CN1841755A - 半导体光接收器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种半导体光接收器件,包括多个光电二极管单元(2-1至2-n),其每个都配置为将所接收的光转换成电信号;和分离单元(21),其配置为使该多个光电二极管单元(2-1至2-n)彼此电隔离。分离单元(21)表面部分的杂质浓度等于或低于第一浓度。所述第一浓度是这样的浓度,在所述第一浓度处,所述分离单元(21)对光的光接收灵敏度大体上等于所述多个光电二极管单元(2-1到2-n)中的每一个对所述光的光接收灵敏度。所述光的波长等于或长于蓝-紫光的波长。

Description

半导体光接收器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体光接收器件及其制造方法。更具体地,本发明涉及一种提高了光接收特性的半导体光接收器件及其制造方法。
背景技术
公知的是半导体光接收器件是用于将接收的光转换成电信号。例如,图1示出了常规的半导体光接收器件结构的截面图。
一种常规的半导体光接收器件101包括:光电二极管单元102,用于将所接收的光转换成电信号;和电路单元103,用于读取光电二极管单元102的输出。其制造方法如下:首先,在p-型基板110上的电路单元103的区域中形成n+型嵌入层112。其后,为了覆盖整个p-型基板110,生长了n型外延层113。接着,在离表面预定的位置处扩散p+型嵌入层104。其后,利用增加热处理步骤,使p+型嵌入层104穿透到p-基板110。因此,光电二极管单元102中的区域被分开了,并使光电二极管单元102和电路单元103绝缘且分隔开。由此,配置了p-型基板110和n型外延层113的pn结光电二极管。而且,在n型外延层113的表面上形成n+型扩散层105,从而获得了低电阻区域。然后,顺序地形成电路部分103的集电极引出(pulling)单元106、基极单元107和发射极单元108,从而完成了半导体光接收器件101。
在常规的半导体光接收器件结构及其制造方法中,为了分开光电二极管单元102中的区域以及使光电二极管单元102与电路单元103之间绝缘和分隔,p+型嵌入层104从表面以高浓度扩散,并且随后在高温下进行热处理。因此,p+型嵌入层104从表面穿透至p-半导体基板110。因而,为了绝缘和分隔,以高浓度形成了接近分离单元(p+型嵌入层104)表面的部分。
图2示出了半导体光接收器件的光电二极管分离单元(p+型嵌入层104)中沿深度方向上的浓度分布图。分别地,纵轴表示杂质浓度,而横轴表示扩散深度。参考图2,最高的表面具有最高的浓度,且随着深度变深而浓度下降。因而,在常规的半导体光接收器件101中,当短振荡波长(405nm)的蓝-紫激光109发射到光电二极管单元102的表面上时,光的吸收波长变窄,如0.1μm。因而,在表面附近中产生的载流子复合大,这导致光电二极管单元102的光接收灵敏度下降。
图3示出了光电二极管分离单元(p+型嵌入层104)附近的光接收灵敏度的图。纵轴表示光接收灵敏度(任意单位)。横轴以光电二极管分离单元(p+型嵌入层104)为中心,示出了发出蓝-紫激光的位置。如图1所示,当发出蓝-紫激光109时,由“B”示出的范围表示光电二极管分离单元(p+型嵌入层104)的光接收灵敏度。也就是说,公知光电二极管分离单元(p+型嵌入层104)在光接收灵敏度中具有以差“C′”表示的落差(下降)。与光电二极管单元102的光接收灵敏度相比,其落差约为40%。希望出现一种技术,用于抑制光电二极管分离单元(p+型嵌入层104)中的光接收灵敏度中的落差,以及提高半导体光接收器件的光接收性能。
