TW521432B - Methods for forming lateral trench optical detectors - Google Patents

Methods for forming lateral trench optical detectors Download PDF

Info

Publication number
TW521432B
TW521432B TW091102026A TW91102026A TW521432B TW 521432 B TW521432 B TW 521432B TW 091102026 A TW091102026 A TW 091102026A TW 91102026 A TW91102026 A TW 91102026A TW 521432 B TW521432 B TW 521432B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
trenches
group
sacrificial material
scope
conductivity
Prior art date
Application number
TW091102026A
Other languages
English (en)
Inventor
Min Yang
Kern Rim
Original Assignee
Ibm
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibm filed Critical Ibm
Application granted granted Critical
Publication of TW521432B publication Critical patent/TW521432B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/1446—Devices controlled by radiation in a repetitive configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/035281—Shape of the body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/105—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PIN type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

521432 A7 B7 五、發明説明（ 發明領域 本發明係有關於光學偵測器，特別是有關於形成p 半導體光電積體電路上之侧向渠溝光學偵測器。 發明背景： 根據前技形成以渠溝為基礎之光學们則器的方法，為 了形成此種偵測器，必需對不同電極型式之渠溝個別地蚀 刻，增加了製造過程乏步驟數目。因為 Μ局k些步驟係介於光 學偵測器製造中較昂貴的步驟之間，製作 灰邛成本係反應此增 加的開銷。 因此，需要有一種形成一側向渠溝ρ_ζ·_η光電二極體 (LTD)的方法，其中此等渠溝係被圖案化，然後對所有電 極型式同時地蚀刻。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、-一口 發明目的及概沭 根據本發明之一實施例，提供一種用於在一半導體基 底上形成一光學偵測器元件之方法。此方法包括形成一第 一組及一第二組渠溝於基底，其中第一組渠溝係與第二組 渠溝X替地配置’填入一犧牲材料於渠溝，以及自第一組 渠溝蝕刻犧牲材料。此方法又包括填入一第一導電率之接 雜材料於第一組渠溝，自第二組渠溝蝕刻犧牲材料，填入 一第二導電率之摻雜材料於第二組渠溝，藉由自第一組渠 溝之每一渠溝的摻雜材料趨入摻質而形成一第一接合層 以及藉由自第二組渠溝之每一渠溝的摻雜材料趨入換質 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐） % 521432 Α7
而形成 第二接合層7 Μ久從供公絡Jβ 渠溝及第-……、 屬接線至第'組 久罘一組渠溝。基底中又第一 地形成。 、’一、，且渠溝係同時 自第'組渠溝蚀刻犧牲材料的步驟又 驟·自Μ之-表面料犧牲㈣， b 弟二組渠溝蝕刻犧牲材料伤& & μ # 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 溝。自第 職材料，以及遮罩第二扯 弟一組渠溝蝕刻犧牲材料係包 牲材料曝露至元件之一表面。 將第'…之 、提供分離的金屬接線係包括曝露第一組渠 之摻雜材料以及第-组渠溝+ / 一 矸以及弟一、、且果溝中填入之摻雜材料至元 -表面，以及提供第-組渠溝之每一渠 摇批 Μ - ? ΛΗ. ^ 促供弟—組渠溝一第二組接觸。 形成接合層又包括下列步冑：在形成#合層之前， 積一擴散阻障層於元件之_矣 ㈤層於70仵（表面上，以及在形成接合層 自疋件之一表面移除擴散阻障層。 *曝露第二組渠溝之犧牲材料又包括藉由機械研 自第二組渠溝上之一區域移除第—導電率之摻雜材 步驟曝路第二組渠溝之犧牲材料係包括圖案化第一 率〈摻雜材#，以及蚀刻第二組渠溝上方之一區域中 一導電率之摻雜材料。 第導電率之材料係包括η型摻雜多晶矽以及第 電率之材料係包括Ρ型摻雜多晶矽。