[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

说明书

光伏单元包括：含锗阱，嵌入在单晶硅衬底中并延伸至单晶硅衬底的近侧水平表面，其中，含锗阱包括大于50％原子百分比的锗。含硅覆盖结构位于含锗阱的顶面上，并包括大于42％原子百分比的硅。该含硅覆盖结构防止含锗阱氧化。可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沟槽内或横跨沟槽形成光伏结。本申请的实施例还涉及包括光检测器的半导体结构和形成光检测器的方法。

技术领域

本申请的实施例涉及包括光检测器的半导体结构和形成光检测器的方法。

背景技术

半导体图像传感器可用于感测电磁辐射，诸如可见范围的光、红外辐射和/或紫外线。互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)和电荷耦合器件(CCD)传感器可用于各种应用，诸如数码相机或集成在移动器件中的相机。这些器件利用像素阵列(可包括光二极管和晶体管)来利用电子-空穴对的光生来检测辐射。

发明内容

本申请的一些实施例提供了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。

本申请的另一些实施例提供了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。

本申请的又一些实施例提供了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。

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方面。应该注意，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1A是根据本发明的实施例的图像传感器的像素阵列的第一配置的平面图。

图1B是根据本发明的另一个实施例的图像传感器的像素阵列的第二配置的平面图。

图2A至图2K是根据本发明的第一实施例的图像传感器的像素的形成期间的第一示例性结构的顺序垂直截面图。

图2L是根据本发明的第一实施例的第一示例性结构的可选配置的垂直截面图。

图3A和图3B是根据本发明的第二实施例的包括图像传感器的像素的第二示例性结构的配置的垂直截面图。

图4A和图4B是根据本发明的第二实施例的包括图像传感器的像素的第三示例性结构的配置的垂直截面图。

图5A至图5F是根据本发明第四实施例的在形成图像传感器的像素期间的第四示例性结构的顺序垂直截面图。

图6A至图6F是根据本发明第四实施例的第四示例性结构的可选配置的垂直截面图。

图7A至图7G是根据本发明的第五实施例的图像传感器的像素的形成期间的第五示例性结构的顺序垂直截面图。

图7H是根据本发明的第五实施例的第五示例性结构的可选配置的垂直截面图。