[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本公开涉及半导体器件及其制造方法，例如，提供了一种半导体器件，其包括能够降低光接收元件的制造成本并改进光接收元件的光学性能的光接收元件。例如，形成Ge光电二极管的结构本体的p型锗层、本征锗层和n型锗层根据连续选择性外延生长来形成。具有开口部分的绝缘膜形成在SOI衬底的硅层上，并且本征锗层形成为从开口部分突出到绝缘膜上方。简而言之，通过使用具有开口部分的绝缘膜，本征锗层的截面形成为蘑菇形状。

相关申请的交叉参考

2016年5月2日提交的日本专利申请第2016-092400号的包括说明书、附图和摘要的公开结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造技术，尤其涉及有效地应用于半导体器件的技术及其制造技术，例如，包括具有光电转换功能的光接收元件(光接收器)。

背景技术

日本未审查专利申请公开第Hei 10(1998)-290023号描述了一种用于在N型外延层中形成的凹槽内形成N型锗层、锗单晶层、P型锗层和P型硅层的技术。

在由J.Fujikata、M.Noguchi、M.Miura、D.Okamoto、T.Horikawa和Y.Arakawa撰写的“High Performance Silicon Waveguide-Integrated PIN and Schottky GePhotodiodes and their Link with Inverter-Type CMOS TIA Circuits”扩展摘要(2013年福冈固态器件和材料国际会议，pp980-981)中，描述了一种PIN Ge光电二极管和肖特基Ge光电二极管，其包括穿过嵌入式绝缘层形成在硅衬底上的p+型硅层、形成在p+型硅层上的锗层、形成在锗层上的n+型硅锗层(或者非掺杂硅锗层)。

发明内容

具有光电转换功能的光接收元件是硅光电技术中不可缺少的，以合并光学电路和电子电路。尤其地，在将硅层用作光波导层的硅光电技术中，例如使用锗(其具有的带隙小于硅的带隙)的光电二极管被用作光接收元件来吸收通过硅层传输的光。然而，发明人发现了使用锗的光电二极管难以同时降低制造成本和提高光学性能。简而言之，从制造成本的降低和光学性能的提高的观点来看，在硅光电技术中使用的光接收元件具有改进空间。

其他目的和新颖特征将从说明书和附图的描述中变得明显。

使用具有第一表面和与第一表面相交的第二表面的绝缘膜，根据一个实施例的半导体器件形成堆叠结构，该堆叠结构包括与第一表面接触的第一半导体层、与第一表面和第二表面均接触的本征半导体层以及与第二表面接触的第二半导体层。

根据一个实施例，一种包括光接收元件的半导体器件可以降低制造成本并且提高光接收元件的光学性能。

附图说明

图1是示出现有技术的包括Ge光电二极管的半导体器件的示意性结构的截面图。

图2是示出聚焦于制造成本的考虑技术的示意性结构的截面图。

图3是示出根据第一实施例的Ge光电二极管的示意性结构的顶视平面图。

图4是沿着图3中的线A-A截取的截面图。

图5是示出根据第一实施例的半导体器件的制造工艺的截面图。

图6是示出跟在图5之后的半导体器件的制造工艺的截面图。

图7是示出跟在图6之后的半导体器件的制造工艺的截面图。

图8是示出跟在图7之后的半导体器件的制造工艺的截面图。

图9是示出根据第二实施例的Ge光电二极管的结构的截面图。

图10是示出根据第二实施例的半导体器件的制造工艺的截面图。