專利名稱：光接收器件以及光接收器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光接收器件以及一種制造光接收器件的方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于被認(rèn)為具體地用于例如光學(xué)拾波器(optical pick-up )的應(yīng)用的光接 收器件(例如，光電探測(cè)器)來說，通常使用采用硅(Si)基襯底的PIN ( PN ) 光電二極管，這是因?yàn)槠渲圃旆椒ê?jiǎn)單，在成本方面優(yōu)良，并且容易將其結(jié) 合至作為光電探測(cè)器集成電路(PDIC)的集成電路。在近來需求波長(zhǎng)更短和 速度更快的光盤的步伐中，相同的需求對(duì)于光電探測(cè)器來說也變得更加顯 著。
由于近來波長(zhǎng)更短的光盤的發(fā)展趨勢(shì)，光電二極管本身的光接收靈敏度 下降已經(jīng)成了問題。因此，采用了下述使光接收靈敏度下降最小化的設(shè)計(jì)。 具體地，為預(yù)期的激光波長(zhǎng)定制的抗反射膜作為具有幾十個(gè)納米的膜厚的薄 膜被形成在光接收區(qū)域的表面上，從而盡可能地抑制反射率。
此外，由于光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在精確性和功能方面的提高同時(shí)向前推進(jìn)， 作為期望光電探測(cè)器所具有的性能的一個(gè)方面，光電探測(cè)器需要具有下面兩 個(gè)看似彼此矛盾的特性光學(xué)設(shè)計(jì)中確定的整個(gè)光接收區(qū)保持均勻的光接收 靈鳥文度(器^H呆i正^直(device guaranteed value ));以及^口果光(仿W口， 5敫 光器的雜散光/反射光)入射到光接收區(qū)的外部，則該光不會(huì)影響光電轉(zhuǎn)換電 路(光不被轉(zhuǎn)換成輸入信號(hào))。
作為一個(gè)示例，傳統(tǒng)地，光學(xué)設(shè)計(jì)中的光電探測(cè)器的尺寸通常由用于遮
光的互連金屬(具有包圍光接收區(qū)外部的形狀)決定。然而，具體地，在光 電探測(cè)器集成電路(PDIC )等的工藝過程中，尤其在例如器件加工技術(shù)方面， 難于為直到光接收區(qū)的邊(邊緣)的整個(gè)區(qū)域保持均勻的抗反射膜結(jié)構(gòu)。 下面將參考圖8中常規(guī)光電二極管的截面視圖描述傳統(tǒng)技術(shù)的一個(gè)示例。
5如圖8所示，N型雜質(zhì)區(qū)(陰極區(qū))121形成在P型襯底(陽極)110
上。在該結(jié)構(gòu)中，遮光金屬膜171形成為延伸至陰極區(qū)121內(nèi)，光學(xué)光電二 極管的尺寸A由形成在該遮光金屬膜171中的開口 172決定。然而，在實(shí)際 的制造方法中，開口需要形成在層間絕緣膜141中，該層間絕緣膜141形成 在具有幾十納米量級(jí)的膜厚的抗反射膜131上并具有在l)am到幾微米范圍 內(nèi)的膜厚，并且由于加工方面的原因該層間絕緣膜141保留在邊緣部分F中。 這引起了光學(xué)光電二極管的尺寸下降到尺寸B的問題。因?yàn)檫吘壊糠諪的反 射率不能控制，所以就出現(xiàn)了靈敏度降低到低于設(shè)計(jì)值的值并且實(shí)際的光接 收靈敏度本身變成未知值(包括個(gè)體之間的變化)的問題。
此外，如圖9的截面視圖所示，光學(xué)光電二極管的尺寸C設(shè)計(jì)在邊緣部 分F中保留的層間絕緣膜141內(nèi)，入射至其外部的光不被完全遮擋，而是貢 獻(xiàn)于光電轉(zhuǎn)換。因此，沒有得到基本問題的解決方案。
此外，即使如圖9所示，陰極區(qū)121的PN結(jié)端部形成在其中抗反射膜 J3〗均勻的區(qū)域內(nèi)以解決圖8所述的問題，入射至反射襯底(陰極區(qū))110 的光也被轉(zhuǎn)換成載流子對(duì)，然后載流子以特定的比率到達(dá)PN結(jié)部分(耗盡 層)，貢獻(xiàn)于有效的電流信號(hào)。因此，該構(gòu)造不能得到基本問題的解決方案。