替代地，第一 之材料係包括ρ型摻雜多晶矽以及第二導電率之材 括η型摻雜多晶矽广 基底係包括一半導體材料、一沉積於半導體材 犧 填入 件的 觸及 沉 之 磨法 料的 導電 的第 導電 料係 料上 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝· -b ¾ 第5頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 521432 A7 B7 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、發明説明（） 一氧化矽層，以及一沉積於二氧化矽層上的氮化矽層。 根據本發明之一實施例，提供一種用於在一半導體基 底上形成光學彳貞測器元件之方法。此方法係包括··形成 一第一組及一第二組渠溝於基底，其中第一組渠溝係與第 二組渠溝交替地配置，填入一第一導電率之犧牲材料於渠 溝，以及自第一組渠溝蝕刻犧牲材料。此方法又包括：填 入一第二導電率之摻雜材料於第一組渠溝，藉由自第一 渠溝之每一渠溝的摻雜材料趨入摻質而形成一第一接 層以及藉由自第二組渠溝之每一渠溝的犧牲材料趨入 質而形成一第二接合層，自第二組渠溝蝕刻犧牲材料， ^ 一電極材料於第^組渠冑’以及提供&離的金屬接線 第一組渠溝及第二組渠溝。 自第一組渠溝蝕刻犧牲材料又包括：自元件之一表 移除犧牲材料，以及遮罩第二組渠溝。 在形成接合層之前，第二導電率之掺雜材料係自元 工一表面移除。形成接合層又包括：在形成接合層之前， 沉積一擴散阻障層於元件之一 忏足表面上，以及在形成接合層 <後’自兀件之一表面移除擴散阻障層。 提供分離的金屬連緩f , 衝運琛又包括下列步驟：曝露第一组 溝中所填充之掺雜材# & % f , 畔珂种以及第二組渠溝中所填 材料至元件之一表面。 尤乏电楂 材料係為第一導電材料之換雜 材料及非摻雜材料之其中一者。 种<摻雜 根據本發明之—香> / t , ，提供一種用於在一半導俨某 底上形成一光學偵測器元 ^ 干 < 万法。此方法係包括：形 組 合 摻 填 至 面 件 渠 極 成 ----裝： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· % 521432
、發明説明( -第'组及一第二組渠溝於基底，其中第一組渠溝 〜且渠溝交替地配置，填人-犧牲材料於渠溝，以、 一組渠溝蝕刻犧牲材料。此方法又包括： 目弟 形成一接合層於第一組渠溝之每—j相摻雜法 杲溝的侧壁，形成_ -接合層於第二組渠溝之每一渠溝的侧壁，其 犧牲材料趨人側壁，填人-第-導電率之掺雜材料於第: 組渠溝，自第二組渠溝蝕刻犧牲材料，填入一第二導+ ^ 之摻雜材料於第二組渠溝，以及提 电率 捉供刀離的金屬接線至第 一組渠溝及第二組渠溝。 禾 自第一組渠溝蝕刻犧牲材料係包括：自元件之一表面 移除犧牲材料’以及遮罩第二組渠溝。自第二組渠溝姓： 犧牲材料又包括自元件的-表面移除導電率 材料的步驟。 雖 提供分離的金屬連線係包括：曝露第一組渠溝中所填 充之摻雜材料以及第二組渠溝中所填充之掺雜材料至元 件之一表面。 圖式簡單說明 本發明的較#實施例將纟考伴隨做更詳 細的闡述，其中： 第1圖為根據本發明在一半導體墓農中 丁 π眼丞履〒形成一侧向渠溝的 剖面圖； 第2圖為根據本發明在一半導體基底中形成一側向渠溝的 剖面圖，其中係填人—犧牲材料於複數個渠溝中； 第7頁 —裝： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（） 弟3圖為根據本發明在一半導體基底中形成一侧向渠溝的 剖面圖，其中係研磨曝露的犧牲材料； 第4圖為根據本發明在一半導體基底中形成一侧向渠溝的 々 剖面圖，其中係自第一組渠溝中移除犧牲材料； 第5圖為根據本發明在一半導體基底中形成一侧向渠溝的 々 剖面圖，其中一 多晶矽係沉積於元件的表面； 第6圖為根據本發明在一半導體基底中形成一側向渠溝的 剖面圖，其中係圖案化n+多晶矽； 第7圖為根據本發明在一半導體基底中形成一侧向渠溝的 纠面圖，其中係自第二（第一）組渠溝中移除犧牲材 料； 第8圖為根據本發明在一半導體基底中形成一侧向渠溝的 4面圖’其中一 P型多晶梦係沉積於元件的整個表 面； 第9圖為根據本發明在一半導體基底中形成一侧向渠溝的 剖面圖，其中係形成η及P接合層； 第10圖為根據本發明在一半導體基底中形成一側向渠溝 的剖面圖，其中係圖案化摻雜區上的金屬接觸； 第11圖為根據本發明在一半導體基底中形成一側向渠溝 的剖面圖，其中係在元件上沉積一 TEOS擴散阻障 層； 第12圖為根據本發明在一半導體基底中形成一側向渠溝 的剖面圖，其中在自第一摻雜電極材料（η+多晶矽） 及犧牲材料趨入退火之後，係移除一 TEOS擴散阻 第8頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 521432 A7 Β7 五、發明説明（） ------- 障層；以及 第13 圖為根據本發明 在一半導體 基底中形成一側向渠溝 的剖面圖，其中 係使用氣相 掺雜將摻質趨入第二組 渠溝及自犧牲材料趨入第一 組渠溝。 圖號對照說明： 102 半導體基底 104 墊層 106 氮化矽層 202 犧牲材料 302 罩幕材料 502 第一摻雜電極材料 802 電極材料 902 TEOS擴散阻障層 904 η型接合 906 Ρ型接合 1002 金屬接觸 1004 金屬接觸 發明詳細說明： (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 一種光學偵測器係形成於一半導體基底上，其係藉由 在此基底上形成複數個實質平行的渠溝，以形成複數個由 交替的η型及p型摻雜材料之渠溝區域分隔的區域。此等 η型區域係連接在一起以形成一 η_接觸。此等ρ型區域係 連接在一起以形成一 ρ-接觸。此等分隔渠溝的區域係作為 本徵半導體層（ί)，從而形成複數個平行的光電二極 體。