结合以上描述,日本特开专利申请(JP-P 2000-223735A)公开了一种半导体光接收器件及其制造方法。该半导体光接收器件包括多对光电二极管单元和电路单元。在此,该电路单元顺序地读取光电二极管单元的输出。其特征在于,通过LOCOS氧化方法将光电二极管单元和电路单元之间作为绝缘分离的部分绝缘分离带形成为LOCOS。可通过LOCOS氧化方法将该部分绝缘分离带形成为LOCOS,并且其它部分可由P+嵌入层组成。可在p-型半导体基板上包含配置有基板和n+型嵌入层或外延层的基本结构。此时,这具有多对以下结构:由从基本结构形成的pn结光电二极管单元和形成的半导体元件单元组成的对,所述半导体元件单元是顺序地加到基本结构上的集电极引出单元、基极单元和发射极单元。通过LOCOS氧化方式将在pn结光电二极管单元和半导体元件单元之间的绝缘分离的部分绝缘分离带形成为LOCOS,并且其它部分通过P+嵌入层形成。
日本特开专利申请(JP-P 2002-100060A)公开了一种用于记录/再生器件的光接收元件和光接收电路。在该光学信息记录/再生器件中的光接收元件将光束发射到光学记录媒质并且再生/擦除记录。其特征在于,划分和布置了第一光接收单元和第二光接收单元,该第一光接收单元用于接收来自光学记录媒质的反射光并在记录时读取光束强度,该第二光接收单元用于接收来自光学记录媒质的反射光并且读取来自光学记录媒质的信息。
日本特开专利申请(JP-P 2002-203954A)公开了一种包含电路的光接收元件。该包含电路的光接收元件包括:第一导电的半导体层叠结构;光电二极管,用于通过形成在第一导电的半导体层叠结构上的第一个第二导电半导体层的结将输入光转换成电信号;以及信号处理电路,其形成在不同于第一个第二导电半导体层中的光电二极管单元的区域中,并且处理光电转换的信号。第一导电的半导体层叠结构具有:第一导电的半导体基板;第一个第一导电的半导体层,其形成于第一导电的半导体基板上且杂质浓度高于第一导电的半导体层;以及第二个第一导电的半导体层,其形成于所述第一导电的半导体层上,且杂质浓度低于第一个第一导电的半导体层。该光电二极管形成于被以下环绕的区域中:第三个第一导电的半导体层,形成以使得其与第一个第一导电的半导体层的表面实质上接触;和第四个第一导体半导体层,形成以使得从第一个第二导电的半导体层的表面到达第三个第一导电的半导体层。该信号处理电路至少包括MOS结构的晶体管。
日本特开专利申请(JP-A-Heisei,09-283787)公开了一种光半导体集成电路。在该光半导体集成电路中,两层的半导体层层叠在半导体基板上,且将至少两个光学元件组装在半导体层中。以分离区域围绕所述两个光学元件之间的部分,其中所述分离部分从半导体基板到达第二层半导体层,且该分离区域具有:第一分离区域,其从半导体基板和第一层半导体层之间的边界伸展;第二分离区域,其从第一层半导体层和第二层半导体层之间的边界伸展;和第三分离区域,其从第二层半导体层的表面伸展至较低层。在第二层半导体层中,设置第二分离区域中的向上扩散长度,以超过该第二层半导体层的层厚度的一半。第三分离区域与第二分离区域的尖端重叠。
发明内容
为了实现本发明的一个方面,本发明设定了本发明的目的:提供一种能提高光接收性能的半导体光接收器件及其制造方法。
本发明的另一个目的在于提供一种半导体光接收器件及其制造方法,其能在分隔光电二极管的区域中抑制光接收灵敏度的下降。
本发明的又一目的在于提供一种半导体光接收器件,其能够在分隔光电二极管的区域中抑制蓝-紫激光的光接收灵敏度的下降。
为了实现本发明的一个方面,本发明提供了一种半导体光接收器件,包括:多个光电二极管单元,配置其中的每一个以将所接收的光转换成电信号;以及分离单元,对其进行配置以将多个光电二极管单元彼此电隔离。该分离单元表面部分的杂质浓度等于或低于第一浓度。该第一浓度是这样的浓度,在所述第一浓度处,分离单元对光的光接收灵敏度大体上等于该多个光电二极管单元中每一个对光的光接收灵敏度。该光的波长等于或大于蓝-紫光的波长。
在本发明中,由于分离单元表面部分的杂质浓度等于或低于第一浓度,所以即使当发出蓝-紫光时也能抑制光接收灵敏度的下降。因此,无论光从哪发出,在半导体光接收器件中光接收灵敏度大体上都是恒定的。
在半导体光接收器件中,每个光电二极管可包括:第一半导体层,其配置为在多个光电二极管单元中是共用的且具有第一导电类型,以及第二半导体层,其配置为连接至该第一半导体层且具有不同于第一导电类型的第二导电类型。分离单元可包括:第三半导体层,其配置为从表面部分穿透至第一半导体层,且具有第一导电类型。该第三半导体层表面部分的第一导电类型的杂质浓度等于或低于第一浓度。
在半导体光接收器件中,第二半导体层可包括:第四半导体层,其配置为形成于第二半导体层的光接收侧中,且具有第二导电类型。
在半导体光接收器件中,第二半导体层的第二导电类型的杂质浓度可低于第三半导体层的第一导电类型的杂质浓度。
在半导体光接收器件中,第三半导体层的第一导电类型的杂质浓度的最大值可位于比表面部分深的位置处。
在半导体光接收器件中,第三半导体层可包括:第一内层,其配置为延伸至第一半导体层且具有第一导电类型;第二内层,其配置为形成在第一内层上且具有第一导电类型;以及第三内层,其配置为形成在第二内层上,包括该表面部分且具有第一导电类型。
在半导体光接收器件中,杂质浓度的最大值可位于第一内层和第二内层中之一的位置处。
该半导体光接收器件可进一步包括:电路单元,其配置为接收该多个光电二极管单元的输出信号,并进行信号处理。
为了实现本发明的另一方面,本发明提供了一种半导体光接收器件,包括:半导体基板,其配置为具有第一导电类型;淀积层,其配置为形成于半导体基板上且具有第二导电类型;多个第一嵌入层,其配置为形成在淀积层表面上彼此相邻的多个区域中,且具有第二导电类型;和第二嵌入层,其配置为使该多个所述区域的淀积层彼此电隔离,从淀积层的表面延伸至半导体基板且具有第一导电类型。第二嵌入层表面部分的杂质浓度等于或低于第一浓度。该第一浓度是这样的浓度,在所述第一浓度处,第二嵌入层对光的光接收灵敏度大体上等于多个光电二极管单元中的每一个对光的光接收灵敏度。该光的波长等于或大于蓝-紫光的波长。
在半导体光接收器件中,淀积层的第二导电类型的杂质浓度可低于第二嵌入层的第一导电类型的杂质浓度。
在半导体光接收器件中,第二嵌入层的第一导电类型的杂质浓度的最大值可位于比表面部分深的位置。
在半导体光接收器件中,第二嵌入层可包括:第一内层,其配置为延伸至该半导体基板且具有第一导电类型;第二内层,其配置为形成在第一内层上且具有第一导电类型;以及第三内层,其配置为形成在第二内层上,包括表面部分且具有第一导电类型。
在半导体光接收器件中,该杂质浓度的最大值可位于第一内层和第二内层中之一的位置处。
该半导体光接收器件可进一步包括:电路单元,其配置为接收来自淀积层和第一嵌入层的输出信号并进行信号处理。
为了实现本发明的又一方面,本发明提供了一种半导体光接收器件的制造方法,包括:(a)在具有第一导电类型的第一半导体层的预定位置上,形成嵌入层,该嵌入层具有第一导电类型的杂质浓度高于第一半导体层的第一导电类型的杂质浓度;(b)形成具有第二导电类型的第二半导体层,以覆盖第一半导体层和嵌入层;(c)将包括第一导电类型杂质的离子注入到嵌入层上方的第二半导体层中,以形成第一离子注入层,该离子注入层在第二半导体层的表面中的第一导电类型的杂质浓度等于或低于第一浓度;以及(d)进行热处理以形成分离单元,其中嵌入层连接至第一离子注入层。第二半导体层表面部分的杂质浓度等于或低于第一浓度。第一浓度是这样的浓度,在所述第一浓度处,分离单元对光的光接收灵敏度大体上等于第二半导体层表面的光接收灵敏度。
在半导体光接收器件的制造方法中,步骤(c)可包括:(c1)将包括第二导电类型杂质的离子注入到光电二极管区域的表面中,以形成第二离子注入层,该第二离子注入层的第二导电类型的杂质浓度高于第二半导体层的第二导电类型的杂质浓度。该光电二极管的区域可位于除了第一离子注入层区域之外的第二半导体层中。
在半导体光接收器件的制造方法中,步骤(c)可包括:(c2)将包括第一导电类型杂质的离子注入到第一离子注入层的表面中,以形成具有第一导电类型的第三离子注入层。在第三离子注入层的表面中第一导电类型的杂质浓度可等于或低于第一浓度。
在半导体光接收器件的制造方法中,步骤(c)可包括:(c3)将第一导电类型的杂质扩散到第一离子注入层中,以便在第一离子注入层的表面中形成具有第一导电类型的扩散层。在扩散层的表面中第一导电类型的杂质浓度可等于或低于第一浓度。
在半导体光接收器件的制造方法中,分离单元的第一导电类型的杂质浓度的最大值可位于比表面深的位置处。
附图说明
结合附图与下面的描述,本发明的以上和其它目的、优点和特征将更加显而易见,其中:
图1示出了常规的半导体光接收器件结构的截面图;
图2示出了在半导体光接收器件的光电二极管分离单元中沿深度方向上的浓度分布图;
图3示出了光电二极管分离单元附近的光接收灵敏度的图;
图4示出了在本发明的半导体光接收器件的实施例中的结构的截面图;
图5A至5C示出了制造本发明的半导体光接收器件的方法实施例的截面图;
图6A至6C示出了制造本发明的半导体光接收器件的方法实施例的截面图;
图7示出了在分离部分中p型杂质在深度方向上的浓度分布的一个实例的图;
图8示出了本发明的半导体光接收器件一部分的截面顶视图;
图9示出了当蓝-紫激光射向图5的XX′时所获得的光接收灵敏度性质仿真结果的图;和
图10示出了本发明的半导体光接收器件的实施例中另一结构的截面图。
具体实施方式
现在将在此参考示例性实施例描述本发明。本领域技术人员将认识到,可以利用本发明的教导来完成许多可选的实施例,且本发明不限于为了说明目的而示例出的实施例。
下面将参考附图描述本发明的半导体光接收器件及其制造方法的各实施例。
首先,将参考附图说明本发明的半导体光接收器件实施例的结构。图4示出了本发明的半导体光接收器件结构的截面图。
半导体光接收器件1包括光电二极管单元2、电路单元3、分离单元21和分离单元22。
光电二极管单元2包括多个光电二极管单元2-1至2-n(n是自然数和光电二极管单元的数目)。该多个光电二极管单元2-1至20-n中的每一个都将所接收的光(例如蓝-紫激光20)转换成电信号并输出。该多个光电二极管单元2-1至20-n中的每一个都包括pn结,所述pn结是通过如下而配置的:由p-型半导体基板10作为p-层和n型外延层13作为n-层。也就是说,p-型半导体基板10在多个光电二极管单元2-1至20-n中是共用的。n型外延层13的表面(光接收表面)包括多个n+型扩散层16作为低电阻区。
分离单元21使该多个光电二极管单元2-1至2-n彼此电隔离。分离单元21包括p+型嵌入层11、p-型离子注入层14和p型离子注入层15。分离单元21的p型杂质浓度大于n型外延层13的n型杂质浓度。分离单元21表面部分的p型杂质浓度低于预定的第一浓度。在此,第一浓度是这样的浓度,在所述第一浓度处,分离单元21对光的光接收灵敏度大体上等于该多个光电二极管单元2-1至2-n中每一个对光的光接收灵敏度。该光的波长等于或长于蓝-紫光的波长。在此,蓝-紫光的波长在400nm至450nm的范围内。大体上相等意指它们二者之间的差在-10%至+10%的范围内且优选在-5%至+5%的范围内。
换句话说,第一浓度是由所接收的光在表面部分上产生的载流子的再结合几乎为零且能抑制光接收灵敏度下降(在+10%至-10%的范围内,优选-5%至+5%)的低浓度。在该情况下,表面部分是近似于所接收光的光吸收长度的深度范围。
例如,在振荡波长(λ:405nm)相对较短的蓝-紫激光20的情况下,该光的光吸收长度约为0.1μm。因而,表面部分的深度在0μm至约0.1μm的范围内。预定值是由所接收的光在深度从0μm至约0.1μm的范围内产生的载流子的再结合几乎为零且能抑制光接收灵敏度下降的低浓度。例如,“p-型”的p型杂质的浓度n0的上限优选为n0≤5×1016/cm3。浓度n0的下限优选等于或高于n型外延层13的“n-型”的n型杂质的浓度。
可以将类似的想法应用到甚至振荡波长比蓝-紫激光20还短的激光上。在该情况下,“p-型”的p型杂质的浓度n0的上限被进一步减小。该浓度n0的下限等于或大于n型外延层13的“n-型”的n型杂质的浓度。
除了没有p型离子注入层15之外,分离单元22与分离单元21类似。
电路单元3示出了它的一部分。电路单元3接收光电二极管单元2的输出信号并进行信号处理。电路单元3包括npn型晶体管。该npn型晶体管包括:n+型嵌入层12、集电极引出单元17、发射极单元19和基极单元18。n+嵌入层12形成在p-型半导体基板10上。集电极引出单元17从表面穿过n型外延层13穿透至n+型嵌入层12。发射极单元19形成在n型外延层13的表面上。基极单元18形成在发射极单元19中。
也就是说,半导体光接收器件1包括:p-型半导体基板10;n型外延层13;多个n+型扩散层16;和分离单元21。在此,n型外延层13形成在p-型半导体基板10上。多个n+型扩散层16形成在n型外延层13的表面上的彼此相邻的多个区域中。分离单元21将n型外延层13电分离为多个区域,从n型外延层13的表面延伸至p-型半导体基板10,并且具有p+型嵌入层11、p-型离子注入层14和p型离子注入层15。于是,p型离子注入层15表面部分上的p型杂质浓度低于所述预定值且低于内部的杂质浓度。
下面将参考附图描述本发明的半导体光接收器件的制造方法的实施例。图5A至5C和6A至6C示出了本发明的半导体光接收器件的制造方法实施例的截面图。
参考图5A,首先,在p-型半导体基板10上,在计划形成分离单元21、22的区域中形成p+型嵌入层11a。同样,在p-型半导体基板10上,在计划形成电路单元3的区域中形成n+型嵌入层12a。参考图5B,接下来,生长n型外延层13以覆盖p-型半导体基板10、p+型嵌入层11a和n型嵌入层12a。参考图5C,其后,在计划形成分离单元21、22的p+型嵌入层11a上方的区域中,以高的能量(例如,500KeV)从该表面进行离子注入,并且形成p-型离子注入层14a。
参考图6A,连续地,在计划形成分离单元21的p-型离子注入层14a上,以低能量进行离子注入,并且形成p型离子注入层15a。参考图6B,进行热处理以相互扩散并且激活p-型离子注入层14a和p+型嵌入层11a中的p型杂质。因此,p-型离子注入层14a和p+型嵌入层11a被相互连接。也就是说,经由n型外延层13穿透至p-型半导体基板10的分离单元21、22被完成了。光电二极管单元2被分离单元21电隔离。光电二极管单元2和电路单元3被分离单元22电绝缘和隔离。连同它,形成了p-型半导体基板10和n型外延层13的pn结光电二极管。参考图6C,在n型外延层13的表面上形成n+型扩散层16,因而保留了低电阻区域。其后,通过离子注入和热处理在电路单元3中顺序形成集电极引出单元17、基极单元18和发射极单元19,并且完成了图4中所示的半导体光接收器件1。
另外,p+型嵌入层11、n+型嵌入层12、p-型离子注入层14、p型离子注入层15、n+型扩散层16、集电极引出单元17、基极单元18和发射极单元19都通过离子注入形成。然而,除了p-型离子注入层14外,它们都可以通过扩散法形成。同样,在离子注入阶段,p-型离子注入层14可穿透直至p+型嵌入层11。
图7示出了在分离单元21中p型杂质沿深度方向(图4的箭头A的位置)上的浓度分布实例的图。分别地,纵轴表示杂质浓度,而横轴表示扩散深度。在此,尽管图7的图表中的数字表示图4中各层的数字,但它们是实例且不限于它们。参考图7,在分离单元21中杂质浓度的最大值(1×1017/cm3)不在表面附近。该最大值位于约0.5μm的深度处。也就是说,表面浓度保持在分离单元21的低水平(例如,1×1016/cm3)。因而,当振荡波长(λ:405nm)为较低的蓝-紫激光20射向光电二极管单元2的表面时,尤其是,射向分离单元21(p-型离子注入层14和p型离子注入层15)时,尽管光的光吸收长度较浅,如0.1μm,但在表面附近中产生的载流子的再结合几乎为零,这能减小光接收灵敏度的下降。
图8示出了本发明的半导体光接收器件一部分的顶视示意图。在n+型扩散层16中示意性标出的多个二极管单元2-1至2-4被分离单元21的p型离子注入层15电隔离。
