KR100558801B1 - 측면 트렌치 광학 검출기를 형성하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 기판(102) 상에 광학 검출기 소자를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 방법은 제1 및 제2 트렌치 세트-제1 트렌치 세트의 트렌치는 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치에 대하여 교대로 배치됨-를 상기 기판(102) 내에 형성하는 단계, 상기 트렌치를 희생 물질(202)로 채우는 단계, 및 상기 제1 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질(202)을 식각하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 제1 트렌치 세트를 제1 도전성으로 도핑된 물질(502)로 채우는 단계, 제2 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질(202)을 식각하는 단계, 상기 제2 트렌치 세트를 제2 도전성으로 도핑된 물질(802)로 채우는 단계, 각각의 상기 제1 트렌치 세트 내의 도핑된 물질(502)로부터 도펀트를 유도함으로써 제1 접합층(904)을 형성하고, 각각의 상기 제2 트렌치 세트 내의 도핑된 물질(802)로부터 도펀트를 유도함으로써 제2 접합층(906)을 형성하는 단계, 및 상기 제1 트렌치 세트와 상기 제2 트렌치 세트로, 별도의 배선 연결(1002, 1004)을 제공하는 단계를 더 포함한다. 제1 및 제2 트렌치 세트는 동시에 형성된다.
광학 검출기, 측면 트렌치, 희생 물질

Description

측면 트렌치 광학 검출기를 형성하기 위한 방법{METHODS FOR FORMING LATERAL TRENCH OPTICAL DETECTORS}
본 발명은 일반적으로 광학 검출기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 반도체 광-전자(opto-electronic) 집적 회로 상에 형성되는 측면 트렌치 광학 검출기에 관한 것이다.
트렌치 기반 광학 검출기를 형성하는 종래 기술의 방법에 의하면, 검출기를 형성하기 위하여, 다른 형의 전극을 위한 트렌치가 별도로 식각될 필요가 있어, 제조 공정에서 공정 수를 증가시켰다. 이러한 공정은 광학 검출기의 제조에서 고가의 공정에 속하므로, 부가적인 제조 비용이 발생된다.
따라서, 모든 전극 형에 대해 동시에, 즉 동일 공정에서 트렌치가 패터닝되고 식각되는 측면 트렌치 p-i-n 포토-다이오드(LTD)를 형성할 필요가 있다.
본 발명의 제1 면에 의하면, 반도체 기판에 광학 검출기 소자를 형성하는 방법은,
제1 및 제2 트렌치 세트-상기 제1 트렌치 세트의 트렌치는 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치에 대하여 교대로 배치됨-를 상기 기판에 동시에 형성하는 단계;
상기 트렌치를 희생 물질로 채우는 단계;
상기 제1 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계;
상기 제1 트렌치 세트의 트렌치 각각에 제1 도펀트 물질로부터 도펀트를 유도함(driving)으로써 제1 접합층을 형성하고, 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치 각각에 제2 도펀트 물질로부터 도펀트를 유도함으로써 제2 접합층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 트렌치 세트와 상기 제2 트렌치 세트로 별도의 배선 연결을 제공하는 단계
를 포함한다.
본 발명의 제2 면에 의하면, 반도체 기판에 광학 검출기 소자를 형성하는 방법은,
제1 및 제2 트렌치 세트-상기 제1 트렌치 세트의 트렌치는 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치에 대하여 교대로 배치됨-를 상기 기판에 동시에 형성하는 단계;
상기 트렌치를 희생 물질로 채우는 단계;
상기 제1 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계;
상기 제1 트렌치 세트를 제1 도전성의 도핑 물질로 채우는 단계;
제2 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계;
상기 제2 트렌치 세트를 제2 도전성의 도핑 물질로 채우는 단계;
상기 제1 트렌치 세트의 트렌치 각각에 제1 도펀트 물질로부터 도펀트를 유도함으로써 제1 접합층을 형성하고, 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치 각각에 제2 도펀트 물질로부터 도펀트를 유도함으로써 제2 접합층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 트렌치 세트와 상기 제2 트렌치 세트로 별도의 배선 연결을 제공하는 단계
를 포함한다.
