KR20180098687A

Photosensitive imaging devices and associated methods

Abstract

The present invention provides photosensitive devices and methods related thereto. In one aspect, for example, a photosensitive imager device comprises a semiconductor substrate having a plurality of doped regions forming at least one junction, the textured substrate being coupled to the semiconductor substrate and positioned to interact with electromagnetic radiation. a region and an electrical transmission element coupled to the semiconductor substrate and operative to transmit an electrical signal from the at least one junction. In one aspect, the textured region functions to facilitate generation of an electrical signal from detection of infrared electromagnetic radiation. In another aspect, interacting with electromagnetic radiation comprises increasing the effective absorption length of the semiconductor substrate as compared to the semiconductor substrate without the textured region.

KR20180098687A, drawing sheet 1
Sheet 1 of 18

Term

4 yearsto projected expiry

Projected expiry 17 September 2030, counted from filing; an application has no term until it is granted.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Published
  4. Today
  5. Projected expiry

28 claims: 3 independent, 25 dependent

  1. 1
    감광성 이미저 장치에 있어서, 상기 장치는 적어도 하나의 접합(junction)을 형성하는 복수의 도핑된 영역을 갖는 반도체 기판과, 상기 반도체 기판으로 연결되고, 전자기 복사와 상호작용하도록 위치하는 텍스처링된 영역(textured region)과, 상기 반도체 기판으로 연결되고, 적어도 하나의 접합으로부터의 전기 신호를 전달하는 전기 전달 요소(electrical transfer element) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  2. 2
    제 1 항에 있어서, 상기 텍스처링된 영역은 적외선 전자기 복사의 검출로부터 전기 신호의 발생을 촉진시키는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  3. 3
    제 1 항에 있어서, 전자기 복사와의 상호작용은, 텍스처링된 영역이 없는 반도체 기판에 비교할 때 반도체 기판의 유효 흡수 길이를 증가시키는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  4. 4
    제 1 항에 있어서, 전기 전달 요소는 트랜지스터, 감지 노드(sensing node), 전달 게이트(transfer gate), 및 이들의 조합 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  5. 5
    제 1 항에 있어서, 반도체 기판에 연결되어 있고, 상기 반도체 기판에 전자기 복사를 유지하도록 위치하는 반사성 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  6. 6
    제 1 항에 있어서, 텍스처링된 영역이, 상기 복수의 도핑된 영역과 반대쪽의 반도체 기판 표면에 위치하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  7. 7
    제 6 항에 있어서, 텍스처링된 영역은, 전자기 복사를 반도체 기판 내로, 또는 반도체 기판을 벗어나도록 지향시키도록 기능하는 표면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  8. 8
    제 7 항에 있어서, 반도체 기판에 대한 텍스처링된 영역의 표면 형상은 경사진 형태, 피라미드 형태, 역-피라미드 형태, 구 형태, 포물선 형태, 비대칭 형태, 대칭 형태, 및 이들의 조합 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  9. 9
    제 1 항에 있어서, 텍스처링된 영역은, 복수의 도핑된 영역에 인접한 반도체 기판의 표면에 위치하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  10. 10
    제 9 항에 있어서, 복수의 도핑된 영역 반대쪽의 반도체 기판 표면 상에 위치하는 추가 텍스처링된 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  11. 11
    제 1 항에 있어서, 상기 텍스처링된 영역은 복수의 도핑된 영역 중 적어도 하나와 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  12. 12
    제 1 항에 있어서, 텍스처링된 영역은, 마이크론(micron) 크기, 나노(nano) 크기, 및 이들의 조합 중에서 선택된 크기를 갖는 표면 특징부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  13. 13
