TW439286B - Circuit-integrated light-receiving device - Google Patents
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Description
A7 B7 14 3° 五、發明說明（1 ) 發明背景 1 ·發明領域 本發明係關於一種包括内建電路用以處理光電轉換信號 之光接收裝置（後文稱做「電路積體化之光接收裝置」 特別，本發明係關於一種具有改良光電二極體反應速度能 力、且可基於入射光產生光電轉換信號之電路積體化之光 接收裝置。 2.相關技術説明 近年來’要求光碟裝置以高速處理大量資料例如視訊資 料。例如，用於DVD之光碟裝置（DVD-ROM裝置）就資料 讀取速度上快速改良（例如由正常速度驅動至雙倍速驅 動）。未來，將需要甚至更快速資料讀取速度（例如12倍速 驅動）的光碟裝置。DVD-ROM裝置典型使用光拾取晶片用 於讀出信號。於同一片晶片上，光拾取晶片包括光接收裝 置及信號處理電路用以處理來自光接收裝置之光電轉換信 號。爲了進一步提高DVD-ROM裝置的操作速度，需要提 高涵括於例如光拾取頭之光接收裝置（通稱「電路積體化 之光接收裝置」）之操作速度。 習知，涵括於光拾取頭之光接收裝置採用PN接面介於N 型磊晶（半導體晶體生長）層與P型基材間，或PN接面介於 N型磊晶層與P型擴散層間。但當使用前—型介於N型磊晶 層與P型基材間之PN接面時，於基材產生的光載子因擴散 移動’如此減低響應速度。他方面，當採用後者介於N型 磊晶層與P型擴散層間之PN接面時，接面電容根據N型磊 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I n ft I n n I I n ϋ-*-r«J1 IK ti n I I It {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印$^ A7 B7__ 五、發明說明（2 ) ΒΘ層之雜質▲度增高，如此也降低響應速度。此外，當後 述PN接面用於DVD裝置時，由DVD裝置用做再生光的具 有波長650毫微米之雷射光主要部份進入基材，因而降低 作業靈敏度。 如前述，習知電路積體化之光接收裝置比較不含内建電 路之接腳光電二極體具有較差的操作特性。 爲了解決此等問題，業界曾經提議多種結構a 圖2 6舉例説明一種結構其揭示於曰本公開案第 6卜154063號。此種結構中，p型磊晶層ι41設置p+基材141 表面上。P型磊晶層142包括P型高雜質濃度層（自動攙雜 層）142a及P型低雜質濃度層142b。P型高雜質濃度層142a 係由來自基材141之雜質向上擴散（自動攙雜）所提供，該 向上擴散係發生於P型磊晶層142生長期間。 N型磊晶層143提供於P型磊晶層142上。具有高雜質濃度 之P分隔擴散層144由N型蟲晶層143上表面伸展至下方p 型磊晶層。分隔擴散層144將N型磊晶層143劃分成爲多區 且各區彼此隔開。 部份N型磊晶層143之隔開區各自形成光接收裝置段 180。特別’光接收裝置段180包括一 PN接面形成於N型磊 晶層143之分隔各區之一與下方P型磊晶層142間。N型磊 晶層143之分開各區中之其它區且毗鄰光接收裝置段18〇之 各區形成信號處理電路段（NPN電晶體）190。説明例中， 信號處理電路段（NPN電晶體）·190包括一嵌置區165用以降 低集極電阻，一基極區147及一射極區148。光接收裝置段 -5- 本紙張尺度遶用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公Μ ) — — — — — — — ill — — — —— — — — — II ·11111111 I 《請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（3 ) 180及信號處理電路段190彼此藉分隔擴散層144電分隔。 氧化層149設置於此等結構之各結構上表面上^電線層 150a透過設置於氧化物層149之接觸孔連結至光接收裝置 段（光電二極體）180之接觸區145。電線層150b及電線層 150c同理透過一接觸孔而連結至信號處理電路段（NpN電晶 體）190。電線層150b也連結至分開擴散區144。 如前述’圖26舉例説明之結構包括基材ι41具有高雜質 濃度及P型磊晶層142具有較低雜質濃度。如此，p型半導 體形成光電二極體（以單點鏈線表示區）該側上的耗盡層實 質上伸展入P型磊晶層142，如此降低光電二極體180之接 面電容。由於耗盡層的伸展，於深部位置產生的光載子可 充份促成光電流。 此外，涵括於此種結構之p型高雜質濃度層（自動攙雜 層）142a具有濃度梯度由基材141於向上方向遞減。電位梯 度係由濃度梯度產生，電位梯度又產生内部電廠，藉此可 以高速移動於P型磊晶層142之深部位置（較低部份）產生的 光載子。 其次，圖2 7舉例説明日本公開案第4-271 172揭示的結 構。該結構中，未經攙雜之第一磊晶層224設置於Ρ型基材 223上，Ρ型井區226形成於非攙雜第一磊晶層224之對應信 號處理電路段（ΝΡΝ電晶體）290設置位置部份。Ν型第二磊 晶層225係設置於第一磊晶層224上。Ν+擴散區230係設置 於光接收裝置段（光電二極體）280於Ν型第二磊晶層225表 面附近。ΝΡΝ電晶體區235，236及237係設置於信號處理電 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） -----Η------1----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) J1T_ .線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_____ 五、發明說明（4 ) 路段290於N型第二磊晶層225表面附近。N+擴散區234係設 置於區235，236及237下方。信號處理電路段290及光電二 極體段280係藉一分隔擴散區227彼此電分隔，分隔擴散區 227包括二區228及229。 氧化物層231係設置於各結構表面上。電線層232及233透 過設置於氧化層231之接觸孔連結至光接收裝置段（光電二 極體）280。電線層238同理透過接觸孔連結至信號處理電 路段（NPN電晶體）290。 圖2 7舉例説明之結構採用具有比電阻約4 0歐姆厘米至 約6 0歐姆厘米之基材223，俾便控制由基材223至覆蓋於上 方之第一磊晶層224之自動攙雜過程。此外，非攙雜半導 體晶體層被用做覆蓋於上方之第一磊晶層224，如此於光 電二極體段280之耗盡層可朝向基材伸展達一段實質距 離。此外，設置P型井區226，故NPN電晶體係由P型區圍 繞’亦即分隔擴散區227(228及229)及P型井區226，如此可 降低寄生效應。 其次，圖2 8舉例説明日本公開案第1 _2〇5 564號揭示的結 構。該結構包括一 P型磊晶層320形成於P+基材3 10之表面 上。P型磊晶層320包括P型自動攙雜層321及P型低雜質濃 度層322。P型自動攙雜層321係由P型磊晶層320生長期間 出現的雜質由基材310向上擴散（自動攙雜）提供。 P型磊晶層330係提供於P型磊晶層320上。具有高雜質濃 度之P+分隔擴散區340由N型磊晶層330上表面伸展入p型 羞晶層320之自動攙雜層321。分隔擴散區340將N型磊晶層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------液--------訂---- n It - - tff t (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1439286 A7 _ B7 五、發明說明（5 ) 3 3 0劃分為多區且將各區彼此隔開a 部份N型磊晶層330分開的各區各自形成一光接收裝置 段380。特別’光接收裝置段38〇包括一 pN接面形成於n 型羞晶層33〇分開各區之一與下方p型磊晶層320間。做為 光接收表面電極之N +型擴散層334伸展於光接收裝置段 3 20於N型磊晶層330附近的相當大面積上.]^型磊晶層330 分開各區之其它區毗鄰於光接收裝置段3 8 〇則形成信號處 理電路段（NPN電晶體）3 90。於說明例中，信號處理電路 段（NPN電晶體）390包括一嵌置區323用以降低積極電阻， —P型擴散層331及一N+型擴散層333。光接收裝置段380及 信號處理電路段390係藉分隔擴散區340彼此隔開。 絕緣膜335設置於此等結構之各個結構之上表面上。電 極及線元件336及337透過設置於絕緣膜335的接觸孔連結 至光接收裝置段380及信號處理電路段390之預定位置。 圖2 8舉例說明之結構中，光接收裝置段3 8〇及毗鄰信號 處理電路段3 90由深部分隔擴散區34〇彼此電分隔。結果， 形成於光接收裝置段380之耗盡層可朝向基材伸展一段實 質距離（亦即伸展入P型磊晶層32〇之自動攙雜層321)而未 延伸入其它毗鄰光電二極體及信號處理電路段^ 典型’光電二極體之響應特徵係與PN接面提供的接面 電容及串聯電阻有關’串聯電阻係由光電二極體各部份之 電阻元件決定。 接面電容基本上係由基材雜質濃度決定。因此，接面電 容通常可經由使用具有低雜質濃度之高比電阻基材改良。 -8- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公楚） ---I----Ϊ I----政--------訂·---l· ---.線- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（6 ) 圖2 ό至2 8舉例説明之習知結構中’接面電容或係經由抑 制設置於基材上的Ρ型磊晶層雜質濃度改良，或係藉由使 該層變成非攙雜而提高其電阻來改良。 圖2 6及2 7舉例説明之結構中，接面電容係如前述改 良’但串聯電阻改良不足。進一步説明如後。 通常，相信光電二極體之串聯電阻包括下列成份Rl_ R7 ： R1 :分隔擴散區電阻 R2 :分隔擴散區下方之嵌置擴散層電阻 R3 :分隔擴散區下方之兩比電阻產晶層電阻 R4:分隔擴散區下方之自動攙雜層電阻 R5 :基材電阻 R6 :光電二極禮段下方之自動攙雜層電阻 R7 :光電二極體段下方之高比電阻磊晶層電阻 (至於R1-R7，參考圖6A及6B或圖17A及17B)。 現在討論各種習知結構之光電二極體段之_聯電阻。於 各習知結構中，分隔擴散區具有高雜質濃度，故電阻以 爲低。此外’基材有南雜質濃度’因此基材電阻尺5爲 低。由來自基材雜質擴散提供的自動挽雜層電阻R4及R6 並未顯著影響串聯電阻。此外，由嵌置擴散層結構判定， 振置擴散層電阻R2或不存在（圖26及28)或未實質上促成 光電二極體之串聯電阻（圖27)。 然而，圖2 6舉例説明之結構中，分隔擴散層ι44下方之 问比電阻羞晶層142b具有低雜質濃度，故其電阻R3爲 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） --------------袭--------訂---------線- f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ~ A7 ---—____B7___ 五、發明說明（7 ) 高。此外，分隔擴散層144下方之高比電阻磊晶層142b部 份由於低雜質濃度受跨光電二極體外加的偏壓影響而被耗 盡，因而進一步提高電阻r 3。此點於圖2 7舉例説明之結 構亦爲眞’此處分隔擴散區227下方之非攙雜第一磊晶層 224電阻R3爲高。 由於前述理由故，圖2 6及2 7舉例説明之各種習知結構 具有較低光電二極體接面電種，但由於N型磊晶層下方之 低濃度或非攙雜P型磊晶層的高電阻成份因而具有高串聯 電阻，如此降低光電二椏體的響應速度。 相反地，圖2 8舉例説明之結構採用高雜質濃度基材 310，因而降低基材電阻R5，同時採用深部分隔擴散區 340’其到達具有高雜質濃度之自動攙雜層32丨，因而去除 電阻成份R3。此外，光電二極體段下方之電阻成份尺7同 樣可藉由伸展耗盡層至自動攙雜層321而被去除。結果， 該種結構克服高串聯電阻問題，藉此改進響應速度。 但’當分隔擴散區340伸展至此種深度時，如同圖28舉 例説明之結構’擴散步驟係於橫向方向以及深度分向擴散 雜質。因此，分隔擴散區34〇寬度以及深度增加。此種分 隔擴散區340橫向尺寸的增加當然會加大整體裝置尺寸。 此點就業界不斷期望縮小裝置尺寸而言當然爲非期望者。 此外，如圖29B示意説明，當分隔擴散區伸展深入结構 時，於分隔擴散區下方產生的光載子移動距離當然比圖 29A舉例説明之淺分隔擴敷區案例增加，如此降低光電二 極體的響應速度。形成深部分隔擴散區造成的問題於該結 — — — —— — in — — — — - - --------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -10-