此種偵測器祐撲學背後的基本原理為使自由載子於偵 測器的吸收區域中在與入射光垂直的方向移動。 本發明係揭露一種光學偵測器的形成方法，其中η型 及Ρ型兩種摻雜材料之渠溝係被圖案化，然後同時地蝕刻 第9耳 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公潑) 五、發明説明（） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 以形成意欲的交又式光電二極體元件。此意欲的結構隨後 可藉由在第一組渠溝中填塞一犧牲材料，JL同時在第二組 渠溝中填塞一電極材料（例如多晶矽）而達成。因此，本發 明係提出一種形成一側向渠溝光學偵測器的方法，其中第 一組及第二組渠溝係被圖案化且隨後同時地蝕刻。藉由在 此光學偵測器的製造過程中減少微影圖案及深渠溝蝕刻 步驟的數量，本發明係可降低製作成本β “參照弟1圖’根據本發明之一實施例’在一半導體 基底（102)中使用例如反應性離子蝕刻（RIE)方式圖案化及 蚀刻複數個深渠溝。此等深渠溝將形成一侧向渠溝光學偵 測器元件之交替的n型及p型電極。基底亦可包括一例如 由二氧化矽（Si〇2)形成的墊層（1〇4)，以及一沉積於二氧化 矽上的氮化矽層（106)，以作為一化學機械研磨（CMp)的停 止層。熟悉此項技藝者將根據本發明而認知在不偏離本發 明的範圍及精神下可以使用其它的基底，例如鍺化矽、鍺 及單晶矽。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 請參照第2圖，渠溝係填入一犧牲材料（2〇2),例如一 氧化物（硼矽玻璃（BSG)、磷矽玻璃（pSG)、砷矽玻璃 (ASG)、棚磷矽玻璃（BPSG)、四乙基矽酸鹽 (TetraorthosiHcate，TE0S)等等）。輓佳地’此氧化物對2 底（102)具有高蝕刻選擇比。犧牲材料可被研磨（例如cMp) 至下面的氮化矽層。 請參照第3圖，交替的渠溝係被遮罩，例如使用一非 晶矽（302)。此罩幕材料（3〇2)係沉積於元件的表面，覆蓋 第10頁 本紙張尺度適用中國國家標条(CNS)A4規格(210X297公爱) '~ - 521432 A7 B7 五、發明説明（） 於又替之渠溝上方的罩幕材料（3〇2)係被移除以曝露出下 面的犧牲材料（202)。第一姐渠溝中之犧牲材料（2〇2)係被 蝕刻去除（第4圖p 請參照第5圖，此元件係覆蓋一第一摻雜電極材料 ()02) ’且填滿開啟的渠溝。可以使用例如n型或p型摻雜 多晶矽的摻雜材料。先前被遮罩的犧牲材料（2〇2)係繼續填 塞第二組渠溝並阻止第一電極材料（502)填入第二組渠 溝。圖案化及蝕刻具犧牲材料填充物之第二組渠溝上面的 電極材料（302)(多晶仆替代地，此方法可包括機械地研 磨及平坦化此元件以移除突出渠溝外側的電極材料。根據 本發明，任一種方法將使填充於第二組渠溝中之犧牲材料 曝露於元件的表面（第6圖此方法可包括在自第二組渠 溝移除犧牲材料之前先遮罩第一組渠溝。犧牲材料可藉由 例如濕蝕刻之一蝕刻製程而移除（第7圖）。請參照第8圖， 第二組渠溝係填充一第二型式的電極材料（8〇2)，例如η 型或Ρ型摻雜多晶梦^任何超出渠溝外側的電極材料可藉 由平坦化方式移除。 請參照第9圖，在平坦化之後，一 tE〇s擴散阻障層 (902)係沉積於此元件上並且趨入摻質至基底周圍的η型 及Ρ型摻雜渠溝以分別形成η型接合（9〇4)及ρ型接合 (906)。在退火之後，將TE0S擴散阻障層（9〇2)移除以i 將金屬接觸（1002，1〇〇4)應用至此等電極（第1〇圖）。 請參照第1 1圖，根據本發明之一實施例，在對第一 組渠溝填入一 η型多晶梦及圖案化之後，可以沉積一 TE〇s 第11頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7
521432 五、發明説明（） 擴散阻障層（902)於元件的表面上。藉由將第二組渠溝中之 犧牲材料（202)(例如BSG)使用作為一 p型摻質源以及一趨 入式（drive-in)退火，一 n型接合（9〇4)及一 p型接合（9〇6) 係可藉由自η型摻雜材料（502)及犧牲材料（2〇2)分別地向 外擴散而形成。接著，可將此TE〇s擴散阻障層移除（第 1 2 圖）。 請參照第1 3圖，根據本發明之一實施例，在自第一 組交替的渠溝中蚀刻一犧牲材料後，藉由使用氣相摻雜法 而將摻質趨入第一組渠溝中以形成第一接合型式（9〇4)。摻 質係自犧牲材料（202)趨入第二組渠溝而形成一第二接合 型式（906)。第一組渠溝係填充有一第一電極材料，移除第 一組渠溝上覆蓋之超出的電極材料。蝕刻第二組渠溝上覆 蓋的犧牲材料（302)，而且第二組渠溝係填充有一第二摻雜 電極材料。第一組渠溝之第一摻雜電極材料係曝露至元件 的表面並且提供金屬連線（接觸等等 一側向渠溝光學偵測器係根據本發明而製造於一電 阻率為1 1至16歐姆-公分（Ω -cm)的P型矽基底上，其中 渠溝之深度為8#m及寬度為〇.35vm，且在渠溝之間又 具有一 3.3//m的間隔。此元件係為一直徑為75#m的圓 形。使用硼矽玻璃（BSG)作為犧牲材料，同時第一組渠溝 係填充掺雜磷的多晶矽（〜l〇2Gcm^)以及第二組渠溝係填 充摻雜硼的多晶矽（〜I018cm-3)。此元件係於1〇〇(rc在氬氣 中進行退火10分鐘以將摻質趨入基底及避免在矽/多晶 碎界面形成接合。矽化物及金屬接觸係形成於每一個渠溝 第12頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 丨丨丨—丨I, ··丨丨裝丨I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521432 A 7 ______ B7 五、發明説明（） 電極的頂部。 