있다. 따라서, 광원으로부터 방출된 광에 기초한 기판 내에서의 소수 캐리어들의 광 여기의 양이 감소될 수 있고, 그에 의해 암전류를 완화하고 조명 이벤트와 연관된 시간 감쇠를 감소시킨다.
대역 차단 광학 필터에 부가하여 또는 그 대신에, 일부 실시예들은 광의 하나 이상의 파장의 강도를 감소시키기 위해 사용되는 다른 광학 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔 스플리터(예를 들어, 반-은코팅된 미러(half-silvered mirror)) 또는 ND(neutral-density)(예를 들어, ND2 필터, ND4 필터, ND8 필터, ND16 필터, ND32 필터, ND64 필터, ND100 필터, ND128 필터, ND256 필터, ND400 필터, ND512 필터, ND1024 필터, ND2048 필터, ND4096 필터, ND6310 필터, ND8192 필터, ND10000 필터, 또는 ND100000 필터)가 사용될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예들에서, 비선형 광학 재료(예를 들어, 비선형 광학 흡수기)가 포함될 수 있다. 비선형 광학 재료는, 예를 들어, 하나 이상의 들어오는 파장에 대한 비선형 광학 응답을 나타낼 수 있다. 비선형 광학 재료는 또한 비선형 광학 재료가 들어오는 광자들을 흡수하는 (예를 들어, 비선형 광학 재료가 비선형 광학 응답을 나타내는 하나 이상의 들어오는 파장들 중 적어도 하나에 대해 정의된) 임계 전력 레벨을 포함할 수 있다. 예를 들어, 들어오는 광이 임계 전력 레벨 이상의 연관된 전력으로 디바이스에 조사될 때, 비선형 광학 재료는 들어오는 광의 강도를 감소시킬 수 있다. 그러나, 들어오는 광이 임계 전력 레벨 아래의 연관된 전력으로 디바이스에 조사될 때, 비선형 광학 재료는 들어오는 광의 강도를 감소시키지 않을 수 있다. 이러한 비선형 광학 재료는 다양한 실시예들에서, 두께가 1nm 내지 10nm, 두께가 10nm 내지 100nm, 두께가 100nm 내지 1μm, 두께가 1μm 내지 10μm, 두께가 10μm 내지 100μm, 두께가 100μm 내지 1mm, 두께가 1mm 내지 1cm, 또는 두께가 1cm 내지 10cm일 수 있다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른, 디바이스(612)의 도면이다. 디바이스(612)는 도 3a에 예시된 광검출기(212)와 유사할 수 있다. 이와 같이, 디바이스(612)는 캐소드(304), 제1 기판 부분(312), 제2 기판 부분(314), p-n 접합(고농도로 도핑된 p측(322)과 고농도로 도핑된 n측(324) 사이에 형성됨), 가드링 층(332), 및 보호층(342)을 포함할 수 있다. 이전에 언급된 컴포넌트들 각각은 도 3a와 관련하여 도시되고 설명된 대응하는 컴포넌트들과 실질적으로 동일하거나 동일할 수 있다.
그러나, 도 3a에 도시된 광검출기(212)와는 달리, 디바이스(612)는 수정된 애노드(602) 및 반사 방지 층(604)을 포함할 수 있다. 수정된 애노드(602)는 예시된 바와 같이 감소된 크기를 가질 수 있다. 캐소드(304)와 유사하게, 수정된 애노드(602)는 광이 수정된 애노드(602) 주위에서 투과될 수 있도록 크기가 정해질 수 있다. 제1 기판 부분(312)의 전체 바닥 표면을 완전히 커버할 수 있는 도 3a에 예시된 애노드(302)와는 달리, 수정된 애노드(602)는 제1 기판 부분(312)의 바닥 표면의 일부만을 커버할 수 있다.
반사 방지 층(604)은 수정된 애노드(602)에 인접하여 배치될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 반사 방지 층(604)은 기판에 결합될 수 있다(예를 들어, 제1 기판 부분(312)에 결합됨). 반사 방지 층(604)은 기판을 통해 흡수되지 않고 통과된 광자들을 디바이스(612) 밖으로 인도하는 것을 보조할 수 있다(예를 들어, 기판을 통해 통과하는 광을 디바이스(612)의 외부에 결합시킬 수 있다). 다시 말해서, 반사 방지 층(604)은 흡수되지 않은 광이 (기판의 표면 및/또는 전극의 표면으로부터) 내부 반사들을 겪는 것을 방지할 수 있어서, 광이 디바이스(612)의 내부로 되돌려 반사되지 않도록 한다. 반사 방지 층(604)은 디바이스(612)의 기판을 통해 광이 이동하고 있는 시간량을 감소시키기 때문에, 광 흡수가 발생할 수 있는 시간 및 거리가 또한 감소되고, 그에 의해 광 여기의 확률 및 광 여기가 발생하는 시간 스케일을 감소시킨다. 따라서, 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들의 수는 전체적으로 감소될 것이다. 광 여기된 소수 캐리어들의 수가 감소되기 때문에, 이러한 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류가 완화될 수 있다.
도 7a는 예시적인 실시예들에 따른, 디바이스(712)의 도면이다. 디바이스(712)는 도 3a에 도시된 광검출기(212)와 유사할 수 있다. 이와 같이, 디바이스(712)는 애노드(302), 캐소드(304), 제1 기판 부분(312), 제2 기판 부분(314), p-n 접합(고농도로 도핑된 p측(322)과 고농도로 도핑된 n측(324) 사이에 형성됨), 가드링 영역들(332), 및 보호층(342)을 포함할 수 있다. 이전에 언급된 컴포넌트들 각각은 도 3a와 관련하여 도시되고 설명된 대응하는 컴포넌트들과 실질적으로 동일하거나 동일할 수 있다.
그러나, 도 3a에 도시된 광검출기(212)와는 달리, 디바이스(712)는 제1 기판 부분(312)의 바닥 표면상에 표면 거칠기(702)(예를 들어, 표면 결함들에 대응함)를 포함한다. 표면 거칠기(702)는 제1 기판 부분(312)을 애노드(302)에 결합하기 전에 디바이스(712)의 제조 동안 제1 기판 부분(312)에 도포된 수정(modification)일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예들에서, 제1 기판 부분(312)의 다른 표면들(예를 들어, 측면들 또는 상단 표면)이 거칠기를 포함할 수 있다. 또한, 표면 거칠기(702)를 포함하는 제1 기판 부분(312)에 더하여 또는 그 대신에, 일부 실시예들에서, 제2 기판 부분(314)은 하나 이상의 표면상에 표면 거칠기를 포함할 수 있다. 표면 거칠기로부터 초래되는 표면 결함들은, 예를 들어, 토폴로지 결함들, 표면의 병진 대칭이 파괴되는 결함들, 흡착들(adsorbates)(예를 들어, 나트륨 또는 마그네슘), 다른 재료들과의 계면들, 일관성 없는 결정립계들(inconsistent grain boundaries), 적층 결함들, 역상 경계들(antiphase boundaries), 또는 댕글링 본드들(dangling bonds)을 포함할 수 있다.
도 7b는 예시적인 실시예들에 따른, 도 7a에 예시된 디바이스(712)의 밴드 다이어그램이다. 표면 거칠기(702)는 예시된 바와 같이 하나 이상의 계면 상태(interfacial state) 및/또는 트랩 상태를 생성할 수 있다. 이러한 트랩 상태들은 2단계(또는 다단계) 재결합 프로세스 동안 소수 캐리어들에 의해 액세스될 수 있다. 이러한 재결합 프로세스들은 (기판에 존재하는 전통적인 재결합 프로세스들 이외에) 소수 캐리어들이 재결합할 수 있는 대안적 메커니즘일 수 있다. 이와 같이, 소수 캐리어들의 재결합 확률이 증가할 수 있다. 따라서, 기판 내에서 광 여기되는 소수 캐리어들은 더 쉽게 재결합할 수 있고, 그에 의해 기판에 존재하는 광 여기된 소수 캐리어들의 수를 감소시킨다. 이 때문에, 더 적은 소수 캐리어들이 궁극적으로 p-n 접합에 도달할 수 있고, 그에 의해 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화한다. 다른 방식으로 말하면, 광 여기된 소수 캐리어들의 소수 캐리어 수명은 계면 및/또는 트랩 상태들로 인해 감소될 수 있다. 대응하여, 다음과 같은 관계들에 기초하여, 소수 캐리어들의 확산 길이가 감소할 수 있고, 그에 의해 p-n 접합에 도달하는 소수 캐리어들의 수를 감소시킨다:
여기서 Ln / Lp는 소수 캐리어 확산 길이들을 나타내고, Dn / Dp는 소수 캐리어 확산 상수들을 나타내고, 
는 소수 캐리어 수명들을 나타낸다.
표면 거칠기(702)에 부가하여 또는 그 대신에, 일부 실시예들에서, 디바이스(712)는 제1 기판 부분(312)의 벌크 영역 및/또는 제2 기판 부분(314)의 벌크 영역 내에 트랩 상태들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 기판 부분(312) 및/또는 제2 기판 부분(314)의 특정 영역들을 도핑하기 위해, 금, 백금, 및/또는 크세논이 디바이스(712)에 통합될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 금은 주변 실리콘의 가전자대(valence band) 위의 도너 레벨 0.35eV를 도입하고 및/또는 주변 실리콘의 전도대(conduction band) 아래의 억셉터 레벨 0.54를 도입할 수 있다. 마찬가지로, 예시적인 실시예들에서, 백금은 주변 실리콘의 가전자대 위의 도너 레벨 0.35eV를 도입하고 및/또는 주변 실리콘의 전도대 아래의 억셉터 레벨 0.26eV를 도입할 수 있다. 다른 도펀트 재료들이 가능하고 본 명세서에서 상정된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 트랩 상태들을 낳는 결정학적 결함들이 제1 기판 부분(312) 및/또는 제2 기판 부분(314)의 벌크 영역 내에 존재할 수 있다. 이러한 결정학적 결함들은, 예를 들어, 공공 결함들(vacancy defects), 외부 침입 결함들(interstitial defects), 프렌켈 결함들(Frenkel defects), 반자리 결함들(antisite defects), 치환 결함들(substitutional defects), 또는 토폴로지 결함들을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 결정학적 결함들은 이온 주입을 이용하여 (예를 들어, 열 어닐링 없이 또는 그것을 완전히 무효로 하지 않고 손상의 정도를 제어하기 위해 부분적 열 어닐링(partial thermal annealing)을 이용하여) 생성될 수 있다. 대안적으로, 이러한 결정학적 결함들은 제1 기판 부분(312)의 벌크 영역 내에 내재적으로 존재할 수 있다(즉, 제1 기판 부분(312)은 "더티 기판(dirty substrate)" 영역일 수 있다). 그러한 실시예들에서, 이후 제2 기판 부분(314)은, 제2 기판 부분(314)이 제1 기판 부분(312)보다 훨씬 더 적은 결정학적 결함들을 갖도록 제1 기판 부분(312)상에 에피택셜 성장될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이 표면 거칠기(702)로 인해 생기는 트랩 및/또는 계면 상태들과 유사하게, 이러한 중간 상태들은 소수 캐리어 수명을 감소시킬 수 있어서, 소수 캐리어 확산 길이를 감소시키고, 이는 궁극적으로 p-n 접합에 도달하는 광 여기된 소수 캐리어들의 수를 감소시킨다. 따라서, 제1 기판 부분(312) 및/또는 제2 기판 부분(314)의 벌크 영역 내의 트랩 상태들은 또한 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 생기는 암전류를 완화하기 위해 사용될 수 있다.
기판 내로 도입되는 트랩 및/또는 계면 상태들(결정학적 결함들, 표면 거칠기, 또는 다른 메커니즘들에 의해 도입되었든지 간에)은 미리 결정된 깊이에 정의될 수 있다. 미리 결정된 깊이는 기판에서의 소수 캐리어들에 대한 원하는 광자 검출 효율 및/또는 원하는 확산 프로파일에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 광자 검출 효율이 트랩 및/또는 계면 상태들에 의해 실질적으로 악영향을 받지 않도록 미리 결정된 깊이는 충분히 클 수 있다(즉, 트랩 및/또는 계면 상태들이 p-n 접합으로부터 충분히 멀리 위치될 수 있다). 추가적으로 또는 대안적으로, 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 생기는 암전류가 충분히 완화되도록 미리 결정된 깊이는 충분히 작을 수 있다(즉, 트랩 및/또는 계면 상태들은 p-n 접합에 충분히 가깝게 위치될 수 있다).
