KR102070499B1 - Silicon structure capable of controlling photo-reactive property - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물에 관한 것으로서, 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판 상에 적어도 일부가 횡단면의 폭이 점진적으로 증가하도록 구성되는 실리콘 와이어; 상기 실리콘 와이어 상에 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역; 하나 이상의 층을 포함하며, 상기 실리콘 와이어에 적층되는 광흡수층; 상기 실리콘 와이어 또는 상기 실리콘 기판 중 적어도 하나에 형성되는 제어 단자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 우수한 광 반응 특성을 가지는 동시에, 광 반응 특성을 제어할 수 있도록 구성되는 실리콘 구조물이 제공된다.The present invention relates to a silicon structure capable of controlling photoreaction characteristics, comprising: a silicon substrate; At least a portion of the silicon wire on the silicon substrate, the silicon wire being configured to gradually increase in width in cross section; A source region and a drain region formed on the silicon wire; A light absorbing layer comprising one or more layers, the light absorbing layer laminated on the silicon wire; And a control terminal formed on at least one of the silicon wire or the silicon substrate.
According to the present invention, there is provided a silicon structure having excellent photoreaction characteristics and configured to control photoreaction characteristics.
Description
본 발명은 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물에 관한 것으로서, 광 반응 특성이 우수할 뿐만 아니라, 이러한 광 반응 특성을 자체적으로 제어할 수 있는 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
다양한 소재 중 실리콘 기반의 센서는 우수한 특성을 가져 다양한 응용분야에서 널리 이용되고 있으며, 광센서용 실리콘 구조물에 대한 연구도 지속되고 있다. 특히, 연구실 단위에서 벗어나 전자기기 등에 필수적으로 탑재되는 센서 등에 적용되고 그러한 전자기기의 소형화 경향이 높아짐에 따라, 전자기기 시장에서는 센서의 소형화 및 성능을 극대화하고자 하는데 관심이 크게 높아지고 있는 실정이다.Among various materials, silicon-based sensors have excellent characteristics and are widely used in various applications, and research on silicon structures for optical sensors has been continued. In particular, as it is applied to a sensor that is essentially mounted on an electronic device away from a laboratory unit, and the trend of miniaturization of such an electronic device increases, the interest in increasing the miniaturization and performance of a sensor in the electronic device market is increasing.
다만, 공정이 크게 개선됨에 따라 다양한 형태의 미세 구조물을 제작을 통하여 센서의 크기를 줄이는데는 어려움이 크지 않으나, 광 반응 특성을 원하는 수준으로 개선하는데는 여전히 어려움을 겪고 있다.However, as the process is greatly improved, it is not difficult to reduce the size of the sensor by manufacturing various types of microstructures, but it is still difficult to improve the optical response characteristics to a desired level.
특히, 종래의 실리콘 구조물을 포함한 광 센서의 경우에는 특정 파장대의 광에만 반응하는 한계가 있다는 점에서, 다양한 기기에 적용하기 어려워 활용성이 떨어지는 문제가 있었다. 또한, 종래의 실리콘 구조물이 적용된 광 센서는 성능 면에서도 월등하게 우수한 감도를 보여주는데도 한계가 있었다.In particular, in the case of a conventional optical sensor including a silicon structure, there is a limit that reacts only to light in a specific wavelength range, and thus it is difficult to be applied to various devices, and there is a problem that the utility is inferior. In addition, the conventional optical sensor with a silicon structure has a limit in showing an excellent sensitivity in terms of performance.
또한, 광 반응 특성이 우수한 구조물이라 하더라도, 적용되는 사용 분야 및 환경에 따라서 그 특성을 동적으로 조절하여야 하는 경우에, 구조물을 재설계 하여야 하는 불편함이 있었다.In addition, even in a structure having excellent light response characteristics, there is an inconvenience in that the structure must be redesigned when the characteristics are to be dynamically adjusted according to the application field and environment to be applied.
