KR20190125847A - Photomultiplier and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 포토멀티플라이어 및 그 제조방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 소멸 저항의 균일도가 높은 포토멀티플라이어 및 그 제조방법에 대한 것이다.The present invention relates to a photomultiplier and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a photomultiplier having high uniformity of extinction resistance and a method of manufacturing the same.
SIPM(Silicon Photomultiplier)은 제한된 가이거 모드에서 동작하는 반도체 광센서로 광전증배관 정도의 신호증폭율로 단일광자의 검출에 이용될 수 있으면서도 크기가 작고 자기장의 영향을 받지 않는 등 장점이 많다. 이런 SIPM은 500개 이상의 마이크로픽셀로 이루어져 있으며, 한 마이크로픽셀은 약 20㎛ 정도의 크기를 갖는다. 각각의 마이크로픽셀은 독립적으로 광자를 검출하고 증폭한다. 각각의 마이크로픽셀에 광자가 들어가 전자와 홀 쌍이 생성되면, SIPM 내부의 전기장에 의하여 증폭이 일어나고 일정 크기의 신호를 생성하여 출력하는데, 이때의 SIPM의 출력 신호는 모든 마이크로픽셀의 신호가 합해진 신호이다.SIPM (Silicon Photomultiplier) is a semiconductor optical sensor that operates in a limited Geiger mode. It can be used for the detection of single photons with a signal amplification factor of about photomultiplier, but it is small in size and not affected by magnetic field. This SIPM consists of more than 500 micropixels, and one micropixel is about 20 μm in size. Each micropixel independently detects and amplifies photons. When a photon enters each micropixel to generate an electron and hole pair, the amplification is caused by an electric field inside the SIPM, and a signal of a certain size is output. The output signal of the SIPM is the sum of all the micropixel signals. .
본 발명은 소멸 저항의 성능이 우수한 포토멀티플라이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a photomultiplier with excellent performance of extinction resistance.
본 발명은 기판; 상기 기판 상에 제공되고, 제1 영역 및 상기 제1 영역을 평면적으로 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 매몰층; 상기 제1 영역 상의 활성층; 상기 제2 영역 상에 제공되고, 상기 활성층을 격리하는 트렌치 절연체; 및 상기 활성층 상의 제1 부분 및 상기 트렌치 절연체 상의 제2 부분을 포함하는 소멸 저항을 포함하고, 상기 제1 부분은 상기 활성층의 상면과 접촉하는 포토멀티플라이어를 제공한다.The present invention is a substrate; An investment layer provided on said substrate, said buried layer comprising a first region and a second region planarly surrounding said first region; An active layer on the first region; A trench insulator provided on said second region and insulating said active layer; And a dissipation resistor comprising a first portion on the active layer and a second portion on the trench insulator, wherein the first portion provides a photomultiplier in contact with the top surface of the active layer.
상기 제1 부분의 상면 및 상기 제2 부분의 상면의 레벨 차이는 상기 제1 부분의 두께보다 작을 수 있다.The level difference between the top surface of the first portion and the top surface of the second portion may be smaller than the thickness of the first portion.
상기 제1 영역 및 상기 제1 부분 사이에 개재되는 제1 절연막 및 제2 절연막을 더 포함할 수 있다.The display device may further include a first insulating film and a second insulating film interposed between the first region and the first portion.
상기 제1 부분은 상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막을 관통할 수 있다.The first portion may penetrate the first insulating layer and the second insulating layer.
상기 제1 절연막은 실리콘 산화물을 포함하고, 상기 제2 절연막은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.The first insulating layer may include silicon oxide, and the second insulating layer may include silicon nitride.
상기 제1 부분의 상면 및 상기 제2 부분의 상면의 레벨 차이는 상기 제2 절연막의 두께보다 작을 수 있다.The level difference between the top surface of the first portion and the top surface of the second portion may be smaller than the thickness of the second insulating layer.
상기 트렌치 절연체는 그의 상면의 가장자리에서 수직하게 돌출된 제1 돌출부를 포함할 수 있다.The trench insulator may include a first protrusion that projects vertically at the edge of the top surface thereof.
상기 소멸 저항은 그의 상면에서 수직하게 돌출된 제2 돌출부를 더 포함하고, 상기 제2 돌출부는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 개재될 수 있다. The dissipation resistance may further include a second protrusion protruding vertically from an upper surface thereof, and the second protrusion may be interposed between the first portion and the second portion.
상기 소멸 저항을 덮는 제3 절연막 및 상기 제3 절연막을 관통하여 상기 소멸 저항의 상면과 접촉하는 금속 배선을 더 포함할 수 있다.The display device may further include a third insulating film covering the dissipation resistor and a metal wire penetrating the third insulating film to contact the upper surface of the dissipation resistor.
본 발명은 기판 상에 제1 영역 및 상기 제1 영역을 평면적으로 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 매몰층을 형성하는 것; 상기 제1 영역 상에 활성층을 형성하는 것; 상기 제2 영역의 일부를 식각하여 상기 활성층을 격리하는 트렌치를 형성하는 것; 상기 트렌치와 인접하는 상기 제2 영역을 산화시켜 상기 제2 영역 상에 트렌치 절연체를 형성하는 것; 및 상기 활성층 상의 제1 부분 및 상기 트렌치 절연체 상의 제2 부분을 포함하는 소멸 저항을 형성하는 것을 포함하고, 상기 제1 부분은 상기 활성층의 상면과 접촉하는 포토멀티플라이어 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method of forming a buried layer including a first region on a substrate and a second region planarly surrounding the first region; Forming an active layer on the first region; Etching a portion of the second region to form a trench to isolate the active layer; Oxidizing the second region adjacent to the trench to form a trench insulator on the second region; And forming a dissipation resistance comprising a first portion on the active layer and a second portion on the trench insulator, wherein the first portion is in contact with the top surface of the active layer.
상기 매몰층 상에 제1 절연막을 형성하는 것, 및 상기 제1 절연막 상에 제2 절연막을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a first insulating film on the buried layer and forming a second insulating film on the first insulating film.
상기 활성층 상의 상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막을 선택적으로 제거하여 제1 개구를 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 소멸 저항은 상기 제1 개구를 채울 수 있다.The method may further include forming a first opening by selectively removing the first insulating film and the second insulating film on the active layer, wherein the dissipation resistance may fill the first opening.
상기 트렌치를 형성하는 것은, 상기 트렌치 상의 상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막을 패터닝하는 것, 및 패터닝된 상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막을 마스크로 상기 제2 영역의 일부를 식각하는 것을 포함할 수 있다.Forming the trench includes patterning the first insulating film and the second insulating film on the trench, and etching a portion of the second region using the patterned first insulating film and the second insulating film as a mask. can do.
상기 소멸 저항을 덮는 제3 절연막을 형성하는 것, 및 상기 제3 절연막 상에 금속 배선을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a third insulating film covering the dissipation resistor, and forming a metal wiring on the third insulating film.
상기 소멸 저항 상의 상기 제3 절연막을 선택적으로 제거하여 제2 개구를 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 금속 배선은 상기 제2 개구를 채울 수 있다.And selectively removing the third insulating film on the dissipation resistor to form a second opening, wherein the metal wire may fill the second opening.
상기 소멸 저항을 형성하는 것은, 상기 소멸 저항의 상면에서 수직하게 돌출된 돌출부를 형성하는 것을 포함할 수 있다.Forming the dissipation resistor may include forming a protrusion vertically protruding from the upper surface of the dissipation resistor.
본 발명에 따른 포토멀티플라이어는 소멸 저항의 균일도가 높아 소멸 저항의 성능이 우수할 수 있다.The photomultiplier according to the present invention may have high uniformity of the extinction resistance and may have excellent performance of the extinction resistance.
도 1a는 본 발명에 따른 포토멀티플라이어의 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 1c는 도 1a의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 2a, 도 3a, 도 4a 및 도 5a는 본 발명에 따른 포토멀티플라이어의 제조방법을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 2b, 도 3b, 도 4b 및 도 5b는 각각 도 2a, 도 3a, 도 4a 및 도 5a의 A-A'선에 따른 단면도들이다.