Α7 Β7 五、發明說明（8) 構體用於分裂光電一極體時特別顯著，例如討論於曰本公 開案第8-32100號。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此外，於圖28舉例説明之習知結構中，促成光電二極體 串聯電阻降低的分隔擴散區340，僅設置於裝置分開部 份。因此’須提高分隔擴教區340之雜質濃度俾變降低電 阻値*特別，爲了於分隔擴散區340與自動攙雜層321間的 邊界附近獲得雜質濃度約IX 1〇〖6原子/立方座米，須設定 分隔擴散區340之P型嵌置擴散層表面的雜質濃度係於約1 X 1018原子/立方厘米至約lx l〇n原子/立方厘米之範圍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當形成N型磊晶層330時’分隔擴散區340之P型嵌置擴散 層表面上的雜質被自動攙雜，因而形成自動挽雜層。此種 自動攙雜層之雜質濃度典型爲約自動攙雜來源之雜質濃度 的千分之一。於圖28舉例説明之例中，分隔擴散區34〇之 P型嵌置擴散層表面上的雜質濃度爲約1X10〗8原子/立方厘 米至約1X1019原子/立方厘米之範圍，因此形成於p型磊晶 層320表面上之自動攙雜層具有雜質濃度爲約1 χ ι〇16原子/ 互方厘米。於Ρ型磊晶層320其形成光電二極體之ρν接 面’ ΡΝ接面附近的雜質濃度較佳約爲ΐχ1〇ΐ3原子/立方厘 米至約1 X 1〇14原子/立方厘米俾便獲得較低接面電容。因 此，當前述具有高雜質濃度的自動攙雜層存在於ΡΝ接面 附近時’耗盡層伸展受限制，因而增加接面電容，如此造 成光電二極體響應速度降低。 如圖30Α及30Β之示意舉例説明，設置ρν接面附近的自 動攙雜層也對Ρ型基材產生的載子（電子）的移動具有實質 -11 - 本紙張疋度適用中國國家標準（CNS)A4現格（210 X 297公爱） A7 B7 1?4392 8 五、發明說明（9) 影響。 特別，若無自動攙雜層存在於p型基材表面上（此處，假 定P型基材也包括形成於基材上的P型磊晶層），亦即於PN 接面附近，於P型基材產生的載子（電子）可移動入N型磊 晶層而無需克服障體，如圖30A之舉例説明。但若自動攙 雜層存在於P型基材表面上（於PN接面附近），自動攙雜層 做爲電子可能的障體，因此約束電子由P型基材内側移動 至N型羞晶層，如圖30B之舉例説明，因而降低光電二極 體的響應速度。因此，除非分隔擴散區340之P型嵌置擴散 層表面上的雜質濃度設定至一種程度，使自動攙雜層不會 藉自動挽雜於PN接面附近形成，否則光電二極體響應速 度無法獲得充份改善。 如前述，先前技術無法獲得一種結構其可達成各該光電 二極體響應速度’同時降低光電二極體之接面電容及串聯 電阻。 發明概述 根據本發明之一特徵方面’ 一種電路積體化之光接收裝 置包括：一第一導電型半導體基材；一第一導電型第一半 導禮晶體生長層設置於半導體基材之—面上，其中第一半 導體晶體生長層包括一第一部份其雜質濃度於遠離半飽體 基材表面方向遞減，以及一第二部份位於第—部份上方之 第一區’其雜質濃度分布於深度方向爲均勻；一第一導電 型喪置擴散層其係設置於第二區且係高於第一半導體晶體 生長層之第一部且未疊置於第一區上；—第二導電型第二 12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） n n n i n n I l f靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 143 92 8 6 Α7 __ Β7 五、發明說明（10 ) 半導體晶體生長層，其係設置於跨第一半導體晶體生長層 一面及嵌置擴散層一面；以及一具有第一導電型之分隔擴 散區，用於劃分第一半導體晶體生長層成爲一光接收裝置 段及一信號電路處理段。第一區係位於光接收裝置段。於 信號處理電路段，嵌置擴散層係接觸第一半導體晶體生長 層之第一部份。 根據本發明之另一特徵方面，一種電路積體化之光接收 裝置包括：一第一導電型半導體基材；一第一導電型第一 半導體晶體生長層設置於半導體基材之一面上，其中第一 半導體晶體生長層包括一第一部份其雜質濃度於遠離半飽 體基材表面方向遞減，以及一第二部份位於第一部份上方 之第一區，其雜質濃度分布於深度方向爲均勻；一第—導 電型嵌置擴散層其係設置於第二區且係高於第一半導體晶 禮生長層之第一部且未叠置於第一區上；一第二導電型第 二半導體晶體生長層’其係設置於跨第一半導體晶體生長 層一面及嵌置擴散層一面；以及一具有第一導電型之分隔 擴散區’用於劃分第一半導體晶體生長層成爲一光接收裝 置段及一信號電路處理段。第一區係位於光接收裝置段。 换置擴散層寬度W及第一半導體晶體生長層厚度τ設定爲 滿足關係式：W>2T。 本發明之一具體例中，第一導電型爲p型，半導體基材 之雜質濃度約爲1 X 1〇α原子/立方厘米或以下。 本發明之一具體例中，第一導電型爲Ρ型，於嵌置擴散 層與第一半導體晶體生長層第一部份交界面的雜質濃度约 -13- 禾紙張尺度適用令國國家標準<CNS)A4規格（210 x 297公釐） — — —11—1 — — — ' · I I I I I I 訂· —III — — —— '1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（11) 爲1X1013原子/立方厘米或以上。 本發明之一具體例中，第—道夺开】洽D期】 币導電型爲p型，分隔擴散區 之嵌置擴散層之表面雜質濃度係約爲i x lole原子/立方厘 米或以下。 本發明之-具體例中’電路積體化之光接收裝置進—步 包括-具有導電型之雜質層介於半導體基材與第一 晶體生長層間。 本發明之-具體例中’第—導電型爲p型，及雜質層之 雜質濃度係於約1 X 1016原子/立方厘米至约i χ丨〇19原子/立 方厘米之範圍。 ’ 本發明之一具體例中，雜質濃度及第—丰導體晶體生長 層厚度經調整，故當偏壓電壓被外加跨光接收裝置（包括 第二半導體晶體生長層及第—半導體晶體生長層）時，耗 盡層伸展通過第一半導體晶體生長層而到達第一半導體生 長層的第一步。 本發明之一具體例中，電路積體化之光接收裝置進一步 包括一電極與半導體基材反側上，其中電極係連結於設置 光接收裝裝置一端之光接收裝置端子。 本發明之一具體例中，第一丰導體晶體生長層之第一部 份爲自動攙雜層，其係由來自半導體基材之雜質自動挽雜 形成。 本發明之一具體例中，光接收裝置被劃分爲多區，藉此 提供一包含等數光電二極體部份之分裂光電二極體。 本發明之一具體例中，嵌置擴散層長度係設定爲等於或 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----— — — — —---•裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂_ -線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（12 ) 大於光接收裝置段長度。 本發明之一具體例中，嵌置擴散層係設置爲未朝向光接 收裝置段伸展超出上方嵌置分隔擴散層。 本發明之一具體例中，除另—嵌置分隔擴散層（其係設 置於一端之伸展擴散部份）外，一或多嵌置分隔擴散層係 設置於嵌置擴散層上部份。 本發明之一具體例中，嵌置擴散層係設置於跨電路積體 化光接收裝置一部份全區，該部份係於光電二極體之要求 咼響應速度之一部份附近，及其未受光照射。 具有此等特電之本發明提供一電路積體化光接收裝置， 其中信號處理電路端係設置毗鄰光電二極體段（光接收裝 置段）其係使用介於第一導電型之第一半導體晶體生長層 (例如ρ型磊晶層）與第二導電型第二半導體晶體生長層（例 如Ν型磊晶層）間之？1>}接面提供。嵌置擴散層係提供一層 由信號處理電路端之Ν型磊晶層表面伸展入ρ型磊晶層， 因而接觸Ρ型磊晶層之自動攙雜層（第一部份）。結果，卩型 高比電阻層[亦即具有均句雜質濃度分布之ρ型磊晶層第二 部份（第一半導體晶體生長層）]未存在嵌置擴散層與自動 挽雜層間。如此，可降低產生的光電二極體之串聯電阻。 可滿足預定规格的裝置可經由設定於嵌置擴散層與自動 挽雜層彼此接觸位置的雜質濃度値等於或大於某一濃度値 (例如對ρ型而言爲約ί X ίο13原子/立方厘米或以上），該濃 度値係由對光電二極體要求的響應速度特徵値（例如截除 頻率）求出。 -15- 巾國國家標準（CNS)A4規格 (210 * 297 公釐） --------I I I I 1 1111111 ^ 11111111 Ϊ. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 ___B7_ 五、發明說明（13) 此外’ PN接面附近自動攙雜層形成可經由設定基材雜 質濃度於某種程度（例如於P型之例爲約1 X 6原子/立方 厘米或以下）而受抑制，因此於形成N型磊晶層過程出現 的雜質由基材自動攙雜至P型磊晶層的影響可忽略。藉此 方式，形成於光電二極體段之耗盡層的伸展程度限制，以 及當自動攙雜層存在於P N接面附近時成問題的對p N接面 電子形成電位障體可受抑制，如此避免光電二極體的響應 速度降低。 類似基材雜質濃度，也較佳設定於分隔擴散區之嵌置擴 散層的表面雜質濃度爲約1 X 1〇16原子/立方厘米或以下俾 便抑制自動攙雜對P型磊晶層的影響。 此外，當P型高濃度雜質層經由導入高濃度p型雜質如硼 而被没置於基材與P型蟲晶層間時，由於基衬之比電阻變 化出現自動攙雜層之比電阻（雜質濃度）局部改變受抑制， 如此抑制光電二極體之操作特徵出現變化的可能。此種情 況下’無須提高基材本身之雜質濃度（亦即降低基材電阻） 用以降低光電一極體的串聯電阻，因此可使用具有低雜質 濃度的基材。結果，可藉由形成P型高雜質濃度層結果提 供的電位障體’抑制自動攙雜的影響以及截除於基材深部 位置產生的載子。如此，可進一步改進光電二極體響應速 度。 當雜質層爲P型層時，即使雜質濃度設定爲，例如，約i Χίο16原子/立方厘米或以上，由於雜質層上方由P型高比 電阻磊晶層沉積其上加蓋，故自動攙雜層不會生成於Ρ型 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇χ 297公釐) —------ ---I I I —II--1' ·丨— — I ! -----T \ <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 »543 9286 B7 五、發明說明（14 ) 高比電阻磊晶層表面上。雜質層濃度較佳爲高，例如約1 X 1〇19原子/立方厘米或以下，且係於裝置可正常生產之範 圍。 光電二極體段之接面電容可經由設定P型高比電阻磊晶 層厚度及比電阻，使光電二極體段形成的耗盡層接觸自動 攙雜層而予改善。此外，若電極（例如陽極電極）也設置於 基材反侧且係連結至形成於基材相對結構該侧的光接收裝 置段端子（例如陽極端子），則可減少圖6 A所示電阻成份 例如R1(分隔擴散區電阻），R2(分隔擴散區下方嵌置擴散 層電阻）及R4(分隔擴散區下方之自動攙雜層電阻），可與 陽極電阻僅設置於結構之基材反側上的情況做一比較。 此外，本發明也提供一種電路積體化之光接收裝置，其 中信號處理電路段設置毗鄰先電二極體段（光接收裝置 段），該信號處理電路段係經由使用PN接面介於第一導電 型之第一半導體晶體生長層（例如P型磊晶層）與第二導電 型之第二半導體晶體生長層（例如N型磊晶層）間提供，其 中第一半導體晶體生長層（高比電阻磊晶層）涵括第一部份 (自動攙雜層），此處雜質濃度於遠離半導體基材表面方向 遞減，以及一第二部份（低雜質濃度層）於深度方向具有均 勻雜質濃度分布。如此，可降低光電二極體的接面電容。 第一導電型嵌置擴散層寬度W及第一半導體晶體生長層 厚度T較佳設定爲滿足關係式：
W> 2T 則，即使分隔擴散區之嵌置擴散層表面雜質濃度設定爲 — — — — — — — — Ιιίιί 1 I I 1 I 1 J f «1111111!· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇χ 297公爱） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 把43 9 2 Μ Α7 ----- ---Β7 五、發明說明（15) 接面電容不會由於自動攙雜而提高的程度，仍可降低光電 二極體的事聯電阻且確保光電二極體的足夠響應速度。 嵌置擴散層寬度W用於此處表示於圖11水平方向之截置 擴散層幅度。 此外，爲了降低光電二極體之串聯電阻，需要增加嵌置 擴散層與自動攙雜層彼此接觸的截面積。因此，嵌置擴散 層長度較佳大於光接收裝置段（光電二極體）長度。 嵌置擴散層長度L用於此處表示嵌置擴散層於圖18垂直 方向的幅度。 此外，嵌置擴散層朝向光接收裝置段伸展操作上方嵌置 分隔擴散層’若伸展部被照光，則光載子因擴散移動，因 而造成響應速度降低問題。因此，嵌置擴散層較佳設置成 不會朝向光接收裝置段伸展操作下方進入分隔擴散層。 此外，若嵌置分隔擴散層僅設置於嵌置擴散層末端的伸 展擴散部份（亦即橫向伸展部份），則嵌置擴散層之伸展括 散部份與自動攙雜層間之接觸將不足，因而增加接觸部份 電阻。如此，光電二極體之串聯電阻增高而使響應速度下 降。因此，一或多層嵌置分隔擴散層較佳設置於嵌置擴散 層之均勻接觸自動攙雜層且爲嵌置擴散層之伸展擴散部份 以外的部份。 此外，以分裂光電二極體爲例，對全部光電二極體部份 而言無須高響應速度特徵。反而，滿足關係式：
W>2T 之嵌置擴散層較佳僅設置於要求高響應速度特徵之光電二 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) ----I---------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 ψ. Α - i ' 、、 Α7 _____B7_ 五、發明說明（16 ) 極體部份。但某些案例中，由於光學設計上的限制故無法 確保足狗光電二極體寬度，情;兄下，擴散層可設 置跨越光電二極體部份附近全體表面其要求高#應速度且 無須以光線照射部份。 如此，本發明之優點爲可提供—種電路積體化之光接收 裝置其具有-光電二極體部份具有夠高的響應速度同時可 降低光電二極體之接面電容及串聯電阻。 本發明之此種及其它優點對業界人士參照附圖研讀後文 詳細説明部份將顯然自明。 圖式之簡單說明 1爲剖面圖舉例説明根據本發明之具體例i之電路積體 化之光接收裝置構造； 圖2A及2B爲略圖舉例説明圖i結構中就雜質濃度變化而 言，嵌置擴散層與P型高比電阻磊晶層間之關係； 圖3爲線圖舉例説明實現截除頻率& =丨2〇矹]^^要求的光 電二極體之接面電容Cpd與串聯電阻R s間之關係； 圖4顯示對於彼置擴散層與自動攙雜層間邊界的雜質濃 度與光電二極體之申聯t阻。間之關係做二維模擬处 果； 、。 圖5 A至5F爲剖面圖舉例説明於製造圖i電路積體化之 接收裝置之方法之各步驟； 圖6A及6B爲剖面圖舉例説明本發明之電路積體化之光 接收裝置如合降低光電二柄體之串聯電阻； 圖7爲剖面圖舉例説明根據本發明之具體例2之電路積體 ----襄--------訂---------線. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -19-
經濟部智慧財產局員工消費合作社印^ A7 ---~~s____ 五、發明說明（17) 化之.光接收裝置構造； 圖8爲剖面圖舉例説明根據本發明之具體例3之啦放& 化之光接收裝置構造； 圖9爲剖面圖舉例説明根據本發明之具體例*之電路 化之光接收裝置構造； 胃 圖10爲剖面圖舉例説明比較構造用以顯示根據本發明 具禮例4之圖9電路積體化之光接收裝置提供的效果； 圖1 1爲剖面圖舉例説明根據本發明之具體例5之電路 體化之光接收裝置構造： 圖12爲線圖舉例説明對磊晶層之各種厚度丁量測光電二 極體_聯電阻的結果； ％ 圖13爲線圖舉例説明裝置模擬電子値變化相對於嵌置擴 散層W的結果，此處慕晶層厚度τ = 21微米、 、 圖14爲線圖舉例説明裝置模擬電子值變化相對於嵌置擴 散層W的結果，此處磊晶層厚度τ = 35微米； 圖1 5爲線圖舉例説明磊晶層厚度τ與嵌置擴散層％値間 之關係’此處電阻値不再依寬度W而定； 圖16Α及16F爲剖面圖舉例説明製造根據本發明具體例$ 之電路積體化之光接收裝置之方法中之各步驟； 圖17Α及17Β爲刻面圖舉例説明本發明之電路積體化之光 接收裝置如何降低光電二極體之_聯電阻； 圖1 8爲剖面圖舉例説明製造根據本發明具體例6之電路 積體化之光接收裝置之方法中之各步驟： 圖19爲線圖舉例説明嵌置擴散層長度與光電二極體響影 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本 -''4--------訂---------線' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制^ A7 B7 五、發明說明（18 ) 速度（截除頻率）間之關係； 圖20爲剖面圖舉例説明製造根據本發明具體例7之電路 積體化之光接收裝置之方法中之各步碟； 圖21爲_圖説明當嵌置擴散層之部份朝向光接收裝置 段伸展超出上方嵌置分隔擴散層之該部份以光線照射時發 生的問題； 圖22爲剖面圖舉例説明製造根據本發明具體例8之電路 積想银4奏赛收裝置之方法中之各步驟；
St二極趙響應速度如何可根據本發明之 具體你積體化之光接收裝置改i ; 圖24A及24B各自舉例説明根據具體例8之電路積體化之 光接收裝置之電流流動模擬裝置結果，其中圖24A爲剖面 圖舉例説明電流流動，及圖24B舉例説明電流分布； 圖2 5爲剖面圖舉例説明根據本發明之具體例9之電路積 體化之光接收裝置結構； 圖2 6爲剖面圖舉例説明習知電路積體化之光接收裝置結 構； 圖2 7爲剖面圖舉例説明另一習知電路積體化之光接收裝 置結構； 圖2 8爲剖面圖舉例説明又另一習知電路積體化之光接收 裝置結構； 圖29A及29B舉例説明形成深部分隔擴散區關聯問題；以 及 圖3 0A及3 0B舉例説明於光電二極體P N接面附近形成自 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------- - ------------訂·--- I ----'·γ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制^ A7 --—___B7 ______ 五、發明說明（19) 動攙雜層關聯的問題。 較佳具體例之説明 於敍述本發明之特殊具體例之前，首先説明發明人所做 而達成本發明之觀察。 前文參照圖2 8所述習知結構採用具有相對高雜質濃度 (例如約1 X 原予/立方厘米）的基材3 1()。如此，當形成 N型磊晶層330時，雜質自動攙雜，係經由基材3丨〇之雜質 呈氣相擴散入設置於基材310上的p型磊晶層32〇之（介於N 型蟲晶層330 P與型磊晶層320間邊界）表面部而達成。所得 自動攙雜層之雜質濃度典型爲約基材31〇雜質濃度之千分 工一。圖28舉例説明例中，基材31〇之雜質濃度爲約i χ 1〇19原子/立方厘米，如此具有雜質濃度爲約1χ 1〇α原子/ 立方厘米之自動攙雜層將形成於p型磊晶層320表面上。形 成光電二極體的P型磊晶層320及PN接面附近的雜質濃度 較佳爲1X1013原子/立方厘米至約lxl〇l4原子/立方厘米俾 便降低接面電容。但若具有如此高的雜質濃度攙雜層存在 於P N接面附近’則耗盡層的伸展受限制，因而提高接面 電容，如此降低光電二極體響應速度。 此外，如圖30A及30B示意説明，PN接面附近形成的自 動攙雜層對P型基材產生的載子（電子）的移動上具有石質 影響。 ^ 特別’若P型基材（此處假定P型基材也包括形成於基材 上的P型磊晶層）表面上，亦即PN接面附近不存在有自動 攙雜層，則P型基材產生的載子（電子）可移動型磊晶 -22· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f )' ---- --------------------* Ϊ 訂---------' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 醱 43928 6 __B7______ 五、發明說明（20) 層而無需克服障體，如圖30A舉例説明。但若自動攙雜層 存在於P型基材表面上（PN接面附近），如圖5B舉例説 明，自動攙雜層做爲可能的電子障體，因而限制電子由P 型基材内侧移動至N型磊晶層，如圖3 Ο B舉例説明，因而 降低光電二極體的響應速度。 如此，根據發明人所做觀察，圖2 8舉例説明之習知結構 有光電二極體響應速度降低問題，該問題關聯分隔擴散區 340與深部方向以及於寬度（橫向）方向之層增加，同時也 有光電二極體響應速度降低的另一問題，該問題係關聯基 材310之雜質濃度高（特別，PN接面附近形成自動攙雜 層）。 進一步觀察圖2 8舉例説明之結構顯示分隔擴散區340與 自動攙雜層321間之接觸點的雜質濃度設定於約1 X 1〇16原 子/立方厘米用以降低光電二極體之串聯電阻。發明人實 際上製造一種具有圖2 8舉例説明之結構之裝置，且測量光 電二極體的串聯電阻。具有前述特性之光電二極體之串聯 電阻測量値爲約3 5歐姆。 發明人進一步觀察縱使無需降低光電二極體之串聯電阻 至低抵3 5歐姆。 特別，對用於1 2倍速DVD-ROM裝置之光接收裝置而言 (舉例），涵括於光接收裝置之光電二極體要求具有以截流 頻率fc於120百萬赫或以上之範圍表示的響應速度。假定 光電二極體之光接收面積（由光學系統參數如雷射束直徑 決定）爲60微米X 240微米（舉例），則光電二極體之接面電 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS)A4規格（210 X 297公愛) "" ' --------I---' --------訂---------' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印Sii K4 3 9 2
