TWI593129B - 光偵測器之方法及光偵測器之結構 - Google Patents

光偵測器之方法及光偵測器之結構 Download PDF

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Description

光偵測器之方法及光偵測器之結構
本發明係關於光電積體電路，且更尤指，形成光偵測器(例如，鍺的光偵測器)的方法及具有極小化暗電流(dark current)的光偵測器結構。
通常來說，光電積體電路晶片一般包含除電子裝置(例如，互補金屬氧化半導體(CMOS)裝置或其它電子裝置)之外的各種光學裝置。一個範例光學裝置為光偵測器(本發明也稱作光傳感器或光學接收器)，其由光吸收材料的層及在該光吸收材料內的一或多個光二極體(例如，PN二極體或PIN二極體)所製成。該光偵測器從光波導(例如，矽波導)接收光學信號(例如，光)且轉化該光學信號成用於由一或多個該電子裝置的處理的電子信號(例如，電子流)。範例光吸收材料能包含，但不限於矽、鍺、砷化銦鎵、硫化鉛及碲化汞鎘。這些不同的光吸收材料吸收不同波長範圍中的光。舉例來說，鍺吸收紅外線波長譜段(例如，700nm-1mm)中的光且通常用於從光纖或其它晶片上光來源接收光並在調製頻率中轉化該光成電子流的矽光 電組件。
不幸地，用於形成鍺的光偵測器的目前技術經常導致具有缺陷的鍺層，特別是破裂及/或表面凹陷的鍺層。這樣的技術也不允許在PIN二極體的擴散區域內對摻質輪廓選擇控制。缺陷及/或不適當摻質輪廓能導致流過該光偵測器的不想要暗電流的顯著量。本技術領域的技術人員將確認術語“暗電流”稱作缺乏光子下流過比如光偵測器的光學裝置的電子流。故用於形成具有極小化暗電流的光偵測器(例如，鍺的光偵測器)的改進方法在本技術領域中是需要的。
鑒於以上所述，本發明所揭露的為形成光偵測器(例如，鍺的光偵測器)的方法及具有極小化暗電流所產生的光偵測器結構。在該方法中，多晶或非晶光吸收層能形成在介電層上以使其通過介電層中的開口而接觸光波導的單晶半導體核心。光吸收層能接著以一個或多個應變緩解層密封且能進行快速熔化生長(RMG)製程以結晶化光吸收層。(多個)應變緩解層能對於控制應變緩解而調變，以致在RMG製程期間，光吸收層保持免於破裂。接著能移除該(多個)應變緩解層且能在光吸收層之上形成共形密封層(例如，填充在RMG製程期間所發展的任何表面凹陷)。隨後，能通過密封層植入摻質以形成用於(多個)二極體(例如，(多個)PIN二極體)的多個擴散區域。既然密封層相對薄，能在多個擴散區域內達到想要的摻雜輪廓。通過 避免在光吸收層中形成的破裂、通過填充光吸收層上的表面凹陷及/或通過在多個擴散區域(例如，N+及P+擴散區域)內到達想要的摻雜輪廓，極小化不想要的暗電流。
更特定來說，所揭露的是形成具有極小化暗電流的光偵測器的方法。
在該方法中，第一介電層能形成在單晶半導體層上。單晶半導體層能為光波導的半導體核心。也就是，單晶半導體層能圖案化以便形成光波導的半導體核心。接著形成開口在第一介電層中，以便露出部分半導體核心。
其次，能在第一介電層上且在開口內的單晶半導體層上形成光吸收層。此光吸收層能具有非晶或多晶結構且能具有特定熔化溫度。
能在光吸收層之上且尤其是在光吸收層的頂表面及側壁上形成一個或多個應變緩解層。預定(多個)應變緩解層的(多個)材料及(多個)厚度，以便能在室溫及特定熔化溫度二者下極小化應變緩解層內的機械應力，且從而在後續快速熔化生長(RMG)製程期間極小化在光吸收層上的應力。
隨後，能進行加熱製程，特別是RMG製程。也就是，光吸收層能加熱至特定熔化溫度以上的溫度，且接著冷卻，從而導致光吸收層結晶化(例如，變為結構中的單晶)成作用為種晶層的單晶半導體層。應注意，由於(多個)應變緩解層的預定(多個)材料及(多個)厚度，避免了此 RMG製程期間光吸收層的破裂。然而，表面凹陷可能仍發展在光吸收層的外表面上，從而產生光吸收層與應變緩解層之間的多個電洞。進行RMG製程之後，能移除(多個)應變緩解層的至少一個。
之後，相對薄的共形密封層能形成在光吸收層之上。若移除所有應變緩解層以便露出光吸收層的頂表面及側壁，能形成此共形密封層以便填充在RMG製程期間在光吸收層上發展的任何表面凹陷。
接著形成共形密封層之後，進行一個或多個離子植入製程，以便能在光吸收層中形成至少一個二極體。既然共形密封層及任何留下的應變緩解層是相對薄，能在多個擴散區域內達到想要的摻雜輪廓。
舉例而言，該方法能用以形成具有極小化暗電流(例如，約1μA或更小的暗電流)的鍺的光偵測器。在此情況中，第一介電層(例如，氮化矽層)形成在單晶半導體層(例如，單晶矽層)上。單晶半導體層能為光波導的半導體核心(例如，矽核心)。也就是，能圖案化單晶半導體層以便形成光波導的半導體核心(例如，矽核心)。開口能接著形成在第一介電層中，以便露出部分半導體核心。
其次，能在第一介電層上且在開口內的單晶半導體層上形成鍺的光吸收層。此鍺的光吸收層能具有非晶或多晶結構且能具有特定熔化溫度。
多個應變緩解層能形成在光吸收層之上，特別是在光吸收層的頂表面及側壁上。這些應變緩解層能 為具有不同厚度的不同材料。預定多個應變緩解層的不同材料及不同厚度，以便能在室溫及特定熔化溫度二者下極小化應變緩解層中的機械應力，且從而在後續快速熔化生長(RMG)製程期間極小化在鍺的光吸收層上的應力。
舉例而言，應變緩解層能包含，但不限於，第一應變緩解層(例如，氮化矽層)及第二應變緩解層(例如，氧化矽層)。在此情況中，能預定這些層的不同厚度，從而具有近似1：5的比例，以便極小化上述機械應力。
隨後，能進行加熱製程，特別是RMG製程。也就是，鍺的光吸收層能加熱至特定熔化溫度以上的溫度，且接著冷卻，從而導致鍺的光吸收層結晶化(例如，變為結構中的單晶)成作用為種晶層的單晶半導體層。應注意，由於多個應變緩解層的多個預定材料及厚度，避免了此RMG製程期間光吸收層的破裂。然而，表面缺陷可能仍發展在鍺的光吸收層的表面上(例如，在頂表面及側壁上)，從而產生鍺的光吸收層與多個應變緩解層之間的多個電洞。
在進行RMG製程之後，能移除所有應變緩解層，從而露出鍺的光吸收層的頂表面及側壁。接著，能在鍺的光吸收層之上(例如，在露出的頂表面及側壁)形成相對薄的共形密封層。能實質形成此共形密封層以便填充在鍺的光吸收層上的任何表面凹陷。
接著形成共形密封層之後，進行一個或多個離子植入製程，以便能在鍺的光吸收層中形成多個二極 體(例如，多個PIN二極體)。既然共形密封層相對薄，能在多個擴散區域內達到想要的摻質輪廓。舉例來說，N+及P+擴散區域能以各擴散區域具有位於光吸收層的底表面與頂表面之間的近似一半的深度的尖峰摻質濃度的摻質輪廓且尖峰摻質濃度的量為至少1×1019原子/cm3而形成。
本發明也揭露具有極小化暗電流(例如，具有約1μA或更小暗電流的鍺的光偵測器)的光偵測器結構。
光偵測器能具有單晶半導體層(例如，單晶矽層)上的第一介電層(例如，氮化矽層)。單晶半導體層能為光波導的半導體核心。也就是，能圖案化單晶半導體層以便形成光波導的半導體核心(例如，矽核心)。開口能垂直延伸通過第一介電層至半導體核心。
光偵測器還能具有第一介電層上且在開口內的單晶半導體層上的光吸收層。舉例來說，光吸收層能為鍺的光吸收層且能為結構中的單晶。光吸收層能包含至少一個二極體。各二極體能具有多個擴散區域(例如，P型擴散區域及N型擴區域)。舉例來說，光吸收層能具有多個PIN二極體，而各PIN二極體具有P型擴散區域、N型擴散區域及側向位於在P型擴散區域與N型擴散區域之間的本質區域(intrinsic region)。
光偵測器還能具有共形密封層，其覆蓋光吸收層(例如，在光吸收層的頂表面及側壁上)。如關於該方法的上述討論，此共形密封層能接著結晶化光吸收層的 RMG製程之後形成，且接著移除所有應變緩解層以露出光吸收層的頂表面及側壁。因此，此共形密封層填充在RMG製程期間光吸收層的表面上形成的凹陷。此外，如關於該方法的上述討論，(多個)二極體的多個擴散區域能通過接著形成共形密封層之後直接進行的離子植入製程而形成。既然共形密封層相對薄，能在多個擴散區域內達到想要的摻雜輪廓。舉例來說，(多個)二極體能含有N+及P+擴散區域，並以各擴散區域具有位於光吸收層的底表面與頂表面之間的近似一半的深度的尖峰摻質濃度的摻質輪廓且尖峰摻質濃度的量為至少1×1019原子/cm3。
102‧‧‧步驟
104‧‧‧步驟
106‧‧‧步驟
108‧‧‧步驟
110‧‧‧步驟
112‧‧‧步驟
114‧‧‧步驟
116‧‧‧步驟
118‧‧‧步驟
120‧‧‧步驟
122‧‧‧步驟
124‧‧‧步驟
126‧‧‧步驟
128‧‧‧步驟
130‧‧‧步驟
132‧‧‧步驟
200‧‧‧光偵測器
201‧‧‧絕緣體上半導體晶圓、SOI晶圓
202‧‧‧半導體基板
203‧‧‧絕緣體層、絕緣層
204‧‧‧單晶半導體層、半導體層
205‧‧‧半導體核心
206‧‧‧隔離區域
207‧‧‧部分
208‧‧‧表面凹陷
211‧‧‧第一介電層
212‧‧‧第一應變緩解層、應變緩解層、氮化矽層
213‧‧‧第二應變緩解層、應變緩解層、氧化矽層
214‧‧‧第二介電層
215‧‧‧第三介電層
216‧‧‧第四介電層
217‧‧‧堆疊
220‧‧‧光吸收層
221‧‧‧擴散區域
222‧‧‧本質區域
223‧‧‧擴散區域
225(a)‧‧‧二極體
225(b)‧‧‧二極體
225(c)‧‧‧二極體
225(d)‧‧‧二極體
225(e)‧‧‧二極體
229‧‧‧開口
230‧‧‧共形密封層、密封層
231‧‧‧第三預定厚度
250‧‧‧覆蓋層
255‧‧‧接觸
282‧‧‧第一預定厚度、厚度
283‧‧‧第二預定厚度、厚度
290‧‧‧另外開口、開口
292‧‧‧遮罩
293‧‧‧開口
294‧‧‧遮罩層
295‧‧‧開口
296‧‧‧遮罩層
298‧‧‧破裂
299‧‧‧保護層
901‧‧‧第一曲線、曲線
902‧‧‧第二曲線、曲線
本發明將從下文詳細描述並參考附圖而更佳理解，附圖不須對尺寸精確繪製，且其中：第1圖為說明形成具有極小化暗電流的光偵測器的方法的流程圖；第2圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；第3A圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；第3B圖為顯示在第3A圖中的該部分完成的光偵測器的頂視圖；第4圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；第5圖為說明依據第1圖的方法形成的部分 完成的光偵測器結構的剖示圖；第6圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；第7圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；第8圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；第9圖顯示說明以室溫下該應變緩解層中的應力量改變作為由氮化矽組成的應變緩解層的部分的改變的函數的曲線，且說明以該光吸收層的熔化溫度下該應變緩解層中的應力量改變作為由氮化矽組成的應變緩解層的部分的改變的函數的其它曲線；第10圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；第11圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；第12圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；第13圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；第14圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；第15圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖； 第16圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；第17圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；第18圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；第19圖為說明依據第1圖的方法形成的部分完成的光偵測器結構的剖示圖；以及第20圖為說明具有極小化暗電流的光偵測器結構的剖示圖。
如上所述，光電積體電路晶片一般包含除電子裝置(例如，互補金屬氧化半導體(CMOS)裝置或其它電子裝置)之外的各種光學裝置。一種範例光學裝置為光偵測器(本發明也稱作光傳感器或光學接收器)，該光偵測器由光吸收材料的層及在該光吸收材料內的一或多個光二極體(例如，PN二極體或PIN二極體)所製成。光偵測器從光波導(例如，矽波導)接收光學信號(例如，光)且轉化光學信號成用於由一或多個電子裝置處理的電子信號(例如，電子流)。舉例來說，光吸收材料能包含，但不限於矽、鍺、砷化銦鎵、硫化鉛及碲化鎘汞。這些不同的光吸收材料吸收不同波長範圍的光。舉例來說，鍺吸收紅外線波長譜段(例如，700nm-1mm)的光且通常用於從光纖或其它晶片上光來源接收光並在頻率調製中轉化光為電子流的矽光電組件。
用於形成鍺的光偵測器的目前技術一般要求鍺層形成在介電層上以使鍺層通過介電層中的開口與矽波導接觸。接著鍺層以相對厚的介電層密封且進行快速熔化生長(RMG)製程，以便結晶化鍺層。在此RMG製程期間，承受的機械應力由約5%鍺收縮作為其通過從多晶或非晶態至熔化期間的液態的相變化，且相應約5%擴張作為其在冷卻期間重新冷卻至單晶態。RMG製程能導致鍺層具有缺陷，特別是起因於機械應力所致的破裂及熔化時的表面凹陷。隨後，摻質通過厚介電層植入，以便形成PIN二極體的P型及N型擴散區域。由於厚介電層，難以在擴散區域內達到想要的摻質輪廓，特別是難以在擴散區域內達到想要的尖峰摻質濃度量及/或難以確認尖峰摻質濃度量是位於擴散區域的中央。擴散區域內的缺陷及/或不適當摻質輪廓能導致流過光偵測器的不想要暗電流的顯著量。本技術領域的技術人員將確認術語“暗電流”稱作缺乏光子下流過例如光偵測器的光學裝置的電子流。為了接收相對噪訊比具有高信號的光學信號，要求低的暗電流(一般約1μA)。因此，用於形成光偵測器的改進方法是需要的，以使暗電流的量極小化，特別是這些方法能便利整合進矽光電組件平臺。
鑒於以上所述，本發明揭露一種形成光偵測器(例如，鍺的光偵測器)的方法及所產生具有極小化暗電流的光偵測器結構。在該方法中，多晶或非晶光吸收層能形成在介電層上以使多晶或非晶光吸收層通過介電層中 開口而接觸光波導的單晶半導體核心。接著光吸收層能以一或多個應變緩解層密封，且能進行快速熔化生長(RMG)製程以結晶化光吸收層。(多個)應變緩解層能對於控制應變緩解而調變，以於在RMG製程期間使光吸收層保持免於破裂。接著能移除(多個)應變緩解層且能在光吸收層之上形成共形密封層(例如，填充在RMG製程期間所發展的任何表面凹陷)。隨後，能通過密封層植入摻質以形成用於(多個)二極體(例如，(多個)PIN二極體)的多個擴散區域。既然密封層相對薄，能在多個擴散區域內達到想要的摻質輪廓。通過避免在光吸收層中形成的破裂、通過填充光吸收層上表面凹陷及/或通過在多個擴散區域(例如，N+及P+擴散區域)內達到想要的摻質輪廓，極小化不想要的暗電流。
更特定地，第1圖的流程圖所指出，本發明所揭露為形成具有極小化暗電流(例如，具有約1μA或更小的暗電流的鍺的光偵測器)的光偵測器的方法。
該方法始於絕緣體上半導體(SOI)晶圓201(102，見第2圖)。此SOI晶圓201能具有半導體基板202(例如，矽基板)、在半導體基板202上的絕緣體層203及在絕緣體層203上的單晶半導體層204(例如，單晶矽層)。
隔離區域206能形成在絕緣體層203上方的半導體層204中以便定義用於光波導(例如，矽光波導)(104，見第3A圖及3B)的半導體核心205(例如，矽核心)。舉例來說，隔離區域206能使用傳統淺溝槽隔離(STI)區域形成技術來形成，其中形成(例如，微影圖案化及蝕刻)的 溝槽是使其側向圍繞半導體層的一部分，且從而定義用於光波導的半導體核心205的外邊緣。接著此溝槽能以隔離材料填充，且能進行化學機械拋光(CMP)製程以便露出圖案化半導體層的頂表面。
應注意的是，光波導的半導體核心205能通過步驟104的隔離區域206而定義，以使其形狀實質上為矩形，如第3B圖中所示。可替換地，光波導的半導體核心205能通過步驟104的隔離區域206而定義，以使其至少一端為錐形(未圖示)。在任何情況中，用於絕緣體層203的絕緣體材料及用於隔離區域206的隔離材料能為相同材料且實際能具有小於半導體核心205的半導體材料的折射係數。因此，舉例來說，若單晶半導體層204為具有近似3.5的折射係數的矽，則絕緣體層203及隔離區域206能為具有近似1.45的折射係數的氧化矽。
應注意的是，除了定義光波導的半導體核心205之外，隔離區域206能進一步於步驟104中形成，以便定義在相同SOI晶圓201上的其它半導體裝置(例如，電晶體等)的主動區域。舉例來說，第3A圖及3B也顯示形成在鄰近於光偵測器的SOI晶圓201上的半導體裝置的主動區域的部分207。
視需要地，於形成用於其它半導體裝置的主動區域之後，能在形成光偵測器結構之前相對這些其它半導體裝置進行另外處理。舉例來說，閘極結構能形成在主動區域上，可進行離子植入製程以便形成源極/汲極區域 等。
其次，保護層299(例如，保護氧化層)能形成在含有其它半導體裝置的SOI晶圓201上的區域之上，且進行遮蓋蝕刻製程，以便露出半導體核心205及鄰近半導體核心205(例如，如第4圖中所示者)的隔離區域206。
接下來，第一介電層211能形成(例如，沉積)在半導體層204上以使第一介電層211在隔離區域206上方且側向延伸於隔離區域206之上，並直接地鄰近光波導(106，見第5圖)的半導體核心205。在形成第一介電層211之後，形成(例如，微影圖案化及蝕刻)第一介電層211中的開口229，以便露出部分單晶半導體層，特別是以便露出部分半導體核心205(108，見第6圖)。
然後，光吸收層220能形成在第一介電層上及在開口229內的單晶半導體層(例如，部分的半導體核心205)上(110，見第7圖)。舉例來說，能通過化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、電漿增強化學氣相沉積(PECVD)或任何其它合適沉積製程形成此光吸收層220。此光吸收層220能沉積作為無論是非晶或多晶結構的本質光吸收層(例如，光吸收層將不摻雜以便不具有無論是P型或N型導電性)。在任何情況中，此光吸收層220能具有特定熔化溫度。舉例來說，此光吸收層220能為具有950℃特定熔化溫度的鍺層。可替換地，此光吸收層220能為矽層、矽鍺層、砷化銦鎵層或任何其它合適光吸收層，該光吸收層能以非晶或多晶態沉積並能在後續快速熔化生長(RMG) 製程期間結晶化，如以下步驟116般更詳細描述者。應注意的是，能微影圖案化且蝕刻此光吸收層220以定義光偵測器(例如，光偵測器的長度及寬度)(112)的尺寸。然而，必須進行這樣的製程以便確保光吸收層220保持對準在半導體核心205上方且接觸半導體核心205，因為半導體核心205將作用為用於在後續RMG製程期間結晶化的種晶層。
能形成一或多個應變緩解層在光吸收層220(114)之上，特別是堆疊在光吸收層220(114)的頂表面上方及側壁上。(多個)應變緩解層(例如，應變緩解層的數目、用於(多個)應變緩解層的(多個)材料及(多個)應變緩解層的厚度)的設計在後續RMG製程期間對於控制光吸收層220上的應變緩解而能選擇性調變。
舉例來說，單一應變緩解層能在步驟114中形成在光吸收層220之上且能預定此單一應變緩解層的材料及厚度，以便極小化應變緩解層內光吸收層220於室溫及於特定熔化溫度(例如，在鍺的光吸收層的情況下為950℃)二者下的機械應力，且從而極小化在後續RMG製程期間光吸收層220上的應力。應注意的是，在單一應變緩解層的情況下，應選擇材料以便也作用為阻障層，其阻止後續RMG製程期間鍺及矽的內擴散。
可替換地，如第8圖中所示，多個應變緩解層能在步驟114中形成在光吸收層220之上，特別是堆疊在光吸收層220的頂表面及側壁上。這些應變緩解層能為 不同材料(例如，不同介電材料)且能具有不同厚度，同樣地預定應變緩解層的材料及厚度以便極小化應變緩解層內光吸收層220於室溫及於特定熔化溫度(例如，在鍺的光吸收層的情況下為950℃)二者下的機械應力，且從而極小化在後續RMG製程期間光吸收層220上的應力。
範例應變緩解層能包含，但不限於，第一應變緩解層212及第二應變緩解層213。第一應變緩解層212能作用為阻障層。更確切地說，此第一應變緩解層212能為特定材料且能具有在後續RMG製程期間足以阻止鍺及矽的內擴散的特定厚度。舉例來說，第一應變緩解層212能為具有200-600埃(Å)範圍的第一預定厚度282的氮化矽層(例如，第一預定厚度282能為400Å)。舉例來說，第二應變緩解層213能為具有大於第一應變緩解層212的第一預定厚度282的第二預定厚度283的二氧化矽層。在此情況，第一應變緩解層212(例如，氮化矽層)的厚度282的不同於第二應變緩解層213(例如，氧化矽層)的厚度283，且特別是能預定不同厚度的比例，以便極小化應變緩解層212-213內於室溫及於特定熔化溫度(例如，在鍺的光吸收層的情況下為950℃)二者下的機械應力，且從而極小化在後續RMG製程期間光吸收層220上的應力。特定來說，氮化矽及氧化矽層212-213能具有某些總厚度，具有以其總厚度的第一分率所製成的氮化矽層與具有以其總厚度的第二分率所製成的氧化矽層213。第9圖的圖像顯示第一曲線901，該第一曲線901說明這些應變緩解層212-213於室 溫下應力量的改變，以作為第一分率(例如，氮化矽製成的應變緩解層的部分中的改變的函數)改變的函數，且從而為氮化矽層212的厚度282對氧化矽層213的厚度283的比例改變的函數。第9圖的圖像還顯示第二曲線902，該第二曲線902說明這些應變緩解層212-213於鍺的光吸收層的熔化溫度(例如，950℃)下應力量的改變，以作為第一分率(例如，氮化矽製成的應變緩解層的部分中的改變的函數)改變的函數，且從而為氮化矽層212的厚度282對氧化矽層213的厚度283的比例改變的函數。如曲線901-902中所說明，應變緩解層212-213中應力量的改變是作為不同於依憑無論該結構是在室溫或鍺的光吸收層的熔化溫度(例如，950℃)下的第一分率改變的函數。具體來說，室溫下應力範圍為從-0.14至+0.14GPa(gigapascals)，而950℃的應變緩解層212-213中的應力範圍為從0.30至0.44GPa。此外，當第一分率近似.20/1.00時，或更特別是當氮化矽層212的厚度282對氧化矽層213的厚度283的比例近似1：5時，應變緩解層212-213中的應力量本質上在室溫與鍺的光吸收層的熔化溫度(例如，950℃)二者下為極小化。因此，舉例來說，若第一應變緩解層212(例如，氮化矽層)具有400Å(視就對於作用為阻障層的所要求厚度而論的上述討論)的第一預定厚度282，則第二應變緩解層213(例如，氧化矽層)應具有2000Å的第二預定厚度。1：5的比例將也確定為在後續RMG製程期間，鍺的光吸收層220上的應力量也極小化。特別是此1：5的比例確定為應變緩 解層上的應力在室溫下為壓縮(-0.003Gpa)且在950℃下為極小化拉伸(0.34GPa)。應注意的是，950℃下0.30至0.44GPa的應變緩解層212-213的拉伸應力量是全小於一般視作以現有技術方法所使用的非犧牲的密封層的0.52Gpa的拉伸應力量，以在RMG製程期間密封鍺，且950℃的0.34GPa的拉伸應力量是以35%低於0.52Gpa的拉伸應力量。
一旦(多個)應變緩解層在步驟114中形成，能進行熱製程，且特別是快速熔化生長(RMG)製程(116，見第10圖)。換句話說，光吸收層220能加熱至其特定熔化溫度，且接著冷卻，從而導致光吸收層220結晶化(例如，變為結構中的單晶)成作用為種晶層的單晶半導體層204。應注意的是，在此RMG製程期間，破裂298可能在(多個)應變緩解層中顯現。然而，由於(多個)應變緩解層的預定(多個)材料及(多個)厚度，避免了光吸收層220的破裂，將所產生的光偵測器中的暗電流極小化。應進一步注意的是，在阻止光吸收層220的破裂的同時，表面凹陷208可能仍在光吸收層220的頂表面及側壁上發展，從而造成光吸收層220與(多個)應變緩解層之間的電洞。
在進行RMG製程之後，能選擇性移除(118)(多個)應變緩解層的一些或全部。實際來說，如第11圖所示，能於步驟118中選擇移除所有(多個)應變緩解層，從而露出光吸收層220的頂表面及側壁。舉例來說，當第一及第二應變緩解層212-213個別為氮化矽層及氧化矽層時，氧化矽層能使用氫氟酸(HF)蝕刻製程而移除，且氮化 矽層能使用反應離子蝕刻(RIE)製程而移除。可替換地，若多個應變緩解層於步驟114中形成，至少一個但不必要全部的應變緩解層能選擇移除，以便至少減少光吸收層220上方材料(未圖示)的總厚度。
接下來，共形密封層230能形成在光吸收層220(120)之上。舉例來說，此共形密封層230能通過化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)製程、電漿增強化學氣相沉積(PECVD)或任何其它合適沉積製程而形成。既然此共形密封層230形成於RMG製程之後，共形密封層230不必對於RMG期間的應變減少優化且反而能對於一或多個其它功能而優化，舉例來說，表面凹陷填充、電性、光學、阻障及/或蝕刻停止功能。舉例來說，如第12圖所示，若光吸收層220的頂表面及側壁於步驟118中露出，能形成此共形密封層230以便填充在光吸收層220的頂表面及/或側壁上的任何表面凹陷208，從而將所產生的光偵測器中的暗電流極小化。此共形密封層230可為氮化矽層或任何其它合適的層，比如多晶矽層、矽鍺層、矽碳層、氮化鈦層、氮化鉭層或其任何組合。任何情況中，應形成相對薄的此共形密封層230。舉例來說，能沉積此共形密封層230以便具有200-600Å的範圍中的第三預定厚度231(例如，第三預定厚度能近似400Å)。
在共形密封層形成之後，進行離子植入製程，以便在光吸收層220(122)中形成至少一個二極體。實際來說，如第13圖所示，遮罩層294能形成在密封層230 上。(多個)開口293能形成(例如，微影圖案化及蝕刻)在遮罩層294內以便校準在想要的(多個)位置之上且在光吸收層220內，用於使(多個)擴散區域223具有第一類型導電性(例如，P型導電性)。接著，進行離子植入製程，以便通過(多個)開口293植入第一類型導電性摻質進入光吸收層220，從而產生(多個)第一類型導電性擴散區域223。舉例來說，能植入P型摻質(例如，III族摻質，比如硼或銦)以產生(多個)P型擴散區域。其次，如第14圖所示，能剝除遮罩層294且能形成其它遮罩層296在密封層230上。(多個)開口295能形成(例如，微影圖案化及蝕刻)在遮罩層296內以便校準在光吸收層220內想要的(多個)位置之上，用於使(多個)擴散區域221具有第二類型導電性(例如，N型導電性)。這些(多個)開口295自(多個)擴散區域223偏移。接著，能進行其它離子植入製程以通過(多個)開口295植入第二類型導電性摻質進入光吸收層220，從而產生鄰近(多個)第一類型導電性擴散區域223的(多個)第二類型導電性擴散區域221。舉例來說，能植入N型摻質(例如，V族摻質，比如砷、磷或銻)以產生(多個)N型擴散區域。具有不同類型導電性的各對鄰近擴散區域將形成二極體(例如，二極體225(a)-(e))。視需要地，能圖案化具有不同導電性類型的各鄰近對擴散區域以便通過本質區域222(例如，未摻雜區域)分開，以使在光吸收層220內的各二極體成為PIN接面二極體。
應注意的是，既然共形密封層230相對薄 (例如，如上討論的400Å)，本發明揭露的方法相對於現有技術的方法，在上述離子植入製程期間允許更多在光吸收層220內形成二極體擴散區域的選擇控制。舉例來說，由於共形密封層230相對薄，至少1×1014原子/cm2的相對高植入劑量能於上述離子植入製程期間使用以產生(多個)P型擴散區域223及(多個)N型擴散區域221。因此，能形成各擴散區域221,223以便具有至少1×1019原子/cm3的尖峰摻質濃度量的摻質輪廓。此外，由於共形密封層230相對薄，上述用以產生(多個)P型擴散區域223及(多個)N型擴散區域221的離子植入製程不須高能量離子植入製程。反而，這些離子植入製程能以中能量或甚至低能量離子植入製程(例如，對於硼植入的情況是以20與60KeV之間的能量範圍，且對於磷植入的情況是以50與150KeV之間的能量範圍)以減少植入散射，且另外，選擇性控制能量的量能，以便達到各擴散區域221,223具有位於光吸收層220的底表面與頂表面之間的近似一半的深度的尖峰摻質濃度的摻質輪廓。最後，由於共形密封層230相對薄，遮罩層294,296也能相對薄(例如，0.3與0.7微米(μm)之間，比如0.5μm)以使開口293,295的寬度能相對小(例如，0.15與0.21μm之間，比如0.18μm)，該開口293,295是以微影圖案化及蝕刻進那些層。既然開口293,295的寬度能相對小，給定長度的光吸收層220內的擴散區域數量，且從而能增加給定長度的光吸收層220內二極體的數量。舉例來說，具有20μm長度的光吸收層220能含有上至55個二極體。 通過確保(多個)二極體的擴散區域221,223具有想要的摻質輪廓(例如，至少1×1019原子/cm3的想要的相對高尖峰濃度量，其位於光吸收層220的底表面與頂表面之間的近似一半的位置)，且通過最大化光吸收層220的每個給定長度的二極體的數量，本揭露方法將流過所產生的光偵測器的暗電流量極小化。舉例來說，在鍺的光吸收層220的情況，此暗電流量能減低至約1μA或更少。
在離子植入製程之後，能選擇移除遮罩層296且能形成密封層230(124)上的介電層堆疊。舉例來說，能直接地形成鄰近密封層230的第二介電層214且能在第二介電層214(見第15圖)上形成第三介電層215。密封層230能為與第二介電層214不同材料以使密封層230作用為後續製程期間的蝕刻停止層。舉例來說，如上所述，密封層230能為氮化矽、多晶矽、矽鍺、矽碳、氮化鈦、氮化鉭或其任何組合。第二介電層214能為氧化矽層。此外，第三介電層215及第二介電層214能為不同介電材料。舉例來說，第三介電層215能為氮化矽層。舉例來說，第二及第三介電層214-215能對下游處理及/或光學特性而優化(例如，以使第二及第三介電層214-215具有低於光吸收層的折射係數)。視需要地，在堆疊中的形成任何另外層之前，遮罩292能形成在部分完成的光偵測器結構之上以允許相對其它半導體裝置進行另外處理，舉例來說，另外處理包含移除保護層299、形成矽化物等(見第16圖)。接著其它半導體裝置的處理，能移除遮罩292且能形成在第三 介電層215上且側向延伸在其它半導體裝置之上的第四介電層216(例如，共形阻障層，比如共形氮化矽層)，從而完成介電層的堆疊217(見第17圖)。
隨後，能形成(例如，微影圖案化及蝕刻)另外開口290以使其垂直延伸通過介電層的堆疊217且露出光吸收層220上方的密封層230的頂表面的部分(126，見第18圖)。接著，能沉積層間介電(ILD)材料的覆蓋層250在堆疊217上，充填另外開口290。舉例來說，此ILD材料能為氧化矽或任何其它合適ILD材料(例如，硼磷矽酸鹽玻璃(borophosphosilicate glass,BPSG)、正矽酸乙酯(tetraethyl orthosilicate,TEOS)、氟化矽酸乙酯(fluorinated tetraethyl orthosilicate,FTEOS)等)(128，見第19圖)。
其次，能對於所產生的光偵測器200形成接觸255(130，見第20圖)。視需要地，在此相同接觸的形成製程期間，也能在基板上的其它半導體裝置形成另外接觸。接觸255及任何另外接觸能使用傳統接觸形成技術而形成。能特定形成接觸255以使其垂直延伸通過在另外開口290內的ILD材料的覆蓋層250且通過密封層230而到達至少一個二極體的擴散區域221,223。本技術領域的技術人員將確認的是，由於RMG製程，光吸收層220的結晶結構可能在接近光吸收層220界面與單晶半導體層下方(例如，接近開口290)之間的界面處含有缺陷。因此，較佳地僅有在開口290一側或其它側上的(多個)二極體是接觸的(例如，見到達開口290的左側上的各二極體225(a)-(e)的 擴散區域221,223的接觸255)。
接下來形成接觸255，能進行傳統後段(BEOL)製程(132)。此BEOL製程能包含，但不限於，形成必須電性連接光偵測器200至相同基板上的一或多個電子裝置的(多個)金屬線及(多個)導孔。
以上描述的方法是用於製作積體電路晶片。所產生的積體電路晶片能通過製作者以裸晶圓形式(也就是，具有多非封裝晶片的單一晶圓)而分割，如裸晶片或以封裝形式。在之後情況中，晶片安裝於單一晶片封裝件(比如以導腳附著於母板或其它更高階載件的塑料載件)中或於多晶片封裝件(比如具有表面的互連或埋入互連的任一或其二者的陶瓷載件)中。在任何晶片接著與其它晶片集成的情況中，分立電路組件及/或其它信號處理裝置作為(a)例如母板的中間製品，或(b)終端製品的任一的部分。終端製品能為任何製品，其包含範圍從玩具及具顯示器、鍵盤或其它輸入裝置、以及中央處理器的其它低端應用至先進計算器產品的積體電路晶片。
參考第20圖，本發明也揭露具有極小化暗電流(例如，具有約1μA或更少暗電流的鍺的光偵測器)的光偵測器200。
如關於該方法的上述討論，光偵測器200能形成在絕緣體上半導體(SOI)晶圓201上。此SOI晶圓201能具有半導體基板202(例如，矽基板)、在半導體基板202上的絕緣層203及在絕緣層203上的單晶半導體層204(例 如，單晶矽層)。隔離區域206能在絕緣層203上方的半導體層204中且能定義用於光波導(例如，矽光波導)的半導體核心205(例如，矽核心)。舉例來說，隔離區域206能為具有溝槽的傳統淺溝槽隔離(STI)區域，該溝槽具有定義用於光波導的半導體核心205的外邊緣且溝槽以隔離材料填充。應注意的是，此光波導的半導體核心205本質上形狀能為矩形，如第3B圖所示。可替換地，光波導的半導體核心205能具有至少一個錐形形狀(未圖示)。任何情況中，用於絕緣層203的絕緣材料及用於隔離區域206的隔離材料能為相同材料且特定能具有比半導體核心205的半導體材料低的折射係數。因此，舉例來說，若單晶半導體層204為矽，其具有近似3.5的折射係數，接著絕緣體層203及隔離區域206能為氧化矽，其具有近似1.45的折射係數。應注意的是，除了定義光波導的半導體核心205之外，隔離區域206還能定義在相同SOI晶圓201上的其它(多個)半導體裝置(例如，(多個)電晶體等)的(多個)主動區域。
光偵測器200還能具有單晶半導體層204上的第一介電層211以使第一介電層211在隔離區域206上方，且使第一介電層211在光波導的半導體核心205上方側向延伸及直接地鄰近光波導的半導體核心205。第一介電層211能具有通過部分的單晶半導體層且垂直延伸的開口229，且特定是到達部分的半導體核心205。
光偵測器200還能具有在第一介電層211上及在開口229內的單晶半導體層204(例如，部分半導體 核心205)上的光吸收層220。此光吸收層220能為結構中的單晶。舉例來說，此光吸收層220能為鍺層。可替換地，此光吸收層220能為矽層、矽鍺層、砷化銦鎵層或任何其它合適光吸收層。
光吸收層220能含有至少一個二極體(例如，見二極體225(a)-(e))。各二極體能以不同型導電性(例如，P型擴散區域221及N型擴散區域223)的一對鄰近擴散區域所製成。視需要地，各二極體內的各對鄰近擴散區域能通過本質區域222(例如，未摻雜區域)而分開，以使光吸收層220內的各二極體為PIN接面二極體。如以上詳述，用以形成此光偵測器200的方法允許用於在光吸收層220內的形成二極體擴散區域的選擇控制。因此，舉例來說，光吸收層220內各二極體內的各擴散區域221,223能具有以至少1×1019原子/cm3的尖峰摻質濃度的量且位於光吸收層220的底表面與頂表面之間的近似一半的深度的尖峰摻質濃度的摻質輪廓。此外，給定長度的光吸收層220內的擴散區域的數量，從而給定長度的光吸收層220內的二極體的數量能相對高。舉例來說，光吸收層220能具有20μm的長度且能含有上至55個二極體。通過確保(多個)二極體的擴散區域221,223具有想要的摻質輪廓(例如，至少1×1019原子/cm3的想要的相對高尖峰濃度量，其位於光吸收層220的底表面與頂表面之間的近似一半的深度)，且通過將光吸收層220的每給定長度的二極體的數量極大化，流過所產生的光偵測器200的暗電流量將會極小化。舉例來 說，在鍺的光吸收層220的情況中，此暗電流量能近似約1μA或更少。
光偵測器200還能具有共形密封層230，其覆蓋光吸收層220(例如，在光吸收層220的頂表面及側壁上)。如關於該方法的上述討論，此共形密封層230能接著結晶化光吸收層220的RMG製程且接著一些或所有的一或多個應變緩解層的移除而形成，而應變緩解層為使用於RMG製程期間以阻止光吸收層220破裂。既然在RMG製程之後形成共形密封層，不必對於RMG期間減少應變而優化，且反而能對於所產生的結構內的一或多個其它功能而優化，比如表面凹陷填充、電性、光學、阻障及/或蝕刻停止功能。舉例來說，此共形密封層230能直接地鄰近光吸收層且能填充在光吸收層220的頂表面及/或側壁上的任何表面凹陷208中。此共形密封層230能為氮化矽層或任何其它合適層，比如多晶矽層、矽鍺層、矽碳層、氮化鈦層、氮化鉭層或其任何組合。任何情況中，此共形密封層230能相對薄。舉例來說，此共形密封層230能具有200-600Å的範圍中的第三預定厚度231(例如，第三預定厚度能近似400Å)。
光偵測器200還能具有密封層230上的介電層的堆疊217。此堆疊217能包含，但不限於，直接地鄰近密封層230的第二介電層214及在第二介電層214上的第三介電層215。密封層230能與第二介電層214為不同材料。舉例來說，如上所述，密封層230能為氮化矽、多 晶矽、矽鍺、矽碳、氮化鈦、氮化鉭或其任何組合。第二介電層214能為氧化矽層。此外，第三介電層215及第二介電層214能為不同介電材料。舉例來說，第三介電層215能為氮化矽層。舉例來說，第二及第三介電層214-215能對於下游處理及/或光學特性而優化(例如，以使第二及第三介電層214-215具有低於光吸收層的折射係數)。堆疊217還能包含在第三介電層215上且側向延伸於其它半導體裝置之上的第四介電層216(例如，共形阻障層，比如共形氮化矽層)。堆疊217能具有另外開口290，其通過光吸收層220上方的密封層230的部分頂表面而垂直延伸。層間介電(ILD)材料的覆蓋層250能覆蓋堆疊217且能填充此另外開口290。舉例來說，ILD材料能為氧化矽或任何其它合適ILD材料(例如，硼磷矽酸鹽玻璃(BPSG)、正矽酸乙酯(TEOS)、氟化矽酸乙酯(FTEOS)等)。
光偵測器200還能具有接觸255，其垂直延伸通過在另外開口290內的ILD材料的覆蓋層250且通過密封層230而到達至少一個二極體的擴散區域221,223。本技術領域的技術人員將確認的是，光吸收層220的結晶結構可能在接近光吸收層220與單晶半導體層下方(例如，接近開口290)之間的界面處含有缺陷。因此，較佳地僅有在開口290一側或其它側上的(多個)二極體的擴散區域221,223是接觸的(例如，見到達開口290的左側上的各二極體225(a)-(e)的擴散區域221,223的接觸255)。
應理解本發明使用的術語是作為描述揭露 方法及結構的目的，且不意圖限制。舉例來說，如本發明所使用，單個的形式“一”及“該”是意在也包含多數形式，除非內文另外清楚指出。另外，如本發明所使用，術語“包括”及/或“包含”指定狀態特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件的存在，但不排除一或多個特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組的存在或附加。此外，如本發明所使用，術語如“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“頂”、“底”、“上”、“下”、“在…情況下”、“之下”、“下層的”、“之上”、“上覆”、“平行”、“正交”等，是意在描述當其在附圖中(除非另有所指)的指向及說明的相對關係，且比如“觸碰”、“在…上”、“直接接觸”、“毗連”、“直接鄰近”等的術語是意在指出至少一元件物理接觸其它元件(沒有其它元件分開所描述(多個)元件)。所有申請專利範圍中所有手段或步驟功能用語的相應結構、材料、動作及等同者意在包含用於進行功能與其他申請專利範圍元件結合的任何結構、材料或動作，來作為明確的申請專利範圍。
因此，上文所揭露者為形成光偵測器(例如，鍺的光偵測器)的方法及具有極小化暗電流的所產生的光偵測器結構。在該方法中，多晶或非晶光吸收層能形成在介電層上以使光吸收層通過介電層中的開口而與光波導的單晶半導體核心接觸。光吸收層能接著以一或多個應變緩解層密封且能進行快速熔化生長(RMG)製程以結晶化光吸收層。(多個)應變緩解層能對於控制應變緩解而調變， 以致在RMG製程期間，光吸收層保持免於破裂。接著能移除(多個)應變緩解層且能在光吸收層之上形成共形密封層(例如，填充在RMG製程期間發展的任何表面凹陷)。隨後，能通過密封層植入摻質以形成用於(多個)二極體(例如，(多個)PIN二極體)的擴散區域。既然密封層相對薄，能在擴散區域內達到想要的摻質輪廓。通過防止破裂形成於光吸收層中、通過填充光吸收層上的表面凹陷及/或通過在擴散區域(例如，N+及P+擴散區域)內達到想要的摻質輪廓，極小化不想要的暗電流。
本發明的各種具體實施例的描述已針對說明的目的而展現，但不意圖排除或限制所揭露的具體實施例。本技術領域的技術人員將清楚明白，許多修飾及變化為不悖離所描述的具體實施例的範疇及精神。本發明使用的術語是對於具體實施例、實行應用或在市場所能找到技術之上的技術改進的最佳解釋其原理，或者能使本技術領域的其他技術人員理解本發明所揭露具體實施例而選擇者。
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Claims (20)

  1. 一種形成光偵測器之方法，該方法包括：在單晶半導體層上形成介電層；在該介電層中形成開口，該開口露出該單晶半導體層之一部分；在該介電層上以及在該開口內的該單晶半導體層上形成光吸收層，該光吸收層為非晶或多晶且具有熔化溫度；在該光吸收層之上形成一或多個應變緩解層；進行加熱製程以便加熱該光吸收層至該熔化溫度，接著在該加熱製程之後，該光吸收層變為單晶；移除至少一個應變緩解層；在該光吸收層之上形成密封層；以及在形成該密封層之後，進行離子植入製程以便在該光吸收層中形成至少一個二極體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，該一或多個應變緩解層極小化該光吸收層上的應力。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，該一或多個應變緩解層包括第一應變緩解層及在該第一應變緩解層上的第二應變緩解層，以及該第一應變緩解層及該第二應變緩解層包括不同材料且具有不同厚度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，該第一應變緩解層包括氮化矽層，該第二應變緩解層包括氧化矽層， 且該不同厚度的比例近似1：5。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，該單晶半導體層包括矽層，該光吸收層包括鍺層，以及該密封層包括氮化矽層、多晶矽層、矽鍺層、矽碳層、氮化鈦層及氮化鉭層中的任一者。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，該離子植入製程使用至少1×1014原子/cm2的植入劑量而進行。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：在進行該離子植入製程之後，在該密封層上形成多個介電層的堆疊；形成垂直延伸通過該堆疊的另外開口，以露出該密封層的頂表面；在該堆疊上以及該另外開口中沉積層間介電材料的覆蓋層；以及形成接觸，其垂直延伸通過在該另外開口內的該覆蓋層以及通過該密封層至該至少一個二極體的擴散區域。
  8. 一種形成光偵測器的方法，該方法包括：在單晶半導體層上形成第一介電層；在該第一介電層中形成開口，該開口露出該單晶半導體層之一部分；在該第一介電層上以及在該開口內的該單晶半導體層上形成鍺的光吸收層，該鍺的光吸收層為非晶或多晶且具有熔化溫度； 在該鍺的光吸收層之上形成多個應變緩解層，該多個應變緩解層包括不同材料且具有不同厚度；進行加熱製程以便加熱該鍺的光吸收層至該熔化溫度，在該加熱製程之後，該鍺的光吸收層變為單晶；移除該多個應變緩解層；在該鍺的光吸收層之上形成密封層；以及在形成該密封層之後，進行離子植入製程以便在該鍺的光吸收層中形成多個二極體。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，還包括預定該多個應變緩解層的該不同材料及該不同厚度以在室溫及該熔化溫度二者下極小化該多個應變緩解層中的應力，且導致極小化該鍺的光吸收層上的應力。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的方法，該多個應變緩解層包括第一應變緩解層及在該第一應變緩解層上的第二應變緩解層。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，該第一應變緩解層包括氮化矽層，該第二應變緩解層包括氧化矽層，且該不同厚度的比例近似1：5。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的方法，還包括：在進行該離子植入製程之後，在該密封層上形成多個介電層的堆疊，該堆疊包括：第二介電層；在該第二介電層上的第三介電層；及在該第三介電層上的第四介電層； 形成垂直延伸通過該堆疊的另外開口，以露出該密封層的頂表面；在該堆疊上以及該另外開口中沉積層間介電材料的覆蓋層；以及形成接觸，其在該另外開口內垂直延伸通過該覆蓋層以及通過該密封層至該二極體的擴散區域。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的方法，該單晶半導體層包括矽層，以及該密封層包括氮化矽層、多晶矽層、矽鍺層、氮化鈦層及氮化鉭層中的任一者。
  14. 如申請專利範圍第8項所述的方法，該離子植入製程使用至少1×1014原子/cm2的植入劑量而進行。
  15. 一種光偵測器，其包括：第一介電層，位在單晶半導體層上，該第一介電層具有垂直延伸至該單晶半導體層的開口；光吸收層，位在該第一介電層上以及該開口內的該單晶半導體層上，該光吸收層為單晶且包括至少一個二極體；以及共形密封層，其覆蓋該光吸收層，該密封層填充在該光吸收層的表面上的凹陷。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的光偵測器，該密封層包括氮化矽層、多晶矽層、矽鍺層、矽碳層、氮化鈦層及氮化鉭層中的任一者。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的光偵測器，該二極體具有多個擴散區域，各擴散區域具有位於該光吸收層的 底表面與頂表面之間的近似一半的深度的尖峰摻質濃度的摻質輪廓且尖峰摻質濃度的量為至少1×1019原子/cm3。
  18. 如申請專利範圍第15項所述的光偵測器，該二極體具有多個擴散區域及側向位於該多個擴散區域之間的本質區域。
  19. 如申請專利範圍第15項所述的光偵測器，還包括：多個介電層的堆疊，位在該密封層上；另外開口，其垂直延伸通過該堆疊至該密封層；層間介電材料的覆蓋層，位在該堆疊之上且充填該另外開口；以及接觸，其垂直延伸通過該另外開口中的該覆蓋層以及通過該密封層至該二極體的多個擴散區域。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的光偵測器，該堆疊包括：第二介電層，其直接地鄰近該密封層；第三介電層，位在該第二介電層上；以及第四介電層，位在該第三介電層上，層間介電材料的覆蓋層，其直接地鄰近該第四介電層，該第二介電層包括氧化矽層，該第一介電層、該第三介電層及該第四介電層包括氮化矽層，及該密封層及該第四介電層具有近似相等的厚度。
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