具有錐形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】用于利用錐形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)來(lái)提供光到光電探測(cè)器的高效定向的技術(shù)和機(jī)制。在實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件的錐形結(jié)構(gòu)包括大致單晶硅。隱埋氧化物在錐形結(jié)構(gòu)的單晶硅下方并且鄰接錐形結(jié)構(gòu)的單晶硅，并且多晶Si被設(shè)置在隱埋氧化物之下。在對(duì)半導(dǎo)體器件的操作期間，光在錐形結(jié)構(gòu)中被重定向并且經(jīng)由鍺光電探測(cè)器的第一側(cè)被接收。在另一個(gè)實(shí)施例中，定位在鍺光電探測(cè)器的遠(yuǎn)側(cè)上的一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)可以提供將光的一部分反射回鍺光電探測(cè)器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
具有錐形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例總體上涉及光電路，并且更具體地，涉及具有錐形波導(dǎo)的光電探測(cè)器電路。
【背景技術(shù)】
[0002 ]鍺光電探測(cè)器(PD)的速度通常受到其接觸區(qū)域的電阻-電容(RC)特性以及由ro生成的載流子從本征Ge區(qū)迀移到η-摻雜或P-摻雜的接觸區(qū)域的相關(guān)聯(lián)的渡越時(shí)間的影響。盡管存在縮小ro以獲得提高的速度的一般興趣，但提供足夠大的區(qū)域以用于在ro內(nèi)的充分光吸收的需求抵消了這一興趣。
[0003]Ge H)沿著行進(jìn)光的方向的尺度——例如波導(dǎo)Ge H)的長(zhǎng)度——通常與H)的p-1_n結(jié)的面積以及可用于捕獲光的區(qū)域直接相關(guān)。如果該尺度過(guò)小，則PD響應(yīng)率受到影響。因此，該P(yáng)D尺度受最小要求值的限制，該最小要求值通常是波長(zhǎng)相關(guān)的。此外，在與波導(dǎo)相關(guān)聯(lián)的Ge H)的情況中，^)尺寸減小通常受到減小用于與Ge H)輸入相耦合的Si波導(dǎo)尺度的附加需求的限制。對(duì)Si波導(dǎo)尺度的這樣的縮放使得光的耦合更具挑戰(zhàn)性并且可能增加波導(dǎo)的損耗。
[0004]至少出于這些原因，光電探測(cè)器縮放提出了提高光學(xué)通信的速度的挑戰(zhàn)。連續(xù)世代的光技術(shù)在數(shù)據(jù)速率方面持續(xù)縮放，越來(lái)越期望提供高效和靈敏的光電探測(cè)的結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0005]通過(guò)示例而非限制的方式，在附圖的圖中示出了本發(fā)明的各種實(shí)施例，并且，在附圖中:
[0006]圖1A-1M是每個(gè)示出了根據(jù)實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程的相應(yīng)階段的要素的截面圖。
[0007]圖2是示出了根據(jù)實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的要素的流程圖。
[0008]圖3是示出了根據(jù)實(shí)施例的用于檢測(cè)光信號(hào)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的元件的功能框圖。
[0009]圖4是示出了根據(jù)實(shí)施例的用于檢測(cè)光信號(hào)的移動(dòng)設(shè)備的元件的功能框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本文論述的實(shí)施例以不同方式提供了用于利用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)對(duì)光進(jìn)行高效的定向以用于在光電探測(cè)器區(qū)域中吸收的技術(shù)和/或機(jī)制。根據(jù)實(shí)施例，利用由不同的相應(yīng)的尺度的輸入和輸出表征的錐形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在光電探測(cè)器輸入處的改進(jìn)的光親合。半導(dǎo)體器件的錐形結(jié)構(gòu)可以包括大致單晶的硅。盡管這樣的硅在本文被稱(chēng)為“單晶”，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，然而可能存在低水平的晶體缺陷一一例如，作為不完全的外延生長(zhǎng)過(guò)程的產(chǎn)物。錐形結(jié)構(gòu)的厚度可以沿半導(dǎo)體器件的長(zhǎng)度而下降?？商娲鼗蛘叱酥?，錐形結(jié)構(gòu)的寬度可以沿半導(dǎo)體器件的長(zhǎng)度而下降。
[0011]在實(shí)施例中，第一隱埋氧化物(BOX)可以位于這樣的錐形結(jié)構(gòu)的單晶硅(單晶-Si)下方并且鄰接所述單晶硅。第一BOX還可以形成其中設(shè)置有額外的單晶硅的溝槽。Ge PD中的鍺被設(shè)置在這樣的溝槽上方，以接收利用錐形結(jié)構(gòu)定向的光。例如，Ge H)可以至少延伸到在波導(dǎo)下方的第一BOX的頂部表面的深度，由此降低光在Ge H)下方被定向的可能性。
[0012]一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)可以被設(shè)置在與充當(dāng)Ge H)的輸入的側(cè)面相對(duì)的Ge H)的側(cè)面。一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)可以提供到Ge PD中的光的雙程返回。一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)可以提供兩種材料的不同的相應(yīng)的折射率，以充當(dāng)布拉格光柵反射器，布拉格光柵反射器例如包括交錯(cuò)布置的Si部和S12部的周期結(jié)構(gòu)——例如，包括兩個(gè)周期的S12的周期結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，多晶硅(多晶-Si)可以被設(shè)置在第一BOX下方——例如，其中第二BOX被設(shè)置在多晶-Si下方。這樣的多晶-Si可以提供改進(jìn)的應(yīng)力響應(yīng)特性一一例如與厚的氧化物沉積相比。
[0013]某些的實(shí)施例包括制造這樣的半導(dǎo)體器件的過(guò)程。在實(shí)施例中，錐形結(jié)構(gòu)的制造包括在絕緣體上硅(SOI)晶片上生長(zhǎng)單晶-Si外延(EPI)。一個(gè)或多個(gè)凹槽可以被刻蝕或者以其他方式形成在這樣的單晶-Si EPI中一一例如，其中，這樣的凹槽提供鏡結(jié)構(gòu)、對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和/或類(lèi)似結(jié)構(gòu)的形成。在實(shí)施例中，設(shè)計(jì)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以被刻蝕或者以其他方式形成在單晶-Si EPI中。這樣設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)可以包括錐形結(jié)構(gòu)，并且在一些實(shí)施例中，包括要位于GePD下方的溝槽Si。在形成這樣設(shè)計(jì)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)之后，可以執(zhí)行氧化物沉積以形成第一 BOX。在一些實(shí)施例中，SOI晶片的一部分可以被研磨、分裂或者以其他方式被移除以使設(shè)計(jì)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)暴露，以進(jìn)行額外的沉積、摻雜和/或其他制造工藝。
