JP2017220581A - Semiconductor device, method for manufacturing the same, and optical interconnect system - Google Patents
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Abstract
【課題】例えばメサ構造の高さを低くした場合でも十分な応答特性が得られるようにしながら、暗電流を低減する。
【解決手段】半導体装置を、基板の上方に設けられ、n型及びp型の一方のSi層8Aと、n型及びp型の一方のSi層上に設けられ、i型のGe又はSiGe層2と、i型のGe又はSiGe層の表面全体を覆うn型及びp型の他方のGe又はSiGe層3とからなるメサ構造10と、n型及びp型の一方のSi層とn型及びp型の他方のGe又はSiGe層との間に設けられたi型のSi層8Bとを備えるものとする。
【選択図】図1For example, dark current is reduced while sufficient response characteristics can be obtained even when the height of a mesa structure is lowered.
A semiconductor device is provided above a substrate and provided on one of an n-type and p-type Si layer and one of an n-type and p-type Si layer, and an i-type Ge or SiGe layer. 2 and a mesa structure 10 consisting of the other n-type and p-type Ge or SiGe layer 3 covering the entire surface of the i-type Ge or SiGe layer, one n-type and p-type Si layer, n-type and An i-type Si layer 8B provided between the other p-type Ge or SiGe layer is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法、光インターコネクトシステムに関する。 The present invention relates to a semiconductor device, a manufacturing method thereof, and an optical interconnect system.
例えばサーバのCPU間のデータ伝送量の増大に伴い、従来のCu配線を用いた電気信号による伝送での対応が限界に近づきつつある。
このボトルネックを解消するためには、光インターコネクト、すなわち、光信号によるデータ伝送が必要となる。
さらには、低消費電力、小面積化の観点から、光送受信に必要となる光送信器や光受信器に備えられる変調器、受光器、合波器、分波器等の各種光コンポーネント(光素子)をSi基板上に集積化することになる。
For example, with the increase in the amount of data transmission between CPUs of servers, the correspondence in the transmission by the electric signal using the conventional Cu wiring is approaching the limit.
In order to eliminate this bottleneck, an optical interconnect, that is, data transmission using an optical signal is required.
Furthermore, from the viewpoint of low power consumption and small area, various optical components (optical modulators, optical receivers, multiplexers, demultiplexers, etc. provided in optical transmitters and optical receivers required for optical transmission / reception) Device) is integrated on the Si substrate.
この場合、Si基板上に形成した光導波路での損失が小さい波長1.30−1.55μmを伝送波長帯として使用することが好ましい。
上記の波長帯での光伝送で適用されるSi基板上の受光器(フォトディテクタ;PD)には、1.55μm近傍に吸収端を有する同じIV族のGeを吸収層に適用することが好ましい。
In this case, it is preferable to use a wavelength of 1.30 to 1.55 μm with a small loss in the optical waveguide formed on the Si substrate as the transmission wavelength band.
It is preferable that the same group IV Ge having an absorption edge in the vicinity of 1.55 μm is applied to the absorption layer in the photodetector (photodetector; PD) on the Si substrate applied in the optical transmission in the above wavelength band.
これまでに、例えば非特許文献1に示すようなPIN型Geフォトディテクタが報告されている。
So far, for example, a PIN-type Ge photodetector as shown in Non-Patent
ところで、伝送容量増大のためには、フォトディテクタの応答速度の増大が必要とされる。
また、信号処理の上で雑音を低減することが重要であり、そのためには、フォトディテクタの暗電流を低減することも必要である。
また、シリコンフォトニクス集積素子の製造の観点から、層間絶縁膜形成時に発生する段差を低減する必要があるため、フォトディテクタを構成するメサ構造の高さをできる限り低くすることも必要である。
Incidentally, in order to increase the transmission capacity, it is necessary to increase the response speed of the photodetector.
In addition, it is important to reduce noise in signal processing. For that purpose, it is also necessary to reduce the dark current of the photodetector.
In addition, from the viewpoint of manufacturing a silicon photonics integrated device, it is necessary to reduce the level difference generated when forming the interlayer insulating film. Therefore, it is necessary to reduce the height of the mesa structure constituting the photodetector as much as possible.
例えば、上述の非特許文献1に示すようなPIN型Geフォトディテクタでは、選択成長したGeメサ構造の上部に選択的にリン(P)をイオン注入する。このため、Geメサ構造の側面がi型となり、電流リークパスが抑制されるため、暗電流を低減することが可能となる。
しかしながら、Geメサ構造の高さを低くすると、空乏層の厚さ(i型Ge層の厚さ)の低減による素子容量の増加に起因して応答特性が劣化してしまう。また、応答特性の劣化を防ぐために、十分な厚さのGe空乏層(i型Ge層)を確保することも困難である。
For example, in the PIN type Ge photodetector as shown in
However, when the height of the Ge mesa structure is lowered, the response characteristics are deteriorated due to an increase in device capacitance due to a reduction in the thickness of the depletion layer (i-type Ge layer). It is also difficult to secure a sufficiently thick Ge depletion layer (i-type Ge layer) in order to prevent deterioration of response characteristics.
本発明は、例えばメサ構造の高さを低くした場合でも十分な応答特性が得られるようにしながら、暗電流を低減することを目的とする。 An object of the present invention is to reduce dark current while ensuring sufficient response characteristics even when the height of a mesa structure is lowered, for example.