도 8a는 예시적인 실시예들에 따른, 디바이스(812)의 도면이다. 디바이스(812)는 도 3a에 도시된 광검출기(212)와 유사할 수 있다. 이와 같이, 디바이스(812)는 애노드(302), 캐소드(304), 제2 기판 부분(314), p-n 접합(고농도로 도핑된 p측(322)과 고농도로 도핑된 n측(324) 사이에 형성됨), 가드링 영역들(332), 및 보호층(342)을 포함할 수 있다. 이전에 언급된 컴포넌트들 각각은 도 3a와 관련하여 도시되고 설명된 대응하는 컴포넌트들과 실질적으로 동일하거나 동일할 수 있다.
그러나, 도 3a에 예시된 광검출기(212)와는 달리, 광검출기(212)의 제1 기판 부분(312)은 이종 기판 부분(802)으로 대체될 수 있다. 도 3a의 제1 기판 부분(312)과는 달리, 디바이스(812)에서의 이종 기판 부분(802)은 디바이스(812)에서의 다른 재료들과는 상이한 재료로 이루어질 수 있다. 특히, 이종 기판 부분(802)의 재료는 제2 기판 부분(314)의 재료와 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 기판 부분(314), 고농도로 도핑된 p측(322), 고농도로 도핑된 n측(324), 및 가드링 영역들(332) 각각이 도핑된 또는 도핑되지 않은 Si를 포함하는 경우, 이종 기판 부분(802)은 도핑된 또는 도핑되지 않은 GaAs 또는 도핑된 또는 도핑되지 않은 Ge와 같은 상이한 반도체 재료를 포함할 수 있다. GaAs 및 Ge 이외의 다른 반도체 재료들도 가능하다. 이와 같이, 디바이스(812) 및 그 대응하는 밴드 다이어그램 모두는 이종구조를 포함한다.
상이한 반도체 재료는 그것의 밴드 갭에 기초하여 및/또는 디바이스(812)를 조사하고 있는 광원으로부터 방출되는 광의 광자 에너지에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상이한 반도체 재료는, 광원으로부터 방출되고 있는 주어진 광자 에너지의 광이 이종 기판 부분(802) 내에 흡수되지 않도록 선택될 수 있다(즉, 광 여기는 이종 기판 부분(802)에서 발생하지 않을 것이다). 예를 들어, 광원이 1.0㎛ 의 파장을 갖는 적외선 광(1.24 eV의 에너지에 대응함)을 방출하는 경우, 해당 광은 300K에서 약 1.12 eV의 밴드 갭을 갖는 실리콘에 의해 쉽게 흡수될 수 있다. 따라서, 이러한 광은 제2 기판 부분(314), 고농도로 도핑된 p측(322), 및 고농도로 도핑된 n측(324)에서의 광 여기를 야기할 수 있다(이들 영역들은 실리콘으로 만들어진다고 가정하면). 그러나, 광 여기가 이종 기판 부분(802) 내에서 발생하는 것을 방지하기 위해, 1.24 eV보다 큰 밴드 갭을 갖는 재료가 선택될 수 있다. 예를 들어, 이종 기판 부분(802)은 300K에서 약 1.424 eV의 밴드 갭을 갖는 GaAs(도핑되거나 도핑되지 않음)로 이루어질 수 있다. 대안적인 실시예들에서, GaAs가 아니라, 다른 반도체 재료들이 사용될 수 있거나(예를 들어, 도핑된 또는 도핑되지 않은 InP, 도핑된 또는 도핑되지 않은 GaP, 도핑된 또는 도핑되지 않은 CdSe, 도핑된 또는 도핑되지 않은 CdTe, 도핑된 또는 도핑되지 않은 ZnO, 도핑된 또는 도핑되지 않은 ZnS 등) 또는 절연 재료들이 사용될 수 있다(예를 들어, Al2O3).
광검출기로부터 방출되는 광을 흡수하지 않는 재료(예를 들어, 광검출기로부터 방출되는 광의 광자 에너지 위의 밴드 갭을 갖는 재료)를 기판에(예를 들어, 이종 기판 부분(802)에) 포함시킴으로써, 광 여기는 이종 기판 부분(802) 내에서 방지될 수 있다. 기판 내에서 소수 캐리어들의 광 여기를 방지하는 것은 전체 기판에 걸쳐서 광 여기된 소수 캐리어들의 총 수를 감소시키고, 그에 의해 조명 이벤트 이후 암전류(예를 들어, 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터의 암 확산 전류)를 완화한다. 또한, 소수 캐리어들이 이종 기판 부분(802)에서 광 여기되지 않기 때문에, p-n 접합으로부터의 최대 거리, 및 마찬가지로 광 여기가 발생할 수 있는 디바이스(812)의 최대 깊이가 감소된다. 다시 말해서, 디바이스(812) 내에서 광 여기되는 각각의 소수 캐리어는 p-n 접합의 주어진 거리 내에 있다. 이는 실질적으로 조명 이벤트 이후에 긴 확산 길이들을 갖는 광 여기된 소수 캐리어들의 소정 수가 p-n 접합으로 굽이굽이 흐르는 것(및 출력 신호를 초래하는 것)을 제한할 수 있다. 다시 말해서, 이는 암전류를 완화함으로써 검출 곡선의 "긴 꼬리"를 제한하는 또 다른 메커니즘을 제공할 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 디바이스의 하나 이상의 다른 부분은 이종 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 기판 부분(314)의 일부 또는 전부는 고농도로 도핑된 p측(322) 및/또는 고농도로 도핑된 n측(324)의 재료와 상이한 재료들로 대체될 수 있다. 유사하게, p-n 접합의 일부 또는 전부는 제2 기판 부분(314)의 재료와 상이한 재료들로 대체될 수 있다.
도 8b는 예시적인 실시예들에 따른, 도 8a에 예시된 디바이스(812)의 밴드 다이어그램이다. 예를 들어, 도 8b의 밴드 다이어그램은 제2 기판 부분(314), 고농도로 도핑된 p측(322), 및 고농도로 도핑된 n측(324) 각각이 상이한 도펀트/도핑 농도를 갖는 실리콘을 포함하고, 이종 기판 부분(802)이 GaAs를 포함하는 실시예를 예시한다. 예시된 바와 같이, 이종 기판 부분(802)의 밴드 갭은 제2 기판 부분(314), 고농도로 도핑된 p측(322), 및 고농도로 도핑된 n측(324)의 밴드 갭보다 크다.
이종구조를 포함하는 것에 부가하여 또는 그 대신에 밴드 다이어그램을 수정하는 다른 방식들은 또한 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 디바이스에서의 p-n 접합은 접합부 아래로 더 멀리 연장되는 (예를 들어, 밴드 구조의 전도대 또는 가전자대의 곡률에 기초하여) 전계를 도입하도록 설계될 수 있고, 여기서 전계는 p-n 접합을 향해 이동하는 과잉 소수 캐리어들을 가속시킨다. 따라서, 이들 과잉 소수 캐리어들은 p-n 접합으로 더 빠르게 이동할 것이고, 이는 도 3b에 예시된 "긴 꼬리"의 길이를 감소시킬 것이다.
도 9a는 예시적인 실시예들에 따른, 디바이스(912)의 도면이다. 디바이스(912)는 도 3a에 예시된 광검출기(212)와 유사할 수 있다. 이와 같이, 디바이스(912)는 애노드(302), 캐소드(304), p-n 접합(고농도로 도핑된 p측(322)과 고농도로 도핑된 n측(324) 사이에 형성됨), 가드링 영역들(332), 및 보호층(342)을 포함할 수 있다. 이전에 언급된 컴포넌트들 각각은 도 3a와 관련하여 도시되고 설명된 대응하는 컴포넌트들과 실질적으로 동일하거나 동일할 수 있다.
그러나, 도 3a에 도시된 광검출기(212)와는 달리, 제1 기판 부분(312) 및 제2 기판 부분(314) 대신에, 도 9a의 디바이스(912)는 그레이딩된(graded) 기판 부분(902)을 포함할 수 있다. 그레이딩된 기판 부분(902)은 전체에 걸쳐 가변적으로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 그레이딩된 기판 부분(902)은 깊이 (x)에 대해 변하는 도핑 프로파일에 기초하여 도핑될 수 있다. 일부 실시예들에서, 그레이딩된 기판 부분(902)은 단일 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 그레이딩된 기판 부분(902)은 2개 이상의 재료를 포함할 수 있다(즉, 그레이딩된 기판 부분(902)은 이종구조일 수 있다).
도 9b는 디바이스(912)의 예시적인 실시예에 따른, 도 9a에 예시된 디바이스(912)의 밴드 다이어그램이다. 예를 들어, 도 9b에 예시된 바와 같이, 그레이딩된 기판 부분(902)은 이종구조화될 수 있는데, 여기서 재료들의 조성은 깊이에 대하여 (예를 들어, 재료 조성 프로파일에 기초하여) 변한다. 예를 들어, 그레이딩된 기판 부분(902)은 GaAs 및 GaSb를 포함할 수 있다(반면에 고농도로 도핑된 p측(322) 및 고농도로 도핑된 n측(324)은 실리콘을 포함할 수 있다). GaAs는 300K에서 약 1.424eV의 밴드 갭을 가질 수 있고, GaSb는 300K에서 약 0.68eV의 밴드 갭을 가질 수 있다. 그레이딩된 기판 부분(902)은 또한, 예시된 바와 같이, GaAszSb1-z인 하이브리드들을 포함할 수 있고, 여기서 z는 비화물인 재료의 비율을 나타내고 1-z는 안티몬화물인 재료의 비율을 나타낸다. 다른 재료들(단일 재료 구조들 및 이종구조들 모두)이 본 명세서에서 고려된다는 것이 이해된다. 예를 들어, SiGe가 사용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 고농도로 도핑된 p측(322)에 가장 가까운 그레이딩된 기판 부분(902)의 제1 부분(914)은 GaAs1Sb0(즉, GaAs)일 수 있고, 그레이딩된 기판 부분(902)의 표면에 가장 가까운 그레이딩된 기판 부분(902)의 제2 부분(916)(예를 들어, 그레이딩된 기판 부분(902)의 바닥 표면)은 또한 GaAs1Sb0(즉, GaAs)일 수 있고, (예를 들어, 그레이딩된 기판 부분(902)의 바닥 측보다 고농도로 도핑된 p측(322)에 더 가까운) 중간 영역(918)에서, 그레이딩된 기판 부분(902)은 GaAs0Sb1(즉, GaSb)일 수 있다. 이러한 3개의 구분되는 영역 사이 내에서, 그레이딩된 기판 부분(902)에서의 비화물 및 안티몬화물은 선형으로 변화된다. 다른 재료들(예를 들어, GaAs 및 GaSb 이외의 것)과의 다른 그레이딩들이 또한 가능하다는 것이 이해된다. 또한, 선형 그레이딩 프로파일이 아니라, 지수함수적 그레이딩, 로그함수적 그레이딩, 또는 임의의 다른 타입의 그레이딩 프로파일이 사용될 수 있다는 것이 또한 이해된다. 또한, 이원 및 삼원 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 화합물들이 본 명세서에서 명시적으로 인용되기는 하지만, 4원 화합물들 및 II-Ⅵ 족 반도체 화합물들이 또한 상정되고 가능하다는 것이 이해될 것이다.
도 9c는 예시적인 실시예에 따른, 도 9b에 도시된 밴드 다이어그램을 갖는 도 9a에 도시된 디바이스(912)의 깊이에 대한 광 흡수의 플롯이다. 도시된 바와 같이, 그레이딩된 기판 부분(902)은 높은 흡수의 특정 영역들(예를 들어, 소수 캐리어들의 상대적으로 높은 광 여기)뿐만 아니라 낮은 흡수의 특정 영역들(예를 들어, 소수 캐리어들의 상대적으로 적은 광 여기)을 정의하기 위해 사용될 수 있다.
