專利名稱：結(jié)合有電路的光接收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)合有電路的光接收裝置，其中光接收裝置包括在同一襯底上的光探測光電二極管部分和電路元件。本發(fā)明尤其涉及一種結(jié)合有電路的光接收裝置的結(jié)構(gòu)，用以改進(jìn)光探測光電二極管部分的性能。
近年來，光盤裝置變得越來越小，而其性能變得越來越高。隨著這種改進(jìn)，增加了對結(jié)構(gòu)緊密和重量輕的光讀取裝置的需求。為實現(xiàn)這種光讀取裝置，提出了一項技術(shù)，其中有在單個全息裝置中集成產(chǎn)生尋軌光束的功能、對光分束的功能和產(chǎn)生誤差信號的功能；激光二極管、分束光電二極管等容放在單個裝配盒中；或全息裝置安置在裝配盒的上表面。這種技術(shù)稱作光模塊。
包含在光讀取裝置中的部件是一個結(jié)合有電路的光接收裝置。在結(jié)合有電路的光接收裝置中，集成例如，將信號光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?光電轉(zhuǎn)換信號)的光探測光電二極管部分的電路元件、用于處理光電轉(zhuǎn)換信號的晶體管、電阻和電容器。
圖5表示傳統(tǒng)的結(jié)合有電路的光接收裝置4000的橫截面圖。
結(jié)合有電路的光接收裝置4000包括光電二極管區(qū)51和用于處理光電轉(zhuǎn)換信號的外部電路區(qū)52，其中光電二極管區(qū)51中設(shè)置有把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光探測光電二極管。特別是，在外部電路區(qū)52中，安裝了NPN晶體管和直立的PNP晶體管。
為了降低結(jié)合有電路的光接收裝置4000的生產(chǎn)成本，增加制造工藝的公用性。對于光電二極管區(qū)51和外部電路區(qū)52，順次提供P型襯底53(P)、P型外延層54(P-)和N型外延層55(N)。在光電二極管區(qū)51中，具有PN結(jié)的P型外延層54和N型外延層55，形成光探測光電二極管區(qū)。在外部電路區(qū)52中，上述兩個晶體管由于雜質(zhì)擴(kuò)散提供給P型外延層54和N型外延層55。
光電二極管的光敏性和響應(yīng)速度通常是光電二極管性能的主要量度。光敏性由耗散層產(chǎn)生的載流子數(shù)量和在耗散層之外產(chǎn)生并在光探測中當(dāng)把反向偏壓施加給PN結(jié)時由于載流子擴(kuò)散而到達(dá)耗散層的載流子數(shù)量之和來決定。響應(yīng)速度在很大程度上受探測光電二極管PN結(jié)的電容量值影響。因此，為足夠增大耗散層的有效做法是增加光電二極管的光敏性和降低結(jié)的電容量以提高響應(yīng)速度。
因此，作為第一導(dǎo)電型區(qū)域，如上所述地使用P型襯底53，其中P型襯底53設(shè)置在P型外延層54具有低濃度(高的特定阻力)的表面。或者也可用P型低濃度襯底(未示出)代替。
這樣的襯底導(dǎo)致耗散層容易在吸收光的第一導(dǎo)電型區(qū)中膨脹，因此使得能夠有效利用進(jìn)入的信號光。另外，可降低PN結(jié)電容量。
因此隨著時間的推移，由于光記錄介質(zhì)如光盤的記錄密度變大，所以施加到介質(zhì)上的光的波長減小。特別是，當(dāng)具有780nm的紅外光用于CD盤時，650nm的減小波長的紅光用于DVD?，F(xiàn)在正在開發(fā)使用進(jìn)一步減少波長的大約410nm的藍(lán)光。
但是，當(dāng)信號波長減少時，信號光可以到達(dá)的硅的厚度(后面稱為穿透厚度)也快速減少。例如，雖然780nm光的穿透厚度長達(dá)大約8μm，但410nm光的穿透厚度小于或等于大約0.3μm。
圖5所示的常規(guī)結(jié)合有電路的光接收裝置4000中光電二極管的結(jié)構(gòu)存在如下問題。
(1)N型外延層55通常需要至少大約1μm或更大的厚度，以便在外部電路區(qū)52中提供晶體管。另外，提供具有高濃度的N型擴(kuò)散區(qū)56(N+)，以降低陰極電阻，使得穿透光大部分被基本上沒有耗散的N型外延層55吸收。因此，載流子的復(fù)合率較高并且復(fù)合的載流子不能對光電電流做貢獻(xiàn)，故不能增加光敏性。另外，光探測光電二極管部分的PN結(jié)電容太大以至于不能達(dá)到高響應(yīng)速度。
(2)不考慮外部電路區(qū)52的一致性，N型外延層55可制造得很薄。在這種情況下，當(dāng)N型外延層55生長時，由于外部隔離擴(kuò)散區(qū)57(P+)或膜生產(chǎn)裝置的作用，發(fā)生P型自動摻雜。自動摻雜的發(fā)生導(dǎo)致在第一導(dǎo)電區(qū)(P型襯底53，其具有在其上生長的低濃度P型外延層；或P型低濃度襯底)和在其上生長的N型外延層55之間的界面附近形成一個勢能峰值，破壞了響應(yīng)特征。
(3)為減少生產(chǎn)步驟和提高對短波光的敏感性，可提供光探測光電二極管部分，其中在N型外延層55中提供P型擴(kuò)散區(qū)。但是，在這種情況下，用在P型擴(kuò)散區(qū)中的硼在其表面分離，因此Ns(表面濃度)很低。結(jié)果是，復(fù)合的表面增加，使得敏感性降低。另外，對于由于其結(jié)構(gòu)而具有較大穿透厚度的長波，光探測光電二極管的光敏性不能增加。因為耗散層不能變大，所以結(jié)的電容增加并因此降低響應(yīng)速度。
(4)在圖5所示的常規(guī)結(jié)構(gòu)中，其中光探測光電二極管部分被在其中上下進(jìn)行散射的隔離擴(kuò)散區(qū)57分離，假設(shè)光照射到隔離擴(kuò)散區(qū)57。如圖6A和6B所示，隔離擴(kuò)散區(qū)57的雜質(zhì)濃度分布具有沿圖5A-A′線的輪廓和沿圖5B-B′線的輪廓。產(chǎn)生的載流子在圖6A的凹陷處累積。參考圖6B，因為中部實際上沒有傾斜，積累的載流子以低速橫向移動。因此，不能改進(jìn)響應(yīng)速度。
根據(jù)上述原因，在記錄和重放裝置中，需要對應(yīng)于各個波長區(qū)的多個結(jié)合有電路的光接收裝置，采用不同波長如短波和長波的信號光以與光記錄介質(zhì)匹配。這導(dǎo)致復(fù)雜的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，結(jié)合有電路的光接收裝置包括一個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底、一個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層、一個第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)，其設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的第一部分、設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一部分和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的第二部分中的電路元件。第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)形成一個光探測光電二極管部分，并且第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)具有擴(kuò)散厚度小于或等于短波長信號光的穿透厚度。