1つの態様では、半導体装置は、基板の上方に設けられ、n型及びp型の一方のSi層と、n型及びp型の一方のSi層上に設けられ、i型のGe又はSiGe層と、i型のGe又はSiGe層の表面全体を覆うn型及びp型の他方のGe又はSiGe層とからなるメサ構造と、n型及びp型の一方のSi層とn型及びp型の他方のGe又はSiGe層との間に設けられたi型のSi層とを備える。 In one aspect, the semiconductor device is provided above the substrate, and is provided on one of the n-type and p-type Si layers and one of the n-type and p-type Si layers, and is provided with an i-type Ge or SiGe layer. A mesa structure consisting of the other n-type and p-type Ge or SiGe layers covering the entire surface of the i-type Ge or SiGe layer, one n-type and p-type Si layer, and n-type and p-type And an i-type Si layer provided between the other Ge or SiGe layer.
1つの態様では、光インターコネクトシステムは、光送信器と、光送信器に光伝送路を介して接続された光受信器とを備え、光受信器は、上記半導体装置を備える。
1つの態様では、半導体装置の製造方法は、基板の上方に設けられたSi層にn型及びp型の一方のドーパントをイオン注入して、n型及びp型の一方のSi層を形成する工程と、n型及びp型の一方のSi層のメサ構造の外周部が設けられる領域に、厚さ方向に部分的にn型及びp型の他方のドーパントをイオン注入して、i型のSi層を形成する工程と、n型及びp型の一方のSi層上に、i型のGe又はSiGe層と、i型のGe又はSiGe層の表面全体を覆うn型及びp型の他方のGe又はSiGe層とからなるメサ構造を形成する工程とを含み、メサ構造を形成する工程において、n型及びp型の一方のSi層とn型及びp型の他方のGe又はSiGe層との間にi型のSi層が設けられるように、同時ドープによって、n型及びp型の他方のGe又はSiGe層を形成する。
In one aspect, an optical interconnect system includes an optical transmitter and an optical receiver connected to the optical transmitter via an optical transmission path, and the optical receiver includes the semiconductor device.
In one aspect, in a method of manufacturing a semiconductor device, one of n-type and p-type Si layers is formed by ion-implanting one of n-type and p-type dopants into a Si layer provided above a substrate. Ion implantation of the other n-type and p-type dopants partially in the thickness direction in a region where the outer periphery of the mesa structure of one of the n-type and p-type Si layers is provided. A step of forming an Si layer, an i-type Ge or SiGe layer on one of the n-type and p-type Si layers, and the other of the n-type and p-type covering the entire surface of the i-type Ge or SiGe layer Forming a mesa structure comprising a Ge or SiGe layer, and in the step of forming a mesa structure, one of the n-type and p-type Si layers and the other n-type and p-type Ge or SiGe layer In order to provide an i-type Si layer in between, n-type and Forming a p-type other Ge or SiGe layer.
1つの側面として、例えばメサ構造の高さを低くした場合でも十分な応答特性が得られるようにしながら、暗電流を低減することができるという効果を有する。 As one aspect, for example, the dark current can be reduced while sufficient response characteristics can be obtained even when the height of the mesa structure is lowered.
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる半導体装置及びその製造方法、光インターコネクトシステムについて、図1〜図12を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる半導体装置は、例えば光通信やデータ通信用の光受信器、特に、光インターコネクトシステムを構成する光受信器に適用可能な半導体装置であって、例えば受光器や変調器などの半導体光素子を備える光集積素子である。
Hereinafter, a semiconductor device, a manufacturing method thereof, and an optical interconnect system according to embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
The semiconductor device according to the present embodiment is a semiconductor device applicable to, for example, an optical receiver for optical communication or data communication, in particular, an optical receiver constituting an optical interconnect system, and includes, for example, a light receiver and a modulator. An optical integrated device including a semiconductor optical device.
特に、低消費電力、小面積化の観点から、Si基板又はSOI(Silicon on Insulator)基板上に集積された受光器や変調器などの半導体光素子を備えるシリコンフォトニクス集積素子に適用するのが好ましい。
本実施形態では、半導体光素子は、図1(A)、図1(B)に示すように、Geを吸収層に用いたPIN型のGe受光器(フォトディテクタ;PD)5であって、基板6の上方に設けられたp型Si層8Aと、p型Si層8A上に設けられたi型Ge層2とi型Ge層2の表面全体を覆うn型Ge層3とからなるメサ構造(Geメサ構造)10と、p型Si層8Aとn型Ge層3との間に設けられたi型Si層8Bとを備える。これを縦型PIN型PDともいう。
In particular, it is preferable to apply to a silicon photonics integrated device including a semiconductor optical device such as a light receiver or a modulator integrated on a Si substrate or SOI (Silicon on Insulator) substrate from the viewpoint of low power consumption and small area. .