此外，例如，如果多個(gè)光電探測(cè)器存在于一個(gè)光電探測(cè)器集成電路中， 其夾層通過使用例如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)的干法蝕刻技術(shù)被移除，并且如 果光電二極管的尺寸彼此顯著不同，則產(chǎn)生了蝕刻速率對(duì)尺寸的依賴，這引 起了蝕刻至恒定深度變得不可能的問題產(chǎn)生的可能性。例如，如圖IO(I) 和圖10 (2)所示，如果一個(gè)具有201imx20(im尺寸的光電二極管111C和兩 個(gè)在光電二極管111C兩側(cè)的各自具有l(wèi)OO(imxlOO(im尺寸的光電二極管 111A和111B存在于同一個(gè)光電探測(cè)器集成電路101中，并且如果通過反應(yīng) 離子蝕刻在層間絕緣膜141中形成開口 ，則具有20^imx20jim尺寸的光電二 極管1UC的開口 143C的蝕刻速率高于光電二極管111A和111B的開口 M3A和143B的蝕刻速率。這將引起僅在開口 143C中夾層下的抗反射膜131 也被蝕刻的可能性。
在光電4笨測(cè)器集成電路中，在推進(jìn)其平臺(tái)工藝(platform process )產(chǎn)生 的步驟中，層間絕緣膜的層數(shù)增加，并且相應(yīng)地層間絕緣膜的厚度也增加。 上述問題在將來變成更為重要的問題的可能性將更高。下面將考慮例如
650nm的抗反射膜(例如，氮化硅膜)131存在于層間絕緣膜141 (假設(shè)總共 為7pm)的下方的情形。
該考慮基于采用如下工藝設(shè)計(jì)的假設(shè)7pm層間絕緣膜(假設(shè)為氧化硅 膜)141中的6.5^im通過反應(yīng)離子蝕刻來蝕刻，然后只有余下的0.5pm氧化 膜通過基于氬氟酸的溶液蝕刻來蝕刻，由此在抗反射膜131上方形成開口。 在此情形下，如果對(duì)20jLimx20|Lim尺寸的反應(yīng)離子蝕刻的蝕刻速率是對(duì) 10(Himxl00iim尺寸的1.1倍，則得到方程7.0(im- (6.5x1.1) nm = -0.15pm, 這表明蝕刻到達(dá)直接在層間絕緣膜141下方的抗反射膜131,如圖10 (3) 所示。如果抗反射膜131的膜厚是50nm，則該蝕刻穿透抗反射膜131并且 其下的光電二極管111C的表面也被蝕刻。自然地，如果考慮反應(yīng)離子蝕刻 本身過程中的層間絕緣膜的膜厚/蝕刻的變化，則該問題將變得更加嚴(yán)重，使 該工藝設(shè)計(jì)變得不可行。
和上面的描述形成對(duì)比，工藝中的上述問題可以通過完全開放大的開口 143來解決，如圖11 ( 1 )和11 (2)所示。然而，如上所述，同樣在該示例 中，注入至寬度達(dá)40(im的大隔離區(qū)123的光子P在隔離區(qū)123中不完全復(fù) 合，其一部分被俘獲至在隔離區(qū)123兩側(cè)的光電二極管111A和111C,如圖 11 (3)所示。如果入射至隔離區(qū)123的光被增加為輸入信號(hào)，則以噪音特 性和頻率特性(速度)為典型代表的光電二極管的特性將受到顯著的不利影響。
還披露了另一項(xiàng)技術(shù)。在該技術(shù)中，與光接收區(qū)具有相同導(dǎo)電類型的背 景光俘獲區(qū)經(jīng)由至少間隔L形成在光接收區(qū)的周圍，由此使得由入射在光接 收區(qū)外部的光導(dǎo)致的空穴被背景光俘獲區(qū)形成的耗盡層所俘獲，從而空穴對(duì) 光電流沒有貢獻(xiàn)(例如，參考日本特開平9-289333 )。然而，其中并沒有披 露關(guān)于在開口形成過程中產(chǎn)生的上述問題的考慮。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的問題是入射到光接受區(qū)周圍的隔離區(qū)上的光不在隔離區(qū)中復(fù) 合，其一部分俘獲至光接收區(qū)中從而被增加為輸入信號(hào)，對(duì)光電二極管的特 性具有顯著不利的影響，例如引起噪音的產(chǎn)生和頻率特性(速度)的退化。
本發(fā)明的挑戰(zhàn)是至少在光接收部分的光電二極管的周圍部分形成與光 電二極管具有相同導(dǎo)電類型的區(qū)域并清除(sweep out)由入射至該區(qū)域側(cè)的光子產(chǎn)生的載流子，從而使得提高光電二極管的光接受靈敏度特性。
涉及權(quán)利要求1的本發(fā)明包括光接收部分，形成在第一導(dǎo)電類型的半
導(dǎo)體襯底中并具有與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)；和第二導(dǎo) 電類型的第二區(qū)，圍繞光接受部分經(jīng)由第一導(dǎo)電類型的隔離區(qū)形成在至少部 分的半導(dǎo)體襯底上并與第一區(qū)電獨(dú)立。第二區(qū)固定至獨(dú)立于第一區(qū)的電勢(shì)。
形成在光接收部分上的絕緣膜的開口形成為從第 一 區(qū)上的區(qū)域經(jīng)由隔離區(qū) 上的區(qū)域而到達(dá)部分的第二區(qū)上的區(qū)域。
