배면 입사 구조를 갖는 실리콘 광전자증배관, 그 제조방법 및 이를 이용한 방사선 검출기

Abstract

본 발명은 배면 입사 구조를 갖는 실리콘 광전자증배관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 섬광체를 이용한 감마선검출기에서 섬광체에서 발생하는 가시광선을 검출하기 위해 다수개의 아발란치 포토다이오드(APD : avalanche photodiode)로 구성된 실리콘 광전자증배관을 구성함에 있어서, 섬광체에서 발생하는 가시광선이 아발란치 포토다이오드(avalanche photodiode)의 배면을 통해 입사되도록 구성하여 입사되는 가시광에 반응하는 액티브 영역을 넓힘으로써 필 팩터(fill factor)를 증가시켜 감마선 검출기의 광검출효율을 높일 수 있는 배면 입사 구조를 갖는 실리콘 광전자증배관에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은, 다수개의 아발란치 포토다이오드(APD : avalanche photodiode) 마이크로 셀을 포함하여 구성되어 섬광체로부터 방출되는 가시광선을 검출하는 실리콘 광전자증배관에 있어서, SOI(Silicon On Insulator)웨이퍼를 구성하는 p층; 상기 p층 하부에 형성되는 p+ 층; 상기 p+ 층 하부에 도핑된 반사방지막; 상기 p층 상부 중앙부에 도핑, 형성되는 p-well층; 상기 p-well층 중앙부에 도핑, 형성되는 n-well층; 상기 p-well층 및 상기 n-well층의 양측에서 상기 p-well층 및 상기 n-well층과 이격되어 상기 p층의 내측으로 연장, 형성되어 상기 p-well층 및 상기 n-well층이 이루는 p-n접합층에서 생성되는 전하가 인접하는 APD 마이크로 셀로 이동되는 것을 방지하는 한 쌍의 트렌치; 및 상기 한 쌍의 트렌치 외곽에 각각 형성되는 한 쌍의 p+ 싱커(p+ sinker);를 포함하여 구성되는 다수개의 아발란치 포토다이오드(APD : avalanche photodiode) 마이크로 셀과; 상기 아발란치 포토다이오드(APD : avalanche photodiode) 마이크로 셀의 상부에 형성되는 제1 절연층; 상기 제1 절연층의 상부에 형성되는 퀀칭 저항(quenching resistor); 상기 제1 절연층 상부에 형성되는 제2 절연층; 상기 제2 절연층의 상부에 형성되어, 콘택(contact)을 통해 상기 n-well층, p+ 싱커 및 퀀칭 저항에 연결되는 제1 배선 전극 패턴;을 포함하여 구성되어, 섬광체로부터 방출되는 가시광선을 반사방지막이 형성된 배면을 통해 입사받는 것을 특징으로 한다.