In this embodiment, the semiconductor optical device is a PIN type Ge photodetector (photodetector; PD) 5 using Ge as an absorption layer, as shown in FIGS. 6, a mesa structure comprising a p-
また、本実施形態では、p型Si層8A及びn型Ge層3を覆う絶縁膜9と、絶縁膜9を貫通し、p型Si層8Aに接するp側電極(第1金属電極)4Aと、絶縁膜9を貫通し、n型Ge層3に接するように、メサ構造10の上方に設けられたn側電極(第2金属電極)4Bとを備える。ここでは、p型Si層8A上に設けられたメサ構造10が絶縁膜9で埋め込まれている。
In the present embodiment, the
なお、Ge受光器5を、シリコンフォトニクス用Ge受光器、Ge系半導体光素子、Ge系半導体受光素子ともいう。また、図1(B)では、分かり易くするために、絶縁膜9は図示を省略している。
本実施形態では、基板6は、SOI基板1に備えられるSi基板である。
また、SOI基板1は、Si基板6上にBOX層7、SOI層(Si層)8を備える。
The Ge light receiver 5 is also referred to as a silicon photonics Ge light receiver, a Ge based semiconductor optical device, or a Ge based semiconductor light receiving device. In FIG. 1B, the
In the present embodiment, the substrate 6 is a Si substrate provided in the
The
ここで、Si基板6の面方位は(001)である。
また、SOI層8としてのSi層は、p型ドーパントがドーピングされたp型領域(p型Si層8A)と、p型ドーパント及びn型ドーパントがドーピングされたi型領域(i型Si層8B)とを備える。
ここでは、SOI層8としてのSi層は、メサ構造10の外周部(周辺部)が設けられる領域がi型Si層8Bになっており、メサ構造10の中央部が設けられる領域がp型Si層8Aになっている。
Here, the plane orientation of the Si substrate 6 is (001).
The Si layer as the
Here, in the Si layer as the
つまり、SOI層8としてのSi層は、メサ構造10の底面の外周部に接する部分はi型Si層8Bになっており、メサ構造10の底面の中央部に接する部分はp型Si層8Aになっている。
具体的には、SOI層8としてのSi層は、メサ構造10の外周部が設けられる領域が厚さ方向に部分的にi型Si層8Bになっており、それ以外の部分がp型Si層8Aになっている。
That is, the Si layer as the
Specifically, in the Si layer as the
ここで、それ以外の部分とは、メサ構造10の中央部が設けられる領域の厚さ方向の全体、メサ構造10の外周部が設けられる領域のi型Si層8BとBOX層7との間の部分、メサ構造10が設けられる領域の外側のp側電極4Aが接する領域の厚さ方向の全体である。
このように、メサ構造10の中央部が設けられる領域のp型Si層8Aと、メサ構造10が設けられる領域の外側のp側電極4Aが接する領域のp型Si層8Aとが、メサ構造10の外周部が設けられる領域のi型Si層8BとBOX層7との間のp型Si層8A、即ち、i型Si層8Bの下方のp型Si層8Aでつながっており、電気的に導通した構造になっている。
Here, the other portions are the entire thickness direction of the region where the central portion of the
Thus, the p-
また、本実施形態では、メサ構造10の上部及び側部がn型Ge層3になっている。つまり、メサ構造10の上部だけでなく側部も含めて表面部分の全体がn型Ge層3になっている。
また、本実施形態では、p側電極(第1金属電極)4A及びn側電極(第2金属電極)は、Al電極である。
In the present embodiment, the upper and side portions of the
In the present embodiment, the p-side electrode (first metal electrode) 4A and the n-side electrode (second metal electrode) are Al electrodes.
また、本実施形態では、絶縁膜9は、SiO2膜(酸化絶縁膜)である。なお、絶縁膜9は、酸化絶縁膜でなくても良く、例えばSiNなどの窒化絶縁膜であっても良い。
なお、本実施形態では、SOI基板1を用いているが、これに限られるものではなく、例えばSi基板などの他の基板を用いても良い。
つまり、SOI基板1に備えられるSi基板6の上方にPIN型PD5を設けているが、これに限られるものではなく、例えばSi基板の上方にPIN型PD5を設けても良い。
In the present embodiment, the insulating
In the present embodiment, the
That is, although the PIN type PD5 is provided above the Si substrate 6 provided in the
このように、PIN型PD5を設ける基板は、SOI基板に備えられるSi基板でなくても良く、例えばSi基板などの他の基板であっても良い。
また、本実施形態では、メサ構造10の下方のSi層8は、p型Si層8Aとしているが、これに限られるものではなく、n型及びp型の一方のSi層、即ち、n型及びp型の一方のドーパントがドーピングされたSi層(n型Si層又はp型Si層)であれば良い。
As described above, the substrate on which the PIN type PD 5 is provided may not be the Si substrate provided in the SOI substrate, and may be another substrate such as a Si substrate.
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、i型Ge層2とn型Ge層3とからなるメサ構造10としているが、これに限られるものではない。
例えば、i型SiGe層とn型SiGe層とからなるメサ構造、i型Ge層とn型SiGe層とからなるメサ構造、i型SiGe層とn型Ge層とからなるメサ構造であっても良い。
In the present embodiment, the
For example, even a mesa structure composed of an i-type SiGe layer and an n-type SiGe layer, a mesa structure composed of an i-type Ge layer and an n-type SiGe layer, or a mesa structure composed of an i-type SiGe layer and an n-type Ge layer good.