뿐만 아니라, 단일 기판에 복수의 실리콘 구조물을 형성하는 경우에, 공정 특성상 모든 미세 구조물 들을 균일하게 가공하기 어려웠고, 그로 인하여 광 반응 특성에 있어서도 구조물 간 차이를 보이게 되는 문제가 있었다.In addition, in the case of forming a plurality of silicon structures on a single substrate, it is difficult to uniformly process all the microstructures due to the process characteristics, and thus there is a problem in that there is a difference between the structures in the light reaction characteristics.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 우수한 광 반응 특성을 가지는 동시에, 광 반응 특성을 제어할 수 있도록 구성되는 실리콘 구조물을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a silicon structure which is configured to solve such a conventional problem and to control photoreaction characteristics while having excellent photoreaction characteristics.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판 상에 적어도 일부가 횡단면의 폭이 점진적으로 증가하도록 구성되는 실리콘 와이어; 상기 실리콘 와이어 상에 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역; 하나 이상의 층을 포함하며, 상기 실리콘 와이어에 적층되는 광흡수층; 상기 실리콘 와이어 또는 상기 실리콘 기판 중 적어도 하나에 형성되는 제어 단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물에 의해 달성된다.The object is, according to the present invention, a silicon substrate; At least a portion of the silicon wire on the silicon substrate, the silicon wire being configured to gradually increase in width in cross section; A source region and a drain region formed on the silicon wire; A light absorbing layer comprising one or more layers, the light absorbing layer laminated on the silicon wire; And a control terminal formed on at least one of the silicon wire or the silicon substrate.
또한, 상기 실리콘 와이어는, 제1 실리콘층; 상기 제1 실리콘층으로부터 상측으로 연장되는 제2 실리콘층;을 포함하며, 상기 제1 실리콘층 또는 상기 제2 실리콘층 중 적어도 하나는 단부로 갈수록 폭이 점진적으로 증가할 수 있다.In addition, the silicon wire, the first silicon layer; And a second silicon layer extending upward from the first silicon layer, wherein at least one of the first silicon layer and the second silicon layer may gradually increase in width toward an end portion thereof.
또한, 상기 제1 실리콘층과 상기 제2 실리콘층은 서로 분리될 수 있다.In addition, the first silicon layer and the second silicon layer may be separated from each other.
또한, 상기 제1 실리콘층과 상기 제2 실리콘층은 일체로 서로 연결될 수 있다.In addition, the first silicon layer and the second silicon layer may be integrally connected to each other.
또한, 상기 제어 단자는, 상기 실리콘 와이어 또는 상기 실리콘 기판 중 어느 하나에만 선택적으로 형성되거나, 또는, 상기 실리콘 와이어 또는 상기 실리콘 기판 모두에 형성될 수 있다.In addition, the control terminal may be selectively formed only on any one of the silicon wire or the silicon substrate, or may be formed on both the silicon wire or the silicon substrate.
또한, 상기 광흡수층은, 상기 실리콘 와이어의 상부벽 및 측벽 상에 형성되며, 실리콘 산화물(SiOx)로 구성되는 제1 흡수층; 상기 제1 흡수층의 측벽 상에만 선택적으로 형성되며, 실리콘 질화물(SixNy)로 구성되는 제2 흡수층;을 포함할 수 있다.The light absorbing layer may include: a first absorbing layer formed on the upper wall and the sidewall of the silicon wire, and formed of silicon oxide (SiO x ); And a second absorption layer selectively formed only on sidewalls of the first absorption layer and formed of silicon nitride (Si x N y ).
또한, 상기 제1 흡수층에 의해서 상기 실리콘 와이어와 전기적으로 분리되도록 형성되는 게이트 패턴을 더 포함할 수 있다.The gate pattern may further include a gate pattern formed to be electrically separated from the silicon wire by the first absorbing layer.
또한, 상기 게이트 패턴은 상기 제1 흡수층의 상부벽에 폭방향을 따라 형성될 수 있다.In addition, the gate pattern may be formed along a width direction on an upper wall of the first absorbing layer.
또한, 상기 게이트 패턴은 상기 제1 흡수층의 상부벽으로부터 상기 제1 흡수층의 측벽으로 연장될 수 있다. In addition, the gate pattern may extend from a top wall of the first absorbing layer to a sidewall of the first absorbing layer.