[0014]圖1A-1M示出了根據(jù)實(shí)施例的用于制造光電探測(cè)器件的過(guò)程的各種階段的截面視圖。由圖1A-1M表示的過(guò)程示出了其中在SOI襯底上形成設(shè)計(jì)的Si結(jié)構(gòu)的工藝的一個(gè)示例，其中，BOX結(jié)構(gòu)鄰接這樣的Si結(jié)構(gòu)以提供到Ge PD中的光的高效的定向?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1A，可以制備晶片102以用于利用各種添加和/或減除的制造工藝來(lái)形成波導(dǎo)和光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)。晶片102可以包括體硅的襯底，其包括、或者被注入、或者以其他方式被處理以包括阻擋層104。阻擋層104可以是SiGe層或者可以是H注入層，例如，這是為了利于在后續(xù)工藝中移除晶片102的一部分。在實(shí)施例中，阻擋層104是使用已知的絕緣體上硅(SOI)晶片制造工藝形成的。
[0015]在階段100a，可以在晶片102的表面中形成一個(gè)或多個(gè)凹槽。通過(guò)示例而非限制的方式，可以在晶片102中刻蝕一個(gè)或多個(gè)凹槽(由示例性的凹槽108表示)以提供一個(gè)或多個(gè)光反射(或者“鏡”)結(jié)構(gòu)的后續(xù)形成。在實(shí)施例中，凹槽108到晶片102中的深度在要在凹槽108附近形成的Ge PD的厚度的量級(jí)上一一例如至少等于Ge PD的厚度。通過(guò)示例而非限制的方式，凹槽108可以具有這樣的深度，其至少與最終要鄰接凹槽108的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的深度相同，盡管這樣的深度可以根據(jù)特定于實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)而改變。然而，特定的實(shí)施例在該方面不受限制，還可以在晶片102中刻蝕或者以其他方式來(lái)形成凹槽106。凹槽106可以至少部分充當(dāng)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，例如，以輔助半導(dǎo)體器件的后續(xù)定位。
[0016]現(xiàn)在參照?qǐng)D1B，可以在晶片102上生長(zhǎng)單晶Si外延110。單晶-Si EPIllO的生長(zhǎng)可以根據(jù)常規(guī)外延生長(zhǎng)技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，其并不限于特定的實(shí)施例。這樣的常規(guī)生長(zhǎng)技術(shù)的細(xì)節(jié)在本文中不做論述以避免使特定實(shí)施例的細(xì)節(jié)模糊。在單晶-Si EPI 110的生長(zhǎng)之前，凹槽106、108中的一些或全部可以被填充有氧化物或其他合適的材料以充當(dāng)生長(zhǎng)掩膜。如在圖1C的階段10c中所示的，可以執(zhí)行對(duì)單晶-Si EPI 110的干法刻蝕和/或其他這樣的工藝，以選擇性地形成使凹槽106、108中的一些或全部暴露的圖案114、116。這樣的處理還可以移除凹槽106、108中的一些或全部氧化物或其他掩膜材料，盡管特定實(shí)施例在該方面不受限制。
[0017]現(xiàn)在參照?qǐng)D1D，示出了階段100d，其中，以各種方式從單晶-Si EPI 110形成出結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)中的一些或全部可以通過(guò)選擇性減除工藝來(lái)形成，其例如可以根據(jù)一種或多種常規(guī)光刻和刻蝕技術(shù)進(jìn)行調(diào)整。例如，這樣的結(jié)構(gòu)可以包括從單晶-Si材料的表面128延伸的錐形結(jié)構(gòu)120。在實(shí)施例中，錐形結(jié)構(gòu)120可以通過(guò)執(zhí)行臺(tái)面刻蝕以及進(jìn)一步應(yīng)用灰度光刻/刻蝕來(lái)形成側(cè)面122、124而從單晶-Si EPI 110形成。錐形結(jié)構(gòu)120可以被配置為有利于半導(dǎo)體器件收集光并且將光定向到光電探測(cè)器區(qū)域中的操作。通過(guò)示例而非限制的方式，錐形結(jié)構(gòu)可以延伸到表面128上方高達(dá)數(shù)十微米(例如60微米)的高度。可替代地或者除此之外，錐形結(jié)構(gòu)120的側(cè)面122、124可以具有85°和45°的相應(yīng)角度，如從與表面128正交的線(xiàn)測(cè)量得到的。然而，這樣的高度和角度值僅僅是示出了一個(gè)實(shí)施例，并且可以根據(jù)特定于實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)變化。
[0018]可替代地或除此之外，使表面128暴露的刻蝕工藝可以被選擇性地掩蔽以形成在本文中被稱(chēng)為溝槽硅126的硅結(jié)構(gòu)。如在本文中所論述的，溝槽硅126在實(shí)施例中可以駐留在其上設(shè)置有Ge H)中的一些或全部的凹槽結(jié)構(gòu)內(nèi)。在溝槽硅126與錐形結(jié)構(gòu)120之間的單晶-Si材料——例如形成表面128的材料——可以充當(dāng)將光從錐形結(jié)構(gòu)定向到這樣的Ge PD中的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。溝槽硅126的提供可以有利于由Ge H)對(duì)光的改善的收集。
[0019]現(xiàn)在參照?qǐng)D1E，示出了階段10e，其中，諸如S12等的氧化物材料130被濺射到或者以其他方式被沉積到包括溝槽Si 126、表面128和錐形結(jié)構(gòu)120的單晶-Si結(jié)構(gòu)上。氧化物材料130的形成可以包括對(duì)晶片表面進(jìn)行氧化，形成初始氧化物種子層，以用于后續(xù)的氧化物沉積一一例如根據(jù)常規(guī)氧化技術(shù)。氧化物材料130之后可以充當(dāng)半導(dǎo)體器件的隱埋氧化物(BOX)層的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，溝槽硅126上的氧化物材料130的沉積使得氧化物材料130形成溝槽結(jié)構(gòu)。可替代地或除此之外，氧化物材料130可以填充凹槽108中的一些或全部，以不同地形成用于將光重定向回到半導(dǎo)體器件的Ge H)中的一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)。
[0020]現(xiàn)在參照?qǐng)D1F的階段10f，多晶硅(多晶-Si)132可以被濺射或者以其他方式沉積到氧化物材料130上。多晶-Si 132可以提供氧化物材料130與半導(dǎo)體器件的其他結(jié)構(gòu)之間的低應(yīng)力界面。在一個(gè)實(shí)施例中，多晶-Si 132至少足夠厚以在表面128之上延伸超過(guò)錐形結(jié)構(gòu)120的高度。例如，多晶-Si 132可以是至少20um厚，盡管特定實(shí)施例在該方面不受限制。
[0021]額外的氧化物材料可以被設(shè)置到多晶-Si132上，以提供半導(dǎo)體器件的第二隱埋氧化物層。例如，如由圖1G中的階段10g所示，多晶-Si 132的部分可以被研磨、拋光或者以其他方式被平坦化——例如利用化學(xué)-機(jī)械拋光(CMP)——以提供諸如S12的氧化物材料134的水平表面。在實(shí)施例中，對(duì)多晶-Si 132的平坦化使氧化物材料130的一部分暴露，以用于與沉積的氧化物材料134相接觸。
[0022]階段10g的錐形結(jié)構(gòu)120和隱埋氧化物結(jié)構(gòu)的形成可以例如與現(xiàn)有的波導(dǎo)制造技術(shù)相對(duì)照。常規(guī)地，隱埋錐形結(jié)構(gòu)通常通過(guò)如下方式獲得:刻蝕通過(guò)SOI的絕緣層的深(例如，30um)腔，在這樣的腔內(nèi)沉積共形氧化物層，并且通過(guò)在其中沉積Si來(lái)填充腔。然而，在這些常規(guī)技術(shù)中，在所述腔中或腔的周?chē)母鞣N表面和邊緣上的這樣的Si的生長(zhǎng)是同時(shí)的，使得形成在腔中的多晶-Si。相比之下，特定實(shí)施例基于:利用單晶-Si來(lái)改進(jìn)錐形結(jié)構(gòu)的光特性的實(shí)現(xiàn)，和/或用于提供錐形結(jié)構(gòu)的這樣的單晶-Si的技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。特定實(shí)施例的至少一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，相對(duì)低應(yīng)力的多晶-Si 132避免了與常規(guī)半導(dǎo)體器件架構(gòu)的厚的BOX結(jié)構(gòu)一起出現(xiàn)的應(yīng)力和開(kāi)裂冋題。
[0023]在實(shí)施例中，狀態(tài)10g的經(jīng)處理的晶片可以被鍵合到準(zhǔn)備用于額外工藝的加工晶片。現(xiàn)在參照?qǐng)D1H，這樣的加工晶片可以包括硅襯底140和諸如S12等的氧化物材料144。加工晶片可以經(jīng)由氧化物材料134被鍵合到階段10g的經(jīng)處理的晶片一一例如，其中，被設(shè)置在Si襯底140上的額外的氧化物材料142提供加工晶片到氧化物材料134的氧化物鍵合。
[0024]在鍵合之后，晶片102的Si襯底的部分148可以被移除，如在圖1I的階段10i中所示。部分148的移除可以例如利用研磨、背側(cè)刻蝕移除(使用阻擋層104的SiGe作為刻蝕停止)、晶片分裂(使用H注入的阻擋層104以用于智能剝離處理)和/或其他這樣的減除工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)施例中，通過(guò)部分148的移除而暴露的單晶-Si隨后可以被拋光或者以其他方式被平坦化。圖1I示出了在階段10i處的光電探測(cè)結(jié)構(gòu)和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D和截面頂視圖兩者。為了進(jìn)行參照，還示出了這樣的結(jié)構(gòu)的厚度、長(zhǎng)度和寬度的相應(yīng)的尺度。
[0025]在部分148的移除、以及對(duì)通過(guò)這樣的移除而暴露的單晶-Si材料的任何制備之后，可以執(zhí)彳丁沉積和慘雜工藝以形成Ge PD。例如，現(xiàn)在參照?qǐng)D1J，圖案化的掩膜由不例性硬掩膜150表示一一可以在(反轉(zhuǎn)的)單晶-Si材料的頂部表面上形成。硬掩膜150可以例如包括SiC、S1N、TiN、碳或現(xiàn)有技術(shù)中已知的各種其他有機(jī)或無(wú)機(jī)掩膜材料中的任何一個(gè)。
[0026]在實(shí)施例中，硬掩膜150包括形成延伸通過(guò)硬掩膜150的腔152的圖案。盡管特定實(shí)施例在該方面不受限制，但腔152可以包括具有不同的相應(yīng)總長(zhǎng)度和/或不同的相應(yīng)總寬度的部分。通過(guò)示例而非限制的方式，腔152的截面輪廓可以形成具有啞鈴、沙漏或其他這樣的形狀，其定義瓣(lobe)部以及在這樣的一些或所有這樣的瓣部之間的至少一個(gè)比較窄的“頸”部。在圖1J的頂視圖中示出了一個(gè)這樣的截面輪廓的示例。
[0027]單晶-Si的部分可以通過(guò)腔152被選擇性地移除一一例如，通過(guò)在EPI反應(yīng)器中的干法刻蝕、濕法刻蝕、原位刻蝕，等等一一以使溝槽硅126暴露。隨后，鍺可以被選擇性生長(zhǎng)到通過(guò)這樣的刻蝕而被暴露的單晶-Si上。例如，在圖1K中所示的階段100k，鍺的區(qū)域160形成在溝槽硅126上方的區(qū)域中。區(qū)域160可以至少延伸到利用氧化物材料130形成的第一BOX的深度。因此，區(qū)域160可以與其側(cè)面50、60(以及，在實(shí)施例中，底側(cè)面)中的每個(gè)上的Si相鄰。在實(shí)施例中，Ge在整個(gè)區(qū)域160上可以是非平面化的(或者基本上是這樣的)，因?yàn)檫@樣的Ge未生長(zhǎng)在任何氧化物壁上。區(qū)域160的Ge可以被初始過(guò)度生長(zhǎng)并且隨后被平坦化——例如通過(guò)CMP工藝。硬掩膜150可以隨后被移除，如在狀態(tài)10k處所示。
[0028]現(xiàn)在參照?qǐng)D1L，示出了階段1001，其中，對(duì)區(qū)域160的不同部分的摻雜被選擇性地執(zhí)行，以創(chuàng)建Ge PD的各種相應(yīng)的區(qū)域。在實(shí)施例中，這樣的摻雜形成P-摻雜的Ge區(qū)域162和η-摻雜的Ge區(qū)域166，每個(gè)區(qū)域在本征Ge區(qū)域164的相應(yīng)側(cè)面上。在實(shí)施例中，一些或所有這樣的摻雜可以是至少部分地由硬掩膜150掩蔽?？商娲?，這樣的摻雜可以在移除硬掩膜150之后利用不同的掩膜或一系列掩膜來(lái)進(jìn)行。區(qū)域162、164、166可以提供用于作為光電二極管操作的PIN結(jié)，以響應(yīng)于被從錐形結(jié)構(gòu)120朝著區(qū)域164定向的光來(lái)生成電流。
[0029]現(xiàn)在參照?qǐng)D1M，示出了階段10m，其中，溝槽170、172被刻蝕或者以其他方式被形成在單晶-Si材料中——例如，其中，溝槽170、172的相應(yīng)部分沿著錐形結(jié)構(gòu)120的相對(duì)側(cè)面或者在錐形結(jié)構(gòu)120的相對(duì)側(cè)面上延伸。溝槽170、172可以延伸通過(guò)單晶-Si到下方的位于多晶-Si 132上的第一 BOX層。盡管特定實(shí)施例在該方面不受限制，將溝槽170、172分隔開(kāi)的距離可以沿著半導(dǎo)體器件的長(zhǎng)度減小一一例如，其中，在Ge H)處，溝槽170、172彼此的分隔等于區(qū)域164的寬度?？商娲鼗虺酥?，其他波導(dǎo)溝槽一一由示例性溝槽174、176表示，可以被刻蝕或者以其他方式被形成在Ge H)的遠(yuǎn)側(cè)60上。溝槽174、176可以包含初始從區(qū)域164逃逸而未被吸收的光。例如，該光可以由一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)(例如在凹槽108中形成的那些)朝著區(qū)域164反射回來(lái)。
[0030]圖1M示出了階段IOOm處的半導(dǎo)體器件的橫向截面視圖A_A、B-B、C-C、D-D和縱向截面視圖E-E、F-F。在視圖F-F’中，示出了箭頭，以說(shuō)明光是如何被收集的以及如何通過(guò)在表面128上的波導(dǎo)部從錐形結(jié)構(gòu)120被朝著設(shè)置在溝槽硅126之上的Ge H)定向的。半導(dǎo)體器件的配置提供對(duì)這樣的光的朝著Ge H)的有效收集和集中。在實(shí)施例中，將高度集中的光高效地收集和定向到Ge H)中是至少部分地利用錐形結(jié)構(gòu)120以及其單晶Si來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？商娲鼗蛘叱酥?，這樣的高效的光收集和定向可以利用一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)一一例如形成在凹槽108中的那些結(jié)構(gòu)——被定位以從Ge H)的遠(yuǎn)側(cè)將未被吸收的光反射回來(lái)?？商娲鼗虺酥?，這樣的高效的光收集和定向可以利用對(duì)朝著Ge H)的輸入的溝槽170、172之間的距離的收窄來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0031]圖2圖示了根據(jù)實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法200的要素。方法200可以包括由圖1A-1M不同地表示的工藝操作中的一些或全部。
[0032]在實(shí)施例中，方法200包括形成有利于光傳播和/或重定向的單晶硅區(qū)域的操作。這樣的操作可以包括，在210，在例如包括隱埋阻擋層的半導(dǎo)體材料的晶片上生長(zhǎng)單晶硅外延。阻擋層可以包括被隱埋在體硅襯底中的SiGe?？商娲?，阻擋層可以通過(guò)對(duì)這樣的體硅的H離子注入工藝得到。單晶硅區(qū)域的形成還可以包括，在220，對(duì)單晶硅外延進(jìn)行刻蝕以形成錐形結(jié)構(gòu)?？涛g還可以形成諸如溝槽硅126的結(jié)構(gòu)等的結(jié)構(gòu)，盡管特定的實(shí)施例在此方面不受限制。
[0033]在實(shí)施例中，方法200的額外工藝(未示出)包括在晶片中刻蝕出一個(gè)或多個(gè)凹槽——例如，在210處的單晶硅外延的生長(zhǎng)之前。這樣的一個(gè)或多個(gè)凹槽可以提供例如一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)的后續(xù)形成，以有利于將光反射回到光電探測(cè)器中?？商娲鼗蛘叱酥?，一個(gè)或多個(gè)凹槽可以充當(dāng)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，以用于在后續(xù)組裝、封裝和/或類(lèi)似操作期間對(duì)所得到的半導(dǎo)體器件進(jìn)行定位。
