[發明專利]傳感器及其制造方法

有效

• 申請號: 201010149536.1
• 申請日: 2010-03-24
• 公開（公告）號: CN102034833A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 陳志源;詹姆斯·G·費蘭札;克萊文·沈;安東尼·J·羅特費爾德
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/144
• 分類號: H01L27/144;H01L31/09;H01L21/82;H01L31/18
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;邢雪紅

技術領域

本發明涉及一種半導體元件，特別涉及一種利用深寬比捕獲技術制造半導體元件的方法及以此方法制造的半導體元件。

背景技術

增加半導體元件(例如光檢測器、二極管、發光二極管、晶體管、鎖相器及許多其他半導體元件)的效能及降低成本是在半導體工業中一項不變的需求。此項需求促使整合一種類型的半導體元件于另一半導體工藝中的研究持續進行。

舉例來說，在由一p-n結或p-i-n結構陣列所構成的光檢測器中，由于光檢測器可檢測紅外光，因此，制作具有低能隙材料(例如鍺或砷化銦鎵)的p-n結及/或p-i-n結構是相當有利的。另于低成本、大尺寸的硅晶片上，生產一三-五族或其他非硅材料的薄膜，以降低高效能三-五族元件的成本，是符合成本效益的。未來更期待將非硅p-n結及/或p-i-n結構(例如以鍺或砷化銦鎵為主體)整合于一硅工藝中，以使在一系統(例如一光檢測器)中的其他電路可利用一例如一標準互補式金屬氧化物半導體(CMOS)工藝的標準硅工藝加以制作。另以一共平面方式制作非硅元件及硅互補式金屬氧化物半導體(CMOS)，亦是符合期待的，因此，整體系統的內連線及整合可依一與標準及低成本互補式金屬氧化物半導體(CMOS)工藝相容的方式而實現。此外，增加配置非硅區域的尺寸，以輸出于其中通過光吸收所產生的電子，亦是共同追求的目標。

發明內容

本發明的一實施例，提供一種傳感器，包括：一基板，具有一第一外延結晶結構與一第二外延結晶結構，該第一外延結晶結構與該第二外延結晶結構的分界位于一接合部；一感測區，形成于該接合部上或于該接合部中，以輸出電子，該電子是于該感測區中通過光吸收所產生；以及多個接觸端，耦接至該感測區，以接收該電子，獲得一輸出電子信號。

本發明的一實施例，提供一種傳感器的制造方法，包括：提供一結晶半導體基板；形成一第一圖案化溝槽結構于該結晶半導體基板中；形成一第二圖案化溝槽結構于該第一圖案化溝槽結構中，其中該第二圖案化溝槽結構具有一寬度，該寬度等于或小于該第一圖案化溝槽結構的寬度；形成一深寬比捕獲(ART)材料于該第一圖案化溝槽結構與該第二圖案化溝槽結構中；以及制作一光檢測器，形成于該深寬比捕獲(ART)材料上或于該深寬比捕獲(ART)材料中，以輸出電子，該電子于該光檢測器中通過光吸收所產生。

本發明的一實施例，提供一種傳感器，包括：一結晶基板；一絕緣子，具有多個開口至該結晶基板；一第一結晶材料，位于該絕緣子中的該開口內，該第一結晶材料與該結晶基板為晶格失配；一第二緩沖結晶材料，位于該結晶基板與該第一結晶材料之間，該第二緩沖結晶材料與該結晶基板為晶格失配；一光感測元件，位于至少一部分的該第一結晶材料中，以輸出電子，該電子于該光感測元件中通過光吸收所產生；以及多個接觸端，耦接至該光感測元件，以接收該電子，獲得一輸出電子信號。

為讓本發明的上述目的、特征及優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

圖1a～圖1d是根據本發明的一實施例，公開一種半導體元件的制造方法；

圖2是根據本發明的一實施例，公開一種具有一外延側向成長的結構的剖面示意圖，其中于該外延側向成長上或于該結構中可制作一半導體元件；

圖3是根據本發明的一實施例，公開一種具有一大尺寸側向本征區域的結構的剖面示意圖；

圖4是根據本發明的一實施例，公開一種于一基板中多重溝槽的布局的上視圖，其中該基板可用于成長外延結晶材料；

圖5是根據本發明的一實施例，公開一種具有非硅半導體元件的結構，其中該非硅半導體元件整合于一硅工藝中；

圖6是根據本發明的一實施例，公開一種具有一p-i-n結構的結構，其中該p-i-n結構形成于一淺溝槽隔離區域中；

圖7是根據本發明的另一實施例，公開一種具有一p-i-n結構的結構，其中該p-i-n結構形成于一淺溝槽隔離區域中；

圖8是根據本發明的一實施例，一部分的光檢測器陣列；

圖9是根據本發明的一實施例，于零偏壓時，公開一種p-i-n結構的一能帶結構圖；

圖10是根據本發明的一實施例，于一偏壓時，公開圖9中p-i-n結構的能帶結構圖；

圖11是根據本發明的一實施例，公開圖8中一部分的光檢測器陣列；

圖12是根據本發明的一實施例，公開圖8光檢測器陣列中晶體管的結構方式；

圖13是根據本發明的另一實施例，公開圖8光檢測器陣列中晶體管的結構方式；

圖14是根據本發明的一實施例，公開圖8光檢測器陣列中連接至一晶體管的p-i-n結構的結構方式；