台面型光电二极管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种台面型光电二极管及其制造方法。该台面光电二极管包括台面，台面的侧壁是在台面底部变宽的方向上倾斜的表面。用第一导电类型、第二导电类型、半绝缘型或未掺杂型的半导体层覆盖台面的至少侧壁。在台面的至少侧壁上生长半导体层。台面在上端部处的倾斜表面的倾斜角小于台面在下端部处的倾斜表面的倾斜角。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种台面型光电二极管和用于制造台面型光电二极管的方法。
技术介绍
由于可以通过晶体生长来形成台面型光电二极管中的pn结，因此在台面型光电 二极管中可以容易地控制pn结的位置和电场分布。为了确保器件的可靠性，必须用钝化层 覆盖台面型光电二极管的Pn结。考虑到界面可靠性，钝化层优选地是半导体层。例如，日本特许专利公布No. 2008-66329和2004-119563均公开了用半导体层来 覆盖台面型光电二极管的Pn结的技术。日本特许专利公布No. 2008-66329的图2C所示的台面型PIN-PD是如下结构，其 中，器件的InGaAs吸光层被加工成台面，用再生长的InP层掩埋台面的侧壁。采用该布置， 抑制了具有小带隙的InGaAs与电介质钝化膜之间的接触，或者抑制了在具有不充足时间 稳定性的InGaAs与电介质层之间存在界面。而是，在具有较高时间稳定性的宽带隙InP (具 有不随时间增大的暗电流)与InGaAs之间形成界面，以确保长期的可靠性。在日本特许专利公布No. 2004-119563的图7所示的台面型APD中，器件的InGaAs 吸光层被加工成台面，并且用再生长的InP层掩埋台面的侧壁，以实现与日本特许专利公 布No. 2008-66329实现的效果相同的效果。环绕台面的区域中形成的掩埋层也公开在如下参考文献中的每个中国际公布 No. 2006/123410, No. 2006/046276 和日本特许专利公布 No. 2008-28421。
技术实现思路
在一个实施例中，提供了一种台面光电二极管，该台面光电二极管包括在半导体 衬底上形成的堆叠结构。通过依次堆叠和生长由第一导电类型的半导体制成的缓冲层、由 第一导电类型、第二导电类型或未掺杂类型的半导体制成的蚀刻停止层、由第一导电类型、 第二导电类型或未掺杂类型的半导体制成的吸光层以及第二导电类型的双层半导体层来 形成所述堆叠结构。第二导电类型的所述双层半导体层和所述吸光层形成台面。所述台面 的侧壁是在所述台面的底部变宽的方向上倾斜的倾斜表面。用在所述侧壁上生长的半导体 层来覆盖所述台面的至少所述侧壁，并且所述半导体层是第一导电类型、第二导电类型、半 绝缘类型或未掺杂类型。所述台面在上端部处的倾斜表面的倾斜角小于所述台面在下端部 处的倾斜表面的倾斜角。在另一个实施例中，提供了一种用于制造台面光电二极管的方法。该方法包括通 过依次堆叠和生长由第一导电类型的半导体制成的缓冲层、由第一导电类型、第二导电类 型或未掺杂类型的半导体制成的蚀刻停止层、由第一导电类型、第二导电类型或未掺杂类 型的半导体制成的吸光层以及第二导电类型的双层半导体层，在半导体衬底上形成堆叠结4构；将第二导电类型的双层半导体层和吸光层处理成台面；以及用在至少所述侧壁上生长 的半导体层来覆盖台面的至少侧壁，所述半导体层是第一导电类型、第二导电类型、半绝缘 类型或未掺杂类型。在对双层半导体层和吸光层进行处理的过程中，在台面的底部变宽的 方向上倾斜的倾斜表面上形成台面的侧壁，并且将台面在上端部处的倾斜表面的倾斜角控 制成小于台面在下端部处的倾斜表面的倾斜角。附图说明从下面结合附图对某些优选实施例的说明中，本专利技术的以上和其他目的、优点和 特征将更清楚，其中图1是示出根据第一实施例的台面型光电二极管(台面型PIN光电二极管)的结 构的横截面图；图2是示出根据第二实施例的台面型光电二极管(台面型PIN光电二极管)的结 构的横截面图；图3是根据第三实施例的台面型光电二极管(台面型PIN光电二极管)和根据第 七实施例的台面型光电二极管(台面型雪崩光电二极管)中的每个台面型光电二极管的结 构的横截面图；图4是示出根据第四实施例的台面型光电二极管(台面型PIN光电二极管)的结 构的横截面图；图5是示出根据第五实施例的台面型光电二极管(台面型雪崩光电二极管)的结 构的横截面图；图6是示出根据第六实施例的台面型光电二极管(台面型雪崩光电二极管)的结 构的横截面图；以及图7是示出根据第八实施例的台面型光电二极管(台面型雪崩光电二极管)的结 构的横截面图。