[0034]在實(shí)施例中，方法200還包括，在230處，將氧化物材料設(shè)置在單晶硅區(qū)域上以形成與錐形結(jié)構(gòu)相鄰的第一氧化物區(qū)域。所述第一氧化物區(qū)域在對(duì)所得到的半導(dǎo)體器件的操作期間可以提供錐形結(jié)構(gòu)中的光朝著光電探測(cè)器的重定向一一例如，經(jīng)由鄰接錐形結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)區(qū)域。方法200還可以包括，在240處，在第一氧化物區(qū)域上形成多晶硅區(qū)域。在240處的多晶硅的形成可以覆蓋錐形結(jié)構(gòu)，并且在一些實(shí)施例中，可以覆蓋所有第一氧化物區(qū)域。
[0035]在240處形成多晶硅區(qū)域之后，方法200可以在250執(zhí)行從晶片移除一部分以使單晶硅區(qū)域暴露。在實(shí)施例中，在240處被移除的部分包括隱埋阻擋層。通過(guò)示例而非限制的方式，在240處的對(duì)晶片的部分的移除可以包括在隱埋阻擋層處分裂晶片。方法200還可以包括，在260處，形成與單晶硅區(qū)域相鄰的光電探測(cè)器。在實(shí)施例中，光電探測(cè)器沿著單晶硅區(qū)域的側(cè)面至少延伸到與氧化物材料的界面的水平。光電探測(cè)器可以延伸到至少部分由氧化物材料形成的溝槽結(jié)構(gòu)的頂部。例如，溝槽結(jié)構(gòu)可以至少部分通過(guò)朝著多晶硅區(qū)域的第一氧化物區(qū)域的凹槽來(lái)形成，其中，光電探測(cè)器的底側(cè)鄰接設(shè)置在溝槽結(jié)構(gòu)中的硅。
[0036]在一個(gè)實(shí)施例中，方法200還包括包含對(duì)單晶硅區(qū)域進(jìn)行刻蝕以形成第一波導(dǎo)溝槽和第二波導(dǎo)溝槽的操作(未示出)。例如，這樣的波導(dǎo)溝槽可以沿著錐形結(jié)構(gòu)的相對(duì)側(cè)面延伸。在實(shí)施例中，在光電二極管處的第一波導(dǎo)溝槽與第二波導(dǎo)溝槽之間的第一距離小于在錐形結(jié)構(gòu)處的第一波導(dǎo)溝槽與第二波導(dǎo)溝槽之間的第二距離。
[0037]現(xiàn)在參照在階段10k處或之前形成的結(jié)構(gòu)來(lái)考慮根據(jù)方法200制造的半導(dǎo)體器件的特征。一些或所有這樣的特征可以參照在半導(dǎo)體器件內(nèi)的平面15被不同地表征。平面15可以包括單晶-Si材料與鄰接的第一氧化物材料之間的界面20的至少一部分。例如，半導(dǎo)體器件的部分40可以包括設(shè)置在錐形結(jié)構(gòu)120與光電二極管之間的波導(dǎo)部。在部分40中，與表面10平行地延伸的界面20的一部分可以形成波導(dǎo)部的底部。光電二極管的側(cè)面50可以沿著這樣的波導(dǎo)部的側(cè)面延伸一一例如從表面10至少到平面15的深度。光電二極管還可以包括與側(cè)面50相對(duì)的側(cè)面60，其類(lèi)似地沿著鄰接的單晶-Si材料延伸。側(cè)面60可以被定向以接收朝著光電二極管反射回的光。在實(shí)施例中，光電二極管的底側(cè)被設(shè)置在溝槽娃126上。在半導(dǎo)體器件的部分30中，錐形結(jié)構(gòu)120的至少一部分可以在平面15下方延伸(其中，在該上下文中，“下方”指代離開(kāi)單晶-Si材料的表面10的方向)。在一個(gè)實(shí)施例中，被設(shè)置在部分30中的平面15與表面10之間的單晶-Si材料可以被認(rèn)為是錐形結(jié)構(gòu)120的部分。
[0038]圖3是其中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的處理的計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖。系統(tǒng)300表示根據(jù)本文描述的任何實(shí)施例的計(jì)算設(shè)備，并且可以是膝上型計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、游戲或娛樂(lè)控制系統(tǒng)、掃描儀、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)或其他電子設(shè)備。系統(tǒng)300可以包括處理器320，處理器320提供系統(tǒng)300的處理、操作管理以及指令的執(zhí)行。處理器320可以包括任何類(lèi)型的微處理器、中央處理單元(CHJ)、處理核心或向系統(tǒng)300提供處理的其他處理硬件。處理器320控制系統(tǒng)300的整體操作，并且可以是或者可以包括:一個(gè)或多個(gè)可編程通用或?qū)Ｓ梦⑻幚砥?、?shù)字信號(hào)處理器(DSP)、可編程控制器、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)、或其類(lèi)似、或者這樣的設(shè)備的組合。
[0039]存儲(chǔ)器子系統(tǒng)330表示系統(tǒng)330的主存儲(chǔ)器，并且提供對(duì)要由處理器320執(zhí)行的代碼或者在執(zhí)行例程時(shí)要使用的數(shù)據(jù)值的暫時(shí)存儲(chǔ)。存儲(chǔ)器子系統(tǒng)330可以包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備，例如只讀存儲(chǔ)器(R0M)，閃速存儲(chǔ)器、各種隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)中的一個(gè)或多個(gè)、或其他存儲(chǔ)器設(shè)備、或者這些設(shè)備的組合。除了別的之外，存儲(chǔ)器子系統(tǒng)330存儲(chǔ)并且托管操作系統(tǒng)(0S)336以提供用于系統(tǒng)300中的指令執(zhí)行的軟件平臺(tái)。此外，其他指令338存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器子系統(tǒng)330中并且從存儲(chǔ)器子系統(tǒng)330執(zhí)行，以提供系統(tǒng)300的邏輯和處理。OS 336和指令338由處理器320執(zhí)行。
[0040]存儲(chǔ)器子系統(tǒng)330可以包括存儲(chǔ)器設(shè)備332，其在存儲(chǔ)器設(shè)備332中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、指令、程序或其他項(xiàng)。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器子系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器控制器334，其支持處理器320對(duì)存儲(chǔ)器設(shè)備332的訪(fǎng)問(wèn)。處理器320和存儲(chǔ)器子系統(tǒng)330耦合到總線(xiàn)/總線(xiàn)系統(tǒng)310。總線(xiàn)310是表示由適當(dāng)?shù)臉?、適配器、和/或控制器連接的任何一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的物理總線(xiàn)、通信線(xiàn)/接口、和/或點(diǎn)到點(diǎn)連接。因此，總線(xiàn)310可以包括例如系統(tǒng)總線(xiàn)、外圍部件互連(PCI)總線(xiàn)、超級(jí)傳輸或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)(ISA)總線(xiàn)、小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)總線(xiàn)、通用串行總線(xiàn)(USB)、或者電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)標(biāo)準(zhǔn)1394總線(xiàn)(通常被稱(chēng)為“火線(xiàn)”)中的一個(gè)或多個(gè)。總線(xiàn)310的總線(xiàn)還可以與網(wǎng)絡(luò)接口 350中的接口相對(duì)應(yīng)。
[0041 ]系統(tǒng)300還可以包括一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出(I/O)接口 340、網(wǎng)絡(luò)接口 350、一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部大容量存儲(chǔ)設(shè)備360、以及耦合到總線(xiàn)310的外圍接口370。1/0接口 340可以包括用戶(hù)可以通過(guò)其來(lái)與系統(tǒng)300進(jìn)行交互的一個(gè)或多個(gè)接口部件(例如，視頻、音頻和/或字母數(shù)字接口)。網(wǎng)絡(luò)接口350向系統(tǒng)300提供通過(guò)一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程設(shè)備(例如、服務(wù)器、其他計(jì)算設(shè)備)通信的能力。網(wǎng)絡(luò)接口 350可以包括以太網(wǎng)適配器、無(wú)線(xiàn)互連部件、USB(通用串行總線(xiàn))、或者基于其他有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的或?qū)Ｓ玫慕涌凇?br>[0042]存儲(chǔ)設(shè)備360可以是或者可以包括用于以非易失性方式來(lái)存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的任何常規(guī)介質(zhì)，例如一個(gè)或多個(gè)磁、固態(tài)或基于光的盤(pán)、或其組合。存儲(chǔ)設(shè)備360以永久狀態(tài)來(lái)保持代碼或指令和數(shù)據(jù)362(即，即使系統(tǒng)300供電中斷，值仍被保留)。存儲(chǔ)設(shè)備360—般可以被認(rèn)為是“存儲(chǔ)器”，盡管存儲(chǔ)器330是將指令提供給處理器320的執(zhí)行的或操作的存儲(chǔ)器。盡管存儲(chǔ)設(shè)備360是非易失性的，但存儲(chǔ)器330可以包括易失性存儲(chǔ)器(S卩，如果對(duì)系統(tǒng)300的供電中斷，則數(shù)據(jù)的值或狀態(tài)是不確定的)。
[0043]外圍接口370可以包括未在上文明確提及的任何硬件接口。外圍設(shè)備一般指代從屬地連接到系統(tǒng)300的設(shè)備。從屬連接是這樣的連接，其中，系統(tǒng)300提供了操作在其上執(zhí)行的軟件和/或硬件平臺(tái)，并且用戶(hù)與這樣的平臺(tái)交互。
[0044]圖4是其中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的處理的移動(dòng)設(shè)備的實(shí)施例的框圖。設(shè)備400表示移動(dòng)計(jì)算設(shè)備，例如計(jì)算平板設(shè)備、移動(dòng)電話(huà)或智能電話(huà)、支持無(wú)線(xiàn)的電子閱讀器、或者其他移動(dòng)設(shè)備。應(yīng)當(dāng)理解，總體上示出了部件中的某些，并且在設(shè)備400中未示出這樣的設(shè)備的所有部件。
[0045]設(shè)備400可以包括執(zhí)行設(shè)備400的主要處理操作的處理器410。處理器410可以包括一個(gè)或多個(gè)物理設(shè)備，例如微處理器、應(yīng)用處理器、微控制器、可編程邏輯器件或其他處理裝置。由處理器410執(zhí)行的處理操作包括對(duì)應(yīng)用和/或設(shè)備功能在其上執(zhí)行的操作平臺(tái)或操作系統(tǒng)的執(zhí)行。處理操作包括:涉及與人類(lèi)用戶(hù)或者與其他設(shè)備的1/0(輸入/輸出)的操作、涉及電源管理的操作、和/或涉及將設(shè)備400連接到另一個(gè)設(shè)備的操作。處理操作還可以包括涉及音頻I/O和/或顯示器I/O的操作。
[0046]在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備400包括音頻子系統(tǒng)420，其表示與向計(jì)算設(shè)備提供音頻功能相關(guān)聯(lián)的硬件(例如，音頻硬件和音頻電路)和軟件(例如，驅(qū)動(dòng)器、編解碼器)部件。音頻功能可以包括揚(yáng)聲器和/或耳麥輸出、以及麥克風(fēng)輸入。用于這樣的功能的設(shè)備可以被集成到設(shè)備400中，或者被連接到設(shè)備400。在一個(gè)實(shí)施例中，用戶(hù)通過(guò)提供由處理器410接收和處理的音頻命令來(lái)與設(shè)備400進(jìn)行交互。
[0047]顯示子系統(tǒng)430表示提供視覺(jué)和/或觸覺(jué)顯示以供用戶(hù)與計(jì)算設(shè)備進(jìn)行交互的硬件(例如，顯示設(shè)備)和軟件(例如，驅(qū)動(dòng)器)部件。顯示子系統(tǒng)430可以包括顯示接口 432，其可以包括用于向用戶(hù)提供顯示的特定屏幕或硬件設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，顯示接口432包括與處理器410分離的邏輯，以執(zhí)行涉及顯示的至少一些處理。在一個(gè)實(shí)施例中，顯示子系統(tǒng)430包括向用戶(hù)提供輸出和輸入兩者的觸摸屏設(shè)備。
[0048]I/O控制器440表示涉及與用戶(hù)的交互的硬件設(shè)備和軟件部件。I/O控制器440可以操作用于管理作為音頻子系統(tǒng)420和/或顯示子系統(tǒng)430的一部分的硬件。此外，I/O控制器440圖示了用于連接到設(shè)備400的額外設(shè)備的連接點(diǎn)，通過(guò)這些，用戶(hù)可以與系統(tǒng)進(jìn)行交互。 例如，可以被附接到設(shè)備400的設(shè)備可以包括麥克風(fēng)設(shè)備、揚(yáng)聲器或立體聲系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)或其他顯示設(shè)備、鍵盤(pán)或小鍵盤(pán)設(shè)備、或者與諸如讀卡器或其他設(shè)備等的特定應(yīng)用一起使用的其他I/O設(shè)備。[〇〇49] 如上所述，I/O控制器440可以與音頻子系統(tǒng)420和/或顯示子系統(tǒng)430進(jìn)行交互。例如，通過(guò)麥克風(fēng)或其他音頻設(shè)備的輸入可以提供針對(duì)設(shè)備400的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用或功能的輸入或命令。此外，替代顯示輸出或者除了顯示輸出之外，可以提供音頻輸出。在另一個(gè)示例中，如果顯示子系統(tǒng)包括觸摸屏，則顯示設(shè)備還充當(dāng)輸入設(shè)備，其可以至少部分地由I/O 控制器440來(lái)管理。在設(shè)備400上還可能存在額外的按鈕或開(kāi)關(guān)，以提供由I/O控制器440管理的I/O功能。
[0050] 在一個(gè)實(shí)施例中，I/O控制器440管理諸如加速度計(jì)、相機(jī)、光傳感器或其他環(huán)境傳感器、陀螺儀、全球定位系統(tǒng)(GPS)或可以包括在設(shè)備400中的其他硬件等的設(shè)備。輸入可以是直接用戶(hù)交互的一部分，以及向系統(tǒng)提供環(huán)境輸入以影響其操作(例如針對(duì)噪聲進(jìn)行濾波、針對(duì)亮度檢測(cè)來(lái)調(diào)整顯示、針對(duì)相機(jī)應(yīng)用閃光、或者其他特征)。[0051 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備400包括電源管理450,其管理電池電源使用、電池的充電以及涉及省電操作的特征。存儲(chǔ)器子系統(tǒng)460可以包括用于將信息存儲(chǔ)在設(shè)備400中的(多個(gè)) 存儲(chǔ)器設(shè)備462。存儲(chǔ)器子系統(tǒng)460可以包括非易失性(如果對(duì)存儲(chǔ)器設(shè)備的供電中斷，狀態(tài)不發(fā)生變化)和/或易失性(如果對(duì)存儲(chǔ)器設(shè)備的供電中斷，狀態(tài)是不確定的)的存儲(chǔ)器設(shè)備。存儲(chǔ)器460可以存儲(chǔ)應(yīng)用數(shù)據(jù)、用戶(hù)數(shù)據(jù)、音樂(lè)、照片、文檔、或其他數(shù)據(jù)，以及涉及系統(tǒng) 400的應(yīng)用和功能的執(zhí)行的系統(tǒng)數(shù)據(jù)(長(zhǎng)期的或是暫時(shí)的)。[〇〇52] 在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器子系統(tǒng)460包括存儲(chǔ)器控制器464(其也可以被認(rèn)為是對(duì)系統(tǒng)400的控制的一部分，并且可以潛在地被認(rèn)為是處理器410的一部分)。存儲(chǔ)器控制器 464可以經(jīng)由命令/地址總線(xiàn)(未示出)與存儲(chǔ)器462交換通信。在實(shí)施例中，存儲(chǔ)器控制器 464發(fā)送命令以訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)在(或者要被存儲(chǔ)在)存儲(chǔ)器462中的數(shù)據(jù)。[〇〇53]連接470可以包括使得設(shè)備400能夠與外部設(shè)備進(jìn)行通信的硬件設(shè)備(例如，無(wú)線(xiàn)和/或有線(xiàn)連接器和通信硬件)和軟件部件(例如，驅(qū)動(dòng)器、協(xié)議棧)。設(shè)備可以是單獨(dú)的設(shè)備，例如其他計(jì)算設(shè)備、無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)或基站、以及諸如耳機(jī)、打印機(jī)或其他設(shè)備等的外圍設(shè)備。[〇〇54]連接470可以包括多個(gè)不同類(lèi)型的連接。總體上，設(shè)備400被示出為具有蜂窩連接 472和無(wú)線(xiàn)連接474。蜂窩連接472—般指代由無(wú)線(xiàn)載波提供的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接，例如經(jīng)由GSM (全球移動(dòng)通信系統(tǒng))或者其變形或派生、CDMA(碼分多址)或者其變形或派生、TDM(時(shí)分多路復(fù)用)或者其變形或派生、LTE(長(zhǎng)期演進(jìn)一一也被稱(chēng)為“4G”)、或其他蜂窩服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)所提供的。無(wú)線(xiàn)連接474指代非蜂窩的無(wú)線(xiàn)連接，并且可以包括個(gè)域網(wǎng)(例如藍(lán)牙)、局域網(wǎng)(例如 WiFi)、和/或廣域網(wǎng)(例如WiMax)、或者其他無(wú)線(xiàn)通信。無(wú)線(xiàn)通信指代通過(guò)使用調(diào)制的電磁輻射的通過(guò)非固態(tài)介質(zhì)的數(shù)據(jù)傳送。有線(xiàn)通信通過(guò)固態(tài)通信介質(zhì)發(fā)生。
[0055]外圍設(shè)備連接480包括硬件接口和連接器，以及軟件部件(例如，驅(qū)動(dòng)器、協(xié)議棧)， 以進(jìn)行外圍設(shè)備連接。應(yīng)當(dāng)理解，設(shè)備400既可以是到其他計(jì)算設(shè)備的外圍設(shè)備(“到”482) 也具有連接到其的外圍設(shè)備(“從”484)兩者。出于諸如管理(例如，下載和/或上傳、改變、同步)設(shè)備400上的內(nèi)容的目的，設(shè)備400通常具有“對(duì)接”連接器以連接到其他計(jì)算設(shè)備。此夕卜，對(duì)接連接器可以允許設(shè)備400連接到允許設(shè)備400控制例如到視聽(tīng)或其他系統(tǒng)的內(nèi)容輸出的特定外圍設(shè)備。[〇〇56]除了專(zhuān)用對(duì)接連接器或其他專(zhuān)用連接硬件之外，設(shè)備400可以經(jīng)由常見(jiàn)的或基于標(biāo)準(zhǔn)的連接器來(lái)進(jìn)行外圍設(shè)備連接480。常見(jiàn)的類(lèi)型可以包括:通用串行總線(xiàn)(USB)連接器 (其可以包括多個(gè)不同硬件接口中的任一個(gè))，包括微顯示端口(MDP)的顯示端口、高清晰度多媒體接口(HDMI)，火線(xiàn)，或其他類(lèi)型。[〇〇57]在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，制造半導(dǎo)體器件的方法包括:形成單晶硅區(qū)域，其包括在包括隱埋阻擋層的晶片上生長(zhǎng)單晶硅外延；以及對(duì)單晶硅外延進(jìn)行刻蝕以形成單晶硅區(qū)域的錐形結(jié)構(gòu)。方法還包括在所述單晶硅區(qū)域上設(shè)置氧化物材料，以形成與錐形結(jié)構(gòu)相鄰的第一氧化物區(qū)域，以及在第一氧化物區(qū)域上形成多晶硅區(qū)域。方法還包括:在形成多晶硅區(qū)域之后， 從晶片移除一部分以使單晶硅區(qū)域暴露，該部分包括隱埋阻擋層；以及形成與單晶硅區(qū)域相鄰的光電探測(cè)器。[〇〇58]在實(shí)施例中，至少部分地通過(guò)朝向多晶硅區(qū)域的第一氧化物區(qū)域的凹槽來(lái)形成溝槽結(jié)構(gòu)，其中，所述光電探測(cè)器的底側(cè)鄰接設(shè)置在溝槽結(jié)構(gòu)中的硅。在另一個(gè)實(shí)施例中，光電探測(cè)器延伸到溝槽結(jié)構(gòu)的頂部。在另一個(gè)實(shí)施例中，形成單晶硅區(qū)域還包括在晶片中刻蝕一個(gè)或多個(gè)凹槽，其中，在單晶硅區(qū)域上設(shè)置氧化物材料還形成一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)，每個(gè)鏡結(jié)構(gòu)在一個(gè)或多個(gè)凹槽的相應(yīng)的一個(gè)凹槽中。在另一個(gè)實(shí)施例中，方法還包括對(duì)單晶硅區(qū)域進(jìn)行刻蝕，以形成第一波導(dǎo)溝槽以及第二波導(dǎo)溝槽。在另一個(gè)實(shí)施例中，在光電二極管處的第一波導(dǎo)溝槽與第二波導(dǎo)溝槽之間的第一距離小于在錐形結(jié)構(gòu)處的第一波導(dǎo)溝槽與第二波導(dǎo)溝槽之間的第二距離。在另一個(gè)實(shí)施例中，移除晶片的部分包括在隱埋阻擋層處分裂晶片。
[0059]在另一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，半導(dǎo)體器件包括:單晶硅區(qū)域，其包括用于接收光的錐形結(jié)構(gòu)； 第一隱埋氧化物區(qū)域，其在第一隱埋氧化物區(qū)域的第一側(cè)處與錐形結(jié)構(gòu)相鄰，第一隱埋氧化物區(qū)域?qū)⒐獬F形結(jié)構(gòu)的第一端重定向；多晶硅區(qū)域，其在與第一側(cè)相對(duì)的第一隱埋氧化物區(qū)域的第二側(cè)處與第一隱埋氧化物區(qū)域相鄰；以及光電探測(cè)器，其與單晶硅區(qū)域相鄰，光電探測(cè)器被耦合，以經(jīng)由第一端接收光并基于光來(lái)生成電信號(hào)。
[0060]在實(shí)施例中，至少部分地通過(guò)朝向多晶硅區(qū)域的第一隱埋氧化物的凹槽來(lái)形成溝槽結(jié)構(gòu)，其中，光電探測(cè)器的底側(cè)鄰接設(shè)置在溝槽結(jié)構(gòu)中的硅。在另一個(gè)實(shí)施例中，光電探測(cè)器延伸到溝槽結(jié)構(gòu)的頂部。在另一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件還包括用于接收來(lái)自光電探測(cè)器的光的部分的一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)，一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)將光的部分朝著光電探測(cè)器反射回來(lái)。在另一個(gè)實(shí)施例中，單晶硅區(qū)域已經(jīng)在其中形成了第一波導(dǎo)溝槽和第二波導(dǎo)溝槽，其中光被朝著第一波導(dǎo)溝槽與第二波導(dǎo)溝槽之間的光電探測(cè)器定向。在另一個(gè)實(shí)施例中，在光電二極管處的第一波導(dǎo)溝槽與第二波導(dǎo)溝槽之間的第一距離小于在錐形結(jié)構(gòu)處的第一波導(dǎo)溝槽與第二波導(dǎo)溝槽之間的第二距離。在另一個(gè)實(shí)施例中，光電探測(cè)器包括鍺光電二極管。在另一個(gè)實(shí)施例中，鍺光電二極管包括:第一瓣部，其包括P-摻雜的鍺;第二瓣部，其包括n-摻雜的鍺；以及第一瓣部與第二瓣部之間的頸部，該頸部包括本征鍺。
[0061]在另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括:單晶硅區(qū)域，其包括用于接收光的錐形結(jié)構(gòu);第一隱埋氧化物區(qū)域，其在所述第一隱埋氧化物區(qū)域的第一側(cè)處與所述錐形結(jié)構(gòu)相鄰，所述第一隱埋氧化物區(qū)域?qū)⑺龉獬鲥F形結(jié)構(gòu)的第一端重定向；多晶硅區(qū)域，其在與所述第一側(cè)相對(duì)的所述第一隱埋氧化物區(qū)域的第二側(cè)處與所述第一隱埋氧化物區(qū)域相鄰；以及光電探測(cè)器，其與所述單晶硅區(qū)域相鄰，所述光電探測(cè)器被耦合，以經(jīng)由所述第一端來(lái)接收所述光并且基于所述光來(lái)生成電信號(hào)。系統(tǒng)還包括:第一設(shè)備，其耦合到半導(dǎo)體器件的輸入，第一設(shè)備生成光；以及第二設(shè)備，其電耦合到光電探測(cè)器， 第二設(shè)備接收和處理電信號(hào)。
