SWIR 대역 이미징 시스템 응용을 위한 낮은 암전류 특성을 지니는 InGaAs/InP Mesa-type PIN 포토다이오드 개발

Abstract

SWIR 대역을 이용한 이미지 센서는 $0.9~1.7 \mu m$ 대역의 파장을 흡수하며 빛이 없는 밤에 존재하는 night glow를 검출하는 등 다양한 장점으로 인해 군수 뿐만 아니라 민수용으로도 각광을 받고 있다. 이러한 SWIR 대역을 이용한 이미지 센서의 대표적인 구조는 평면형과 메사형 구조가 있다. 평면형의 경우 암전류 특성이 좋다라는 이유로 굉장히 활발히 연구되고 있는 구조이며, 메사형의 경우 작은 사이즈 생산 가능성과 crosstalk 성능이 좋다라는 이유로 최근 많은 연구가 진행되고 있는 구조이다. 이번 연구에서는 암전류 특성이 좋은 메사형 InGaAs/InP PIN photodiode를 제작하였다. 공정 순서는 먼저 원형의 메사형 구조를 가지는 소자를 에칭을 통해 활성영역을 만든다. 그리고는 표면 전반에 보호막을 형성하고 p-type InP에 ohmic contact을 형성하기 위해 Zn/Au/Cr/Au를 증착한다. 이렇게 증착된 ohmic contact metal의 specific contact resistivity는 $6.05 \times 10^{-5} \Omega \cdot cm^2$ 값을 가진다. 이를 통해 제작된 소자의 $R_0A$ 는 $1.2 \times 10^3 \Omega·\cdot cm^2$ 이며, 암전류는 $3.2 \mu A/cm^2$ 으로서 현재 보고되고 있는 메사형 최고 암전류 특성과 동일한 값이다.