五、發明說明（21 0) 現在參照附 容CPd為約0.6 pF。使用此值’如下表示式晴 — 極體聯電阻Rsi|[，證實Rs值為約22千歐姆或以；~ 表示串聯電阻不足 下’ fc = l/(27t*Cpd<»Rs) 已經基於前文發明人所做觀察達成本發明 圖說明本發明之多個具體例。 (具體例1) 圖1為剖面圖舉例說明根據本發明之具體例丨之電路浐 體化之光接收裝置之構造。 Λ 圖1舉例說明之電路積體化之光接收裝置包括—光電二 極體段8 0及一信號處理電路段9 〇其彼此毗鄰設置。注 意，於金屬布線製程後提供的元件，例如多層線及保護 膜，未顯示於圖1。 ^ 此種結構中’ Ρ型高比電阻磊晶層3 0係設置於ρ型半導 體基材1表面上。Ρ型高比電阻磊晶層3〇包括第—部份 2 (也稱做「自動攙雜層2」）及第三部份3 (也稱做「均勻 濃度層3」）。第一部份2具有雜質濃度其沿其厚度方向遠 離Ρ型高比電阻羞晶層30與基材1間交界面方向遞減，其 係由於雜質由基材1自動攙雜結果所致。第二部份3設置 於第+ —部份2上方’且有雜質濃度於沿伸度方向為均勾。 Ν型暴晶層8係設置於Ρ型高比電阻磊晶層30上。分隔 擴散區包括二擴散區7及9係設置成伸展通過Ν型磊晶層 8。分隔擴散區由Ν型磊晶層8表面上伸展至預定深度。分 隔擴散區將Ν型蟲晶層8劃分為多區3 -24 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公蜚） ---------------^ ----I---訂----III--緣 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ____B7______ 五、發明說明（22) N型磊晶層8之部份分隔區各自形成光接收裝置段80。 特別，光接收裝置段80包括一 PN接面形成於N型磊晶層8 之分隔區之一與下方P型磊晶層30間。N型擴散層22係設 置N型县晶層8表面附近的光接收裝置段（光電二極體 段）80俾便降低陰極電阻。 信號處理電路段90係設置於N型磊晶層8之毗鄰光電二 極體段8 0部份。於説明例中’信號處理電路段（npn電晶 趙）90包括一嵌置區6用以降低集極電阻，一n型補償擴散 層10，一基極擴散區11及一射極擴散區12。 光電二極體段80及信號處理電路段90彼此藉前述分隔 擴散區7及9電分隔ώ 二氧化矽等材料製成的絕緣體層1 4係設置於結構上表面 上。陰極電極15係設置於N型擴散層22上且係透過接觸孔 連結其上。陽極電極16連結至分隔擴散區7及9。此外， 預定電極及線路元件1 7同樣透過接觸孔而電連结至信號處 理電路段（NPN電晶體）90。 圖1舉例説明之結構中，P型半導體基材1之雜質濃度設 定爲不超過P型南比電阻蟲晶層3〇表面之1〇3,因此於随後 製程於設置於基材1表面的P型高比電阻磊晶層表面上 不會形成自動攙雜層。特別，當形成具有高比電阻，例如 約1千歐姆姆厘米的p型高比電阻磊晶層30時，P型半導體 基材1之雜吳滚度設定爲約1X1016原子/立方厘米（1歐姆厘 米）。原因在於形成於P型高比τ電阻磊晶層3 〇表面以及p型 半導體基材1表面的自動攙雜層及雜質濃度具有約丨：1〇3 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公g ) ----- ------I-----' ^--------^--------、 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) A7
五、發明說明（23) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制代 關係。如此，若P型半導體基材1之雜質濃度設定爲不超 過P型高比電阻磊晶層30表面之雜質濃度設定値的千倍， 則結果於P型高比電阻磊晶層3 〇表面上所得雜質濃度即使 於發生雜質自動攙雜時也不會超過預定設定値。 谈置擴散層4進一步設置於P型高比電阻磊晶層3〇預定 位置。特別，嵌置擴散層4設置成於信號處理電路段9〇接 觸P型高比電阻磊晶層30的自動攙雜層2。結果，p型高比 電阻县晶層30之均勻濃度層3不存在於信號處理電路段 90 ° 圖2 A及2B各自爲略圖舉例説明就雜質濃度變化而言， 嵌置擴散層4與P型高比電阻磊晶層3 0 ( 2及3 )間之關係。 如圖2A舉例説明，嵌置擴散層4及自動攙雜層2於分隔 擴散區7正下方彼此接觸。加熱處理條件控制爲設定嵌置 擴散層4深度以及自動攙雜層2厚度，故兩層4與2間邊界 的雜質濃度爲約1 X 1013原子/立方厘米或以上。但，當必 須基於其它擴散條件決定加熱處理條件時，：P型高比電阻 磊晶層30之均勻濃度層3厚度調整爲兩層4與2間邊界的雜 質濃度爲約lx 1013原子/立方厘米或以上。 回頭參照圖1，嵌置擴散層4伸展超出分隔擴散區7及9 進入光電二極體段8 0的端部。但，如圖2 B舉例説明，於 光電二極體段80端部附近，嵌置擴散層4及自動攙雜層2 彼此並未直接接觸，反而僅透過P型高比電阻磊晶層30的 均勻濃度層3接觸。 因嵌置擴散層4係藉由來自P型高比電阻磊晶層30表面 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n n I a^i I I .^1 n I. -- ft n ϋ 訂-------！線11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B439286 ______B7 五、發明說明（24) 擴散形成，故嵌置擴散層4具有濃度側錄（口⑺仞幻爲雜質濃 度於深度方向降低，如圖2A舉例説明。前述嵌置擴散層4 與自動攙雜層2間邊界的雜質濃度爲約1><1〇!3原子/立方厘 米乃已經經過測定値可使截除頻率fc等於n〇百萬赫，此 爲1 2倍率DVD-ROM裝置（舉例）要求的數値。容後詳述。 假定光電一極體之光接收面積爲6〇微米χ12〇微来（舉 例），則光電二極體之接面電容Cpd爲約〇 6 pF。基於前述 表示式（1)，截除頻率fc=12〇百萬赫。圖3爲線圖舉例説明 實現截除頻率fc= 120百萬赫要求的接面電容Cpd與光電二 極體串聯電阻R s間之關係。基於圖3之線圖，光電二極體 之串聯電阻Rs設定爲約2_2千歐姆或以下。圖4顯示於嵌置 擴散層4與自動攙雜層2間邊界的雜質濃度與光電二極體争 聯電阻Rs間之關係之二維模擬結果。模擬結果顯示經由 設定兩層2與4間邊界雜質濃度爲約i χ 1〇n原子/立方厘来 或以上可獲传Rs爲2.2千歐姆或以下。 形成P型高比電阻磊晶層3〇，同時調整其比電値及厚 度，故耗盡層5由跨光電二極體段8〇外加的偏壓伸展而到 達自動攙雜層2。例如，當p型高比電阻磊晶層3 〇 (特別， 其均勻濃度層3 )之比電阻爲約i千歐姆姆厘米（舉例）時， 由於導電類型爲P故其雜質濃度爲約1χ1〇π原子/立方厘 米。當偏壓爲1.5伏時，於此種雜質濃度條件下形成的耗 盡層5由Ν型磊晶層8下表面伸展入ρ型高比電阻磊晶層 内邵約14.5微米距離。藉加熱處理而由基Mi上表面向上 形成的自動攙雜層厚度爲約16微米。基於此等結果，p型 -27 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） --------I--- '放-------—訂--------"線、 (請先閱讀背面之迮意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*'1^ 脃4 3 9: /:，’ A7 __ B7____ 五、發明說明（25 ) 高比電阻磊晶層30厚度可設定爲約30.5微米。 其次，將參照圖5A至5F説明製造具有此種结構之根據 本具體例之光接收裝置之方法。 首先參照圖5A，P型高比電阻磊晶層30形成於p型半導 體基材1上。此時，有某種厚度的自動攙雜層2已經形成於 P型高比電阻磊晶層30下部。自動攙雜層2之雜質濃度於 遠離基材1上表面方向漸進減低。P型高比電阻暴晶層3〇 其餘部份爲具有恆定雜質濃度之均勻濃度層3。 然後參照圖5B，P型嵌置擴散層4形成於P型高比電阻蟲 晶層30預定區（主要爲後來將形成信號處理電路位置）。進 行加熱處理而形成P型嵌置擴散層4後，自動挽雜層厚度 由圖5A舉例説明之厚度增加。如前述，形成p型嚴置擴散 層4而直接接觸自動攙雜層2。 然後，參照圖5C ’分隔擴散區7及嵌置區6於接近p型彼 置擴散層4上表面形成。 然後，參照圖5D，N型磊晶層8形成於P型嵌置擴散層4 及P型高比電阻县晶層30上。分隔擴散區9成形爲由N型磊 晶層8上表面向下伸展而接合分隔擴散區7。n型補償擴散 層10進一步形成於信號處理電路段之N型磊晶層8 ◊
然後，參照圖5E ’ P型雜質擴散入信號處理電路段之N 型磊晶層8表面部份，因而不會重疊n型補償擴散層1〇， 如此形成基極擴散區11。然後，N型雜質擴散入基極擴散 區II而形成射極擴散區12。與射極擴散區12之形成同 時，降低光接收裝置（光電二極體）陰極側之串聯電阻的N -28 - 本紙張尺度遶用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 滅--------訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 ---- Β7 五、發明說明（26) 型擴散層22係形成於Ν型磊晶層8之光接收裝置段表面部 份。此外，形成二氧化矽等製成之絕緣體層丨4而遮蓋Ν型 磊晶層8之由各區形成於其上的上表面。 然後，參照圖5F，接觸孔設置於絕緣體層14預定位 置。然後，鋁等製成的陰極電極15及陽極電極16形成爲 連結至光接收裝置（光電二椏體…型擴散層22間分隔擴散 區9。用於信號處理電路段，鋁等製成的電極及線元件17 形成爲連結至生產的裝置（NPN電晶體）各擴散區。 隨後，進行半導體技術業界常用之進一步處理，包括多 層線形成步驟及保護膜形成步驟（此等步驟將不再進一步 説明），如此，製造電路積體化之光接收裝置其中信號處 理電路（NPN電晶體）及光電二極體彼此毗鄰一體成形。 參照圖6 A及6 B，説明如何降低本發明之光電二極體之 串聯電阻。 圖6A顯示圖1本具體例之光接收裝置構造，光電二極體 之串聯電阻之電阻成份（如先前技術乙節所述）疊置其上。 如圖6A可知，本具體例之結構中，光電二極體之串聯電 阻包括下列成份R1-R6 : R1 :分隔擴散區7及9之電阻 R2 :嵌置擴散層4之電阻 R4:分隔擴散區下方自動攙雜層2之電阻 R5 :基材1之電阻 R6 :光電二極體段80下方之自動攙雜層2之電阻 由於嵌置擴散層4接觸自動攙雜層2，而光電二極體段 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21()7¾公梦） I------------装--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（27) 80之耗盡層5接觸自動攙雜層2，故先前技術段所述電阻 成份R3及R7不再存在於本發明之結構。此外，由於分隔 擴散區7及9具有高雜質濃度，故電阻汉丨爲低。基材電阻 R5以及因自動攙雜層2及嵌置擴散層4形成的電阻成份 R2，R4及R6各自具有實質上不會促成光電二極體之串聯 電阻的數値。 如此，本發明實現光電二極體之争聯電阻充份減低的結 構。此外，因基材1之雜質濃度低，故自動攙雜層不會於 P型咼比電阻磊晶層30上表面附近形成（亦即層3〇與!^型 磊晶層8間之P N接面），如此其中之雜質濃度不會變高。 因而可防止接面電容增高。 圖6 B舉例説明比較性結構，此處圖丨説明之本發明之具 體例1的構造係根據典型習知結構修改（p型高比電阻羞晶 層30之自動攙雜層2未接觸耗盡層5或嵌置擴散層4)，光 電二極體之串聯電阻之電阻組件疊置其上。供比較目的， 如同本發明之結構之類似元件標示以類似的參考編號。 如由前文討論可知，無法使用此種比較性結構來充份降 低串聯電阻而未提高PN接面的接面電容或降低光電二極 體的響應速度。 (具體例2 ) 圖7爲剖面圖舉例説明根據本發明之具體例2之電路積體 化之光接收装置構造》 & 注意於金屬布線製心後設置的元件，例如多層線及保確 膜未顯示於圖7。此外’圖7中具有類似囷1所示參考編$ -30- 本紙張尺度適用中®國家標準（CNS)A4規格（2J〇x 297公釐） ------------^--------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印一Λ 陷43 92 8 6 A7 -- ---B7 五、發明說明（28 ) 之兀件將不再進一步説明，後文將僅説明與圖}結構不同 的元件。 較佳抑制P型半導體基材雜質濃度俾便減低來自p型半導 體基材自動攙雜的雜質量。就比電阻而言，基材丨較佳具 有比電阻約1欧姆厘米或以上，更佳約1〇〇歐姆厘米或以 上。