发明名称 绝缘体上矽(SOI)沟槽光二极体及其形成方法
摘要 本发明揭櫫一种包含形成于基材表面上的绝缘体上矽(SOI)晶片之半导体装置(及形成该装置的方法)。晶片表面内的绝缘体沟槽会围绕住不同的p型沟槽以及n型沟槽,并且与来自基材的装置绝缘,如此可让该装置当成光电电路内差动侦测器来有效利用该装置。
申请公布号 TW531899 申请公布日期 2003.05.11
申请号 TW090123915 申请日期 2001.09.27
申请人 万国商业机器公司 发明人 洋H 夸克;丹 摩伊;玛克B 瑞特;丹尼斯L 罗杰斯;杰弗瑞J 威尔瑟
分类号 H01L29/861 主分类号 H01L29/861
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种用于光侦测之半导体装置,包含:一基材;一形成于该基材上的晶片,该晶片具有一矽层与一绝缘层;形成于该晶片的该矽层内之复数个交错的p掺杂沟槽与n掺杂沟槽;以及一形成于该交错的p掺杂沟槽与n掺杂沟槽内用于连接到金属物质的多晶矽层。2.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中该基材包含矽。3.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中该矽层的厚度大体上为8微米。4.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中该半导体装置会在平行于该p掺杂沟槽与该n掺杂沟槽的长轴方向内倾斜一预定角度;以及其中一光束会引导至该半导体装置并以比正常入射角更倾斜的角度反射。5.如申请专利范围第1项之半导体装置,进一步包含:一覆盖该矽层用于折射入射光束的棱镜盖。6.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中棱镜或四面体的功能是在该矽层表面上经过非等向性蚀刻来反射入射光束。7.如申请专利范围第1项之半导体装置,进一步包含:一形成于该绝缘层内的介电堆叠,用于选择性将光线反射到该交错的p掺杂沟槽与n掺杂沟槽(设计用来反射未吸收的讯号波长之光线),藉此增加结构的量子效率而不会增加电容。8.如申请专利范围第1项之半导体装置,进一步包含:一当成波导的厚绝缘层;以及一形成于该绝缘层内的绕射光栅,将讯号波长上的光线绕射到半导体装置内。9.如申请专利范围第1项之半导体装置,进一步包含:一形成于该晶片的该矽层内并围绕该复数个交错的p掺杂沟槽与n掺杂沟槽之p掺杂或n掺杂绝缘沟槽。10.如申请专利范围第9项之半导体装置,其中该基材包含矽。11.如申请专利范围第9项之半导体装置,其中该绝缘沟槽会让该半导体装置与该基材绝缘。12.如申请专利范围第9项之半导体装置,其中该基材包含一p型基材,以及其中该绝缘沟槽包含一n掺杂沟槽并且耦合以接收一预定电压。13.如申请专利范围第9项之半导体装置,其中该基材包含一n型基材,以及其中该绝缘沟槽包含一p掺杂沟槽并且耦合以接收一预定电压。14.如申请专利范围第9项之半导体装置,进一步包含:一在该绝缘沟槽表面上成长的氧化矽层。15.如申请专利范围第9项之半导体装置,其中该矽层的厚度大体上为8微米。16.如申请专利范围第9项之半导体装置,其中该半导体装置会在平行于该p掺杂沟槽与该n掺杂沟槽的长轴方向内倾斜一预定角度;以及其中一光束会引导至该半导体装置并以比正常入射角更倾斜的角度反射。17.如申请专利范围第9项之半导体装置,进一步包含:一覆盖该矽层用于折射入射光束的棱镜盖。18.如申请专利范围第9项之半导体装置,其中棱镜或四面体的功能是在该矽层表面上经过非等向性蚀刻来反射入射光束。19.如申请专利范围第9项之半导体装置,进一步包含:一形成于该绝缘层内的介电堆叠,用于选择性将光线反射到该交错的p掺杂沟槽与n掺杂沟槽(设计用来反射未吸收的讯号波长之光线),藉此增加结构的量子效率而不会增加电容。20.如申请专利范围第9项之半导体装置,其中该矽层的厚度等于该绝缘沟槽的深度。21.如申请专利范围第9项之半导体装置,进一步包含:一当成波导的厚绝缘层;以及一形成于该绝缘层内的绕射光栅,将讯号波长上的光线绕射到半导体装置内。22.一种形成用于光侦测之半导体装置之方法,包含步骤:在基材上形成具有一矽层与一绝缘层的晶片;在该矽层内形成第一组沟槽以及第二组沟槽;交错将第一杂质离子植入该第一组沟槽内,以即将第二杂质离子植入该第二组沟槽内;用多晶矽和导电材料填入该第一组沟槽与第二组沟槽内;以及将金属物质与该第一组沟槽与该第二组沟槽内的多晶矽相黏。23.如申请专利范围第22项之方法,进一步包含:在该矽层内形成一绝缘沟槽,其中在该植入期间,该第一杂质离子获该第二杂质离子之一会植入该绝缘沟槽内。图式简单说明:图1(a)显示传统大型沟槽光二极体的横向PIN二极体结构;图1(b)显示传统光二极体的符号表示图;图2(a)显示依照本发明第一具体实施例的光二极体之周围沟槽绝缘结构;图2(b)显示依照本发明第一具体实施例的光二极体之符号表示图;图3显示依照本发明第一具体实施例的光二极体之周围沟槽绝缘结构俯视图;图4显示依照本发明第一具体实施例具有棱镜盖的SOI沟槽光二极体;图5显示依照本发明第一具体实施例具有蚀刻矽外层的SOI沟槽光二极体;图6显示依照本发明第一具体实施例具有用于波导的厚绝缘层之SOI沟槽光二极体;图7显示用于形成依照本发明第一具体实施例SOI沟槽光二极体的较佳方法之流程图;以及图8(a)-8(c)显示依照用于依照本发明第一具体实施例形成SOI沟槽光二极体的较佳方法来形成的n型与p型沟槽。
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