또한, 상기 게이트 패턴은, 상기 제1 흡수층의 상부벽에 형성되는 상부패턴; 상기 광흡수층의 측벽에 형성되며, 상기 상부패턴과는 전기적으로 분리되는 측벽패턴;을 포함할 수 있다.The gate pattern may include an upper pattern formed on an upper wall of the first absorbing layer; And sidewall patterns formed on sidewalls of the light absorption layer and electrically separated from the upper pattern.
본 발명에 따르면, 우수한 광 반응 특성을 갖는 동시에, 광 반응 특성을 쉽게 제어할 수 있도록 구성되는 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물이 제공된다.According to the present invention, there is provided a silicon structure having excellent photoreaction characteristics and at the same time capable of property control configured to be able to easily control photoreaction characteristics.
또한, 양단부로 갈수록 폭이 증가하는 형태의 실리콘 와이어를 통하여 보다 감응도가 높은 센서에 적용될 수 있는 장점이 있다.In addition, there is an advantage that can be applied to a more sensitive sensor through the silicon wire of the width increases toward both ends.
또한, 다양한 위치에 실리콘 와이어와 전기적으로 연결되는 제어단자를 형성하고, 여기에 인가되는 전압을 제어함으로써 광 반응 특성을 쉽게 제어할 수 있다. In addition, it is possible to easily control the light response characteristics by forming a control terminal electrically connected to the silicon wire at various positions, and by controlling the voltage applied thereto.
특히, 제어단자를 통하여 용도에 따라 광 반응 특성을 다양하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 복수개의 실리콘 와이어가 형성되는 경우 각 실리콘 와이어의 광 반응 특성을 개별 제어함으로써 각 실리콘 와이어 간의 광 반응 특성 차이를 최소화할 수 있는 장점이 있다.In particular, the control terminal can control various photoreaction characteristics according to the use, and in the case where a plurality of silicon wires are formed, the photoreaction characteristics of each silicon wire can be controlled by individually controlling the photoreaction characteristics of each silicon wire. There is an advantage that can be minimized.
또한, 실리콘 와이어와 전기적으로 연결되지 않는 게이트 전극을 추가로 형성함으로써, 소스 영역과 드레인 영역 사이의 전류 흐름을 용이하게 제어할 수 있다.In addition, by further forming a gate electrode that is not electrically connected to the silicon wire, it is possible to easily control the flow of current between the source region and the drain region.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물을 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물의 변형례를 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물의 다른 변형례를 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물을 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물의 변형례를 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물을 도시한 것이고,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물의 변형례를 도시한 것이다.1 illustrates a silicon structure capable of controlling photoreaction characteristics according to a first embodiment of the present invention.
2 illustrates a modification of a silicon structure capable of controlling photoreaction characteristics according to a first embodiment of the present invention.
3 is a view showing another modified example of the silicon structure capable of controlling the photoreaction characteristic according to the first embodiment of the present invention,
4 illustrates a silicon structure capable of controlling photoreaction characteristics according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 illustrates a modification of a silicon structure capable of controlling photoreaction characteristics according to a second embodiment of the present invention.