また、例えば、i型のGe又はSiGe層の表面全体を覆うGe又はSiGe層は、n型及びp型の他方のドーパントがドーピングされたGe又はSiGe層であれば良い。つまり、i型のGe又はSiGe層の上方、即ち、メサ構造10の上部に設けられたGe又はSiGe層は、メサ構造10の下方のSi層がp型Si層の場合はn型、n型Si層の場合はp型であれば良い。
For example, the Ge or SiGe layer covering the entire surface of the i-type Ge or SiGe layer may be a Ge or SiGe layer doped with the other dopant of n-type and p-type. That is, the Ge or SiGe layer provided above the i-type Ge or SiGe layer, that is, the upper part of the
このように、メサ構造10は、i型のGe又はSiGe層と、i型のGe又はSiGe層の表面全体を覆うn型及びp型の他方のGe又はSiGe層とからなるメサ構造であれば良い。
このように構成される半導体装置の製造方法は、以下のような工程を含むものとすれば良い。
As described above, the
The semiconductor device manufacturing method configured as described above may include the following steps.
つまり、基板6の上方に設けられたSi層8にn型及びp型の一方のドーパントをイオン注入して、n型及びp型の一方のSi層8Aを形成する工程と、n型及びp型の一方のSi層8Aのメサ構造10の外周部が設けられる領域に、厚さ方向に部分的にn型及びp型の他方のドーパントをイオン注入して、i型のSi層8Bを形成する工程と、n型及びp型の一方のSi層8A上に、i型のGe又はSiGe層2と、i型のGe又はSiGe層2の表面全体を覆うn型及びp型の他方のGe又はSiGe層3とからなるメサ構造10を形成する工程とを含むものとすれば良い[例えば図1(A)、図1(B)参照]。
That is, a step of ion-implanting one of n-type and p-type dopants into the
そして、メサ構造10を形成する工程において、n型及びp型の一方のSi層8Aとn型及びp型の他方のGe又はSiGe層3との間にi型のSi層8Bが設けられるように、同時ドープによって、n型及びp型の他方のGe又はSiGe層3を形成するようにすれば良い。
ところで、上述のように構成及び製造方法を採用しているのは、以下の理由による。
In the step of forming the
By the way, the reason why the configuration and the manufacturing method are adopted as described above is as follows.
例えば、上述の非特許文献1に示すようなPIN型Geフォトディテクタでは、選択成長したGeメサ構造の上部に選択的にリン(P)をイオン注入する。このため、Geメサ構造の側面がi型となり、電流リークパスが抑制されるため、暗電流を低減することが可能となる。
しかしながら、Geメサ構造の高さを低くすると、空乏層の厚さ(i型Ge層の厚さ)の低減による素子容量の増加に起因して応答特性が劣化してしまう。
For example, in the PIN type Ge photodetector as shown in
However, when the height of the Ge mesa structure is lowered, the response characteristics are deteriorated due to an increase in device capacitance due to a reduction in the thickness of the depletion layer (i-type Ge layer).
また、応答特性の劣化を防ぐために、十分な厚さのGe空乏層(i型Ge層)を確保することも困難である。
つまり、応答特性の劣化を防ぐためには、i型Ge層の厚さを確保する必要がある。
そのためには、Geメサ構造の上部にイオン注入されるドーパントであるリン(P)のプロファイル(深さ)を浅くする必要がある。
It is also difficult to secure a sufficiently thick Ge depletion layer (i-type Ge layer) in order to prevent deterioration of response characteristics.
That is, in order to prevent deterioration of response characteristics, it is necessary to ensure the thickness of the i-type Ge layer.
For this purpose, it is necessary to reduce the profile (depth) of phosphorus (P), which is a dopant ion-implanted into the upper portion of the Ge mesa structure.
しかしながら、イオン注入では、例えば、コンタクト電極との間にトンネル接合を形成することが可能な約1.0×1019cm−3以上のキャリア濃度を厚さ約100nm以下の領域に留めることはP原子の拡散の関係から困難である。
このため、十分な厚さのGe空乏層(i型Ge層)を確保することが困難となり、素子容量の増大により、応答特性が劣化してしまう。
However, in ion implantation, for example, the carrier concentration of about 1.0 × 10 19 cm −3 or more capable of forming a tunnel junction with the contact electrode is limited to a region of about 100 nm or less in thickness P. Difficult due to atomic diffusion.
For this reason, it is difficult to secure a sufficient thickness of the Ge depletion layer (i-type Ge layer), and the response characteristics deteriorate due to an increase in device capacitance.
したがって、Geメサ構造の高さを低くした場合でも、十分なGe空乏層(i型Ge層)の確保が可能で、素子容量を増大させることなく、十分な応答特性を得ることが可能なPIN型Geフォトディテクタを実現したい。
そこで、例えばメサ構造の高さを低くした場合でも十分な応答特性が得られるようにしながら、暗電流を低減できるようにすべく、上述のような構成及び製造方法を採用している。
Therefore, even when the height of the Ge mesa structure is lowered, a sufficient Ge depletion layer (i-type Ge layer) can be secured, and a sufficient response characteristic can be obtained without increasing the device capacity. I want to realize a type Ge photo detector.
Therefore, for example, the above-described configuration and manufacturing method are adopted so that the dark current can be reduced while sufficient response characteristics can be obtained even when the height of the mesa structure is lowered.
