專(zhuān)利名稱(chēng)：改進(jìn)的光探測(cè)器和采用其將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種光探測(cè)器，更具體地，涉及一種改進(jìn)的光探測(cè)器和采用該光探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件。
本申請(qǐng)是待審美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)09/156,872(申請(qǐng)日1998年9月18日)的部分繼續(xù)申請(qǐng)。
CD-ROM和DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器在個(gè)人計(jì)算機(jī)和娛樂(lè)游戲機(jī)器上的使用越來(lái)越重要，也越來(lái)越廣泛。CD-ROM和DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器典型地采用光拾取器，這種光拾取器通常包括兩個(gè)跟蹤光探測(cè)器和四個(gè)高速分裂(split)光探測(cè)器，例如在Takimoto等人所著＂用于高速SI-OEIC(OPIC)的光學(xué)拾取器(High Speed SI-OEIC(OPIC)For Optical Pickup)＂的文章中所解釋和示出的，該文章發(fā)表于“IEEE消費(fèi)者電子文集(IEEE Transactions on ConsumerElectronics)”，第44卷，第1期，1998年2月，第137-142頁(yè)。
如Takimoto文章所指出的，CD-ROM和DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器在系統(tǒng)緊湊度和性能方面正日趨進(jìn)步。但當(dāng)這些驅(qū)動(dòng)器的尺寸減小時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)器的各部件間近距設(shè)置，串?dāng)_成為一個(gè)問(wèn)題。為減小來(lái)自電極和其它電路的外部噪聲的影響，將光拾取器中使用的光二極管與前置放大器電路集成在一起，該前置放大器電路是用來(lái)放大光探測(cè)器的輸出。
CD-ROM和DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器越來(lái)越多地用于讀取視頻數(shù)據(jù)，如運(yùn)動(dòng)圖像的數(shù)據(jù)。對(duì)于這些種應(yīng)用和為在其它應(yīng)用中改進(jìn)性能，重要的是CD-ROM和DVD-ROM要有寬的帶寬。
目前在CD-ROM和DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器中采用的光學(xué)拾取部件通常是二極器件。雖然二極器件對(duì)于這些應(yīng)用可以有可接受的性能，但在消費(fèi)者電子工業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中，需要提供比目前的光拾取器設(shè)計(jì)更便宜的替代的設(shè)計(jì)。
上述傳統(tǒng)的用于CD-ROM和DVD-ROM的光拾取器器件都不能完全令人滿意。因此，需要提供改進(jìn)的光拾取器和光二極管的設(shè)計(jì)，以避免上述的一些困難。
申請(qǐng)人提出了一種用CMOS器件實(shí)現(xiàn)的光學(xué)光探測(cè)器器件，它比雙極光二極管器件要便宜得多。最好是，該用于放大光二極管輸出的CMOS處理電路和光二極管可在同一半導(dǎo)體基底中形成。
在本發(fā)明的另一方面，在這里所稱(chēng)的分布結(jié)構(gòu)或構(gòu)造的構(gòu)造中，形成PN結(jié)的一側(cè)的P或N型半導(dǎo)體材料具有至少兩個(gè)分隔開(kāi)不超過(guò)單側(cè)結(jié)耗盡寬度的兩倍的部分。通過(guò)采用這種類(lèi)型的PN結(jié)，其形成結(jié)的一側(cè)的半導(dǎo)體材料是如此分布的，這對(duì)于增加光二極管的耗盡區(qū)中的電場(chǎng)的密度和幅度是有效果的，從而減小了耗盡區(qū)中的載流子的漂移時(shí)間。在形成結(jié)的一側(cè)的半導(dǎo)體材料的這兩個(gè)部分之間，最好采用高摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域，可以進(jìn)一步增加這種響應(yīng)率(responsivity)。
當(dāng)在CD-ROM或DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器中采用以半導(dǎo)體材料的分布式構(gòu)造作為PN結(jié)的一側(cè)的光二極管時(shí)，最好是，這種材料的這兩個(gè)隔開(kāi)的部分相隔5至15微米范圍內(nèi)的一段間距。
為進(jìn)一步增強(qiáng)光二極管的響應(yīng)率，在半導(dǎo)體基底的表面上的整個(gè)光敏區(qū)域上采用一減反射濾光層。該濾光層包括一氮化硅的第一層，和一與第一層鄰接的第二介電層。
在制造CMOS器件時(shí)，進(jìn)行閾Vth注入(下文稱(chēng)為“Vth注入”或Vth注入術(shù)“)以調(diào)整CMOS器件的閾電壓。當(dāng)在同一基底上制造CMOS器件和光二極管的情況下，最好提供一掩模，以在注入期間遮蔽其中光二極管區(qū)域已經(jīng)或?qū)⒁纬傻幕撞糠?，并且Vth注入只在未被掩模遮蔽的基底部分上進(jìn)行，使得這種注入不影響光二極管。


圖1A為光探測(cè)器和CMOS處理電路的集成電路、光探測(cè)器掩模和光阻材料(photoresist)的剖面圖，示出了用于形成光探測(cè)器和其處理電路的減反射涂層的電路和處理；圖1B-1D為對(duì)圖1A的電路的進(jìn)一步處理所得的集成電路的剖面圖，示出了用于形成減反射涂層的處理中的步驟；圖2A圖示出氮化硅和二氧化硅(Si3N4/SiO2)復(fù)合層涂層對(duì)653和790納米波長(zhǎng)的反射率，其中，氮化硅層的厚度為約700納米，表示該反射率作為二氧化硅層厚度的函數(shù)關(guān)系；圖2B圖示出氮化硅和二氧化硅復(fù)合層減反射涂層對(duì)653和790納米波長(zhǎng)的反射率，其中，二氧化硅的厚度為約255納米，表示該反射率作為二氧化硅層厚度的函數(shù)關(guān)系；圖2C圖示出本發(fā)明的帶有和不帶有減反射涂層的光二極管集成電路的反射率作為氮化硅、二氧化硅和設(shè)在減反射涂層上的包裝層的總厚度的函數(shù)關(guān)系；圖3A是用于CD-ROM和DVD-ROM光拾取器應(yīng)用的六個(gè)光探測(cè)器元件的示意圖；圖3B是描述本發(fā)明的從諸如盤(pán)的光學(xué)介質(zhì)上讀取數(shù)據(jù)的光拾取器構(gòu)造的示意圖；圖4A-4D是描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的適于在圖3A的光探測(cè)器任何之一中使用的光探測(cè)器器件部分的剖面圖，示出了本發(fā)明的四種實(shí)施例，其中采用的PN結(jié)結(jié)構(gòu)在兩種類(lèi)型的半導(dǎo)體材料之間，設(shè)有具有分布式結(jié)構(gòu)的一種類(lèi)型的材料；圖4E是一傳統(tǒng)光探測(cè)器的一部分的剖面圖；圖5A是在光探測(cè)器集成電路的表面的法線方向上的電場(chǎng)矢量的圖形，示出了本發(fā)明的PN結(jié)結(jié)構(gòu)中的分布式N+陰極對(duì)光探測(cè)器中電場(chǎng)的影響；圖5B是性質(zhì)與圖5A相似的電場(chǎng)等高圖的圖形，但結(jié)的幾何形狀不同；圖6A和6B是在兩個(gè)不同的反向偏壓下性質(zhì)與圖5A相似的電場(chǎng)等高圖的圖形。圖6A、6B所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與圖5中的不同之處在于，除圖5A的分布式PN結(jié)結(jié)構(gòu)外，在圖5A的結(jié)構(gòu)中，還設(shè)有夾在兩個(gè)N+陰極之間的P+區(qū)，因此，圖6A、6B示出了修改的組合結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)的影響；圖6C是性質(zhì)與圖5B相似的電場(chǎng)等高圖的圖形，但還示出了夾在N+陰極之間的附加P+區(qū)域的影響；圖7A是用傳統(tǒng)光探測(cè)器設(shè)計(jì)獲得的電場(chǎng)等高圖的圖形；圖7B是帶有與圖7A不同的反向偏壓的傳統(tǒng)光探測(cè)器設(shè)計(jì)的電場(chǎng)等高圖的圖形；圖8A是本發(fā)明一實(shí)施例的適于用在圖3A的光探測(cè)器中的四象限(quad)探測(cè)器的剖面圖；圖8B是圖8A的四象限探測(cè)器的一部分的剖面圖；圖9A是本發(fā)明另一實(shí)施例的適于用在圖3A的光探測(cè)器中的四象限探測(cè)器中的四個(gè)探測(cè)器之一的剖面圖；圖9B是圖9A的四象限探測(cè)器的一部分的剖面圖10A是本發(fā)明再一實(shí)施例的適于用在圖3A的光探測(cè)器中的四象限探測(cè)器中的探測(cè)器之一的光探測(cè)器的剖面圖；圖10B是圖10A的探測(cè)器的一部分的剖面圖；圖11A是適于用在圖3A的光探測(cè)器中的四象限探測(cè)器的剖面圖；圖11B是圖11A的探測(cè)器的一部分的剖面圖；圖12-19是示出本發(fā)明的制造CMOS器件的各處理步驟的各半導(dǎo)體基底和在同一半導(dǎo)體基底中的光探測(cè)器的剖面圖，其中在基底上的用于CMOS器件的部分進(jìn)行Vth注入，但將在基底上的用于光探測(cè)器的區(qū)域遮蔽起來(lái)；圖20-24，25A-25C和26A-26D是示出本發(fā)明的來(lái)自圖19的器件被進(jìn)一步處理后的各半導(dǎo)體基底的剖面圖，示出了制造第二多晶硅層以形成電阻和電容，和在制造減反射(“AR”)涂層期間使用第二多晶硅層作為蝕刻阻止層的不同處理步驟。
為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，本申請(qǐng)中相同的部件以相同的標(biāo)號(hào)表示。
如圖1所示(表示COMS Si3N4/SiO2 AR涂層集成處理)，本發(fā)明的光探測(cè)器集成電路20A包括光探測(cè)器22和形成用于處理(例如放大)光探測(cè)器22的輸出的處理電路的CMOS器件24。與傳統(tǒng)的采用雙極或雙極和CMOS器件的組合的器件相比，不同的是，在圖1A的優(yōu)選實(shí)施例中，只有CMOS器件被用來(lái)處理光探測(cè)器輸出。CMOS器件比雙極器件消耗更少的功率，制造也更為便宜。整個(gè)集成電路20A(和圖1B-1D的電路20B、20C、20D)可以用CMOS工藝制造，使得集成電路20A的制造更為便宜。
圖1A-1D示出本發(fā)明的一個(gè)方面在形成所需組份和厚度的復(fù)合減反射涂層的處理的不同階段中集成電路的剖面圖(其中，圖1A表示步驟1，在M3頂上的PEOX處理后的PD PAD掩膜；圖1B表示步驟2，PDPAD內(nèi)腐蝕至Poly2緩沖層；圖1C表示步驟3，條帶Poly2緩沖層；圖1D表示步驟4，淀積Si3N4/SiO2 AR涂層(2550A SiO2和7000A Si3N4))。如圖1A所示，由于CMOS工藝通常形成多晶硅層作為各CMOS器件的門(mén)(gate)，該層也在光探測(cè)器22上形成。
在形成CMOS器件時(shí)，多晶硅層與N外延層的上表面分隔開(kāi)一薄層二氧化硅，該二氧化硅層具有精確控制的厚度。因此，該具受控厚度的二氧化硅層也將多晶硅層26與光探測(cè)器22相隔開(kāi)。在多晶硅層的頂上是在形成CMOS器件24時(shí)形成的層間(interlevel)介電層28和金屬間(intermetal)介電層30。因此，作為制造減反射涂層的第一步驟，用PD掩模34在金屬間介電層頂上形成一光阻(photoresist)層。用多晶硅層作為掩?；蛭g刻阻止層，將金屬間介電層和層間介電層30、28向下蝕刻到多晶硅層26。用多晶硅層作為蝕刻阻止層保持了在多晶硅層之下的精確受控的二氧化硅層和光探測(cè)器22之間的表面結(jié)合部的完整性。所得結(jié)構(gòu)20B示于圖1B。然后，去除多晶硅層26，留下在光探測(cè)器22上的很薄和精確受控的二氧化硅層和N外延層。這種結(jié)構(gòu)20C示于圖1C。之后在結(jié)構(gòu)20C上淀積二氧化硅層42，再后在二氧化硅層的頂上淀積一氮化硅層44，以形成圖1D中的結(jié)構(gòu)20D。原來(lái)在光探測(cè)器22和多晶硅層26之間并且在多晶硅層被去除后留下來(lái)的二氧化硅層與淀積在其上的二氧化硅層結(jié)合得很好。
二氧化硅層42減小了在光探測(cè)器22處的漏電流。通過(guò)在用作光探測(cè)器的光二極管的整個(gè)活性區(qū)域上形成均勻的二氧化硅層，可以精確地控制二氧化硅的厚度。這對(duì)于使光反射量最小是重要的。因此，當(dāng)光信號(hào)入射到緊挨在光探測(cè)器22上面的氮化硅層上時(shí)，光線遇到在氮化硅層上的介質(zhì)(例如包裝層46)與氮化硅層之間的第一界面(interface)，氮化硅層和二氧化硅層之間的界面，最后是二氧化硅層和光探測(cè)器22之間的界面。氮化硅層和二氧化硅層的厚度被選擇為使從這些界面反射的光的相消干涉最大，從而使從結(jié)構(gòu)20D反射的光量最小，并使經(jīng)這些界面透射到光探測(cè)器22上的光量最大。為了使反射量最小和經(jīng)不同界面透射的光量最大，精確控制二氧化硅層的厚度和氮化硅層的厚度是重要的。如上所述，形成均勻的二氧化硅層使得能夠精確控制二氧化硅層的厚度。進(jìn)而，二氧化硅層和氮化硅層與制造CMOS器件24是相容的，因此，可以有益地用于所述目的。
結(jié)構(gòu)20D通常由包裝材料，例如圖1D所示的透明包裝層所包裹。最好是，包裝層46的折射率為約1.52至1.57的范圍中，以使反射量最小和透射到光探測(cè)器22的光量最大。
結(jié)構(gòu)20D可用來(lái)在采用兩種不同波長(zhǎng)的光653和790納米的CD-ROM或DVD-ROM中將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。因此，需要將包括層42和44的減反射復(fù)合涂層優(yōu)化為適于在CD-ROM和DVD-ROM的工作波長(zhǎng)進(jìn)行光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，其工作波長(zhǎng)為653和790納米。圖2A以圖示出復(fù)合減反射涂層42和44的反射率，其中，氮化硅層的厚度為約700納米，并且示出在兩種波長(zhǎng)下該復(fù)合涂層的反射率作為二氧化硅層厚度的函數(shù)關(guān)系。從圖2A可見(jiàn)，使復(fù)合涂層42和44的反射率在兩種波長(zhǎng)都最小的二氧化硅層厚度的范圍在約262±22納米的范圍(即，約240-285納米的范圍)內(nèi)。最好是該范圍為262±15納米。因此，通過(guò)保持氮化硅層的厚度為約700納米不變，但改變二氧化硅層的厚度，通過(guò)對(duì)類(lèi)似具有復(fù)合層42、44的結(jié)構(gòu)20D的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，得到了圖2A(即Si3N4/SiO2 AR涂層對(duì)653nm和790nm(納米)波長(zhǎng)的反射率)。
通過(guò)保持二氧化硅的厚度基本不變而改變氮化硅的厚度，可以同樣進(jìn)行上述模擬，如圖2B所示(即Si3N4/SiO2 AR涂層對(duì)653nm和790nm波長(zhǎng)的反射率)，其中二氧化硅的厚度固定在約255納米。如圖2B所示，最好，氮化硅層的厚度在700±30納米的范圍內(nèi)，以使從復(fù)合涂層上的反射率最小。最好，氮化硅層的厚度范圍在700±20納米的范圍內(nèi)。如圖2A、2B所示，如果層42，44的厚度被最佳化，對(duì)于在653和790納米處二者的反射率均接近為零。因此該減反射涂層作為減反射濾光器起作用，其基本上濾除了在這兩個(gè)波長(zhǎng)處的輻射。
上面描述了包括層42，44的減反射涂層包括二氧化硅層和氮化硅層的情況，也可以使用除氮化硅和二氧化硅以外的硅材料制成的兩層來(lái)代替，這也在本發(fā)明范圍內(nèi)。這些材料可以包括SOG-氮氧化物，硅的氮氧化物和聚酰亞胺膜。換言之，該兩層42，44可以從包括二氧化硅、氮化硅、SOG氮氧化物、硅的氮氧化物和聚酰亞胺膜的一組材料中選擇。
包裝層46的厚度也可以用類(lèi)似的方式來(lái)最佳化。如圖2C所示(表示有和無(wú)AR涂層內(nèi)腐蝕處理的PDIC的反射率)，其中復(fù)合層42、44、46的總厚度已被優(yōu)化為產(chǎn)生最小反射率的值(例如480，500納米)，該反射率可以在653和790納米波長(zhǎng)二者處最小化。在圖2C中，兩條實(shí)線的正弦曲線表示沒(méi)有減反射涂層的光探測(cè)器集成電路(PDIC)在兩個(gè)波長(zhǎng)650和790納米的反射率。它們?cè)趫D2C的底部標(biāo)為“NEB”(即無(wú)AR涂層內(nèi)腐蝕(etchback))虛線的兩條曲線表示帶有減反射涂層的光探測(cè)器集成電路(PDIC)的反射率，在圖2C底部以虛線標(biāo)為“WEB”(有AR涂層內(nèi)腐蝕)。
圖3A是適用于CD-ROM和DVD-ROM光拾取器應(yīng)用的六個(gè)光二極管的示意圖。如圖3A所示，六個(gè)光探測(cè)器A，B，C，D，E，F(xiàn)位于CD-ROM或DVD-ROM的光學(xué)拾取頭內(nèi)。圖3B是描述本發(fā)明的從諸如盤(pán)的光學(xué)介質(zhì)上讀取數(shù)據(jù)的光拾取器構(gòu)造的示意圖。如圖3B所示，光探測(cè)器適于用在CD-ROM和DVD-ROM的應(yīng)用中，這些應(yīng)用包含諸如圖1D所示的器件20D的光探測(cè)器器件、物鏡52、四分之一波片54、偏振棱鏡56和激光器58。激光器58提供由透鏡52準(zhǔn)直的激光束58a給偏振棱鏡56，由四分之一波片54改變偏振方向，并由另一個(gè)物鏡52再次聚焦到光學(xué)介質(zhì)諸如光盤(pán)上。從介質(zhì)59反射的光由物鏡52準(zhǔn)直，再由波片54改變偏振方向，并由偏振棱鏡56反射，由另一透鏡52聚焦到光探測(cè)器器件20D上。如圖3B所示，光學(xué)介質(zhì)59上有軌跡59a。
兩個(gè)探測(cè)器E1/E2和F1/F2用于跟蹤目的，即保證光拾取頭是相對(duì)CD-ROM盤(pán)或DVD-ROM盤(pán)上數(shù)據(jù)處在正確位置，以讀出在其上記錄的數(shù)據(jù)。通常，CD-ROM和DVD-ROM盤(pán)59在其上具有軌跡59a，兩個(gè)探測(cè)器E1/E2和F1/F2用于確保探測(cè)器A-D是在相對(duì)于盤(pán)上的軌跡正確的讀取數(shù)據(jù)的位置。如果探測(cè)器A-D不在正確位置，則由伺服系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整光拾取器的跟蹤，直到它們處在正確位置。四個(gè)探測(cè)器A，B，C，D用來(lái)讀取數(shù)據(jù)，由于其設(shè)在四方形的各個(gè)角部，該四個(gè)探測(cè)器統(tǒng)稱(chēng)為四象限探測(cè)器。