6 illustrates a silicon structure capable of controlling photoreaction characteristics according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 illustrates a modification of a silicon structure capable of controlling photoreaction characteristics according to a third embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a silicon structure capable of controlling photoreaction characteristics according to various embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물을 도시한 것이다.1 illustrates a silicon structure capable of controlling photoreaction characteristics according to a first embodiment of the present invention.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물(100)은 광에 반응하여 전기적 신호를 발생시키기 위한 마이크로 또는 나노 스케일의 미세 구조물이며, 실리콘 기판(110)과 실리콘 와이어(120)와 소스 영역(130)과 드레인 영역(140)과 광흡수층(150)과 제어 단자(160)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the
상기 실리콘 기판(110)은 후술하는 실리콘 와이어(120)가 형성되는 기판 구조물이다. 제한되지는 않으나, 실리콘 기판(110)은 단결정 또는 다결정의 실리콘 기판으로 이루어지며, 제한되지 않고 p형 불순물 또는 n형 불순물이 도핑된 기판일 수 있다.The
상기 실리콘 와이어(120)는 상술한 실리콘 기(110)판 상에 형성되는 것으로서, 제1 실리콘층(121)과 제2 실리콘층(122)을 포함하여 구성된다.The
상기 제1 실리콘층(121)은 실리콘 와이어(120)의 하층을 구성하는 것으로서, 실리콘 기판(110)으로부터 돌출된다.The
상기 제2 실리콘층(122)은 실리콘 와이어(120)의 상층을 구성하는 것으로서, 제1 실리콘층(121)의 상단부로부터 소정 간격 이격 된다. 즉, 본 실시예에서의 제1 실리콘층(121)과 제2 실리콘층(122)은 상호 물리적으로 분리되는 구조를 갖는다.The
한편, 제1 실리콘층(121)은 실리콘 기판(110)으로부터 상측으로 갈수록 횡단면의 폭이 점진적으로 감소하는 형태를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 제1 실리콘층(121)은 상단부의 폭이 하단부의 폭보다 작은 것이 바람직하다. On the other hand, it is preferable that the
또한, 제2 실리콘층(122)은 상측으로 갈수록 횡단면의 폭이 점진적으로 증가하는 형상을 갖도록 구성된다.In addition, the
상기 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)은 실리콘 와이어(110) 상에 서로 이격되게 형성된다. The
상기 광흡수층(150)은 실리콘 와이어(120) 상에 형성되는 것으로서, 제1 흡수층(151)과 제2 흡수층(152)을 포함한다.The
상기 제1 흡수층(151)은 실리콘 와이어(120)의 외벽, 구체적으로는, 제2 실리콘층(122)의 상부벽 및 제1 실리콘층(121) 및 제2 실리콘층(122)의 측벽을 둘러싸도록 형성된다.The first absorbing
제1 흡수층(151)은 다양한 산화물으로 이루어지는 군 중 어느 하나로 구성되는 층으로서, 구체적으로는, 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물, 마그네슘 산화물, 인듐 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 티타늄 산화물, 망간 산화물, 텅스텐 산화물 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.The first absorbing
상기 제2 흡수층(152)은 제1 흡수층(151)의 측벽에만 선택적으로 형성된다. 즉, 제2 흡수층(152)은 제1 흡수층(151)의 상부벽에는 형성되지 않는다. 한편, 제2 흡수층(152)은 질화물, 바람직하게는 실리콘 질화물(SixNy) 소재로 구성되는 것이 바람직하다.The second absorbing
본 발명에 의하면, 광흡수층(150)은 더 많은 광입자를 보다 장시간 동안 트랩함으로써, 실리콘 와이어(120)가 보다 많은 광 입자에 반응할 수 있도록 함으로써 전체적인 광 반응 특성을 크게 증가시키는 것이다. According to the present invention, the
뿐만 아니라, 실리콘 와이어(120)로 한번 입사한 광 입자는 제1 실리콘층(121)과 제2 실리콘층(122)이 이루는 경사면에 의하여 반복적으로 재반사 됨으로써, 외부로 유실되지 않고 광흡수층(150)으로 재흡수될 확률이 크게 증가한다.In addition, the light particles once incident on the
특히, 상대적으로 제2 실리콘층(122)은 상부측으로 갈수록 폭이 점진적으로 증가하는 형상을 가지므로 한번 입사된 광 입자기 외부로 방출될 확률은 매우 낮다. 즉, 실리콘 와이어(120) 내로 바로 입사하지 못한 광 입자는 구조물의 경사면에 의하여 반복적으로 재반사되어 외부로 방출될 확률이 매우 낮아지는 효과가 있는 것이다.In particular, since the
