[发明专利]锗光检测器

说明书

技术领域

本发明涉及光检测器。

背景技术

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。

发明内容

根据本发明的一个实施例，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n型离子；构图该n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n型Ge层而产生单晶n型Ge层以及形成电连接至该单晶n型Ge层的电极。

根据本发明的备选实施例，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n型离子；加热该器件以活化在该单晶Ge层中的n型离子以及形成电连接至该单晶n型Ge层的电极。

根据本发明的另一备选实施例，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n型Ge层；在该单晶n型Ge层上形成第一绝缘层；构图该单晶n型Ge层以及形成电连接至该单晶n型Ge层的电极。

根据本发明的又一备选实施例，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n型离子以形成单晶n型Ge层；活化在该单晶Ge层中的该等n型离子以及形成电连接至该单晶n型Ge层的电极。

根据本发明的又一备选实施例，一种光检测器器件包含衬底、生长在该衬底上的单晶n型掺杂锗(Ge)层；沉积在该单晶n型掺杂Ge层上的绝缘层以及电连接至该单晶n型掺杂Ge(锗)层的电极对。

附加的特征和优点经由本发明的技术实现。本发明的其他实施例和方面在此详细说明并被视为所主张发明的一部分。为了更佳了解本发明的优点和特征，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本发明的实施例：

图1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1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10¹⁴cm^-3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n型掺杂(高于10¹⁴cm^-3)的n型锗。该低浓度的n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n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1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。