專利名稱：光電二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種光電二極管，尤其涉及到用于改善光電二極管在短波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光敏感性的一種結(jié)構(gòu)。
傳統(tǒng)上，光電二極管被用作光學(xué)檢測(cè)元件，例如，用作光學(xué)頭的信號(hào)檢測(cè)元件。近年來(lái)，由于光盤容量的增加，有人建議使用可發(fā)射藍(lán)光或紫光的短波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器作光盤讀出設(shè)備。因此，光電二極管在短波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光敏感性便變得十分重要。
圖2是傳統(tǒng)的光電二極管的橫截面圖。
在圖2中，光電二極管的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域1，比如，N型硅半導(dǎo)體襯底，和一個(gè)形成于第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域1表面上的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2，比如，P型擴(kuò)散層。在光電二極管之上形成有抗反射膜5，比如一層氧化物膜。在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域1和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2之間加上反向偏壓，則在光照射到由于施加了偏壓而形成的耗盡層3上時(shí)，在耗盡層3中便會(huì)產(chǎn)生光學(xué)信號(hào)。
根據(jù)需要探測(cè)的波長(zhǎng)，可對(duì)如圖2所示的光電二極管的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2的深度進(jìn)行優(yōu)化，例如，當(dāng)需要探測(cè)波長(zhǎng)約為800nm的紅光時(shí)，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2的深度大約為3μm。當(dāng)需要探測(cè)波長(zhǎng)約為400nm的藍(lán)光或紫光時(shí)，由于波長(zhǎng)約為400nm的光容易被硅吸收，因此在約1μm的深度處，光已幾乎被完全吸收。因此，傳統(tǒng)的光電二極管為了探測(cè)波長(zhǎng)約為400nm的短波長(zhǎng)光，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2的深度必須為1μm或更小。不過(guò)，在傳統(tǒng)的光電二極管中，由于難于控制第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2的深度使之為1μm或更小，因而存在一個(gè)問(wèn)題在短波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光敏感性比較差。
如果像如圖3所示的光電二極管那樣形成有多個(gè)第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2，便會(huì)在位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2a和2b之間的第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域表面上形成耗盡層3，從而改善在短波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光敏感性。不過(guò)，在位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2a和2b之間的第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域的表面上也會(huì)形成界面能級(jí)4，在位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2a和2b之間的耗盡層3中產(chǎn)生的光信號(hào)會(huì)被界面能級(jí)4困住，因此存在一個(gè)問(wèn)題光敏感性下降，而漏電流增加。
本發(fā)明針對(duì)以上情況，其目的為提供一種與傳統(tǒng)光電二極管相比，既可改善短波長(zhǎng)區(qū)域中的光敏感性，又不增加漏電流的光電二極管。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種光電二極管，包括一個(gè)第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域和多個(gè)形成于第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域表面之上的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層，第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域和多個(gè)第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層構(gòu)成了用于探測(cè)光信號(hào)并輸出其光電轉(zhuǎn)換信號(hào)的光探測(cè)部分，其中位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域的表面被去除。與此類似，由于去除了位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域的表面，因此位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域表面的界面能級(jí)也被去除。
另外，第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域的表面是用濕法腐蝕方法去除的，因此在去除該區(qū)域時(shí)不會(huì)因腐蝕破壞而產(chǎn)生界面能級(jí)。
在本發(fā)明的光電二極管中，在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域表面上形成有多個(gè)第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層。
當(dāng)在由第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層構(gòu)成的光電二極管上施加了反向偏壓時(shí)，耗盡層會(huì)隨著偏壓電壓延伸。由于耗盡層的延伸不僅發(fā)生在垂直方向上，而且也發(fā)生在水平方向上，因此在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域的表面上也會(huì)形成耗盡層，從而改善了在短波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光敏感性。在此情況下，由于每個(gè)第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層都具有相同的位勢(shì)，因此，當(dāng)?shù)诙N導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的距離大約二倍于耗盡層的寬度時(shí)，由于相鄰的由第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)電區(qū)域和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層構(gòu)成的光電二極管的耗盡層恰好相互接觸，此時(shí)效率最佳。
更進(jìn)一步，在位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域中，在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域表面上會(huì)形成界面能級(jí)，去除界面能級(jí)，便可以控制漏電流，而且不會(huì)對(duì)光電二極管的光敏感性產(chǎn)生大的影響。
另外，在使用濕法腐蝕方法去除了第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域表面的界面能級(jí)時(shí)，可以只去除界面能級(jí)，而不會(huì)因腐蝕破壞產(chǎn)生界面能級(jí)。
附圖有

圖1是本發(fā)明的光電二極管的橫截面示意圖；圖2是傳統(tǒng)的光電二極管的第一個(gè)橫截面示意圖；和圖3是傳統(tǒng)的光電二極管的第二個(gè)橫截面示意圖。
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例。圖1是本發(fā)明光電二極管的一個(gè)具體實(shí)施例的橫截面示意圖。
在圖1中，多個(gè)第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2a和2b，比如P型雜質(zhì)擴(kuò)散層形成于第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域1，比如N型硅半導(dǎo)體襯底的表面上。在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域1與第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2a和2b之間加上反向偏壓，從而形成耗盡層3。多個(gè)第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層彼此之間電連接，而且第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2a和2b具有相同的位勢(shì)。
使用濕法腐蝕方法，比如使用KOH硅腐蝕液，EPW(乙二銨鄰苯二酚和水)，TMAH(氫氧化四甲銨)，HF+HNO3，以及其它類似的濕法腐蝕方法，去除位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2a和2b之間的第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域1表面的界面能級(jí)。顯然，至少僅對(duì)第一種半導(dǎo)體導(dǎo)電類型區(qū)域1表面位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層2a和2b之間的部分實(shí)施了界面能級(jí)去除。
顯然可以掉換兩種導(dǎo)電類型。例如，在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域上形成多個(gè)第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層，并用濕法腐蝕方法去除位于第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域表面的界面能級(jí)。
更進(jìn)一步，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的部分顯然并不僅僅局限于只有一個(gè)部分，也可形成多個(gè)部分。
如上所述，本發(fā)明的光電二極管具有以下功效在第一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域的表面上形成有多個(gè)第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層，并且在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間加上反向偏壓，從而在位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域的表面形成耗盡層，由此改善了在短波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光敏感性。
更進(jìn)一步，當(dāng)?shù)诙N導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的距離是因反向電壓而形成的耗盡層在水平方向上的寬度的0.5到2倍時(shí)，由于相鄰的由第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層形成的光電二極管的耗盡層互相接觸，因此有可能在最佳面積效率下探測(cè)光信號(hào)。
另外，由于去除了位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域表面的界面能級(jí)，因此可以抑制漏電流，而且不會(huì)對(duì)光敏感性產(chǎn)生大的影響。
另外，由于使用濕法腐蝕方法去除位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域表面的界面能級(jí)，因而在去除界面能級(jí)的同時(shí)，不會(huì)因腐蝕破壞產(chǎn)生界面能級(jí)。
權(quán)利要求
1．一種光電二極管，包括一個(gè)第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域和形成于第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域上的多個(gè)第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層，第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域和多個(gè)第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層構(gòu)成用于探測(cè)光信號(hào)并輸出其光電轉(zhuǎn)換信號(hào)的光探測(cè)部分，其中位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域的表面被去除。
2．權(quán)利要求1所述的光電二極管，其中在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域表面上形成的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的距離是因施加了反向電壓而形成的耗盡層在水平方向上的寬度的0.5到2倍。
3．權(quán)利要求1所述的光電二極管，其中位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域的表面被用濕法腐蝕方法去除。
全文摘要
提供了一種在短波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光敏感性得到改善并且漏電流沒(méi)有增加的光電二極管。在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域表面上形成了多個(gè)第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層,而且位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域的表面被去除。
文檔編號(hào)H01L31/06GK1293456SQ00131438
公開(kāi)日2001年5月2日 申請(qǐng)日期2000年10月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月18日
發(fā)明者小巖進(jìn)雄 申請(qǐng)人:精工電子有限公司