[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

2016年9月28日提出的日本专利申请No.2016-189716的公开,包括说明书、附图和摘要，通过引用在此全部并入本文。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法，并且可适当地用于制造包括例如锗光电二极管(在下文中将称为Ge光电二极管)的半导体器件。

背景技术

WO09/110632描述了一种垂直型pin-SiGe光电二极管，其中p型或n型掺杂层形成在沟槽下面，i-SiGe在具有叠置在掺杂层的底部和侧壁上的i-Si层和Si-Ge缓冲层的掺杂层上被形成矩形或倒锥形。

发明内容

Ge光电二极管具有如下结构，所述结构包括半导体衬底，形成在半导体衬底的主表面上的下包覆层，形成在下包覆层上的且由例如锗制成的光吸收层，和形成在光吸收层上的上包覆层。当在上包覆层上形成耦合孔时，不幸的是，光吸收层上的台阶会导致缺陷开口或上包覆层的不希望切削，从而妨碍了提供Ge光电二极管的适当的二极管特性。

通过说明书和附图的描述，其他问题和新的特征将变得清楚。

根据实施例的半导体器件包括半导体衬底、形成在半导体衬底的主表面上的第一绝缘膜、形成在第一绝缘膜上的硅层和形成在硅层上的保护膜。此外，半导体器件包括：从保护膜的顶表面起，形成在保护膜、硅层和第一绝缘膜上，但没有到达半导体衬底的主表面的沟槽；形成在沟槽的底部和侧面上的籽晶层；嵌入在沟槽中的锗层，籽晶层介于锗层和沟槽之间；和形成在锗层和保护膜上的第二绝缘膜。

根据实施例的制造半导体器件的方法包括如下步骤：准备SOI衬底，所述SOI衬底包括半导体衬底、形成在半导体衬底的主表面上的第一绝缘膜和形成在第一绝缘膜上的硅层；在硅层上形成保护膜，和依次处理保护膜、硅层和第一绝缘膜以形成从保护膜的顶表面起但没有到达半导体衬底的主表面的沟槽。该方法进一步包括以下步骤：在保护膜以及沟槽的底部和侧面上形成籽晶层；去除保护膜上的籽晶层以留下在沟槽的底部和侧面上的籽晶层；通过选择性外延生长在沟槽中形成锗层；以及在锗层和保护膜上形成第二绝缘膜。

根据实施例，能够提供一种具有适当的二极管特性的Ge光电二极管的半导体器件。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图2是示出根据第一实施例的包括多个光学器件的半导体器件的主要部分的横截面图；

图3是示出根据第一实施例的制造过程中的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图4是示出图3之后的制造过程中的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图5是示出图4之后的制造过程中的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图6是示出图5之后的制造过程中的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图7是示出图6之后的制造过程中的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图8是示出图7之后的制造过程中的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图9是示出图8之后的制造过程中的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图10是示出图9之后的制造过程中的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图11是示出根据第一实施例的修改的制造过程中的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图12是示出图11之后的制造过程中的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图13是示出根据第二实施例的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图14是示出根据第二实施例的制造过程中的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图15是示出图14之后的制造过程中的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图16是示出图15之后的制造过程中的Ge光电二极管的主要部分的横截面图；

图17是示出根据第一示例的Ge光电二极管的主要部分的横截面图，第一示例是发明人进行比较的在本发明之前的示例；

图18是示出根据第二示例的Ge光电二极管的主要部分的横截面图，第二示例是发明人进行比较的在本发明之前的示例。

具体实施方式

在下面的实施例中，为了便于说明，将分别描述多个部分或实施例。各部分或实施例是彼此相关的，除非另有说明。一个部分或实施例是例如其他部分或实施例的部分或全部的修改、细节和补充说明。