在涉及權(quán)利要求1的本發(fā)明中，提供了第二導(dǎo)電類型的第二區(qū)，該第二 導(dǎo)電類型的第二區(qū)圍繞光接受部分經(jīng)由第一導(dǎo)電類型的隔離區(qū)形成在至少 部分的半導(dǎo)體襯底上并與第一區(qū)電獨(dú)立。此外，第二區(qū)固定至獨(dú)立于第一區(qū) 的電勢(shì)。因此，由入射至第二區(qū)側(cè)的光子產(chǎn)生的載流子被朝向固定電勢(shì)側(cè)清 除。此外，形成在光接收部分上的絕緣膜的開口形成為從第一區(qū)上的區(qū)域經(jīng) 由隔離區(qū)上的區(qū)域而到達(dá)部分的第二區(qū)上的區(qū)域。因此，第一區(qū)的尺寸等效 于有效的光接收區(qū)，并且如上所述入射至第一區(qū)周圍的光被第二區(qū)清除，從 而對(duì)第 一 區(qū)的光接收靈敏度沒有影響。
涉及權(quán)利要求IO的本發(fā)明包括步驟在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底中 形成多個(gè)第 一光接收部分，該多個(gè)第一光接收部分的每個(gè)都具有與第 一導(dǎo)電 類型相反的第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)；在第一光接收部分之間的至少一個(gè)位置 處的半導(dǎo)體襯底中形成與多個(gè)第一光接收部分獨(dú)立和不同的第二光接收部
分；在第一光接收部分和第二光接收部分之間經(jīng)由隔離區(qū)形成第一導(dǎo)電類型 的第二區(qū)。涉及權(quán)利要求10的本發(fā)明還包括步驟在第一光接收部分、第 二光接收部分、和使第 一 光接收部分和第二光接收部分彼此隔離的區(qū)域上形 成抗反射膜；在抗反射膜上形成絕緣膜，然后在第一光接收部分和第二光接 收部分上在所述絕緣膜中以連續(xù)的方式形成開口 ，在該開口的底部所述抗反 射膜被暴露；并將第二區(qū)固定至獨(dú)立于第一區(qū)的電勢(shì)。
在涉及權(quán)利要求10的本發(fā)明中，開口以連續(xù)的方式形成在第一光接收 部分和第二光接收部分上，在該開口的底部暴露抗反射膜。這消除了第二光
接收部分上的抗反射膜被蝕刻拋光或穿透的麻煩的產(chǎn)生。因此，均勻的膜厚 可以保持為各個(gè)光接收部分上的抗反射膜的膜厚，并因此對(duì)于各個(gè)光接收部 分可以獲得等同的抗反射效果。此外，經(jīng)由隔離區(qū)而為第一區(qū)形成的第二區(qū) 被固定至獨(dú)立于第一區(qū)的電勢(shì)。因此，如上所述，入射至第二區(qū)側(cè)的光子產(chǎn)
8生的載流子被朝向固定的電勢(shì)側(cè)清除，由于第二區(qū)被固定至了獨(dú)立于第一區(qū) 的電勢(shì)。


圖1是示出涉及根據(jù)本發(fā)明的光接收器件的一個(gè)實(shí)施例(第一實(shí)施例示 例)的示意性構(gòu)造截面視圖。
圖2是示出涉及根據(jù)本發(fā)明的光接收器件的一個(gè)實(shí)施例(第一實(shí)施例示
例)的放大截面^L圖。
圖3是示出涉及根據(jù)本發(fā)明的光接收器件的一個(gè)實(shí)施例(第二實(shí)施例示 例)的平面視圖。
圖4是示出涉及根據(jù)本發(fā)明的光接收器件的一個(gè)實(shí)施例(第三實(shí)施例示 例)的平面視圖、截面視圖和放大示意性截面視圖。
圖5是示出涉及根據(jù)本發(fā)明的光接收器件的制造方法的一個(gè)實(shí)施例(實(shí) 施例示例)的制造步驟示意圖。
圖6是示出涉及根據(jù)本發(fā)明的光接收器件的制造方法的一個(gè)實(shí)施例(實(shí) 施例示例)的制造步驟示意圖。
圖7是示出涉及根據(jù)本發(fā)明的光接收器件的制造方法的一個(gè)實(shí)施例(實(shí) 施例示例)的制造步驟示意圖。
圖8是示出作為傳統(tǒng)技術(shù)的一個(gè)示例的常規(guī)光電二極管的截面視圖。
圖9是示出傳統(tǒng)技術(shù)光電二極管的一個(gè)問題的示意圖。
圖10是示出傳統(tǒng)技術(shù)制造步驟中的一個(gè)問題的示意圖。
圖11示出傳統(tǒng)技術(shù)中的問題的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考圖1的示意性構(gòu)造截面視圖和圖2的放大截面視圖描述涉及 根據(jù)本發(fā)明的光接收器件的一個(gè)實(shí)施例(第一實(shí)施例示例)。
如圖1所示，光接收器件1具有下面的構(gòu)造。具體地，在用作陽極的第 一導(dǎo)電類型(例如，P型)的半導(dǎo)體襯底10上形成光電二極管中的第二導(dǎo) 電類型(例如，N型)的第一區(qū)(陰極)21,作為光接收區(qū)。半導(dǎo)體襯底10 例如由硅襯底形成并且其襯底濃度設(shè)定為大約lxlO"cm —3。例如，第一區(qū)21 具有xj = 0.6|im的結(jié)深度，并具有從作為表面濃度的大約lxlO"cm」以格柵方式到大約lxlO m^的深度方向的濃度梯度。
在第一區(qū)21的邊緣部分，第二導(dǎo)電類型(N型)的第二區(qū)22提供為經(jīng) 由第一導(dǎo)電類型(P型)的隔離區(qū)23而與第一區(qū)21電獨(dú)立(electrically independent),其中隔離區(qū)23由半導(dǎo)體襯底10形成。隔離區(qū)23形成為具有 例如大約2(im的寬度，并具有例如結(jié)深度xj = 1.0|im和表面濃度大約為 2xl(Pcm^的分布(profile )。考慮到不需要的載流子的壽命、寄生電阻的降 低等，希望第二區(qū)22具有某種程度的深度和濃度關(guān)系的濃度分布。然而， 當(dāng)考慮到工藝便利化而使用與第一區(qū)(陰極)21相同的雜質(zhì)層(分布)時(shí)也 不會(huì)引起特別的問題。
此外，在此情形下，例如在光學(xué)設(shè)計(jì)中將隔離區(qū)23的中部確定為邊界， 該邊界確定了光接收部分(光接收區(qū))11的尺寸A。在光接收部分11的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)中，層間絕緣膜41的開口 42開放以使得抗反射膜31在包括隔離區(qū) 2 3和至少部分的第二區(qū)22的區(qū)域中具有均勻的膜厚。開口 42形成為經(jīng)由隔 離區(qū)23上的區(qū)域從第一區(qū)21上的區(qū)域到達(dá)部分的第二區(qū)22上的區(qū)域。此 外，同樣對(duì)于形成在層間絕緣膜41中的遮光膜71中的開口，開口42形成 為經(jīng)由隔離區(qū)23上的區(qū)域從第一區(qū)21上的區(qū)域到達(dá)部分的第二區(qū)22上的 區(qū)域。從而，第一區(qū)的尺寸相當(dāng)于有效光接收區(qū)，入射至第一區(qū)21周圍的 光將被第二區(qū)22清除，將在后面描述。因此，該光對(duì)第一區(qū)的光接收靈敏 度沒有影響。
至于電學(xué)特征，第二區(qū)22被固定至電源電壓Vcc。為了釋放不需要的 載流子，使第二區(qū)22具有固定的電勢(shì)就足夠了而與Vcc無關(guān)。然而，采用 最高的電勢(shì)是有效的。希望至少滿足關(guān)系Vpd (第一區(qū)21的電勢(shì))￡Vn (第 二區(qū)22的電勢(shì))，以使載流子可以確定地被移除。
由于該構(gòu)造，如圖2所示，只有入射至以P型隔離區(qū)23作為邊界確定 的第一區(qū)21側(cè)的光子產(chǎn)生的載流子朝向作為光電二極管陰極電極的第一區(qū) 21移動(dòng)，從而被看作由光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電信號(hào)。相反地，入射至以P型隔 離區(qū)23作為邊界確定的第二區(qū)22側(cè)的光子產(chǎn)生的載流子被有效地清除向 Vcc側(cè)，從而不被看作光電二極管的第一區(qū)(陰極)21側(cè)中的額外電流信號(hào)。 此外，第一區(qū)21的尺寸等效于有效光接收區(qū)的尺寸，這提供了如下的優(yōu)點(diǎn) 在光學(xué)設(shè)計(jì)中相對(duì)于光接收區(qū)的尺寸限制光接收靈敏度的方面和對(duì)入射至 光接受區(qū)外部的光進(jìn)行抗雜散光措施的方面獲得了優(yōu)良的光接收靈敏度特
10接著，下面將參考圖3的平面視圖描述涉及根據(jù)本發(fā)明的光接收器件的 一個(gè)實(shí)施例(第二實(shí)施例示例)。
理想的是，第二區(qū)22形成在光電二極管的第一區(qū)21的整個(gè)邊緣部分中， 即在第一區(qū)21的整個(gè)周邊，其中第二區(qū)22相對(duì)第一區(qū)21形成有居間的隔 離區(qū)23，如圖3所示。然而，實(shí)際上，引出電極51(例如，金屬互連)需 要提供在用作陰極的第一區(qū)21中。因此，實(shí)際上，第二區(qū)22經(jīng)由隔離區(qū)23 提供在除引出電極51的形成區(qū)之外的第一區(qū)21周圍。第二區(qū)22連接至Vcc。
如上所述，在光學(xué)設(shè)計(jì)中，光接收部分11的尺寸由隔離區(qū)23的中部確 定。然而，隔離區(qū)23的中部并不是必須用作邊界，而是可以考慮電場(chǎng)梯度 來決定作為載流子運(yùn)動(dòng)方向的實(shí)際邊界的合適邊界位置，其中電場(chǎng)梯度取決 于Vd和Vcc之間的電勢(shì)差、第二區(qū)22和作為陰極的第一區(qū)21的濃度分布、 濃度分布/隔離區(qū)23的寬度等。
接著，下面將參考圖4描述涉及根據(jù)本發(fā)明的光接收器件的一個(gè)實(shí)施例 (第三實(shí)施例示例)。
如圖4 ( 1 )的布局平面圖和圖4(2)的截面圖所示，在用作陽極的第 一導(dǎo)電類型(例如，P型)的半導(dǎo)體襯底10上以間隔形成光電二極管中用 作第一光接收部分11 ( 11A)和11 ( 11B)的第二導(dǎo)電類型(例如，N型) 的第一區(qū)(陰極)21 (21A)和21 (21B)。半導(dǎo)體襯底IO例如由硅襯底形 成并且其襯底濃度設(shè)定為大約lxlO"cn:T3。例如，第一區(qū)21具有xj = 0.6|^m 的結(jié)深度，并具有從作為表面濃度的大約lxl02Qcm —3以格柵方式到大約 1 x 10' 5cm —3的沿深度方向的濃度梯度。
在第一區(qū)21A和21B之間，形成與第一光接收部分IIA和IIB獨(dú)立且 不同的第二光接收部分12的第一區(qū)21C。此外，在第一區(qū)21A和第一區(qū)21C 之間以及第一區(qū)21B和第一區(qū)21C之間，第二導(dǎo)電類型(N型)的第二區(qū) 22 (22A)和22 ( 22B )經(jīng)由第一導(dǎo)電類型(P型)的隔離區(qū)23提供在第一 區(qū)2]的各個(gè)邊緣部分中，以這樣的方式與第一區(qū)21電獨(dú)立。隔離區(qū)23形 成為具有例如設(shè)計(jì)規(guī)則中的最小寬度，并具有例如結(jié)深度xj- l.Oiim和表面 濃度大約為2xl(^cm」的分布。
此外，通過將第二區(qū)22固定至例如電源電勢(shì)或者參考電勢(shì)的獨(dú)立電勢(shì)， 產(chǎn)生的載流子可以被從作為N型區(qū)的第二區(qū)取出。這使得可以避免對(duì)初始的
ii光學(xué)光接收區(qū)的影響。
考慮到不需要的載流子的壽命、寄生電阻的降低等，希望第二區(qū)22具 有某種程度的深度和濃度關(guān)系的濃度分布。然而，當(dāng)考慮到工藝便利化而使 用與第一區(qū)(陰極)21相同的雜質(zhì)層(分布)時(shí)也不會(huì)引起特別的問題。
至于電學(xué)特征，第二區(qū)22被固定至例如電源電壓Vcc。為了釋放不需 要的載流子，使第二區(qū)22具有固定的電勢(shì)就足夠了而與Vcc無關(guān)。然而， 采用最高的電勢(shì)是有效的。希望至少滿足關(guān)系Vpd(第一區(qū)21的電勢(shì))^Vn (第二區(qū)22的電勢(shì))，以使載流子可以確定地被移除。
由于該構(gòu)造，如圖4 (3 )的放大示意圖所示，由入射至例如第一區(qū)21A 和第一區(qū)21C之間的第二區(qū)22A的光子產(chǎn)生的載流子被有效地朝向Vcc側(cè) 吸收，從而不被看作光電二極管第一區(qū)21A中的額外的電流信號(hào)。
此外，提供在隔離區(qū)23中的第二光接收部分12并不需要具有高的光電 轉(zhuǎn)換效率，考慮到寄生電阻的降低，該第二光接收部分12可以是高濃度(并 且根椐需要可以是大深度)的N型層。
接著，下面將參考圖5到圖7的制造步驟示意圖描述涉及根據(jù)本發(fā)明的 光接收器件制造方法的一個(gè)實(shí)施例(實(shí)施例示例)。在接下來的描述中，作 為示例將示出上述第三實(shí)施例示例的構(gòu)造的制造方法。
如圖5(1)所示，在用作陽極的第一導(dǎo)電類型(例如，P型)的半導(dǎo)體 襯底10上，光電二極管中用作第一光接收部分11 ( 11A)和11 ( 11B)的第 二導(dǎo)電類型(例如，N型)的第一區(qū)(陰極)21 (21A)和21 (21B)與在 第一光接收部分IIA和IIB之間的第二光接收部分12的第一區(qū)21 (21C) 間隔地形成。作為半導(dǎo)體襯底IO,使用例如硅襯底，其襯底濃度設(shè)定為大約 3xlO"cnT3。離子注入的條件設(shè)定為第一區(qū)21具有例如xj = 700nm的結(jié)深 度和大約2xl02Qcm —3的濃度。