도 5c는 도 5a의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 비교예에 따른 포토멀티플라이어의 단면도이다.1A is a plan view of a photomultiplier according to the present invention.
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1A.
FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 1A.
2A, 3A, 4A and 5A are plan views illustrating a method of manufacturing a photomultiplier according to the present invention.
2B, 3B, 4B, and 5B are cross-sectional views taken along line AA ′ of FIGS. 2A, 3A, 4A, and 5A, respectively.
5C is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 5A.
6 is a cross-sectional view of a photomultiplier according to a comparative example of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, 'comprises' and / or 'comprising' refers to the presence of one or more other components, steps, operations and / or devices. Or does not exclude additions.
이하에서 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
도 1a는 본 발명에 따른 포토멀티플라이어의 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A'선에 따른 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 B-B'선에 따른 단면도이다.1A is a plan view of a photomultiplier according to the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1A, and FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. 1A.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명에 따른 포토멀티플라이어는 기판(110), 매몰층(120), 활성층들(130), 트렌치 절연체(140), 제1 절연막(150), 제2 절연막(160), 소멸 저항들(170), 제3 절연막(180) 및 금속 배선들(190)을 포함할 수 있다.1A to 1C, a photomultiplier according to the present invention may include a
기판(110) 상에 매몰층(120) 및 활성층들(130)이 제공될 수 있다. 매몰층(120)은 제1 영역들(RG1) 및 제2 영역(RG2)을 포함할 수 있다. 제1 영역들(RG1)은 2차원적으로 배열될 수 있다. 제1 영역들(RG1)은 제2 영역(RG2)에 의해 서로 이격될 수 있다. 다시 말하면, 제2 영역(RG2)은 제1 영역들(RG1)을 평면적으로 둘러쌀 수 있다. 매몰층(120)의 각각의 제1 영역들(RG1) 상에 각각의 활성층들(130)이 제공될 수 있다.The buried
일 예로, 기판(110), 매몰층(120) 및 활성층(130)은 실리콘을 포함할 수 있다. 활성층(130)에 광이 입력되면 전류가 생성될 수 있다. 일 예로, 활성층(130), 매몰층(120) 및 기판(110)은 순서대로 N+, P, P+의 도핑 구조를 가질 수 있다. 다른 예로, 활성층(130), 매몰층(120) 및 기판(110)은 순서대로 P+, N, N+의 도핑 구조를 가질 수 있다.For example, the
트렌치 절연체(140)는 매몰층(120)의 제2 영역(RG2) 상에 제공될 수 있다. 트렌치 절연체(140)는 매몰층(120)의 제1 영역들(RG1) 사이에 제공될 수 있다. 트렌치 절연체(140)에 의해 활성층(130)이 격리될 수 있다. 다시 말하면, 트렌치 절연체(140)는 활성층(130) 내에서 생성된 전류가 누화되는 것을 방지할 수 있다. 트렌치 절연체(140)의 하면의 레벨은 활성층(130)의 하면의 레벨보다 낮을 수 있다. 트렌치 절연체(140)의 하면의 레벨은 매몰층(120)의 하면의 레벨보다 높을 수 있다. 트렌치 절연체(140)의 상면(140t)의 레벨은 매몰층(120) 및 활성층(130) 각각의 상면의 레벨보다 높을 수 있다. 트렌치 절연체(140)는 전기적 및 광학적 차폐 기능을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 트렌치 절연체(140)는 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. The