つまり、i型Ge層2の厚さ制御性を高め、例えばメサ構造10の高さを低くした場合でも十分な応答特性が得られるようにすべく、同時ドープによってメサ構造10の上部にn型Ge層3を形成している。
ここでは、n型Ge層3を形成するにあたり、Ge層成長中の同一装置内で同時ドープによってn型ドーパントを注入するようにしている。
That is, in order to increase the thickness controllability of the i-
Here, when the n-
同時ドープ法は、Ge成長中にドーパントの材料ガスを同時に導入するため、イオン注入法に比較して、急峻なプロファイルを形成することが可能で、かつ、薄い範囲(例えば約100nm以下の領域)にn型領域を形成することが可能である。
一方、同時ドープ法では、イオン注入法のように選択的にある領域のみにドーピング領域を形成することができず、n型Ge層3がメサ構造10の上部だけでなく側部を含む表面部分の全体を覆うように形成されてしまう。
Since the co-doping method simultaneously introduces a dopant material gas during Ge growth, it is possible to form a steep profile as compared with the ion implantation method, and a thin range (for example, a region of about 100 nm or less). It is possible to form an n-type region.
On the other hand, in the co-doping method, a doped region cannot be selectively formed only in a certain region as in the ion implantation method, and the n-
このため、メサ構造10の側部に形成されたn型Ge層3の下部(底部)がp型Si層に接してしまい、電流パスとなり、暗電流を増大させてしまうことになる。
そこで、上述したように、p型Si層8Aとn型Ge層3との間にi型Si層8Bを設けている。
ここでは、メサ構造10の下方のp型Si層8Aとメサ構造10の表面部分を構成するn型Ge層3との間に、即ち、メサ構造10の外周部の直下にのみ、ドーナツ状にi型Si層8Bを設けている。
For this reason, the lower part (bottom part) of the n-
Therefore, as described above, the i-
Here, a donut shape is formed only between the p-
これにより、i型Si層8Bで電圧降下を生じさせ、n型Ge層3とi型Si層8Bとの間の電位差を小さくすることで、リーク電流を抑制し、低暗電流化を図ることが可能となる。
なお、このようにi型Si層8Bを設ける場合に、上述のように、i型Si層8BとBOX層7との間にp型Si層8Aが設けられるようにすることで、メサ構造10の中央部に接するp型Si層8Aとメサ構造10が設けられる領域の外側のp側電極4Aが接するp型Si層8Aとが電気的に導通するようにしている。
As a result, a voltage drop is caused in the i-
In the case where the i-
このようにして、例えばメサ構造10の高さを低くした場合でも十分な応答特性が得られるようにすべく、同時ドープによってn型Ge層3を形成する場合に、暗電流を低減できるようにしている。
例えば、メサ構造の高さが約300nmの場合、従来のイオン注入法では、n型Ge層の厚さが約200nm程度となり、i型Ge層の厚さは約100nm程度となる。
In this way, for example, when the n-
For example, when the height of the mesa structure is about 300 nm, in the conventional ion implantation method, the thickness of the n-type Ge layer is about 200 nm, and the thickness of the i-type Ge layer is about 100 nm.
これに対し、同じメサ構造の高さで、上述のように同時ドープ法を適用した場合、n型Ge層の厚さを約100nm以下にすることが可能となる。これにより、i型Ge層の厚さを約200nm以上とすることが可能となる。この結果、PDの素子容量を1/2以下にすることが可能となる。
このように、上述のような構成及び製造方法を採用することで、従来技術と同等の暗電流値を保持しながら、応答特性を約2倍以上に高めることが可能となる。
On the other hand, when the co-doping method is applied as described above with the same mesa structure height, the thickness of the n-type Ge layer can be reduced to about 100 nm or less. Thereby, the thickness of the i-type Ge layer can be about 200 nm or more. As a result, the element capacity of the PD can be reduced to ½ or less.
As described above, by adopting the configuration and the manufacturing method as described above, it is possible to increase the response characteristic by about twice or more while maintaining the dark current value equivalent to that of the conventional technique.
ところで、例えば図8(A)、図8(B)に示すように、メサ構造10の下方に設けられたSi層8(ここではSi台座部8X)にSi導波路コア層8Y、8Zが光学的に接合されているものとしても良い。つまり、n型及びp型の一方のSi層8Aに光学的に結合されたSi導波路コア層8Y、8Zを備えるものとしても良い。
例えば、SOI基板1のSOI層8をパターニングして、PIN型PD5を形成するためのSi台座部8Xと、これに連なるSi導波路コア層としてのSiテーパ部8Y及びSi細線部8Zとを形成し、PIN型PD5にSi導波路が接続されるようにすれば良い。これを導波路結合型PIN型PD又は導波路結合型縦型PIN型PDともいう。
By the way, for example, as shown in FIGS. 8A and 8B, the Si
For example, the
なお、図8(B)では、分かり易くするために、絶縁膜9は図示を省略している。
以下、SOIウェハ上の導波路結合型のPIN型PD5の製造方法を例に挙げて、図2〜図8を参照しながら、具体的に説明する。
ここでは、SOI基板1として、面方位が(001)のSi基板6に、厚さが約3.0μmのBOX層7、厚さが約0.3μmのSOI層8を備えるものを用いる(例えば図5(A)参照)。
In FIG. 8B, the insulating
Hereinafter, a method for manufacturing a waveguide-coupled PIN type PD5 on an SOI wafer will be described as an example with reference to FIGS.
Here, as the
まず、SOI基板1上に、レジストを塗布し、EBリソグラフィによって、露光及び現像を行なって、PDの下地層となるSi台座部8X及びこれに連なるSi導波路コア層(ここではSiテーパ部8Y及びSi細線部8Z)を形成するためのレジストパターンを形成する。
次に、図2に示すように、例えば誘導性結合プラズマ(ICP)ドライエッチングによって、SOI基板1のSOI層(Si層)8をパターニングして、Ge成長用のSi台座部8X及びSi導波路コア層8Y、8Zを形成する。
First, a resist is applied on the
Next, as shown in FIG. 2, the SOI layer (Si layer) 8 of the
なお、Si導波路コア層8Y、8Zによって構成される導波路をSiパッシブ導波路又はSi細線導波路という。
次に、Si台座部8XのPIN型PD5が設けられる領域のSi層8に、B(ボロン)のイオン注入を行なって、p型Si層8Aを形成する。
なお、ここでは、p型ドーパントとしてBを用いているが、これに限られるものではなく、例えばGaなどを用いても良い。
A waveguide constituted by the Si
Next, B (boron) ions are implanted into the
Here, B is used as the p-type dopant, but the present invention is not limited to this. For example, Ga or the like may be used.
例えば、まず、Si台座部8X上に約50μm×約50μmの開口を有するレジストパターン(図示せず)を形成する。
次に、レジストパターンを用いて、原料に例えばB2H6(ジボラン)を用い、ドーズ量を例えば約1.0×1015cm−2とし、加速電圧を約30keVとして、Bのイオン注入を行なう。
For example, first, a resist pattern (not shown) having an opening of about 50 μm × about 50 μm is formed on the
Next, using a resist pattern, for example, B 2 H 6 (diborane) is used as a raw material, a dose is set to about 1.0 × 10 15 cm −2 , an acceleration voltage is set to about 30 keV, and B ion implantation is performed. Do.
次に、レジストを剥離し、例えば約1000℃でアニールを行なって、注入したBイオンを活性化させる。
このようなBイオン注入、活性化アニール工程を経て、図3に示すように、Si台座部8XのPIN型PD5が設けられる領域に、ドーピング量が均一なp型Si層8A、即ち、約1.0×1019cm−3のキャリア濃度のp型Si層8Aを形成する。なお、p型Si層8Aが形成されている領域は、Bがイオン注入されている領域である。
Next, the resist is removed, and annealing is performed at, for example, about 1000 ° C. to activate the implanted B ions.
After such B ion implantation and activation annealing steps, as shown in FIG. 3, a p-
次に、Si台座部8Xのメサ構造10の外周部が設けられる領域に形成されたp型Si層8Aに、P(リン)のイオン注入を行なって、i型Si層8Bを形成する。
なお、ここでは、n型ドーパントとしてPを用いているが、これに限られるものではなく、例えばAsなどを用いても良い。
例えば、まず、Si台座部8XのPIN型PD5が設けられる領域に形成されたp型Si層8A上に内径が約26μm×約6μm、外径が約34μm×約14μmの矩形ドーナツ状の開口を有するレジストパターン(図示せず)を形成する。
Next, ion implantation of P (phosphorus) is performed on the p-
Here, P is used as the n-type dopant, but the present invention is not limited to this. For example, As may be used.
For example, a rectangular donut-shaped opening having an inner diameter of about 26 μm × about 6 μm and an outer diameter of about 34 μm × about 14 μm is first formed on the p-
次に、レジストパターンを用いて、原料に例えばPH3(ホスフィン)を用い、ドーズ量を例えば約1.0×1015cm−2とし、加速電圧を約10keVとして、Pのイオン注入を行なう。
次に、レジストを剥離し、例えば約1000℃でアニールを行なって、注入したPイオンを活性化させる。
Next, using a resist pattern, for example, PH 3 (phosphine) is used as a raw material, a dose is set to about 1.0 × 10 15 cm −2 , an acceleration voltage is set to about 10 keV, and P ions are implanted.
Next, the resist is removed, and annealing is performed at about 1000 ° C., for example, to activate the implanted P ions.