따라서, 본 발명에 따르면, 제1 실리콘층(121)과 제2 실리콘층(122)으로 구성되는 실리콘 와이어(120)은 양단으로 갈수록 폭이 점점 증가하는 형태의 경사면을 가짐으로써 광입자의 재반사확률을 증가시킬 수 있고, 광입자를 장시간 트랩할 수 있도록 하여 전체적으로는 광 반응 감도가 향상될 수 있는 것이다.Therefore, according to the present invention, the
상기 제어 단자(160)는 인가되는 전압을 제어하여 실리콘 와이어(120)가 광에 반응하는 민감도를 조절하기 위한 단자로서, 실리콘 와이어(120) 에 형성된다.The
구체적으로, 제어 단자(160)의 위치가 제한되는 것은 아니나, 본 발명에서는, 제어 단자(160)는 실리콘 와이어(120)의 소스 영역(130)과 가까운 영역에 형성된다.Specifically, the position of the
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물의 변형례를 도시한 것이다.Figure 2 shows a modification of the silicon structure capable of controlling the light response characteristics according to the first embodiment of the present invention.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어 단자(160, 170)는 실리콘 기판(110)과 실리콘 와이어(120) 양 위치 모두에 형성될 수도 있는 것이다.In addition, as shown in FIG. 2, the
즉, 본 발명에서 상술한 형태의 실리콘 와이어의 절대적 민감도는 매우 우수한 것이나, 사용목적 및 사용방법에 따라 요구하는 광 반응 민감도를 적절히 조절할 필요가 있다. That is, the absolute sensitivity of the silicon wire of the above-described form in the present invention is very excellent, but it is necessary to appropriately adjust the optical response sensitivity required according to the purpose of use and the method of use.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물의 다른 변형례를 도시한 것이다.Figure 3 shows another modification of the silicon structure capable of controlling the light response characteristics according to the first embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(110) 상에 실리콘 와이어(120)가 복수 개를 형성되는 경우, 공정 상의 문제로 구조물 미세 수치가 균일하지 않음으로써 실리콘 와이어(120)마다 광 반응 민감도 특성이 서로 상이한 경우에도, 구조물 간의 광 반응 특성을 균일화할 필요가 있다.As shown in FIG. 3, when a plurality of
따라서, 본 발명에서는 실리콘 와이어(120)마다 형성된 하나 이상의 제어 단자(160)에 인가되는 전압을 적절히 제어함으로써, 실리콘 와이어(120)의 광 반응 특성을 제어할 수 있다. 본 발명의 제어 단자(160, 170)를 이용한 광 특성 제어를 통하여, 적용대상 및 방법에 따라 요구되는 광 민감도에 대응하여 실리콘 와이어의 광 반응 특성을 제어할 수 있다. 또한, 멀티 구조의 실리콘 와이어(120) 간의 광 반응 민감도를 균일화할 수 있다.Therefore, in the present invention, by controlling the voltage applied to one or
상술한 내용을 종합하면, 본 실시예의 실리콘 와이어(120)의 경우에는 구조적 특성에 의하여 광 반응 특성이 매우 우수할 뿐만 아니라, 각 실리콘 와이어(120)와 연결되는 제어 단자(160)에 인가되는 전압을 제어함으로써 광 반응 특성을 원활히 제어할 수 있다는 장점이 있다.In summary, in the case of the
다음으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물(200)에 대하여 상술한 제1실시예와 상이한 구성을 중심으로 상세히 설명한다.Next, the
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물을 도시한 것이다.4 illustrates a silicon structure capable of controlling photoreaction characteristics according to a second embodiment of the present invention.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물(200)은 광에 반응하여 전기적 신호를 발생시키기 위한 구조물이며, 실리콘 기판(110)과 실리콘 와이어(220)와 소스 영역(130)과 드레인 영역(140)과 광흡수층(150)과 제어 단자(160)를 포함한다. 다만, 본 실시예의 소스 영역(130), 드레인 영역(140), 광흡수층(150), 제어 단자(160)는 제1실시예에서 설명한 것과 동일한 것이므로, 본 실시예에서 중복 설명은 생략하며, 이하에서는 나머지 구성에 대하여만 상세히 설명한다.Referring to FIG. 4, the
