光侦测器方法及光侦测器结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107482023A(43)申请公布日2017.12.15(21)申请号201710542447.5(51)Int.Cl.(22)申请日2016.06.27H01L27/144(2006.01)H01L27/146(2006.01)(30)优先权数据H01L31/0203(2014.01)14/837,8122015.08.27USH01L31/0216(2014.01)(62)分案原申请数据H01L31/0232(2014.01)201610479979.42016.06.27H01L31/028(2006.01)(71)申请人格罗方德半导体公司H01L31/103(2006.01)地址英属开曼群岛大开曼岛H01L31/105(2006.01)H01L31/18(2006.01)(72)发明人J·J·埃利斯莫纳格汉J·C·S·霍尔M·H·哈提尔E·W·基埃瓦拉S·M·尚克(74)专利代理机构北京戈程知识产权代理有限公司11314代理人程伟王锦阳权利要求书1页说明书12页附图21页(54)发明名称光侦测器方法及光侦测器结构(57)摘要本发明揭示一种光侦测器方法及光侦测器结构。在该方法中，多晶或非晶的光吸收层形成在介电层上以使其接触光波导的单晶半导体核心。该光吸收层接着以一或多个应变缓解层密封且进行快速熔化生长(RMG)工序以结晶化该光吸收层。该(多个)应变缓解层是为了控制应变缓解而调变，以致在该RMG工序期间，该光吸收层保持免于破裂。接着移除该(多个)应变缓解层且在该光吸收层之上形成密封层(例如，填充该RMG工序期间发展的表面凹陷)。随后，通过该密封层植入掺质以形成用于(多个)PIN二极管的扩散区域。由于该密封层相对薄，可在该扩散区域内达到想要的掺质轮廓。CN107482023ACN107482023A权利要求书1/1页1.一种光侦测器，其包括:第一介电层，位在单晶半导体层上，该第一介电层具有垂直延伸至该单晶半导体层的开口；光吸收层，位在该第一介电层上以及该开口内的该单晶半导体层上，该光吸收层为单晶且包括至少一个二极管；以及共形密封层，其覆盖该光吸收层，该密封层填充在该光吸收层的表面上的凹陷。2.根据权利要求1所述的光侦测器，其特征在于，该密封层包括氮化硅层、多晶硅层、硅锗层、硅碳层、氮化钛层及氮化钽层中的任一者。3.根据权利要求1所述的光侦测器，其特征在于，该二极管具有多个扩散区域，各该扩散区域具有位于该光吸收层的底表面与顶表面之间的近似一半的深度的尖峰掺质浓度的掺质轮廓且尖峰掺质浓度的量为至少1x1019原子/cm3。4.根据权利要求1所述的光侦测器，其特征在于，该二极管具有多个扩散区域及侧向位于该多个扩散区域之间的本质区域。5.根据权利要求1所述的光侦测器，还包括:多个介电层的堆栈，位在该密封层上；另外开口，其垂直延伸通过该堆栈至该密封层；层间介电材料的覆盖层，位在该堆栈之上且充填该另外开口；以及接触，其垂直延伸通过该另外开口中的该覆盖层以及通过该密封层至该二极管的多个扩散区域。6.根据权利要求5所述的光侦测器，该堆栈包括:第二介电层，其直接地邻近该密封层；第三介电层，位在该第二介电层上；以及第四介电层，位在该第三介电层上，层间介电材料的覆盖层，其直接地邻近该第四介电层，该第二介电层包括氧化硅层，该第一介电层、该第三介电层及该第四介电层包括氮化硅层，及该密封层及该第四介电层具有近似相等的厚度。2CN107482023A说明书1/12页光侦测器方法及光侦测器结构[0001]本申请是申请号为201610479979.4,申请日为2016年6月27日，发明名称为“光侦测器方法及光侦测器结构”的中国专利申请的分案申请。技术领域[0002]本发明相关光电集成电路，且更尤指，形成光侦测器(例如，锗的光侦测器)的方法及具有极小化暗电流的光侦测器结构。背景技术[0003]通常来说，光电集成电路芯片一般包含除电子器件(例如，互补金属氧化半导体(CMOS)器件或其它电子器件)之外的各种光学器件。一个范例光学器件为光侦测器(本发明也称作光传感器或光学接收器)，其由光吸收材料的层及在该光吸收材料内的一或多个光二极管(例如，PN二极管或PIN二极管)所制成。该光侦测器从光波导(例如，硅波导)接收光学信号(例如，光)且转化该光学信号成用于由一或多个该电子器件的处理的电子信号(例如，电子流)。范例光吸收材料能包含，但不限于硅、锗、砷化铟镓、硫化铅及碲化汞镉。这些不同的光吸收材料吸收不同波长范围中的光。举例来说，锗吸收红外线波长谱段(例如，700nm-1mm)中的光且通常用于从光纤或其它芯片上光来源接收光并在调制频率中转化该光成电子流的硅光电组件。[0004]不幸地，用于形成