このようなPイオン注入、活性化アニール工程を経て、図4に示すように、Si台座部8XのPIN型PD5が設けられる領域に形成されたp型Si層8Aの内部に、矩形ドーナツ形状で、深さが約0.2μmのi型Si層8Bを形成する。
つまり、Si台座部8Xを構成するSi層8にB、Pの両方をイオン注入して矩形ドーナツ形状のi型Si層8Bを形成する。なお、i型Si層8Bが形成されている領域は、B、Pの両方がイオン注入されている領域である。
Through such P ion implantation and activation annealing process, as shown in FIG. 4, a rectangular donut shape is formed inside the p-
That is, both the B and P ions are implanted into the
このように、Si台座部8XのPIN型PD5が設けられる領域のSi層8に、高ドーズかつ中エネルギーでBをイオン注入し、Si台座部8Xのメサ構造10の外周部が設けられる領域に形成されたp型Si層8Aに、高ドーズかつ低エネルギーでPをイオン注入することで、PIN型PD5が設けられる領域にp型Si層8Aを形成し、メサ構造10の外周部が設けられる領域に厚さ方向に部分的にi型Si層8Bを形成する。
In this manner, B is ion-implanted with high dose and medium energy into the
これにより、i型Si層8Bの下側のp型Si層8Aによって、メサ構造10の中央部に接するp型Si層8Aとメサ構造10が設けられる領域の外側のp側電極4Aが接するp型Si層8Aとが電気的に導通することになる。
次に、図5(A)、図5(B)に示すように、Si台座部8XのPIN型PD5が設けられる領域上に、Ge選択成長用の絶縁膜(SiO2膜;酸化膜)マスク9Aをパターニングし、i型Ge層2及びn型Ge層3を選択成長させて、メサ構造10を形成する。
Thus, the p-
Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, an insulating film (SiO 2 film; oxide film) mask for Ge selective growth is formed on the region where the PIN type PD5 of the
なお、図5(B)では、分かり易くするために、絶縁膜9は図示を省略している。
ここで、Ge選択成長エリア(Geエピタキシャル成長エリア)のサイズは、例えば約10μm×約30μmとする。また、i型Si層8Bがドーナツ状に形成されている領域にメサ構造10の周辺部が位置するように、開口を有する絶縁膜マスク9Aをパターニングする。また、i型Ge層2及びn型Ge層3の選択成長は、例えば減圧化学気層成長(LP−CVD)法によって行なう。
In FIG. 5B, the insulating
Here, the size of the Ge selective growth area (Ge epitaxial growth area) is, for example, about 10 μm × about 30 μm. Further, the insulating
ここでは、まず、i型Ge層2の選択成長を行なう。
ここで、Geの原料(原料ガス)としては例えばGeH4(ゲルマン)、キャリアガスとしては例えばH2(水素)を用いれば良い。ここでは、i型Ge層2を例えば約200nm成長させる。
次に、n型Ge層3の選択成長を行なう。
Here, first, selective growth of the i-
Here, for example, GeH 4 (german) may be used as the Ge source (source gas), and H 2 (hydrogen) may be used as the carrier gas. Here, the i-
Next, selective growth of the n-
ここで、Geの原料としては例えばGeH4(ゲルマン)、キャリアガスとしては例えばH2(水素)、n型ドーパントであるP(リン)の原料(原料ガス)としては例えばPH3(ホスフィン)を用いれば良い。ここでは、ドーピング濃度が約1.0×1019cm−3のn型Ge層2を約100nm成長させる。
つまり、最初に、原料ガスはGeH4(ゲルマン)のみを供給して、i型Ge層2を約200nm形成し、続いて、GeH4(ゲルマン)とPH3(ホスフィン)を同時に供給する同時ドープによって、ドーピング濃度が約1.0×1019cm−3のn型Ge層3を約100nm形成する。
Here, for example, GeH 4 (germane) is used as the Ge source, H 2 (hydrogen) is used as the carrier gas, and PH 3 (phosphine) is used as the source (source gas) of P (phosphorus) that is the n-type dopant. Use it. Here, the n-
That is, first, the source gas is supplied with only GeH 4 (germane) to form an i-
このようにして、i型Ge層2とn型Ge層3とからなるメサ構造10が形成される。
このように、同時ドープによってn型Ge層3を形成すると、n型Ge層3はメサ構造10の上部だけでなく側部を含む表面部分の全体を覆うように形成されることになる。この場合、n型Ge層3はメサ構造10の周辺部を取り囲むように形成されることになる。
また、ここでは、ドーナツ状に厚さ方向に部分的に形成されているi型Si層8Bに周辺部が接するように、i型Ge層2とn型Ge層3とからなるメサ構造10が形成される。つまり、p型Si層8Aとn型Ge層3との間にi型Si層8Bが設けられるように、同時ドープによって、n型Ge層3が形成されて、i型Ge層2とn型Ge層3とからなるメサ構造10が形成される。
Thus, the
Thus, when the n-
Further, here, the
次に、図6に示すように、例えばプラズマCVD法によって、SiO2膜(絶縁膜)9Bを約1μm形成する。これにより、n型Ge層3及びSi層8(p型Si層8A及びi型Si層8B)を覆うSiO2膜(絶縁膜)9が形成される。
次に、レジストを塗布し、メサ構造10の直上にコンタクトホール用のレジストパターンを形成した後、図7(A)、図7(B)に示すように、例えば誘導性結合プラズマ(ICP)ドライエッチングによって、SiO2膜9を約1μmエッチングして、メサ構造10の直上に例えば約5μm×約25μmのコンタクトホール11を形成する。ここで、エッチングガスは、例えばCF4系を用いれば良い。その後、レジストを剥離する。
Next, as shown in FIG. 6, an SiO 2 film (insulating film) 9B is formed to a thickness of about 1 μm by, for example, plasma CVD. As a result, a SiO 2 film (insulating film) 9 covering the n-
Next, after applying a resist and forming a resist pattern for contact holes immediately above the
