低暗噪的半导体装置和光侦测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低暗噪的半导体装置以及一种光侦测装置，其中，该低暗噪的半导体装置包含一锗区域，一掺杂区，其位于锗区域内，其中掺杂区具有一第一导电类型；以及一反向掺杂区，其位于锗区域内以及与掺杂区相邻，其中反向掺杂区具有一第二导电类型，第二导电类型不同于第一导电类型。

Semiconductor devices and light detection devices with low dark noise

【技术实现步骤摘要】
低暗噪的半导体装置和光侦测装置
本专利技术是关于一种半导体装置，特别是有关于一种包含降低暗电流掺杂区的半导体装置。
技术介绍
信号噪声比(Signal-to-noiseratio，SNR)是评估半导体装置(例如光电侦测器)性能的指针之一。信号强度与参数“光电流”有关，此参数描述了在非平衡条件下材料对光子的不可逆吸收所产生的电子流。噪声强度与参数“暗电流”有关，此参数描述了在非平衡条件下材料中因电子的热激发所产生的电子流。
技术实现思路
根据本公开内容的一些实施例，提供了一种半导体装置。半导体装置包含一锗区域，一掺杂区，其位于锗区域内，其中掺杂区具有一第一导电类型；以及一反向掺杂区，其位于锗区域内以及与掺杂区相邻，其中反向掺杂区具有一第二导电类型，第二导电类型不同于第一导电类型。根据本公开内容的一些实施例，提供了一种光侦测装置。光侦测装置包含一吸收层，其包含锗；一第一掺杂区，其位于吸收层内，其中第一掺杂区具有一第一导电类型；一第二掺杂区，其位于吸收层内且与第一掺杂区实体分离，其中第二掺杂区具有一第二导电类型，第二导电类型与第一导电类型相同；一第一反向掺杂区，其位于吸收层内以及与第一掺杂区相邻，其中第一反向掺杂区具有一第三导电类型，第三导电类型不同于第一导电类型；以及一第二反向掺杂区，其位于吸收层内以及与第二掺杂区相邻，其中第二反向掺杂区具有一第四导电类型，第四导电类型与第三导电类型相同。又根据本公开内容的一些实施例，提供了一种光侦测装置。光侦测装置，包含：一吸收层，其包含锗；一第一载子收集区，其位于吸收层中，其中第一载子收集区具有一第一导电类型；一第一暗电流降低区，其位于吸收层中以及与第一载子收集区相邻，其中第一暗电流降低区具有一第二导电类型，其不同于第一导电类型。又根据本公开内容的一些实施例，提供了一种光侦测装置。光侦测装置，包含：一吸收层，其包含锗，其中吸收层具有一导电类型；一第一掺杂区，其位于吸收层中，其中第一掺杂区具有一第一导电类型，其不同于吸收层的导电类型；以及一第二掺区，其位于吸收层中且与第一掺杂区实体分离，其中第二掺杂区具有一第二导电类型，其不同于吸收层的第一导电类型，其中吸收层包含一掺杂物，其具有一不小于1×1015cm-3的峰值掺杂浓度。又根据本公开内容的一些实施例，提供了一种光侦测系统。光侦测系统包含一暗载子发射时间以及一载子弛豫时间。光侦测系统包含一光侦测装置，其包含一吸收层；用于调整载子弛豫时间的一装置，其中装置是电耦合至光侦测装置。载子弛豫时间大于暗载子发射时间。附图说明图1A为本公开内容的一些实施例的半导体装置的剖面图。图1B为本公开内容的一些实施例的半导体装置的剖面图。图2为本公开内容的一些实施例的光侦测系统的示意图。图3A为本公开内容的一些实施例的半导体装置的剖面图。图3B为本公开内容的一些实施例的半导体装置的俯视图。图4为本公开内容的一些实施例的半导体装置的俯视图。图5A为本公开内容的一些实施例的半导体装置的剖面图。图5B为本公开内容的一些实施例的半导体装置的剖面图。图6为本公开内容的一些实施例的半导体装置的剖面图。图7A为本公开内容的一些实施例的半导体装置的剖面图。图7B为本公开内容的一些实施例的半导体装置的俯视图。图7C为本公开内容的一些实施例的半导体装置沿着如图7B的AA’线切开的剖面图。图7D为本公开内容的一些实施例的半导体装置的剖面图。图8为本公开内容的一些实施例的半导体装置的剖面图。图9A为本公开内容的一些实施例的半导体装置的剖面图。图9B为本公开内容的一些实施例的半导体装置的剖面图。图10为本公开内容的一些实施例的半导体装置的剖面图。图11A为本公开内容的一些实施例的半导体装置阵列的俯视图。图11B为本公开内容的一些实施例的半导体装置阵列的俯视图。图12为显示本公开内容的一些实施例的光侦测系统的弛豫时间和发射时间关系的示意图。附图标记说明：110、310、610、1010-吸收层；120、320、520、620-基板；111、311、611-顶表面；112、312、612-底表面；130、331、531、631、931-第一掺杂区；140、341、532、641、941-第二掺杂区；150-反向掺杂区；113、313、613-侦测区；121、321、521、621-第一表面；122、322、522、622-第二表面；200、1101、1102、1103、1104-光侦测装置；210-传输晶体管；220-重置晶体管；230-电容器；240-源极随耦晶体管；250-列选择晶体管；260-总线；TG1-开关信号；IA1-光电流；SEL-选择控制信号；RST-重置信号；VOUT1-输出电压；330、630-第一开关；340、640-第二开关；332、632-第三掺杂区；342、642-第四掺杂区；350、541、650-第一反向掺杂区；351、542、651-第二反向掺杂区；160、360、561、6331-第一接触层；170、362、562、6431-第二接触层；361、690-第三接触层；363、691-第四接触层；370、670-第一读出电路；371、671-第二读出电路；372、672-第一控制信号；373、673-第二控制信号；480-第五掺杂区；481-第六掺杂区；550-闸极电极；551-闸极接触层；552-绝缘层；614-第一侧壁；615-第二侧壁；633-第一闸极电极；643-第二闸极电极；660、960-共同区；680、780-第一区；1110-隔离结构；6332-第一绝缘层；6432-第二绝缘层；d1-距离；d2-最小距离；D1-垂直方向；P1-间距；trelaxation-载子弛豫时间；temission-暗载子发射时间；W1-第一宽度；W2-第一宽度；W3-第一宽度；W4-第一宽度。具体实施方式以下实施例将伴随着图式说明本公开内容的概念，在图式或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在图式中，元件的形状或厚度可扩大或缩小。需特别注意的是，图中未绘示或说明书未描述的元件，可以是熟习此技艺的人士所知的形式。于本说明书中，除了特别指出说明，相同的元件符号于不同的图式中，具有与本公开内容任何一处说明的相同或是大致上相同的结构、材料、材料组成和/或制造方法。在本公开内容中，光侦测装置可以将光信号转换为电信号。用语“硅化锗(GeSi)”是指GexSi1-x，其中0<x<1。用语“本质”是指没有故意添加掺杂物的半导体材料。例如「在…上方」(above)、「顶部」(top)、及「底部」(bottom)等的空间描述系相对于等图示中所示的定向指出，除非另外指定。应可理解，文中所使用该等空间描述系仅为了例示的目的，且文中所说明该等结构的实际实作可以任何定向或方式进行空间设置，只要所揭示内容的具体实施例的该等优点不会本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低暗噪的半导体装置，其特征在于，包含：/n一锗区域；/n一掺杂区，其位于该锗区域内，其中该掺杂区具有一第一导电类型；以及/n一反向掺杂区，其位于该锗区域内以及与该掺杂区相邻，其中该反向掺杂区具有一第二导电类型，该第二导电类型不同于该第一导电类型。/n