爲了進一步提高光電二極體的響應速度，須降低圖 6 A所示基材電阻R 5値。換言之，係降低基材比電阻俾便 進—步提高光電二椏體響應速度。但單次降低基材比電阻 不會造成自動攙雜問題。 鑑於前文説明，本具體例形成P型高濃度雜質層13具有 相對南雜質濃度於P型基材1表面上。特別，蝴等雜質藉 離子注入等導入基材1之表面部份而以良好精度形成具有 雜質濃度約1 X 1〇19原子/立方厘米（舉例）的P型高濃度雜質 層1 3。隨後’如具體例1所示，p型磊晶層6，n型磊晶層 8等循序沉積於P型高濃度雜質層13上，然後進一步形成 預疋擴散區’如此製成電路積體化之光接收裝置。P型雜 質層1 3以外的元件及其製法大致同具體例1所述，後文不 再進一步説明。 經由形成前述P型高濃度雜質層13，可降低圖6A基材電 阻R5。 本具體例之P型高濃度雜質層13覆蓋有p型高比電阻羞 晶層3 0。因此，即使隨後進行加熱處理而形成n型羞晶層 8，亦無由於P型高濃度雜質層13造成的自動攙雜或自動 攙雜程度可忽略。 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公茇） --------------^--------訂---------線- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^43 9 , 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（29) 即使P型高濃度雜質層1 3之雜質濃度設定爲約1 X 1〇16原 子/立方厘米或以上，由於雜質層被沉積其上的P型高比電 阻磊晶層覆蓋，將不會如同基材雜質濃度增高安定，自動 攙雜層將不會於P型高比電阻磊晶層表面上形成。爲了降 低光電二極體之串聯電阻，較佳設定雜質層雜質濃度爲高 於’例如爲約1X1019原子/立方厘米或以下，於可正常製 造裝置的範圍内。 如前述，若P型高濃度雜質層1 3係經由引進高濃度P型 雜質如硼而於基材1與P型高比電阻磊晶層3 〇間形成，則 可降低光電二極體串聯電阻之基材電阻成份R5，同時減 少雜質由P型半導體基材自動攙雜造成的影響。此外，於 此種案例中，無需提高基材本身之雜質濃度（亦即，降低 基材電阻）用以減低光電二極體的串聯電阻，因而可使用 具有低雜質濃度的基材。結果，經由陽極電阻的降低可抑 制自動攙雜的影響以及改進光電二極體響應速度^此外， 介於P型高濃度雜質層13與P型高比電阻磊晶層3〇間，具 有甚至更陡峭的渡度梯度，如此可增加因濃度梯度產生的 内部電廠。由於此種内部電廠可縮短載子的傳輸時間，因 而進一步改良光電二極體的響應速度。 P型高濃度雜質層13可藉磊晶生長形成。 (具體例3) 圖8爲剖面圖舉例説明根據本發明之具體例3之電路積體 化之光接收裝置構造。 注意於金屬布線製程後設置的元件，例如多層線及保護 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） --— II--I ! I I I 1 ' - I I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7____ 五、發明說明（) 膜未顯示於圖8。此外，圖8具有類似圖丨舉例説明之參考 编號之元件將不再進一步説明，而後文僅説明與圖丨構造 不同部份。 除了涵括於圖1舉例説明之具體例i結構元件外，本具體 例結構包括陽極電椏2 6使用具有小工作功能，如金的材 料，设置於基材1之反侧上。設置於基材丨反侧之陽極電極 2 6係藉任一種布線方法電連結至陽極電極1 6，其係形成 於結構之於基材1反側的分隔擴散區9。 當陽極電極1 6如同具體例1結構僅設置於結構之與基材 1反邊上時’若基材電阻爲1歐姆’則圖6 a舉例説明之各 電阻成份，亦即R1(分隔擴散區電阻）、R2(分隔擴三區下 方彼置擴散層電阻）及R4(分隔擴散區下方自動挽雜層電 阻）之總電阻爲約1千歐姆。相反地，陽極電極2 6額外設 置於基材1反側上，陽極電極16及26如本具體例彼此電連 結，由耗盡層5末端至陽極電極26之電阻成份幅度降至約 0.6千歐姆。結果，可進一步提高製造的光電二極體響應 速度。 雖然圖8顯示具體例1結構（圖1 )之修改，但須了解本具 體例之額外陽極電極2 6另外可設置於具體例2結構（圖7 ) 之基材1反側上而實現實質上與前述相同效果。 (具體例4) 前述具體例1 -3中，已經就具有一光電二極體段8 0之結 構説明本發明。但本發明非僅限於此種構造，而可以類似 方式用於分裂光電二極體，此處光電二極體段80劃分爲多 -33 · 本紙張尺度適用中國_家標準（CNS>A4規格（210 x 297公釐） --I--------I \ ---I I I I I 訂 _ — -- {請先間讀背面之注意事項再填寓本頁) 經濟邨智慧財產局員工消費合作社印製 1439286 A7 _________ B7 五、發明說明（31) 部份。 現在參照圖9説明具體例1結構（圖丨）中形成分裂光電二 極體的構造《注意於金屬布線製程後設置的元件，例如多 層線與保遵膜未顯示於圖9。此外，圖9中具有類似圖1所 示相同參考編號之元件將不再進一步説明。 特別’根據本具體例*光電二極體段8 〇進一步包括分隔 擴散區71及91因而將光電二極體段80劃分爲二區si及 82。各區81及82做爲光電二極體，如此產生分裂光電二 極禮構造。 圖1 0舉例説明一種結構，其係經由應用日本公開案第 1-205 564號揭示之圖28的技術（形成深部分隔擴散區）之圖 9舉例説明之分裂光電二極體結構獲得。供比較用，類似 本發明結構之元件標7J?以相同參考编號。 圖1 0結構中，分隔擴散區下部份7a及71 a係夠少而達到P 型高比電阻磊晶層30之自動攙雜層2。但，增加深度方向 的擴散也將增加寬度（橫向）方向的擴散量。如此，結果所 得分隔擴散區下部份7a及7la變寬，如圖1 0舉例説明。 如圖10舉例説明之分裂光電二極體結構中，光電二極體 段81及82各自有狹窄光接收區，而於分隔擴散區71下方 產生的光載子移動距離增加，如前文參照圖2 9 B説明。結 果，可降低分裂光電二極體81及82之響應速度，裝置無 法正常操作。此外，爲了維持足夠光接收面積，需要介於 形成於光電二極體段80之分隔擴散區71或91與各別毗鄰 分隔擴散區7或9間設定更大間隙，藉此加大整個裝置的尺 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝---------訂--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ------B7___ 五、發明說明（32 ) 寸。 使用圖9舉例祝明之本發明之結構，可形成電路積體化 之光接收裝置其具有分裂光電二極體以及滿意的操作特性 而不會造成例如可能存在於圖丨〇舉例説明之結構之問題。 雖然圖9顯示具體例丨結構（圖丨）之修改，但須了解本具 體例另外也可應用至圖7舉例説明之具體例2之結構或圖8 説明之具體例3之結構，如此產生具有實質上如前述相同 效果之分裂光電二極體a 此外，前述具體例中，涵蓋12倍速〇¥：〇_11〇1^裝置做爲 使用本發明之電路積體化之光接收裝置範例之裝置。但， 顯然本發明非僅限於用於1 2倍速DVD-ROM裝置之裝置。 於説明其它本發明之具體例前，將説明發明人達成本發 明所做的觀察。 如述參照圖28之結構使用分隔擴散區340之p型嵌置擴散 層，具有相對高雜質濃度（例如約1 x丨〇 18原子/立方厘米至 約1 X 1019原子/立方厘米）。因此，當形成N型磊晶層33〇 時，分隔擴散區之p型在置擴散層表面雜質自動攙雜，因 而形成自動攙雜層。此種自動攙雜層之雜質濃度典型爲約 自動挽雜來源濃度之千分之一。圖28舉例説明之實例中， 分隔擴散區之P型嵌置擴散層表面上的雜質濃度爲約ΐχ 1018原子/立方厘米至約1 X 1019原子/立方厘米，因此具有 雜質濃度約1Χ1016原子/立方厘米之自動攙雜層形成於Ρ型 磊晶層320表面上。形成光電二極體pis[接面之ρ型羞晶層 320中，ΡΝ接面附近雜質濃度較佳爲約1 X 10ΐ3原子，立方 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---———— — —-------------^---------*5^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制^ A7 _— —_B7__ 五、發明說明（33) 厘米至約1 X 1 〇14原子/立方厘米俾便獲得較低接面電容。 因此，當前述具有觀察値濃度之自動攙雜層存在於卩^^接 面附近時，耗盡層伸展不受限制，因而增加接面電容，而 造成光電二極體響應速度減低。 因此，使用圖2 8舉例説明之結構，可降低光電二極體之 串聯電阻，同時光電二極體之接面電容因自動攙雜而增 高。此外，如圖29A及29B舉例説明，形成於PN接面附近 之自動攙雜層對p型基材產生的載子（電子）的移動造成影 響。較佳避免形成此種自動攙雜層。 有鑑於此，發明人研究嵌置擴散層寬度俾便獲得一種結 構其中光電二極體之串聯電阻減低而未因自動攙雜增加光 電二極體的接面電容。 自動攙雜層之雜質濃度典型爲自動攙雜來源之雜質濃度 之約千分之一。因此，爲了不因自動攙雜增加光電二極體 接面電容，須設定分隔擴散區340之P型嵌置擴散層表面上 雜質濃度爲約IX 1016原子/立方廋米或以下。 圖12舉例説明P型嵌置擴散層雜質濃度爲約5 X 原子/ 立方厘米，對各種磊晶層厚度T作光電二極體陽極侧電阻 之電量測結果。圖1 2之二線分別對應嵌置擴散層之兩種不 同寬度W，亦即4微米至200微米。如圖12可知，嵌置擴散 層寬度W愈小，則電阻値愈大，而磊晶層厚度T愈大，則 電阻値愈大。通常，裝置分隔段之嵌置擴散層340寬度（圖 18之「W1」）爲約4微米或以下。因此，可知若嵌置擴散 層僅於裝置分隔段形成，則光電二極體之串聯電阻無法充 -36 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝---------訂--------- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 IB439286 A7 ______B7____ 五、發明說明（34 ) 份降低°例如，圖1丨舉例説明之磊晶層厚度T爲2 〇微米， 其中P型换置擴散層4寬度W爲4微米以及其中p型喪置擴 散層4寬度W爲200微米裝置間之電阻差異因數爲約1 7。原 因在於當由P型半導體基材i向上自動攙雜形成的自動攙 雜層2與P型嵌置擴散層之括散部份彼此接觸面積小時， 電阻增高。此外’磊晶層厚度增高造成電阻增高係由於自 動攙雜層2與P型嵌置擴散層4之擴散部份間之接觸區雜質 濃度減低。 圖1 3及1 4各自舉例説明模擬電阻値變化相對於p型喪置 擴散層4寬度W變化之裝置結果，此處磊晶層厚度τ分別設 定爲21微米至35微米。圖13及14中，‘當P型嵌置擴散層4 寬度W增加時電阻値減低。此外，於p型嵌置擴散層4寬度 W超過某個數値後，電阻値傾向於停止改變。此外，隨著 磊晶層厚度T的增加，絕對電阻値增加，以及電阻値停止 改變時寬度W也增加。 如此’於P型嵌置擴散層4寬度W超過某個數値後，由於 電流流動路徑於超過某個數値後不再變寬，故電阻値停止 改變。換言之，p型嵌置擴散層4寬度w過大無法對電流路 徑寬度再促成如此大的貢獻。此外，隨著磊晶層厚度T的 增加’電阻値改變減少，由於自動攙雜層2與嵌置擴散層4 間接觸區之雜質濃度降低而提高其電阻値，因而加寬電流 路徑。 基於前述發明人所做觀察已經完成本發明。現在將參照 附圖説明本發明之各個具體例。 -37- 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（21CU 297公釐） --- I--I II I I I 1 ----- I I I 訂---I 丨 I 丨 I - (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) Α7 K?43 9 2 6 b Β7___ 五、發明說明（35 ) (具體例5) 圖1 1爲剖面圖舉例説明根據本發明之具體例5之電路積 體化之光接收裝置構造。