光电子器件和包括光电子器件的图像传感器制造技术

提供了一种具有低暗噪声和高信噪比的光电子器件。该光电子器件可以包括：第一半导体层，被掺杂为具有第一导电类型；第二半导体层，设置在第一半导体层的上表面上并且被掺杂为具有与第一导电类型在电学上相反的第二导电类型；透明基质层，设置在第二半导体层的上表面上；多个量子点，布置成与透明基质层接触；以及第一电极和第二电极，第一电极设置在透明基质层的第一侧，第二电极设置在透明基质层的与第一侧相对的第二侧，其中，第一电极和第二电极电连接到第二半导体层。

【技术实现步骤摘要】
光电子器件和包括光电子器件的图像传感器相关申请的交叉引用本申请基于并且要求于2020年2月6日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0014353的优先权，该申请的公开内容通过引用整体并入本文中。
本公开涉及光电子器件和包括光电子器件的图像传感器，更具体地，涉及具有结型场效应晶体管结构的量子点光电子器件以及包括所述光电子器件的图像传感器。
技术介绍
近来，随着图像传感器的分辨率的提高，图像传感器的像素尺寸逐渐减小。例如，蜂窝电话中使用的高分辨率图像传感器的像素尺寸已减小至小于约1μm的大小。这样小的像素尺寸导致用于感测光的光接收元件的光接收面积减小，因此，每单位时间进入每个像素的光子数量减少。因此，由像素的光接收元件输出的信号中暗噪声的比例相对增加，从而降低了信噪比，使得难以获得清晰的图像。因此，已经进行了对光接收器件的研究以减少暗噪声并提高光接收效率。
技术实现思路
提供了具有低暗噪声和高信噪比的光电子器件。提供了包括所述光电子器件的图像传感器。附加方面部分地将在接下来的描述中阐述，且部分地将通过该描述而变得清楚明白，或者可以通过实践本公开所呈现的实施例而获知。根据本公开的一方面，提供了一种光电子器件，包括：第一导电类型的第一半导体层；第二导电类型的第二半导体层，设置在第一半导体层的上表面上，第二导电类型与第一导电类型在电学上相反；透明基质层，设置在第二半导体层的上表面上；多个量子点，布置成与透明基质层接触；以及第一电极和第二电极，第一电极设置在透明基质层的第一侧，第二电极设置在透明基质层的与第一侧相对的第二侧，其中，第一电极和第二电极电连接到第二半导体层。第一半导体层可以被掺杂为具有第一掺杂浓度，并且第二半导体层可以被掺杂为具有小于第一掺杂浓度的第二掺杂浓度。所述多个量子点可以单层地布置在二维平面上。所述多个量子点可以布置在第二半导体层的上表面上以与第二半导体层的上表面接触，并且透明基质层可以覆盖所述多个量子点。所述多个量子点可以嵌入在透明基质层中而不与第二半导体层的上表面接触。所述多个量子点中的每一个量子点的整个外围表面可以被透明基质层包围。所述多个量子点可以布置在透明基质层的上表面上以与透明基质层的上表面接触。在布置有所述多个量子点的单层中，所述多个量子点所占的第一面积与二维平面的第二面积之比可以为约0.1或更大。所述多个量子点可以布置在多个二维层中以具有堆叠结构。可以在所述多个量子点的相邻的二维层之间设置间隙，并且所述间隙可以被透明基质层填充。所述多个量子点可以不规则地分散在透明基质层中。透明基质层可以具有约1nm至约100nm的厚度。透明基质层可以包括透明氧化物半导体材料。透明半导体材料可以包括硅铟锌氧化物(SIZO)、硅锌锡氧化物(SZTO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟锌氧化物(IZO)或锌锡氧化物(ZTO)中的至少一种。透明基质层可以具有第一导电类型的电特性。所述多个量子点可以具有第二导电类型的电特性。透明基质层可以具有第二导电类型的电特性。所述多个量子点可以具有第一导电类型的电特性。透明基质层可以包括：第一基质层，设置在第二半导体层的上表面上；以及第二基质层，设置在第一基质层的上表面上，其中，第一基质层和第二基质层可以具有电学上相反的导电类型。所述多个量子点可以布置在第一基质层的上表面上，并且第二基质层可以覆盖所述多个量子点。第一基质层可以具有第一导电类型的电特性，第二基质层可以具有第二导电类型的电特性，并且所述多个量子点可以具有第二导电类型的电特性。根据本公开的另一方面，提供了一种图像传感器，包括：光电子器件的阵列；以及驱动电路，被配置为从光电子器件中的每一个输出信号，其中，光电子器件中的每一个包括：第一导电类型的第一半导体层；第二导电类型的第二半导体层，设置在第一半导体层的上表面上，第二导电类型与第一导电类型在电学上相反；透明基质层，设置在第二半导体层的上表面上；多个量子点，布置成与透明基质层接触；以及第一电极和第二电极，第一电极设置在透明基质层的第一侧，第二电极设置在透明基质层的与第一侧相对的第二侧，其中，第一电极和第二电极电连接到第二半导体层。根据本公开的另一方面，提供了一种结型场效应晶体管(JFET)，包括：第一半导体层；第二半导体层，设置在第一半导体层的上表面上；透明基质层，设置在第二半导体层的上表面上；多个量子点，与透明基质层接触；以及第一电极和第二电极，第一电极设置在透明基质层的第一侧，第二电极设置在透明基质层的第二侧。附图说明根据结合附图的以下描述，本公开的特定实施例的上述和其他方面、特征以及优点将更清楚，在附图中：图1是示意性地示出根据示例实施例的光电子器件的结构的截面图；图2是示意性地示出根据另一示例实施例的光电子器件的结构的截面图；图3是示意性地示出根据另一示例实施例的光电子器件的结构的截面图；图4A至图4D是示出透明基质层中的多个量子点的各种示例布置的截面图；图5A和图5B是示出作为示例的多个量子点的不同示例布置的截面图；图6是示出根据透明基质层和量子点的各种布置的电荷分离特性的曲线图；图7A至图7D是示意性地示出根据其他示例实施例的光电子器件的各种结构的截面图；图8A至图8D是示意性地示出根据其他示例实施例的光电子器件的各种结构的截面图；图9是示意性地示出根据另一示例实施例的光电子器件的结构的截面图；图10A至图10C是用于比较根据比较例的结型场效应晶体管(JFET)中的暗噪声和根据本公开的示例实施例的JFET中的暗噪声的曲线图；以及图11是示意性地示出根据示例实施例的图像传感器的结构的截面图。具体实施方式现在详细参考实施例，在附图中示出了实施例的示例，其中，贯穿附图类似的附图标记表示类似的元件。在这点上，实施例可以具有不同形式，并且不应当被解释为受限于本文所阐述的描述。因此，以下仅通过参考附图描述实施例，以解释各个方面。如本文中所使用的术语“和/或”包括相关列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。诸如“......中的至少一个”之类的表述在元件列表之后时修饰整个元件列表，而不是修饰列表中的单独元件。在下文中，将参照附图描述具有结型场效应晶体管(JFET)结构的光电子器件以及包括所述光电子器件的图像传感器。在附图中，相同的附图标记指代相同的元件，并且为了清楚地说明，可放大元件的尺寸。此外，本文所描述的实施例仅用于说明目的，并且可以由此进行各种修改。在下面的描述中，当一元件被称为在另一元件“之上”或“上”时，其可以直接在该另一元件上，同时与该另一元件接触，或者可以在该另一元件上方而不接触该另一元件。除非另外提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式。还将理解，本文中使用的术语“包括”和/或“包含”指定存在所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电子器件，包括：/n第一导电类型的第一半导体层；/n第二导电类型的第二半导体层，设置在所述第一半导体层的上表面上，所述第二导电类型与所述第一导电类型在电学上相反；/n透明基质层，设置在所述第二半导体层的上表面上；/n多个量子点，布置成与所述透明基质层接触；以及/n第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述透明基质层的第一侧，所述第二电极设置在所述透明基质层的与所述第一侧相对的第二侧，其中，所述第一电极和所述第二电极电连接到所述第二半导体层。/n