隨后，如圖5(2)所示，在半導(dǎo)體襯底IO上的第一區(qū)21A和第一區(qū)21C 之間以及第一區(qū)21B和第一區(qū)21C之間，通過例如離子注入的方法經(jīng)由間 隔(隔離區(qū)23 )形成第二導(dǎo)電類型(N型)的第二區(qū)22 (22A)和22 (22B), 以這樣的方式與第一區(qū)21電獨(dú)立。第二區(qū)22 (22A)和22 ( 22B )形成為 具有例如設(shè)計(jì)規(guī)則中的最小寬度，并具有例如結(jié)深度xj = 1300nm和濃度大 約為8xl015cm—3的分布。第二區(qū)22并不特別需要單獨(dú)制造，根據(jù)情況，即 使它們?cè)谂c第一區(qū)21相同的步驟中制造也不會(huì)產(chǎn)生問題。此外，在考慮光
12電探測(cè)器集成電路工藝的情形下，第二區(qū)22也可以用于常規(guī)器件。作為示
例，即使使用了 MOSFET工藝中形成N阱和+ N源極/漏極的步驟也不會(huì)產(chǎn) 生問題。
隨后，如圖5 (3)所示，抗反射膜31通過使用例如絕緣膜而形成在半 導(dǎo)體襯底10上。在本示例中，考慮到藍(lán)光激光器(Xz405nm),通過LP-CVD 方法形成了具有50nm厚度的氮化硅膜。
隨后，如圖6 (4)所示，在標(biāo)準(zhǔn)的布線步驟中形成層間絕緣膜41和互 連45?；ミB45和層間絕緣膜41可以形成為例如多層。最后，過鈍化膜 (over-passivation film ) 44形成。從抗反射膜31的表面到過鈍化膜44的表 面的厚度設(shè)定為例如6.0pm。此外，在抗反射膜31上使用的氧化硅膜(SiOx) 至少在1.5(am的厚度范圍內(nèi)。
隨后，如圖6 (5)所示，通過標(biāo)準(zhǔn)的反應(yīng)離子蝕刻(RIE)方法進(jìn)行從 過鈍化膜44到層間絕緣膜41的蝕刻，從而形成光接收部分上的開口 42。在 該示例中，蝕刻的抗蝕劑61用作蝕刻掩模。通過反應(yīng)離子蝕刻，抗蝕劑61 下方的絕緣膜被蝕刻5.0(im (有±10%的變化)。因此，l.O一m厚的層間絕緣 膜41被保留在了抗反射膜31上。
隨后，如圖6 (6)所示，具有在開口 42內(nèi)的開口 64的抗蝕劑膜63通 過抗蝕劑涂布技術(shù)、光刻技術(shù)等形成。
隨后，保留在抗反射膜31上的由氧化硅膜形成的層間絕緣膜41通過溶 液蝕刻而被移除，從而形成從開口 42延伸的開口 43,其中溶液蝕刻使用基 于氫氟酸的蝕刻劑。由于抗反射膜31由氮化硅膜形成，其相對(duì)于基于氫氟 酸的蝕刻劑的蝕刻速率明顯低于氧化硅膜的蝕刻速率。從而，由于得到的高 選擇比，抗反射膜31幾乎不被蝕刻，這使得可以暴露出抗反射膜31的表面。
隨后，如圖7 (7)和7 (8)所示，根據(jù)需要電勢(shì)Vcl、 Vc2和Vc3被 分別施加至暴露在開口 43中的各個(gè)第一區(qū)21A、 21C和21B。從而，入射 至各個(gè)區(qū)的光子被從各個(gè)電極引出，從而成為上述預(yù)期的電流信號(hào)。此外， 入射至第二區(qū)22A和22B的光子被引出至電源Vcc。
在上述的制造方法中，形成在第一區(qū)21上的層間絕緣膜41中的開口 43 與第一區(qū)21C的尺寸匹配，以這樣的方式而在第一區(qū)21A和21B上的開口 43A和43B之間連續(xù)，從而形成小寬度的開口 43 (43C)。該開口43對(duì)應(yīng)于 形成在遮光膜中的開口，盡管未在圖中示出。由于該構(gòu)造，入射至第一區(qū)21周圍的光可以被阻擋。此外，在開口43C的部分中，入射至第一光接收部分 11側(cè)和第二光接收部分12側(cè)的光可以被第二區(qū)22接收并可以被引出至固定 的電勢(shì)或者參考電勢(shì)。從而，周圍光對(duì)第一區(qū)21 (21A、 21B和21C)的影 響可以被顯著地抑制。此外，由于開口 43C形成為具有比傳統(tǒng)第一區(qū)21C 的開口尺寸大的尺寸，所以獲得了抗反射膜31不被蝕刻穿透的優(yōu)點(diǎn)。因此， 抗反射膜31在第一區(qū)21A、 21B和21C以及第二區(qū)22A和22B上具有均勻 的膜厚，并從而對(duì)所有這些區(qū)域可以最大化地實(shí)施抗反射效果。