圖11舉例説明之電路積體化之光 接收裝置包括彼此毗鄰的光電二極體段80及信號處理電路 段9 0。注意於金屬布線製程後設置的元件，例如多層線及 保護膜未顯示於圖11。 本結構中，P型高比電阻磊晶層3 0係設置於p型半導體 基材1表面上》P型高比電阻磊晶層30包括第一部份2(也 稱做「自動攙雜層2」），其係經由自動攙雜得自基材 雜質形成，如此具有雜質濃度於遠離基材1表面遞減；及 第二部份3 (也稱做「均勻濃度層3」）其係於第一部份2上 方’且於深度方向具有均勻雜質濃度分布。圖丨1舉例説明 之結構進一步涵括耗盡層5。 N型磊晶層8係設置於P型高比電阻磊晶層30上。包括二 括散區7及9之分隔擴散區係設置成經由N型磊晶層8伸 展。分隔擴散區伸展至具N型磊晶層8表面預定深度《分 隔擴散區將N型磊晶層8劃分爲多區。 部份N型磊晶層8之分隔區形成光接收裝置段80。特 別，光接收裝置段80包括PN接面形成於N型磊晶層8之分 隔區之一與下方P型磊晶層3 0間。N型磊晶層2 2係設置於 光接收裝置段（光電二極體段）80與N型磊晶層8表面附近 俾便降低陰極電阻。 信號處理電路段9 0係設置於N型磊晶層8之毗鄰光電二 極體段80部份。於説明例中，信號處理電路段（NPN電晶 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------- I I----—訂 ---------ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*1^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 — ___B7__ 五、發明說明（36) 體）90包括疾置區6用於降低集極電阻，n型補償擴散層 10 ’基極擴散區11及射極擴散區12。 光電一極禮段80及信號處理電路段90係藉前述分隔擴 散區7及9彼此電分隔。 如二氧化矽等材料製成的絕緣體層丨4係設置於結構上表 面上。陰極電極15係設置於N型擴散層22上，且透過接觸 孔連結其上。陽極電極1 6係連結至分隔擴散區7及9。此 外’預定電極及線元件17同樣透過接觸孔電連結至信號處 理電路段（NPN電晶體）90。 圖11舉例説明之結構中，P型磊晶層3〇厚度T及p型兹： 置擴散層4寬度W設定爲滿足關係式W>2T，理由如後。 如前述，爲了不因自動攙雜加大光電二極體之接面電 容，需要設定分隔擴散區之p型嵌置擴散層表面之雜質濃 度於約1 X 1016原子/立方厘米或以下。但，當具有如此低 的雜質濃度之嵌置擴散層僅設置於分隔擴散區時，電阻値 增高，因而光電二極體的響應速度下降。如圖13及14舉 例説明，電阻値傾向於隨著P型嵌置擴散層4寬度的縮小 而增高。此外，電阻値不再與P型嵌置擴散層4寬度w有關 的P型嵌置擴散層4寬度W傾向於'隨著P型高比電阻磊晶層 30厚度T的加大而增加。原因在於随著磊晶層厚度τ的增 加，自動攙雜層2與P型嵌置擴散層4之擴散部份彼此接觸 面積減小，因而提高電阻且增加要求降低電阻値的P型嵌 置擴散層4宽度W。如此，須降低電阻値之p型嵌置擴散層 4宽度W隨磊晶層厚度T改變。 -39 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]〇x297公釐〉 I 丨 I1IIII1 丨丨丨，-----丨丨—訂 ----— II-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明說明（37) 圖1 5中，實線顯示當電阻値不再與寬度w有關時，磊晶 層厚度T與P型嵌置擴散層4寬度W間之關係，虛線顯示w =2丁線。此處，假定p型高比電阻磊晶層3 〇之均勻濃度層 3之雜質濃度爲約1 X ι〇ΐ3原子/立方厘米，自動攙雜層2形 成爲具有厚度距基材1上表面爲約15微米，其具有雜質漠 度爲3X1015原子/立方厘米，p型嵌置擴散層4之表面雜質 濃度爲3X1015原子/立方厘米，分隔擴散區7之表面雜質濃 度爲約1 X 1018原子/立方厘米。 如圖1 5顯然易知，經由滿足關係式w > 2T，可充份降低 自動攙雜層2與嵌置擴散層4間接觸區電阻，因而降低光電 二極體_聯電阻，如此改進其響應速度。若％>2丁，當電 阻値非關P型嵌置擴散層4寬度W時，電阻値歲著厚度τ的 改變而改變。較佳電阻値可由光電二極體的電容値以及光 電二極趙之預期響應速度決定。當光電二極體之預期響應 速度爲120百萬赫且光電二極體之光接收面積爲微米X 120微米時，光電二極體之電容値爲〇·6 pf。因此，光電二 極體之串聯電阻較佳爲2.2千歐姆或以下。獲得此種電阻 値之較佳磊晶層厚度T藉由基於圖13(900歐姆於T = 21微 米）及圖1 4(4000欧姆於Τ = 3 5微米）内插可求出電阻値爲27 微米或以下。然後’可決定Ρ型嵌置擴散層4寬度w使其對 厚度Τ計算値滿足關係式w > 2Τ。 其次’參照圖16Α至16F説明根據本發明之具有此種結構 之光接收裝置製法。 首先，參照圖16Α，Ρ型高比電阻磊晶層30形成於Ρ型半 -40 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐〉 -------------裝--------訂---------線 (請先闓讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 睢 439286 A7 _B7____ 五、發明說明（38〉 導體基材1上。此時，具有某種厚度之自動攙雜層2已經形 成於P型高比電阻磊晶層30下部。自動攙雜層2之雜質濃 度於遠離基材1上表面方向遞減。p型高比電阻磊晶層30 其餘部份爲具有恆定雜質濃度的均勻濃度層3。 然後，參照圖16B，P型嵌置擴散層4形成於P型高比電 阻磊晶層30之預定區（主要爲後來將形成信號處理電路位 置）。P型嵌置擴散層4寬度W對P型高比電阻磊晶層30厚 度T設定爲滿足關係式W > 2 T。 然後，參照圖16C，分隔擴散區（嵌置擴散層）7及嵌置區 6形成接近P型擴散層4上表面。 然後’參照圖16D ’ N型磊晶層8形成於P型嵌置擴散層4 及P型高比電阻磊晶層30上。分隔擴散區9形成爲由N型磊 晶層8上表面向上伸展而接合分隔擴散區7。N型補償擴散 層10進一步形成於信號處理電路段之N型磊晶層8。 然後，參照圖16E，P型雜質擴散入信號處理電路段之N 型磊晶層8表面部份，因而不致重疊n型補償擴散層1〇， 如此形成基極擴散區11。然後，N型雜質擴散入基極擴散 區11而形成射極擴散區12。與射極擴散區12之形成同 時，用以降低待產生於陰極侧之光接收裝置（光電二極體） 之串聯電阻用之N型擴散層22，形成於光接收裝置端之N 型磊晶層8表面部份》此外’二氧化矽等製成的絕緣體層 14形成爲覆蓋N型磊晶層8上表面，該上表面有各區形成 於其中。 然後，參照圖16F，接觸孔設置於絕緣體層1 4預定位 -41 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装--------訂----I--線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 把43 9 2 U匕 A7 ____B7____ 五、發明說明（39 ) 置。然後，銘等製成的陰極電極1 5及陽極電極1 6係形成 爲分別連結至光接收裝置（光電二極體）之N型擴散層22及 連結至分隔擴散區9。至於信號處理電路段，鋁等製成電 極及線路元件1 7係形成爲連結至裝置（NPN電晶體）各擴散 區。 隨後，進行其它半導體技術業界常見的製程，包括多層 線路形成步驟及保護膜形成步驟（此等步驟將不再進一步 説明），因而形成電路積體化之光接收裝置，其中信號處 理電路（NPN電晶體）及光電二極體係彼此毗鄰一體成形。 其次，參照圖17A及17B，説明本具體例之光電二極體之 串聯電阻》 圖I7A顯示圖11具體例之光接收裝置結構，但有光電二 極體之串聯電阻之各別電阻组件（如先前技術乙節所述）重 疊其上。由圖17A可知，本發明之結構中，光電二極體之 串聯電阻包括下列成份R1-R6 : R1 :分隔擴散區7及9之電阻 R2:嵌置擴散層4之電阻 R4 :分離擴散區下方之自動攙雜層2之電阻 R5 :基材1之電阻 R6:光電二極體段80下方之自動攙雜層2之電阻 由於嵌置擴散層4接觸自動攙雜層2，以及光電二極體 80之耗盡層5接觸自動攙雜層2，故先前技術乙節所述之 電阻成份R3及R7不再存在於本發明之結構。 此外，由於分隔擴散區7及9具有高雜質濃度，故其電阻 -42· ^纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " " -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 A7 B7____ 五、發明說明（初） R1爲低。通常’分隔擴散之雜質濃度係於約1Χ101·7原子/ 立方厘米至約1 X 1〇18原子/立方厘米之範圍，該雜質濃度 對光電二極體之串聯電阻成份而言爲可忽略。使用此種雜 質濃度’分隔擴散區7形成一寬度（通常約4微米），該寬度 係小於分隔擴散區之ρ型擴散層4寬度。因此，相信對自 動攙雜的影響不大。此外’基材電阻R5及因自動攙雜層3 及嵌置擴散層4形成的電阻成份R2、R4及R6各自降至一値 (例如約200歐姆或以下），該電阻値實質上不會促成光電 二極體之串聯電阻。爲了不因自動攙雜增高光電二極體之 接面電容，較佳設定分隔擴散區之Ρ型嵌置擴散層表面雜 質濃度爲約1 X 1〇丨6原子/立方厘米或以下。 此外，本具體例中，Ρ型嵌置擴散層4寬度识對磊晶層 30厚度Τ，設定爲滿足關係式w>2T。因此，即使自動攙 雜層2與嵌置擴散層4間之接觸面積電阻降低+，可降低光電 二極體之串聯電阻並改進其響應速度。此外，不似圖28舉 例説明之習知例，無須設定分隔擴散區之嵌置擴散層4表 面雜質濃度爲高値，因而於PN接面附近出現自動挽雜。 如此，可防止先前技術存在的多種問題，例如光電二極體 的接面電容增高，亦即獲得具有小接面電容及高響應速度 的光電二極體。 圖17B舉例説明比較性結構，此處圖Η舉例說明之本發 明具體例5之結構根據典型習知結構修改（此處p型高比電 阻羞晶層30之自動攙雜層2未接觸耗盡層5或嵌置擴散層 4)，而光電二極體之串聯電阻之各電阻成份R1_R7重叠其 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — —— IIIII1I — ---I 1 ί I ^ — Illlflu (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印到私 A7 B7___ 五 '發明說明（41 ) 上。供比較目的，類似本具體例之結構元件被標示以淚似 的參考编號。如所了解，即使嵌置擴散層4未接觸自動攙 雜層2 ’光電一極體之串聯電阻可藉由設定羞晶屠之厚 度T以及奋置擴散層4之寬度w滿足關係式评> 2T而予降 低β隨後本發明之任一具體例亦同。 此外，本具體例中也可設置雜質層13介於基材1與ρ型 磊晶層3 0間，如圖7舉例説明，因而進一步改良光電二極 體的響應速度。此外，二具體例中也可設置陽極電極26於 基材1反侧上，以及電連接陽極電極26之另一設置於結構 之位於分隔擴散區且於基材反側上的另一陽極電極，如圖 8所示，因而進一步降低光電二極體之各電阻成份。本發 明隨後任何具體例亦同。 (具體例6) 圖18爲剖面圖舉例説明根據本發明之具體例6之電路積 體化之光接收裝置結構。注意於金屬布線過程後設置的元 件例如多層線路及保護膜未顯示於圖1 8。此外，圖1 g 中 具有類似具體例5之相同參考编號之元件（圖1丨）將不再進 一步説明’而僅説明與具體例5之結構不同的元件如後。 