【技术特征摘要】
20200206 KR 10-2020-00143531.一种光电子器件，包括：
第一导电类型的第一半导体层；
第二导电类型的第二半导体层，设置在所述第一半导体层的上表面上，所述第二导电类型与所述第一导电类型在电学上相反；
透明基质层，设置在所述第二半导体层的上表面上；
多个量子点，布置成与所述透明基质层接触；以及
第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述透明基质层的第一侧，所述第二电极设置在所述透明基质层的与所述第一侧相对的第二侧，其中，所述第一电极和所述第二电极电连接到所述第二半导体层。


2.根据权利要求1所述的光电子器件，其中，所述第一半导体层被掺杂为具有第一掺杂浓度，并且所述第二半导体层被掺杂为具有小于所述第一掺杂浓度的第二掺杂浓度。


3.根据权利要求1所述的光电子器件，其中，所述多个量子点单层地布置在二维平面上。


4.根据权利要求3所述的光电子器件，其中，所述多个量子点布置在所述第二半导体层的上表面上以与所述第二半导体层的上表面接触，并且所述透明基质层覆盖所述多个量子点。


5.根据权利要求3所述的光电子器件，其中，所述多个量子点嵌入在所述透明基质层中而不与所述第二半导体层的上表面接触。


6.根据权利要求5所述的光电子器件，其中，所述多个量子点中的每个量子点的整个外围表面被所述透明基质层包围。


7.根据权利要求3所述的光电子器件，其中，所述多个量子点布置在所述透明基质层的上表面上，以与所述透明基质层的上表面接触。


8.根据权利要求3所述的光电子器件，其中，在布置有所述多个量子点的单层中，所述多个量子点所占的第一面积与所述二维平面的第二面积之比为0.1或更大。


9.根据权利要求1所述的光电子器件，其中，所述多个量子点布置在多个二维层中以具有堆叠结构。


10.根据权利要求9所述的光电子器件，其中，在所述多个量子点的相邻的二维层之间设置有间隙，并且所述间隙被所述透明基质层填充。


11.根据权利要求1所述的光电子器件，其中，所述多个量子点不规则地分散在所述透明基质层中。


12.根据权利要求1所述的光电子器件，其中，所述透明基质层具有1nm至100nm的厚度。


13.根据权利要求1所述的光电子器件，其中，所述透明基质层包括透明氧化物半导体材料。


14.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆相，白瓒郁，金镐正，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR