一种形成光检测器器件的方法包括在衬底上形成绝缘层；在所述绝缘层和所述衬底的一部分上形成锗(Ge)层；在所述Ge层上形成第二绝缘层；在所述Ge层中注入n型离子；构图所述n型Ge层；在所述第二绝缘层和所述第一绝缘层的一部分上形成覆盖绝缘层；加热所述器件以结晶所述Ge层而产生单晶n型Ge层以及形成电连接至所述单晶n型Ge层的电极。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光检测器。
技术介绍
光检测器为暴露于光源时会输出电流的器件。先前的金属-半导体-金属(MSM)结光检测器包括本征锗(Ge)层和电极对
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，一种形成光检测器器件的方法包括在衬底上形成绝缘层；在所述绝缘层和该衬底的一部分上形成锗(Ge)层；在该Ge层上形成第二绝缘层；在该Ge层中注入η型离子；构图该η型Ge层；在该第二绝缘层和该第一绝缘层的一部分上形成覆盖绝缘层；加热该器件以结晶该η型Ge层而产生单晶η型Ge层以及形成电连接至该单晶η型Ge层的电极。根据本专利技术的备选实施例，一种形成光检测器器件的方法包括在衬底上形成绝缘层；在该绝缘层和该衬底的一部分上形成锗(Ge)层；在该Ge层上形成第二绝缘层；构图该Ge层；在该第二绝缘层和该第一绝缘层的一部分上形成覆盖绝缘层；加热该器件以结晶该Ge层而产生单晶Ge层；在该单晶Ge层中注入η型离子；加热该器件以活化在该单晶Ge层中的η型离子以及形成电连接至该单晶η型Ge层的电极。根据本专利技术的另一备选实施例，一种形成光检测器器件的方法包括在衬底上外延形成单晶η型Ge层；在该单晶η型Ge层上形成第一绝缘层；构图该单晶η型Ge层以及形成电连接至该单晶η型Ge层的电极。根据本专利技术的又一备选实施例，一种形成光检测器器件的方法包括在衬底上外延形成单晶Ge层；在该单晶Ge层上形成第一绝缘层；在该单晶Ge层中注入η型离子以形成单晶η型Ge层；活化在该单晶Ge层中的该等η型离子以及形成电连接至该单晶η型Ge层的电极。根据本专利技术的又一备选实施例，一种光检测器器件包含衬底、生长在该衬底上的单晶η型掺杂锗(Ge)层；沉积在该单晶η型掺杂Ge层上的绝缘层以及电连接至该单晶η型掺杂Ge (锗)层的电极对。附加的特征和优点经由本专利技术的技术实现。本专利技术的其他实施例和方面在此详细说明并被视为所主张专利技术的一部分。为了更佳了解本专利技术的优点和特征，参照该说明和附图。附图说明现在将仅通过实例并参考附图描述具体实施例方式图I至5示例形成光检测器的示例性方法的侧视剖面图。图6至10示例形成光检测器器件的备选示例性方法的侧视剖面图。图11至12示例形成光检测器器件的另一备选示例性方法的侧视剖面图。图13至15示例形成光检测器器件的又一备选示例性方法的侧视剖面图。图16示例框图，其包括类似于在以上图I至5中所说明的方法的形成器件的示例性方法。图17示例框图，其包括类似于在以上图6至10中所说明的方法的形成器件的示例性方法。图18示例框图，其包括类似于在以上图11至12中所说明的方法的形成器件的示例性方法。图19示例框图，其包括类似于在以上图13至15中所说明的方法的形成器件的示例性方法。具体实施例方式先前的光检测器包括本征锗层。该本征锗在该光检测器中产生增加该光检测器的带宽的高电场。在该本征锗中的缺陷导致本征锗操作为P型掺杂物质(具有约IO14cnT3的P型材料)。本征锗的该特性导致具有低空穴势垒的作为空穴的该器件的多子，其对MSM器件产生不希望的高暗电流。对器件而言，希望包括有低浓度的η型掺杂(高于IO14CnT3)的η型锗。该低浓度的η型掺杂允许增加该器件的带宽的高电场。以下所说明的该方法导致低浓度η型掺杂的锗，其改变多子为具有高电子势垒的电子并减少该器件的暗电流。在该器件中优化锗化物的形成亦可减少暗电流。图I至图5示例形成光检测器器件的示例性方法的侧视剖面图。参照图1，绝缘层102诸如例如氧化物或氮化物材料在衬底100上被构图。该衬底可包括例如单晶硅材料诸如Si (硅)、SiGe,且可形成如硅波导。