[0062]在實(shí)施例中，至少部分地通過(guò)朝向多晶硅區(qū)域的第一隱埋氧化物的凹槽來(lái)形成溝槽結(jié)構(gòu)，其中，光電探測(cè)器的底側(cè)鄰接設(shè)置在溝槽結(jié)構(gòu)中的硅。在另一個(gè)實(shí)施例中，光電探測(cè)器延伸到溝槽結(jié)構(gòu)的頂部。在另一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件還包括用于接收來(lái)自光電探測(cè)器的光的部分的一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)，一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)將光的部分朝著光電探測(cè)器反射回來(lái)。在另一個(gè)實(shí)施例中，單晶硅區(qū)域已經(jīng)在其中形成了第一波導(dǎo)溝槽和第二波導(dǎo)溝槽，其中光被朝著第一波導(dǎo)溝槽與第二波導(dǎo)溝槽之間的光電探測(cè)器定向。在另一個(gè)實(shí)施例中，在光電二極管處的第一波導(dǎo)溝槽與第二波導(dǎo)溝槽之間的第一距離小于在錐形結(jié)構(gòu)處的第一波導(dǎo)溝槽與第二波導(dǎo)溝槽之間的第二距離。在另一個(gè)實(shí)施例中，光電探測(cè)器包括鍺光電二極管。在另一個(gè)實(shí)施例中，鍺光電二極管包括:第一瓣部，其包括P-摻雜的鍺;第二瓣部，其包括n_摻雜的鍺；以及第一瓣部與第二瓣部之間的頸部，該頸部包括本征鍺。
[0063]本文描述了用于光電探測(cè)的技術(shù)或架構(gòu)。在以上描述中，出于解釋的目的，闡述了大量具體細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)特定實(shí)施例的透徹理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)某些實(shí)施例。在其他實(shí)例中，以框圖形式示出了結(jié)構(gòu)和設(shè)備以便于避免使描述模糊不清。[〇〇64]在說(shuō)明書(shū)中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”的引用表示結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說(shuō)明書(shū)中各種位置出現(xiàn)的詞組“在一個(gè)實(shí)施例中”不一定都指代相同的實(shí)施例。
[0065]本文的【具體實(shí)施方式】的一些部分是按照表示對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)位的操作的算法和符號(hào)給出的。這些算法描述和表示是由計(jì)算領(lǐng)域的技術(shù)人員用來(lái)將其工作的實(shí)質(zhì)最有效地傳遞給其他本領(lǐng)域技術(shù)人員的手段。在本文中，算法一般被考慮為產(chǎn)生預(yù)期結(jié)果的自洽的一系列步驟。步驟是那些要求對(duì)物理量進(jìn)行物理操縱的步驟。通常，盡管是不必要的，這些量采用能夠被存儲(chǔ)、傳送、組合、比較或以其他方式操縱的電或磁信號(hào)的形式。有時(shí)已經(jīng)被證明為方便的是，原則上，出于公共使用的原因，將這些信號(hào)稱(chēng)為位、值、元素、符號(hào)、 字符、項(xiàng)、數(shù)字等。
[0066]然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，所有這些和相似的項(xiàng)是與適當(dāng)?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)聯(lián)的，并且僅僅是被應(yīng)用于這些量的方便的標(biāo)記。除非另作特別陳述，如根據(jù)本文中的討論顯而易見(jiàn)的是，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，利用諸如“處理”或“計(jì)算”或“運(yùn)算”或“確定”或“顯示”等的術(shù)語(yǔ)的論述，指代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類(lèi)似電子計(jì)算設(shè)備的動(dòng)作和過(guò)程，其將在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)表示為物理(電子)量的數(shù)據(jù)操縱和變換為在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器或寄存器或其他這樣的信息存儲(chǔ)、傳送或顯示設(shè)備內(nèi)相似地表示為物理量的其他數(shù)據(jù)。
[0067]特定實(shí)施例還涉及用于執(zhí)行本文中的操作的裝置。該裝置可以專(zhuān)門(mén)被構(gòu)造用于所需的目的，或者其可以包括由存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的計(jì)算機(jī)程序選擇性地激活或重新配置的通用計(jì)算機(jī)。這樣的計(jì)算機(jī)程序可以被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，例如，但不限于，包括軟盤(pán)、光盤(pán)、CD-ROM、以及磁-光盤(pán)在內(nèi)的任何種類(lèi)的盤(pán)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、諸如動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)等的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁或光卡、或者適合于存儲(chǔ)電子指令并且耦合到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線(xiàn)的任何類(lèi)型的介質(zhì)。
[0068]本文給出的算法和顯示不固有地涉及任何特定計(jì)算機(jī)或其他裝置。各種通用系統(tǒng)可以與根據(jù)本文的教導(dǎo)的程序一起使用，或者可以證明方便的是，構(gòu)造更為專(zhuān)用的裝置來(lái)執(zhí)行所要求的方法步驟。各種這些系統(tǒng)所要求的結(jié)構(gòu)將根據(jù)本文的說(shuō)明書(shū)而顯而易見(jiàn)。另夕卜，特定實(shí)施例沒(méi)有參照任何特定編程語(yǔ)言來(lái)描述。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，各種編程語(yǔ)言可以被用于實(shí)現(xiàn)本文所描述的這樣的實(shí)施例的教導(dǎo)。
[0069]除了本文所描述的內(nèi)容之外，可以對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例以及其實(shí)現(xiàn)做出各種修改， 而不偏離其范圍。因此，本文的說(shuō)明和示例應(yīng)當(dāng)被解釋為是示例性的，而非限制意義的。本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)僅僅通過(guò)參照所附的權(quán)利要求來(lái)度量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 單晶硅區(qū)域，其包括用于接收光的錐形結(jié)構(gòu)； 第一隱埋氧化物區(qū)域，其在所述第一隱埋氧化物區(qū)域的第一側(cè)處與所述錐形結(jié)構(gòu)相鄰，所述第一隱埋氧化物區(qū)域?qū)⑺龉獬鲥F形結(jié)構(gòu)的第一端重定向； 多晶硅區(qū)域，其在與所述第一側(cè)相對(duì)的所述第一隱埋氧化物區(qū)域的第二側(cè)處與所述第一隱埋氧化物區(qū)域相鄰；以及 光電探測(cè)器，其與所述單晶硅區(qū)域相鄰，所述光電探測(cè)器被耦合，以經(jīng)由所述第一端來(lái)接收所述光并且基于所述光來(lái)生成電信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，溝槽結(jié)構(gòu)是至少部分地通過(guò)朝向所述多晶硅區(qū)域的所述第一隱埋氧化物的凹槽來(lái)形成的，其中，所述光電探測(cè)器的底側(cè)鄰接設(shè)置在所述溝槽結(jié)構(gòu)中的硅。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述光電探測(cè)器延伸到所述溝槽結(jié)構(gòu)的頂部。4.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件還包括用于接收來(lái)自所述光電探測(cè)器的所述光的部分的一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)，所述一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)將所述光的所述部分朝著所述光電探測(cè)器反射回來(lái)。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2和4中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，所述單晶硅區(qū)域已經(jīng)在其中形成了第一波導(dǎo)溝槽和第二波導(dǎo)溝槽，其中，所述光朝著所述第一波導(dǎo)溝槽與所述第二波導(dǎo)溝槽之間的所述光電探測(cè)器被定向。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其中，在所述光電二極管處的所述第一波導(dǎo)溝槽與所述第二波導(dǎo)溝槽之間的第一距離小于在所述錐形結(jié)構(gòu)處的所述第一波導(dǎo)溝槽與所述第二波導(dǎo)溝槽之間的第二距離。7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4和5中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述光電探測(cè)器包括鍺光電二極管。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述鍺光電二極管包括: 第一瓣部，其包括P-摻雜的鍺； 第二瓣部，其包括η-摻雜的鍺；以及 所述第一瓣部與所述第二瓣部之間的頸部，所述頸部包括本征鍺。9.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括: 形成單晶硅區(qū)域，包括: 在包括隱埋阻擋層的晶片上生長(zhǎng)單晶硅外延；以及 對(duì)所述單晶硅外延進(jìn)行刻蝕以形成所述單晶硅區(qū)域的錐形結(jié)構(gòu)； 在所述單晶硅區(qū)域上設(shè)置氧化物材料以形成與所述錐形結(jié)構(gòu)相鄰的第一氧化物區(qū)域； 在所述第一氧化物區(qū)域上形成多晶硅區(qū)域； 在形成所述多晶硅區(qū)域之后，從所述晶片移除部分以使所述單晶硅區(qū)域暴露，所述部分包括所述隱埋阻擋層；以及 形成與所述單晶硅區(qū)域相鄰的光電探測(cè)器。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，溝槽結(jié)構(gòu)是至少部分地通過(guò)朝向所述多晶硅區(qū)域的所述第一氧化物區(qū)域的凹槽來(lái)形成的，其中，所述光電探測(cè)器的底側(cè)鄰接設(shè)置在所述溝槽結(jié)構(gòu)中的硅。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述光電探測(cè)器延伸到所述溝槽結(jié)構(gòu)的頂部。12.根據(jù)權(quán)利要求9和10中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，形成所述單晶硅區(qū)域還包括在所述晶片中刻蝕一個(gè)或多個(gè)凹槽，并且其中，在所述單晶硅區(qū)域上設(shè)置所述氧化物材料還形成一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述鏡結(jié)構(gòu)在所述一個(gè)或多個(gè)凹槽的相應(yīng)的一個(gè)凹槽中。13.根據(jù)權(quán)利要求9、10和12中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括對(duì)所述單晶硅區(qū)域進(jìn)行刻蝕以形成第一波導(dǎo)溝槽和第二波導(dǎo)溝槽。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在所述光電二極管處的所述第一波導(dǎo)溝槽與所述第二波導(dǎo)溝槽之間的第一距離小于在所述錐形結(jié)構(gòu)處的所述第一波導(dǎo)溝槽與所述第二波導(dǎo)溝槽之間的第二距離。15.根據(jù)權(quán)利要求9、10、12和13中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，移除所述晶片的所述部分包括在所述隱埋阻擋層處分裂所述晶片。16.—種系統(tǒng)，包括: 半導(dǎo)體器件，包括: 單晶硅區(qū)域，其包括用于接收光的錐形結(jié)構(gòu)； 第一隱埋氧化物區(qū)域，其在所述第一隱埋氧化物區(qū)域的第一側(cè)處與所述錐形結(jié)構(gòu)相鄰，所述第一隱埋氧化物區(qū)域?qū)⑺龉獬鲥F形結(jié)構(gòu)的第一端重定向； 多晶硅區(qū)域，其在與所述第一側(cè)相對(duì)的所述第一隱埋氧化物區(qū)域的第二側(cè)處與所述第一隱埋氧化物區(qū)域相鄰；以及 光電探測(cè)器，其與所述單晶硅區(qū)域相鄰，所述光電探測(cè)器被耦合，以經(jīng)由所述第一端來(lái)接收所述光并且基于所述光來(lái)生成電信號(hào)；以及 第一設(shè)備，其耦合到所述半導(dǎo)體器件的輸入，所述第一設(shè)備生成所述光；以及 第二設(shè)備，其電耦合到所述光電探測(cè)器，所述第二設(shè)備接收和處理所述電信號(hào)。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，溝槽結(jié)構(gòu)是至少部分地通過(guò)朝向所述多晶硅區(qū)域的所述第一隱埋氧化物的凹槽來(lái)形成的，其中，所述光電探測(cè)器的底側(cè)鄰接設(shè)置在所述溝槽結(jié)構(gòu)中的硅。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述光電探測(cè)器延伸到所述溝槽結(jié)構(gòu)的頂部。19.根據(jù)權(quán)利要求16和17中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，所述半導(dǎo)體器件還包括用于接收來(lái)自所述光電探測(cè)器的所述光的部分的一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)，所述一個(gè)或多個(gè)鏡結(jié)構(gòu)將所述光的所述部分朝著所述光電探測(cè)器反射回來(lái)。20.根據(jù)權(quán)利要求16、17和19中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，所述單晶硅區(qū)域已經(jīng)在其中形成第一波導(dǎo)溝槽和第二波導(dǎo)溝槽，其中，所述光朝著所述第一波導(dǎo)溝槽與所述第二波導(dǎo)凹槽之間的所述光電探測(cè)器被定向。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，在所述光電二極管處的所述第一波導(dǎo)溝槽與所述第二波導(dǎo)溝槽之間的第一距離小于在所述錐形結(jié)構(gòu)處的所述第一波導(dǎo)溝槽與所述第二波導(dǎo)溝槽之間的第二距離。22.根據(jù)權(quán)利要求16、17、19和20中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述光電探測(cè)器包括鍺光電二極管。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述鍺光電二極管包括:第一瓣部，其包括P-摻雜的鍺；第二瓣部，其包括η-摻雜的鍺；以及所述第一瓣部與所述第二瓣部之間的頸部，所述頸部包括本征鍺。
【文檔編號(hào)】H01L31/12GK105981184SQ201380081086
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2013年12月20日
【發(fā)明人】B·文森特, A·費(fèi)沙利
【申請(qǐng)人】英特爾公司