具體例6之電路積體化之光接收裝置之剖面構造大致同 圖1 1舉例説明之具體例5之構造。圖6之獨特特點爲p型後 置擴散層4之長度L係大於光電二極體（光接收裝置段）之長 度。 如前具體例5之討論，爲了降低光電二極體之串聯電 阻，需要加大自動攙雜層2與P型嵌置擴散層4彼此接觸的 -44 - 本紙張尺度適用中國國家標準 (CNS)A4規格（210 X 297公楚） ---------------裳-----I--訂------—--線 {請先閱讀背面之生意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 --—_ B7_________ 五、發明說明（42) 截面積。有鑑於此，發明人研究p型嵌置擴散層4長度與 光電二極體長度間之關係。 圖1 9舉例説明光電二極體長度設定爲277微米時’對各 種長度之P型嵌置擴散層量測光電二極體響應速度（接觸頻 率）所得結果。如圖1 9顯然易知，當p型嵌置擴散層4長度 小於光電二桎體長度時，響應速度降低，而當P型嵌置擴 散層長度等於或大於光電二極體長度時，響應速度實質上 未改變。原因在於光電二極體陽極側之串聯電阻增高，因 而當P型嵌置擴散層4長度短於光電二極體長度時，CR成 份增加。 因此，當P型嵌置擴散層4長度L設定爲大於光電二極體 時，例如於本例中，可提高光電二極體響應速度。 (具體例7) 圖2 0爲剖面圖舉例説明根據本發明之具體例7之電路積 體化之光接收裝置構造。注意於金屬布線過程後設置的元 件例如多層線路及保護膜未顯示於圖2 〇。此外，圖2 〇中 具有類似具體例5(圖11)所示參考编號之元件不再進一步 説明，而後文僅説明與具體例5之結構不同的元件。 本具體例之結構與圖1 1舉例説明之具體例5之結構差異 在於設置P型嵌置擴散層4於P型高比電阻磊晶層3〇的預定 位置，因而不致於朝向光接收裝置段8〇伸展超出陽極電極 10之P型分隔擴散區（嵌置分隔擴散區）7。 圖21舉例説明圖20結構由實線圈出部份。當？型嵌置擴 散層4朝向光接收裝置段80伸展超型嵌置擴散層7時， -45- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） --------------^--------^---------^ f請先閱讀背面之生意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 i43 92 8 β Λ7 _B7_____ 五、發明說明（43 ) 如圖2 1舉例説明，伸展部份可以光照射。因基材對應伸展 部部份未被耗盡，故光載子藉擴散移動，因而引發響應速 度降低等問題。此外，當ρ型嵌置擴散層4伸展超出p型嵌 置分隔擴散層7時’ N型蟲晶層8與p型彼置擴散層4間之接 面電容增加，如此降低光電二極體的響應速度。此外，p 型嵌置擴散層4相對於P型嵌置分隔擴散層7之位置改變可 葶導致光電二極體之接面電容及/或其響應速度改變。 當P型嵌置擴散層4設置成未朝向光接收裝置段8〇伸展 超出P型嚴置分隔擴散層7時，如同本具禮例，可實現具 有高響應速度而無前述問題的光電二極體。 (具體例8 ) 圖2 2爲剖面圖舉例説明根據本發明之具體例8之電路積 體化之光接收裝置。注意於金屬布線過程後設置的元件， 例如多層線路及保護膜未顯示於圖2 2。此外，圖2 2中具 有於具體例7 (圖2 0 )舉例説明之相同參考編號的元件將不 再進一步説明，而僅説明與具體例7之結構不同部份如 後。 本具體例之結構與圖2 0舉例説明之具體例7之結構之差 異在於P型嵌置分隔擴散層7設置於P型截置擴散層4端部 之伸展擴散部份1，設置一或多個陽極電極提取p型嵌置 分隔擴散區7 a。 圖2 3舉例説明三種結構（a)-(c)，包括p型嵌置分隔擴散 層7於P型嵌置擴散層4及選擇性P型嵌置分隔擴散區7a 上，以及各結構（a)-(c)之響應速度。結構（a)中，p型嵌置 * 46 - 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I — — —— —— — — — —— — -—If--— —訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧时產局員工消費合作社印製 A7 _____ B7__ 五、發明說明（44 ) 分隔擴散層7僅設置於P型後置擴散層4之伸展擴散部份， P型喪置擴散層4之伸展擴散部份與p型半導體基材丨之自 動攙雜層2間之接觸不足，因而電阻增高。如此，光電二 極體之串聯電阻增高而降低其響應速度。相反地，於結構 (b)及（c)中，P型嵌置擴散層4與p型半導體基材1之自動挽 雜層2於結構之P型嵌置擴散層4伸展擴散部份以外部份彼 此均勻接觸。因此，若P型嵌置分隔擴散區7a係設置於結 構之此種部份，則光電二極體的響應速度改良。 如此，除了 P型嵌置分隔擴散層7設置於p型嵌置擴散層 4之延伸擴散部份之外，P型嵌置分隔擴散區亦設置於 該邵份，如於本具體例’可防止光電二極體響應速度降 低’因而實現具有向響應速度的光電二極想D此外，經由 設置P型喪置分隔擴散區7a於光電二極體附近，可降低p 型喪置擴散層4橫向方向（寬度方向）的電阻成份，因而降 低光電二極體的串聯電阻。如此，較佳設置p型嵌置分隔 擴散區7a於光電二極體附近。 圖24A及24B各自舉例説明裝置模擬一種案例之電流流動 結果，此處P型嵌置分隔擴散層係設置於P型嵌置擴散層4 之延伸擴散部份以外的結構部份。圖24A舉例説明電流流 動’圖24B舉例説明電流分布。圖24B顯示於圖片正交方向 距離1微米之每一平方厘米電流値（總電流値T-j安/平方 厘米），具較大電流値的位置標示以較高點密度。 如由圖24B顯然易知，大半流經基材1的電流係流入設置 於嵌置擴散層4部份之P型嵌置分隔擴散區7a，擴散層4部 -47- 本紙張尺度適用中囤國家標準（CNS)A4規格（2]0 X 297公釐） I--------------壯衣 I I I--I t --—ill* 線 ί請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} 經濟部智慧时產局員工消費合作社印製 A7 B7__ 五、發明說明（45) 份係由P型半導體基材I之自動攙雜層2—致接觸。雖然約 30%電流流入設置於p型嵌置擴散層延伸擴散部份的p型嵌 置分隔擴散區7，但約70V❶電流流入設置於p型嵌置擴散層 4 一部份之P型嵌置分隔擴散區7a，該擴散層部份係一致 接觸P型半導體基材1之自動攙雜層2。原因在於於p型嵌 置擴散層4之延伸擴散部份，p型嵌置擴散層4與自動攙雜 層2間之接觸不足，因此電阻高，如此電流更容易流入設 置於P型嵌置擴散層4之與自動攙雜層2均勻接觸部份的p 型嵌置擴散區7a。 即使P型嵌置分隔擴散區7僅設置於P型嵌置擴散層4之 延伸擴散邵份’可藉由增加p型喪置分隔擴散區7寬度而 降低電阻成份。但，此種情況下，P型嵌置分隔擴散區7 具有較大暴露面積，故含較大量雜質。此外，p型嵌置分 隔擴散區7係於光電二極體附近。因此，光電二極體的接 面電容由於P型嵌置分隔擴散區7表面之自動攙雜而増 高，如此降低響應速度。如此，較佳設置一或多區p型嵌 置分隔擴散區7a於P型半導體基材1之自動攙雜層與p型嵌 置擴散層4彼此均勻接觸區域，俾便降低光電二極體的電 阻成份。雖言如此，P型嵌置分隔擴散區7寬度較佳增加 至來自P型嵌置分隔擴散區7表面的自動攙雜不至於提高 光電二極體接面電容的程度。 (具體例9) 圖2 5爲剖面圖舉例説明根據本發明之具體例9之電路積 體化之光接收裝置。注意於金屬布線過程後設置之各元 -48- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ------------- I------訂 --------- 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟即智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ________B7______ 五、發明說明（46 ) 件，例如多層線路及保護膜未顯示於圖2 5。此外’圖2 5 中具有類似具體例5(圖U)所述參考编號之元件將不再進 一步説明，而僅説明與具體例5之結構不同部份如後。 本具體例結構與圖11説明之具體例5結構之差異在於光 接收裝置段被劃分爲多區，而其各區係做爲光電二極體， 如此提供分裂光電二極體，以及P型嵌置擴散層4設置跨 越結構之於光電二極體附近部份全區，光電二極體要求高 響應速度且不被光線照射。 習知，用於光拾取頭等的光接收裝置採用分裂光電二極 體因而由光碟反射光線獲得多數光學信號，以及進行示蹤 作業，聚焦操作，以及基於光學信號的差異及和讀取射頻 信號等。此種情況下，各光接收裝置段被照光。但，並非 全部光電二極體各部份皆需要高響應速度特徵，高響應速 度特徵僅要求於用於讀取射頻信號的光電二極體部份。因 此，於要求高響應速度特徵的光電二極體部份，p型嵌置 擴散層4寬度W較佳設定爲相對於磊晶層厚度T滿足關係式 W>2T，如具體例5所述。 但’因光速照射間隔係由光學拾取頭的光學設計限制決 定，如圖25舉例説明，無法確保充份分隔擴散區寬度。此 種情況下，P型嵌置擴散層4可設置跨越結構之於要求高 響應速度且未照光的光電二極體部份全區，因而實現光電 二極體的南響應速度。 雖然前述具體例1-9假定「第一導電型」爲？型以及「第 二導電型J爲N型，但第一及第二型另外可分別爲N型及p -49- 本紙張尺度適用中国國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------敦--------訂-------!線 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 ________B7______五、發明說明（47) 型。 如前述’本發明提供一種電路積體化之光接收裝置，其 中仏號處理電路段係設置批鄭光電二極體段，光電二極體 段係經由使用N型羞晶層與p型羞晶層間之p n接面提供。 嵌置擴散層設置由信號處理電路段之N型磊晶層表面伸展 入P型磊晶層，因而接觸P型磊晶層之自動攙雜層。結 果，P型高比電阻層未存在於嵌置擴散層與自動攙雜層 間。如此，可降低製程的光電二極體之串聯電阻。 滿足預定規格裝置可經由設定雜質濃度値獲得，該雜質 濃度値係於一位置，於嵌置擴散層與自動攙雜層彼此接觸 位置的雜質濃度値係等於或大於由光電二極體要求的響應 速度特徵値（例如截除頻率）之濃度計算値。 此外，PN接面附近形成自動攙雜層可藉由設定基材雜 質濃度於一種程度而受抑制，該雜質濃度使由基材至？型 磊晶層自動攙雜的雜質影響可忽略。藉此方式，形成於光 電二極體段之耗盡層的延伸部份以及於PN接面形成可能 之電阻障體的约束於自動攙雜層存在於PN接面附近時成 問題，該問題可受壓抑因而防止光電二極體的響應速度下 降0 此外，當P型高雜質濃度層係藉由導入高p型雜質如硼渡 度而設置於基材與P型羞晶層間時，可抑制來自P型半導 體基材之自動攙雜的影響，以及降低光電二極體之串聯電 阻之基材電阻成份R5，因而經由陽極電阻的降低而改善 光電二極體的響應速度。此外，介於P型高濃度雜質層13 -50- — — — — — — — — — — — — --- ----—訂 -------- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） 843928 6 A7 ---- w___ 五、發明說明（48 ) 與P型高比電阻晶層3G間’甚至更陡崎的濃度梯度，可 提高因濃度梯度產生的内部電廢。由於此種内部電戚，可 縮短載子的過渡時間，因而進—步改良光電二極體的響應 速度。此外，於此種案例中，無須爲了降低光電二極體^ 串聯電阻而提高基材本身的雜質濃度（亦即降低基材電 阻），如此可使用具有低雜質濃度的基材。 光電二極體段的接面電容可藉由設定？型高比電阻磊晶 層厚度及比電阻，使光電二極體段形成的耗盡層接觸自動 攙雜層而予改良。此外，若電極（例如陽椏電極）也設置於 基材反側，且連結至一端子（例如陽極端子），其係形成於 結構之基材反側之光接收裝置段，則比較電極僅設置於結 構之基材反側案例’可降低圖11A所示電阻成份例如 R1(分隔擴散區電阻），R2(分隔擴散區下方之嵌置擴散層 電阻）及R4(分隔擴散區之自動攙雜層電阻）。 本發明進一步提供一種電路積體化之光接收裝置，其中 _接面電容及光電二極體之串聯電阻二者皆下降，及其包括 一具有夠局響應速度之光電二極體段，例如可用於12倍速 DVD-ROM裝置。 本發明也提供一種電路積體化之光接收裝置，其中信號 處理電路段係設置於毗鄰光電二極體段，該段係經由使用 N型砉晶層與P型蟲晶層間之PN接面提供，其中設置成由 信號處理電路之第二導電型磊晶層表面伸展入第_導電型 羞晶層的被置擴散層寬度W相對於第一導電型羞晶層厚度 T，係設定爲滿足關係式： -51 - 本紙張反度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — ' I I (靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*·1机 K4392SI' A7 _B7 五、發明說明（49 )