상기 방법은, 제1 및 제2 트렌치 세트-상기 제1 트렌치 세트의 트렌치는 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치에 대하여 교대로 배치됨-를 상기 기판 내에 형성하는 단계, 상기 트렌치를 희생 물질로 채우는 단계, 및 상기 제1 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 제1 트렌치 세트를 제1 도전성의 도핑 물질로 채우는 단계, 제2 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계, 상기 제2 트렌치 세트를 제2 도전성의 도핑 물질로 채우는 단계, 상기 제1 트렌치 세트의 트렌치 각각에 제1 도펀트 물질로부터 도펀트를 유도함으로써 제1 접합층을 형성하고, 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치 각각에 제2 도펀트 물질로부터 도펀트를 유도함으로써 제2 접합층을 형성하는 단계, 및 상기 제1 트렌치 세트와 상기 제2 트렌치 세트로 별도의 배선 연결들을 제공하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 기판 내의 제1 및 제2 트렌치 세트는 동시에 형성된다.
이러한 제2 면에 있어서 바람직하게는, 제1 트렌치 세트으로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계는 상기 소자의 표면으로부터 희생 물질을 제거하는 단계, 및 상기 제2 트렌치 세트를 마스킹하는 단계를 더 포함한다. 또한, 바람직하게는, 제2 트렌치 세트로부 상기 희생 물질을 식각하는 단계는 상기 제2 트렌치 세트의 상기 희생 물질을 상기 소자의 표면으로 노출시키는 단계를 포함한다.
별도의 배선 연결을 제공하는 단계는 상기 제1 트렌치 세트를 채우는 상기 도핑 물질과 상기 제2 트렌치 세트를 채우는 상기 도핑 물질을 상기 소자의 표면에 노출시키는 단계, 및 상기 제1 트렌치 세트 각각에 제1 콘택 세트를, 그리고, 상기 제2 트렌치 세트 각각에 제2 콘택 세트를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 제2 면에서, 접합층을 형성하는 단계는 상기 접합층을 형성하기에 앞서 상기 소자의 표면 위에 확산 배리어층(diffusion barrier layer)을 증착하는 단계, 및 상기 접합층들을 형성한 후에 상기 소자의 표면으로부터 상기 확산 배리어층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제2 트렌치 세트의 희생층을 노출시키는 단계는 기계 연마(mechanical polish)로 제2 트렌치 세트 위의 영역으로부터 제2 도전성의 도핑 물질을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 트렌치 세트의 희생 물질을 노출시키는 단계는 제1 도전성의 도핑 물질을 패터닝하는 단계, 및 상기 제2 트렌치 세트 위의 영역 내의 제1 도전성의 도핑 물질을 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 도전성의 물질은 n-형으로 도핑된 폴리실리콘일 수 있고 상기 제2 도전성의 물질은 p-형으로 도핑된 폴리실리콘일 수 있다. 이에 대신하여, 제1 도전성의 물질은 p-형으로 도핑된 폴리실리콘을, 제2 도전성의 물질은 n-형으로 도핑된 폴리실리콘을 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 기판은 반도체 물질, 상기 반도체 물질 위에 증착된 SiO2층, 및 상기 SiO2층 위에 증착된 SiN층을 포함한다.
본 발명의 제3 면에 의하면, 반도체 기판에 광학 검출기 소자를 형성하는 방법은,
제1 및 제2 트렌치 세트-상기 제1 트렌치 세트의 트렌치는 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치에 대하여 교대로 배치됨-를 상기 기판 내에 형성하는 단계;
상기 트렌치를 제1 도전성의 희생 물질로 채우는 단계;
상기 제1 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계;
상기 제1 트렌치 세트를 제2 도전성의 도핑 물질로 채우는 단계;
상기 제1 트렌치 세트의 트렌치 각각에 도핑 물질로부터 도펀트를 유도함으로써 제1 접합층을 형성하고, 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치 각각에 상기 희생 물질로부터 도펀트를 유도함으로써 제2 접합층을 형성하는 단계;
상기 제2 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계;
전극 물질로 상기 제2 트렌치 세트를 채우는 단계; 및
상기 제1 트렌치 세트와 상기 제2 트렌치 세트로 별도의 배선 연결을 제공하는 단계
를 포함한다.
상기 방법은 제1 및 제2 트렌치 세트-상기 제1 트렌치 세트의 트렌치는 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치에 대하여 교대로 배치됨-을 상기 기판 내에 형성하는 단계, 상기 트렌치를 제1 도전성의 희생 물질로 채우는 단계, 및 상기 제1 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 제1 트렌치 세트를 제2 도전성의 도핑 물질로 채우는 단계, 상기 제1 트렌치 세트의 트렌 치 각각에 도핑 물질로부터 도펀트를 유도함으로써 제1 접합층을 형성하고, 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치 각각에 상기 희생 물질로부터 도펀트를 유도함으로써 제2 접합층을 형성하는 단계, 상기 제2 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계, 전극 물질로 상기 제2 트렌치 세트를 채우는 단계, 및 상기 제1 트렌치 세트와 상기 제2 트렌치 세트로 별도의 배선 연결을 제공하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 이러한 제3 면에서, 상기 제1 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계는 상기 소자의 표면으로부터 희생 물질을 제거하는 단계, 및 상기 제2 트렌치 세트를 마스킹하는 단계를 더 포함한다.
상기 접합층을 형성하기에 앞서, 상기 제2 도전성의 도핑 물질은 바람직하게는 상기 소자의 표면으로부터 제거된다. 접합층들을 형성하는 단계는 바람직하게는 상기 접합층들을 형성하기에 앞서 상기 소자의 표면 위에 확산 배리어층을 증착하는 단계, 및 상기 접합층들을 형성한 후에 상기 소자의 표면으로부터 상기 확산 배리어층을 제거하는 단계를 더 포함한다.
별도의 배선 연결을 제공하는 단계는 상기 제1 트렌치 세트를 채우는 상기 도핑된 물질과 상기 제2 트렌치 세트를 채우는 상기 전극 물질을 상기 소자의 표면에 노출시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 전극 물질은 제1 도전성의 도핑 물질과 도핑되지 않은 물질 중의 하나일 수 있다.
본 발명의 제4 면에 의하면, 반도체 기판에 광학 검출기 소자를 형성하는 방법은,
제1 및 제2 트렌치 세트-상기 제1 트렌치 세트의 트렌치는 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치에 대하여 교대로 배치됨-를 상기 기판 내에 형성하는 단계;
상기 트렌치를 희생 물질로 채우는 단계;
상기 제1 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계;
상기 제1 세트의 트렌치 각각의 벽면에 가스 페이즈 도핑(gas phase doping)으로 접합층을 형성하는 단계;
상기 제2 세트의 트렌치 각각의 벽면에 접합층을 형성하는 단계-상기 희생 물질로부터 상기 벽면으로 도펀트가 유도됨-;
상기 제1 트렌치 세트를 제1 도전성의 도핑 물질로 채우는 단계;
제2 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계;
상기 제2 트렌치 세트를 제2 도전성의 도핑 물질로 채우는 단계; 및
상기 제1 트렌치 세트와 상기 제2 트렌치 세트로 별도의 배선 연결들을 제공하는 단계
를 포함한다.
상기 방법은 제1 및 제2 트렌치 세트-상기 제1 트렌치 세트의 트렌치는 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치에 대하여 교대로 배치됨-를 상기 기판 내에 형성하는 단계, 상기 트렌치를 희생 물질로 채우는 단계, 및 상기 제1 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 제1 세트의 트렌치 각각의 벽면에 가스 페이즈 도핑으로 접합층을 형성하는 단계, 상기 제2 세트의 트렌치 각각의 벽면에 접합층을 형성하는 단계-상기 희생 물질로부터 상기 벽면으로 도펀트가 유도됨-, 상기 제1 트렌치 세트를 제1 도전성의 도핑 물질로 채우는 단계, 제2 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계, 상기 제2 트렌치 세트를 제2 도전성의 도핑 물질로 채우는 단계, 및 상기 제1 트렌치 세트와 상기 제2 트렌치 세트로 별도의 배선 연결을 제공하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 제1 트렌치 세트로부터 상기 희생층을 식각하는 단계는 상기 소자의 표면으로부터 상기 희생 물질을 제거하는 단계, 및 상기 제2 트렌치 세트을 마스킹하는 단계를 포함한다. 상기 제2 트렌치 세트으로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계는 상기 소자의 표면으로부터 상기 제1 도전성의 도핑 물질을 제거하는 단계를 더 포함한다.