具体实施例方式根据日本特许专利公布No. 2008-66329和2004-119563，掩埋的半导体层的台面 侧壁覆盖特性变得不足够，这是由于掩埋过程中晶体生长的各向异性取决于台面的形状。通过日本特许专利公布No. 2008-66329中公开的技术，在倒置的台面形状或者基 本上垂直的台面形状(在日本特许专利公布No. 2008-66329的i型III-V化合物半导体膜 15a与III-V化合物半导体膜17a之间的边界部)处，再生长的半导体层的覆盖特性变得不 足够，并且容易暴露InGaAs吸光层(日本特许专利公布No. 2008-66329的i型III-V化合 物半导体膜15a)。结果，从长远看，表面漏暗电流增大，并且不能确保台面型光电二极管足 够高的可靠性。如果台面型光电二极管的高可靠性得以保证，则产率变得不足。在如日本特许专利公布No. 2004-119563中公开的由具有相对于台面的顶表面的 (100)平面成某一角度的倾斜表面的锥形结构形成的台面结构的情况下，最初固定台面的 倾斜表面的台阶密度。这里，在宏观可见的视图中，台面的倾斜表面确实倾斜，但是在宏观 可见的视图中，例如，通过将原子层逐步堆叠在平坦的(100)面上形成台面的倾斜表面。台 阶之一的高度可以等于一个原子层的高度(大致2. 9 A )，或者可以等于多个原子层的高度。“台阶密度”是台阶状部分的每个单位高度中台阶的数目。更具体来讲，每个台阶的原 子层的数目越大(每一个台阶的高度越大)，台阶密度越低，并且倾斜表面的倾斜角度越 大。当如日本特许专利公布No. 2004-119563中一样地固定台面倾斜表面的倾斜角时，每 个台阶中的原子层的数目固定，并且台面倾斜表面的台阶密度也被固定。当以固定的台阶 密度在台面倾斜表面上再生长晶体时，在新的特定晶面取向中容易形成台面的肩部处的晶 体，所述特定晶面取向是台面顶部上生长的晶体的面取向(例如，(100)平面)与台面的倾 斜表面上生长的晶面取向之间的中间面取向。通常新的特定面取向的晶体生长速率低。因 此，台面的肩部所生长的层厚度变得更小，并且该部分处的覆盖特性往往不足够。日本特许专利公布No. 2008-66329还公开了一种方法，其用于通过在生长之后执 行热处理来提高再生长层的覆盖特性。然而，当附加地执行这种热处理时，由于增加了工序 而导致成本变得更高，并且结晶度由于该热处理而会变得更差。如上所述，在不增加任何工序的情况下，难以提高台面上再生长的半导体层的台 面覆盖特性。根据本专利技术，台面的侧壁是在台面底部变得较宽的方向上倾斜的表面，并且在台 面的上端部处的倾斜表面的倾斜角小于在台面的下端部处的倾斜表面的倾斜角。另外，用 半导体层来覆盖作为台面倾斜表面的侧壁。采用该布置，在不添加任何工序的情况下，也可 以提高覆盖台面侧壁的半导体层的覆盖特性。换言之，由于包括吸光层的台面不包括倒置 台面部分或具有几乎垂直的侧壁的台面部分，因此半导体层可以彻底覆盖侧壁。具体来讲， 当台面具有倒置台面取向(当使用初始具有高粘合性的蚀刻掩模来执行蚀刻时形成倒置 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种台面光电二极管，包括：堆叠结构，所述堆叠结构形成在半导体衬底上，通过依次堆叠和生长由第一导电类型的半导体制成的缓冲层、由第一导电类型、第二导电类型或未掺杂类型的半导体制成的蚀刻停止层、由第一导电类型、第二导电类型或未掺杂类型的半导体制成的吸光层以及第二导电类型的双层半导体层来形成所述堆叠结构，第二导电类型的所述双层半导体层和所述吸光层形成台面，所述台面的侧壁是在所述台面的底部变宽的方向上倾斜的倾斜表面，用在所述侧壁上生长的半导体层来覆盖所述台面的至少所述侧壁，所述半导体层是第一导电类型、第二导电类型、半绝缘类型或未掺杂类型，所述台面在上端部处的所述倾斜表面的倾斜角小于所述台面在下端部处的所述倾斜表面的倾斜角。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边功，厚井大明，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]