[发明专利]包括光检测器的半导体结构和形成光检测器的方法

权利要求书

1.一种包括光检测器的半导体结构，其中，所述光检测器包括：

含锗阱，嵌入在单晶硅衬底中并延伸至所述单晶硅衬底的近侧水平表面，其中，所述含锗阱包括大于50％原子百分比的锗；以及

含硅覆盖结构，位于所述含锗阱的顶面上，并包括大于42％原子百分比的硅原子，

其中：

所述含锗阱包括光伏结，所述光伏结包括第一导电类型含锗区和第二导电类型含锗区。

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其中：

所述光伏结包括p-i-n结；以及

所述含锗阱包括中间含锗区，所述中间含锗区具有介于1.0x10¹³/cm³至1.0x10¹⁷/cm³的范围内的掺杂剂原子浓度，并且与所述第一导电类型含锗区和所述第二导电类型含锗区接触。

3.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述含硅覆盖结构包括：

第一导电类型硅区，与所述第一导电类型含锗区接触；以及

第二导电类型硅区，与所述第二导电类型含锗区接触。

4.根据权利要求3所述的半导体结构，其中，所述含硅覆盖结构包括钝化硅区，所述钝化硅区具有介于1.0x10¹³/cm³至1.0x10¹⁷/cm³的范围内的掺杂剂原子浓度，并且位于所述第一导电类型硅区与所述第二导电类型硅区之间。

5.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述含锗阱包括与所述单晶硅衬底外延对准的单晶含锗半导体材料。

6.根据权利要求1所述的半导体结构，其中：

所述含硅覆盖结构的近侧表面与所述含锗阱接触；并且

所述含硅覆盖结构的远侧表面远离包括所述单晶硅衬底的近侧水平表面的水平面垂直偏移。

7.根据权利要求1所述的半导体结构，其中：

所述光伏结包括p-n结；以及

所述第一导电类型含锗区与所述第二导电类型含锗区接触。

8.根据权利要求1所述的半导体结构，还包括：

感测电路，包括位于所述单晶硅衬底上的场效应晶体管；以及

介电材料层，位于所述单晶硅衬底的近侧水平表面上，并在其中包含金属互连结构，

其中，所述金属互连结构的子集在所述第二导电类型含锗区与一个所述场效应晶体管中的源极/漏极区之间提供导电路径。

9.一种包括光检测器的半导体结构，所述光检测器包括：

含锗阱，嵌入在单晶硅衬底内并延伸至所述单晶硅衬底的近侧水平表面，其中，所述含锗阱包括大于50％原子百分比的锗，并且其中，所述含锗阱包括光伏结；以及

含硅覆盖结构，位于所述含锗阱的顶面上，并包括大于42％原子百分比的硅原子，

其中：

所述单晶硅衬底的包围所述含锗阱的一部分包括第一导电类型硅区；以及

所述含锗阱包括第二导电类型含锗区。

10.一种形成光检测器的方法，包括：

在单晶硅衬底上方对介电掩模层进行沉积和图案化；

穿过所述介电掩模层中的开口在所述单晶硅衬底中蚀刻沟槽；

在所述沟槽内形成含锗阱，其中，所述含锗阱包括大于50％原子百分比的锗；

在所述含锗阱的顶面上形成含硅覆盖结构；以及

通过注入第一导电类型的掺杂剂和第二导电类型的掺杂剂来在所述沟槽内或横跨所述沟槽形成光伏结。