별도의 배선 연결을 제공하는 단계는 상기 제1 트렌치 세트을 채우는 상기 도핑된 물질과 상기 제2 트렌치 세트을 채우는 상기 도핑된 물질을 상기 소자의 표면으로 노출시키는 단계를 포함한다.
본 발명을 더 잘 이해하기 위하여, 예시로서, 본 발명의 바람직한 실시예가 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다.
도 1은 반도체 기판 내의 측면 트렌치의 단면도.
도 2는 희생 물질로 채워진, 복수의 트렌치를 도시한 도 1의 측면 트렌치 반도체 기판의 단면도.
도 3은 노출된 희생 물질이 연마된, 도 2의 측면 트렌치 반도체 기판의 단면도.
도 4는 제1 트렌치 세트로부터 희생 물질이 제거된, 도 3의 측면 트렌치 반 도체 기판의 단면도.
도 5는 소자의 표면 위에 n+ 폴리가 증착된, 도 5의 측면 트렌치 반도체 기판의 단면도.
도 6은 n+ 폴리가 패터닝된, 도 5의 측면 트렌치 반도체 기판의 단면도.
도 7은 제2 (제1) 트렌치 세트으로부터 희생 물질이 제거된, 도 6의 측면 트렌치 반도체 기판의 단면도.
도 8은 소자의 전 표면 위에 p-형 폴리가 증착된, 도 7의 측면 트렌치 반도체 기판의 단면도.
도 9는 n과p 접합층이 형성된, 도 8의 측면 트렌치 반도체 기판의 단면도.
도 10은 도핑 영역 위에 금속 콘택이 패터닝된, 도 9의 측면 트렌치 반도체 기판의 단면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 소자 위에 TEOS 확산 배리어층이 증착된, 측면 트렌치 반도체 기판의 단면도.
도 12는 제1 도핑 전극 물질(n+ 폴리)과 희생 물질로부터 어닐링 유도 후에 TEOS 확산 배리어층이 제거된, 도 11의 측면 트렌치 반도체 기판의 단면도.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 가스 페이즈 도핑을 사용하여 제2 트렌치 세트로 도펀트가 유도되고 희생 물질로부터 제1 트렌치 세트로 도펀트가 유도되는, 측면 트렌치 반도체 기판의 단면도.
광학 검출기는, 실질적으로 평행한 복수의 트렌치를 기판에 형성하여 n-형과 p-형으로 도핑된 물질의 트렌치 영역을 교대로 형성하는 것에 의해 복수의 분리된 영역을 형성함으로써 반도체 기판 상에 형성된다. n-형 영역은 함께 연결되어 n-콘택(n-contact)을 형성한다. p-형 영역은 함께 연결되어 p-형 콘택(p-type contact)을 형성한다. 트렌치를 분리하는 영역은 진성 반도체층(i)으로 작용하여, 복수의 평행한 p-i-n 포토-다이오드를 형성한다. 이러한 검출기 토폴로지의 기본 원칙은 검출기의 흡수 영역(absorption region)의 자유 캐리어를 입사광과 수직인 방향으로 이동시키는 것이다.
본 발명은 n-형과 p-형으로 도핑된 재료 모두를 위한 트렌치가 동시에 패터닝되고 식각되어 요구되는 서로 맞물린(interdigitated) 포토-다이오드 소자를 형성하는 광학 검출기 형성 방법을 개시한다. 요구되는 구조는 제1 트렌치 세트를 희생층(sacrificial layer)으로 채우고, 제2 트렌치 세트를 전극 재료(예컨데, 폴리실리콘)로 채움으로써 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 제1 및 제2 트렌치 세트가 동시에 패터닝되고 식각되는 측면 트렌치 광학 검출기를 형성하는 방법을 제안한다. 광-검출기 제조 공정에서 리소그래피 패터닝(lithographic patterning)과 딥 트렌치(deep trench) 식각 공정의 회수를 줄임으로써, 본 발명은 제조 비용을 줄일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라, 예컨데 반응성 이온 식각 (reactive ion etching; RIE)을 사용하여, 반도체 기판(102)에서 딥 트렌치가 패터닝되고 식각된다. 이러한 딥 트렌치 세트들(도면에는 각 세트 중 하나만이 도시됨)은 측면 트렌치 포토-다이오드 소자의 교대로 배치되는 n-형과 p-형 전극을 형 성한다. 기판은 또한, 화학-기계-연마 스톱{chemical-mechanical polishing stop (CMP) stop}으로의 사용을 위해, 예컨데 SiO2와 SiO2 위에 증착된 SiN층(106)으로 이루어진 패드층(104)을 포함할 수 있다. 당업자라면 본 발명의 견지에서 본 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않고 다른 기판, 예를 들면 실리콘 게르마늄, 게르마늄 및 단결정 실리콘이 사용될 수 있다는 것을 알 것이다.