在本發(fā)明的一個實施例中，第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)的擴(kuò)散厚度小于或等于0.3μm。
在本發(fā)明的一個實施例中，短波長信號光為藍(lán)光。
因此，其中設(shè)置有電路元件的第一和第二半導(dǎo)體層的厚度足夠厚，并且可在第二半導(dǎo)體層中的光電二極管區(qū)表面的淺處部位提供PN結(jié)。甚至短波長信號光也可被足夠吸收。這使得實現(xiàn)一種具有高敏感性的光探測光電二極管部分的結(jié)合有電路的光接收裝置。
另外，當(dāng)?shù)谝缓偷诙雽?dǎo)體層的濃度設(shè)為低值時，如常規(guī)的情況一樣，光探測光電二極管部分中的耗散層向襯底側(cè)充分?jǐn)U展。這使得能夠?qū)崿F(xiàn)具有高敏感性的光探測光電二極管部分的結(jié)合有電路的光接收裝置。這些特性在長波信號光的情況中不會降低。
當(dāng)硅作為包含在光電二極管區(qū)中的半導(dǎo)體材料使用時，這個特別有效。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的表面雜質(zhì)濃度大于或等于1×1014cm-3。
因此，可增強(qiáng)抗自動摻雜能力。不理想的自動摻雜濃度最大為大約1×1014cm-3。在上述表面濃度的情況中，自動摻雜不會實質(zhì)上影響光探測光電二極管特性的變化。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層具有這樣的雜質(zhì)濃度當(dāng)反向偏壓施加給探測光信號的光探測光電二極管部分上時，從第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)之間的界面向第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層擴(kuò)展的耗散層，到達(dá)的位置比第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層之間的界面要深。
這使得有可能去除在制造過程中由于自動摻雜而在第一和第二半導(dǎo)體層之間界面處的勢能峰值的影響。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的高濃度掩埋層設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底和第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層之間，其中高濃度掩埋層的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度。
因此，降低了沿橫向到達(dá)電極的陽極電阻。另外，當(dāng)長波信號光進(jìn)入裝置時，產(chǎn)生一個勢壘以抵制比掩埋層更深的地方產(chǎn)生的載流子。在這種情況下，阻止向光電流提供載流子，由此能夠避免由于散射電流而降低響應(yīng)速度。
在本發(fā)明的一個實施例中，通過掩埋擴(kuò)散法或外延生長法提供第一導(dǎo)電型的高濃度掩埋層。
在掩埋擴(kuò)散法的情況下，可以很容易得到結(jié)合有電路的光接收裝置。在外延生長法的情況下，可以很高的精確度控制其濃度輪廓線。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一部分和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的第二部分具有N型阱區(qū)和P型阱區(qū)，并且利用采用N型阱區(qū)和P型阱區(qū)提供電路元件。
對于光電二極管，可自由地設(shè)計條件，如導(dǎo)電型和在其上設(shè)置電路元件如晶體管的外延生長層的濃度。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的隔離擴(kuò)散區(qū)設(shè)置在光探測光電二極管部分和電路元件之間，其中隔離擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度，并且第一導(dǎo)電型的隔離擴(kuò)散區(qū)到達(dá)的位置較光探測光電二極管部分和電路元件要深。
可減少在深度方向上到達(dá)電極的陽極電阻，由此減小CR時間常數(shù)并達(dá)到高速響應(yīng)特征。
在本發(fā)明的一個實施例中，每個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度大于或等于1×1014cm-3。
可形成結(jié)合有電路的光接收裝置，該裝置具有吸收任何從長波到短波的光的光探測光電二極管部分，并在長波到短波的區(qū)間具有高光敏性和高速響應(yīng)。
在本發(fā)明的一個實施例中，第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)被第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層分成多個區(qū)。
因為沒有采用由向上和向下高濃度散射法得到的絕緣結(jié)構(gòu)，所以實質(zhì)上不存在非高濃度的隔離擴(kuò)散區(qū)。因此，實質(zhì)上在多個區(qū)沒有耗散層產(chǎn)生，并且在多個區(qū)之下產(chǎn)生的載流子到達(dá)耗散層而不沿隔離擴(kuò)散區(qū)移動。因此，可實現(xiàn)具有改進(jìn)響應(yīng)速度的分離的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中該光接收裝置具有劃分的光探測光電二極管部分。
在本發(fā)明的一個實施例中，第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)域被凹槽分為多個區(qū)。
比起當(dāng)光探測光電二極管使用可較大幅度降低側(cè)邊的寄生電容，其降低程度遠(yuǎn)大于通過利用隔離擴(kuò)散區(qū)的向上和向下的高濃度散射法分割時的情形。因此，可以實現(xiàn)具有改進(jìn)的CR時間常數(shù)的分割的光探測二極管部分的結(jié)合有電路的光接收裝置。
在本發(fā)明的一個實施例中，由LOCOS法提供凹槽。
因為半導(dǎo)體層通過LOCOS法去除，所以可得到高可靠性的光電二極管。雖然可用溝道法制造本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，但由于干蝕刻增加結(jié)的泄漏，導(dǎo)致光電二極管特性的衰減。當(dāng)由LOCOS法制造凹槽時，可實現(xiàn)具有更可靠的光探測光電二極管部分的結(jié)合有電路的光接收裝置。