【技术特征摘要】
20181212 US 62/778,867;20190520 US 62/849,978;20191.一种低暗噪的半导体装置，其特征在于，包含：
一锗区域；
一掺杂区，其位于该锗区域内，其中该掺杂区具有一第一导电类型；以及
一反向掺杂区，其位于该锗区域内以及与该掺杂区相邻，其中该反向掺杂区具有一第二导电类型，该第二导电类型不同于该第一导电类型。


2.如权利要求1所述的低暗噪的半导体装置，其特征在于，该第一导电类型为n型。


3.如权利要求1所述的低暗噪的半导体装置，其特征在于，该反向掺杂区围绕部分该掺杂区。


4.如权利要求1所述的低暗噪的半导体装置，其特征在于，该反向掺杂区围绕整个该掺杂区。


5.如权利要求1所述的低暗噪的半导体装置，其特征在于，该反向掺杂区包含一掺杂物，其具有一不小于1×1016cm-3的峰值掺杂浓度。


6.如权利要求5所述的低暗噪的半导体装置，其特征在于，峰值掺杂浓度介于5×1018cm-3与5×1020cm-3之间。


7.如权利要求5所述的低暗噪的半导体装置，其特征在于，该锗区域具有一导电类型，其不同于第一导电类型。


8.一种光侦测装置，其特征在于，包含：
一吸收层，其包含锗；
一第一掺杂区，其位于该吸收层内，其中该第一掺杂区具有一第一导电类型；
一第二掺杂区，其位于该吸收层内且与该第一掺杂区实体分离，其中该第二掺杂区具有一第二导电类型，该第二导电类型与该第一导电类型相同；
一第一反向掺杂区，其位于该吸收层内以及与该第一掺杂区相邻，其中该第一反向掺杂区具有一第三导电类型，该第三导电类型不同于该第一导电类型；以及
一第二反向掺杂区，其位于该吸收层内以及与该第二掺杂区相邻，其中该第二反向掺杂区具有一第四导电类型，该第四导电类型与该第三导电类型相同。


9.如权利要求8所述的光侦测装置，其特征在于，该第一导电类型和该第二导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：那允中，卢彦丞，杨闵杰，郑斯璘，
申请(专利权)人：美商光程研创股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US