[发明专利]半导体器件和形成半导体器件的方法

说明书

一种方法包括：蚀刻硅层以形成硅板和位于硅板上方的上部硅区域，以及注入硅板和上部硅区域以形成p型区域、n型区域以及位于p型区域和n型区域之间的本征区域。该方法还包括蚀刻p型区域、n型区域和本征区域以形成沟槽。上部硅区域的剩余部分形成多模干涉仪(MMI)区域。实施外延工艺以在沟槽中生长锗区域。制造连接至p型区域和n型区域的电连接。本发明的实施例还涉及半导体器件和形成半导体器件的方法。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体器件和形成半导体器件的方法。

背景技术

光检测器(PD)是用于光电信号转换的关键器件。锗PD用于感测和高速通信，诸如光检测和测距(激光雷达)、数据中心、电信等。锗对于波长小于约1.55μm的光具有很强的吸收系数，这使其成为形成光检测器的良好材料。

常规的横向锗光检测器可以包括P-I-N二极管，其中，锗区域位于P-I-N二极管上方并且接触P-I-N二极管。可以向下蚀刻其中形成有P-I-N二极管的硅层，使得P-I-N二极管的侧壁与电介质接触。锗区域具有吸收光并且将光转换成电子-空穴对的能力。在常规的锗光检测器中，在P-I-N二极管上方形成锗区域。其中输入光束容易过度偏转的这种锗光检测器具有低的响应度。为了解决这个问题，使未与锗区域重叠的P区域和N区域凹进以在P-I-N二极管和光检测器所在的介电区域之间形成侧壁以将光紧密地限制在锗吸收区域附近。具有在短距离内由锗吸收的光的这种锗光检测器具有低的饱和功率。

发明内容

本发明的一些实施例提供了一种形成半导体器件的方法，包括：蚀刻硅层以形成硅板和位于所述硅板上方的上部硅区域；注入所述硅板和所述上部硅区域以形成：p型区域；n型区域；以及本征区域，位于所述p型区域和所述n型区域之间；蚀刻所述p型区域、所述n型区域和所述本征区域以形成沟槽，其中，所述上部硅区域的剩余部分形成多模干涉仪(MMI)区域；实施外延工艺以在所述沟槽中生长锗区域；以及形成连接至所述p型区域和所述n型区域的电连接。

本发明的另一些实施例提供了一种半导体器件，包括：二极管，包括：p型区域；n型区域；以及本征区域，位于所述p型区域和所述n型区域之间；锗区域，延伸至所述二极管中；以及输入端口，其中，所述二极管和所述锗区域组合形成光检测器，所述光检测器配置为将从所述输入端口输入的输入光的单模转换为具有高阶模的光。

本发明的又一些实施例提供了一种半导体器件，包括：硅区域，包括：硅板；上部硅区域，位于所述硅板上方并且连接所述硅板，其中，所述硅区域形成延伸至所述硅板和所述上部硅区域两者中的二极管；以及锗区域，穿透所述上部硅区域，其中，所述上部硅区域包括多模干涉仪区域，所述多模干涉仪区域包括：第一部分，位于所述锗区域的第一侧上；第二部分，位于所述锗区域的与所述第一侧相对的第二侧上；以及输入端口，连接至所述上部硅区域。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1、图2A、图2B、图3A、图3B、图4至图8、图9A、图9B和图9C示出了根据一些实施例的在多模锗光检测器的形成中的中间阶段的截面图和顶视图。

图10、图11和图12示出了根据一些实施例的多模锗光检测器的平面图。

图13和图14示出了根据一些实施例的锗多端口多模光检测器的平面图。

图15示出了根据一些实施例的作为波长的函数的两个光检测器(具有和不具有锥度下降结构)的泄漏。

图16示出了根据一些实施例的用于形成多模锗光检测器的工艺流程。

具体实施方式