트렌치 절연체(140)는 제1 돌출부들(141)을 포함할 수 있다. 제1 돌출부들(141)은 트렌치 절연체(140)의 양 측에 각각 위치할 수 있다. 각각의 제1 돌출부들(141)은 매몰층(120)의 제1 영역(RG1)에 인접할 수 있다. 각각의 제1 돌출부들(141)은 트렌치 절연체(140)의 상면(140t)의 가장자리에서 수직하게 돌출될 수 있다. 제1 돌출부들(141)은 트렌치 절연체(140)와 동일한 물질(예를 들어, 실리콘 산화물)을 포함할 수 있다.The
매몰층(120)의 제1 영역들(RG1) 상에 제1 절연막(150) 및 제2 절연막(160)이 순차적으로 제공될 수 있다. 일 예로, 제1 절연막(150)은 트렌치 절연체(140)와 동일한 물질(예를 들어, 실리콘 산화물)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 절연막(160)은 실리콘 질화물(예를 들어, Si3N4)을 포함할 수 있다. 트렌치 절연체(140)의 상면(140t)의 적어도 일부의 레벨은 제2 절연막(160)의 상면(160t)의 적어도 일부의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다. The first insulating
각각의 활성층들(130)에 소멸 저항(Quenching resistor, 170)이 연결될 수 있다. 소멸 저항(170)은 제1 부분들(171) 및 제2 부분(172)을 포함할 수 있다. 제1 부분들(171)은 소멸 저항(170)의 양 단부에 각각 위치할 수 있고, 제2 부분(172)은 제1 부분들(171)을 연결할 수 있다. 제1 부분들(171)은 매몰층(120)의 제1 영역(RG1) 상에 제공될 수 있고, 제2 부분(172)은 매몰층(120)의 제2 영역(RG2) 상에 제공될 수 있다. 일 예로, 제1 부분(171)의 상면(171t)의 적어도 일부의 레벨은 제2 부분(172)의 상면(172t)의 적어도 일부의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다. 다른 예로, 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이는 소멸 저항(170)의 제1 부분(171)의 두께보다 작을 수 있다. 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이는 제2 절연막(160)의 두께보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이는 10nm 내지 100nm일 수 있다.A quenching
소멸 저항(170)의 제1 부분들(171) 중 하나는 제1 절연막(150) 및 제2 절연막(160)을 관통하여 활성층(130)의 상면과 접촉할 수 있다. 소멸 저항(170)의 제1 부분들(171) 중 상기 하나는 제1 개구들(OP1)을 통해 활성층(130)과 접촉할 수 있다. 소멸 저항(170)의 제1 부분들(171) 중 하나는 제1 개구들(OP1)을 채울 수 있다. 소멸 저항(170)은 고저항 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 소멸 저항(170)은 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 소멸 저항(170)은 그를 흐르는 전류의 전압 강하를 유발할 수 있다.One of the
소멸 저항(170)은 그의 상면에서 수직하게 돌출된 제2 돌출부들(173)을 더 포함할 수 있다. 제2 돌출부(173)는 제1 부분(171)과 제2 부분(172) 사이에 개재될 수 있다. 제2 돌출부(173)는 트렌치 절연체(140)의 제1 돌출부(141)에 대응되는 위치에 제공될 수 있다. 다시 말하면, 제2 돌출부(173)는 트렌치 절연체(140)의 제1 돌출부(141)와 수직적으로 중첩될 수 있다.The
제3 절연막(180)은 소멸 저항들(170) 및 제2 절연막(160)을 컨포멀하게 덮을 수 있다. 일 예로, 제3 절연막(180)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.The third
제3 절연막(180) 상에 금속 배선들(190)이 제공될 수 있다. 각각의 금속 배선들(190)은 제3 절연막(180)을 관통하여 소멸 저항들(170)의 상면들과 접촉할 수 있다. 금속 배선(190)은 제2 개구들(OP2)을 통해 소멸 저항들(170)과 접촉할 수 있다. 금속 배선(190)은 제2 개구들(OP2)을 채울 수 있다. 금속 배선(190)은 외부 회로와 연결되어 소멸 저항들(170)을 외부 회로에 연결할 수 있다. 활성층(130)에서 생성된 전류는 소멸 저항(170) 및 금속 배선(190)을 통해 외부 회로로 흐를 수 있다.
