[發明專利]P－I－N半導體二極管及其形成方法

無效

• 申請號: 200710149300.6
• 申請日: 2007-09-11
• 公開（公告）號: CN101159277A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 許履塵;J·A·曼德爾曼;程慷果
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L27/144
• 分類號: H01L27/144;H01L21/822
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 于靜;李崢

1.一種半導體器件，包括至少第一和第二p-i-n二極管，所述第一和第二p-i-n二極管具有位于在n摻雜的區域和p摻雜的區域之間的中間本征區域，其中被所述第一p-i-n二極管反射的光能量被所述第二p-i-n二極管吸收。

2.根據權利要求1的半導體器件，其中所述至少兩個p-i-n二極管被浸沒在光學透明介質中。

3.根據權利要求1的半導體器件，其中所述至少兩個p-i-n二極管的每一個包括連接到所述p摻雜的區域的第一電極，和連接到所述n摻雜的區域的第二電極。

4.根據權利要求1的半導體器件，其中所述至少兩個p-i-n二極管被成形為柱，每個具有從5到50的范圍的縱橫比。

5.根據權利要求4的半導體器件，其中所述柱由單晶形成。

6.根據權利要求3的半導體器件，其中所述上電極是光學透明導體。

7.根據權利要求4的半導體器件，其中所述柱具有錐形的輪廓。

8.根據權利要求1的半導體器件，其中所述n摻雜的區域、本征區域和p摻雜的區域的表面面積被暴露到光。

9.根據權利要求1的半導體器件，其中復制并以陣列配置的形式設置所述至少兩個p-i-n二極管，所述陣列形成光電轉換陣列。

10.根據權利要求9的半導體器件，其中所述陣列被嵌入在光學透明介質層中。

11.根據權利要求3的半導體器件，其中所述上電極由鈦氧化物(TiO)制造。

12.根據權利要求9的半導體器件，其中所述陣列的表面效率由公式(1)給出：

mπ/(n)²＞1????(1)

其中m＝h/r，柱高度(h)與其半徑(r)的比率，n是柱中心到中心的距離(d)與其半徑的比率。

13.一種在半導體襯底上形成的半導體器件的裝置，包括暴露到光的多個p-i-n二極管，每一個包括通過位于p摻雜的區域和n摻雜的區域之間的本征(i)區域形成的柱，所述p-i-n二極管的每一個分別具有比所述p摻雜的區域和所述i區域之間的接觸面積大的所述i區域的表面。

14.根據權利要求13的p-i-n器件的裝置，其中從第一p-i-n二極管反射的光能量被所述p-i-n二極管的第二個吸收。

15.根據權利要求13的p-i-n器件的裝置，其中所述分別的p摻雜的區域是透明的。

16.一種在襯底上制造至少兩個二極管的裝置的方法，包括以下步驟：

在所述襯底上生長N+摻雜的層；

在所述N+層上生長本征層；

在所述本征層上生長P+摻雜的層；以及

通過將所述各層選擇性蝕刻成柱形成p-i-n二極管。

17.根據權利要求16的方法，其中外延地生長所述各層。

18.根據權利要求16的方法，其中生長所述N+層包括選自離子注入、等離子體摻雜和固相摻雜的方法。

19.根據權利要求18的方法，其中所述固相摻雜包括以下步驟：

淀積摻雜劑源層；

將摻雜劑驅使到所述襯底中；以及

選擇性地去除所述摻雜劑源層。

20.根據權利要求16的方法，還包括以下步驟：

使用介質材料涂敷所述柱的側壁；

使用絕緣材料填充所述柱；

形成上電極；

去除所述襯底的多余厚度；以及

形成下電極。

21.根據權利要求20的方法，其中通過減薄方法獲得去除所述襯底的所述多余厚度。

22.根據權利要求19的方法，其中所述摻雜劑源層由砷摻雜的玻璃制造。

23.根據權利要求19的方法，其中將摻雜劑驅使到所述襯底中還包括在高溫下退火的步驟。

24.根據權利要求10的方法，其中通過使用硬掩模獲得構圖。