상기 실리콘 와이어(220)는 실리콘 기판(110) 상에 형성되는 것으로서, 제1실시예와 마찬가지로 제1 실리콘층(221)과 제2 실리콘층(222)을 포함한다.The
상기 제1 실리콘층(221)은 실리콘 와이어(220)의 하층을 형성하는 것으로서, 실리콘 기판(110)으로부터 돌출되는 것으로, 본 시시예에서 제1 실리콘층(221)은 상단부가 후술하는 제2 실리콘층(222)의 하단부와 일체로 연결된다. The
한편, 제어단자(160)는 실리콘 기판(110)에만 형성될 수도 있는 것이다.Meanwhile, the
상기 제2 실리콘층(222)은 실리콘 와이어(220)의 상층을 형성하는 것으로서, 제1 실리콘층(221)으로부터 상단부로부터 돌출 연장된다.The
즉, 본 실시예에서는 제1실시예와는 달리, 제1 실리콘층(221)과 제2 실리콘층(222)이 서로 연결되는 구조를 갖는 것이다.That is, in the present embodiment, unlike the first embodiment, the
한편, 제1 실리콘층(221)은 실리콘 기판(110)으로부터 상측으로 갈수록 횡단면의 폭이 점진적으로 감소하는 형태를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 제1 실리콘층(221)은 상단부의 폭이 하단부의 폭보다 작은 것이 바람직하다. On the other hand, it is preferable that the
또한, 제2 실리콘층(222)은 제1 실리콘층(221)과 연결되는 가상의 면(이하에서는 '경계면'이라 함)에서부터 상측으로 갈수록 횡단면의 폭이 점진적으로 증가하는 형상을 갖도록 구성된다. 한편, 제1 실리콘층(221)과 제2 실리콘층(222)은 일체로 형성된다.In addition, the
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물의 변형례를 도시한 것이다. 제어단자(160)는 실리콘 와이어(120)에만 형성될 수도 있으며, 필요에 따라서는 실리콘 기판(110)과 실리콘 와이어(120)의 양 위치에 모두에 형성될 수도 있는 것이다.5 illustrates a modification of a silicon structure capable of controlling photoreaction characteristics according to a second embodiment of the present invention. The
다음으로, 본 발명의 제3실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물(300)에 대하여 제1실시예 및 제2실시예와는 상이한 구성을 중심으로 상세히 설명한다.Next, the
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물을 도시한 것이다.6 illustrates a silicon structure capable of controlling photoreaction characteristics according to a third embodiment of the present invention.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물(300)은 광에 반응하여 전기적 신호를 발생시키기 위한 구조물이며, 본 실시예의 실리콘 기판(110)과 실리콘 와이어(120, 220)와 소스 영역(130)과 드레인 영역(140)와 광흡수층(150)과 제어 단자(160)와 게이트 패턴(370)을 포함한다. 한편, 본 실시예에서의 실리콘 기판(110), 실리콘 와이어(120, 220), 소스 영역(130), 드레인 영역(140), 광흡수층(150), 제어 단자(160)는 제1실시예 및 제2실시예에서 반복하여 설명한 것이므로, 본 실시예에서 중복 설명은 생략하며, 나머지 구성인 게이트 패턴(370)에 대하여 상세히 설명한다.Referring to FIG. 6, the
상기 게이트 패턴(370)은 폴리 실리콘 소재로 마련되며, 실리콘 와이어(220)의 폭방향을 따라서 광흡수층(150)의 측벽에 형성된다.The
구체적으로는, 게이트 패턴(370)은 제1 흡수층(151)의 측벽 상에 형성된다. 즉, 본 실시예에서 제1 흡수층(151)의 측벽에 게이트 패턴(370)이 형성되고, 게이트 패턴(370) 상에 제2 흡수층(152)이 형성된다.Specifically, the
따라서, 게이트 패턴(370)은 제1 흡수층(151)에 의하여 실리콘 와이어(220)와 전기적으로 분리된다. 즉, 본 실시예의 게이트 패턴(370)은 실리콘 와이어(220)와 전기적으로 분리된 상태로, 인가되는 전압을 제어함으로써, 소스 단자(130)와 드레인 영역(140) 사이의 전류 흐름을 제어하는 기능을 한다.Therefore, the
본 실시예에서는 게이트 패턴(370)이 실리콘 와이어(220)와는 전기적으로 연결되지 않는 전극으로서 별도의 전압을 인가 받음으로써, 반도체의 전류 흐름을 제어할 수 있는 기능을 수행할 수도 있다.In the present embodiment, the
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물의 변형례를 도시한 것이다.FIG. 7 illustrates a modification of a silicon structure capable of controlling photoreaction characteristics according to a third embodiment of the present invention.
실리콘 와이어(220)와의 전기적인 연결이 해제된 상태로 전류 흐름을 제어할 수 있는 것이라면, 본 실시예의 게이트 패턴(370)의 구조, 형상, 위치는 상술한 내용에 제한되는 것은 아니다.If the current flow can be controlled while the electrical connection with the
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 변형례에서는 게이트 패턴(370)은 광흡수층(150)의 상부벽에 형성되어, 전류의 흐름을 제어할 수도 있다.For example, as shown in FIG. 7, in the modified example of the present embodiment, the
또는, 본 실시예의 다른 변형례에서 게이트 패턴은, 도면 상에 별도로 도시하지는 않았으나, 광흡수층(150)의 상부벽으로부터 광흡수층(150) 측벽을 폭방향으로 가로지르는 형태로 형성될 수도 있다.Alternatively, in another modification of the present embodiment, the gate pattern may be formed to cross the sidewall of the
또는, 본 실시예의 또 다른 변형례에서 게이트 패턴은, 도면 상에 별도로 도시하지는 않았으나, 광흡수층(150)의 상부벽에 형성되는 상부패턴과, 광흡수층의 측벽에 형성되는 측벽패턴이 서로 분리되는 형태로 형성될 수도 있다.Alternatively, in another modified example of the present embodiment, although not separately illustrated in the drawing, the upper pattern formed on the upper wall of the
한편, 상술한 설명이 본 발명의 실리콘 와이어의 구조, 제어 단자의 위치, 게이트 패턴의 형태 등의 조합을 각 실시예로 한정하기 위한 것은 아니다. 따라서, 실리콘 와이어의 구조, 제어 단자의 위치, 게이트 패턴의 형태 및 위치는 각 실시시예에 제한되는 것이 아니라, 각 실시예에서 설명된 특징이 다양하게 조합될 수 있는 것이다. Note that the above description is not intended to limit the combination of the structure of the silicon wire of the present invention, the position of the control terminal, the form of the gate pattern, and the like to the embodiments. Therefore, the structure of the silicon wire, the position of the control terminal, the shape and the position of the gate pattern are not limited to each embodiment, but the features described in each embodiment may be variously combined.
예를 들면, 본 발명의 제1실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물(100)에서 설명된 제1 실리콘층(121)과 제2 실리콘층(122)이 서로 분리되는 형태로 구성되는 실리콘 와이어(120) 구조에 제3실시예에 따른 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물(300)에서 설명된 다양한 형태의 게이트 패턴(370)이 조합될 수도 있는 것이다.For example, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물에 의하면, 경사면 구조로부터 우수한 광 반응 감도를 구현할 수 있으며, 제어 단자를 통하여 광 반응 특성을 동적으로 제어할 수 있으며, 광이 없는 경우에 발생할 수 있는 암전류(Dark Current)를 최소화할 수 있다.As described above, according to the silicon structure capable of controlling the photoreaction characteristic of the present invention, excellent photoreaction sensitivity can be realized from the inclined surface structure, and the photoreaction characteristic can be dynamically controlled through the control terminal, and there is no light. It is possible to minimize the dark current (Dark Current) that can occur.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments but may be implemented in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the invention claimed in the claims, it is intended that any person skilled in the art to which the present invention pertains falls within the scope of the claims described herein to various extents which can be modified.
110 : 실리콘 기판 120 : 실리콘 와이어
121 : 제1 실리콘층 122 : 제2 실리콘층
130 : 소스 영역 140 : 드레인 영역
150 : 광흡수층 151 : 제1 흡수층
152 : 제2 흡수층 160, 170 : 제어 단자
370 : 게이트 패턴110: silicon substrate 120: silicon wire
121: first silicon layer 122: second silicon layer
130: source region 140: drain region
150: light absorbing layer 151: first absorbing layer
152:
370: Gate Pattern
Claims (10)
상기 실리콘 기판 상에 적어도 일부가 횡단면의 폭이 점진적으로 증가하도록 구성되는 실리콘 와이어;
상기 실리콘 와이어 상에 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역;
하나 이상의 층을 포함하며, 상기 실리콘 와이어에 적층되는 광흡수층;
상기 실리콘 와이어 또는 상기 실리콘 기판 중 적어도 하나에 형성되는 제어 단자;를 포함하고,
상기 실리콘 와이어는, 제1 실리콘층; 상기 제1 실리콘층으로부터 상측으로 연장되는 제2 실리콘층;을 포함하며,
상기 제1 실리콘층 또는 상기 제2 실리콘층 중 적어도 하나는 단부로 갈수록 폭이 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물.Silicon substrates;
At least a portion of the silicon wire on the silicon substrate, the silicon wire being configured to gradually increase in width in cross section;
A source region and a drain region formed on the silicon wire;
A light absorbing layer comprising one or more layers, the light absorbing layer laminated on the silicon wire;
And a control terminal formed on at least one of the silicon wire or the silicon substrate.