다시금, 디바이스(912)를 조사하는 광원이 (1.24eV의 광자 에너지에 대응하는) 1㎛ 의 파장을 갖는 광을 투과시키고 있는 경우, GaSb 및 GaAszSb1-z의 일부 중간 값들은 해당 광을 흡수할 수 있는 반면, GaAs 및 GaAszSb1-z의 일부 중간 값들은 그렇지 않을 수 있다. 따라서, 좁은 밴드 갭을 갖는 영역들(예를 들어, 더 높은 Sb 농도 및 더 낮은 As 농도를 갖는 영역들)에서, 소수 캐리어들의 더 많은 광 흡수/광 여기가 발생할 수 있다. 이와 같이, 그레이딩된 기판 부분(902)은 소수 캐리어들이 기판의 어디에서 그리고 어떤 양들에서 광 여기되고 있는지를 정의하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같이, 광 여기된 소수 캐리어들의 전체 수가 감소될 수 있다. 또한, 광 여기된 소수 캐리어들이 여기되는 영역들은 소수 캐리어들이 합리적인 시간 내에 p-n 접합으로 확산하도록 p-n 접합에 충분히 가까운 거리로 제한될 수 있다(예를 들어, 그에 의해 각각의 조명 이벤트와 연관된 시간 감쇠 상수를 감소시킨다). 이러한 요인들 둘 다는, 그레이딩된 기판 부분(902)의 사용이 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화할 수 있는 메커니즘들이다.
흡수 거동에 영향을 주는 것에 추가하여, 그레이딩된 기판 부분(902)(그레이딩된 조성 및 그레이딩된 도핑 둘 다)은 p-n 접합을 향하거나 그로부터 멀어지는 드리프트 전류 및/또는 확산 전류에 영향을 줄 수 있다. 이해되는 바와 같이, 그레이딩된 기판 부분(902)은 그에 의해 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하기 위한 추가 메커니즘을 갖는다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른, 디바이스(1012)의 도면이다. 디바이스(1012)는 도 3a에 예시된 광검출기(212)와 유사할 수 있다. 이와 같이, 디바이스(1012)는 캐소드(304), 제1 기판 부분(312), 제2 기판 부분(314), p-n 접합(고농도로 도핑된 p측(322)과 고농도로 도핑된 n측(324) 사이에 형성됨), 가드링 영역들(332), 및 보호층(342)을 포함할 수 있다. 이전에 언급된 컴포넌트들 각각은 도 3a와 관련하여 도시되고 설명된 대응하는 컴포넌트들과 실질적으로 동일하거나 동일할 수 있다.
그러나, 도 3a에 예시된 광검출기(212)와는 달리, 디바이스(1012)는 수정된 애노드(1002) 및 연마된/평탄화된 표면(1004)을 포함할 수 있다. 수정된 애노드(1002)는 예시된 바와 같이 감소된 크기를 가질 수 있다. 캐소드(304)와 유사하게, 수정된 애노드(1002)는 광이 수정된 애노드(1002) 주위에서 투과될 수 있도록 크기가 정해질 수 있다. 제1 기판 부분(312)의 전체 바닥 표면을 완전히 커버할 수 있는 도 3a에 예시된 애노드(302)와는 달리, 수정된 애노드(1002)는 제1 기판 부분(312)의 바닥 표면의 일부만을 커버할 수 있다.
연마된/평탄화된 표면(1004)은 연마된 및/또는 평탄화된 제1 기판 부분(312)의 표면일 수 있다. 연마된/평탄화된 표면(1004)은 기판을 통해 흡수되지 않고 통과된 광자들을 디바이스(1012) 밖으로 인도하는 것을 보조할 수 있다(예를 들어, 기판을 통해 통과하는 광을 디바이스(1012)의 외부에 결합시킬 수 있다). 다시 말해서, 연마된/평탄화된 표면(1004)은 흡수되지 않은 광이 (기판의 표면 및/또는 전극의 표면으로부터) 내부 반사들을 겪는 것을 방지할 수 있어서, 광이 디바이스(1012)의 내부로 되돌려 반사되지 않도록 한다. 연마된/평탄화된 표면(1004)은 디바이스(1012)의 기판을 통해 광이 이동하고 있는 시간량을 감소시키기 때문에, 광 흡수가 발생할 수 있는 시간 및 거리가 또한 감소되고, 그에 의해 광 여기의 확률 및 광 여기가 발생하는 시간 스케일을 감소시킨다. 따라서, 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들의 수는 전체적으로 감소될 것이다. 광 여기된 소수 캐리어들의 수가 감소되기 때문에, 이러한 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류가 완화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 연마되고 및/또는 평탄화되는 연마된/평탄화된 표면(1004)에 부가하여 또는 그 대신에, 디바이스(1012)의 다른 표면들(예를 들어, 제1 기판 부분(312)의 측면 표면들)이 연마되고 및/또는 평탄화될 수 있다.
도 11a는 예시적인 실시예들에 따른, 전위 장벽을 갖는 디바이스의 밴드 다이어그램이다. 디바이스는 예를 들어, 도 3a에 예시된 광검출기(212)와 유사할 수 있다. 그러나, 도 11a의 제2 기판 부분의 도핑 프로파일은 (도 3b에 예시된 바와 같이) 광검출기(212)의 제2 기판 부분(314)의 도핑 프로파일과 상이할 수 있다. 예를 들어, 도 11a에서, 제2 기판 부분은, 도 3b에 예시된 바와 같은 제2 기판 부분(314)과는 달리, 균일하게 도핑되지 않는다.
예시된 바와 같이, 도 11a의 제2 기판 부분의 영역은 강하게 p도핑된다(예를 들어, p+도핑되거나 p++도핑된다). 이러한 강하게 p도핑된 영역은 도 11a의 밴드 구조 내에 전위 장벽(1102)을 낳는다. 이러한 전위 장벽(1102)은 소수 캐리어들이 확산으로 인해 디바이스의 공핍 영역에(예를 들어, p-n 접합 내에) 도달하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 전위 장벽(1102)에 대응하는 장벽 두께는 다양한 실시예들에서 적어도 1nm 두께, 적어도 10nm 두께, 또는 적어도 100nm 두께일 수 있다.
전위 장벽(1102)의 전도대는 포지티브 에너지 오프셋(1104)만큼 주변 벌크 기판의 전도대로부터 분리될 수 있다(예를 들어, 위에 놓여 있다). 유사하게, 전위 장벽(1102)의 가전자대는 포지티브 에너지 오프셋(1104)만큼 주위의 벌크 기판의 가전자대로부터 분리될 수 있다(예를 들어, 위에 놓일 수 있다). 포지티브 에너지 오프셋(1104)은 다양한 실시예들에서, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01 배, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05 배, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1 배, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15 배, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2 배, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25 배, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5 배, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75 배, 또는 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0 배의 값을 가질 수 있다. 벌크 기판이 실리콘으로 이루어지는 예시적인 실시예들에서, 이것은 300K에서 적어도 0.28eV, 적어도 0.56eV, 적어도 0.84eV, 또는 적어도 1.12eV에 제각기 대응할 수 있다. 대안적인 실시예들(예를 들어, 벌크 기판이 p형이 아니라 주로 n형인 실시예들)에서, 전위 장벽(1102)의 포지티브 에너지 오프셋(1104)은 더 클 수 있다.
도 11b는 예시적인 실시예들에 따른, 전위 우물을 갖는 디바이스의 밴드 다이어그램이다. 디바이스는 예를 들어, 도 3a에 예시된 광검출기(212)와 유사할 수 있다. 그러나, 도 11b의 제2 기판 부분의 도핑 프로파일은 (도 3b에 도시된 바와 같은) 광검출기(212)의 제2 기판 부분(314)의 도핑 프로파일과 상이할 수 있다. 예를 들어, 도 11b에서, 제2 기판 부분은 도 3b에 도시된 바와 같은 제2 기판 부분(314)과는 달리 균일하게 도핑되지 않는다.
예시된 바와 같이, 도 11b의 제2 기판 부분의 영역은 강하게 n도핑된다(예를 들어, n+도핑되거나 n++도핑된다). 이러한 강하게 n도핑된 영역은 도 11b의 밴드 구조 내에 전위 우물(1106)을 낳는다. 이러한 전위 우물(1106)은 소수 캐리어들이 확산으로 인해 디바이스의 공핍 영역에(예를 들어, p-n 접합 내에) 도달하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 전위 우물(1106)에 대응하는 우물 두께는 다양한 실시예들에서 적어도 1nm 두께, 적어도 10nm 두께, 또는 적어도 100nm 두께일 수 있다.
전위 우물(1106)의 전도대는 네거티브 에너지 오프셋(1108)만큼 주위의 벌크 기판의 전도대로부터 분리될 수 있다(예를 들어, 아래에 놓일 수 있다). 유사하게, 전위 우물(1106)의 가전자대는 네거티브 에너지 오프셋(1108)만큼 주위의 벌크 기판의 가전자대로부터 분리될 수 있다(예를 들어, 아래에 놓일 수 있다). 네거티브 에너지 오프셋(1108)은 다양한 실시예들에서, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01 배, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05 배, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1 배, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15 배, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2 배, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25 배, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5 배, 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75 배, 또는 벌크 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0 배의 값을 가질 수 있다. 벌크 기판이 실리콘으로 이루어지는 예시적인 실시예들에서, 이것은 300K에서 적어도 0.28eV, 적어도 0.56eV, 적어도 0.84eV, 또는 적어도 1.12eV에 제각기 대응할 수 있다. 대안적인 실시예들(예를 들어, 벌크 기판이 p형이 아니라 주로 n형인 실시예들)에서, 전위 장벽(1102)의 네거티브 에너지 오프셋(1108)은 더 작을 수 있다.
IV. 예시적인 프로세스들
도 12는 예시적인 실시예들에 따른 방법(1200)의 흐름도이다.
블록(1202)에서, 방법(1200)은 기판 및 기판에 결합된 광검출기를 포함하는 디바이스를 제공하는 단계를 포함한다. 광검출기는 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다.
블록(1204)에서, 방법(1200)은 광원으로부터의 광을 제공하는 단계를 포함한다.
블록(1206)에서, 방법(1200)은 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 암전류를 완화하는 것은 광원으로부터의 광이 디바이스의 바닥 표면을 조사하도록 광원으로부터의 광을 제공하는 것을 포함할 수 있다(예를 들어, 디바이스가 ROIC에 플립 칩 본딩되는 실시예들에서). 이는 더 얇은 기판을 갖는 디바이스가 사용되는 것을 허용할 수 있고, 이는 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들의 양을 감소시키고, 그에 의해 조명 이벤트 이후 p-n 접합에 도달하는 소수 캐리어들의 수를 감소시킨다.
추가적으로 또는 대안적으로, 암전류를 완화하는 것은 디바이스의 동작 온도를 수정하는 것을 포함할 수 있다. 디바이스의 동작 온도를 수정하는 것은 기판 내에서의 소수 캐리어들(예를 들어, 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들)의 확산 길이를 수정함으로써 암전류를 완화할 수 있다. 소수 캐리어들의 확산 길이는 전술한 바와 같이 소수 캐리어 확산 상수 (Dn/Dp) 및 소수 캐리어 수명 (
)에 의존한다. 소수 캐리어 확산 상수는 다음과 같은 관계들(예를 들어, 아인슈타인 관계들)에 의해 정의될 수 있다.
여기서 μn /μp는 소수 캐리어 이동도이고, k는 볼츠만의 상수이고, T는 절대 온도이고, q는 소수 캐리어의 전하이다. 또한, 소수 캐리어 이동도 자체는 온도 의존적이다. 일반적으로, 소수 캐리어 이동도는 온도가 증가함에 따라 그리고 상기의 식에서 선형 온도 인자에 대해 과잉 보상하는 방식으로 감소한다. 따라서, 일반적으로, 온도 증가에 따라 소수 캐리어 확산 상수가 감소한다. 따라서, 암전류를 완화하기 위해 동작 온도를 수정하는 것은 디바이스의 동작 온도를 증가시키는 것을 포함할 수 있고, 그에 의해 소수 캐리어 확산 상수를 감소시키고, 다음으로 소수 캐리어 확산 길이를 감소시킨다. 확산 길이가 감소되면, 궁극적으로 p-n 접합에 도달할 수 있는 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들의 수가 감소되고, 그에 의해 조명 이벤트의 "긴 꼬리"를 감소시킨다.
또한, 일부 실시예들에서, 암전류를 완화하는 것은 광원으로부터 방출된 광의 파장을 변조하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 파장을 변조하는 것은 방출된 광의 파장을 증가시키는 것을 포함할 수 있다. 방출된 광의 파장을 증가시키는 것은 방출된 광의 연관된 광자 에너지의 감소에 대응할 수 있다. 연관된 광자 에너지가 감소되면, 기판에서 흡수되는 광의 양이 감소되거나 제거될 수 있다(예를 들어, 기판 재료의 밴드 갭이 방출된 광의 광자 에너지보다 큰 경우). 기판에서 흡수되는 광의 양이 감소되거나 제거되는 경우, 광 여기된 소수 캐리어들의 수가 감소되거나 제거될 수 있다. 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들의 수를 감소시키는 것은 조명 이벤트 이후 p-n 접합으로 확산하는 소수 캐리어들의 수를 감소시키고, 그에 의해 조명 이벤트의 "긴 꼬리"를 감소시킬 수 있다.
대안적으로, 파장을 변조하는 것은 방출된 광의 파장을 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 방출되는 광의 파장을 감소시키는 것은 광자들이 흡수되기 전에 침투하는 기판 내로의 깊이를 감소시킬 수 있다(예를 들어, 실리콘에서의 흡수 깊이는 약 1㎛ 의 파장에 대해 약 100㎛ 일 수 있는 반면, 실리콘에서의 흡수 깊이는 약 400nm 의 파장에 대해 약 100nm 일 수 있다). 방출된 광의 흡수 깊이를 감소시킴으로써, p-n 접합으로부터 상대적으로 먼 곳에서 (예를 들어, p-n 접합으로부터 충분히 멀어서 이들이 p-n 접합으로 확산하기 위해 연장된 시간을 취함) 기판 내에서 광 여기되는 소수 캐리어들의 수는 감소되거나 제거될 수 있다. p-n 접합으로부터 상대적으로 먼 곳에서 기판 내에서 광 여기되는 소수 캐리어들의 양이 감소되거나 제거되는 경우, 조명 이벤트 후의 상당한 시간에 p-n 접합에 도달하는 광 여기된 소수 캐리어들의 수가 감소되거나 제거됨으로써, 조명 이벤트의 "긴 꼬리"를 감소시킨다.
또한, 암전류를 완화하는 것은 광원으로부터 방출된 광의 전력을 변조하는 것을 포함할 수 있다. 광원으로부터 방출된 광의 전력을 변조하는 것은 광원으로부터의 광의 전력을 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 광원으로부터의 광의 전력을 감소시키는 것은 더 적은 광자가 디바이스에 조사하는 것에 대응할 수 있다. 디바이스를 조사하는 광자들의 수를 감소시킴으로써, 기판에 투과되는 광자들의 수는 다음 차례로 감소될 수 있다. 기판에 투과된 광자들의 이러한 감소는 기판에서의 흡수를 감소시킬 수 있고, 그에 의해 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들의 양을 감소시킨다. 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들의 수를 감소시키는 것은 조명 이벤트 이후 p-n 접합으로 확산하는 소수 캐리어들의 수를 감소시키고, 그에 의해 조명 이벤트의 "긴 꼬리"를 감소시킬 수 있다.
더욱이, 암전류를 완화하는 것은 광원으로부터 방출된 광의 펄스 주파수 또는 듀티 사이클을 변조하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광원으로부터 방출된 광의 펄스 주파수 또는 듀티 사이클을 변조하는 것은 연속파(CW) 동작 모드로부터 펄스 동작 모드로의 스위칭을 포함할 수 있다. 유사하게, 광원으로부터 방출된 광의 펄스 주파수 또는 듀티 사이클을 변조하는 것은 CW 광원을 펄스 광원으로 교환하는 것을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광원으로부터 방출된 광의 펄스 주파수를 변조하는 것은 광원으로부터 방출된 광의 펄스 주파수를 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 유사하게, 광원으로부터 방출된 광의 듀티 사이클을 변조하는 것은 광원으로부터 방출된 광의 듀티 사이클을 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 광원으로부터 방출된 광의 펄스 주파수를 감소시키거나 듀티 사이클을 감소시키는 것은 더 적은 광자들이 디바이스를 조사하는 것에 대응할 수 있다. 디바이스를 조사하는 광자들의 수를 감소시킴으로써, 기판에 투과되는 광자들의 수는 다음 차례로 감소될 수 있다. 기판에 투과된 광자들의 이러한 감소는 기판에서의 흡수를 감소시킬 수 있고, 그에 의해 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들의 양을 감소시킨다. 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들의 수를 감소시키는 것은 조명 이벤트 이후 p-n 접합으로 확산하는 소수 캐리어들의 수를 감소시키고, 그에 의해 조명 이벤트의 "긴 꼬리"를 감소시킬 수 있다.
도 13은 예시적인 실시예들에 따른 제조 방법(1300)의 흐름도이다.
블록(1302)에서, 제조 방법(1300)은 기판을 제공하는 단계를 포함한다.
블록(1304)에서, 제조 방법(1300)은 기판 내에 또는 기판상에 광검출기를 형성하는 단계를 포함한다. 광검출기는 광검출기의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열된다.
블록(1306)에서, 제조 방법(1300)은 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 기판의 일부를 제거하여 기판을 얇게 함으로써, 기판의 깊이를 기판 내의 소수 캐리어의 확산 길이의 100 배 이하로 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 (예를 들어, 트랩 상태들에서의 트랩 지원 재결합을 통해) 전자 및 정공의 재결합을 허용하는 기판 내의 결정학적 결함들을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 기판 및 광검출기의 재료 조성에 기초하여 밴드 구조를 정의하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 밴드 구조는 광검출기의 공핍 영역을 넘는 밴드 구조의 전도대 또는 가전자대의 곡률에 기초하여 광검출기의 공핍 영역을 넘어 연장되는 전계를 유도할 수 있다. 이러한 전계는, 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 기판에서 소수 캐리어들이 광 여기될 때 광검출기의 공핍 영역을 향해 소수 캐리어들을 가속시키는 드리프트 전류를 유도하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 디바이스에서의 p-n 접합은 접합부 아래로 더 멀리 연장되는 전계를 도입하도록 설계될 수 있고, 여기서 전계는 p-n 접합을 향해 이동하는 과잉 소수 캐리어들을 가속시킨다.
일부 실시예들에서, 밴드 구조는 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들이 확산으로 인해 광검출기의 공핍 영역에 도달하는 것을 방지하도록 구성된 전위 장벽을 포함할 수 있다. 전위 장벽에 대응하는 이러한 장벽 두께는 다양한 실시예들에서 적어도 1nm 두께, 적어도 10nm 두께, 또는 적어도 100nm 두께일 수 있다. 또한, 전위 장벽은: 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 전도대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 전도대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 전도대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 전도대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 전도대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 전도대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 전도대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 전도대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 전도대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 가전자대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 가전자대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 가전자대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 가전자대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 가전자대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 가전자대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 가전자대 에너지, 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 가전자대 에너지, 또는 전위 장벽을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 가전자대 에너지를 포함할 수 있다.
전위 장벽에 더하여 또는 그 대신에, 밴드 구조는, 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들이 확산으로 인해 광검출기의 공핍 영역에 도달하는 것을 방지하도록 구성된 전위 우물(예를 들어, 지정된 거리에 의해 전위 장벽으로부터 분리됨)을 포함할 수 있다. 전위 우물에 대응하는 이러한 우물 두께는, 다양한 실시예들에서, 적어도 1nm 두께, 적어도 10nm 두께, 또는 적어도 100nm 두께일 수 있다. 또한, 전위 우물은: 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 전도대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 전도대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 전도대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 전도대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 전도대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 전도대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 전도대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 전도대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 전도대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 가전자대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 가전자대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 가전자대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 가전자대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 가전자대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 가전자대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 가전자대 에너지, 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 가전자대 에너지, 또는 전위 우물을 둘러싸는 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 가전자대 에너지를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 기판은 2개 이상의 재료를 포함할 수 있다. 이와 같이, 밴드 구조는 이종구조를 포함할 수 있다. 이종구조는 광원으로부터 방출된 광과 연관된 광자 에너지보다 큰 밴드 갭을 갖는 제1 재료를 포함할 수 있다. 또한, 제1 재료는 기판 내에서 제1 깊이로 기판 내에 존재하여 광원으로부터 방출된 광에 대한 최대 흡수 깊이를 정의할 수 있다.
일부 실시예들에서, 방법(1300)의 블록(1306)은 반사 방지 층을 기판의 제2 표면(예를 들어, 디바이스의 상단 표면에 대향하는 및/또는 기판의 상단 표면에 대향하는 기판의 표면)에 결합하는 것을 포함할 수 있다. 반사 방지 층은 기판을 통해 통과하는 광을 기판의 외부에 결합하도록 구성되고, 그에 의해 광원으로부터 방출된 광의 기판 내에서의 반사들을 방지함으로써 기판 내에서 소수 캐리어들의 광 여기를 감소시킬 수 있다. 반사 방지 층은 그레이딩된 인덱스 반사 방지 코팅, 1/4 파장 광학 층, 브래그 격자, 회절 격자, 또는 인덱스 매칭된 수동 기판을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 방법(1300)의 블록(1306)은 기판의 제2 표면(예를 들어, 디바이스의 상단 표면에 대향하는 및/또는 기판의 상단 표면에 대향하는 기판의 표면)을 연마하거나 평탄화하는 것을 포함하고, 그에 의해 광원으로부터 방출된 광의 기판 내에서의 반사들을 방지하여 기판 내에서의 소수 캐리어들의 광 여기를 감소시킬 수 있다.
또 다른 실시예에서, 방법(1300)의 블록(1306)은 광검출기의 상단 표면 위에 대역 차단 광학 필터를 도포하는 것을 포함하고, 그에 의해 광원으로부터 방출된 광이 대역 차단 광학 필터를 통해 광검출기를 조사하도록 광검출기를 구성할 수 있다. 대역 차단 광학 필터는 광원으로부터 방출된 광에 기초한 기판에서의 소수 캐리어들의 광 여기를 감소시키기 위해, 광원으로부터 방출된 광의 하나 이상의 파장(예를 들어, 파장들의 범위)의 강도를 감소시키도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 방법(1300)의 블록(1306)은 광검출기를 바이어싱하기 위해 사용되는 하나 이상의 전극에 기판과 광검출기를 플립 칩 본딩하여, 광검출기가 기판의 제2 표면(예를 들어, 광검출기의 상단 표면에 대향하는 및/또는 기판의 상단 표면에 대향하는 기판의 표면)을 조사하는 광원으로부터의 광을 검출하게 배열되도록 하는 단계를 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 기판 및 광검출기는 하나 이상의 ROIC에 플립 칩 본딩되어, 광검출기가 기판의 제2 표면(예를 들어, 광검출기의 상단 표면에 대향하는 및/또는 기판의 상단 표면에 대향하는 기판의 표면)을 조사하는 광원으로부터의 광을 검출하게 배열되도록 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 방법(1300)은 또한 기판 내에 또는 기판상에 추가 광검출기를 형성하고, 추가 광검출기를 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결시키는 것을 포함할 수 있다. 추가 광검출기는 추가 광검출기의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열될 수 있다.
추가적으로, 방법(1300)의 다양한 실시예들에서, 광검출기 및/또는 기판의 하나 이상의 영역은 리소그래피를 이용하여 정의될 수 있다. 예를 들어, 광검출기 및/또는 기판의 하나 이상의 영역은 전자 빔 리소그래피, 포토리소그래피, 나노임프린트 리소그래피, 간섭 리소그래피, 화학 리소그래피, X선 리소그래피, 극자외선 리소그래피, 딥 펜 나노리소그래피(dip-pen nanolithography), 또는 스캐닝 프로브 리소그래피를 이용하여 정의될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광검출기 및/또는 기판의 하나 이상의 영역은 가법 제조(additive manufacturing)(예를 들어, 3차원(3D) 프린팅 또는 스테레오리소그래피)를 이용하여 정의될 수 있다. 다른 가법 또는 감법 기술들이 추가적으로 또는 대안적으로 사용될 수 있다.
V. 결론
암전류를 완화하는 다수의 전략이 본 명세서에서 개별적으로 도시되고 설명된다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 전략(예를 들어, 방법, 디바이스, 또는 시스템)은 다른 곳 또는 본 명세서에서 설명되는 다른 전략들(예를 들어, 방법들, 디바이스들, 또는 시스템들)과 조합될 수 있다는 것이 이해된다. 이러한 조합들은 예를 들어, 암전류를 더 완화하기 위해 동시에 이용될 수 있다. 또한, 다중의 디바이스(예를 들어, SiPM과 같은 검출기 어레이에 직렬로 연결되는, APD들과 같은 다중의 광검출기)를 포함하는 시스템들에서, 암전류를 완화하기 위해 단일 디바이스가 수정될 수 있고, 암전류를 완화하기 위해 복수의 디바이스가 수정될 수 있거나, 또는 암전류를 완화하기 위해 모든 디바이스들이 수정될 수 있다는 것이 이해된다.
또한, 본 개시내용에서 암전류를 완화하는 기술들 중 다수는 p-n 접합들을 포함하는 광검출기들을 참조하여 도시되고 설명된다. 또한, 기술들 중 적어도 일부가 비 p-n 접합 광검출기들에서 암전류를 완화하기 위해 적용될 수 있다는 것이 이해된다. 더욱이, 본 명세서에서 도시되고 설명된 기술들 중 일부는 비 반도체 광검출기들에서 광 검출을 위한 시간 감쇠를 완화하기 위해 사용될 수 있다.
본 개시내용은 본 출원에 설명된 특정 실시예들과 관련하여 한정되지 않으며, 이 특정 실시예들은 다양한 양태의 예시로서 의도된다. 많은 수정 및 변경이 그의 사상 및 범위에서 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있고, 이는 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 명세서에 열거된 것들 이외에, 본 개시내용의 범위 내에 있는 기능적으로 등가인 방법들 및 장치들이, 전술한 설명으로부터 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 이러한 수정들 및 변경들은 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다.
위의 상세한 설명은 개시된 시스템들, 디바이스들, 및 방법들의 다양한 특징들 및 기능들을 첨부 도면들을 참조하여 기술하였다. 도면들에서, 유사한 기호들은 맥락이 달리 지시하지 않는 한 전형적으로 유사한 컴포넌트들을 식별한다. 본 명세서 및 도면에 설명된 예시적인 실시예들은 제한하려는 것이 아니다. 본 명세서에 제시된 주제의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예가 이용될 수 있고 다른 변경이 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 일반적으로 설명되고 도면들에 예시된 본 개시내용의 양태들은 매우 다양한 상이한 구성들로 배열, 대체, 조합, 분리 및 설계될 수 있으며, 이들 모두는 본 명세서에서 명시적으로 상정된다는 것이 쉽게 이해될 것이다.
도면들에 도시되는 특정 배열들은 제한적인 것으로 보아서는 안 된다. 다른 실시예들이 주어진 도면에 도시된 각각의 요소보다 더 많게 또는 더 적게 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 예시되는 요소들의 일부가 조합되거나 생략될 수 있다. 또한, 예시적인 실시예는 도면에 예시되지 않은 요소들을 포함할 수 있다.
본 명세서에 다양한 양태들 및 실시예들이 개시되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자에게는 다른 양태들 및 실시예들이 명백할 것이다. 본 명세서에 개시된 다양한 양태 및 실시예는 예시의 목적을 위한 것이고, 제한을 의도하지 않으며, 진정한 범위는 다음의 청구항에 의해 지시된다.
따라서, 본 개시내용의 실시예들은 아래에 열거된 EEE들(enumerated example embodiments) 중 하나에 관련될 수 있다.
EEE 1은 디바이스이고, 이 디바이스는:
기판; 및
상기 기판에 결합된 광검출기를 포함하고,
여기서 상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고,
여기서 상기 기판은 상기 기판의 제2 표면상의 표면 결함들을 포함하고,
여기서 상기 표면 결함들은 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하기 위해 전자들 및 정공들의 재결합을 허용한다.
EEE2는 EEE1의 디바이스이며, 여기서 표면 결함들 중 적어도 하나는 토폴로지 결함, 제2 표면의 병진 대칭이 파괴되는 결함, 흡착, 또 다른 재료와의 계면, 일관성 없는 결정립계, 적층 결함, 역상 경계, 또는 댕글링 본드를 포함한다.
EEE3은 EEE1 또는 EEE2의 디바이스이고, 상기 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
여기서 상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결된다.
EEE4는 디바이스이고, 이 디바이스는:
기판; 및
상기 기판에 결합된 광검출기를 포함하고,
여기서 상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고,
여기서 상기 기판은 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하기 위해 전자들 및 정공들의 재결합을 허용하는 결정학적 결함들을 포함한다.
EEE5는 EEE4의 디바이스이고, 상기 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
여기서 상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결된다.
EEE6은 EEE4 또는 EEE5의 디바이스이며, 여기서 결정학적 결함들은 공공 결함들, 외부 침입 결함들, 프렌켈 결함들, 반자리 결함들, 치환 결함들, 또는 토폴로지 결함들을 포함한다.
EEE7은 디바이스이며, 이 디바이스는:
기판; 및
상기 기판에 결합된 광검출기를 포함하고,
여기서 상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고,
여기서 상기 기판의 깊이는 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하기 위해 상기 기판 내에서의 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 100 배이다.
EEE8은 EEE7의 디바이스이고, 상기 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
여기서 상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결된다.
EEE9는 EEE7 또는 EEE8의 디바이스이고, 여기서 상기 기판의 깊이는 상기 기판 내의 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 10 배이고, 상기 기판 내의 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 1 배이고, 상기 기판 내의 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 0.1 배이고, 또는 상기 기판 내의 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 0.01 배이다.
EEE10은 EEE7 내지 EEE9 중 임의의 것의 디바이스이고, 여기서 상기 기판의 깊이는 기판의 광학 흡수 길이의 최대 1000 배, 기판의 광학 흡수 길이의 최대 100 배, 기판의 광학 흡수 길이의 최대 10 배, 최대로 기판의 광학 흡수 길이, 기판의 광학 흡수 길이의 최대 0.1 배, 기판의 광학 흡수 길이의 최대 0.01 배, 또는 기판의 광학 흡수 길이의 최대 10-3 배이다.
EEE11은 EEE7 내지 EEE10 중 임의의 것의 디바이스이며, 여기서 상기 기판의 깊이는 상기 광원으로부터 방출되는 광에 대한 최대 흡수 깊이를 정의한다.
EEE12는 디바이스이고, 이 디바이스는:
기판; 및
상기 기판에 결합된 광검출기를 포함하고,
여기서 상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고,
여기서 상기 디바이스는 상기 기판 및 상기 광검출기의 재료 조성에 기초한 밴드 구조를 갖고,
여기서 상기 밴드 구조는 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하도록 구성된다.
EEE13은 EEE12의 디바이스이고, 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
여기서 상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결되고,
여기서 상기 밴드 구조는 상기 추가 광검출기의 재료 조성에 기초한다.
EEE14는 EEE12 또는 EEE13의 디바이스이고,
여기서 상기 밴드 구조는 상기 광검출기의 공핍 영역을 넘는 상기 밴드 구조의 전도대 또는 가전자대의 곡률에 기초하여 상기 광검출기의 공핍 영역을 넘어 연장되는 전계를 유도하고,
여기서 상기 전계는 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 소수 캐리어들이 광 여기될 때 상기 광검출기의 공핍 영역을 향해 소수 캐리어들을 가속시키는 드리프트 전류를 유도하도록 구성된다.
EEE15는 EEE12 내지 EEE14 중 임의의 것의 디바이스이고,
여기서 상기 밴드 구조는 전위 장벽을 포함하고,
여기서 상기 전위 장벽은 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들이 확산으로 인해 상기 광검출기의 공핍 영역에 도달하는 것을 방지하도록 구성된다.
EEE16은 EEE15의 디바이스이며, 여기서 상기 전위 장벽에 대응하는 장벽 두께는 적어도 1nm 두께, 적어도 10nm 두께, 또는 적어도 100nm 두께이다.
EEE17은 EEE15 또는 EEE16의 디바이스이고,
여기서 상기 기판은 밴드 갭을 포함하고,
여기서, 상기 전위 장벽은: 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 가전자대 에너지, 또는 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 가전자대 에너지를 포함한다.
EEE18은 EEE12 내지 EEE17 중 임의의 것의 디바이스이고,
여기서 상기 밴드 구조는 전위 우물을 포함하고,
여기서 상기 전위 우물은 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들이 확산으로 인해 상기 광검출기의 공핍 영역에 도달하는 것을 방지하도록 구성된다.
EEE19는 EEE18의 디바이스이며, 여기서 전위 우물에 대응하는 우물 두께는 적어도 1nm 두께, 적어도 10nm 두께, 또는 적어도 100nm 두께이다.
EEE20은 EEE18 또는 EEE19의 디바이스이고,
여기서 상기 기판은 밴드 갭을 포함하고,
여기서 전위 우물은: 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 가전자대 에너지, 또는 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 가전자대 에너지를 포함한다.
EEE21은 EEE12 내지 EEE20 중 임의의 것의 디바이스이고,
여기서 상기 기판은 2개 이상의 재료를 포함하고,
여기서 상기 밴드 구조는 이종구조를 포함하고,
여기서 상기 이종구조는 상기 광원으로부터 방출된 광과 연관된 광자 에너지보다 큰 밴드 갭을 갖는 제1 재료를 포함하고,
여기서 상기 제1 재료는 상기 기판 내에서 제1 깊이로 상기 기판 내에 존재하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 대한 최대 흡수 깊이를 정의한다.
EEE22는 디바이스이고, 이 디바이스는:
기판;
상기 기판에 결합된 광검출기 -
상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열됨 -; 및
상기 기판의 제2 표면에 결합된 반사 방지 층 -
상기 반사 방지 층은 상기 기판을 통과하는 광을 상기 디바이스의 외부에 결합하고, 그에 의해 상기 광원으로부터 방출된 광의 상기 기판 내에서의 반사들을 방지하여, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초한 상기 기판에서의 소수 캐리어 광 여기를 감소시킴으로써, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하도록 구성됨 - 을 포함한다.
EEE23은 EEE22의 디바이스이고, 상기 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
여기서 상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결된다.
EEE24는 EEE22 또는 EEE23의 디바이스이며, 여기서 상기 반사 방지 층은 그레이딩된 인덱스 반사 방지 코팅, 1/4 파장 광학 층, 브래그 격자, 회절 격자, 또는 인덱스 매칭된 수동 기판을 포함한다.
EEE25는 디바이스이고, 이 디바이스는:
기판; 및
상기 기판에 결합된 광검출기를 포함하고,
여기서 상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고,
여기서 상기 기판의 제2 표면은 연마되거나 평탄화되고, 그에 의해 상기 광원으로부터 방출된 광의 상기 기판 내에서의 반사들을 방지하여, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초한 상기 기판에서의 소수 캐리어 광 여기를 감소시킴으로써, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화한다.
EEE26은 EEE25의 디바이스이며, 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
여기서 상기 기판에 결합된 상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결된다.
EEE27은 디바이스이고, 이 디바이스는:
기판;
상기 기판에 결합된 광검출기; 및
대역 차단 광학 필터를 포함하고,
여기서 상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고,
상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 상기 광원으로부터의 광은 상기 대역 차단 광학 필터를 통해 투과되고,
여기서 상기 대역 차단 광학 필터는 상기 광원으로부터 방출된 광의 하나 이상의 파장의 강도를 감소시켜서, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초한 상기 기판에서의 소수 캐리어 광 여기를 감소시킴으로써, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하도록 구성된다.
EEE28은 EEE27의 디바이스이며, 상기 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
여기서 상기 기판에 결합된 상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결된다.
EEE29는 디바이스이고, 이 디바이스는:
기판;
상기 기판에 결합된 광검출기; 및
비선형 광학 흡수기를 포함하고,
여기서 상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고,
여기서 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 상기 광원으로부터의 광은 상기 비선형 광학 흡수기를 통해 투과되고,
여기서 상기 비선형 광학 흡수기는 임계 전력 레벨 이상인 상기 광원으로부터 방출된 광의 하나 이상의 파장의 강도를 감소시켜서, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초한 상기 기판에서의 소수 캐리어 광 여기를 감소시킴으로써, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하도록 구성된다.
EEE30은 EEE29의 디바이스이고, 상기 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
여기서 상기 기판에 결합된 상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결된다.
EEE31은 방법이고, 이 방법은:
디바이스를 제공하는 단계 - 상기 디바이스는:
기판; 및
상기 기판에 결합된 광검출기를 포함하고,
상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열됨 -;
상기 광원으로부터 광을 제공하는 단계; 및
상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하는 단계를 포함한다.
EEE32는 EEE31의 방법이며, 여기서 암전류를 완화하는 단계는 상기 광원으로부터의 광이 상기 디바이스의 바닥 표면을 조사하도록 상기 광원으로부터 광을 제공하는 단계를 포함한다.
EEE33은 EEE31 또는 EEE32의 방법이며, 여기서 상기 암전류를 완화하는 단계는 상기 디바이스의 동작 온도를 수정하는 단계를 포함한다.
EEE34는 EEE31 내지 EEE33 중 임의의 것의 방법이며, 여기서 상기 암전류를 완화하는 단계는 상기 광원으로부터 방출된 광의 파장을 변조하는 단계를 포함한다.
EEE35는 EEE31 내지 EEE34 중 임의의 것의 방법이며, 여기서 상기 암전류를 완화하는 단계는 상기 광원으로부터 방출된 광의 전력을 변조하는 단계를 포함한다.
EEE36은 EEE31 내지 EEE35 중 임의의 것의 방법이며, 여기서 상기 암전류를 완화하는 단계는 상기 광원으로부터 방출된 광의 펄스 주파수 또는 듀티 사이클을 변조하는 단계를 포함한다.
EEE37은 제조 방법이고, 이 제조 방법은:
기판을 제공하는 단계;
상기 기판 내에 또는 그 상에 광검출기를 형성하는 단계 - 상기 광검출기는 상기 광검출기의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열됨 -; 및
상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계를 포함한다.
EEE38은 EEE37의 방법이며, 여기서 상기 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 상기 기판의 일부를 제거하여 상기 기판을 얇게 함으로써, 상기 기판의 깊이를 상기 기판 내의 소수 캐리어의 확산 길이의 100 배 이하로 감소시키는 단계를 포함한다.
EEE39는 EEE37 또는 EEE38의 방법이며, 여기서 상기 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 전자들과 정공들의 재결합을 허용하는 상기 기판 내에서의 결정학적 결함들을 생성하는 단계를 포함한다.
EEE40은 EEE37 내지 EEE39 중 임의의 것이 방법이며, 여기서 상기 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 상기 기판 및 상기 광검출기의 재료 조성에 기초하여 밴드 구조를 정의하는 단계를 포함한다.
EEE41은 EEE40의 방법이고,
여기서 상기 밴드 구조는 상기 광검출기의 공핍 영역을 넘는 상기 밴드 구조의 전도대 또는 가전자대의 곡률에 기초하여 상기 광검출기의 공핍 영역을 넘어 연장되는 전계를 유도하고,
여기서 상기 전계는 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 소수 캐리어들이 광 여기될 때 상기 광검출기의 공핍 영역을 향해 소수 캐리어들을 가속시키는 드리프트 전류를 유도하도록 구성된다.
EEE42는 EEE40 또는 EEE41의 방법이고,
여기서 상기 밴드 구조는 전위 장벽을 포함하고,
여기서 상기 전위 장벽은 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들이 확산으로 인해 상기 광검출기의 공핍 영역에 도달하는 것을 방지하도록 구성된다.
EEE43은 EEE42의 방법이며, 여기서 상기 전위 장벽에 대응하는 장벽 두께는 적어도 1nm 두께, 적어도 10nm 두께, 또는 적어도 100nm 두께이다.
EEE44는 EEE42 또는 EEE43의 방법이고,
여기서 상기 기판은 밴드 갭을 포함하고,
여기서, 상기 전위 장벽은: 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 가전자대 에너지, 또는 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 가전자대 에너지를 포함한다.
EEE45는 EEE40 내지 EEE44 중 임의의 것의 방법이고,
여기서 상기 밴드 구조는 전위 우물을 포함하고,
여기서 상기 전위 우물은 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들이 확산으로 인해 상기 광검출기의 공핍 영역에 도달하는 것을 방지하도록 구성된다.
EEE46은 EEE45의 방법이며, 여기서 상기 전위 우물에 대응하는 우물 두께는 적어도 1nm 두께, 적어도 10nm 두께, 또는 적어도 100nm 두께이다.
EEE47은 EEE45 또는 EEE46의 방법이고,
여기서 상기 기판은 밴드 갭을 포함하고,
여기서 전위 우물은: 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 가전자대 에너지, 또는 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 가전자대 에너지를 포함한다.
EEE48은 EEE40 내지 EEE47 중 임의의 것의 방법이고,
여기서 상기 기판은 2개 이상의 재료를 포함하고,
여기서 상기 밴드 구조는 이종구조를 포함하고,
여기서 상기 이종구조는 상기 광원으로부터 방출된 광과 연관된 광자 에너지보다 큰 밴드 갭을 갖는 제1 재료를 포함하고,
여기서 상기 제1 재료는 상기 기판 내에서 제1 깊이로 상기 기판 내에 존재하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 대한 최대 흡수 깊이를 정의한다.
EEE49는 EEE37 내지 EEE48 중 임의의 것의 방법이며, 여기서 상기 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 상기 기판의 제2 표면에 반사 방지 층을 결합하는 단계를 포함하고,
여기서 상기 반사 방지 층은 상기 기판을 통해 통과하는 광을 상기 기판의 외부에 결합하고, 그에 의해 상기 광원으로부터 방출된 광의 상기 기판 내에서의 반사들을 방지함으로써 상기 기판 내에서 소수 캐리어들의 광 여기를 감소시키도록 구성된다.
EEE50은 EEE49의 방법이고, 여기서 상기 반사 방지 층은 그레이딩된 인덱스 반사 방지 코팅, 1/4 파장 광학 층, 브래그 격자, 회절 격자, 또는 인덱스 매칭된 수동 기판을 포함한다.
EEE51은 EEE37 내지 EEE50 중 임의의 것의 방법이며, 여기서 상기 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 상기 기판의 제2 표면을 연마 또는 평탄화하고, 그에 의해 상기 광원으로부터 방출된 광의 상기 기판 내에서 반사들을 방지하여 상기 기판 내에서의 소수 캐리어들의 광 여기를 감소시키는 단계를 포함한다.
EEE52는 EEE37 내지 EEE51 중 임의의 것의 방법이며, 여기서 상기 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 상기 광검출기의 상단 표면 위에 대역 차단 광학 필터를 도포하고, 그에 의해 상기 광원으로부터 방출된 광이 상기 대역 차단 광학 필터를 통해 상기 광검출기를 조사하도록 상기 광검출기를 구성하는 단계를 포함하고,
여기서 상기 대역 차단 광학 필터는 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초한 상기 기판에서의 소수 캐리어들의 광 여기를 감소시키기 위해, 상기 광원으로부터 방출된 광의 하나 이상의 파장의 강도를 감소시키도록 구성된다.
EEE53은 EEE37 내지 EEE52 중 임의의 것의 방법이고, 상기 광검출기를 바이어싱하기 위해 사용되는 하나 이상의 전극에 상기 기판과 상기 광검출기를 플립 칩 본딩하여, 상기 광검출기가 기판의 제2 표면을 조사하는 광원으로부터의 광을 검출하게 배열되도록 하는 단계를 추가로 포함한다.
EEE54는 EEE37 내지 EEE53 중 임의의 것의 방법이며,
상기 기판 내에 또는 그 상에 추가 광검출기를 형성하는 단계 - 상기 추가 광검출기는 상기 추가 광검출기의 상단 표면을 조사하는 상기 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열됨 -; 및
상기 광검출기와 직렬로 상기 추가 광검출기를 전기적으로 연결하는 단계를 추가로 포함한다.
EEE55는 EEE37 내지 EEE54 중 임의의 것의 방법이며, 여기서 상기 광검출기 또는 상기 기판의 하나 이상의 영역은 리소그래피를 이용하여 정의된다.
Claims (55)
- 디바이스로서:
기판; 및
상기 기판에 결합된 광검출기를 포함하고,
상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고,
상기 기판은 상기 기판의 제2 표면상의 표면 결함들을 포함하고,
상기 표면 결함들은 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하기 위해 전자들 및 정공들의 재결합을 허용하는 디바이스. - 제1항에 있어서, 상기 표면 결함들 중 적어도 하나는 토폴로지 결함, 상기 제2 표면의 병진 대칭이 파괴되는 결함, 흡착, 또 다른 재료와의 계면, 일관성 없는 결정립계, 적층 결함, 역상 경계, 또는 댕글링 본드를 포함하는 디바이스.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결되는 디바이스. - 디바이스로서:
기판; 및
상기 기판에 결합된 광검출기를 포함하고,
상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고,
상기 기판은 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하기 위해 전자들 및 정공들의 재결합을 허용하는 결정학적 결함들을 포함하는 디바이스. - 제4항에 있어서, 상기 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결되는 디바이스. - 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 결정학적 결함들은 공공 결함들(vacancy defects), 외부 침입 결함들(interstitial defects), 프렌켈 결함들(Frenkel defects), 반자리 결함들(antisite defects), 치환 결함들(substitutional defects), 또는 토폴로지 결함들을 포함하는 디바이스.
- 디바이스로서:
기판; 및
상기 기판에 결합된 광검출기를 포함하고,
상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고,
상기 기판의 깊이는 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하기 위해 상기 기판 내에서의 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 100 배인 디바이스. - 제7항에 있어서, 상기 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결되는 디바이스. - 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 기판의 깊이는 상기 기판 내의 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 10 배, 상기 기판 내의 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 1 배, 상기 기판 내의 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 0.1 배, 또는 상기 기판 내의 소수 캐리어의 확산 길이의 최대 0.01 배인 디바이스.
- 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 깊이는 상기 기판의 광학 흡수 길이의 최대 1000 배, 상기 기판의 광학 흡수 길이의 최대 100 배, 상기 기판의 광학 흡수 길이의 최대 10 배, 최대로 상기 기판의 광학 흡수 길이, 상기 기판의 광학 흡수 길이의 최대 0.1 배, 상기 기판의 광 흡수 길이의 최대 0.01 배, 또는 상기 기판의 광학 흡수 길이의 최대 10-3배인 디바이스.
- 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 깊이는 상기 광원으로부터 방출된 광에 대한 최대 흡수 깊이를 정의하는 디바이스.
- 디바이스로서:
기판; 및
상기 기판에 결합된 광검출기를 포함하고,
상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고,
상기 디바이스는 상기 기판 및 상기 광검출기의 재료 조성에 기초한 밴드 구조를 갖고,
상기 밴드 구조는 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하도록 구성되는 디바이스. - 제12항에 있어서, 상기 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결되고,
상기 밴드 구조는 상기 추가 광검출기의 재료 조성에 기초하는 디바이스. - 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 밴드 구조는 상기 광검출기의 공핍 영역을 넘는 상기 밴드 구조의 전도대 또는 가전자대의 곡률에 기초하여 상기 광검출기의 공핍 영역을 넘어 연장되는 전계를 유도하고,
상기 전계는 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 소수 캐리어들이 광 여기될 때 상기 광검출기의 공핍 영역을 향해 소수 캐리어들을 가속시키는 드리프트 전류를 유도하도록 구성되는 디바이스. - 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밴드 구조는 전위 장벽을 포함하고,
상기 전위 장벽은 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들이 확산으로 인해 상기 광검출기의 공핍 영역에 도달하는 것을 방지하도록 구성되는 디바이스. - 제15항에 있어서, 상기 전위 장벽에 대응하는 장벽 두께는 적어도 1nm 두께, 적어도 10nm 두께, 또는 적어도 100nm 두께인 디바이스.
