[发明专利]光侦测器结构

说明书

本发明揭示一种光侦测器方法及光侦测器结构。在该方法中，多晶或非晶的光吸收层形成在介电层上以使其接触光波导的单晶半导体核心。该光吸收层接着以一或多个应变缓解层密封且进行快速熔化生长(RMG)工序以结晶化该光吸收层。该(多个)应变缓解层是为了控制应变缓解而调变，以致在该RMG工序期间，该光吸收层保持免于破裂。接着移除该(多个)应变缓解层且在该光吸收层之上形成密封层(例如，填充该RMG工序期间发展的表面凹陷)。随后，通过该密封层植入掺质以形成用于(多个)PIN二极管的扩散区域。由于该密封层相对薄，可在该扩散区域内达到想要的掺质轮廓。

本申请是申请号为201610479979.4,申请日为2016年6月27日，发明名称为“光侦测器方法及光侦测器结构”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明相关光电集成电路，且更尤指，形成光侦测器(例如，锗的光侦测器)的方法及具有极小化暗电流的光侦测器结构。

背景技术

通常来说，光电集成电路芯片一般包含除电子器件(例如，互补金属氧化半导体(CMOS)器件或其它电子器件)之外的各种光学器件。一个范例光学器件为光侦测器(本发明也称作光传感器或光学接收器)，其由光吸收材料的层及在该光吸收材料内的一或多个光二极管(例如，PN二极管或PIN二极管)所制成。该光侦测器从光波导(例如，硅波导)接收光学信号(例如，光)且转化该光学信号成用于由一或多个该电子器件的处理的电子信号(例如，电子流)。范例光吸收材料能包含，但不限于硅、锗、砷化铟镓、硫化铅及碲化汞镉。这些不同的光吸收材料吸收不同波长范围中的光。举例来说，锗吸收红外线波长谱段(例如，700nm-1mm)中的光且通常用于从光纤或其它芯片上光来源接收光并在调制频率中转化该光成电子流的硅光电组件。

不幸地，用于形成锗的光侦测器的目前技术经常导致具有缺陷的锗层，特别是破裂及/或表面凹陷的锗层。这样的技术也不允许在PIN二极管的扩散区域内对掺质轮廓选择控制。缺陷及/或不适当掺质轮廓能导致流过该光侦测器的不想要暗电流的显着量。本技术领域的技术人员将确认术语“暗电流”称作缺乏光子下流过比如光侦测器的光学器件的电子流。故用于形成具有极小化暗电流的光侦测器(例如，锗的光侦测器)的改进方法在本技术领域中是需要的。

发明内容

鉴于以上所述,本发明所揭露的为形成光侦测器(例如,锗的光侦测器)的方法及具有极小化暗电流的作为结果的光侦测器结构。在该方法中,多晶或非晶光吸收层能形成在介电层上以使其通过介电层中的开口而接触光波导的单晶半导体核心。光吸收层能接着以一个或多个应变缓解层密封且能进行快速熔化生长(RMG)工序以结晶化光吸收层。(多个)应变缓解层能对于控制应变缓解而调变，以致在RMG工序期间,光吸收层保持免于破裂。接着能移除该(多个)应变缓解层且能在光吸收层之上形成共形密封层(例如,填充在RMG工序期间所发展的任何表面凹陷)。随后,能通过密封层植入掺质以形成用于(多个)二极管(例如,(多个)PIN二极管)的多个扩散区域。既然密封层相对薄,能在多个扩散区域内达到想要的掺杂轮廓。通过避免在光吸收层中形成的破裂、通过填充光吸收层上的表面凹陷及/或通过在多个扩散区域(例如,N+及P+扩散区域)内到达想要的掺杂轮廓,极小化不想要的暗电流。

更特定来说,所揭露的是形成具有极小化暗电流的光侦测器的方法。

在该方法中,第一介电层能形成在单晶半导体层上。单晶半导体层能为光波导的半导体核心。也就是,单晶半导体层能图案化以便形成光波导的半导体核心。接着形成开口在第一介电层中，以便露出部分半导体核心。

其次,能在第一介电层上且在开口内的单晶半导体层上形成光吸收层。此光吸收层能具有非晶或多晶结构且能具有特定熔化温度。

能在光吸收层之上且尤其是在光吸收层的顶表面及侧壁上形成一个或多个应变缓解层。预定(多个)应变缓解层的(多个)材料及(多个)厚度，以便能在室温及特定熔化温度二者下极小化应变缓解层内的机械应力,且从而在后续快速熔化生长(RMG)工序期间极小化在光吸收层上的应力。