图9示出了当蓝-紫激光20射向图8中XX′的位置时所获得的光接收灵敏度性质的仿真结果的图。纵轴表示光接收灵敏度(任意单元)。横轴表示发射蓝-紫激光的位置(蓝-紫激光发射的位置)。在此,分离单元21的位置是中心位置(0μm)。箭头A表示图1中的箭头A。当如由图4中的蓝-紫激光20的箭头A所示的那样发射蓝-紫激光20时,由B表示的范围表示出分离单元21的光接收灵敏度。也就是说,在分离单元21中,公知存在由差C表示的光接收灵敏度强度的变化。然而,如与不同的光电二极管2的光接收灵敏度相比,差C落入-5%至5%的范围内。因而,问题不存在了。
根据本发明,即使当发射蓝-紫激光时,光接收灵敏度也是不依赖于接收位置的恒定值。也就是说,在如下两种情况之间的光接收灵敏度大体上是相等的,所述的两种情况是:向存在分离单元21的区域发射光的情况,以及向不存在分离单元21的区域发射光的情况。
在图4的半导体光接收器件1中,如图10所示,可不设置p型离子注入层15。图10示出了本发明的半导体光接收器件另一结构的截面图。该半导体光接收器件1′与图4中所示的半导体光接收器件1的不同之处在于,没有使用p型离子注入层15。即使没有形成p型离子注入层15,也能够获得与图4的情况相同的性能和效果。然而,在图10的情况中,当进行离子注入时,对离子的剂量和分布进行设置,以使p-型离子注入层14表面上的浓度不低于n型外延层13的浓度。除了不存在相关的图6A的离子注入步骤外,该制造方法与图4的情况类似。
在图10的情况下,没有形成p型离子注入层15,其能减少离子注入步骤和扩散步骤所导致的时间。另外,由于该结构变得简单,所以能提高制造成品率。
根据本发明,能够在半导体光接收器件中光电二极管被分隔的区域中抑制光接收灵敏度的下降。
显而易见的是,本发明不限于上述实施例,在不背离本发明的保护范围和精神的前提下,可进行修改和改变。

Claims (14)

1.一种半导体光接收器件,包括:
多个光电二极管单元,其中每一个都配置为将所接收的光转换成电信号;以及
分离单元,其配置为使所述的多个光电二极管单元彼此电隔离,
其中所述分离单元表面部分的杂质浓度等于或低于第一浓度,
所述第一浓度是这样的浓度,在所述第一浓度处,所述分离单元对光的光接收灵敏度大体上等于所述多个光电二极管单元中的每一个对所述光的光接收灵敏度,以及
所述光的波长等于或长于蓝-紫光的波长。
2.根据权利要求1的半导体光接收器件,其中所述每个光电二极管单元都包括:
第一半导体层,其配置为在所述多个光电二极管单元中是共用的,且具有第一导电类型,以及
第二半导体层,其配置为连接至所述第一半导体层,且具有不同于所述第一导电类型的第二导电类型,
所述的分离单元包括:
第三半导体层,其配置为从所述的表面部分穿透至所述的第一半导体层,且具有所述的第一导电类型,以及
所述第三半导体层所述表面部分的所述第一导电类型的杂质浓度等于或低于所述的第一浓度。
3.根据权利要求2的半导体光接收器件,其中所述的第二半导体层包括:
第四半导体层,其配置为形成在所述第二半导体层的光接收侧中,且具有所述的第二导电类型。
4.根据权利要求2的半导体光接收器件,其中所述第二半导体层的所述第二导电类型的杂质浓度低于所述第三半导体层的所述第一导电类型的杂质浓度。
5.根据权利要求2至4中任何一个的半导体光接收器件,其中所述第三半导体层的所述第一导电类型的杂质浓度的最大值位于比所述表面部分深的位置。
6.根据权利要求5的半导体光接收器件,其中所述的第三半导体层包括:
第一内层,其配置为延伸至所述第一半导体层,且具有所述的第一导电类型,
第二内层,其配置为形成在所述第一内层上,且具有所述的第一导电类型,以及
第三内层,其配置为形成在所述第二内层上,包括所述表面部分且具有所述的第一导电类型。
7.根据权利要求6的半导体光接收器件,其中杂质浓度的所述最大值位于所述第一内层和所述第二内层中之一的位置。
8.根据权利要求2的半导体光接收器件,进一步包括:
电路单元,其配置为接收所述多个光电二极管单元的输出信号,并进行信号处理。
