[發(fā)明專利]半導(dǎo)體受光元件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380075744.3
• 申請(qǐng)日: 2013-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN105122469B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 奧村滋一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 富士通株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L31/105
• 分類號(hào): H01L31/105
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 舒艷君,李洋

1.一種半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，具有：

基板，其表面是單晶Si層；

PIN型光電二極管，其在所述基板上依次層疊有第一導(dǎo)電型Si層、未摻雜Ge層、以及與所述第一導(dǎo)電型相反導(dǎo)電型的第二導(dǎo)電型Ge層；

Ge電流阻擋機(jī)構(gòu)，其設(shè)置于由所述未摻雜Ge層/所述第二導(dǎo)電型Ge層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)的周圍的至少一部分；

第二導(dǎo)電型用接觸電極，其設(shè)置于所述第二導(dǎo)電型Ge層；以及

第一導(dǎo)電型用接觸電極，其設(shè)置于所述第一導(dǎo)電型Si層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，

所述Ge電流阻擋機(jī)構(gòu)是從基板側(cè)開始按順序依次層疊有第二導(dǎo)電型Ge層和第一導(dǎo)電型Ge層的結(jié)構(gòu)，

在所述第二導(dǎo)電型用接觸電極與所述第一導(dǎo)電型用接觸電極之間形成有由第二導(dǎo)電型Ge層-第一導(dǎo)電型Ge層-第二導(dǎo)電型Ge層-第一導(dǎo)電型Si層構(gòu)成的晶閘管結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，

所述PIN型光電二極管的形狀是長(zhǎng)方體狀，一個(gè)側(cè)面以外的其它三個(gè)側(cè)面與所述Ge電流阻擋機(jī)構(gòu)抵接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，

在未與所述Ge電流阻擋機(jī)構(gòu)抵接的一個(gè)側(cè)面，條紋狀單晶Si芯層經(jīng)由錐體波導(dǎo)與所述第一導(dǎo)電型Si層連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，

所述PIN型光電二極管的全部側(cè)面被所述Ge電流阻擋機(jī)構(gòu)包圍，所述PIN型光電二極管的頂面是光入射面。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，

所述基板是在單晶Si基板上經(jīng)由SiO2膜設(shè)置有單晶Si層的SOI基板。

7.一種半導(dǎo)體受光元件的制造方法，其特征在于，包含：

向表面是單晶Si層的基板的表面的至少一部分離子注入第一導(dǎo)電型雜質(zhì)而活性化的退火工序；

至少在離子注入了所述第一導(dǎo)電型雜質(zhì)后的第一導(dǎo)電型Si區(qū)域上生長(zhǎng)未摻雜Ge層的工序；

在所述未摻雜Ge層的表面形成覆蓋光電二極管形成區(qū)域的第一電介質(zhì)掩模的工序；

以所述第一電介質(zhì)掩模為掩模向所述未摻雜Ge層的露出部離子注入與所述第一導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)的工序；

以所述第一電介質(zhì)掩模為掩模向所述未摻雜Ge層的露出部比所述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)淺地注入第一導(dǎo)電型雜質(zhì)來以第一導(dǎo)電型雜質(zhì)補(bǔ)償表面的工序；

形成僅使所述光電二極管形成區(qū)域露出的第二電介質(zhì)掩模的工序；以所述第二電介質(zhì)掩模為掩模向露出的所述未摻雜Ge層的表面注入第二導(dǎo)電型雜質(zhì)的工序；以及

使所述注入的各雜質(zhì)活性化的退火工序。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體受光元件的制造方法，其特征在于，

具有對(duì)所述單晶Si層進(jìn)行蝕刻來形成與所述光電二極管區(qū)域連接的錐體波導(dǎo)部、以及與所述錐體波導(dǎo)部連接的條紋狀芯層的工序。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或者8所述的半導(dǎo)體受光元件的制造方法，其特征在于，

所述未摻雜Ge層的生長(zhǎng)工序是由在相對(duì)低溫下生長(zhǎng)的第一生長(zhǎng)工序和在比所述第一生長(zhǎng)工序相對(duì)高溫下生長(zhǎng)的所述第二生長(zhǎng)工序構(gòu)成的二個(gè)階段生長(zhǎng)工序。

10.根據(jù)權(quán)利要求7～9中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體受光元件的制造方法，其特征在于，

所述未摻雜Ge層的生長(zhǎng)方法是減壓化學(xué)氣相生長(zhǎng)法或者分子束外延生長(zhǎng)法中的任意一種。