根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，結(jié)合有電路的光接收裝置包括一個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底、一個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層、一個第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層、一個到達(dá)設(shè)置在第二半導(dǎo)體層中第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一凹槽、一個設(shè)置在第一導(dǎo)電型第一半導(dǎo)體層的第一部分的第二導(dǎo)電型擴(kuò)散區(qū)，該第一部分暴露在第一凹槽底側(cè)、以及一個設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第二部分和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的第一部分中的電路元件。第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)形成一個光探測光電二極管部分。第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)具有小于或等于短波長信號光的穿透厚度的擴(kuò)散厚度。
因此，對于光探測光電二極管部分，可自由獨(dú)立地確定第二半導(dǎo)體的條件，如導(dǎo)電型、濃度、厚度等?？稍O(shè)計電路元件所需的條件?？稍诘谝话雽?dǎo)體層中的光電二極管區(qū)表面的淺處部位設(shè)置PN結(jié)，并且在耗散層中即使短波長信號光也可被充分地吸收。因此，可實現(xiàn)有一個電路元件的結(jié)合有電路的光接收裝置，該裝置具有最佳特性和高敏感性光探測光電二極管。
因為凹槽厚度到達(dá)的區(qū)域比第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層之間的界面要深，所以可去除產(chǎn)生在界面附近的自動摻雜層。另外，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體層的濃度設(shè)為低值時，如常規(guī)的情況一樣，光探測光電二極管部分中的耗散層向襯底側(cè)充分?jǐn)U展。這使得能實現(xiàn)高速光探測光電二極管部分。這些性能在長波信號光的情況中不會降低。
在本發(fā)明的一個實施例中，第二導(dǎo)電型擴(kuò)散區(qū)的擴(kuò)散厚度小于或等于0.3μm。
在本發(fā)明的一個實施例中，短波長信號光為藍(lán)光。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的高濃度掩埋層設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底和第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層之間，其中高濃度掩埋層的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的高濃度掩埋層由掩埋擴(kuò)散法或外延生長法提供。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第二部分和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的第一部分具有N型阱區(qū)和P型阱區(qū)，并且采用N型阱區(qū)和P型阱區(qū)提供電路元件。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的隔離擴(kuò)散區(qū)設(shè)置在光探測光電二極管部分和電路元件之間，其中隔離擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度，并且隔離擴(kuò)散區(qū)到達(dá)的位置比光探測光電二極管部分和電路元件要深。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度大于或等于1×1014cm-3。
在本發(fā)明的一個實施例中，第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)被第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層分成多個區(qū)。
在本發(fā)明的一個實施例中，第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)域被第二凹槽分為多個區(qū)。
在本發(fā)明的一個實施例中，由LOCOS法提供第一凹槽。
根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，結(jié)合有電路的光接收裝置包括一個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底、一個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層、一個到達(dá)設(shè)置在第一半導(dǎo)體層上的第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層中的第一凹槽、一個設(shè)置在第一導(dǎo)電型第一半導(dǎo)體層的第一部分的第二導(dǎo)電型擴(kuò)散區(qū)，第一部分暴露在第一凹槽底側(cè)、以及一個設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底的第二部分和第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一部分中的電路元件。第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)形成一個光探測光電二極管部分。第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)具有擴(kuò)散厚度小于或等于短波長信號光的穿透厚度。
因此，不使用很難控制的低濃度(高比電阻)外延生長層，而采用相對容易生產(chǎn)的低濃度襯底?？梢詫崿F(xiàn)具有最佳特性的電路元件和具有高敏感性和在從長波到短波整個區(qū)間具有高速響應(yīng)的光探測光電二極管的結(jié)合有電路的光接收裝置。
在本發(fā)明的一個實施例中，第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)的擴(kuò)散厚度小于或等于0.3μm。
在本發(fā)明的一個實施例中，短波長信號光為藍(lán)光。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體襯底設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底的底側(cè)，其中，第一導(dǎo)電型的高濃度掩埋層設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體襯底上，其中第一導(dǎo)電型的高濃度掩埋層的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底的雜質(zhì)濃度。
因此，在高濃度掩埋層中降低了沿橫向到達(dá)電極的陽極電阻。另外，當(dāng)長波信號光進(jìn)入裝置時，產(chǎn)生一個勢壘，當(dāng)長波信號光入射到裝置中時，抵制在掩埋層較深處產(chǎn)生的載流子。在這種情況下，阻止向光電流提供載流子，由此能夠避免由于散射電流而使響應(yīng)速度降低。此外，采用相互結(jié)合的襯底，而且采用很難控制的低濃度的外延生長層，并且可在高濃度掩埋層中提供低濃度區(qū)。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體襯底設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底的底側(cè)，其中，第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體襯底具有的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底的雜質(zhì)濃度。
因此，在高濃度掩埋層中降低了沿橫向到達(dá)電極的陽極電阻。另外，當(dāng)長波信號光進(jìn)入裝置時，產(chǎn)生一個勢壘，當(dāng)長波信號光入射到裝置中時，抵制在掩埋層較深處產(chǎn)生的載流子。在這種情況下，阻止向光電流提供載流子，由此能夠避免由于散射電流而使響應(yīng)速度降低。此外，采用相互結(jié)合的襯底，而且采用很難控制的低濃度的外延生長層，并且可在高濃度掩埋層中提供低濃度區(qū)。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底的第二部分和第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一部分具有N型阱區(qū)和P型阱區(qū)，并且采用N型阱區(qū)和P型阱區(qū)提供電路元件。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的隔離擴(kuò)散區(qū)設(shè)置在光探測光電二極管部分和電路元件之間，其中隔離擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度，并且隔離擴(kuò)散區(qū)到達(dá)的位置比光探測光電二極管部分和電路元件要深。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度大于或等于1×1014cm-3。
在本發(fā)明的一個實施例中，第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)被第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層分成多個區(qū)。
在本發(fā)明的一個實施例中，第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)域被第二凹槽分為多個區(qū)。
在本發(fā)明的一個實施例中，由LOCOS法提供第一凹槽。
因此，此處所述的本發(fā)明使得能夠得到提供結(jié)合有電路的光接收裝置的優(yōu)點(diǎn)，該裝置可讀出用于CD、DVD或藍(lán)光DVD的短波到長波的信號光，并且可很容易地在同樣的襯底上由集成電路元件如晶體管等制成。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，通過閱讀和理解下面參考附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)將變得很明顯。


圖1A和1B為根據(jù)本發(fā)明實例1的結(jié)合有電路的光接收裝置的橫截面圖。
圖2A、2B、2C、2D和2E為制造圖1的結(jié)合有電路的光接收裝置的示范性方法的橫截面圖。
圖3A、3B和3C為根據(jù)本發(fā)明實例2制造的結(jié)合有電路的光接收裝置的示范性方法的橫截面圖。
圖4A、4B和4C為根據(jù)本發(fā)明實例3的結(jié)合有電路的光接收裝置的橫截面圖。
圖5表示常規(guī)的結(jié)合有電路的光接收裝置的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。
圖6A和6B表示圖5結(jié)合有電路的光接收裝置中特定方向上分離部分的濃度分布曲線。
下面，將通過參考附圖解釋實例來描述本發(fā)明。每部分的導(dǎo)電型和濃度分別由每部分之后的()來描述。
(實例1)圖1A為根據(jù)本發(fā)明實例1的結(jié)合有電路的光接收裝置1000的橫截面圖。
結(jié)合有電路的光接收裝置1000包括一個在其中設(shè)置有把信號光轉(zhuǎn)換成電信號(光電轉(zhuǎn)換信號)的光探測二極管部分的光電二極管區(qū)1，和一個在其中設(shè)置有用于處理光電轉(zhuǎn)換信號的電路元件的外部電路區(qū)2。具體地說，在外部電路區(qū)2中，設(shè)置NPN晶體管和垂直PNP晶體管。
在光電二極管區(qū)1中，順次設(shè)置P型硅襯底3(P)、P型高濃度掩埋層4(P+)、第一P型外延層5(P-)和第二P型外延層6(P-)。薄的第一N型擴(kuò)散區(qū)7(N)設(shè)置在第二P型外延層6之內(nèi)。設(shè)置PN結(jié)的第二P型外延層6和第一N型擴(kuò)散區(qū)7形成光探測光電二極管部分。
在外部電路區(qū)2中，順次設(shè)置P型硅襯底3(P)、P型高濃度層4(P+)、第一P型外延層5(P-)、和第二P型外延層6(P-)。這些制造步驟可與光電二極管區(qū)1的制造步驟同時進(jìn)行。NPN晶體管和垂直PNP晶體管是由第一和第二P型外延層5和6的各個區(qū)域(后面將描述)形成的。
第一N型擴(kuò)散區(qū)7具有對應(yīng)于大約410nm波長(短波長)的藍(lán)信號光的半導(dǎo)體穿透厚度的擴(kuò)散厚度，它可用于DVD等。具體地說，如上所述對于藍(lán)信號光，硅的穿透厚度大約為0.3μm或更少，故擴(kuò)散厚度設(shè)為大約0.3μm或更少。
因此，由于施加到光探測光電二極管部分的反向偏壓的作用，耗散層30從第二P型外延層6和第一N型擴(kuò)散區(qū)7之間的界面處擴(kuò)展的位置對應(yīng)于藍(lán)信號光的穿透厚度。結(jié)果是，在耗散層內(nèi)可產(chǎn)生載流子，由此改進(jìn)了光電二極管對于短波光的光敏性和響應(yīng)速度。另外，第一N型擴(kuò)散區(qū)7的擴(kuò)散厚度設(shè)為大約0.3μm或更少，這對于包括在光電二極管區(qū)1的半導(dǎo)體材料是有效的，并當(dāng)材料為硅時尤其有效。
另外，第一和第二P型外延層5和6具有的雜質(zhì)濃度，使得耗散層30的位置由于施加到光探測光電二極管部分的反向偏壓的作用，從第二P型外延層6和第一N型擴(kuò)散區(qū)7之間的界面處膨脹，膨脹的厚度對應(yīng)于用于CD等的大約780nm的紅外信號光的穿透厚度。結(jié)果是，即使對于長波，在耗散層內(nèi)可產(chǎn)生載流子，由此改進(jìn)了光電二極管對于長波光的光敏性和響應(yīng)速度。另外，當(dāng)?shù)谝缓偷诙型外延層5和6具有的雜質(zhì)濃度使得耗散層30到達(dá)的厚度深于第一P型外延層5和第二P型外延層6之間的界面的位置時，在制造過程中可改進(jìn)由于自動摻雜作用在層5和6之間的界面處的勢能峰值的影響。
另外，當(dāng)多個第一N型擴(kuò)散區(qū)7設(shè)置在第二P型外延層6中時，光電區(qū)1被分為多個光接收區(qū)，在此第二P型外延層6插入在每個光接收區(qū)之間。在此結(jié)構(gòu)中，沒有使用由向上和向下高濃度散射法得到的常規(guī)的隔離區(qū)。因此，實質(zhì)上沒有提供高濃度的隔離擴(kuò)散區(qū)。結(jié)果是，實質(zhì)上可以導(dǎo)致第二P型外延層6中所有的多個光接收區(qū)具有消耗。因此，在光接收區(qū)之下產(chǎn)生的載流子可到達(dá)耗散層30而不沿光電二極管區(qū)1移動，由此提高了響應(yīng)速度。
代替上述的結(jié)構(gòu)，在圖1B所示的結(jié)合有電路的光接收裝置1001中，單個第一N型擴(kuò)散區(qū)7可被到達(dá)第二P型外延層6的凹槽6′分割。在這種情況中，光接收區(qū)一側(cè)的寄生電容降低得大于當(dāng)使用絕緣散射結(jié)構(gòu)的向上和向下高濃度散射法時的情況，由此改進(jìn)CR時間常數(shù)。
圖2A、2B、2C、2D和2E為圖1制造結(jié)合有電路的光接收裝置1000的示范性方法的橫截面圖。下面將描述結(jié)合有電路的光接收裝置1000的制造方法。
參考圖2A，通過掩埋擴(kuò)散法或外延生長法，在具有大約40Ωcm比電阻的P型硅襯底3(P)上形成具有1×1018cm-3或更大的峰值雜質(zhì)濃度的P型高濃度掩埋層4(P+)。具有厚度大約為15μm的第一P型外延層5(P-)在P型高濃度掩埋層4上生長，使得層5在其表面上(對應(yīng)的濃度大約為1×1014cm-3或更大)具有大約200Ωcm的比電阻。把比電阻設(shè)定為這樣的值的原因是由于硼的自動摻雜的典型濃度一般出現(xiàn)在大約1×1014cm-3或更少并且當(dāng)濃度為大約1×1014cm-3或更多時可避免由于自動摻雜的響應(yīng)特征。
參考圖2B，在第一P型外延層5的表面上，形成一個用于垂直PNP晶體管的N型掩埋區(qū)8(N+)、一個用于垂直PNP晶體管絕緣的第一N型阱區(qū)9(N)、一個用于在每個元件之間垂直PNP晶體管的集流器的P型掩埋層10a(P+)和一個隔離區(qū)的P型掩埋區(qū)10b(P+)、和一個用于降低陽極電阻的P型擴(kuò)散區(qū)11(P+)，其中提供的陽極電阻比P型掩埋區(qū)10b(P+)要深并且從第一P型外延層5向上至P型高濃度掩埋層4擴(kuò)展。
參考圖2C，在第一P型外延層5上形成具有大約200Ωcm的比電阻(對應(yīng)的濃度大約為1×1014cm-3或更大)和厚度大約為2μm的第二P型外延層6(P-)。第二N型阱區(qū)12形成在第二P型外延層6的PNP晶體管中，而P型阱區(qū)13形成在垂直PNP晶體管區(qū)中。因此，執(zhí)行LOCOS(硅的局部氧化)步驟使得形成氧化膜14的隔離區(qū)14a(隔離氧化膜)。注意在圖2C中，整個陰影部分表示氧化膜14。
如上所述，采用阱區(qū)結(jié)構(gòu)而不是常規(guī)的N型外延層，提供外圍電路元件如晶體管。因此，可根據(jù)各個外延層控制NPN晶體管和PNP晶體管的特征，由此可使用適合于光電二極管的P型外延層5和6。
參考圖2D，在P型阱區(qū)13上形成作為垂直PNP晶體管基區(qū)的第二N型擴(kuò)散區(qū)15(N)。第二N型阱區(qū)12中，形成用于NPN晶體管的集流器補(bǔ)償散射的第三N型擴(kuò)散區(qū)16(N+)。因此，作為NPN晶體管的基區(qū)的P型擴(kuò)散區(qū)17a、17b和17c(P+)、垂直PNP晶體管的發(fā)射區(qū)、和垂直PNP晶體管的集流器接觸區(qū)分別在第二N型阱區(qū)12、第一N型擴(kuò)散區(qū)15和P型阱區(qū)13中形成。另外，作為NPN晶體管發(fā)射區(qū)的多晶硅區(qū)18a、18b和18c、垂直PNP晶體管的集流器接觸區(qū)和垂直PNP晶體管的基部接觸區(qū)分別在NPN晶體管基區(qū)的P型擴(kuò)散區(qū)17a的表面、第三N型擴(kuò)散區(qū)16和第一N型擴(kuò)散區(qū)15中形成。
參考圖2E，作為陰極的砷的多個第一N型擴(kuò)散區(qū)7形成在光電二極管區(qū)1中的第二外延層6的表面。采用斜面煅燒等激活光電二極管區(qū)1。在此方法中，可提供大量的淺PN結(jié)。在此情況中，PN結(jié)的厚度可為0.3□m或更少。因此，即使當(dāng)信號光為大約410nm的短波光時，在信號光探測中施加到光電二極管區(qū)1的反向偏壓導(dǎo)致大部分的載流子發(fā)生在由第二P型外延層6和第一N型擴(kuò)散區(qū)7之間的界面(PN結(jié))擴(kuò)展的耗散層30(圖1)中?？蛇_(dá)到高水平的敏感性。另外，第一N型擴(kuò)散區(qū)7可包括另一個N型雜質(zhì)，如磷。
為簡化制造步驟之目的，可選擇性省略P型高濃度掩埋層4和P型擴(kuò)散區(qū)11。
另外，可采用LOCOS的隔離區(qū)(即，凹槽6′)分割光探測光電二極管部分。具體地，初始形成單個N型擴(kuò)散區(qū)，然后被采用LOCOS的隔離區(qū)分割。
(實例2)圖3A、3B和3C為根據(jù)本發(fā)明實例2的制造結(jié)合有電路的光接收裝置2000的示范性方法的橫截面圖。只描述與實例1的結(jié)合有電路的光接收裝置1000的結(jié)構(gòu)和制造方法不同的結(jié)合有電路的光接收裝置2000方法。
開始，將描述結(jié)合有電路的光接收裝置2000的結(jié)構(gòu)。參見圖3C，在光電二極管區(qū)1’中，順次設(shè)置P型硅襯底3(P)、P型高濃度掩埋層4(P+)和第一P型外延層5(P-)(層5的濃度大約為1×1014cm-3或更大)。第一N型擴(kuò)散區(qū)7(N)埋置在第一P型外延層5的表面內(nèi)。具有PN結(jié)的第一P型外延層部和第一N型擴(kuò)散區(qū)7形成用于探測光信號的光探測光電二極管部分。
另外，在外部電路區(qū)2’中，設(shè)置P型硅襯底3(P)、P型高濃度掩埋層4(P+)、和第一P型外延層5(P-)和N型外延層21(N)。如實例1所述的NPN晶體管和垂直PNP晶體管設(shè)置在第一外延層5和N型外延層21中。
與實例1的不同之處在于在外部電路區(qū)2’中使用實例2的N型外延層21，以替換實例1的外部電路區(qū)中的第二P型外延層6。另外，在外部電路區(qū)2’上設(shè)置N型外延層21而不覆蓋光探測光電二極管部分。另外，第一N型擴(kuò)散區(qū)7設(shè)置在第一P型外延層5之間。而且，不需要第一阱區(qū)12(圖2C)。
接著，描述制造方法。圖2A和2B中所示的步驟與實例1的結(jié)合有電路的光接收裝置1000的步驟相同。與實例1不同之處在于，因為在光電二極管區(qū)1’中稍后會去除N型外延層21，最優(yōu)化導(dǎo)電型(P型或N型)和特定的電阻(濃度)以便匹配在N型外延層21中提供的晶體管的特征。例如，N型外延層21可具有N型的導(dǎo)電性和大約3Ωm的比電阻。這意味著在與常規(guī)的制造步驟類似的條件下進(jìn)行實例2的制造步驟。
參見圖3A，P型掩埋區(qū)10b作為隔離區(qū)并且光電二極管區(qū)1’經(jīng)歷Si蝕刻，并因此進(jìn)行LOCOS步驟以形成氧化膜14。
參見圖3B，在光電二極管區(qū)1’中只去除氧化膜14，以形成暴露第一P型外延層5的凹槽。在凹槽底部處暴露的第一P型外延層5表面上形成抗反射膜22。在此方法中，除了溝道法，結(jié)合Si蝕刻采用LOCOS步驟形成光電二極管區(qū)1。這是因為如果只采用Si蝕刻，在半導(dǎo)體表面由于干蝕刻發(fā)生損害。在這種情況下，在表面附近發(fā)生載流子復(fù)合的增加，導(dǎo)致降低光電二極管的光敏性。這種不利的作用可通過用LOCOS氧化蝕刻的表面并去除氧化膜來避免，由此阻止了由于該作用導(dǎo)致的品質(zhì)下降。
參見圖3C，與實例1的制造方法類似，在晶體管形成在外部電路區(qū)2’之后，在光電二極管區(qū)1’中的第一P型外延層5的表面之中作為陰極的第一N型擴(kuò)散區(qū)7通過砷離子植入法形成。采用斜面煅燒等激活光電二極管區(qū)1’。另外，可通過涂布另一種N型雜質(zhì)如磷形成第一擴(kuò)散區(qū)。
與實例1類似，可選擇性省略P型高濃度掩埋層4和P型擴(kuò)散區(qū)11。
實例2的結(jié)合有電路的光接收裝置2000的優(yōu)點(diǎn)在于，N型外延層21的比電阻可不必很大(即，濃度可不必很低)，因為在光電二極管區(qū)1’中沒有設(shè)置第二半導(dǎo)體層即N型外延層21。很難控制一個薄的、低濃度的外延層，并且對于元件的絕緣，由于硼引起的自動摻雜作用，特定的電阻限定為大約100Ωm。因此很難制造一個具有大約100Ωm比電阻的薄的、低濃度的外延層。相反，在實例2中，使用厚的第一P型外延層5，由此層5可具有大約500Ωm的比電阻。這可導(dǎo)致光電二極管頻率特性的改進(jìn)。與實例1類似，N型擴(kuò)散區(qū)7可被凹槽6’(圖1B)分割。
(實例3)圖4A、4B和4C為根據(jù)本發(fā)明實例3的結(jié)合有電路的光接收裝置3000的橫截面圖。只描述與實例2的結(jié)合有電路的光接收裝置2000不同的結(jié)合有電路的光接收裝置3000。
在實例3的結(jié)合有電路的光接收裝置3000中，采用預(yù)先形成的P型半導(dǎo)體襯底25(P-)而不是第一P型外延層5(圖3C)。這是因為它相對容易導(dǎo)致襯底具有比外延層得到的比電阻大的大約1000Ωm或更大的比電阻。這種結(jié)構(gòu)具有進(jìn)一步降低結(jié)電容的優(yōu)點(diǎn)。
另外，在P型襯底25之下不設(shè)置P型硅襯底3和P型高濃度掩埋層4(圖3C)。因此，P型擴(kuò)散區(qū)11不到達(dá)P型襯底25的底側(cè)，并且散射停止位于比P型掩埋區(qū)10b更深的位置。除了這點(diǎn)，實例3的結(jié)合有電路的光接收裝置3000與實例2的相同。
在實例3中，如圖4B所示，在P型半導(dǎo)體襯底25之下順次結(jié)合具有大約4Ωm的低比電阻層4′(P+)和具有大約1000Ωm或更大的比電阻晶片3′(P)。另外，具有大約1000Ωm或更大的電阻晶片3′(P)結(jié)合到P型半導(dǎo)體襯底25中，其中電阻晶片3′(P)包括作為高濃度掩埋層的P型掩埋層的大約4Ωm的低比電阻層4′。在這些情況中，可完成實質(zhì)上理想的具有小電容和電阻的光電二極管。另外，如圖4C所示，只有高濃度掩埋層4′可結(jié)合到P型半導(dǎo)體襯底25的低側(cè)上。與實例1相似，N型擴(kuò)散區(qū)7可被凹槽6′(圖1B)分割。
注意，在實例1至實例3中，為簡化起見，整個芯片中光電二極管和導(dǎo)體的電極接觸被省略。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可得到結(jié)合有電路的光接收裝置，其中光探測光電二極管具有高光敏性和在長波到短波的寬區(qū)間內(nèi)的響應(yīng)特征，并且電路元件可容易形成在相同的襯底上并具有低成本和高性能。
在不背離本發(fā)明的范圍和實質(zhì)的情況下，其它不同的改進(jìn)是顯而易見的并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易進(jìn)行。因此，本發(fā)明的權(quán)利要求不僅限于上述的內(nèi)容，而是由權(quán)利要求書的寬泛要求所確定。
權(quán)利要求
1．一種結(jié)合有電路的光接收裝置，包括一個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底；一個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層；一個第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層；一個第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)，設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的第一部分；一個電路元件，設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一部分和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的第二部分中，其中第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)形成一個光探測光電二極管部分；和第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)具有擴(kuò)散厚度小于或等于短波長信號光的穿透厚度。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)的擴(kuò)散厚度小于或等于0.3μm。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中短波長信號光為藍(lán)光。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的表面雜質(zhì)濃度大于或等于1×1014cm-3。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層具有的雜質(zhì)濃度使得當(dāng)在光探測光電二極管部分施加反向偏壓以進(jìn)行信號光的探測時，耗散層從第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)域之間的界面處向第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層側(cè)處膨脹，到達(dá)的深度深于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層之間的界面。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的高濃度掩埋層設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底和第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層之間，其中高濃度掩埋層的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的高濃度掩埋層由掩埋擴(kuò)散法或外延生長法提供。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一部分和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的第二部分具有N型阱區(qū)和P型阱區(qū)；和采用N型阱區(qū)和P型阱區(qū)提供電路元件。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的隔離擴(kuò)散區(qū)設(shè)置在光探測光電二極管部分和電路元件之間，其中隔離擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度，并且第一導(dǎo)電型的隔離擴(kuò)散區(qū)到達(dá)的位置較光探測光電二極管部分和電路元件要深。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中每個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度大于或等于1×1014cm-3。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)被第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層分成多個區(qū)。
12．根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)域被凹槽分為多個區(qū)。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中由LOCOS法提供凹槽。
14．一種結(jié)合有電路的光接收裝置，包括一個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層；一個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層；一個第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層，一個到達(dá)設(shè)置在第二半導(dǎo)體層的第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一凹槽；一個設(shè)置在第一導(dǎo)電型第一半導(dǎo)體層的第一部分的第二導(dǎo)電型擴(kuò)散區(qū)，第一部分在第一凹槽的底側(cè)暴露；和一個提供在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第二部分和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的第一部分中的電路元件，其中第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)形成一個光探測光電二極管部分；和第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)具有擴(kuò)散厚度小于或等于短波長信號光的穿透厚度。
15．根據(jù)權(quán)利要求14的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)的擴(kuò)散厚度小于或等于0.3μm。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中短波長信號光為藍(lán)光。
17．根據(jù)權(quán)利要求14的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的高濃度掩埋層設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底和第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層之間，其中高濃度掩埋層的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的高濃度掩埋層由掩埋擴(kuò)散法或外延生長法提供。
19．根據(jù)權(quán)利要求14的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第二部分和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的第一部分具有N型阱區(qū)和P型阱區(qū)；和采用N型阱區(qū)和P型阱區(qū)提供電路元件。
20．根據(jù)權(quán)利要求14的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的隔離擴(kuò)散區(qū)設(shè)置在光探測光電二極管部分和電路元件之間，其中隔離擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度，并且隔離擴(kuò)散區(qū)到達(dá)的位置較光探測光電二極管部分和電路元件要深。
21．根據(jù)權(quán)利要求14的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中每個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度大于或等于1×1014cm-3。
22．根據(jù)權(quán)利要求14的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)被第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層分成多個區(qū)。