9.一种半导体光接收器件,包括:
半导体基板,其配置为具有第一导电类型;
淀积层,其配置为形成在所述半导体基板上且具有第二导电类型;
多个第一嵌入层,其配置为形成在所述淀积层表面上多个彼此相邻的区域中,且具有所述的第二导电类型;以及
第二嵌入层,其配置为:使所述多个所述区域的所述淀积层彼此电隔离,从所述淀积层的表面延伸至所述半导体基板且具有所述的第一导电类型;
其中所述第二嵌入层表面部分的杂质浓度等于或低于第一浓度;
所述的第一浓度是这样的浓度,在所述第一浓度处,所述第二嵌入层对光的光接收灵敏度大体上等于所述多个光电二极管单元中的每一个对所述光的光接收灵敏度,以及
所述光的波长等于或长于蓝-紫光的波长。
10.一种半导体光接收器件的制造方法,包括:
(a)在具有第一导电类型的第一半导体层的预定位置上,形成嵌入层,该嵌入层具有比所述第一半导体层的所述第一导电类型的杂质浓度高的第一导电类型的杂质浓度,
(b)形成具有所述第二导电类型的第二半导体层,以覆盖所述第一半导体层和所述嵌入层;
(c)将包括所述第一导电类型的杂质的离子注入到所述嵌入层上方的所述第二半导体层中,以形成第一离子注入层,其在所述第二半导体层的表面中的所述第一导电类型的杂质浓度等于或低于第一浓度;以及
(d)进行热处理以形成分离单元,在所述分离单元中所述嵌入层连接至所述第一离子注入层;
其中所述第二半导体层表面部分的杂质浓度等于或低于第一浓度;
所述的第一浓度是这样的浓度,在所述第一浓度处,所述的分离单元对光的光接收灵敏度大体上等于所述第二半导体层表面的光接收灵敏度。
11.根据权利要求10的半导体光接收器件的制造方法,其中所述的步骤(c)包括:
(c1)将包括所述第二导电类型的杂质的离子注入到光电二极管区域的表面中,以形成第二离子注入层,该第二离子注入层的所述第二导电类型的杂质浓度高于所述第二半导体层的所述第二导电类型的杂质浓度,所述光电二极管区域位于除了所述第一离子注入层区域之外的所述第二半导体层中。
12.根据权利要求10的半导体光接收器件的制造方法,其中所述的步骤(c)包括:
(c2)将包括所述第一导电类型的杂质的离子注入到所述第一离子注入层的表面中,以形成具有所述第一导电类型的第三离子注入层;
在所述第三离子注入层的表面中所述第一导电类型的杂质浓度等于或低于第一浓度。
13.根据权利要求10的半导体光接收器件的制造方法,其中所述的步骤(c)包括:
(c3)将所述第一导电类型的杂质扩散到所述第一离子注入层中,以便在所述第一离子注入层的表面中形成具有所述第一导电类型的扩散层;
在所述扩散层的表面中所述第一导电类型的杂质浓度等于或低于所述第一浓度。
14.根据权利要求10至13中任何一个的半导体光接收器件的制造方法,其中所述分离单元的所述第一导电类型的杂质浓度的最大值位于比表面深的位置处。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102034837A (zh) * 2009-09-24 2011-04-27 佳能株式会社 光电转换装置和使用光电转换装置的成像系统
CN112885858A (zh) * 2021-03-31 2021-06-01 华虹半导体(无锡)有限公司 Cmos图像传感器及其制造方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030186882A1 (en) * 2001-07-31 2003-10-02 Podolsky Daniel K. Methods and compositions for treating and preventing distal bowel lesions
KR100937670B1 (ko) 2007-12-28 2010-01-19 주식회사 동부하이텍 씨모스(cmos) 이미지 센서의 제조방법
JP5538922B2 (ja) 2009-02-06 2014-07-02 キヤノン株式会社 固体撮像装置の製造方法