- 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 기판은 밴드 갭을 포함하고,
상기 전위 장벽은: 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 가전자대 에너지, 또는 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 가전자대 에너지를 포함하는 디바이스. - 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밴드 구조는 전위 우물을 포함하고,
상기 전위 우물은 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들이 확산으로 인해 상기 광검출기의 공핍 영역에 도달하는 것을 방지하도록 구성되는 디바이스. - 제18항에 있어서, 상기 전위 우물에 대응하는 우물 두께는 적어도 1nm 두께, 적어도 10nm 두께, 또는 적어도 100nm 두께인 디바이스.
- 제18항 또는 제19항에 있어서,
상기 기판은 밴드 갭을 포함하고,
상기 전위 우물은: 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 가전자대 에너지, 또는 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 가전자대 에너지를 포함하는 디바이스. - 제12항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 2개 이상의 재료를 포함하고,
상기 밴드 구조는 이종구조를 포함하고,
상기 이종구조는 상기 광원으로부터 방출된 광과 연관된 광자 에너지보다 큰 밴드 갭을 갖는 제1 재료를 포함하고,
상기 제1 재료는 상기 기판 내에서 제1 깊이로 상기 기판 내에 존재하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 대한 최대 흡수 깊이를 정의하는 디바이스. - 디바이스로서:
기판; 및
상기 기판에 결합된 광검출기 -
상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열됨 -; 및
상기 기판의 제2 표면에 결합된 반사 방지 층 -
상기 반사 방지 층은 상기 기판을 통과하는 광을 상기 디바이스의 외부에 결합하고, 그에 의해 상기 광원으로부터 방출된 광의 상기 기판 내에서의 반사들을 방지하여, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초한 상기 기판에서의 소수 캐리어 광 여기를 감소시킴으로써, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화시키도록 구성됨 - 을 포함하는 디바이스. - 제22항에 있어서, 상기 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결되는 디바이스. - 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 반사 방지 층은 그레이딩된 인덱스 반사 방지 코팅, 1/4 파장 광학 층, 브래그 격자, 회절 격자, 또는 인덱스 매칭된 수동 기판을 포함하는 디바이스.
- 디바이스로서:
기판; 및
상기 기판에 결합된 광검출기를 포함하고,
상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고,
상기 기판의 제2 표면은 연마되거나 평탄화되고, 그에 의해 상기 광원으로부터 방출된 광의 상기 기판 내에서의 반사들을 방지하여, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초한 상기 기판에서의 소수 캐리어 광 여기를 감소시킴으로써, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하는 디바이스. - 제25항에 있어서, 상기 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
상기 기판에 결합된 상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결되는 디바이스. - 디바이스로서:
기판;
상기 기판에 결합된 광검출기; 및
대역 차단 광학 필터를 포함하고,
상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고,
상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터의 광은 상기 대역 차단 광학 필터를 통해 투과되고,
상기 대역 차단 광학 필터는 상기 광원으로부터 방출된 광의 하나 이상의 파장의 강도를 감소시켜서, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초한 상기 기판에서의 소수 캐리어 광 여기를 감소시킴으로써, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하도록 구성되는 디바이스. - 제27항에 있어서, 상기 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
상기 기판에 결합된 상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결되는 디바이스. - 디바이스로서:
기판;
상기 기판에 결합된 광검출기; 및
비선형 광학 흡수기를 포함하고,
상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고,
상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터의 광은 상기 비선형 광학 흡수기를 통해 투과되고,
상기 비선형 광학 흡수기는 임계 전력 레벨 이상인 상기 광원으로부터 방출된 광의 하나 이상의 파장의 강도를 감소시켜서, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초한 상기 기판에서의 소수 캐리어 광 여기를 감소시킴으로써, 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하도록 구성되는 디바이스. - 제29항에 있어서, 상기 기판에 결합된 추가 광검출기를 추가로 포함하고,
상기 기판에 결합된 상기 추가 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열되고, 상기 광검출기와 직렬로 전기적으로 연결되는 디바이스. - 방법으로서:
디바이스를 제공하는 단계 - 상기 디바이스는:
기판; 및
상기 기판에 결합된 광검출기를 포함하고,
상기 광검출기는 상기 디바이스의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열됨 -;
상기 광원으로부터 광을 제공하는 단계; 및
상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하는 단계를 포함하는 방법. - 제31항에 있어서, 상기 암전류를 완화하는 단계는 상기 광원으로부터의 광이 상기 디바이스의 바닥 표면을 조사하도록 상기 광원으로부터 광을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
- 제31항 또는 제32항에 있어서, 상기 암전류를 완화하는 단계는 상기 디바이스의 동작 온도를 수정하는 단계를 포함하는 방법.
- 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 암전류를 완화하는 단계는 상기 광원으로부터 방출된 광의 파장을 변조하는 단계를 포함하는 방법.
- 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 암전류를 완화하는 단계는 상기 광원으로부터 방출된 광의 전력을 변조하는 단계를 포함하는 방법.
- 제31항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 암전류를 완화하는 단계는 상기 광원으로부터 방출된 광의 펄스 주파수 또는 듀티 사이클을 변조하는 단계를 포함하는 방법.
- 제조 방법으로서:
기판을 제공하는 단계;
상기 기판 내에 또는 그 상에 광검출기를 형성하는 단계 - 상기 광검출기는 상기 광검출기의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열됨 -; 및
상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 광 여기되는 소수 캐리어들로부터 발생하는 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계를 포함하는 방법. - 제37항에 있어서, 상기 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 상기 기판의 일부를 제거하여 상기 기판을 얇게 함으로써, 상기 기판의 깊이를 상기 기판 내의 소수 캐리어의 확산 길이의 100 배 이하로 감소시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제37항 또는 제38항에 있어서, 상기 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 전자들과 정공들의 재결합을 허용하는 상기 기판 내에서의 결정학적 결함들을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
- 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 상기 기판 및 상기 광검출기의 재료 조성에 기초하여 밴드 구조를 정의하는 단계를 포함하는 방법.
- 제40항에 있어서,
상기 밴드 구조는 상기 광검출기의 공핍 영역을 넘는 상기 밴드 구조의 전도대 또는 가전자대의 곡률에 기초하여 상기 광검출기의 공핍 영역을 넘어 연장되는 전계를 유도하고,
상기 전계는 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초하여 상기 기판에서 소수 캐리어들이 광 여기될 때 상기 광검출기의 공핍 영역을 향해 소수 캐리어들을 가속시키는 드리프트 전류를 유도하도록 구성되는 방법. - 제40항 또는 제41항에 있어서,
상기 밴드 구조는 전위 장벽을 포함하고,
상기 전위 장벽은 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들이 확산으로 인해 상기 광검출기의 공핍 영역에 도달하는 것을 방지하도록 구성되는 방법. - 제42항에 있어서, 상기 전위 장벽에 대응하는 장벽 두께는 적어도 1nm 두께, 적어도 10nm 두께, 또는 적어도 100nm 두께인 방법.
- 제42항 또는 제43항에 있어서,
상기 기판은 밴드 갭을 포함하고,
상기 전위 장벽은: 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 전도대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 가전자대 에너지, 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 가전자대 에너지, 또는 상기 전위 장벽을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지를 넘어 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 가전자대 에너지를 포함하는 방법. - 제40항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밴드 구조는 전위 우물을 포함하고,
상기 전위 우물은 상기 기판에서 광 여기된 소수 캐리어들이 확산으로 인해 상기 광검출기의 공핍 영역에 도달하는 것을 방지하도록 구성되는 방법. - 제45항에 있어서, 상기 전위 우물에 대응하는 우물 두께는 적어도 1nm 두께, 적어도 10nm 두께, 또는 적어도 100nm 두께인 방법.
- 제45항 또는 제46항에 있어서,
상기 기판은 밴드 갭을 포함하고,
상기 전위 우물은: 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 전도대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 전도대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.01배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.05배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.1배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.15배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.2배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.25배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.5배인 가전자대 에너지, 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 0.75배인 가전자대 에너지, 또는 상기 전위 우물을 둘러싸는 상기 기판의 밴드 구조의 가전자대 에너지 아래에 상기 기판의 밴드 갭의 적어도 1.0배인 가전자대 에너지를 포함하는 방법. - 제40항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 2개 이상의 재료를 포함하고,
상기 밴드 구조는 이종구조를 포함하고,
상기 이종구조는 상기 광원으로부터 방출된 광과 연관된 광자 에너지보다 큰 밴드 갭을 갖는 제1 재료를 포함하고,
상기 제1 재료는 상기 기판 내에서 제1 깊이로 상기 기판 내에 존재하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 대한 최대 흡수 깊이를 정의하는 방법. - 제37항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 상기 기판의 제2 표면에 반사 방지 층을 결합하는 단계를 포함하고,
상기 반사 방지 층은 상기 기판을 통해 통과하는 광을 상기 기판의 외부에 결합하고, 그에 의해 상기 광원으로부터 방출된 광의 상기 기판 내에서의 반사들을 방지함으로써 상기 기판 내에서 소수 캐리어들의 광 여기를 감소시키도록 구성되는 방법. - 제49항에 있어서, 상기 반사 방지 층은 그레이딩된 인덱스 반사 방지 코팅, 1/4 파장 광학 층, 브래그 격자, 회절 격자, 또는 인덱스 매칭된 수동 기판을 포함하는 방법.
- 제37항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 상기 기판의 제2 표면을 연마 또는 평탄화하고, 그에 의해 상기 광원으로부터 방출된 광의 상기 기판 내에서의 반사들을 방지하여 상기 기판 내에서의 소수 캐리어들의 광 여기를 감소시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제37항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 암전류를 완화하는 처리 단계를 수행하는 단계는 상기 광검출기의 상단 표면 위에 대역 차단 광학 필터를 도포하고, 그에 의해 상기 광원으로부터 방출된 광이 상기 대역 차단 광학 필터를 통해 상기 광검출기를 조사하도록 상기 광검출기를 구성하는 단계를 포함하고,
상기 대역 차단 광학 필터는 상기 광원으로부터 방출된 광의 하나 이상의 파장의 강도를 감소시켜서 상기 광원으로부터 방출된 광에 기초한 상기 기판에서의 소수 캐리어들의 광 여기를 감소시키도록 구성되는 방법. - 제37항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광검출기를 바이어싱하기 위해 사용되는 하나 이상의 전극에 상기 기판과 상기 광검출기를 플립 칩 본딩하여, 상기 광검출기가 상기 기판의 제2 표면을 조사하는 광원으로부터의 광을 검출하게 배열되도록 하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제37항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판 내에 또는 그 상에 추가 광검출기를 형성하는 단계 - 상기 추가 광검출기는 상기 추가 광검출기의 상단 표면을 조사하는 광원으로부터 방출된 광을 검출하도록 배열됨 -; 및
상기 광검출기와 직렬로 상기 추가 광검출기를 전기적으로 연결하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제37항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광검출기 또는 상기 기판의 하나 이상의 영역은 리소그래피를 이용하여 정의되는 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020237017539A KR20230074858A (ko) | 2018-01-29 | 2019-01-24 | 광검출기들에서의 검출 시간 제어 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201862623388P | 2018-01-29 | 2018-01-29 | |
| US62/623,388 | 2018-01-29 | ||
| US15/939,619 US10490687B2 (en) | 2018-01-29 | 2018-03-29 | Controlling detection time in photodetectors |
| US15/939,619 | 2018-03-29 | ||
| PCT/US2019/014927 WO2019147789A1 (en) | 2018-01-29 | 2019-01-24 | Controlling detection time in photodetectors |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237017539A Division KR20230074858A (ko) | 2018-01-29 | 2019-01-24 | 광검출기들에서의 검출 시간 제어 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200074256A true KR20200074256A (ko) | 2020-06-24 |
Family
ID=67392918
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020207017146A KR20200074256A (ko) | 2018-01-29 | 2019-01-24 | 광검출기들에서의 검출 시간 제어 |
| KR1020237017539A KR20230074858A (ko) | 2018-01-29 | 2019-01-24 | 광검출기들에서의 검출 시간 제어 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237017539A KR20230074858A (ko) | 2018-01-29 | 2019-01-24 | 광검출기들에서의 검출 시간 제어 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (4) | US10490687B2 (ko) |
| EP (2) | EP3747056B1 (ko) |
| JP (2) | JP7428643B2 (ko) |
| KR (2) | KR20200074256A (ko) |
| CN (1) | CN111630667B (ko) |
| IL (1) | IL276046B2 (ko) |
| SG (1) | SG11202004450WA (ko) |
| WO (1) | WO2019147789A1 (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10490687B2 (en) | 2018-01-29 | 2019-11-26 | Waymo Llc | Controlling detection time in photodetectors |
| US11965989B2 (en) * | 2020-11-04 | 2024-04-23 | Beijing Voyager Technology Co., Ltd. | Copackaging photodetector and readout circuit for improved LiDAR detection |
| US11527562B1 (en) * | 2021-06-23 | 2022-12-13 | Aeluma, Inc. | Photodetector module comprising emitter and receiver |
Family Cites Families (47)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3534231A (en) | 1968-02-15 | 1970-10-13 | Texas Instruments Inc | Low bulk leakage current avalanche photodiode |
| FR2108781B1 (ko) * | 1970-10-05 | 1974-10-31 | Radiotechnique Compelec | |
| US3979604A (en) * | 1973-08-16 | 1976-09-07 | Texas Instruments Incorporated | Infrared charge-coupled imager |
| EP0023656B1 (en) * | 1979-07-23 | 1984-05-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Charge storage type semiconductor device |
| JPS5771189A (en) * | 1980-10-22 | 1982-05-01 | Hitachi Ltd | Light-receiving element |
| US4479139A (en) * | 1980-11-10 | 1984-10-23 | Santa Barbara Research Center | Charge coupled device open circuit image detector |
| US4616247A (en) * | 1983-11-10 | 1986-10-07 | At&T Bell Laboratories | P-I-N and avalanche photodiodes |
| GB8417303D0 (en) * | 1984-07-06 | 1984-08-08 | Secr Defence | Infra-red detector |
| FR2592740B1 (fr) * | 1986-01-08 | 1988-03-18 | Commissariat Energie Atomique | Detecteur photovoltaique en hgcdte a heterojonction et son procede de fabrication |
| JPH02177379A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-10 | Kyocera Corp | 赤外線受光素子 |
| JP2639347B2 (ja) | 1994-06-23 | 1997-08-13 | 日本電気株式会社 | 半導体受光素子 |
| JP2601231B2 (ja) | 1994-12-22 | 1997-04-16 | 日本電気株式会社 | 超格子アバランシェフォトダイオード |
| JPH08330620A (ja) * | 1995-06-05 | 1996-12-13 | Sharp Corp | 受光素子 |
| US5952837A (en) * | 1995-07-18 | 1999-09-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Scanning photoinduced current analyzer capable of detecting photoinduced current in nonbiased specimen |
| JP3018976B2 (ja) | 1995-12-28 | 2000-03-13 | 富士ゼロックス株式会社 | 半導体受光素子 |
| JP3141847B2 (ja) | 1998-07-03 | 2001-03-07 | 日本電気株式会社 | アバランシェフォトダイオード |
| US6515315B1 (en) | 1999-08-05 | 2003-02-04 | Jds Uniphase, Corp. | Avalanche photodiode for high-speed applications |
| US6906358B2 (en) | 2003-01-30 | 2005-06-14 | Epir Technologies, Inc. | Nonequilibrium photodetector with superlattice exclusion layer |
| US6905977B2 (en) | 2003-03-26 | 2005-06-14 | National Taiwan University | Method of improving electroluminescent efficiency of a MOS device by etching a silicon substrate thereof |
| JP2005072387A (ja) | 2003-08-26 | 2005-03-17 | Matsushita Electric Works Ltd | 光半導体装置、半導体リレー装置及び光信号受信装置 |
| JP2005223022A (ja) | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Ntt Electornics Corp | アバランシ・フォトダイオード |
| FR2875751A1 (fr) | 2004-09-30 | 2006-03-31 | Lohr Ind | Systeme d'alimentation electrique par le sol pour vehicule electrique |
| JP4908112B2 (ja) | 2006-01-17 | 2012-04-04 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出素子 |
| JP4193870B2 (ja) | 2006-05-09 | 2008-12-10 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、撮像装置 |
| DE602007002018D1 (de) * | 2006-06-28 | 2009-10-01 | St Microelectronics Sa | Von hinten beleuchtete Bildaufnahmevorrichtung |
| US9368193B2 (en) * | 2006-10-11 | 2016-06-14 | Goran Krilic | Methods for reducing power dissipation in drowsy caches and for retaining data in cache-memory sleep mode |
| JP2008177212A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| EP2124256A4 (en) * | 2007-02-02 | 2014-06-25 | Rohm Co Ltd | Solid state imaging device and method of production therefor |
| RU2369941C2 (ru) * | 2007-08-01 | 2009-10-10 | Броня Цой | Преобразователь электромагнитного излучения (варианты) |
| US7821807B2 (en) | 2008-04-17 | 2010-10-26 | Epir Technologies, Inc. | Nonequilibrium photodetectors with single carrier species barriers |
| US8203195B2 (en) | 2008-04-18 | 2012-06-19 | Invisage Technologies, Inc. | Materials, fabrication equipment, and methods for stable, sensitive photodetectors and image sensors made therefrom |
| US20110102393A1 (en) * | 2008-07-02 | 2011-05-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Display device |
| JP5598696B2 (ja) | 2009-04-09 | 2014-10-01 | 日本電気株式会社 | 光受信装置および光受信装置の信号光変換方法 |
| US8835657B2 (en) | 2009-05-06 | 2014-09-16 | Bayer Cropscience Ag | Cyclopentanedione compounds and their use as insecticides, acaricides and/or fungicides |
| JP2013080728A (ja) | 2010-01-07 | 2013-05-02 | Hitachi Ltd | アバランシェフォトダイオード及びそれを用いた受信機 |
| IT1399690B1 (it) * | 2010-03-30 | 2013-04-26 | St Microelectronics Srl | Fotodiodo a valanga operante in modalita' geiger ad elevato rapporto segnale rumore e relativo procedimento di fabbricazione |
| US8835979B1 (en) | 2010-06-04 | 2014-09-16 | Hrl Laboratories, Llc | Compound-barrier infrared photodetector |
| US8461624B2 (en) | 2010-11-22 | 2013-06-11 | Intel Corporation | Monolithic three terminal photodetector |
| US8975715B2 (en) | 2011-09-14 | 2015-03-10 | Infineon Technologies Ag | Photodetector and method for manufacturing the same |
| JPWO2013157180A1 (ja) | 2012-04-19 | 2015-12-21 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| DE112013002670B4 (de) * | 2012-06-15 | 2020-07-02 | Hitachi High-Technologies Corp. | Lichtsignal-Detektierschaltung, Lichtmengen-Detektiervorrichtung und mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung |
| EP2808908B1 (en) * | 2013-05-31 | 2023-04-19 | Mellanox Technologies, Ltd. | High-speed photodetector |
| US9412782B2 (en) * | 2013-07-08 | 2016-08-09 | BAE Systems Imaging Solutions Inc. | Imaging array with improved dynamic range utilizing parasitic photodiodes within floating diffusion nodes of pixels |
| WO2015171572A1 (en) * | 2014-05-05 | 2015-11-12 | Trustees Of Boston University | Dark current mitigation with diffusion control |
| US10038156B2 (en) | 2015-08-31 | 2018-07-31 | The University Of Akron | Photodetector utilizing quantum dots and perovskite hybrids as light harvesters |
| US10594965B2 (en) * | 2017-09-13 | 2020-03-17 | Semiconductor Components Industries, Llc | Avalanche photodiode image sensors |
| US10490687B2 (en) * | 2018-01-29 | 2019-11-26 | Waymo Llc | Controlling detection time in photodetectors |
-
2018
- 2018-03-29 US US15/939,619 patent/US10490687B2/en active Active
-
2019
- 2019-01-24 WO PCT/US2019/014927 patent/WO2019147789A1/en unknown
- 2019-01-24 CN CN201980009596.2A patent/CN111630667B/zh active Active
- 2019-01-24 KR KR1020207017146A patent/KR20200074256A/ko active Application Filing
- 2019-01-24 JP JP2020526362A patent/JP7428643B2/ja active Active
- 2019-01-24 IL IL276046A patent/IL276046B2/en unknown
- 2019-01-24 EP EP19744302.1A patent/EP3747056B1/en active Active
- 2019-01-24 KR KR1020237017539A patent/KR20230074858A/ko not_active Application Discontinuation
- 2019-01-24 SG SG11202004450WA patent/SG11202004450WA/en unknown
- 2019-01-24 EP EP23188765.4A patent/EP4246107A3/en active Pending
- 2019-10-18 US US16/656,891 patent/US10971645B2/en active Active
-
2021
- 2021-03-03 US US17/191,459 patent/US11594650B2/en active Active
-
2022
- 2022-10-18 JP JP2022167234A patent/JP2023015075A/ja active Pending
-
2023
- 2023-01-25 US US18/159,508 patent/US11973154B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US10971645B2 (en) | 2021-04-06 |
| EP4246107A3 (en) | 2023-11-15 |
| US20190237609A1 (en) | 2019-08-01 |
| EP3747056B1 (en) | 2023-09-06 |
| KR20230074858A (ko) | 2023-05-31 |
| JP2023015075A (ja) | 2023-01-31 |
| IL276046B2 (en) | 2024-04-01 |
| US20200052144A1 (en) | 2020-02-13 |
| IL276046B1 (en) | 2023-12-01 |
| JP7428643B2 (ja) | 2024-02-06 |
| US20210210647A1 (en) | 2021-07-08 |
| US20230170429A1 (en) | 2023-06-01 |
| EP4246107A2 (en) | 2023-09-20 |
| EP3747056A1 (en) | 2020-12-09 |
| US10490687B2 (en) | 2019-11-26 |
| EP3747056A4 (en) | 2021-11-10 |
| CN111630667A (zh) | 2020-09-04 |
| SG11202004450WA (en) | 2020-06-29 |
| WO2019147789A1 (en) | 2019-08-01 |
| JP2021511655A (ja) | 2021-05-06 |
| IL276046A (en) | 2020-08-31 |
| US11973154B2 (en) | 2024-04-30 |
| US11594650B2 (en) | 2023-02-28 |
| CN111630667B (zh) | 2024-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11594650B2 (en) | Controlling detection time in photodetectors | |
| US11765477B2 (en) | Apparatus for wavelength conversion using layers of different photoelectric conversion materials for detecting visible and infared light simultaneously | |
| EP3480861B1 (en) | Light-receiving element and near infrared light detector | |
| JP4856031B2 (ja) | アバランシェフォトダイオード | |
| Kirdoda et al. | Geiger mode Ge-on-Si single-photon avalanche diode detectors | |
| US20210263155A1 (en) | Apparatus and method for optical sensing using an optoelectronic device and optoelectronic device arrays | |
| EP3480862B1 (en) | Light-receiving element and near infrared light detector | |
| RU2647980C2 (ru) | Фотодиод для средневолнового инфракрасного излучения | |
| KR101762431B1 (ko) | 크로스톡 방지 구조를 가지는 실리콘 광전자 증배센서 | |
| JP7060009B2 (ja) | レーザーレーダー装置 | |
| Jin | Impact ionization in AlGaAsSb avalanche photodiodes | |
| KR101762430B1 (ko) | 이면 조사형 실리콘 광전자 증배센서 및 그 제조방법 | |
| KR20240082764A (ko) | 근적외선 감지용 포토다이오드 및 이의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| E801 | Decision on dismissal of amendment | ||
| A107 | Divisional application of patent |