锗层(Ge层)104在绝缘层102和衬底100的暴露的部分上形成。该Ge层104可包括例如非晶Ge或多晶锗，其任一者可为例如本征、P型或反掺杂的。该Ge层104可通过例如化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或等离子体增强化学气相沉积工艺而形成。绝缘层106在Ge层104上形成。该绝缘层106可包括例如氮化硅或氧化硅材料。图2示例在使用例如暴露该绝缘层102的部分的干蚀刻工艺构图和蚀刻(图I的)该绝缘层106和Ge层104的部分后所产生的结构。该Ge层104已注入η型离子诸如例如P、As或Sb产生η型Ge材料202。该η型Ge材料202可在形成该Ge层104后通过注入而形成。图3示例在(图2的)绝缘层106和该绝缘层102的暴露的部分之上形成绝缘覆盖层302后所产生的结构。该绝缘覆盖层302可包括例如氧化硅或氮化硅材料，其可通过例如低压化学气相沉积(LPCVD)工艺或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺而形成。图4示例在加热该器件使得在(图4的)该η型Ge材料202中的该η型离子活化且该η型Ge材料202结晶成单晶η型Ge材料402的快速熔融成长(RMG)工艺后所产生的结构。该RMG工艺包括例如短时长(例如少于I秒)加热该η型Ge材料202到至少该η型Ge材料202的熔点(937°C )，其熔化该材料202。该加热工艺可包括例如快速热退火或激光退火工艺。当在该材料202中的温度降低时，当该材料202冷却并固化时该材料202的结晶取向与该单晶Si衬底100的取向对准。在备选实施例中，该η型Ge材料202可在该外延成长(epitaxial growth)工艺期间通过该η型离子的外延成长和原位(in_situ)掺杂而形成。图5示例在通过例如各向异性蚀刻工艺构图并去除该绝缘覆盖层302的区域以形成暴露该单晶η型Ge材料402的部分的腔后所产生的结构。锗化物区域502在该单晶η型Ge材料402的暴露的部分中形成。锗化物区域502通过在该单晶η型Ge材料402的该暴露的部分上形成金属层并加热该器件使得金属扩散进入该单晶η型Ge材料402形成锗化物而形成。可调整用于促进扩散和烧结的金属材料和温度的选择以优化该器件的特性。例如与钛(Ti)形成的锗化物可在高于300°C扩散进入Ge并与其一起烧结。用于扩散和烧结的较高温度在该器件中产生较高电阻率，因为在低于450°C所形成的Ti锗化物具有比Ti更高的电阻率。不同的材料诸如例如Ni、Pd、Pt、Ta、Cu、W、Co、Zr以及Mo可在各种温度处形成锗化物。当形成该锗化物时通过选择用于扩散和烧结的材料和温度，在该器件中的势垒高度和接触电阻可优化以满足设计规格。一旦锗化物区域502形成，电极504可在锗化物区域502上和在绝缘覆盖层302中的腔中形成。电极504可从例如钛、铜或金属合金形成。 图6至10示例形成光检测器器件的备选示例性方法的侧视剖面图。用于形成图6的结构的材料和方法类似于以上在图I中所说明的方法和材料。参照图6，诸如氧化物或氮化物材料的绝缘层602在该衬底600上被构图。衬底可包括例如单晶硅材料诸如Si、SiGe，且可形成为硅波导。Ge层604在绝缘层602和衬底600的暴露的部分上形成。绝缘覆盖层606在Ge层604和绝缘层602的暴露的部分之上形成。绝缘覆盖层606包括例如氧化硅或氮化硅材料。图7示例在使得Ge层604材料结晶成单晶Ge材料702的RMG工艺后所产生的结构。图8示例在通过例如各向异性蚀刻工艺去除部分绝缘覆盖层606后所产生的结构。图9A不例在注入和活化η型尚子(图7的)广生单晶η型Ge材料902后所广本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：朴镇弘，S·阿塞法，金志焕，Y·弗拉索夫，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：
国别省市：
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