JP2010206178A (ja) 2009-02-06 2010-09-16 Canon Inc 光電変換装置、及び光電変換装置の製造方法
JP2010206181A (ja) 2009-02-06 2010-09-16 Canon Inc 光電変換装置及び撮像システム
JP7039205B2 (ja) * 2017-07-27 2022-03-22 キヤノン株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び撮像装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6161457A (ja) * 1984-09-01 1986-03-29 Canon Inc 光センサおよびその製造方法
JP2800827B2 (ja) * 1988-02-12 1998-09-21 浜松ホトニクス株式会社 光半導体装置およびその製造方法
JP2557750B2 (ja) * 1991-02-27 1996-11-27 三洋電機株式会社 光半導体装置
JP3244425B2 (ja) 1996-04-17 2002-01-07 三洋電機株式会社 光半導体集積回路
JP3170463B2 (ja) * 1996-09-30 2001-05-28 シャープ株式会社 回路内蔵受光素子
US5831322A (en) * 1997-06-25 1998-11-03 Advanced Photonix, Inc. Active large area avalanche photodiode array
DE69906923T2 (de) * 1998-12-28 2004-02-26 Sharp K.K. Lichtempfänger mit integrierter Schaltung
JP2000223735A (ja) 1999-01-28 2000-08-11 Nec Corp 半導体受光装置とその製造方法
JP2001119060A (ja) * 1999-10-18 2001-04-27 Seiko Instruments Inc フォトダイオード
JP3317942B2 (ja) * 1999-11-08 2002-08-26 シャープ株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP2002100060A (ja) 2000-09-27 2002-04-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 記録再生装置用受光素子と受光回路
JP2002203954A (ja) * 2000-10-31 2002-07-19 Sharp Corp 回路内蔵受光素子
JP2003051589A (ja) * 2001-08-07 2003-02-21 Sharp Corp 受光素子内蔵型半導体装置の製造方法及び受光素子内蔵型半導体装置
JP2002329853A (ja) * 2002-02-22 2002-11-15 Sharp Corp 回路内蔵受光素子

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102034837A (zh) * 2009-09-24 2011-04-27 佳能株式会社 光电转换装置和使用光电转换装置的成像系统
CN102034837B (zh) * 2009-09-24 2012-07-11 佳能株式会社 光电转换装置和使用光电转换装置的成像系统
CN112885858A (zh) * 2021-03-31 2021-06-01 华虹半导体(无锡)有限公司 Cmos图像传感器及其制造方法

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