[發明專利]包括光檢測器的半導體結構和形成光檢測器的方法

在審

• 申請號: 202110601878.0
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113380845A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 洪志明;王子睿;黃冠杰;施俊吉
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

1.一種包括光檢測器的半導體結構，其中，所述光檢測器包括：

含鍺阱，嵌入在單晶硅襯底中并延伸至所述單晶硅襯底的近側水平表面，其中，所述含鍺阱包括大于50％原子百分比的鍺；以及

含硅覆蓋結構，位于所述含鍺阱的頂面上，并包括大于42％原子百分比的硅原子，

其中：

所述含鍺阱包括光伏結，所述光伏結包括第一導電類型含鍺區和第二導電類型含鍺區。

2.根據權利要求1所述的半導體結構，其中：

所述光伏結包括p-i-n結；以及

所述含鍺阱包括中間含鍺區，所述中間含鍺區具有介于1.0x10¹³/cm³至1.0x10¹⁷/cm³的范圍內的摻雜劑原子濃度，并且與所述第一導電類型含鍺區和所述第二導電類型含鍺區接觸。

3.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述含硅覆蓋結構包括：

第一導電類型硅區，與所述第一導電類型含鍺區接觸；以及

第二導電類型硅區，與所述第二導電類型含鍺區接觸。

4.根據權利要求3所述的半導體結構，其中，所述含硅覆蓋結構包括鈍化硅區，所述鈍化硅區具有介于1.0x10¹³/cm³至1.0x10¹⁷/cm³的范圍內的摻雜劑原子濃度，并且位于所述第一導電類型硅區與所述第二導電類型硅區之間。

5.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述含鍺阱包括與所述單晶硅襯底外延對準的單晶含鍺半導體材料。

6.根據權利要求1所述的半導體結構，其中：

所述含硅覆蓋結構的近側表面與所述含鍺阱接觸；并且

所述含硅覆蓋結構的遠側表面遠離包括所述單晶硅襯底的近側水平表面的水平面垂直偏移。

7.根據權利要求1所述的半導體結構，其中：

所述光伏結包括p-n結；以及

所述第一導電類型含鍺區與所述第二導電類型含鍺區接觸。

8.根據權利要求1所述的半導體結構，還包括：

感測電路，包括位于所述單晶硅襯底上的場效應晶體管；以及

介電材料層，位于所述單晶硅襯底的近側水平表面上，并在其中包含金屬互連結構，

其中，所述金屬互連結構的子集在所述第二導電類型含鍺區與一個所述場效應晶體管中的源極/漏極區之間提供導電路徑。

9.一種包括光檢測器的半導體結構，所述光檢測器包括：

含鍺阱，嵌入在單晶硅襯底內并延伸至所述單晶硅襯底的近側水平表面，其中，所述含鍺阱包括大于50％原子百分比的鍺，并且其中，所述含鍺阱包括光伏結；以及

含硅覆蓋結構，位于所述含鍺阱的頂面上，并包括大于42％原子百分比的硅原子，

其中：

所述單晶硅襯底的包圍所述含鍺阱的一部分包括第一導電類型硅區；以及

所述含鍺阱包括第二導電類型含鍺區。

10.一種形成光檢測器的方法，包括：

在單晶硅襯底上方對介電掩模層進行沉積和圖案化；

穿過所述介電掩模層中的開口在所述單晶硅襯底中蝕刻溝槽；

在所述溝槽內形成含鍺阱，其中，所述含鍺阱包括大于50％原子百分比的鍺；

在所述含鍺阱的頂面上形成含硅覆蓋結構；以及

通過注入第一導電類型的摻雜劑和第二導電類型的摻雜劑來在所述溝槽內或橫跨所述溝槽形成光伏結。