[發(fā)明專利]包括光檢測器的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和形成光檢測器的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110601878.0
• 申請(qǐng)日: 2021-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN113380845A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪志明;王子睿;黃冠杰;施俊吉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/146
• 分類號(hào): H01L27/146
• 代理公司: 北京德恒律治知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

光伏單元包括：含鍺阱，嵌入在單晶硅襯底中并延伸至單晶硅襯底的近側(cè)水平表面，其中，含鍺阱包括大于50％原子百分比的鍺。含硅覆蓋結(jié)構(gòu)位于含鍺阱的頂面上，并包括大于42％原子百分比的硅。該含硅覆蓋結(jié)構(gòu)防止含鍺阱氧化。可通過注入第一導(dǎo)電類型的摻雜劑和第二導(dǎo)電類型的摻雜劑來在溝槽內(nèi)或橫跨溝槽形成光伏結(jié)。本申請(qǐng)的實(shí)施例還涉及包括光檢測器的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和形成光檢測器的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)的實(shí)施例涉及包括光檢測器的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和形成光檢測器的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體圖像傳感器可用于感測電磁輻射，諸如可見范圍的光、紅外輻射和/或紫外線?；パa(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)和電荷耦合器件(CCD)傳感器可用于各種應(yīng)用，諸如數(shù)碼相機(jī)或集成在移動(dòng)器件中的相機(jī)。這些器件利用像素陣列(可包括光二極管和晶體管)來利用電子-空穴對(duì)的光生來檢測輻射。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的一些實(shí)施例提供了一種包括光檢測器的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，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(cè)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(jié)構(gòu)，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(jié)，所述光伏結(jié)包括第一導(dǎo)電類型含鍺區(qū)和第二導(dǎo)電類型含鍺區(qū)。

本申請(qǐng)的另一些實(shí)施例提供了一種包括光檢測器的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述光檢測器包括：含鍺阱，嵌入在單晶硅襯底內(nèi)并延伸至所述單晶硅襯底的近側(cè)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(jié)；以及含硅覆蓋結(jié)構(gòu)，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(dǎo)電類型硅區(qū)；以及所述含鍺阱包括第二導(dǎo)電類型含鍺區(qū)。

本申請(qǐng)的又一些實(shí)施例提供了一種形成光檢測器的方法，包括：在單晶硅襯底上方對(duì)介電掩模層進(jìn)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(nèi)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(jié)構(gòu)；以及通過注入第一導(dǎo)電類型的摻雜劑和第二導(dǎo)電類型的摻雜劑來在所述溝槽內(nèi)或橫跨所述溝槽形成光伏結(jié)。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感器的像素陣列的第一配置的平面圖。

圖1B是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的像素陣列的第二配置的平面圖。

圖2A至圖2K是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖像傳感器的像素的形成期間的第一示例性結(jié)構(gòu)的順序垂直截面圖。

圖2L是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的第一示例性結(jié)構(gòu)的可選配置的垂直截面圖。

圖3A和圖3B是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的包括圖像傳感器的像素的第二示例性結(jié)構(gòu)的配置的垂直截面圖。

圖4A和圖4B是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的包括圖像傳感器的像素的第三示例性結(jié)構(gòu)的配置的垂直截面圖。

圖5A至圖5F是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的在形成圖像傳感器的像素期間的第四示例性結(jié)構(gòu)的順序垂直截面圖。

圖6A至圖6F是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的第四示例性結(jié)構(gòu)的可選配置的垂直截面圖。

圖7A至圖7G是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的圖像傳感器的像素的形成期間的第五示例性結(jié)構(gòu)的順序垂直截面圖。

圖7H是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的第五示例性結(jié)構(gòu)的可選配置的垂直截面圖。