An integrated pin-CMOS photosensor circuit fabricated by Standard Silicon IC process

표준 실리콘 IC공정을 이용하여 제작한 pin-CMOS 집적 광수신 센서회로

A 3-terminal pin-type photosensor with gate contrail is fabricated using standard silicon CMOS IC process. The photosensor of a $100{\mu}m{\times}120{\mu}m$ size has dark current less than 1nA and its breakdown voltage is -14V with a depletion capacitance 0.75 pF at -5V reverse bias. Responsivity at 0V gate voltage is 0.25A/W at $0.633{\mu}m$ wavelength, 0.19A/W at $0.805{\mu}m$. Responsivity increases with increasing gate voltage. The integrated circuit of photosensor and CMOS inverter shows $22K{\Omega}$ transimpedance and photocurrent of $90{\mu}A$ switchs the output state of digital inverter without additional amplifier.

표준 CMOS공정으로 제작되며 게이트 콘트롤을 가지는 3단자형의 pin type 수광센서를 제안하고 이를 CMOS회로와 집적하여 제작하였다. $100{\mu}m{\times}120{\mu}m$ 크기로 제작된 수광센서의 암전류(Dark current)는 -5V에서 1nA이하, 정전용랑은 0.75pF, 항복전압(Breakdown voltage)은 -l4V이상의 특성을 보였다. 응답도는 $0.805{\mu}m$의 파장에서 0.19A/W(양자효율 30%), $0.633{\mu}m$에서는 0.25A/W(양자효율 50%)였으며 게이트에 전압을 가하면 응답도가 증가하였다. 이 수광센서를 CMOS 디지탈 인버터와 집적했을때 $22k{\Omega}$의 전달이득(Transimpedance)을 가지며 $90{\mu}A$의 광전류로 별도의 증폭단없이 인버터를 스위칭시켰다.