도 2a, 도 3a, 도 4a 및 도 5a는 본 발명에 따른 포토멀티플라이어의 제조방법을 설명하기 위한 평면도들이고, 도 2b, 도 3b, 도 4b 및 도 5b는 각각 도 2a, 도 3a, 도 4a 및 도 5a의 A-A'선에 따른 단면도들이고, 도 5c는 도 5a의 B-B'선에 따른 단면도이다.2A, 3A, 4A, and 5A are plan views illustrating a method of manufacturing a photomultiplier according to the present invention, and FIGS. 2B, 3B, 4B, and 5B are FIGS. 2A, 3A, and 4A, respectively. And FIG. 5A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 5A, and FIG. 5C is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 5A.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기판(110) 상에 매몰층(120)이 형성될 수 있다. 매몰층(120)은 제1 영역들(RG1) 및 제2 영역(RG2)을 포함할 수 있다. 매몰층(120)의 각각의 제1 영역들(RG1) 상에 각각의 활성층들(130)이 형성될 수 있다. 활성층(130)에 광이 입력되면 전류가 생성될 수 있다. 일 예로, 활성층(130), 매몰층(120) 및 기판(110)은 순서대로 N+, P, P+의 도핑 구조를 가질 수 있다. 다른 예로, 활성층(130), 매몰층(120) 및 기판(110)은 순서대로 P+, N, N+의 도핑 구조를 가질 수 있다. 활성층(130), 매몰층(120) 및 기판(110)은 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있는 공지의 방법으로 형성될 수 있다.2A and 2B, an buried
활성층(130) 및 매몰층(120) 상에 제1 절연막(150) 및 제2 절연막(160)이 순차적으로 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 절연막(150)은 CVD(Chemical vapor deposition)를 이용하여 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 절연막(150)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 절연막(160)은 CVD를 이용하여 형성될 수 있다. 일 예로, 제2 절연막(160)은 실리콘 질화물(예를 들어, Si3N4)을 포함할 수 있다.The first insulating
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 매몰층(120)의 제2 영역(RG2)에 트렌치(TR)를 형성할 수 있다. 트렌치(TR)를 형성하는 것은, 포토리소그래피를 이용하여 제1 절연막(150) 및 제2 절연막(160)을 패터닝하는 것, 및 패터닝된 제1 절연막(150) 및 제2 절연막(160)을 마스크로 매몰층(120)의 제2 영역(RG2)의 일부를 식각하는 것을 포함할 수 있다. 트렌치(TR)의 하면의 레벨은 활성층(130)의 하면의 레벨보다 낮을 수 있다. Referring to FIGS. 3A and 3B, the trench TR may be formed in the second region RG2 of the buried
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 매몰층(120)의 제2 영역(RG2) 상에 트렌치 절연체(140)를 형성할 수 있다. 트렌치 절연체(140)는 트렌치(TG)와 인접하는 매몰층(120)의 제2 영역(RG2)이 산화되어 형성될 수 있다. 일 예로, 매몰층(120)은 열산화(Thermal oxidation) 될 수 있다. 일 예로, 트렌치 절연체(140)는 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 트렌치 절연체(140)의 하면의 레벨은 활성층들(130)의 하면의 레벨보다 낮을 수 있다. 트렌치 절연체(140)의 하면의 레벨은 매몰층(120)의 하면의 레벨보다 높을 수 있다. 트렌치 절연체(140)의 상면(140t)의 적어도 일부의 레벨은 제2 절연막(160)의 상면(160t)의 적어도 일부의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다.4A and 4B, the
상기 열산화 과정에서, 트렌치 절연체(140)에 제1 돌출부들(141)이 형성될 수 있다. 일 예로, 트렌치(TR) 양 측에 인접하는 매몰층(120)의 제2 영역(RG2)이 산화되면서, 수직하게 돌출된 형태의 제1 돌출부들(141)이 형성될 수 있다. 다시 말하면, 각각의 제1 돌출부들(141)은 트렌치 절연체(140)의 상면(140t)의 가장자리에서 수직하게 돌출될 수 있다.In the thermal oxidation process,
트렌치 절연체(140)가 제1 절연막(150)과 동일한 물질을 포함하는 경우, 트렌치 절연체(140) 및 제1 절연막(150)은 그들 사이의 경계 없이 일체로 결합될 수 있다.When the
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 소멸 저항들(170)을 형성할 수 있다. 소멸 저항들(170)을 형성하는 것은, 폴리실리콘막을 기판(110)의 전면 상에 증착하는 것, 및 포토리소그래피를 이용하여 폴리실리콘막을 패터닝하는 것을 포함할 수 있다. 소멸 저항(170)의 제1 부분들(171)은 매몰층(120)의 제1 영역(RG1) 상에 형성될 수 있다. 소멸 저항(170)의 제2 부분(172)은 매몰층(120)의 제2 영역(RG2) 상에 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 부분(171)의 상면(171t)의 적어도 일부의 레벨은 제2 부분(172)의 상면(172t)의 적어도 일부의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다. 다른 예로, 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이는 소멸 저항(170)의 제1 부분(171)의 두께보다 작을 수 있다. 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이는 제2 절연막(160)의 두께보다 작을 수 있다.5A through 5C, the
폴리실리콘막을 기판(110)의 전면 상에 증착하기 전에, 활성층들(130) 상의 제1 절연막(150) 및 제2 절연막(160)을 선택적으로 제거하여 제1 개구들(OP1)을 형성할 수 있다. 소멸 저항(170)은 제1 개구들(OP1)을 채울 수 있다. 제1 개구들(OP1)을 통해, 소멸 저항(170)의 제1 부분들(171) 중 하나가 제1 절연막(150) 및 제2 절연막(160)을 관통하여 활성층(130)의 상면과 접촉할 수 있다. Prior to depositing the polysilicon film on the entire surface of the
소멸 저항(170)의 제2 돌출부(173)는 트렌치 절연체(140)의 제1 돌출부(141)와 수직적으로 중첩되는 위치에 형성될 수 있다. 제2 돌출부(173)는 제1 부분(171) 및 제2 부분(172) 사이에 개재될 수 있다.The
다시 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 기판(110)의 전면 상에 제3 절연막(180)이 형성될 수 있다. 일 예로, 제3 절연막(180)은 CVD를 이용하여 형성될 수 있다. 일 예로, 제3 절연막(180)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.Referring back to FIGS. 1A through 1C, a third
제3 절연막(180) 상에 금속 배선들(190)이 형성될 수 있다. 금속 배선들(190)이 형성되기 전에, 소멸 저항들(170) 상의 제3 절연막(180)을 선택적으로 제거하여 제2 개구들(OP2)을 형성할 수 있다. 금속 배선(190)은 제2 개구들(OP2)을 채울 수 있다. 제2 개구들(OP2)을 통해, 금속 배선(190)이 제3 절연막(180)을 관통하여 소멸 저항들(170)의 상면들과 접촉할 수 있다.
도 6은 본 발명의 비교예에 따른 포토멀티플라이어의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a photomultiplier according to a comparative example of the present invention.
설명의 간결함을 위해, 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명된 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.For brevity of description, the same reference numerals are used for the same elements described with reference to FIGS. 1A to 1C, and redundant descriptions will be omitted.
도 6을 참조하면, 본 발명의 비교예에 따른 포토멀티플라이어는 기판(110), 매몰층(120), 활성층(130), 절연체(40), 제1 절연막(150), 제2 절연막(160), 소멸 저항(170), 제3 절연막(180) 및 금속 배선(190)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the photomultiplier according to the comparative example of the present invention may include the
절연체(40)는 활성층(130)을 격리할 수 있다. 다시 말하면, 절연체(40)는 활성층(130) 내에서 생성된 전류가 누화되는 것을 방지할 수 있다. 절연체(40)의 하면(41)의 레벨은 활성층(130)의 하면의 레벨보다 낮을 수 있다. 절연체(40)의 하면(41)은 매몰층(120) 내에 위치할 수 있다. 절연체(40)의 상면(42)의 레벨은 제2 절연막(160)의 상면(160t)의 레벨보다 높을 수 있다. 절연체(40)는 전기적 및 광학적 차폐 기능을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 절연체(40)는 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. The
소멸 저항(170)은 제2 절연막(160) 상의 제1 부분(171) 및 절연체(40)의 상면(42) 상의 제2 부분(172)을 포함할 수 있다. 절연체(40)의 상면(42)의 레벨이 제2 절연막(160)의 상면(160t)의 레벨보다 높기 때문에, 소멸 저항(170)의 제1 부분(171)의 상면(171t)의 레벨은 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨보다 낮을 수 있다. 다시 말하면, 소멸 저항(170)의 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이는 소멸 저항(170)의 제1 부분(171)의 두께보다 클 수 있다. 소멸 저항(170)의 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이는 소멸 저항(170)의 제2 절연막(160)의 두께보다 클 수 있다. 이에 따라, 소멸 저항(170)의 저항의 균일도(Uniformity)가 상대적으로 낮을 수 있고, 소멸 저항(170)의 성능이 상대적으로 열등할 수 있다.The quenching
다시 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명에 따른 포토멀티플라이어는 소멸 저항(170)의 제1 부분(171)의 상면(171t)과 제2 부분(172)의 상면(172t)의 레벨 차이가 소멸 저항(170)의 제1 부분(171) 또는 제2 절연막(160)의 두께보다 작을 수 있다. 이에 따라, 소멸 저항(170)의 저항의 균일도(Uniformity)가 상대적으로 높을 수 있고, 소멸 저항(170)의 성능이 상대적으로 우수할 수 있다.Referring back to FIGS. 1A to 1C, the photomultiplier according to the present invention has a level difference between an
