[发明专利]具有一体化的光聚焦元件的光电二极管

说明书

本公开涉及半导体结构，更具体地涉及具有一体化的光聚焦元件的光电二极管及制造方法。该结构包括：沟槽光电二极管，其包括圆顶结构；以及位于圆顶结构上的掺杂材料，该掺杂材料具有凹形的下侧表面。

技术领域

本公开涉及半导体结构，更具体地涉及具有一体化的光聚焦元件的光电二极管及制造方法。

背景技术

光电二极管是将光转换成电流的半导体器件。光电二极管可能包含光学滤波器、内置透镜，并且可具有视具体应用而定的或大或小的表面积。光电二极管可用于许多不同的光学应用中。例如，锗(Ge)光电二极管因为其比硅(Si)更高的吸收率而可用于最先进的LIDAR应用。以此方式，可以实现较小的像素尺寸和有效面积。在这样的实施方式中，信噪比(S/N)由于与吸收体的不充分耦合而降低，并且串扰随间距减小而增大。

可以使用微透镜将光聚焦到光电二极管材料中。然而，微透镜通过非吸收性光路而与吸收体分开(例如，后段制程(BEOL)堆叠中的聚合物微透镜)。除了需要增加结构总成本的额外制造步骤之外，这还可导致光的损失或劣化。

发明内容

在本公开的一方面，一种结构包括：沟槽光电二极管，其包括圆顶结构(domedstructure)；以及位于所述圆顶结构上的掺杂材料，所述掺杂材料具有凹形的下侧表面。

在本公开的一方面，一种结构包括：沟槽光电二极管，其延伸到半导体衬底的阱区中并在其上端包括圆顶结构；位于所述圆顶结构上的掺杂材料，其延伸到所述沟槽光电二极管的一侧；与所述掺杂材料电接触的第一接触；以及与所述半导体衬底的所述阱区电接触的第二接触。

在本公开的一方面，一种方法包括：在沟槽结构中形成沟槽光电二极管，所述沟槽光电二极管包括一体化的圆顶结构；在所述一体化的圆顶结构上形成延伸到所述沟槽光电二极管的一侧的掺杂材料，所述掺杂材料具有凹形的下侧表面；以及形成与所述沟槽光电二极管的所述一侧上的所述掺杂材料电接触的接触。

附图说明

在下面的详细描述中，借助本公开的示例性实施例的非限制性示例，参考所提到的多个附图来描述本公开。

图1示出了根据本公开的一些方面的除其他特征之外的具有浅沟槽隔离结构的衬底以及相应的制造工艺。

图2示出了根据本公开的一些方面的除其他特征之外的形成在衬底中的沟槽以及相应的制造工艺。

图3示出了根据本公开的一些方面的除其他特征之外的沟槽光电二极管以及相应的制造工艺，每个沟槽光电二极管具有圆顶结构。

图4示出了根据本公开的一些方面的除其他特征之外的位于圆顶结构上的具有凹形特征的材料以及相应的制造工艺。

图5示出了根据本公开的一些方面的除其他特征之外的到光电二极管的接触以及相应的制造工艺。

图6至图8示出了根据本公开的另外的方面的替代光电二极管结构。

具体实施方式

本公开涉及半导体结构，更具体地涉及具有一体化的光聚焦元件的光电二极管及制造方法。更具体地，本公开涉及具有对准的光聚焦元件的深沟槽光电二极管。在实施例中，深沟槽光电二极管是深沟槽Ge光电二极管，并且光聚焦元件与深沟槽光电二极管对准。光聚焦元件包括与深沟槽光电二极管完全一体化并且使用与深沟槽光电二极管相同的材料的圆顶结构。有利地，一体化的聚焦元件实现了具有提高的信噪比(S/N)和隔离的较小有效面积像素阵列。