[发明专利]光检测器

说明书

一种光检测器，光检测器包括半导体层、第一超晶格结构以及吸光材料。第一超晶格结构位于半导体层中，吸光材料位于第一超晶格结构上。第一超晶格结构包括垂直堆叠的多对硅层与第一硅锗层。第一硅锗层的组成为Si_1‑xGe_x，且x为锗原子在该第一硅锗层的含量，而0.1≤x≤0.9。

技术领域

本发明实施例涉及光检测器与其形成方法。

背景技术

半导体产业持续降低成本并提高半导体装置如光检测器、二极管、发光二极管、晶体管、闩锁器、与许多其他半导体装置的效能。这会造成将一种半导体装置整合至另一半导体工艺的持续需求。

举例来说，在包含p-n接面或p-i-n结构的光检测器中，以低能带隙材料如锗或砷化铟锗制造p-n接面及/或p-i-n结构是有利的，因为光检测器能检测红外光。为了节省成本，较佳产生III-V族或其他非硅材的薄膜于低成本的大尺寸硅晶片上，以降低高效能的III-V族装置的成本。为了进一步将非硅(如锗为主或砷化铟镓为主)的p-n接面及/或p-i-n结构整合至硅工艺，使系统中的其他电路如光检测器的制作方法可采用标准硅工艺如标准互补式金属氧化物半导体工艺。

发明内容

本公开实施例的目的在于提供一种光检测器，以解决上述至少一个问题。

在一些实施例中，提供光检测器。光检测器包括半导体层、第一超晶格结构以及吸光材料。第一超晶格结构位于半导体层中，且第一超晶格结构包括垂直堆叠的多对硅层与第一硅锗层。第一硅锗层的组成为Si_1-xGe_x，且其中x为锗原子在该第一硅锗层的含量，而0.1≤x≤0.9，吸光材料位于第一超晶格结构上。

在一些实施例中，提供光检测器。光检测器包括半导体基板；第一超晶格结构，位于半导体基板上；吸光材料，位于第一超晶格结构上；第二超晶格结构，位于吸光材料上；以及顶电极区，位于第二超晶格结构上并接触第二超晶格结构。第一超晶格结构包括垂直交错堆叠的硅层与第一硅锗层，且第二超晶格结构包括垂直交错堆叠的锗层与第二硅锗层。

在一些实施例中，提供光检测器的形成方法。方法包括蚀刻半导体层以形成第一空洞；形成第一超晶格结构于第一空洞中；形成吸光材料于第一空洞中的第一超晶格结构上；形成保护层于半导体层与吸光材料上；蚀刻保护层以形成第二空洞并露出吸光材料；以及形成第二超晶格结构于第二空洞中。

本公开实施例的有益效果在于，本公开实施例提供的光检测器包含半导体层、第一超晶格结构于半导体层中以及吸光材料于第一超晶格结构上。第一超晶格结构包括多对的硅层与硅锗层，其可缓解或消除半导体层的硅与吸光材料的锗之间的不匹配错位，进而减少形成结晶缺陷于吸光材料中的可能性。

附图说明

图1A至1V为本发明一些实施例中，形成光检测器的多种中间阶段的剖视图。

图1J-1为本发明一些实施例中，图1J所示的区域A的放大图。

图1O-1为本发明一些实施例中，图1O所示的区域B的放大图。

图2为一些实施例中，调整的图1V的剖视图。

图3A至3C为本发明一些实施例中，形成光检测器的多种中间阶段的剖视图。

图4为一些实施例中，调整的图1V的剖视图。

图5A及5B为本发明一些实施例中，形成光检测器的多种中间阶段的剖视图。

图6A至6G为本发明一些实施例中，形成光检测器的多种中间阶段的剖视图。

附图标记如下：

A,B:区域

D1:蚀刻深度

D2:宽度