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention belongs may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. You will understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
110: 기판
120: 매몰층
130: 활성층
140: 트렌치 절연체
170: 소멸 저항110: substrate
120: investment layer
130: active layer
140: trench insulator
170: decay resistance
Claims (18)
상기 기판 상에 제공되고, 제1 영역 및 상기 제1 영역을 평면적으로 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 매몰층;
상기 제1 영역 상의 활성층;
상기 제2 영역 상에 제공되고, 상기 활성층을 격리하는 트렌치 절연체; 및
상기 활성층 상의 제1 부분 및 상기 트렌치 절연체 상의 제2 부분을 포함하는 소멸 저항을 포함하고,
상기 제1 부분은 상기 활성층의 상면과 접촉하는 포토멀티플라이어.
Board;
An investment layer provided on said substrate, said buried layer comprising a first region and a second region planarly surrounding said first region;
An active layer on the first region;
A trench insulator provided on said second region and insulating said active layer; And
A decay resistor comprising a first portion on said active layer and a second portion on said trench insulator,
And the first portion is in contact with the top surface of the active layer.
상기 제1 부분의 상면 및 상기 제2 부분의 상면의 레벨 차이는 상기 제1 부분의 두께보다 작은 포토멀티플라이어.
According to claim 1,
The level difference between the top surface of the first portion and the top surface of the second portion is smaller than the thickness of the first portion.
상기 제1 영역 및 상기 제1 부분 사이에 개재되는 제1 절연막 및 제2 절연막을 더 포함하는 포토멀티플라이어.
According to claim 1,
And a first insulating film and a second insulating film interposed between the first region and the first portion.
상기 제1 부분은 상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막을 관통하는 포토멀티플라이어.
The method of claim 3, wherein
The first portion may pass through the first insulating film and the second insulating film.
상기 제1 절연막은 실리콘 산화물을 포함하고,
상기 제2 절연막은 실리콘 질화물을 포함하는 포토멀티플라이어.
The method of claim 3, wherein
The first insulating film includes silicon oxide,
The second insulating layer is a photo multiplier containing silicon nitride.
상기 제1 부분의 상면 및 상기 제2 부분의 상면의 레벨 차이는 상기 제2 절연막의 두께보다 작은 포토멀티플라이어.
The method of claim 3, wherein
The level difference between the upper surface of the first portion and the upper surface of the second portion is less than the thickness of the second insulating film.
상기 트렌치 절연체는 그의 상면의 가장자리에서 수직하게 돌출된 제1 돌출부를 포함하는 포토멀티플라이어.
The method of claim 1,
The trench insulator includes a first protrusion protruding perpendicularly from an edge of an upper surface thereof.
상기 소멸 저항은 그의 상면에서 수직하게 돌출된 제2 돌출부를 더 포함하고,
상기 제2 돌출부는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 개재되는 포토멀티플라이어.
The method of claim 1,
The dissipation resistance further includes a second protrusion protruding vertically from an upper surface thereof;
And the second protrusion is interposed between the first portion and the second portion.
상기 소멸 저항을 덮는 제3 절연막 및 상기 제3 절연막을 관통하여 상기 소멸 저항의 상면과 접촉하는 금속 배선을 더 포함하는 포토멀티플라이어.