一些結果顯示侧向渠溝光學偵測器之直流電流-電壓 (DC I-V)特性在-5V與-15V時電流分別為1·5ΡΑ與3Pa。 崩潰電壓大約為-27V。自前向偏壓電流-電壓曲線選取出 之侧向渠溝光電二極體的串聯電阻為丨5 Ω。響應率在 845nm時為0.45A/W，不受偏壓電壓的支配。所觀察到的 外部量子效率為66% 。對於一根據本發明之元件，對一波 長為670nm之光源而言，響應率在直流電至2.8 GHz之-3 dB 頻寬的頻率範圍下係為固定不變的。 藉由在1 (T9之微小誤差率下將此分離的光學偵測器 與一 2.5Gb/s雙載子互補金氧半導體（BiCM〇s)前置放大器 接線’此接收器顯示對於3.3V偏壓之敏感度在2.5Gb/s 為-16.1dBm以及在3Gb/s為-15.4dBm。當將偏壓增加至-5.0V時’敏感度改良成在2 5Gb/s時為_16.4(iBme 雖然已經敘述一種用於形成一侧向渠溝光學偵測器 的方法之若干實施例，需注意的是熟悉此項技藝者可根據 上述之教示而做出修飾及改變。因此，可瞭解的是：在隨 附申請專利範圍所界定的本發明之範圍及精神下，可對本 發明所揭露的特別實施例做出變化。以此方式描述本發明 足細節及專利法之特別要求，權利請求項及專利特許證之 意欲保護係提出於申請專利範圍内。 第13頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇χ 297公爱) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Claims (1)

  1. 2 43 1X 2 5 A B CD 六 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 中請專利範圍 種在一半導體基底上形成一光學偵測器元件之方法， 該方法至少包括下列步驟： 形成一第一組及一第二組渠溝於該基底，其中該第 一組渠溝係與該第二組渠溝交替地配置； 填入一犧牲材料於該等渠溝； 自該第一組渠溝蚀刻該犧牲材料； 填入一第一導電率之一摻雜材料於該第一組渠溝； 自一弟一組渠溝蚀刻該犧牲材料； 填入一第二導電率之一摻雜材料於該第二組渠溝； 藉由自m第一組渠溝之每一渠溝的該摻雜材料趨入 摻質而形成一第一接合層以及藉由自該第二組渠溝之 每一渠溝的該摻雜材料趨入摻質而形成一第二接合 層；以及 提供分離的金屬接線至該第一組渠溝及該第二組渠 溝。 2·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該基底中之該 第一組及該第二組渠溝係同時地形成。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中自該第一組渠 溝蚀刻該犧牲材料的該步驟又包括下列步驟： 自該元件之一表面移除犧牲材料；以及 遮罩該第二組渠溝β 第u頁 本紙張尺度適用,中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公爱) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝· 訂· f- 52l432 ABCD 請專利範圍 4.^ 。1 ^< 万法，其中自該第二組渠 溝蚀刻該犧牲材料的該步驟又包括將該第二組渠溝之 该犧牲材料曝露至該元件之—表面的步驟。 5 .如申請專利範圍第1項所城>、 5 、、 弟1項所述〈万法，其中提供分離的金 屬接線之該步驟又包括下列步驟· 曝露該第’且渠溝中所填入之該摻雜材料以及該第二組渠溝中所填入之該摻雜材料至該元件的一表面，·以 及 提供該第一組渠溝之每—渠溝一第一 該第一組渠溝一第二組接觸。 組接觸及提供 ........7---裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 竣濟部智慧財虞扃員工消費合作社印製 6. 如申請專利範圍第1項所述之女 叮义又万法，其中形成該等接合 層之蔹步驟又包括下列步驟： 在形成該等接合層之前， 4 a積一擴散阻障層於該元 件之一表面上；以及 在形成該等接合層之後， 傻自孩疋件之一表面移除該擴散阻障層。 7. 如申請專利範圍第4項所述之方 π λ 万去，其中曝露該第二組 渠溝之該犧牲材料的該步辨7 —第-组渠溝上之[包括藉由機械研磨自該 #-組木溝上〈一區域移除該第料的步驟。 $電率之該#雜材 »15頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格^^7公爱)__ # 521432 ABCD 六、申請專利範圍 8.如申請專利範圍帛4項所述之方法’其中曝露該第二組 渠溝之該犧牲材料的該步驟又包括下列步驟： 圖案化該第一導電率之該摻雜材料；以及 蚀刻孩第二組渠溝上方之一區域中的該第一導電率 之該換雜材料。 μ 9 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一導電率 之該材料係包括η型摻雜多晶矽以及該第二導電率之該 材料係包括ρ型摻雜多晶矽^ 10·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該 ^ 夺％率 之該材料係包括ρ型摻雜多晶矽以及該第二導電率之詼 材料係包括η型掺雜多晶梦。 11.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該基底係包括 一半導體材料、一沉積於該半導體材料上的二氧化矽 (Si〇2)層，以及一沉積於該二氧化矽層上的氮化矽（siN) 廣。 12· —種在一半導體基底上形成一光學偵測器元件之方 法，該方法至少包括下列步驟： 形成一第一組及一第二組渠溝於該基底，其中該第 一組渠溝係與該第二組渠溝交替地配置； 填入一第一導電率之一犧牲材料於該等渠溝； 第16頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210Χ 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521432 ABCD 々、申請專利範圍 自該第一組渠溝蝕刻該犧牲材料； 填入一第二導電率之一摻雜材料於該第一組渠溝； 藉由自該第一組渠溝之每—渠溝的該摻雜材料趨入 摻質而形成一第一接合層以及藉由自該第二組渠溝之 每木溝的該犧牲材料趨入摻質而形成一第二接合 層； 自該第二組渠溝蝕刻該犧牲材料； 填入一電極材料於該第二組渠溝；以及 提供分離的金屬接線至該第一組渠溝及該第二組渠 溝。 13.如申請專利範圍第12項所述之方法，其中自該第一組 渠溝蚀刻該犧牲材料的該步驟又包括下列步驟： 自該元件之一表面移除犧牲材料；以及 遮罩該第二組渠溝。 14·如申請專利範圍第12項所述之方法，其中在形成該等 接合層之前，該第二導電率之該摻雜材料係自該元件之 一表面移除。 15·如申請專利範圍第12項所述之方法，其中形成該等接 合層之該步驟又包括下列步驟： 在形成該等接合層之前’沉積一擴散阻障層於該元 件之一表面上；以及 第17頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) ' ---- 丨丨丨-丨丨丨丨_裝·丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· i. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
    申請專利範圍 在形成該等接合層之後 擴散阻障層。 該元件之一表面移除該 16·如申請專利範圍第12項所 β ^ 孓万法，其中提供分離的 金屬連線（該步驟又包括曝露該第—組渠溝中所填入 Γ接雜材料以及該第二組渠溝中所填人之該電極材 料至該元件之一表面的步驟。 η.如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該電極材料 係為該第-導電率之摻雜材料及非捧雜材料之 者。 — 18· —種在一半導體基底上形成—光學備測器元件之方 法’該方法至少包括下列步驟： 其中謗第 形成一第一組及一第二組渠溝於該基底 一組渠溝係與該第二組渠溝交替地配置； 填入一犧牲材料於該等渠溝； 自該第一組渠溝蝕刻該犧牲材料； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -----------裳- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 藉由氣相摻雜形成一接合層於該第一組渠溝之每一 渠溝的侧壁； 形成一第二接合層於該第二組渠溝之每一渠溝的每 一側壁’其中摻質係自該犧牲材料趨入該等侧壁； 填入一第一導電率之一摻雜材料於該第一組渠溝； 自該第二組渠溝蝕刻該犧牲材料； 第18頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) \ ' N A BCD 以:第二導電率之-掺雜材料於該第二”涛; 溝 提供分離的金屬接線至㈣-組渠溝及讀第 缒渠 19.如申請專利範圍第18項所述之方法 渠溝蝕刻該犧牲材料的該步驟又包括下列自謗第 自該元件之一表面移除該犧牲材料、驟： 遮罩該第二組渠溝。 及 2〇·如申請專利範圍第18項所述之方法， 渠溝蝕刻該犧牲材料的該步驟又包括其中自該第 面移除該第一導電率之摻雜材料：自讀元件之 組 組 表 — — — 1111 — «^ — — — I^I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 21·如申請專利範圍第18項所述之方法， 金屬連線之該步驟又包括曝露該第〜纟其中提供分離的 之該摻雜材料以及該第二組渠溝中所1且渠溝中所填入 料至該元件之一表面的步驟。 斤真入之該摻雜材 m 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第19頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐)
TW091102026A 2001-02-16 2002-02-05 Methods for forming lateral trench optical detectors TW521432B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/784,963 US6451702B1 (en) 2001-02-16 2001-02-16 Methods for forming lateral trench optical detectors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW521432B true TW521432B (en) 2003-02-21

Family

ID=25134065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW091102026A TW521432B (en) 2001-02-16 2002-02-05 Methods for forming lateral trench optical detectors

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6451702B1 (zh)
EP (1) EP1362380A1 (zh)
JP (1) JP3968019B2 (zh)
KR (1) KR100558801B1 (zh)
CN (1) CN1206742C (zh)
TW (1) TW521432B (zh)
WO (1) WO2002067339A1 (zh)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6667528B2 (en) 2002-01-03 2003-12-23 International Business Machines Corporation Semiconductor-on-insulator lateral p-i-n photodetector with a reflecting mirror and backside contact and method for forming the same
US20040025932A1 (en) * 2002-08-12 2004-02-12 John Husher Variegated, high efficiency solar cell and method for making same
DE10252878A1 (de) 2002-11-12 2004-06-03 X-Fab Semiconductor Foundries Ag In BiCMOS-Technologie monolithisch integrierte verbesserte vertikale pin-Fotodiode
US6707075B1 (en) 2002-12-10 2004-03-16 International Business Machines Corporation Method for fabricating avalanche trench photodetectors
US7022544B2 (en) * 2002-12-18 2006-04-04 International Business Machines Corporation High speed photodiode with a barrier layer for blocking or eliminating slow photonic carriers and method for forming same
KR100907884B1 (ko) * 2002-12-31 2009-07-15 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 포토 다이오드 및 이의 제조 방법
KR20060033721A (ko) * 2003-05-29 2006-04-19 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 내장형 도파관 검출기
US7095006B2 (en) * 2003-12-16 2006-08-22 International Business Machines Corporation Photodetector with hetero-structure using lateral growth
US7129488B2 (en) * 2003-12-23 2006-10-31 Sharp Laboratories Of America, Inc. Surface-normal optical path structure for infrared photodetection
US7138697B2 (en) * 2004-02-24 2006-11-21 International Business Machines Corporation Structure for and method of fabricating a high-speed CMOS-compatible Ge-on-insulator photodetector
US6943409B1 (en) 2004-05-24 2005-09-13 International Business Machines Corporation Trench optical device
US7264982B2 (en) * 2004-11-01 2007-09-04 International Business Machines Corporation Trench photodetector
US7335927B2 (en) 2006-01-30 2008-02-26 Internatioanl Business Machines Corporation Lateral silicided diodes
EP1833095B1 (en) * 2006-03-06 2018-08-01 ams AG Photo diode having reduced dark current
US9727604B2 (en) 2006-03-10 2017-08-08 International Business Machines Corporation Generating code for an integrated data system
US7880204B2 (en) * 2006-10-02 2011-02-01 Massachusetts Institute Of Technology System and method for providing a high frequency response silicon photodetector
US7525170B2 (en) * 2006-10-04 2009-04-28 International Business Machines Corporation Pillar P-i-n semiconductor diodes
US7989328B2 (en) 2006-12-19 2011-08-02 Spansion Llc Resistive memory array using P-I-N diode select device and methods of fabrication thereof
US7560784B2 (en) * 2007-02-01 2009-07-14 International Business Machines Corporation Fin PIN diode
US8273983B2 (en) * 2007-12-21 2012-09-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Photonic device and method of making same using nanowires
WO2009136906A1 (en) * 2008-05-05 2009-11-12 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Nanowire-based photodiode
US7902540B2 (en) * 2008-05-21 2011-03-08 International Business Machines Corporation Fast P-I-N photodetector with high responsitivity
US7851698B2 (en) * 2008-06-12 2010-12-14 Sunpower Corporation Trench process and structure for backside contact solar cells with polysilicon doped regions
US20220209037A1 (en) * 2008-06-12 2022-06-30 Sunpower Corporation Trench process and structure for backside contact solar cells with polysilicon doped regions
US7919347B2 (en) * 2009-01-06 2011-04-05 International Business Machines Corporation Methods of fabricating P-I-N diodes, structures for P-I-N diodes and design structure for P-I-N diodes
US7986022B2 (en) * 2009-11-19 2011-07-26 International Business Machines Corporation Semispherical integrated circuit structures
CN102593232B (zh) * 2012-03-19 2014-09-03 厦门大学 一种横向结构的pn太阳能电池及其制备方法
CN109216181A (zh) * 2012-11-30 2019-01-15 中国科学院微电子研究所 鳍结构制造方法
CN106783601A (zh) * 2016-12-20 2017-05-31 西安电子科技大学 一种Si‑Ge‑Si异质Ge基固态等离子体PiN二极管的制备方法及其器件
CN106783599B (zh) * 2016-12-20 2020-10-09 西安科技大学 制作偶极子天线的异质Ge基等离子pin二极管的制备方法
KR101842393B1 (ko) * 2017-05-10 2018-03-26 한양대학교 산학협력단 Pn접합 광 변조기 및 그 제조 방법
EP3474318A1 (en) * 2017-10-23 2019-04-24 Nexperia B.V. Semiconductor device and method of manufacture
EP3490000B1 (en) * 2017-11-24 2023-01-04 ams AG Near-infrared photodetector semiconductor device
CN109192806A (zh) * 2018-08-30 2019-01-11 武汉电信器件有限公司 一种光电探测器及其制作方法
EP3961727A3 (en) * 2020-08-28 2022-05-11 IHP GmbH - Innovations for High Performance Microelectronics / Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik Diode with light-sensitive intrinsic region

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4112457A (en) * 1976-11-01 1978-09-05 Rca Corporation Photovoltaic device having an extended PN junction
JPS63102282A (ja) * 1986-10-20 1988-05-07 Fujitsu Ltd 横型フオト・ダイオ−ドの製造方法
US5410175A (en) * 1989-08-31 1995-04-25 Hamamatsu Photonics K.K. Monolithic IC having pin photodiode and an electrically active element accommodated on the same semi-conductor substrate
US6228750B1 (en) * 1994-12-30 2001-05-08 Lucent Technologies Method of doping a semiconductor surface
DE19528573A1 (de) * 1995-08-03 1997-02-06 Siemens Ag Photodiode und Verfahren zu deren Herstellung
US5656535A (en) * 1996-03-04 1997-08-12 Siemens Aktiengesellschaft Storage node process for deep trench-based DRAM
US6177289B1 (en) 1998-12-04 2001-01-23 International Business Machines Corporation Lateral trench optical detectors

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004523905A (ja) 2004-08-05
US20020115300A1 (en) 2002-08-22
CN1206742C (zh) 2005-06-15
KR20030079978A (ko) 2003-10-10
EP1362380A1 (en) 2003-11-19
KR100558801B1 (ko) 2006-03-10
WO2002067339A1 (en) 2002-08-29
US6451702B1 (en) 2002-09-17
CN1478304A (zh) 2004-02-25
JP3968019B2 (ja) 2007-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW521432B (en) Methods for forming lateral trench optical detectors
US8796089B2 (en) Semiconductor structure and method for making same
CN104465521B (zh) 半导体器件的制造方法和半导体器件
TWI468334B (zh) 積體半導體元件之製造方法及其結構
US20100323468A1 (en) Method of fabricating image sensor photodiodes using a multi-layer substrate and contact method and the structure thereof
TWI390717B (zh) 具有積體半導體電路之光二極體及其製造方法
US10510909B2 (en) Backside-illuminated photodetector structure and method of making the same
JP5281620B2 (ja) ｐｉｎダイオードを備えた集積回路構造の製造方法
TWI723662B (zh) 影像感測器、像素感測器與其形成方法
TW201344893A (zh) 半導體裝置及其製造方法
CN109285829A (zh) 低电容静电放电（esd）器件
TWI406429B (zh) 半導體裝置及製造半導體裝置的方法
US9202829B2 (en) Light sensors with infrared photocurrent suppression
TWI536583B (zh) 感光二極體結構及其製造方法
JP2005109048A (ja) 光半導体集積回路装置の製造方法
US8742523B2 (en) Wavelength sensitive photodiode employing shorted junction
JP2005109047A (ja) 光半導体集積回路装置及びその製造方法
TWI839894B (zh) 具有多厚度電荷板的雪崩光偵測器
JP4531537B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
TW202410433A (zh) 畫素感測器及其電極鈍化方法
TW202324780A (zh) 具有多厚度電荷板的雪崩光偵測器
TW202306187A (zh) 集成晶片結構及其形成方法
US7378717B2 (en) Semiconductor optical sensors
JP2006278690A (ja) 固体撮像素子の製造方法および固体撮像素子
JP2003264272A (ja) 光半導体集積回路装置およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees