本發(fā)明相關(guān)光電集成電路，且更尤指，形成光偵測器(例如，鍺的光偵測器)的方法及具有極小化暗電流的光偵測器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

通常來說，光電集成電路芯片一般包含除電子器件(例如，互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo)體(CMOS)器件或其它電子器件)之外的各種光學(xué)器件。一個(gè)范例光學(xué)器件為光偵測器(本發(fā)明也稱作光傳感器或光學(xué)接收器)，其由光吸收材料的層及在該光吸收材料內(nèi)的一或多個(gè)光二極管(例如，PN二極管或PIN二極管)所制成。該光偵測器從光波導(dǎo)(例如，硅波導(dǎo))接收光學(xué)信號(hào)(例如，光)且轉(zhuǎn)化該光學(xué)信號(hào)成用于由一或多個(gè)該電子器件的處理的電子信號(hào)(例如，電子流)。范例光吸收材料能包含，但不限于硅、鍺、砷化銦鎵、硫化鉛及碲化汞鎘。這些不同的光吸收材料吸收不同波長范圍中的光。舉例來說，鍺吸收紅外線波長譜段(例如，700nm-1mm)中的光且通常用于從光纖或其它芯片上光來源接收光并在調(diào)制頻率中轉(zhuǎn)化該光成電子流的硅光電組件。

不幸地，用于形成鍺的光偵測器的目前技術(shù)經(jīng)常導(dǎo)致具有缺陷的鍺層，特別是破裂及/或表面凹陷的鍺層。這樣的技術(shù)也不允許在PIN二極管的擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)對(duì)摻質(zhì)輪廓選擇控制。缺陷及/或不適當(dāng)摻質(zhì)輪廓能導(dǎo)致流過該光偵測器的不想要暗電流的顯著量。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將確認(rèn)術(shù)語“暗電流”稱作缺乏光子下流過比如光偵測器的光學(xué)器件的電子流。故用于形成具有極小化暗電流的光偵測器(例如，鍺的光偵測器)的改進(jìn)方法在本技術(shù)領(lǐng)域中是需要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述,本發(fā)明所揭露的為形成光偵測器(例如,鍺的光偵測器)的方法及具有極小化暗電流的作為結(jié)果的光偵測器結(jié)構(gòu)。在該方 法中,多晶或非晶光吸收層能形成在介電層上以使其通過介電層中的開口而接觸光波導(dǎo)的單晶半導(dǎo)體核心。光吸收層能接著以一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變緩解層密封且能進(jìn)行快速熔化生長(RMG)工序以結(jié)晶化光吸收層。(多個(gè))應(yīng)變緩解層能對(duì)于控制應(yīng)變緩解而調(diào)變，以致在RMG工序期間,光吸收層保持免于破裂。接著能移除該(多個(gè))應(yīng)變緩解層且能在光吸收層之上形成共形密封層(例如,填充在RMG工序期間所發(fā)展的任何表面凹陷)。隨后,能通過密封層植入摻質(zhì)以形成用于(多個(gè))二極管(例如,(多個(gè))PIN二極管)的多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域。既然密封層相對(duì)薄,能在多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)達(dá)到想要的摻雜輪廓。通過避免在光吸收層中形成的破裂、通過填充光吸收層上的表面凹陷及/或通過在多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域(例如,N+及P+擴(kuò)散區(qū)域)內(nèi)到達(dá)想要的摻雜輪廓,極小化不想要的暗電流。

更特定來說,所揭露的是形成具有極小化暗電流的光偵測器的方法。

在該方法中,第一介電層能形成在單晶半導(dǎo)體層上。單晶半導(dǎo)體層能為光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心。也就是,單晶半導(dǎo)體層能圖案化以便形成光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心。接著形成開口在第一介電層中，以便露出部分半導(dǎo)體核心。

其次,能在第一介電層上且在開口內(nèi)的單晶半導(dǎo)體層上形成光吸收層。此光吸收層能具有非晶或多晶結(jié)構(gòu)且能具有特定熔化溫度。

能在光吸收層之上且尤其是在光吸收層的頂表面及側(cè)壁上形成一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變緩解層。預(yù)定(多個(gè))應(yīng)變緩解層的(多個(gè))材料及(多個(gè))厚度，以便能在室溫及特定熔化溫度二者下極小化應(yīng)變緩解層內(nèi)的機(jī)械應(yīng)力,且從而在后續(xù)快速熔化生長(RMG)工序期間極小化在光吸收層上的應(yīng)力。

隨后,能進(jìn)行加熱工序,特別是RMG工序。也就是,光吸收層能加熱至特定熔化溫度以上的溫度,且接著冷卻,從而導(dǎo)致光吸收層結(jié)晶化(例如,變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)中的單晶)成作用為種晶層的單晶半導(dǎo)體層。應(yīng)注意,由于(多個(gè))應(yīng)變緩解層的預(yù)定(多個(gè))材料及(多個(gè))厚度,避免了此RMG工序期間光吸收層的破裂。然而,表面凹陷可能仍發(fā)展在光吸收層的外表面上,從而產(chǎn)生光吸收層與應(yīng)變緩解層之間的多個(gè)空穴。進(jìn)行RMG工序之后,能移除(多個(gè))應(yīng)變緩解層的至少一個(gè)。

之后,相對(duì)薄的共形密封層能形成在光吸收層之上。若移除所有應(yīng)變緩解層以便露出光吸收層的頂表面及側(cè)壁,能形成此共形密封層以便填充在RMG工序期間在光吸收層上發(fā)展的任何表面凹陷。

接著形成共形密封層之后,進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)離子植入工序，以便能在光吸收層中形成至少一個(gè)二極管。既然共形密封層及任何留下的應(yīng)變緩解層是相對(duì)薄,能在多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)達(dá)到想要的摻雜輪廓。

舉例而言，該方法能用以形成具有極小化暗電流(例如,約1μA或更小的暗電流)的鍺的光偵測器。在此情況中,第一介電層(例如,氮化硅層)形成在單晶半導(dǎo)體層(例如,單晶硅層)上。單晶半導(dǎo)體層能為光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心(例如,硅核心)。也就是,能圖案化單晶半導(dǎo)體層以便形成光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心(例如,硅核心)。開口能接著形成在第一介電層中，以便露出部分半導(dǎo)體核心。

其次,能在第一介電層上且在開口內(nèi)的單晶半導(dǎo)體層上形成鍺的光吸收層。此鍺的光吸收層能具有非晶或多晶結(jié)構(gòu)且能具有特定熔化溫度。

多個(gè)應(yīng)變緩解層能形成在光吸收層之上,特別是在光吸收層的頂表面及側(cè)壁上。這些應(yīng)變緩解層能為具有不同厚度的不同材料。預(yù)定多個(gè)應(yīng)變緩解層的不同材料及不同厚度，以便能在室溫及特定熔化溫度二者下極小化應(yīng)變緩解層中的機(jī)械應(yīng)力,且從而在后續(xù)快速熔化生長(RMG)工序期間極小化在鍺的光吸收層上的應(yīng)力。

舉例而言，應(yīng)變緩解層能包含,但不限于,第一應(yīng)變緩解層(例如,氮化硅層)及第二應(yīng)變緩解層(例如,氧化硅層)。在此情況中,能預(yù)定這些層的不同厚度,從而具有近似1:5的比例,以便極小化上述機(jī)械應(yīng)力。

隨后,能進(jìn)行加熱工序,特別是RMG工序。也就是,鍺的光吸收層能加熱至特定熔化溫度以上的溫度,且接著冷卻,從而導(dǎo)致鍺的光吸收層結(jié)晶化(例如,變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)中的單晶)成作用為種晶層的單晶半導(dǎo)體層。應(yīng)注意,由于多個(gè)應(yīng)變緩解層的多個(gè)預(yù)定材料及厚度,避免了此RMG工序期間光吸收層的破裂。然而,表面缺陷可能仍發(fā)展在鍺的光吸收層的表面上(例如,在頂表面及側(cè)壁上),從而產(chǎn)生鍺的光吸收層與多個(gè)應(yīng)變緩解層之間的多個(gè)空穴。

在進(jìn)行RMG工序之后，能移除所有應(yīng)變緩解層,從而露出鍺的光吸 收層的頂表面及側(cè)壁。接著,能在鍺的光吸收層之上(例如,在露出的頂表面及側(cè)壁)形成相對(duì)薄的共形密封層。能實(shí)質(zhì)形成此共形密封層以便填充在鍺的光吸收層上的任何表面凹陷。

接著形成共形密封層之后,進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)離子植入工序，以便能在鍺的光吸收層中形成多個(gè)二極管(例如,多個(gè)PIN二極管)。既然共形密封層相對(duì)薄,能在多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)達(dá)到想要的摻質(zhì)輪廓。舉例來說，N+及P+擴(kuò)散區(qū)域能以各擴(kuò)散區(qū)域具有位于光吸收層的底表面與頂表面之間的近似一半的深度的尖峰摻質(zhì)濃度的摻質(zhì)輪廓且尖峰摻質(zhì)濃度的量為至少1x 10¹⁹原子/cm³而形成。

本發(fā)明也揭露具有極小化暗電流(例如,具有約1μA或更小暗電流的鍺的光偵測器)的光偵測器結(jié)構(gòu)。

光偵測器能具有單晶半導(dǎo)體層(例如,單晶硅層)上的第一介電層(例如,氮化硅層)。單晶半導(dǎo)體層能為光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心。也就是,能圖案化單晶半導(dǎo)體層以便形成光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心(例如,硅核心)。開口能垂直延伸通過第一介電層至半導(dǎo)體核心。

光偵測器還能具有第一介電層上且在開口內(nèi)的單晶半導(dǎo)體層上的光吸收層。舉例來說,光吸收層能為鍺的光吸收層且能為結(jié)構(gòu)中的單晶。光吸收層能包含至少一個(gè)二極管。各二極管能具有多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域(例如,P型擴(kuò)散區(qū)域及N型擴(kuò)區(qū)域)。舉例來說,光吸收層能具有多個(gè)PIN二極管，而各PIN二極管具有P型擴(kuò)散區(qū)域、N型擴(kuò)散區(qū)域及側(cè)向位于在P型擴(kuò)散區(qū)域與N型擴(kuò)散區(qū)域之間的本質(zhì)區(qū)域(intrinsic region)。

光偵測器還能具有共形密封層,其覆蓋光吸收層(例如,在光吸收層的頂表面及側(cè)壁上)。如關(guān)于該方法的上述討論,此共形密封層能接著結(jié)晶化光吸收層的RMG工序之后形成，且接著移除所有應(yīng)變緩解層以露出光吸收層的頂表面及側(cè)壁。因此,此共形密封層填充在RMG工序期間光吸收層的表面上形成的凹陷。此外,如關(guān)于該方法的上述討論,(多個(gè))二極管的多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域能通過接著形成共形密封層之后直接進(jìn)行的離子植入工序而形成。既然共形密封層相對(duì)薄,能在多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)達(dá)到想要的摻雜輪廓。舉例來說，(多個(gè))二極管能含有N+及P+擴(kuò)散區(qū)域，并以各擴(kuò)散區(qū)域具有位于光吸收層的底表面與頂表面之間的近 似一半的深度的尖峰摻質(zhì)濃度的摻質(zhì)輪廓且尖峰摻質(zhì)濃度的量為至少1x 10¹⁹原子/cm³。

附圖說明

本發(fā)明將從下文詳細(xì)描述并參考附圖而更佳理解，附圖不須對(duì)尺寸精確繪制，且其中:

圖1為說明形成具有極小化暗電流的光偵測器的方法的流程圖；

圖2為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖3A為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖3B為顯示在圖3A中的該部分完成的光偵測器的頂視圖；

圖4為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖5為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖6為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖7為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖8為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖9顯示說明以室溫下該應(yīng)變緩解層中的應(yīng)力量改變作為由氮化硅組成的應(yīng)變緩解層的部分的改變的函數(shù)的曲線，且說明以該光吸收層的熔化溫度下該應(yīng)變緩解層中的應(yīng)力量改變作為由氮化硅組成的應(yīng)變緩解層的部分的改變的函數(shù)的其它曲線；

圖10為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖11為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖12為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖 示圖；

圖13為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖14為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖15為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖16為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖17為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖18為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；

圖19為說明依據(jù)圖1的方法形成的部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖；以及

圖20為說明具有極小化暗電流的光偵測器結(jié)構(gòu)的剖示圖。

具體實(shí)施方式

如上所述，光電集成電路芯片一般包含除電子器件(例如，互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo)體(CMOS)器件或其它電子器件)之外的各種光學(xué)器件。一種范例光學(xué)器件為光偵測器(本發(fā)明也稱作光傳感器或光學(xué)接收器)，該光偵測器由光吸收材料的層及在該光吸收材料內(nèi)的一或多個(gè)光二極管(例如，PN二極管或PIN二極管)所制成。光偵測器從光波導(dǎo)(例如，硅波導(dǎo))接收光學(xué)信號(hào)(例如，光)且轉(zhuǎn)化光學(xué)信號(hào)成用于由一或多個(gè)電子器件處理的電子信號(hào)(例如，電子流)。舉例來說，光吸收材料能包含，但不限于硅、鍺、砷化銦鎵、硫化鉛及碲化鎘汞。這些不同的光吸收材料吸收不同波長范圍的光。舉例來說，鍺吸收紅外線波長譜段(例如，700nm-1mm)的光且通常用于從光纖或其它芯片上光來源接收光并在頻率調(diào)制中轉(zhuǎn)化光為電子流的硅光電組件。

用于形成鍺的光偵測器的目前技術(shù)一般要求鍺層形成在介電層上以使鍺層通過介電層中的開口與硅波導(dǎo)接觸。接著鍺層以相對(duì)厚的介 電層密封且進(jìn)行快速熔化生長(RMG)工序，以便結(jié)晶化鍺層。在此RMG工序期間，承受的機(jī)械應(yīng)力由約5％鍺收縮作為其通過從多晶或非晶態(tài)至熔化期間的液態(tài)的相變化，且相應(yīng)約5％擴(kuò)張作為其在冷卻期間重新冷卻至單晶態(tài)。RMG工序能導(dǎo)致鍺層具有缺陷，特別是起因于機(jī)械應(yīng)力所致的破裂及熔化時(shí)的表面凹陷。隨后，摻質(zhì)通過厚介電層植入，以便形成PIN二極管的P型及N型擴(kuò)散區(qū)域。由于厚介電層，難以在擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)達(dá)到想要的摻質(zhì)輪廓，特別是難以在擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)達(dá)到想要的尖峰摻質(zhì)濃度量及/或難以確認(rèn)尖峰摻質(zhì)濃度量是位于擴(kuò)散區(qū)域的中央。擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)的缺陷及/或不適當(dāng)摻質(zhì)輪廓能導(dǎo)致流過光偵測器的不想要暗電流的顯著量。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將確認(rèn)術(shù)語“暗電流”稱作缺乏光子下流過例如光偵測器的光學(xué)器件的電子流。為了接收相對(duì)噪訊比具有高信號(hào)的光學(xué)信號(hào)，要求低的暗電流(一般約1μA)。因此，用于形成光偵測器的改進(jìn)方法是需要的，以使暗電流的量極小化，特別是這些方法能便利整合進(jìn)硅光電組件平臺(tái)。

鑒于以上所述，本發(fā)明揭露一種形成光偵測器(例如，鍺的光偵測器)的方法及所產(chǎn)生具有極小化暗電流的光偵測器結(jié)構(gòu)。在該方法中，多晶或非晶光吸收層能形成在介電層上以使多晶或非晶光吸收層通過介電層中開口而接觸光波導(dǎo)的單晶半導(dǎo)體核心。接著光吸收層能以一或多個(gè)應(yīng)變緩解層密封，且能進(jìn)行快速熔化生長(RMG)工序以結(jié)晶化光吸收層。(多個(gè))應(yīng)變緩解層能對(duì)于控制應(yīng)變緩解而調(diào)變，以于在RMG工序期間使光吸收層保持免于破裂。接著能移除(多個(gè))應(yīng)變緩解層且能在光吸收層之上形成共形密封層(例如，填充在RMG工序期間所發(fā)展的任何表面凹陷)。隨后，能通過密封層植入摻質(zhì)以形成用于(多個(gè))二極管(例如，(多個(gè))PIN二極管)的多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域。既然密封層相對(duì)薄，能在多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)達(dá)到想要的摻質(zhì)輪廓。通過避免在光吸收層中形成的破裂、通過填充光吸收層上表面凹陷及/或通過在多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域(例如，N+及P+擴(kuò)散區(qū)域)內(nèi)達(dá)到想要的摻質(zhì)輪廓,極小化不想要的暗電流。

更特定地，圖1的流程圖所指出，本發(fā)明所揭露為形成具有極小化暗電流(例如，具有約1μA或更小的暗電流的鍺的光偵測器)的光偵測器的方法。

該方法始于絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)晶圓201(102，見圖2)。此SOI晶圓201能具有半導(dǎo)體基板202(例如，硅基板)、在半導(dǎo)體基板202上的絕緣體層203及在絕緣體層203上的單晶半導(dǎo)體層204(例如，單晶硅層)。

隔離區(qū)域206能形成在絕緣體層203上方的半導(dǎo)體層204中以便定義用于光波導(dǎo)(例如，硅光波導(dǎo))(104，見圖3A及3B)的半導(dǎo)體核心205(例如，硅核心)。舉例來說，隔離區(qū)域206能使用傳統(tǒng)淺溝槽隔離(STI)區(qū)域形成技術(shù)來形成，其中形成(例如，光刻圖案化及蝕刻)的溝槽是使其側(cè)向圍繞半導(dǎo)體層的一部分，且從而定義用于光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心205的外邊緣。接著此溝槽能以隔離材料填充，且能進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工序以便露出圖案化半導(dǎo)體層的頂表面。

應(yīng)注意的是，光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心205能通過工序104的隔離區(qū)域206而定義，以使其形狀實(shí)質(zhì)上為矩形，如圖3B中所示。可替換地，光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心205能通過工序104的隔離區(qū)域206而定義，以使其至少一端為錐形(未圖示)。在任何情況中，用于絕緣體層203的絕緣體材料及用于隔離區(qū)域206的隔離材料能為相同材料且實(shí)際能具有小于半導(dǎo)體核心205的半導(dǎo)體材料的折射系數(shù)。因此，舉例來說，若單晶半導(dǎo)體層204為具有近似3.5的折射系數(shù)的硅，則絕緣體層203及隔離區(qū)域206能為具有近似1.45的折射系數(shù)的氧化硅。

應(yīng)注意的是，除了定義光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心205之外，隔離區(qū)域206能進(jìn)一步于工序104中形成，以便定義在相同SOI晶圓201上的其它半導(dǎo)體器件(例如，晶體管等)的主動(dòng)區(qū)域。舉例來說，圖3A及3B也顯示形成在鄰近于光偵測器的SOI晶圓201上的半導(dǎo)體器件的主動(dòng)區(qū)域的部分207。

可選擇地，于形成用于其它半導(dǎo)體器件的主動(dòng)區(qū)域之后，能在形成光偵測器結(jié)構(gòu)之前相對(duì)這些其它半導(dǎo)體器件進(jìn)行另外處理。舉例來說，柵極結(jié)構(gòu)能形成在主動(dòng)區(qū)域上，可進(jìn)行離子植入工序以便形成源極/漏極區(qū)域等。

其次，保護(hù)層299(例如，保護(hù)氧化層)能形成在含有其它半導(dǎo)體器件的SOI晶圓201上的區(qū)域之上，且進(jìn)行遮蓋蝕刻工序，以便露出半導(dǎo)體核心205及鄰近半導(dǎo)體核心205(例如，如圖4中所示者)的隔離區(qū) 域206。

接下來，第一介電層211能形成(例如，沉積)在半導(dǎo)體層204上以使第一介電層211在隔離區(qū)域206上方且側(cè)向延伸于隔離區(qū)域206之上，并直接地鄰近光波導(dǎo)(106，見圖5)的半導(dǎo)體核心205。在形成第一介電層211之后，形成(例如，光刻圖案化及蝕刻)第一介電層211中的開口229，以便露出部分單晶半導(dǎo)體層，特別是以便露出部分半導(dǎo)體核心205(108，見圖6)。

然后，光吸收層220能形成在第一介電層上及在開口229內(nèi)的單晶半導(dǎo)體層(例如，部分的半導(dǎo)體核心205)上(110，見圖7)。舉例來說，能通過化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)或任何其它合適沉積工序形成此光吸收層220。此光吸收層220能沉積作為無論是非晶或多晶結(jié)構(gòu)的本質(zhì)光吸收層(例如，光吸收層將不摻雜以便不具有無論是P型或N型導(dǎo)電性)。在任何情況中，此光吸收層220能具有特定熔化溫度。舉例來說，此光吸收層220能為具有950℃特定熔化溫度的鍺層?？商鎿Q地，此光吸收層220能為硅層、硅鍺層、砷化銦鎵層或任何其它合適光吸收層，該光吸收層能以非晶或多晶態(tài)沉積并能在后續(xù)快速熔化生長(RMG)工序期間結(jié)晶化，如以下工序116般更詳細(xì)描述者。應(yīng)注意的是，能光刻圖案化且蝕刻此光吸收層220以定義光偵測器(例如，光偵測器的長度及寬度)(112)的尺寸。然而，必須進(jìn)行這樣的工序以便確保光吸收層220保持對(duì)準(zhǔn)在半導(dǎo)體核心205上方且接觸半導(dǎo)體核心205，因?yàn)榘雽?dǎo)體核心205將作用為用于在后續(xù)RMG工序期間結(jié)晶化的種晶層。

能形成一或多個(gè)應(yīng)變緩解層在光吸收層220(114)之上，特別是堆迭在光吸收層220(114)的頂表面上方及側(cè)壁上。(多個(gè))應(yīng)變緩解層(例如，應(yīng)變緩解層的數(shù)目、用于(多個(gè))應(yīng)變緩解層的(多個(gè))材料及(多個(gè))應(yīng)變緩解層的厚度)的設(shè)計(jì)在后續(xù)RMG工序期間對(duì)于控制光吸收層220上的應(yīng)變緩解而能選擇性調(diào)變。

舉例來說，單一應(yīng)變緩解層能在工序114中形成在光吸收層220之上且能預(yù)定此單一應(yīng)變緩解層的材料及厚度，以便極小化應(yīng)變緩解層內(nèi)光吸收層220于室溫及于特定熔化溫度(例如，在鍺的光吸收層的情況下為950℃)二者下的機(jī)械應(yīng)力，且從而極小化在后續(xù)RMG工序期 間光吸收層220上的應(yīng)力。應(yīng)注意的是，在單一應(yīng)變緩解層的情況下，應(yīng)選擇材料以便也作用為障壁層，其阻止后續(xù)RMG工序期間鍺及硅的內(nèi)擴(kuò)散。

可替換地，如圖8中所示，多個(gè)應(yīng)變緩解層能在工序114中形成在光吸收層220之上，特別是堆迭在光吸收層220的頂表面及側(cè)壁上。這些應(yīng)變緩解層能為不同材料(例如，不同介電材料)且能具有不同厚度，同樣地預(yù)定應(yīng)變緩解層的材料及厚度以便極小化應(yīng)變緩解層內(nèi)光吸收層220于室溫及于特定熔化溫度(例如，在鍺的光吸收層的情況下為950℃)二者下的機(jī)械應(yīng)力，且從而極小化在后續(xù)RMG工序期間光吸收層220上的應(yīng)力。

范例應(yīng)變緩解層能包含，但不限于，第一應(yīng)變緩解層212及第二應(yīng)變緩解層213。第一應(yīng)變緩解層212能作用為障壁層。更確切地說，此第一應(yīng)變緩解層212能為特定材料且能具有在后續(xù)RMG工序期間足以阻止鍺及硅的內(nèi)擴(kuò)散的特定厚度。舉例來說，第一應(yīng)變緩解層212能為具有200–600埃范圍的第一預(yù)定厚度282的氮化硅層(例如，第一預(yù)定厚度282能為舉例來說，第二應(yīng)變緩解層213能為具有大于第一應(yīng)變緩解層212的第一預(yù)定厚度282的第二預(yù)定厚度283的二氧化硅層。在此情況，第一應(yīng)變緩解層212(例如，氮化硅層)的厚度282的不同于第二應(yīng)變緩解層213(例如，氧化硅層)的厚度283，且特別是能預(yù)定不同厚度的比例，以便極小化應(yīng)變緩解層212-213內(nèi)于室溫及于特定熔化溫度(例如，在鍺的光吸收層的情況下為950℃)二者下的機(jī)械應(yīng)力，且從而極小化在后續(xù)RMG工序期間光吸收層220上的應(yīng)力。特定來說，氮化硅及氧化硅層212-213能具有某些總厚度，具有以其總厚度的第一分率所制成的氮化硅層與具有以其總厚度的第二分率所制成的氧化硅層213。圖9的圖像顯示第一曲線901，該第一曲線901說明這些應(yīng)變緩解層212-213于室溫下應(yīng)力量的改變，以作為第一分率(例如，氮化硅制成的應(yīng)變緩解層的部分中的改變的函數(shù))改變的函數(shù)，且從而為氮化硅層212的厚度282對(duì)氧化硅層213的厚度283的比例改變的函數(shù)。圖9的圖像還顯示第二曲線902，該第二曲線902說明這些應(yīng)變緩解層212-213于鍺的光吸收層的熔化溫度(例如，950℃)下應(yīng)力量的改變，以作為第一分率(例如，氮化硅制成的應(yīng)變緩 解層的部分中的改變的函數(shù))改變的函數(shù)，且從而為氮化硅層212的厚度282對(duì)氧化硅層213的厚度283的比例改變的函數(shù)。如曲線901-902中所說明，應(yīng)變緩解層212-213中應(yīng)力量的改變是作為不同于依憑無論該結(jié)構(gòu)是在室溫或鍺的光吸收層的熔化溫度(例如，950℃)下的第一分率改變的函數(shù)。具體來說，室溫下應(yīng)力范圍為從-0.14至+0.14GPa(gigapascals)，而950℃的應(yīng)變緩解層212-213中的應(yīng)力范圍為從0.30至0.44GPa。此外，當(dāng)?shù)谝环致式?20/1.00時(shí)，或更特別是當(dāng)?shù)鑼?12的厚度282對(duì)氧化硅層213的厚度283的比例近似1:5時(shí)，應(yīng)變緩解層212-213中的應(yīng)力量本質(zhì)上在室溫與鍺的光吸收層的熔化溫度(例如，950℃)二者下為極小化。因此，舉例來說，若第一應(yīng)變緩解層212(例如，氮化硅層)具有(視就對(duì)于作用為障壁層的所要求厚度而論的上述討論)的第一預(yù)定厚度282，則第二應(yīng)變緩解層213(例如，氧化硅層)應(yīng)具有的第二預(yù)定厚度。1:5的比例將也確定為在后續(xù)RMG工序期間，鍺的光吸收層220上的應(yīng)力量也極小化。特別是此1:5的比例確定為應(yīng)變緩解層上的應(yīng)力在室溫下為壓縮(-0.003Gpa)且在950℃下為極小化拉伸(0.34GPa)。應(yīng)注意的是，950℃下0.30至0.44GPa的應(yīng)變緩解層212-213的拉伸應(yīng)力量是全小于一般視作以現(xiàn)有技術(shù)方法所使用的非犧牲的密封層的0.52Gpa的拉伸應(yīng)力量，以在RMG工序期間密封鍺，且950℃的0.34GPa的拉伸應(yīng)力量是以35％低于0.52Gpa的拉伸應(yīng)力量。

一旦(多個(gè))應(yīng)變緩解層在工序114中形成，能進(jìn)行熱工序，且特別是快速熔化生長(RMG)工序(116，見圖10)。換句話說，光吸收層220能加熱至其特定熔化溫度，且接著冷卻，從而導(dǎo)致光吸收層220結(jié)晶化(例如，變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)中的單晶)成作用為種晶層的單晶半導(dǎo)體層204。應(yīng)注意的是，在此RMG工序期間，破裂298可能在(多個(gè))應(yīng)變緩解層中顯現(xiàn)。然而，由于(多個(gè))應(yīng)變緩解層的預(yù)定(多個(gè))材料及(多個(gè))厚度，避免了光吸收層220的破裂，極小化作為結(jié)果的光偵測器中的暗電流。應(yīng)進(jìn)一步注意的是，在阻止光吸收層220的破裂的同時(shí)，表面凹陷208可能仍在光吸收層220的頂表面及側(cè)壁上發(fā)展，從而造成光吸收層220與(多個(gè))應(yīng)變緩解層之間的空穴。

在進(jìn)行RMG工序之后，能選擇性移除(118)(多個(gè))應(yīng)變緩解層的一 些或全部。實(shí)際來說，如圖11所示，能于工序118中選擇移除所有(多個(gè))應(yīng)變緩解層，從而露出光吸收層220的頂表面及側(cè)壁。舉例來說，當(dāng)?shù)谝患暗诙?yīng)變緩解層212-213個(gè)別為氮化硅層及氧化硅層時(shí)，氧化硅層能使用氫氟酸(HF)蝕刻工序而移除，且氮化硅層能使用反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工序而移除?？商鎿Q地，若多個(gè)應(yīng)變緩解層于工序114中形成，至少一個(gè)但不必要全部的應(yīng)變緩解層能選擇移除，以便至少減少光吸收層220上方材料(未圖示)的總厚度。

接下來，共形密封層230能形成在光吸收層220(120)之上。舉例來說，此共形密封層230能通過化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)工序、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)或任何其它合適沉積工序而形成。既然此共形密封層230形成于RMG工序之后，共形密封層230不必對(duì)于RMG期間的應(yīng)變減少優(yōu)化且反而能對(duì)于一或多個(gè)其它功能而優(yōu)化，舉例來說，表面凹陷填充、電性、光學(xué)、障壁及/或蝕刻停止功能。舉例來說，如圖12所示，若光吸收層220的頂表面及側(cè)壁于工序118中露出，能形成此共形密封層230以便填充在光吸收層220的頂表面及/或側(cè)壁上的任何表面凹陷208，從而極小化作為結(jié)果的光偵測器中的暗電流。此共形密封層230可為氮化硅層或任何其它合適的層，比如多晶硅層、硅鍺層、硅碳層、氮化鈦層、氮化鉭層或其任何組合。任何情況中，應(yīng)形成相對(duì)薄的此共形密封層230。舉例來說，能沉積此共形密封層230以便具有的范圍中的第三預(yù)定厚度231(例如，第三預(yù)定厚度能近似

在共形密封層形成之后，進(jìn)行離子植入工序，以便在光吸收層220(122)中形成至少一個(gè)二極管。實(shí)際來說，如圖13所示，遮蔽層294能形成在密封層230上。(多個(gè))開口293能形成(例如，光刻圖案化及蝕刻)在遮蔽層294內(nèi)以便校準(zhǔn)在想要的(多個(gè))位置之上且在光吸收層220內(nèi)，用于使(多個(gè))擴(kuò)散區(qū)域223具有第一類型導(dǎo)電性(例如，P型導(dǎo)電性)。接著，進(jìn)行離子植入工序，以便通過(多個(gè))開口293植入第一類型導(dǎo)電性摻質(zhì)進(jìn)入光吸收層220，從而產(chǎn)生(多個(gè))第一類型導(dǎo)電性擴(kuò)散區(qū)域223。舉例來說，能植入P型摻質(zhì)(例如，III族摻質(zhì)，比如硼或銦)以產(chǎn)生(多個(gè))P型擴(kuò)散區(qū)域。其次，如圖14所示，能剝除遮蔽層294且能形成其它遮蔽層296在密封層230上。(多個(gè))開口295能 形成(例如，光刻圖案化及蝕刻)在遮蔽層296內(nèi)以便校準(zhǔn)在光吸收層220內(nèi)想要的(多個(gè))位置之上，用于使(多個(gè))擴(kuò)散區(qū)域221具有第二類型導(dǎo)電性(例如，N型導(dǎo)電性)。這些(多個(gè))開口295自(多個(gè))擴(kuò)散區(qū)域223偏移。接著，能進(jìn)行其它離子植入工序以通過(多個(gè))開口295植入第二類型導(dǎo)電性摻質(zhì)進(jìn)入光吸收層220，從而產(chǎn)生鄰近(多個(gè))第一類型導(dǎo)電性擴(kuò)散區(qū)域223的(多個(gè))第二類型導(dǎo)電性擴(kuò)散區(qū)域221。舉例來說，能植入N型摻質(zhì)(例如，V族摻質(zhì)，比如砷、磷或銻)以產(chǎn)生(多個(gè))N型擴(kuò)散區(qū)域。具有不同類型導(dǎo)電性的各對(duì)鄰近擴(kuò)散區(qū)域?qū)⑿纬啥O管(例如，二極管225(a)-(e))?？蛇x擇地，能圖案化具有不同導(dǎo)電性類型的各鄰近對(duì)擴(kuò)散區(qū)域以便通過本質(zhì)區(qū)域222(例如，未摻雜區(qū)域)分開，以使在光吸收層220內(nèi)的各二極管成為PIN接面二極管。

應(yīng)注意的是，既然共形密封層230相對(duì)薄(例如，如上討論的本發(fā)明揭露的方法相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的方法，在上述離子植入工序期間允許更多在光吸收層220內(nèi)形成二極管擴(kuò)散區(qū)域的選擇控制。舉例來說，由于共形密封層230相對(duì)薄，至少1x 10¹⁴原子/cm²的相對(duì)高植入劑量能于上述離子植入工序期間使用以產(chǎn)生(多個(gè))P型擴(kuò)散區(qū)域223及(多個(gè))N型擴(kuò)散區(qū)域221。因此，能形成各擴(kuò)散區(qū)域221,223以便具有至少1x 10¹⁹原子/cm³的尖峰摻質(zhì)濃度量的摻質(zhì)輪廓。此外，由于共形密封層230相對(duì)薄，上述用以產(chǎn)生(多個(gè))P型擴(kuò)散區(qū)域223及(多個(gè))N型擴(kuò)散區(qū)域221的離子植入工序不須高能量離子植入工序。反而，這些離子植入工序能以中能量或甚至低能量離子植入工序(例如，對(duì)于硼植入的情況是以20與60KeV之間的能量范圍，且對(duì)于磷植入的情況是以50與150KeV之間的能量范圍)以減少植入散射，且另外，選擇性控制能量的量能，以便達(dá)到各擴(kuò)散區(qū)域221,223具有位于光吸收層220的底表面與頂表面之間的近似一半的深度的尖峰摻質(zhì)濃度的摻質(zhì)輪廓。最后，由于共形密封層230相對(duì)薄，遮蔽層294,296也能相對(duì)薄(例如，0.3與0.7微米(μm)之間，比如0.5μm)以使開口293,295的寬度能相對(duì)小(例如，0.15與0.21μm之間，比如0.18μm)，該開口293,295是以光刻圖案化及蝕刻進(jìn)那些層。既然開口293,295的寬度能相對(duì)小，給定長度的光吸收層220內(nèi)的擴(kuò)散區(qū)域數(shù)量，且從而能增加給定長度的光吸收層220內(nèi)二極管的數(shù)量。舉例來說，具有 20μm長度的光吸收層220能含有上至55個(gè)二極管。通過確保(多個(gè))二極管的擴(kuò)散區(qū)域221,223具有想要的摻質(zhì)輪廓(例如，至少1x 10¹⁹原子/cm³的想要的相對(duì)高尖峰濃度量，其位于光吸收層220的底表面與頂表面之間的近似一半的位置)，且通過最大化光吸收層220的每個(gè)給定長度的二極管的數(shù)量，本揭露方法極小化將流過作為結(jié)果的光偵測器的暗電流量。舉例來說，在鍺的光吸收層220的情況，此暗電流量能減低至約1μA或更少。

在離子植入工序之后，能選擇移除遮蔽層296且能形成密封層230(124)上的介電層堆棧。舉例來說，能直接地形成鄰近密封層230的第二介電層214且能在第二介電層214(見圖15)上形成第三介電層215。密封層230能為與第二介電層214不同材料以使密封層230作用為后續(xù)工序期間的蝕刻停止層。舉例來說，如上所述，密封層230能為氮化硅、多晶硅、硅鍺、硅碳、氮化鈦、氮化鉭或其任何組合。第二介電層214能為氧化硅層。此外，第三介電層215及第二介電層214能為不同介電材料。舉例來說，第三介電層215能為氮化硅層。舉例來說，第二及第三介電層214-215能對(duì)下游處理及/或光學(xué)特性而優(yōu)化(例如，以使第二及第三介電層214-215具有低于光吸收層的折射系數(shù))?？蛇x擇地，在堆棧中的形成任何另外層之前，遮蔽292能形成在部分完成的光偵測器結(jié)構(gòu)之上以允許相對(duì)其它半導(dǎo)體器件進(jìn)行另外處理，舉例來說，另外處理包含移除保護(hù)層299、形成硅化物等(見圖16)。接著其它半導(dǎo)體器件的處理，能移除遮蔽292且能形成在第三介電層215上且側(cè)向延伸在其它半導(dǎo)體器件之上的第四介電層216(例如，共形障壁層，比如共形氮化硅層)，從而完成介電層的堆棧217(見圖17)。

隨后，能形成(例如，光刻圖案化及蝕刻)另外開口290以使其垂直延伸通過介電層的堆棧217且露出光吸收層220上方的密封層230的頂表面的部分(126，見圖18)。接著，能沉積層間介電(ILD)材料的覆蓋層250在堆棧217上，充填另外開口290。舉例來說，此ILD材料能為氧化硅或任何其它合適ILD材料(例如，硼磷硅酸鹽玻璃(borophosphosilicate glass,BPSG)、正硅酸乙酯(tetraethyl orthosilicate,TEOS)、氟化硅酸乙酯(fluorinated tetraethyl orthosilicate,FTEOS)等)(128，見圖19)。

其次，能形成予作為結(jié)果的光偵測器200的接觸255(130，見圖20)?？蛇x擇地，在此相同接觸的形成工序期間，也能在基板上的其它半導(dǎo)體器件形成另外接觸。接觸255及任何另外接觸能使用傳統(tǒng)接觸形成技術(shù)而形成。能特定形成接觸255以使其垂直延伸通過在另外開口290內(nèi)的ILD材料的覆蓋層250且通過密封層230而到達(dá)至少一個(gè)二極管的擴(kuò)散區(qū)域221,223。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將確認(rèn)的是，由于RMG工序，光吸收層220的結(jié)晶結(jié)構(gòu)可能在接近光吸收層220界面與單晶半導(dǎo)體層下方(例如，接近開口290)之間的界面處含有缺陷。因此，較佳地僅有在開口290一側(cè)或其它側(cè)上的(多個(gè))二極管是接觸的(例如，見到達(dá)開口290的左側(cè)上的各二極管225(a)-(e)的擴(kuò)散區(qū)域221,223的接觸255)。

接下來形成接觸255，能進(jìn)行傳統(tǒng)后段制程(BEOL)工序(132)。此BEOL工序能包含，但不限于，形成必須電性連接光偵測器200至相同基板上的一或多個(gè)電子器件的(多個(gè))金屬線及(多個(gè))導(dǎo)孔。

以上描述的方法是用于制作集成電路芯片。作為結(jié)果的集成電路芯片能通過制作者以裸晶圓形式(也就是，具有多非封裝芯片的單一晶圓)而分割，如裸芯片或以封裝形式。在之后情況中，芯片安裝于單一芯片封裝件(比如以導(dǎo)腳附著于母板或其它更高階載件的塑料載件)中或于多芯片封裝件(比如具有表面的互連或埋入互連的任一或其二者的陶瓷載件)中。在任何芯片接著與其它芯片集成的情況中，分立電路組件及/或其它信號(hào)處理器件作為(a)例如母板的中間制品，或(b)終端制品的任一的部分。終端制品能為任何制品，其包含范圍從玩具及具顯示器、鍵盤或其它輸入器件、以及中央處理器的其它低端應(yīng)用至先進(jìn)計(jì)算器產(chǎn)品的集成電路芯片。

參考圖20，本發(fā)明也揭露具有極小化暗電流(例如，具有約1μA或更少暗電流的鍺的光偵測器)的光偵測器200。

如關(guān)于該方法的上述討論，光偵測器200能形成在絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)晶圓201上。此SOI晶圓201能具有半導(dǎo)體基板202(例如，硅基板)、在半導(dǎo)體基板202上的絕緣層203及在絕緣層203上的單晶半導(dǎo)體層204(例如，單晶硅層)。隔離區(qū)域206能在絕緣層203上方的半導(dǎo)體層204中且能定義用于光波導(dǎo)(例如，硅光波導(dǎo))的半導(dǎo)體核心 205(例如，硅核心)。舉例來說，隔離區(qū)域206能為具有溝槽的傳統(tǒng)淺溝槽隔離(STI)區(qū)域，該溝槽具有定義用于光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心205的外邊緣且溝槽以隔離材料填充。應(yīng)注意的是，此光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心205本質(zhì)上形狀能為矩形，如圖3B所示?？商鎿Q地，光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心205能具有至少一個(gè)錐形形狀(未圖式)。任何情況中，用于絕緣層203的絕緣材料及用于隔離區(qū)域206的隔離材料能為相同材料且特定能具有比半導(dǎo)體核心205的半導(dǎo)體材料低的折射系數(shù)。因此，舉例來說，若單晶半導(dǎo)體層204為硅，其具有近似3.5的折射系數(shù)，接著絕緣體層203及隔離區(qū)域206能為氧化硅，其具有近似1.45的折射系數(shù)。應(yīng)注意的是，除了定義光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心205之外，隔離區(qū)域206還能定義在相同SOI晶圓201上的其它(多個(gè))半導(dǎo)體器件(例如，(多個(gè))晶體管等)的(多個(gè))主動(dòng)區(qū)域。

光偵測器200還能具有單晶半導(dǎo)體層204上的第一介電層211以使第一介電層211在隔離區(qū)域206上方，且使第一介電層211在光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心205上方側(cè)向延伸及直接地鄰近光波導(dǎo)的半導(dǎo)體核心205。第一介電層211能具有通過部分的單晶半導(dǎo)體層且垂直延伸的開口229，且特定是到達(dá)部分的半導(dǎo)體核心205。

光偵測器200還能具有在第一介電層211上及在開口229內(nèi)的單晶半導(dǎo)體層204(例如，部分半導(dǎo)體核心205)上的光吸收層220。此光吸收層220能為結(jié)構(gòu)中的單晶。舉例來說，此光吸收層220能為鍺層?？商鎿Q地，此光吸收層220能為硅層、硅鍺層、砷化銦鎵層或任何其它合適光吸收層。

光吸收層220能含有至少一個(gè)二極管(例如，見二極管225(a)-(e))。各二極管能以不同型導(dǎo)電性(例如，P型擴(kuò)散區(qū)域221及N型擴(kuò)散區(qū)域223)的一對(duì)鄰近擴(kuò)散區(qū)域所制成?？蛇x擇地，各二極管內(nèi)的各對(duì)鄰近擴(kuò)散區(qū)域能通過本質(zhì)區(qū)域222(例如，未摻雜區(qū)域)而分開，以使光吸收層220內(nèi)的各二極管為PIN接面二極管。如以上詳述，用以形成此光偵測器200的方法允許用于在光吸收層220內(nèi)的形成二極管擴(kuò)散區(qū)域的選擇控制。因此，舉例來說，光吸收層220內(nèi)各二極管內(nèi)的各擴(kuò)散區(qū)域221,223能具有以至少1x 10¹⁹原子/cm³的尖峰摻質(zhì)濃度的量且位于光吸收層220的底表面與頂表面之間的近似一半的深 度的尖峰摻質(zhì)濃度的摻質(zhì)輪廓。此外，給定長度的光吸收層220內(nèi)的擴(kuò)散區(qū)域的數(shù)量，從而給定長度的光吸收層220內(nèi)的二極管的數(shù)量能相對(duì)高。舉例來說，光吸收層220能具有20μm的長度且能含有上至55個(gè)二極管。通過確保(多個(gè))二極管的擴(kuò)散區(qū)域221,223具有想要的摻質(zhì)輪廓(例如，至少1x 10¹⁹原子/cm³的想要的相對(duì)高尖峰濃度量，其位于光吸收層220的底表面與頂表面之間的近似一半的深度)，且通過將光吸收層220的每給定長度的二極管的數(shù)量極大化，流過作為結(jié)果的光偵測器200的暗電流量將會(huì)極小化。舉例來說，在鍺的光吸收層220的情況中，此暗電流量能近似約1μA或更少。

光偵測器200還能具有共形密封層230，其覆蓋光吸收層220(例如，在光吸收層220的頂表面及側(cè)壁上)。如關(guān)于該方法的上述討論，此共形密封層230能接著結(jié)晶化光吸收層220的RMG工序且接著一些或所有的一或多個(gè)應(yīng)變緩解層的移除而形成，而應(yīng)變緩解層為使用于RMG工序期間以阻止光吸收層220破裂。既然在RMG工序之后形成共形密封層，不必對(duì)于RMG期間減少應(yīng)變而優(yōu)化，且反而能對(duì)于作為結(jié)果的結(jié)構(gòu)內(nèi)的一或多個(gè)其它功能而優(yōu)化，比如表面凹陷填充、電性、光學(xué)、障壁及/或蝕刻停止功能。舉例來說，此共形密封層230能直接地鄰近光吸收層且能填充在光吸收層220的頂表面及/或側(cè)壁上的任何表面凹陷208中。此共形密封層230能為氮化硅層或任何其它合適層，比如多晶硅層、硅鍺層、硅碳層、氮化鈦層、氮化鉭層或其任何組合。任何情況中，此共形密封層230能相對(duì)薄。舉例來說，此共形密封層230能具有的范圍中的第三預(yù)定厚度231(例如，第三預(yù)定厚度能近似

光偵測器200還能具有密封層230上的介電層的堆棧217。此堆棧217能包含，但不限于，直接地鄰近密封層230的第二介電層214及在第二介電層214上的第三介電層215。密封層230能與第二介電層214為不同材料。舉例來說，如上所述，密封層230能為氮化硅、多晶硅、硅鍺、硅碳、氮化鈦、氮化鉭或其任何組合。第二介電層214能為氧化硅層。此外，第三介電層215及第二介電層214能為不同介電材料。舉例來說，第三介電層215能為氮化硅層。舉例來說，第二及第三介電層214-215能對(duì)于下游處理及/或光學(xué)特性而優(yōu)化(例如，以使第二 及第三介電層214-215具有低于光吸收層的折射系數(shù))。堆棧217還能包含在第三介電層215上且側(cè)向延伸于其它半導(dǎo)體器件之上的第四介電層216(例如，共形障壁層，比如共形氮化硅層)。堆棧217能具有另外開口290，其通過光吸收層220上方的密封層230的部分頂表面而垂直延伸。層間介電(ILD)材料的覆蓋層250能覆蓋堆棧217且能填充此另外開口290。舉例來說，ILD材料能為氧化硅或任何其它合適ILD材料(例如，硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、正硅酸乙酯(TEOS)、氟化硅酸乙酯(FTEOS)等)。

光偵測器200還能具有接觸255，其垂直延伸通過在另外開口290內(nèi)的ILD材料的覆蓋層250且通過密封層230而到達(dá)至少一個(gè)二極管的擴(kuò)散區(qū)域221,223。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將確認(rèn)的是，光吸收層220的結(jié)晶結(jié)構(gòu)可能在接近光吸收層220與單晶半導(dǎo)體層下方(例如，接近開口290)之間的界面處含有缺陷。因此，較佳地僅有在開口290一側(cè)或其它側(cè)上的(多個(gè))二極管的擴(kuò)散區(qū)域221,223是接觸的(例如，見到達(dá)開口290的左側(cè)上的各二極管225(a)-(e)的擴(kuò)散區(qū)域221,223的接觸255)。

應(yīng)理解本發(fā)明使用的術(shù)語是作為描述揭露方法及結(jié)構(gòu)的目的，且不意圖限制。舉例來說，如本發(fā)明所使用，單個(gè)的形式“一”及“該”是意在也包含多數(shù)形式，除非內(nèi)文另外清楚指出。另外，如本發(fā)明所使用，術(shù)語“包括”及/或“包含”指定狀態(tài)特征、整數(shù)、步驟、操作、元件及/或組件的存在，但不排除一或多個(gè)特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件及/或其群組的存在或附加。此外，如本發(fā)明所使用，術(shù)語如“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“頂”、“底”、“上”、“下”、“在…情況下”、“之下”、“下層的”、“之上”、“上覆”、“平行”、“正交”等，是意在描述當(dāng)其在附圖中(除非另有所指)的指向及說明的相對(duì)關(guān)系，且比如“觸碰”、“在…上”、“直接接觸”、“毗連”、“直接鄰近”等的術(shù)語是意在指出至少一元件物理接觸其它元件(沒有其它元件分開所描述(多個(gè))元件)。所有權(quán)利要求書中所有手段或步驟功能用語的相應(yīng)結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)作及等同者意在包含用于進(jìn)行功能與其他權(quán)利要求元件結(jié)合的任何結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作，來作為明確的權(quán)利要求。

因此，上文所揭露者為形成光偵測器(例如，鍺的光偵測器)的方 法及具有極小化暗電流的作為結(jié)果的光偵測器結(jié)構(gòu)。在該方法中，多晶或非晶光吸收層能形成在介電層上以使光吸收層通過介電層中的開口而與光波導(dǎo)的單晶半導(dǎo)體核心接觸。光吸收層能接著以一或多個(gè)應(yīng)變緩解層密封且能進(jìn)行快速熔化生長(RMG)工序以結(jié)晶化光吸收層。(多個(gè))應(yīng)變緩解層能對(duì)于控制應(yīng)變緩解而調(diào)變，以致在RMG工序期間，光吸收層保持免于破裂。接著能移除(多個(gè))應(yīng)變緩解層且能在光吸收層之上形成共形密封層(例如，填充在RMG工序期間發(fā)展的任何表面凹陷)。隨后，能通過密封層植入摻質(zhì)以形成用于(多個(gè))二極管(例如，(多個(gè))PIN二極管)的擴(kuò)散區(qū)域。既然密封層相對(duì)薄，能在擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)達(dá)到想要的摻質(zhì)輪廓。通過防止破裂形成于光吸收層中、通過填充光吸收層上的表面凹陷及/或通過在擴(kuò)散區(qū)域(例如，N+及P+擴(kuò)散區(qū)域)內(nèi)達(dá)到想要的摻質(zhì)輪廓，極小化不想要的暗電流。

本發(fā)明的各種具體實(shí)施例的描述已針對(duì)說明的目的而展現(xiàn)，但不意圖排除或限制所揭露的具體實(shí)施例。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚明白，許多修飾及變化為不悖離所描述的具體實(shí)施例的范疇及精神。本發(fā)明使用的術(shù)語是對(duì)于具體實(shí)施例、實(shí)行應(yīng)用或在市場所能找到技術(shù)之上的技術(shù)改進(jìn)的最佳解釋其原理，或者能使本技術(shù)領(lǐng)域的其他技術(shù)人員理解本發(fā)明所揭露具體實(shí)施例而選擇者。