23．根據(jù)權(quán)利要求14的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)域被一第二凹槽分為多個區(qū)。
24．根據(jù)權(quán)利要求14的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一凹槽由LOCOS法提供。
25．一種結(jié)合有電路的光接收裝置，包括一個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底；一個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層，一個到達(dá)設(shè)置在第一半導(dǎo)體層上的第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一凹槽；一個設(shè)置在第一導(dǎo)電型第一半導(dǎo)體襯底的第一部分的第二導(dǎo)電型擴(kuò)散區(qū)，第一部分在第一凹槽的底側(cè)暴露；和一個提供在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底的第二部分和第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一部分中的電路元件，其中第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底和第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)形成一個光探測光電二極管部分；和第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)具有擴(kuò)散厚度小于或等于短波長信號光的穿透厚度。
26．根據(jù)權(quán)利要求25的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)的擴(kuò)散厚度小于或等于0.3μm。
27．根據(jù)權(quán)利要求26的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中短波長信號光為藍(lán)光。
28．根據(jù)權(quán)利要求25的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體襯底設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底的底側(cè)，其中第一導(dǎo)電型的高濃度掩埋層設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體襯底上，其中第一導(dǎo)電型的高濃度掩埋層的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底的雜質(zhì)濃度。
29．根據(jù)權(quán)利要求25的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體襯底設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底的底側(cè)，其中第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體襯底具有雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底的雜質(zhì)濃度。
30．根據(jù)權(quán)利要求25的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底的第二部分和第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一部分具有N型阱區(qū)和P型阱區(qū)；和采用N型阱區(qū)和P型阱區(qū)提供電路元件。
31．根據(jù)權(quán)利要求25的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的隔離擴(kuò)散區(qū)設(shè)置在光探測光電二極管部分和電路元件之間，其中隔離擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底的雜質(zhì)濃度，并且隔離擴(kuò)散區(qū)到達(dá)的位置較光探測光電二極管部分和電路元件要深。
32．根據(jù)權(quán)利要求25的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底的雜質(zhì)濃度大于或等于1×1014cm-3。
33．根據(jù)權(quán)利要求25的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)被第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底分成多個區(qū)。
34．根據(jù)權(quán)利要求25的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)域被第二凹槽分為多個區(qū)。
35．根據(jù)權(quán)利要求25的結(jié)合有電路的光接收裝置，其中第一凹槽由LOCOS法提供。
全文摘要
一種結(jié)合有電路的光接收裝置,包括一個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體襯底,一個第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層,一個第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層,一個第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)、設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的第一部分,一個電路元件、設(shè)置在第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層的第一部分和第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的第二部分中。第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)形成一個光探測光電二極管部分,以及第二導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)具有擴(kuò)散厚度小于或等于短波長信號光的穿透厚度。
文檔編號H01L31/103GK1318867SQ0111968
公開日2001年10月24日 申請日期2001年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月29日
發(fā)明者福島稔彥, 久保勝, 林田茂樹 申請人:夏普公司