The method of claim 1,
The photo multiplier further comprises a third insulating film covering the dissipation resistor and a metal wire penetrating the third insulating film to contact the top surface of the dissipation resistor.
상기 제1 영역 상에 활성층을 형성하는 것;
상기 제2 영역의 일부를 식각하여 상기 활성층을 격리하는 트렌치를 형성하는 것;
상기 트렌치와 인접하는 상기 제2 영역을 산화시켜 상기 제2 영역 상에 트렌치 절연체를 형성하는 것; 및
상기 활성층 상의 제1 부분 및 상기 트렌치 절연체 상의 제2 부분을 포함하는 소멸 저항을 형성하는 것을 포함하고,
상기 제1 부분은 상기 활성층의 상면과 접촉하는 포토멀티플라이어 제조방법.
Forming a buried layer comprising a first region on the substrate and a second region planarly surrounding the first region;
Forming an active layer on the first region;
Etching a portion of the second region to form a trench to isolate the active layer;
Oxidizing the second region adjacent to the trench to form a trench insulator on the second region; And
Forming an extinction resistance comprising a first portion on the active layer and a second portion on the trench insulator,
And the first portion is in contact with the top surface of the active layer.
상기 제1 부분의 상면 및 상기 제2 부분의 상면의 레벨 차이는 상기 제1 부분의 두께보다 작은 포토멀티플라이어 제조방법.
The method of claim 10,
The level difference between the top surface of the first portion and the top surface of the second portion is smaller than the thickness of the first portion.
상기 매몰층 상에 제1 절연막을 형성하는 것, 및 상기 제1 절연막 상에 제2 절연막을 형성하는 것을 더 포함하는 포토멀티플라이어 제조방법.
The method of claim 10,
And forming a first insulating film on the buried layer, and forming a second insulating film on the first insulating film.
상기 제1 부분의 상면 및 상기 제2 부분의 상면의 레벨 차이는 상기 제2 절연막의 두께보다 작은 포토멀티플라이어 제조방법.
The method of claim 12,
The level difference between the top surface of the first portion and the top surface of the second portion is smaller than the thickness of the second insulating film.
상기 활성층 상의 상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막을 선택적으로 제거하여 제1 개구를 형성하는 것을 더 포함하되,
상기 소멸 저항은 상기 제1 개구를 채우는 포토멀티플라이어 제조방법.
The method of claim 12,
Selectively removing the first insulating film and the second insulating film on the active layer to form a first opening,
The dissipation resistance is a photomultiplier manufacturing method for filling the first opening.
상기 트렌치를 형성하는 것은,
상기 트렌치 상의 상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막을 패터닝하는 것, 및 패터닝된 상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막을 마스크로 상기 제2 영역의 일부를 식각하는 것을 포함하는 포토멀티플라이어 제조방법.
The method of claim 12,
Forming the trench,
Patterning the first insulating film and the second insulating film on the trench, and etching a portion of the second region using the patterned first insulating film and the second insulating film as a mask.
상기 소멸 저항을 덮는 제3 절연막을 형성하는 것, 및 상기 제3 절연막 상에 금속 배선을 형성하는 것을 더 포함하는 포토멀티플라이어 제조방법.
The method of claim 10,
And forming a third insulating film covering the dissipation resistance, and forming a metal wiring on the third insulating film.
상기 소멸 저항 상의 상기 제3 절연막을 선택적으로 제거하여 제2 개구를 형성하는 것을 더 포함하되,
상기 금속 배선은 상기 제2 개구를 채우는 포토멀티플라이어 제조방법.
The method of claim 16,
Selectively removing the third insulating film on the dissipation resistor to form a second opening;
And the metal wiring fills the second opening.
상기 소멸 저항을 형성하는 것은,
상기 소멸 저항의 상면에서 수직하게 돌출된 돌출부를 형성하는 것을 포함하는 포토멀티플라이어 제조방법.The method of claim 10,
Forming the extinction resistance,
The photomultiplier manufacturing method comprising forming a protrusion vertically protruding from the upper surface of the dissipation resistance.
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