W>2T 如此，可獲得一種可以高速作業的光電二極體，其中光電 二極體之串聯電阻可充份降低而未造成例如因自動攙雜而 使光電二極體之接面電容增高的問題。 此外，經由設定嵌置擴散層（由第二導電型磊晶層表面 伸展入第一導電型磊晶層）長度爲等於或大於光接收裝置 段（光電二極體）長度，可降低光電二極體與基材侧之_聯 電阻，因而改良光電二極體之響應速度。 此外，當嵌置擴散層（設置爲由第二導電型磊晶層表面 伸展入第一導電型磊晶層）不會朝向光接收裝置段伸展超 出上方嵌置分隔擴散層，可防止光電二極體電容增高，因 而改良光電二極體響應速度。 此種情況下，當除了嵌置擴散層之伸展擴散部份外，一 或多層嵌置分隔擴散層額外設置於結構部份時，可降低基 材侧的光電二極體的串聯電阻，因而改良光電二極體之響 應速度。 一分裂光電二極體爲例，光速照射間隔時間係由光拾取 頭之光學設計限制決定°因此，無法確保各光電二極體部 份具有足夠寬度來滿足關係式W > 2 T。此種情況下，嵌置 擴散層可設置於跨要求高響應速度且未照光之光電二極體 附近結構部份全區，因而實現光電二極體之高響應速度作 業。 業界人士可未惊離本發明之精縫及範圍而顯然易知且做 出多種其它修改。如此，絕非意圖隨附之申請專利範圍囿 限於此處所述説明，反而須對申請專利範圍做廣義解釋。 -52- 本纸張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公餐） *-----------1裝 -- -----訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
Claims (1)
- 8 8 8 8 ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1. —種電路積體化之光接收裝置，包含： 一第一導電型半導體基材； —第一導電型之第一半導體晶體生長層設置於半導體 基材一面上，其中第一半導體晶體生長層包括一第一部 份，其雜質濃度係於遠離半導體基材表面方向漸減，以 及一位於第一部份上方之第一區的第二部份，其雜質濃 度分布於深度方向為一致； 一位於第二區之第一導電型嵌置擴散層，其係高於第 一半導體晶體生長層之第一部份且未疊置於第一區之 上； 一第二導電型之第二半導體晶體生長層，其係設置於 跨第一半導體晶體生長層表面及嵌置擴散層表面；以及 一具有第一導電型之分隔擴散區，用以劃分第二半導 體晶體生長層成為一光接收裝置段及一信號電路處理 段，其中： 第一區係位於光接收裝置段；以及 於信號處理電路段中，嵌置擴散層係與第一半導體晶 體生長層之第一部份接觸。 2. 如申請專利範圍第1項之電路積體化之光接收裝置，其 中： 第一導電型為P型；以及 半導體基材之雜質濃度為約IX 1016原子/立方厘米或 以下。 3. 如申請專利範圍第1項之電路積體化之光接收裝置，其 -53- ---------^------訂------i (請先閲讀背面之法意事項再填寫本育) 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） A8 Β» C8 D8 六、申請專利範圍 中： 第一導電型為p型；以及 於嵌置擴散層與第—半導 六I 泽卵體生長層第一部份間之 人界面的雜質濃度為約1>：1 η ,如由-土* 原子/立方厘米或以上。 4.如申铂專利範圍第丨項之 中： 私塔積體化之光接收裝置，其 第一導電型為Ρ型；以及 分隔擴散區之嵌置擴散層去 ， 乐1 臂表面 <雜質濃度為約IX 10]6 原十/立方厘米或以下。 一:s專則a圍第β之電路積體化之光接收裝置，進 :步包含介於半導體基材與第—半導體晶體生長層間之 弟一導電型雜質層。 6. 如申請專利範圍第5項之兩w 1 固弟貝％路積體化之光接收裝置，其 T · 第一導電型為p型；以及 雜質層之雜質濃度係於約lx，原子/立方厘米至約i x 1019原子/立方厘米之範圍。 7. 如申請專利範圍^項之電路積體化之光接收裝置，其 中雜質嘏度及第—導電型晶體生長層厚度經調整，有一 耗盡層伸展通過第—半導體晶體生長層而於偏壓電恩外 加於跨光接收裝置時到達第—半導體晶體生長層之第一 部份，該光接收裝置包括第二半導體晶體生長層及第一 半導體晶體生長層。 S.如申請專利範圍第丨項之電路積體化之光接收裝置，其 -54 ---------^------、1T------.41 (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智.1財產局員工消費合作社印製 A8B8C8D8 轚 439286 六、申請專利範圍 進一步包含一於半導體基材反側上的電極，其中電極係 連結至設置於光接收裝置段之光接收裝置端子。 9. 如申請專利範圍第1項之電路積體化之光接收裝置，其 中第一半導體晶體生長層之第一部份爲一種自動攙雜 層’其係經由來自半導體基材之雜質自動攙雜形成。 10. 如申請專利範圍第1項之電路積體化之光接收裝置，其 中光接收裝置段被劃分爲多區，如此提供一包括等數光 電二極體部份之分裂光電二極體。 11. 如申請專利範圍第1項之電路積體化之光接收裝置，其 中嵌置擴散層長度係設定爲等於或大於光接收裝置段長 度。 12. 如申請專利範圍第1項之電路積體化之光接收裝置，其 中嵌置擴散層係設置爲不至於朝向光接收裝置段伸展抄 出疊置其上的嵌置分隔擴散層。 13_如申請專利範圍第之電路積體化之光接收裝置，其 中除了另一設置於伸展擴散部份之一端的嵌置分隔擴散 層外’ 一或多層嵌置分隔擴散層係設置於嵌置擴散層上 部。 14. 如申請專利範圍第1〇項之電路積體化之光接收裝置，其 中嵌置擴散層係設置於跨電路積體化之光接收裝置一部 份全區，該部份係位於要求高響應速度之光電二極體部 份之一附近且未被照光。 15. —種電路積體化之光接收裝置，包含： 一第一導電型半導體基材； -55- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 « 297公釐） Γ清先閱讀背面之注音〗事項再填寫本頁) 裝---- 訂---------^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 一第一導電型之第一半導體晶體生長層設置於半導體 基材一面上，其中第一丰導體晶體生長層包括一第一部 份，其雜質濃度係於遠離半導體基材表面方向漸減，以 及一位於第一部份上方之第一區的第二部份，其雜質濃 度分布於深度方向為一致； •-位於第二區之第一導電型嵌置擴散層，其係高於第 一半導體晶體生長層之第一部份且未疊置於第一區之 上； -第二導電型之第二半導體晶體生長層，其係設置於 跨第一半導體晶體生長層表面及嵌置擴散層表面；以及 一具有第一導電型之分隔擴散區，用以劃分第二半導 體晶體生長層成為一光接收裝置段及一信號電路處理 段，其中： 第一區係位於光接收裝置段；以及 嵌置擴散層寬度W與第一半導體晶體生長層厚度T係 設定為滿足關係式： W>2T。 16. 如申請專利範園第1 5項之電路積體化之光接收裝置， 其中： 第一導電型為P型；以及 半導體基材之雜質濃度為約1 X 1016原子/立方厘米或 以下。 17. 如申請專利範圍第1 5項之電路積體化之光接收裝置， 其中： -56- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 訂 (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 Cl D8 -—_____ 六、申請專利範圍 第一導電型爲p型；以及 於嵌置擴散層與第一半導體晶體生長層第一部份間之 交界面的雜質濃度爲 '約：lX1〇13摩子/立方厘米或以上。 18. 如申請專利範圍第項之電路積體化之光接收裝置，其 中： 第一導電型爲p型；以及 为隔擴散區之嵌置擴散層表面之雜質濃度爲約1χ1〇16 原子/立方厘米或以下。 19. 如申請專利範圍第1 5項之電路積體化之光接收裝置，進 一步包含介於半導體基材與第一半導體晶體生長層間之 第一導電型雜質層。 20. 如申請專利範圍第1 9項之電路積體化之光接收裝置，其 中： 第一導電型爲Ρ型；以及 雜質層之雜質濃度係於約1 X 1 Ο I6原子/立方厘米至約1 Χίο19原子/立方厘米之範圍。 21. 如申請專利範圍第15項之電路積體化之光接收裝置，其 中雜質濃度及第一導電型晶體生長層厚度經調整，有一 耗盡層伸展通過第一半導體晶體生長層而於偏壓電壓外 加於跨光接收裝置時到達第一半導體晶體生長層之第一 部份’該光接收裝置包括第二半導體晶體生長層及第一 半導體晶體生長層。 22. 如申請專利範圍第1 5項之電路積體化之光接收裝置，其 進一步包含一於半導體基材反侧上的電極，其中電極係 -57- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I--Ι1ΙΙΙΙΙΙΙΙ1 — — — — — — 1— — — — — — — —— — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 888¾ ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ申請專利範圍 連結至設置於光接收裝置段之光接收裝置端子。 23.:申請專利範圍第15項之電路積體化之光接收裝置，其 第-半導體晶體生長層之第_部份爲一㈣動攙雜 層’其係經由來自半導體基材之雜質自動纔雜形成。 4_如申請專利範圍第15項之電路積體化之光接收裝置，立 中光接收裝置段被劃分爲多區，如此提供一包括等數光 電二極體部份之分裂光電二極體。 25.如申請專利範園第15項之電路積體化之光接收裝置，其 中喪置擴散層長度係設定爲|於或大於光接收裝置段長 度。 26·如申請專利範圍第1 5項之電路積體化之光接收裝置，其 中嵌置擴散層係設置爲不至於朝向光接收裝置段伸展抄 出叠置其上的换置分隔擴散層。 27·如申請專利範圍第15項之電路積體化之光接收裝置，其 中除了另一設置於伸展擴散部份之一端的嵌置分隔擴散 層外，一或多層嵌置分隔擴散層係設置於嵌置擴散層上 部。 如申請專利範圍第2 4項之電路積體化之光接收裝置，其 中嵌置擴散層係設置於跨電路積體化之光接收裝置一部 份全區’該部份係位於要求高響應速度之光電二極體部 份之一附近且未被照光。 •58- ^紙張尺度適用巾國國家標準（CNS)A4規格⑵Q χ挪公爱） ------------^--------訂 ---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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