根據(jù)最常用的CD-ROM和DVD-ROM規(guī)格，四個(gè)探測(cè)器A-D的每個(gè)占據(jù)50×50微米面積，并且該四個(gè)探測(cè)器在水平方向和垂直方向上都分隔開(kāi)約5或10微米的間距，如圖3A所示。
在圖4E(傳統(tǒng)表面PD結(jié)結(jié)構(gòu))所示的傳統(tǒng)光二極管設(shè)計(jì)中，光二極管包括注入在P-外延層中的N+區(qū)域，以便在N+區(qū)域和P-區(qū)域之間形成一PN結(jié)。這兩個(gè)區(qū)域形成由電源VA加上反向偏壓的結(jié)。當(dāng)該結(jié)加有這樣的反向偏壓時(shí)，在圍繞N+區(qū)的P-區(qū)中大范圍地形成耗盡區(qū)70，如圖4E所示，其中，耗盡區(qū)70具有寬度Xd，該寬度還稱(chēng)為單側(cè)結(jié)耗盡寬度。當(dāng)光入射到圖4E所示的PN結(jié)52上時(shí)，在耗盡區(qū)70中形成電子空穴對(duì)，并且在耗盡區(qū)中出現(xiàn)的電場(chǎng)引起電子和空穴或載流子漂移到P+基底和N+區(qū)域，然后再到給P+基底和N+區(qū)域提供反向偏壓的電觸點(diǎn)。能夠在最短時(shí)間內(nèi)移到P+基底和N+區(qū)域的如此形成的電子和空穴的百分比決定了該光二極管的帶寬和響應(yīng)率。該百分比越高，其響應(yīng)率就越高。如上所述的，需要增加該百分比，以使光二極管52有高的響應(yīng)率。
本申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到有兩個(gè)因素會(huì)影響將被收集并作為電流經(jīng)光二極管的觸點(diǎn)傳送到外部處理電路的電子和空穴的百分比。第一個(gè)因素涉及載流子移動(dòng)或漂流到這些觸點(diǎn)的速度，這里這種速度直接隨載流子路徑上的電場(chǎng)強(qiáng)度而變化。例如，在圖4E中，形成的電子將向N+區(qū)域漂移，空穴將向P+基底漂移，沿這些路徑的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)影響帶寬。應(yīng)注意這些路徑大致沿著與集成電路的表面的法向方向。如果集成電路的表面是在XZ平面，則這些路徑大致平行于Y軸，這樣大致確定載流子的漂移速度的電場(chǎng)是沿Y軸方向的電場(chǎng)。
第二個(gè)影響將被收集并作為電流傳送的載流子百分比的因素是載流子漂移應(yīng)發(fā)生的距離。因此，通過(guò)增加電場(chǎng)強(qiáng)度和減小沿電子和空穴必須經(jīng)過(guò)以到達(dá)這些觸點(diǎn)的這些路徑的距離，該光二極管的帶寬可以大為增加。
圖4A-4D是本發(fā)明的四個(gè)實(shí)施例的PN結(jié)的剖面圖，其中P型或N型半導(dǎo)體材料具有分布式結(jié)構(gòu)，以減小電子和空穴二者移經(jīng)的距離，從而增加在影響電子和空穴的漂移的區(qū)域中的電場(chǎng)強(qiáng)度。
圖4A(表示埋入結(jié)型分布式PD結(jié)構(gòu))中的光二極管60以如下方式形成首先在N+基底上生長(zhǎng)一N-外延層，在外延層的兩個(gè)分開(kāi)的區(qū)域上進(jìn)行摻雜，使得形成彼此相鄰的兩個(gè)P+區(qū)域62a、62b。在這樣形成的結(jié)構(gòu)的頂上生長(zhǎng)另一N-外延層，以得到一埋入式的PN結(jié)。兩個(gè)P+區(qū)62a、62b由一P+連接部分或?qū)щ婓w連接，以形成一單一的P+區(qū)域62，從而在P+區(qū)域和N-外延層之間形成單一的PN結(jié)。因此，當(dāng)由電源VA跨P+和N-區(qū)域加上反向偏壓時(shí)，在圍繞P+區(qū)域的N-外延層中形成耗盡區(qū)，如圖4A所示。單側(cè)結(jié)耗盡寬度Xd正比于由電源VA所加的電壓幅值的平方根。
為了增加耗盡區(qū)中的電場(chǎng)并由此增加載流子(電子和空穴)的漂移速度，在P+區(qū)的兩個(gè)部分62a和62b之間的距離最好不超過(guò)兩倍的Xd。當(dāng)這兩個(gè)部分62a和62b之間的間距處于此范圍內(nèi)時(shí)，至少一部分載流子移到觸點(diǎn)所經(jīng)距離也減小。因此，在區(qū)域P+中的半導(dǎo)體材料的分布式性質(zhì)相對(duì)于傳統(tǒng)光二極管設(shè)計(jì)52增加了光二極管60的帶寬和響應(yīng)率。
圖4B是本發(fā)明的另一實(shí)施例的光二極管的PN結(jié)的剖面圖(表面結(jié)型分布式PD結(jié)構(gòu))。參見(jiàn)圖4A、4B，光二極管60′不同于圖4A的光二極管60之處在于光二極管60′是表面結(jié)型，而光二極管60的是埋入結(jié)型。因此，表面結(jié)60′沒(méi)有生長(zhǎng)在P+區(qū)頂上或原始N-外延層上的附加的N-外延層，使得在電壓源和P+區(qū)之間的接觸區(qū)可以直接形成。同樣，在單一P+區(qū)62′的兩個(gè)部分62a′和62b′之間的間距不超過(guò)兩倍的單側(cè)結(jié)耗盡寬度。最好是，N-外延層的厚度在約10-15微米的范圍內(nèi)，以使在653和790nm的響應(yīng)率最大。
圖4C(表示埋入結(jié)型分布式PD結(jié)構(gòu))和4D(表示表面結(jié)型分布式PD結(jié)構(gòu))分別類(lèi)似于圖4A和4B的情況，除了圖4C和4D中的光二極管是如下形成的開(kāi)始用一P+基底，在基底上生長(zhǎng)一P-外延層，和注入摻雜物以在外延層中形成N+摻雜區(qū)域。圖4C所示的光二極管是一埋入結(jié)型，而圖4D中的是表面結(jié)型。在圖4D中，最好P-外延層的厚度是在約8-10微米的范圍內(nèi)，以使在653和790nm的響應(yīng)率最大。
圖4A和4B中的集成P+區(qū)的兩個(gè)部分62a、62b或62a′、62b′及圖4C和4D中的集成N+區(qū)的相應(yīng)兩個(gè)部分形成兩個(gè)電容極板，其電容反比于它們之間的距離或間距。由于結(jié)的容性負(fù)載將限制光探測(cè)器的帶寬響應(yīng)，所以不希望這種間距太小。因此，在該優(yōu)選實(shí)施例中，最好這種間距不小于單側(cè)結(jié)耗盡寬度Xd。
圖5A至圖7B表示不同PD結(jié)構(gòu)的PDICY電場(chǎng)的仿真數(shù)據(jù)。
圖5A是諸如圖4C和4D中的結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)等高線的圖形，其偏壓為2.5伏，其中所示電場(chǎng)矢量的幅值是在垂直于基底的方向上的電場(chǎng)的幅值(表示的是PDIC_9_1，2.5V反向偏壓和不在N+陰極間夾P+(PSNSNSP＝1-5-5-11-5-5-1)、N+之間距＝11μm的Y電場(chǎng)等高圖)。在圖5A中，P+基底在XZ平面中，兩個(gè)N+區(qū)沿X軸分隔開(kāi)。在圖5A的注解中，“PSNSNSP＝至1-5-5-11-5-5-1”表示在圖中沿X軸從左至右，設(shè)有與下一半導(dǎo)體區(qū)隔開(kāi)5微米的間距的一個(gè)1微米P區(qū)；該下一半導(dǎo)體區(qū)是一5微米寬的N區(qū)，該區(qū)與一5微米寬的下一N區(qū)隔開(kāi)11微米的間距；這里該下一N區(qū)與一個(gè)1微米寬的下一半導(dǎo)體P區(qū)分隔開(kāi)5微米。這里所有尺寸都是沿X軸方向。
圖7A是諸如圖4E中的傳統(tǒng)光二極管結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)等高線圖形，其形式與圖5A相同。圖7A所示的PN結(jié)的偏壓也為2.5伏(PNP＝2-16-2，PDIC_21)。參見(jiàn)圖5A和7A，可見(jiàn)與圖7A中的情況相比，在圖5A中的PN結(jié)周?chē)母叩枚嗟陌俜直鹊目臻g中電場(chǎng)具有明顯高的強(qiáng)度。
圖5B示出通過(guò)使單一N+區(qū)的兩個(gè)分布式N+部分比圖5A中靠得更近所得到的對(duì)電場(chǎng)等高圖的影響(表示PDIC_9_2，1.4V反向偏壓和N+陰極間不夾P+的Y電場(chǎng)等高圖(NSN＝5-5-5))。如圖5B所示，該兩個(gè)部分分開(kāi)5微米的間距，于是在這兩個(gè)部分之間的區(qū)域中的電場(chǎng)要比圖5A中所示的具有高得多的強(qiáng)度。對(duì)于圖5A和圖5B中的等高圖，與圖7A中情況相比，其在PN結(jié)處或附近的高得多的百分比空間中處于高電場(chǎng)強(qiáng)度。圖5B中的結(jié)的反向偏壓為1.4伏。從傳統(tǒng)光二極管設(shè)計(jì)，諸如圖4E中的設(shè)計(jì)在1.4伏反向偏壓下所得的電場(chǎng)等高圖如圖7B所示(表示的是反向偏壓＝1.4V的傳統(tǒng)PDIC(PNP＝2-16-2，PDIC_21))。
本申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到，通過(guò)在形成結(jié)的一側(cè)的分布式半導(dǎo)體材料的兩個(gè)部分之間包括一高濃度摻雜的區(qū)域，可以進(jìn)一步增強(qiáng)電場(chǎng)幅度，這例如是在圖4C、4D中的結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)N+部分之間加入高濃度摻雜的P+區(qū)，或是在圖4A、4B中的結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)N+部分之間加入高濃度摻雜的P+區(qū)而進(jìn)行的。這種情況示于圖6A-6C。在圖6A(表示的是PDIC_9，2.5V反向偏壓的Y電場(chǎng)等高圖(PSNSPSNSP＝1-5-5-5-1-5-5-5-1))所示的結(jié)構(gòu)中，在兩個(gè)N+區(qū)之間的中途包括一沿X軸寬度為1微米的P+區(qū)，該P(yáng)+區(qū)離這兩個(gè)N+區(qū)的每一個(gè)的距離均為5微米。換言之，除了在兩個(gè)N+部分之間的中途加入附加的1微米的P+區(qū)，圖6A所示的PN結(jié)與圖5A中的結(jié)相同。與圖5A中的電場(chǎng)等高圖相比，圖6A中的電場(chǎng)等高圖在兩個(gè)N+部分間的區(qū)域具有高得多的電場(chǎng)幅值。附加的1微米的P+區(qū)以與圖4C、4D的構(gòu)造中的P-外延層和P+基底相同的電壓加上偏壓(未示出)。類(lèi)似地，在圖4A、4B的構(gòu)造中在兩個(gè)P+部分之間的中途加入附加的1微米的N+區(qū)，附加的1微米的N+區(qū)以與N-外延層和N+基底相同的電壓加上偏壓(未示出)。
在圖6A中，PN結(jié)反向偏壓為2.5伏。在圖6B中示出與圖6A所示的相同結(jié)的相似電場(chǎng)等高圖，但其反向偏壓為1.4伏，而不是2.5伏(即表示的是，PDIC_9，1.4V反向偏壓的Y電場(chǎng)等高圖(PSNSPSNSP＝1-5-5-5-1-5-5-5-1，PDIC_9))。圖6C示出與圖5B類(lèi)似從反向偏壓PN結(jié)所得的電場(chǎng)等高圖(即表示的是PDIC_9_1，1.4V反向偏壓和在N+陰極間夾有P+的Y電場(chǎng)等高圖(NSPSN＝5-1-3-1-5))，但其中在兩個(gè)N+部分之間包括沿X方向?qū)挾葹?微米的附加的P+區(qū)。從圖6C和5B的比較可看出，在這兩個(gè)部分之間的附加的高摻雜區(qū)域進(jìn)一步增強(qiáng)了PN結(jié)周?chē)碾妶?chǎng)幅度。
圖8A是本發(fā)明一實(shí)施例的包括光探測(cè)器A、B、C、D的四象限(quad)探測(cè)器的剖面圖。如圖8A所示，四個(gè)探測(cè)器A-D的每一個(gè)包括在一端由金屬觸接件106相連接的五個(gè)N+區(qū)的條帶102。盡管該五個(gè)條帶不由同一N+材料連接在一起，但它們由金屬裝置連接在一起，使得這五個(gè)條帶將處于相同電勢(shì)，并由此在此二極管中的PN結(jié)中的半導(dǎo)體區(qū)域中起公共結(jié)點(diǎn)的作用。N+材料102的五個(gè)條帶在P-外延層中形成，其中在每對(duì)條帶102之間是一P+材料的窄帶104，用于增強(qiáng)各條帶間的電場(chǎng)。為方便集成電路設(shè)計(jì)，可以布設(shè)如圖8B所示的單一單元元件，然后再對(duì)四個(gè)光探測(cè)器A-D的每一個(gè)重復(fù)5次。當(dāng)然，也可以采用在N-外延層中形成的P+材料的五個(gè)條帶來(lái)替代，其中在每對(duì)條帶之間是一N+材料的窄帶，用于增強(qiáng)各條帶間的電場(chǎng)。
如圖8A所示，對(duì)于CD-ROM和DVD-ROM應(yīng)用，四個(gè)探測(cè)器A-D的每一個(gè)是50×50微米見(jiàn)方。由于N+(或P+)材料的五個(gè)條帶102在一端由金屬連接，該五個(gè)條帶可以被視為具有五個(gè)分布區(qū)域的單一N+(或P+)區(qū)。本發(fā)明的另一方面是基于這樣的認(rèn)識(shí)，即對(duì)于CD-ROM和DVD-ROM應(yīng)用，在形成光二極管中的PN結(jié)的一側(cè)的一種類(lèi)型的半導(dǎo)體材料的分布式結(jié)構(gòu)中的任何兩個(gè)部分都分隔開(kāi)一個(gè)在約5-15微米范圍內(nèi)的間距。當(dāng)單一區(qū)域的相鄰部分之間的間距在此范圍內(nèi)時(shí)，就可能使電場(chǎng)強(qiáng)度最佳化。
圖9A是本發(fā)明另一實(shí)施例的在圖3A的四個(gè)探測(cè)器A-D之一的分布式結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖9A所示，該分布式結(jié)構(gòu)可以包括兩組三個(gè)十字形的元件112，每組三個(gè)元件連接在一起，并連接到公共金屬觸接件(未示出)以形成單一N+區(qū)。該兩組分隔開(kāi)少于單側(cè)結(jié)耗盡寬度的兩倍的距離，其間距在5-15微米的范圍內(nèi)。可以在這兩組N+部分之間加入高摻雜P+區(qū)114，以進(jìn)一步增強(qiáng)在兩組N+部分之間的空間中的電場(chǎng)強(qiáng)度。圖9B示出用于圖9A的光探測(cè)器的設(shè)計(jì)的可重復(fù)六次的單個(gè)單元元件。
圖10A是可用在圖3A的四個(gè)探測(cè)器A-D中任何之一的光探測(cè)器的剖面圖。如圖10A所示，N+區(qū)包括用鄰接的N+連接部分122A連接在一起的六個(gè)圓形或圓柱形部分122，其在一端連接到N+觸接件126。在圖10B中還示出了省略連接部分122a的單個(gè)單元設(shè)計(jì)。如上所述，可以包括P+條帶124以增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度。
圖11是本發(fā)明再一實(shí)施例的圖3A的四象限探測(cè)器(A、B、C、D)的剖面圖。如圖11A所示，四個(gè)探測(cè)器A-D的每個(gè)包括一帶有十個(gè)指部(finger)單一N+區(qū)；五個(gè)在頂部，五個(gè)在底部，每對(duì)相鄰的指部分隔開(kāi)一間距，該間距在該優(yōu)選實(shí)施例中在Xd到2Xd的范圍內(nèi)，最好在約5-15微米的范圍內(nèi)。在每對(duì)相鄰的指部之間最好設(shè)有P+區(qū)以增強(qiáng)各指部之間的電場(chǎng)。圖11B是可在用于四象限探測(cè)器設(shè)計(jì)的每個(gè)探測(cè)器中重復(fù)5次的單個(gè)單元的示意圖。在圖8A-11B的每個(gè)設(shè)計(jì)中，N和P型材料可以互換，從而在已從N+基底生長(zhǎng)出來(lái)的N-外延層中形成P+區(qū)和N+區(qū)。
圖12-19是示出本發(fā)明的制造CMOS器件的各處理步驟的各半導(dǎo)體基底和在同一半導(dǎo)體基底中的光二極管的剖面圖，其中在基底上的用于CMOS器件的部分進(jìn)行Vth注入，但將在基底上的用于光探測(cè)器的區(qū)域遮蔽起來(lái)。圖12是半導(dǎo)體基底200的剖面圖，包括N+基底202、N-外延層204和氧化物層206。如圖12所示，將N阱掩模和光阻材料用于N阱注入。圖13是基底200和用于P阱注入的P阱掩模和光阻材料的剖面圖，所得的帶有所成P阱和N阱注入的半導(dǎo)體基底200′示于圖14。如圖14所示，在二氧化硅層206的頂上形成氮化硅層208。如圖14和15所示，采用一活性掩模來(lái)界定氮化物層和用于P場(chǎng)注入(P field implant)的P阱掩模，以界定氮化硅層并進(jìn)行P場(chǎng)注入。
采用一光二極管活性掩模220來(lái)遮蔽N-外延層204的一部分204a，其在該N-外延層中要制造光二極管。掩模220只遮蔽要制造光二極管的基底200”的區(qū)域204aVth注入最好是在要制造CMOS器件基底其余部分上形成，如圖16所示。進(jìn)行Vth注入以調(diào)節(jié)CMOS器件的閾電壓。這種區(qū)域204a的遮蔽將防止Vth注入影響要在該區(qū)域中形成的光二極管。之后，在區(qū)域204a中通過(guò)PDP+注入和PDPN+注入制成光二極管，如圖17和18所示。如圖19所示，在二氧化硅層206上形成門(mén)多晶硅層230，在場(chǎng)氧化物層234上形成多晶硅層236。最好是，層230和236用poly(聚)1掩模232在同一處理步驟中形成。在該優(yōu)選實(shí)施例中，在場(chǎng)氧化物234上的多晶硅層與在二氧化硅層206上的門(mén)氧化物在相同的處理步驟中形成，但這不是必須的；換言之，在場(chǎng)氧化物區(qū)域234上的多晶硅層可以在另外的處理步驟中與二氧化硅層206上的門(mén)或多晶硅層不同的掩模來(lái)形成。如下所述，該多晶硅層236形成電容260的底板。
在圖19的結(jié)構(gòu)頂上淀積另一二氧化硅層，以形成poly1/poly2氧化物和門(mén)氧化物層242，如圖20所示；該層242包括層206和淀積在圖19中結(jié)構(gòu)的頂上的附加的二氧化硅。如圖20和21所示，然后在二氧化物層242頂上形成第二多晶硅層244，并采用poly2掩模246來(lái)形成poly2掩模248、poly2電阻(resister)250和電容260的頂部252，該電容260包括如上所述形成的多晶硅層236、多晶硅層252、和在層236和252之間的二氧化硅層，這種二氧化物層是參見(jiàn)圖20如上所述的淀積的。