在上述各個(gè)實(shí)施例示例中，第二區(qū)22的濃度設(shè)定到與第一區(qū)21的濃度 相同的水平。然而，第二區(qū)22的濃度可以高于第一區(qū)21的濃度。增加濃度 提供了寄生電阻降低和產(chǎn)生載流子的壽命縮短的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選地，第二區(qū)22 具有例如大約lxlO"個(gè)原子/cmS的濃度或者更高的濃度。此外，如果第二區(qū) 22的結(jié)相比于第一區(qū)21的結(jié)太淺，則有可能已經(jīng)進(jìn)入比第二區(qū)22的結(jié)部分 深的部分的光進(jìn)入第一區(qū)21，并對(duì)第一區(qū)有不利的影響。因此，優(yōu)選地，第 二區(qū)22形成為具有與第一區(qū)21的深度相同的深度或者比第一區(qū)21的深度 大的深度。
對(duì)于上述的各個(gè)實(shí)施例示例，通過將P型定義為第一導(dǎo)電類型并將N型 定義為第二導(dǎo)電類型而進(jìn)行了描述。然而，當(dāng)N型定義為第一導(dǎo)電類型并且 P型定義為第二導(dǎo)電類型時(shí)，本發(fā)明同樣產(chǎn)生效果。
根據(jù)涉及權(quán)利要求1的本發(fā)明，入射至第一區(qū)周圍的光可以通過第二區(qū) 向固定電勢(shì)側(cè)清除。此外，第一區(qū)的尺寸等效于光接收區(qū)的尺寸。因此，獲 得了如下的優(yōu)點(diǎn)在光學(xué)設(shè)計(jì)中相對(duì)于光接收區(qū)的尺寸限制光接收靈敏度的 方面和對(duì)入射至光接受區(qū)外部的光進(jìn)行抗雜散光措施的方面獲得了優(yōu)良的 光接收靈敏度特性。此外，可以防止由入射至隔離區(qū)的光的影響導(dǎo)致的串?dāng)_ 特性退化。
根據(jù)涉及權(quán)利要求9的本發(fā)明，獲得了如下優(yōu)點(diǎn)可以制造得到具有上 述效果的本發(fā)明的光接收器件并且可以形成在抗反射效果方面優(yōu)良的光接
收器件。
1權(quán)利要求
1、一種光接收器件，包括光接收部分，形成在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底中并具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)；和所述第二導(dǎo)電類型的第二區(qū)，圍繞所述光接受部分經(jīng)由所述第一導(dǎo)電類型的隔離區(qū)形成在至少部分的所述半導(dǎo)體襯底上并與所述第一區(qū)電獨(dú)立，其中所述第二區(qū)固定至獨(dú)立于所述第一區(qū)的電勢(shì)，并且形成在所述光接收部分上的絕緣膜的開口形成為從所述第一區(qū)上的區(qū)域經(jīng)由所述隔離區(qū)上的區(qū)域而到達(dá)部分的所述第二區(qū)上的區(qū)域。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器件，其中所述第一區(qū)的電勢(shì)定義為Vpd,所述第二區(qū)的電勢(shì)定義為Vn， Vpd的 絕對(duì)值等于或小于Vn的絕對(duì)值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器件，其中 所述第二區(qū)連接至電路中的電源電勢(shì)或者參考電勢(shì)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器件，其中 所述第二區(qū)的電勢(shì)Vn是與所述第一區(qū)的電勢(shì)Vpd相同的電勢(shì)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器件，其中 在所述第一區(qū)和所述隔離區(qū)上的區(qū)域中反射率是恒定的。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器件，其中至少在所述第一區(qū)、部分的所述第二區(qū)和所述隔離區(qū)上的區(qū)域中反射率 是恒定的。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器件，其中 所述第二區(qū)的雜質(zhì)濃度高于所述第一區(qū)的雜質(zhì)濃度。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器件，其中 所述第一區(qū)和所述第二區(qū)在深度方向具有相同的雜質(zhì)濃度分布。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器件，其中提供有每個(gè)都由所述光接收部分形成的多個(gè)第一光接收部分，并且 個(gè)第一光接收部分獨(dú)立并且不同的第二光接收部分。