도 2를 참조하면, 트렌치는 그 후 산화물{보로실리케이트 유리(borosilicate glass; BSG), 포스포실리케이트 유리(phosphosilicate glass; PSG), 아슨실리케이트 유리(Arsensilicate glass; ASG), 보로포스포실리케이트 유리(borophosphosilicate glass; BPSG), 테트라오소실리케이트(tetraorthosilicate; TEOS) 등}과 같은 희생 물질(202)로 채워진다. 바람직하게는, 산화물은 기판(102)에 대한 높은 식각 선택성을 갖는다. 희생 물질은 그 아래의 SiN층까지 연마(예컨데, CMP)될 수 있다.
도 3을 참조하면, 교차하는 트렌치는, 예컨데 비정질 Si(302)으로 마스크된다. 마스크 물질(302)은 소자의 표면 위로 증착되고, 그 후 교차하는 트렌치 위의 마스크 물질(302)은 제거되어 아래의 희생 물질(202)을 노출시킨다. 희생 물질(202)은 그 후 제1 트렌치 세트로부터 식각된다(도 4).
도 5를 참조하면, 소자는 도핑된 제1 전극 물질(502)로 덮혀, 개방된 트렌치를 채운다. n-형 또는 p-형으로 도핑된 폴리실리콘과 같은 도핑된 물질이 사용될 수 있다. 전에 마스크되었던 희생 물질(202)은 계속해서 제2 트렌치 세트를 채우 고 제1 전극 물질(502)이 제2 트렌치 세트를 채우지 못하도록 한다. 희생 물질이 채워진 제2 트렌치 세트 위의 전극 물질(302)(폴리)은 그 후 패터닝되고 식각될 수 있다. 다른 방법으로는, 본 발명에 의한 방법은 소자를 기계 연마하고 평탄화하여 트렌치 밖에 걸쳐 있는 전극 물질을 제거할 수 있다. 어떠한 방법도 제2 트렌치 세트에 희생 물질을 채워 소자의 표면에 노출되도록 사용될 수 있다.(도 6) 제1 트렌치 세트는 그 후 제2 트렌치 세트로부터 희생 물질을 제거하기 전에 마스크될 수 있다. 희생 물질은 습식 식각과 같은 식각 공정에 의해 제거될 수 있다.(도 7) 그 후, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 트렌치 세트는 n-형 또는 p-형으로 도핑된 폴리실리콘과 같은 제2 형의 전극 물질(802)로 채워진다. 트렌치 밖으로 넘친 전극 물질은 평탄화로 제거될 수 있다.
도 9를 참조하면, 평탄화 후에, TEOS 확산 배리어층(902)은 소자 위에 증착되고 n형과 p-형으로 도핑된 트렌치를 둘러 싸는 기판으로 도펀트(dopant)가 유도되어 각각 n-형 접합(904)과 p-형 접합(906)을 형성한다. 어닐링 후에, TEOS 확산 배리어층(902)은 제거되고 금속 콘택(1002, 1004)이 전극으로 적용된다.(도 10)
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의해, 제1 트렌치 세트를 n-형 폴리실리콘(502)으로 채우고 패터닝한 후(도 6처럼), TEOS 확산 배리어층(902)이 소자의 표면 위로 증착될 수 있다. 제2 트렌치 세트 내의 희생 물질(202)(예컨데, BSG)을 p-형 도펀트 소스로 사용하고 유도 어닐(drive-in anneal)을 사용하는 것에 의해, n-형 접합(904)과 p-형 접합(906)은 n-형 도핑된 물질(502)과 희생 물질(202) 각각으로부터의 아웃-확산(out-diffusion)으로 형성될 수 있다. TEOS 확산 배리어층(902)은 그 후 제거된다.(도 12).