然后如圖22和23所示，進(jìn)行NLDD、PLDD注入，如圖24和25A所示，進(jìn)行N+S/D和P+S/D注入。之后，如圖25B所示，形成三個(gè)金屬層M1、M2、M3和用來(lái)觸接的通路(via)1和2，并如圖25C所示形成減反射(AR)涂層內(nèi)腐蝕。如圖25C所示的AR涂層內(nèi)腐蝕處理在圖26A-26D中更詳細(xì)示出。因此，在形成金屬和金屬間層后，半導(dǎo)體基底200的剖面圖示于圖26A。基底200在多晶硅掩模層248上具有二氧化硅層272，在形成不同金屬層期間在二氧化物層272上有附加的氧化物層274。采用PD掩模276和光阻材料278來(lái)蝕刻層272和274，其中用多晶硅掩模層248作為蝕刻阻擋層，如圖26B所示。在圖20中更清楚地示出形成光二極管的多晶硅層248和區(qū)域204a之間的poly1/poly2二氧化硅層242。去除多晶硅層248，得到圖26C中的結(jié)構(gòu)。如上指出的，由于初始二氧化硅層206和淀積在層206頂上以形成組合的二氧化硅層242的二氧化硅層都得到精確的控制，因此二氧化硅層242的厚度也有很好的控制。如圖26D所示，另一二氧化硅層淀積在圖26C的整個(gè)結(jié)構(gòu)的頂上。淀積在光探測(cè)器區(qū)域204a頂上的二氧化物層242上的二氧化硅與層242很好地鍵合，因?yàn)槎嗑Ч鑼?48在圖26B所示的內(nèi)腐蝕處理期間保持了層242的表面的完整性。淀積在圖26C的結(jié)構(gòu)上的二氧化硅層與層242一起形成二氧化硅的組合層282，如圖26D所示。然后，在二氧化硅層282的頂上淀積一層氮化硅284。以形成減反射涂層。以這種方式，二氧化硅層282和氮化硅層284的總厚度可以被精確控制到所需厚度，以使在層282、284和區(qū)域204a之間的界面所反射的輻射量最小。層282、284和這些層上的包裝層的最佳厚度范圍在上文中作了解釋。
如上所述，最好是，形成電容260的下極板236的多晶硅層與門(mén)多晶硅層230形成在一起，并且電容260的上多晶硅極板252與掩模248形成在一起。最好是，參見(jiàn)圖16，在形成區(qū)域204a中的光探測(cè)器之前的形成CMOS器件期間進(jìn)行Vth注入處理，如圖16-19所示。
雖然以上描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但應(yīng)理解本發(fā)明并不局限于此，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可進(jìn)行各種修改和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，這些都應(yīng)涵蓋在所附的權(quán)利要求界定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光探測(cè)器，包括半導(dǎo)體基底，在該基底的表面上設(shè)有光敏區(qū)域；和在整個(gè)區(qū)域上的一減反射濾光層，所述濾光層包括氮化硅的第一層和與該第一層相鄰接的第二介電層。
2.如權(quán)利要求1所述的光探測(cè)器，其中所述第二層與所述區(qū)域觸接。
3.如權(quán)利要求2所述的光探測(cè)器，其中所述區(qū)域包括一PN結(jié)，所述第二層與所述結(jié)觸接以減少漏電流。
4.如權(quán)利要求2所述的光探測(cè)器，其中所述區(qū)域包括以PN結(jié)。
5.如權(quán)利要求4所述的光探測(cè)器，其中所述區(qū)域包括第一類(lèi)型的半導(dǎo)體材料的第一區(qū)域；和第二類(lèi)型的半導(dǎo)體材料的第二區(qū)域，與所述第一區(qū)域形成PN結(jié)；所述光探測(cè)器還包括用于施加跨所述結(jié)的反向偏壓的裝置；其中，所述第一區(qū)域具有分隔開(kāi)的至少兩個(gè)部分，其間距不大于在所述反向偏壓下的單側(cè)結(jié)耗盡寬度的兩倍。
6.如權(quán)利要求1所述的光探測(cè)器，其中所述第一和第二層的厚度被基本最佳化，以使在650和790NM波長(zhǎng)的光反射最小。
7.如權(quán)利要求6所述的光探測(cè)器，其中所述第一層的厚度為在7000+500埃的范圍內(nèi)，所述第二層的厚度為在2400至2850埃的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的光探測(cè)器，其中所述涂層還包括一在所述氮化硅層上的透明包裝層，所述包裝層的折射率為在約1.52至1.57的范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的光探測(cè)器，其中所述第二層包括二氧化硅。
10.一種制造光探測(cè)器的方法，包括以下步驟在一半導(dǎo)體基底上或中提供一設(shè)有光敏區(qū)域的結(jié)構(gòu)，在所述區(qū)域上提供一掩模層，在該掩模層上提供一種材料；用所述掩模層作為掩模，從所述結(jié)構(gòu)上去除在所述掩模層上的所述材料；去除所述掩模層；和在所述區(qū)域上形成氮化硅的第一層、和與該第一層鄰接的介電材料的第二層，該第二層具有預(yù)定的寬度。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述形成步驟在基本上整個(gè)光敏區(qū)域上形成所述第一和第二層。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述提供步驟在所述基底上提供一具有多晶硅層的結(jié)構(gòu)，所述多晶硅層的一部分是所述掩模層。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述提供步驟在所述基底上提供一具有多晶硅門(mén)層的CMOS結(jié)構(gòu)，并且包括與所述多晶硅柵極層一起形成所述掩模層。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述提供步驟在所述基底上提供一具有多晶硅層和電容的CMOS結(jié)構(gòu)，所述電容包括一第一和第二多晶硅層，并且其中所述提供步驟包括與所述第一或第二多晶硅層一起或與所述多晶硅門(mén)層一起形成所述掩模層。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述多晶硅柵極層和所述第一多晶硅層形成在一起，并且所述掩模層與所述第二多晶硅層形成在一起。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述區(qū)域包括PN結(jié)，所述形成步驟形成與該結(jié)相觸接的第二層，以減少漏電流。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述形成步驟形成所述第一和第二層，使得所述第一層厚度為在7000+500埃范圍內(nèi)，所述第二層厚度為在2400至2850埃范圍內(nèi)。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述形成步驟形成所述第二層，使得該第一層包括二氧化硅材料。
19.一種光二極管，包括第一型的半導(dǎo)體材料的第一區(qū)域；第二型的半導(dǎo)體材料的第二區(qū)域，與該第一區(qū)域形成一PN結(jié)；用于跨該結(jié)施加反向偏壓的裝置；其中所述第一區(qū)域具有分隔開(kāi)的至少兩個(gè)部分，其間距不大于在所述反向偏壓下的單側(cè)結(jié)耗盡寬度的兩倍。
20.如權(quán)利要求19所述的光二極管，其中所述至少兩個(gè)部分間距不小于在所述反向偏壓下的單側(cè)結(jié)耗盡寬度。
21.如權(quán)利要求19所述的光二極管，其中所述至少兩個(gè)部分間距不大于15微米。
22.如權(quán)利要求19所述的光二極管，其中所述光二極管進(jìn)一步包括在所述第一區(qū)域的兩個(gè)部分之間的第三區(qū)域，所述第三區(qū)域包括第二型的高摻雜半導(dǎo)體材料。
23.如權(quán)利要求22所述的光二極管，其中所述兩個(gè)部分包括N+材料，所述第三區(qū)域包括P+材料。
24.如權(quán)利要求21所述的光二極管，其中所述兩個(gè)部分包括P+材料，所述第三區(qū)域包括N+材料。
25.如權(quán)利要求19所述的光二極管，進(jìn)一步包括在所述整個(gè)第一和第二區(qū)域上的減反射濾光層，所述濾光層包括氮化硅的第一層和與該第一層鄰接的第二介電層。
26.如權(quán)利要求19所述的光二極管，其中所述第一和第二區(qū)域形成一表面結(jié)。
27.如權(quán)利要求19所述的光二極管，其中所述第一和第二區(qū)域形成一埋入結(jié)。
28.一種從盤(pán)表面讀取記錄信息的設(shè)備，包括提供輻射給該表面的裝置；和光二極管，用于檢測(cè)由所述提供裝置提供并由所述盤(pán)改變的輻射；所述光二極管包括第一型的半導(dǎo)體材料的第一區(qū)域；第二型的半導(dǎo)體材料的第二區(qū)域，與該第一區(qū)域形成一PN結(jié)；用于跨該結(jié)施加反向偏壓的裝置；其中所述第一區(qū)域具有分隔開(kāi)的至少兩個(gè)部分，其間距在約5-15微米的范圍內(nèi)。
29.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中所述光二極管進(jìn)一步包括在所述第一區(qū)域的兩個(gè)部分之間的第三區(qū)域，所述第三區(qū)域包括第二型的高摻雜半導(dǎo)體材料。
30.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中所述兩個(gè)部分包括N+材料，所述第三區(qū)域包括P+材料。
31.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中所述兩個(gè)部分包括P+材料，所述第三區(qū)域包括N+材料。
32.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中所述光二極管進(jìn)一步包括在所述整個(gè)第一和第二區(qū)域上的減反射濾光層，所述濾光層包括氮化硅的第一層和與該第一層鄰接的第二介電層。
33.一種用于轉(zhuǎn)換光信號(hào)為電信號(hào)的設(shè)備，包括用于提供光給表面的裝置；和一半導(dǎo)體基底，具有一提供響應(yīng)于光信號(hào)的電信號(hào)的光探測(cè)器區(qū)域和一用于處理該電信號(hào)的電路區(qū)域，所述電路區(qū)域只包括CMOS器件。
34.如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括在所述整個(gè)光探測(cè)器區(qū)域上的減反射濾光層，所述濾光層包括氮化硅的第一層和與該第一層鄰接的第二介電層。
35.如權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中所述電路區(qū)域具有一多晶硅門(mén)層，所述濾光層用一多晶硅層作為掩模在所述光探測(cè)器區(qū)域上形成所述濾光層，所述多晶硅層與所述多晶硅門(mén)層形成在一起。
36.如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括在所述電路區(qū)域中的一電容，所述電路區(qū)域具有一多晶硅柵極層，其中所述電容包括一第一和第二多晶硅層；所述第一多晶硅層與所述多晶硅門(mén)層形成在一起，所述濾光層用一第三多晶硅層作掩模在所述光探測(cè)器區(qū)域上形成，其中所述第二和第三多晶硅層在同一處理步驟中形成。
37.一種制造光探測(cè)器的方法，包括以下步驟處理一半導(dǎo)體基底，以提供一響應(yīng)于光信號(hào)而提供電信號(hào)的光探測(cè)器區(qū)域、和一用于處理該電信號(hào)的電路區(qū)域，所述電路區(qū)域只包括CMOS器件，所述處理包括提供一掩模以遮蔽其中已經(jīng)或?qū)⒁纬晒馓綔y(cè)器區(qū)域的基底的部分；和用摻雜劑注入所述電路區(qū)域，以調(diào)整其至少一個(gè)閾電壓，但由于有所述掩模，不對(duì)所述基底的部分進(jìn)行注入。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述注入步驟在形成所述光探測(cè)器區(qū)域之前和在形成CMOS器件期間進(jìn)行。
全文摘要
為使反射量最小,在光探測(cè)器整個(gè)光敏區(qū)域上形成有氮化硅和二氧化硅復(fù)合層的減反射涂層。復(fù)合層包括氮化硅層和與之鄰接的介電層。減反射涂層可在用于制造光二極管PN結(jié)和放大光探測(cè)器信號(hào)的CMOS器件的CMOS處理中形成。光二極管PN結(jié)中的P+或N+材料具有分布式設(shè)計(jì),該區(qū)域的兩個(gè)部分以Xd到2Xd的間距分隔開(kāi)以增強(qiáng)帶寬。用掩模遮蔽形成光探測(cè)器區(qū)域的基底部分,調(diào)整其它部分的閾電壓。掩模防止光探測(cè)器區(qū)域受該注入影響。
文檔編號(hào)G02B1/11GK1253283SQ9912020
公開(kāi)日2000年5月17日 申請(qǐng)日期1999年9月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月18日
發(fā)明者曾觀榮 申請(qǐng)人:卡佩拉微型系統(tǒng)公司