10、 一種光接收器件的制造方法，該方法包括在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底中形成多個(gè)第一光接收部分，所述多個(gè)第 一光接收部分的每個(gè)都具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的第 一區(qū)，并在所述第一光接收部分之間的至少一個(gè)位置處的所述半導(dǎo)體襯底中形成與所述多個(gè)第一光接收部分獨(dú)立和不同的第二光接收部分；在所述第 一 光接收部分和所述第二光接收部分之間經(jīng)由隔離區(qū)形成所 述第一導(dǎo)電類型的第二區(qū)；在所述第一光接收部分、所述第二光接收部分、和使所述第一光接收部 分和所述第二光接收部分彼此隔離的區(qū)域上形成抗反射膜；在所述抗反射膜上形成絕緣膜，然后在所述第一光接收部分和所述第二 光接收部分上在所述絕緣膜中以連續(xù)的方式形成開口，在所述開口的底部所 述抗反射膜被暴露；將所述第二區(qū)固定至獨(dú)立于所述第一區(qū)的電勢(shì)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的光接收器件的制造方法，其中 所述第一區(qū)和所述第二區(qū)在同一步驟中形成。
12、 一種包括光接收器件的光學(xué)拾波器件，包括光接收部分，形成在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底中并具有與所述第一導(dǎo) 電類型相反的第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)；和所述第二導(dǎo)電類型的第二區(qū)，圍繞所述光接受部分經(jīng)由所述第一導(dǎo)電類 型的隔離區(qū)形成在至少部分的所述半導(dǎo)體襯底上并與所述第一區(qū)電獨(dú)立，其 中所述第二區(qū)固定至獨(dú)立于所述第一區(qū)的電勢(shì)，并且 形成在所述光接收部分上的絕緣膜的開口形成為從所述第 一 區(qū)上的區(qū) 域經(jīng)由所述隔離區(qū)上的區(qū)域而到達(dá)部分的所述第二區(qū)上的區(qū)域。
13、 一種包括光接收器件的光盤，包括光接收部分，形成在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體村底中并具有與所述第一導(dǎo) 電類型相反的第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)；和所迷第二導(dǎo)電類型的第二區(qū)，圍繞所述光接受部分經(jīng)由所迷第一導(dǎo)電類 型的隔離區(qū)形成在至少部分的所述半導(dǎo)體襯底上并與所述第一區(qū)電獨(dú)立，其中所述第二區(qū)固定至獨(dú)立于所述第一區(qū)的電勢(shì)，并且形成在所述光接收部分上的絕緣膜的開口形成為從所述第 一 區(qū)上的區(qū) 域經(jīng)由所述隔離區(qū)上的區(qū)域而到達(dá)部分的所述第二區(qū)上的區(qū)域。
全文摘要
光接收器件包括具有第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)(21)的光接收單元(11)，形成在與第二導(dǎo)電類型不同的第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底(10)上；和第二導(dǎo)電類型的第二區(qū)(22)，圍繞光接收單元(11)經(jīng)由第一導(dǎo)電類型的分離區(qū)(23)而形成在至少部分的半導(dǎo)體襯底(10)上并與第一區(qū)(21)電獨(dú)立。第二區(qū)(22)固定至獨(dú)立于第一區(qū)(21)的電勢(shì)。形成在光接收單元(11)上的層間絕緣膜(41)具有開口(42)，該開口(42)形成為從第一區(qū)(21)上穿過隔離區(qū)(23)而到達(dá)第二區(qū)(22)上的部分。因此，至少在圍繞光電二極管光接收單元的一部分區(qū)域，形成了與光電二極管具有相同導(dǎo)電類型的區(qū)域以使得由進(jìn)入該區(qū)域的光子產(chǎn)生的載流子被清除，從而改善了光電二極管的光靈敏度。
文檔編號(hào)H01L31/10GK101512782SQ20078003331
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月7日
發(fā)明者藤澤知隆 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社