    제 12 항에 있어서, 표면 특징부는, 원뿔, 기둥, 피라미드, 마이크로렌즈, 양자점(quantum dot), 뒤집힌 특징부(inverted feature) 및 이들의 조합 중에서 선택된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  14. 14
    제 1 항에 있어서, 텍스처링된 영역은, 레이저 처리, 화학적 에칭, 나노각인(nanoimprinting), 물질 증착, 및 이들의 조합 중에서 선택된 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  15. 15
    제 1 항에 있어서, 반도체 기판에 광결합되어 있고, 반도체 기판 내로 입사 전자기 복사를 집속(focus)하도록 배치된 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
  16. 16
    청구항 제1항에 따르는 감광성 이미저 장치를 적어도 2개 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 어레이.
  17. 17
    제 16 항에 있어서, 적어도 2개의 감광성 이미저 장치들 사이에 배치되는 적어도 하나의 트렌치 고립부(trench isolation)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 어레이.
  18. 18
    감광성 이미저 장치를 제작하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 반도체 기판 상에 텍스처링된 영역(textured region)을 형성하는 단계로서, 반도체 기판은 적어도 하나의 접합(junction)을 형성하는 복수의 도핑된 영역을 가지며, 텍스처링된 영역은 전자기 복사와 상호작용하기 위한 위치에서 형성되는 특징의, 상기 텍스처링된 영역을 형성하는 단계, 및 전기 전달 요소가 상기 적어도 하나의 접합으로부터의 전기를 전달하도록 전기 전달 요소를 반도체 기판으로 연결하는 단계 를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치를 제작하기 위한 방법.
  19. 19
    제 18 항에 있어서, 텍스처링된 영역을 형성하는 단계는 레이저 처리, 화학적 에칭, 나노각인(nanoimprinting), 물질 증착, 및 이들의 조합 중에서 선택된 공정에 의해 이뤄지는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치를 제작하기 위한 방법.
  20. 20
    제 18 항에 있어서, 텍스처링된 영역을 형성하는 단계는, 마이크론(micron) 크기, 나노(nano) 크기, 및 이들의 조합 중에서 선택된 크기를 갖는 표면 특징부를 형성하기 위해, 레이저 복사로 표적 영역을 조사(irradiating)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치를 제작하기 위한 방법.
  21. 21
    제 20 항에 있어서, 표적 영역을 조사하는 단계는, 조사에 의해 도펀트가 텍스처링된 영역에 혼입되도록 레이저 복사를 도펀트에 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치를 제작하기 위한 방법.
  22. 22
    제 20 항에 있어서, 조사는, 펨토초 레이저(femtosecond laser), 피코초 레이저(picosecond laser), 나노초 레이저(nanosecond laser), 및 이들의 조합 중에서 선택된 것을 포함하는 펄스형 레이저(pulsed laser)를 이용해 수행되는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치를 제작하기 위한 방법.
  23. 23
    제 18 항에 있어서, 감광성 이미저 장치의 전기적 반응(electrical response)을 조율하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치를 제작하기 위한 방법.
  24. 24
    제 23 항에 있어서, 조율하는 단계는 전자기 복사의 특정 파장을 선택적으로 확산시키거나 선택적으로 흡수하기 위한 치수를 갖도록 표면 특징부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치를 제작하기 위한 방법.
  25. 25
    제 23 항에 있어서, 조율하는 단계는, 텍스처링된 영역의 배치, 텍스처링된 영역의 물질 유형, 텍스처링된 영역의 두께, 텍스처링된 영역의 도펀트 유형, 텍스처링된 영역의 도핑 프로파일, 반도체 기판의 도핑 프로파일, 기판의 두께, 및 이들의 조합 중에서 선택된 인자를 통해 이뤄지는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치를 제작하기 위한 방법.
  26. 26
    제 18 항에 있어서, 전기 전달 요소는 트랜지스터, 감지 노드, 전달 게이트, 및 이들의 조합 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치를 제작하기 위한 방법.
  27. 27
    제 18 항에 있어서, 300℃ 내지 1100℃의 온도까지로 반도체 기판을 어닐링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치를 제작하기 위한 방법.
  28. 28
    감광성 이미저 장치에 있어서, 상기 장치는 적어도 하나의 접합(junction)을 형성하는 복수의 도핑된 영역을 갖는 반도체 기판, 상기 반도체 기판에 연결되어 있고, 전자기 복사와 상호작용하도록 위치하는 텍스처링된 영역(textured region), 반도체 기판으로 연결된 적어도 4개의 트랜지스터 를 포함하며, 상기 트랜지스터 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 접합과 전기 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 감광성 이미저 장치.
Independent claims28