KR900005127B1 - 저감도용 실리콘 포토 다이오우드 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명에 따른 포토 다이오우드의 평면도.
제2도는 본 발명에 따른 포토 다이오우드의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체 기판 2 : N웰
3 : N+확산영역 4 : P+확산영역
5 : P+가이드링 6,7 : 알루미늄합금
8,9 : 접촉창 10 : 산화막
본 발명은 저감도용 실리콘 포토 다이오우드에 관한 것으로, 특히 수평구조의 저감도용 실리콘 PIN 포토 다이오우드에 관한 것이다.
포토 다이오우드는 P-N 접합부에 역방향 바이어스를 가하고 빛을 쪼이면 빛을 받아 전류로 변환시키는 수광 소자이고, 포토 다이오우드의 효율은 수광하는 빛의 파장이나 수광소자를 제작하는 물질에 따라 달라지며, 실리콘 포토 다이오우드는 특히 가시광 영역이나 근 적외광 영역에서 뛰어난 효율을 보인다.
종래의 실리콘을 이용한 포토 다이오우드는 PIN수직 구조를 이룬다.
PIN 포토다이오우드는 P+층과 N+층 사이에 저항이 진성반도체 정도로 높은 I층을 형성시켜 I층을 공핍층으로 사용하는 구조를 말하며, 수직구조의 PIN포토다이오우드는 통상적으로 I층이 수십 V의 바이어스전압에서 수십 ㎛의 공핍영역을 가지므로 효율이 높아서 많이 사용되었다.
그러나 이 수직구조의 PIN포토다이오우드는 수십 ㎛가 되는 공핍영역의 컨트롤이 포토다이오우드의 특성에 중요한 영향을 미치므로 그에따른 실리콘 웨이퍼의 미세한 이면 가공 기술이 필요하였다.
따라서 종래의 포토다이오우드는 웨이퍼 자체의 이면 가공기술을 수반하기 때문에 제작상 독립성을 지니고 있다. 즉 한 웨이퍼상에 포토다이오우드만을 제작해야하는 단점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 웨이퍼의 가공없이 수광능력과 효율 및 작동전압의 조절이 가능하며, 시스템과 동시에 제작이 가능한 수평구조의 PIN포토다이오우드를 제공함에 있다.
이하 본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 수평구조 포토다이오우드의 평면도로서, 영역(1)은 P형 기판영역이고, 영역(2)는 N웰 영역이며, 영역(3)은 N+확산 영역이고, 영역(4)는 P+확산영역이며, 영역(5)는 P+가이드링 영역이고, 영역(6)은 P+확산영역과 접촉하는 알루미늄 합금층이며, 영역(7)은 N+확산영역과 접촉하는 알루미늄 합금층이고 영역(8)(9)는 고농도 확산영역(3)(4)와 알루미늄 합금층(6)(7)을 접촉하기 위한 창이다.
제2도는 본 발명에 따른 제1도 수평구조 포토다이오우드를 a-a'로 절단한 단면도를 도시한 것이다. P형 반도체 기판(1)상부에 1014단위의 도우즈로 인이온 주입을 하고 확산시켜 형성된 N웰(2)이 있고 N웰(2)에 1010단위의 도우즈로 비소 이온 주입을 하고 확산시켜 형성된 고농도 N+영역(3)과 1019단위의 도우즈로 붕소 이온 주입을 하고 확산시켜 형성된 고농도 P+영역(4)이 형성되어 있고 N웰 주위로 고농도 P+가이드링(5)이 형성되어 있으며 N웰 영역상부의 고농도 P+(4)과 고농도 N+영역(3)사이에 무반사막(11)이 형성되어 있고 고농도 P+영역(4) 및 고농도 N+영역(3)과 접촉부(8)(9)를 통해 알루미늄 합금(6)(7)이 접속되어 있으며 알루미늄 합금층과 산화막 사이의 소정부분에는 절연층(12)이 형성되어 있고 반도체 기판상부 나머지 부분엔 산화막(10)이 형성되어 있다. 반도체 기판상부 나머지 부분엔 산화막(10)이 형성되어 있다.
상기 제1도 및 제2도에 도시한 바와같이 본 발명의 포토 다이오우드는 수평 P+/N+다이오우드 구조이며 N-웰 영역은 공핍영역으로 절연 효과를 동시에 갖는다.
상기 포토다이오우드는 N-영역에 광이 쬐어지면 전자와 홀이 발생되어 알루미늄 합금층(6)(7)에서 가해주는 바이어스 전압에 따라 N+또는 P+영역으로 이동하여 동작한다.
상기 포토다이오우드의 제조방법은 간단히 설명하면 다음과 같다.
먼저 P형 웨이퍼(1)상에 인이온 주입을 하고 확산시켜 N웰을 형성하고, 소자의 액티브 영역을 확정하고 필드영역에 필드 산화막을 형성하며, 비소이온 주입을 하고 확산시켜 고농도 N+영역을 형성하고 붕소이온 주입을 하고 확산시켜 고농도 P+영역을 형성한후 무반사막과 금속층을 형성한다.
상기와 같은 공정순서는 모오스 집적회로의 제조공정순서와 거의 일치하며 이러한 장점은 수평구조 실리콘 PIN포토다이오우드가 필요한 시스템과 동시에 제작이 가능하게 해준다.
단 모오스 회로의 P+/ P+형성 특성 즉 수평으로의 확산에 따른 깊은 공핍영역의 효과로 고감도에서는 사용할수 없으며 저감도에서 사용이 용이하다.
그러나 500KeV 이상의 높은 에너지로 이온주입을 실시하여 레트로 그레이드 정션(Ratrograde Junction)을 사용하면 개선이 가능하다.
상술한 바와같은 본 발명은 수평구조 실리콘 PIN포토 다이오우드의 형성으로 웨이퍼의 이면연마 공정이 제거되므로 제조가 간단하고 용이해지며, 포토다이오우드를 필요로하는 시스템과 동시에 제작이 가능하다.
또한 본 발명은 수평구조로 포토 다이오우드를 구성하므로 N영역(I)을 설계자가 원하는 데로 변화시킬 수 있고 I영역의 변화에 따라 포토다이오우드의 수광능력 또는 효율을 조정할 수 있는 이점이 있다.
Claims (1)
- PIN 구조의 실리콘 포토다이오우드에 있어서, P형 반도체 기판(1)상부에 형성된 N웰(2)은 공핍영역(I)(2)으로 하고 N웰(2)상에 고농도 P+확산영역(4)과 N+확산영역(3)과 상기 확산영역들(3)(4)주위에 P+가이드링영역(5)을 영역(3)을 형성하여 수평 PIN 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 저감도용 실리콘 포토다이오우드.
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