光敏器件及其制造方法与流程

专利检索2026-08-25  21


本发明涉及半导体制造,尤其涉及光敏器件及其制造方法。


背景技术:

1、光敏器件是硅光器件的核心器件,常由硅材料制造。硅材料是间接带隙半导体材料,光敏器件性能容易因受限于硅材料的物理特征而难以在诸如光吸收效率方面获得进一步的提升。为了解决上述问题,业内通常在硅上外延与硅材料具有相近化学性质且迁移率优于硅材料的锗材料。

2、然而,锗和硅之间的晶格失配情况使得硅上外延锗容易产生高密度位错,且控制外延锗的位错密度的工艺复杂且成本高。

3、因此,有必要开发新型的光敏器件以解决现有技术中存在的上述问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种光敏器件及其制造方法,无需在硅上进行外延工艺就能够提高所述光敏器件对于对应波段光的吸收率。

2、为实现上述目的,本发明的所述光敏器件包括:

3、衬底,包括位于所述衬底顶部的顶硅层,所述顶硅层内设置有本征缺陷区、p型掺杂区和n型掺杂区;

4、隔离区,设置于所述顶硅层并围设所述本征缺陷区;

5、所述本征缺陷区配置为在特定波长范围光的作用下产生载流子,所述本征缺陷区包括设置于所述本征缺陷区顶部的缺陷修复区;

6、所述n型掺杂区和所述p型掺杂区位于所述本征缺陷区两侧。

7、本发明所述光敏器件的有益效果在于:所述顶硅层的本征缺陷区配置为在特定波长范围光的作用下产生载流子,并在所述本征缺陷区顶部设置所述缺陷修复区修复所述本征缺陷区顶部的硅晶格,结合所述n型掺杂区和所述p型掺杂区位于所述本征缺陷区两侧,所述p型掺杂区、所述本征缺陷区和所述n型掺杂区构成了pin结,能够促进载流子迁移,能够提高所述本征缺陷区对于对应波段光的吸收率。

8、优选的,所述顶硅层还包括嵌设于所述缺陷修复区顶部,且掺杂浓度高于所述p型掺杂区的p型重掺杂区。

9、优选的,所述光敏器件还包括设置于所述顶硅层顶面并覆盖所述缺陷修复区、所述n型掺杂区、所述p型掺杂区和所述p型重掺杂区四者顶面的顶部介质层,所述隔离区的一部分位于所述顶部介质层内,另一部分位于所述顶硅层内。

10、进一步优选的,所述光敏器件还包括设置于所述顶部介质层并与所述n型掺杂区电接触的阴极区,以及分别电接触所述p型掺杂区和所述p型重掺杂区的不同阳极区。

11、优选的,所述隔离区包括围设于所述本征缺陷区的环形槽,以及顺次堆叠并填充所述环形槽的氧化介质层、密度高于所述氧化介质层的高密度氧化介质层、氮化介质层和碳化介质层,所述氧化介质层覆盖所述环形槽内壁。

12、本发明所述光敏器件的制造方法包括以下步骤:

13、s1:提供衬底,所述衬底包括位于所述衬底顶部的顶硅层,在所述顶硅层设置隔离区,使所述顶硅层部分顶面由所述隔离区所围;

14、s2:对由所述隔离区所包围的顶硅层区域中的部分区域进行p型掺杂工艺和n型掺杂工艺后形成n型掺杂区、p型掺杂区和无注入区,使所述n型掺杂区和所述p型掺杂区位于所述无注入区的两侧;

15、s3:对所述无注入区进行注入工艺形成原始本征缺陷区后,对所述原始本征缺陷区进行表面修复工艺得到包括缺陷修复区的本征缺陷区。

16、本发明所述光敏器件制造方法的有益效果在于:通过所述步骤s2控制形成的n型掺杂区和所述p型掺杂区位于所述无注入区两侧后,通过所述步骤s3对所述无注入区顺次进行注入工艺和表面修复工艺形成位于所述p型掺杂区和所述n型掺杂区之间,且包含所述缺陷修复区的所述本征缺陷区并使所述p型掺杂区、所述本征缺陷区和所述n型掺杂区构成了pin结,能够促进载流子迁移,提高所述本征缺陷区对于对应波段光的吸收率。

17、优选的,所述步骤s2执行完毕后,使用顶部介质材料进行沉积后去除部分所述顶部介质材料使所述无注入区至少部分顶面露出后,再执行所述步骤s3。

18、优选的,所述步骤s3执行完毕后,执行步骤s4:对所述缺陷修复区进行p型重掺杂工艺和激活修复工艺形成掺杂浓度高于所述p型掺杂区,并嵌设于所述缺陷修复区顶部的p型重掺杂区。

19、优选的,所述步骤s4执行完毕后,使用所述顶部介质材料沉积后去除部分所述顶部介质层形成使所述n型掺杂区、所述p型掺杂区和所述p型重掺杂区各自的至少部分顶面露出的若干孔结构,使用导电材料对所述若干孔结构进行填充形成若干电极区。

20、优选的,所述步骤s1中,在所述顶硅层形成环形沟槽后使用隔离材料填充所述环形沟槽形成隔离区的步骤包括:

21、s11:使用掩膜材料沉积形成掩膜后,自所述掩膜顶面沿指向所述顶硅层顶面的方向去除部分所述掩膜材料和部分所述顶硅层以形成环形沟槽;

22、s12:顺次使用氧化介质材料、密度高于所述氧化介质材料的高密度氧化介质材料、氮化介质材料和碳化介质材料进行沉积以填充所述环形沟槽并形成覆盖所述掩膜顶面的顶部隔离区;

23、s13:自所述顶部隔离区顶面起以所述掩膜顶面为停止位置去除所述顶部隔离区,然后再去除剩余的所述掩膜材料。



技术特征:

1.一种光敏器件,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的光敏器件,其特征在于,所述顶硅层还包括嵌设于所述缺陷修复区顶部,且掺杂浓度高于所述p型掺杂区的p型重掺杂区。

3.根据权利要求2所述的光敏器件,其特征在于,还包括设置于所述顶硅层顶面并覆盖所述缺陷修复区、所述n型掺杂区、所述p型掺杂区和所述p型重掺杂区四者顶面的顶部介质层,所述隔离区的一部分位于所述顶部介质层内,另一部分位于所述顶硅层内。

4.根据权利要求3所述的光敏器件,其特征在于,还包括设置于所述顶部介质层并与所述n型掺杂区电接触的阴极区,以及分别电接触所述p型掺杂区和所述p型重掺杂区的不同阳极区。

5.根据权利要求1所述的光敏器件,其特征在于,所述隔离区包括围设所述本征缺陷区的环形槽,以及顺次堆叠并填充所述环形槽的氧化介质层、密度高于所述氧化介质层的高密度氧化介质层、氮化介质层和碳化介质层,所述氧化介质层覆盖所述环形槽内壁。

6.一种光敏器件的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:

7.根据权利要求6所述的光敏器件的制造方法,其特征在于,所述步骤s2执行完毕后,使用顶部介质材料进行沉积后去除部分所述顶部介质材料使所述无注入区至少部分顶面露出后,再执行所述步骤s3。

8.根据权利要求7所述的光敏器件的制造方法,其特征在于,所述步骤s3执行完毕后,执行步骤s4:

9.根据权利要求8所述的光敏器件的制造方法,其特征在于,所述步骤s4执行完毕后,使用所述顶部介质材料沉积后去除部分所述顶部介质层形成使所述n型掺杂区、所述p型掺杂区和所述p型重掺杂区各自的至少部分顶面露出的若干孔结构,使用导电材料对所述若干孔结构进行填充形成若干电极区。

10.根据权利要求6所述的光敏器件的制造方法,其特征在于,所述步骤s1中,在所述顶硅层设置隔离区的步骤包括:


技术总结
本发明提供了一种光敏器件及其制造方法。所述光敏器件包括衬底、设置于所述衬底的顶硅层的隔离区以及设置于所述顶硅层内并由所述隔离区所围的本征缺陷区、P型掺杂区和N型掺杂区。所述顶硅层的本征缺陷区配置为在特定波长范围光的作用下产生载流子,并在所述本征缺陷区顶部设置所述缺陷修复区修复所述本征缺陷区顶部的硅晶格,结合所述N型掺杂区和所述P型掺杂区位于所述本征缺陷区两侧,所述P型掺杂区、所述本征缺陷区和所述N型掺杂区构成了PiN结,能够促进载流子迁移,能够提高所述本征缺陷区对于对应波段光的吸收率。

技术研发人员:康晓旭,钟晓兰,楚正辉
受保护的技术使用者:上海集成电路研发中心有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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