도 13을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의해, 교대로 배치되는 트렌치(도 4처럼) 중 제1 트렌치 세트로부터 희생 물질을 식각한 후, 가스 페이즈 도핑을 사용하여 도펀트가 제1 트렌치 세트로 유도되어 제1 접합형(904)을 형성한다. 희생 물질(202)로부터 제2 트렌치 세트로 도펀트가 유도되어 제2 접합형(906)을 형성한다. 제1 트렌치 세트는 제1 전극 물질로 채워지고, 제2 트렌치 세트를 과도하게 덮는 전극 물질은 제거된다. 제2 트렌치 세트를 덮는 희생 물질(302)은 식각되고 제2 트렌치 세트는 제2 도핑 전극 물질로 채워진다. 제1 트렌치 세트의 제1 도핑 전극 물질은 소자의 표면에 노출되고 배선 연결(콘택 등)이 제공된다.
본 발명에 의하면, 측면 트렌치 포토-검출기는 11 내지 16W-㎝의 저항을 갖는 p-형 실리콘 기판 상에 제조되는데, 트렌치는 8㎛ 깊이와 0.35㎛의 폭을 갖고, 또한 트렌치끼리의 간격은 3.3㎛가 된다. 본 발명에 의한 소자는 75㎛의 지름을 갖는 원형이었다. 보로실리케이트 유리(BSG)가 희생 물질로 사용되었는데, 제1 트렌치 세트는 인-도핑 폴리실리콘(~1020㎝-3)으로 채워지고 제2 트렌치 세트는 보론-도핑 폴리실리콘(~1018㎝-3)으로 채워졌다. 본 발명에 의한 소자는 도펀트를 기판에 유도하고 실리콘/폴리실리콘 계면에서 접합이 형성되는 것을 막기 위해 아르곤에서 10분 동안 1000NC로 어닐링되었다. 실리콘과 금속 콘택은 각 트렌치 전극의 상부에 형성되었다.
몇몇 결과는 측면 트렌치 포토-검출기에 대한 DC I-V 특성이 -5V와 -15V 각 각에서 1.5㎀와 3㎀의 전류를 포함한다는 것을 보여준다. 항복 전압(breakdown voltage)은 약 -27V였다. 순방향으로 바이어스된 I-V 커브로부터 얻어진 측면 트렌치 포토-다이오드의 직렬 저항은 15W였다. 반응도(responsivity)는 845㎚에서 045A/W이고, 바이어스 전압에 독립적이다. 외부 양자 효율(external quantum efficiency)은 66 퍼센트로 관측되었다. 본 발명에 의한 소자에 대해서는, DC에서 670㎚의 광원에 대한 2.8GHZ의 -3㏈ 대역폭(bandwidth)까지 반응도는 일정하다.
이산 포토 검출기(discrete photo detector)를 2.5Gb/s BiCMOS 전치증폭기(preamplifier)에 배선함으로써, 10-9의 비트-에러-레이트에서, 수신기는 2.5Gb/s에서 -16.1㏈m과 3Gb/s에서 -15.4㏈m의 감도를 보여줬다. 바이어스가 -5.0V로 증가함에 따라, 감도는 2.5Gb/s에서 -16.4㏈m으로 향상될 수 있다.