The silicon wire, the first silicon layer; And a second silicon layer extending upward from the first silicon layer.
At least one of the first silicon layer or the second silicon layer is a silicon structure capable of controlling the light response characteristics, characterized in that the width gradually increases toward the end.
상기 제1 실리콘층과 상기 제2 실리콘층은 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물.The method according to claim 1,
And the first silicon layer and the second silicon layer are separated from each other.
상기 제1 실리콘층과 상기 제2 실리콘층은 일체로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물.The method according to claim 1,
And the first silicon layer and the second silicon layer are integrally connected to each other.
상기 제어 단자는,
상기 실리콘 와이어 또는 상기 실리콘 기판 중 어느 하나에만 선택적으로 형성되거나, 또는,
상기 실리콘 와이어 또는 상기 실리콘 기판 모두에 형성되는 것을 특징으로 하는 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물.The method according to claim 3 or 4,
The control terminal,
Is selectively formed only on any one of the silicon wire or the silicon substrate, or
Silicon structure capable of controlling the light response characteristics, characterized in that formed on both the silicon wire or the silicon substrate.
상기 광흡수층은,
상기 실리콘 와이어의 상부벽 및 측벽 상에 형성되며, 실리콘 산화물(SiOx)로 구성되는 제1 흡수층; 상기 제1 흡수층의 측벽 상에만 선택적으로 형성되며, 실리콘 질화물(SixNy)로 구성되는 제2 흡수층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물.The method according to claim 5,
The light absorption layer,
A first absorbing layer formed on the upper wall and the sidewall of the silicon wire and composed of silicon oxide (SiO x ); And a second absorption layer selectively formed only on the sidewalls of the first absorption layer, the second absorption layer made of silicon nitride (Si x N y ).
상기 제1 흡수층에 의해서 상기 실리콘 와이어와 전기적으로 분리되도록 형성되는 게이트 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물.The method according to claim 6,
And a gate pattern formed to be electrically separated from the silicon wire by the first absorbing layer.
상기 게이트 패턴은 상기 제1 흡수층의 상부벽에 폭방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물.The method according to claim 7,
And the gate pattern is formed along a width direction on an upper wall of the first absorbing layer.
상기 게이트 패턴은 상기 제1 흡수층의 상부벽으로부터 상기 제1 흡수층의 측벽으로 연장되는 것을 특징으로 하는 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물.The method according to claim 7,
And the gate pattern extends from an upper wall of the first absorbing layer to a sidewall of the first absorbing layer.
상기 게이트 패턴은,
상기 제1 흡수층의 상부벽에 형성되는 상부패턴; 상기 광흡수층의 측벽에 형성되며, 상기 상부패턴과는 전기적으로 분리되는 측벽패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반응 특성 제어가 가능한 실리콘 구조물.The method according to claim 9,
The gate pattern is,
An upper pattern formed on an upper wall of the first absorbing layer; And a sidewall pattern formed on the sidewalls of the light absorption layer and electrically separated from the upper pattern.
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|---|---|---|---|---|
| JP2013513254A (en) * | 2009-12-08 | 2013-04-18 | ゼーナ テクノロジーズ，インク． | Active pixel sensor with photodetector of nanowire structure |
| KR101440906B1 (en) * | 2013-11-15 | 2014-09-17 | 금오공과대학교 산학협력단 | Semiconuctor device having refractive index regulating layer and optoelectronic device having the same |
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