측면 트렌치 포토-검출기를 형성하기 위한 방법의 실시예를 설명하였지만, 위 설명의 견지에서 당업자에 의한 수정 및 변경이 가능하다. 따라서, 다음 청구항에서 정의되는 것과 같이 본 발명의 범위 내에 있는 개시된 특정 실시예가 변화할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (10)

  1. 반도체 기판 상에 광학 검출기 소자를 형성하는 방법으로서,
    제1 및 제2 트렌치 세트 - 상기 제1 트렌치 세트의 트렌치들은 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치들에 대하여 교대로 배치됨 - 를 상기 기판 내에 형성하는 단계;
    상기 트렌치들을 희생 물질로 채우는 단계;
    상기 제1 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계;
    상기 제1 트렌치 세트를 제1 도전형으로 도핑된 물질로 채우는 단계;
    상기 제2 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계;
    상기 제2 트렌치 세트를 제2 도전형으로 도핑된 물질로 채우는 단계;
    상기 제1 트렌치 세트의 각 트렌치 내의 상기 도핑된 물질로부터 도펀트를 유도함(driving)으로써 제1 접합층을 형성하고, 상기 제2 트렌치 세트의 각 트렌치 내의 상기 도핑된 물질로부터 도펀트를 유도함으로써 제2 접합층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 트렌치 세트와 상기 제2 트렌치 세트로 별도의 배선 연결을 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판 내의 상기 제1 트렌치 세트 및 상기 제2 트렌치 세트는 동시에 형성되는 방법.
  3. 반도체 기판 상에 광학 검출기 소자를 형성하는 방법으로서,
    제1 및 제2 트렌치 세트 - 상기 제1 트렌치 세트의 트렌치들은 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치들에 대하여 교대로 배치됨 - 를 상기 기판 내에 형성하는 단계;
    상기 트렌치들을 제1 도전형의 희생 물질로 채우는 단계;
    상기 제1 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계;
    상기 제1 트렌치 세트를 제2 도전형으로 도핑된 물질로 채우는 단계;
    상기 제1 트렌치 세트의 각 트렌치 내의 상기 도핑된 물질로부터 도펀트를 유도함(driving)으로써 제1 접합층을 형성하고, 상기 제2 트렌치 세트의 각 트렌치 내의 상기 희생 물질로부터 도펀트를 유도함으로써 제2 접합층을 형성하는 단계;
    상기 제2 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계;
    상기 제2 트렌치 세트를 전극 물질로 채우는 단계; 및
    상기 제1 트렌치 세트와 상기 제2 트렌치 세트로 별도의 배선 연결을 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 반도체 기판 상에 광학 검출기 소자를 형성하는 방법으로서,
    제1 및 제2 트렌치 세트 - 상기 제1 트렌치 세트의 트렌치들은 상기 제2 트렌치 세트의 트렌치들에 대하여 교대로 배치됨 - 를 상기 기판 내에 형성하는 단계;
    상기 트렌치들을 희생 물질로 채우는 단계;
    상기 제1 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계;
    상기 제1 트렌치 세트의 각 트렌치의 벽면에 가스 페이즈 도핑에 의해 제1 접합층을 형성하는 단계;
    상기 제2 트렌치 세트의 각 트렌치의 벽면에 상기 희생 물질로부터 상기 벽면으로 도펀트를 유도함으로써 제2 접합층을 형성하는 단계;
    상기 제1 트렌치 세트를 제1 도전형으로 도핑된 물질로 채우는 단계;
    상기 제2 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계;
    상기 제2 트렌치 세트를 제2 도전형으로 도핑된 물질로 채우는 단계; 및
    상기 제1 트렌치 세트와 상기 제2 트렌치 세트로 별도의 배선 연결을 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
  7. 제1항, 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계는,
    상기 소자의 표면으로부터 희생 물질을 제거하는 단계; 및
    상기 제2 트렌치 세트를 마스킹하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 트렌치 세트로부터 상기 희생 물질을 식각하는 단계는, 상기 제2 트렌치 세트의 상기 희생 물질을 상기 소자의 표면으로 노출시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 별도의 배선 연결을 제공하는 단계는,
    상기 제1 트렌치 세트를 채우는 상기 도핑된 물질과 상기 제2 트렌치 세트를 채우는 상기 도핑된 물질을 상기 소자의 표면에 노출시키는 단계; 및
    상기 제1 트렌치 세트의 각 트렌치에 제1 콘택 세트를 제공하고, 상기 제2 트렌치 세트의 각 트렌치에 제2 콘택 세트를 제공하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  10. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 접합층들을 형성하는 단계는,
    상기 접합층들을 형성하기에 앞서 상기 소자의 표면 위에 확산 배리어층을 증착하는 단계; 및
    상기 접합층들을 형성한 후에 상기 소자의 표면으로부터 상기 확산 배리어층을 제거하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
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