次に、レジストを塗布し、Si層8に形成されたp型Si層8Aへのコンタクトホール用のレジストパターンを形成した後、例えばICPドライエッチングによって、SiO2膜9を約1μmエッチングして、メサ構造10の両側に例えば約3μm×約34μmのコンタクトホール12を形成する。ここで、エッチングガスは、例えばCF4系を用いれば良い。その後、レジストを剥離する。
Next, after applying a resist and forming a resist pattern for contact holes to the p-
次に、例えばスパッタリング法によって、第1金属電極としてのp側電極4A及び第2金属電極としてのn側電極4Bを形成すべく、Al層を約0.5μmの厚さになるように形成する。
次に、レジストを塗布し、パターニングし、図8(A)、図8(B)に示すように、例えばICPドライエッチングによって、p側電極4A及びn側電極4BとしてのAl電極を形成する。
Next, in order to form the p-
Next, a resist is applied and patterned, and as shown in FIGS. 8A and 8B, Al electrodes are formed as the p-
このようにして、SOIウェハ上の導波路結合型のPIN型PD5を製造することができる。
この場合、イオン注入によってn型Ge層を形成する従来技術の場合と同等の暗電流値を保持しながら、応答特性を約2倍以上に高めることが可能となる。
ところで、図9(A)、図9(B)に示すように、第2金属電極としてのn側電極4Bは、開口部4Xを備えるものとしても良い。例えば、メサ構造10の上部に接する第2金属電極としてのn側電極4Bを、その中央部に開口部4Xを備えるものとし、面型PIN型PD5としても良い。これを面型縦型PIN型PDともいう。この場合、第2金属電極としてのn側電極4Bは、メサ構造10の上部の周辺部に沿ってリング状に設けられることになる。また、第2金属電極としてのn側電極4Bの開口部4Xを通して、メサ構造10の上方からの光が入射することになる。
In this way, the waveguide coupled PIN type PD5 on the SOI wafer can be manufactured.
In this case, it is possible to increase the response characteristic by about twice or more while maintaining a dark current value equivalent to that in the case of the prior art in which the n-type Ge layer is formed by ion implantation.
By the way, as shown to FIG. 9 (A) and FIG. 9 (B), the
また、図10、図11に示すように、絶縁膜9は、p型Si層8Aとn型Ge層3との間にも設けられていても良い。この場合、p型Si層8Aとn型Ge層3との間にi型Si層8B及び絶縁膜9が設けられることになる。
なお、メサ構造10を選択成長させる際に絶縁膜9[ここでは絶縁膜マスク9A;例えば図5(A)参照]上に少なくともn型Ge層3が乗り上げるようにした場合に、このような構成となる。
As shown in FIGS. 10 and 11, the insulating
It should be noted that when the
このような構成にするには、例えば、上述の導波路結合型のPIN型PD5の製造方法において、Geの選択成長を、より高圧条件で行なうようにすれば良く、これにより、選択成長マスクである絶縁膜9Aの周辺部にn型Ge層3のみあるいはi型Ge層2及びn型Ge層3が乗り上がった構造を有するものとなる。この場合、製造方法は、p型Si層8Aとn型Ge層3との間に延びるように絶縁膜9(ここでは絶縁膜マスク9A)を形成する工程を含むことになる。
In order to achieve such a configuration, for example, in the above-described method for manufacturing a waveguide-coupled PIN type PD5, Ge may be selectively grown under higher pressure conditions, whereby a selective growth mask is used. Only the n-
このように、p型Si層8Aとn型Ge層3(具体的にはn型Ge層3の底部)との間にi型Si層8Bだけでなく絶縁膜9も挟まれるようにすることで、応答特性を約2倍以上に高めることを可能とするとともに、更なる電圧降下を生じさせ、更なる低暗電流化を図ることが可能となる。
なお、これに限られるものではなく、絶縁膜9は、n型及びp型の一方のSi層とn型及びp型の他方のGe又はSiGe層との間にも設けられていれば良い。この場合、n型及びp型の一方のSi層とn型及びp型の他方のGe又はSiGe層との間に、i型Si層及び絶縁膜が設けられることになる。また、製造方法は、n型及びp型の一方のSi層とn型及びp型の他方のGe又はSiGe層との間に延びるように絶縁膜を形成する工程を含むことになる。
In this way, not only the i-
However, the present invention is not limited to this, and the insulating
また、上述のように構成されるPIN型受光器5は、光インターコネクトシステムを構成する光受信器に用いることができる。
つまり、光送信器と、光送信器に光伝送路(ここでは光ファイバ)を介して接続された光受信器とを備える光インターコネクトシステムにおいて、光受信器を、上述のように構成される半導体装置に備えられる半導体光素子としてのPIN型受光器5を備えるものとして構成することができる。この場合、光受信器を、受光器として、上述のように構成される半導体装置に備えられる半導体光素子としてのPIN型受光器5を備えるものとすれば良い。
Further, the PIN type photoreceiver 5 configured as described above can be used for an optical receiver constituting an optical interconnect system.
That is, in an optical interconnect system including an optical transmitter and an optical receiver connected to the optical transmitter via an optical transmission line (here, an optical fiber), the optical receiver is configured as described above. A PIN type light receiver 5 as a semiconductor optical element provided in the apparatus can be provided. In this case, the optical receiver may be provided with a PIN light receiver 5 as a semiconductor optical element provided in the semiconductor device configured as described above as a light receiver.
例えば、図12に示すように、光インターコネクトシステム20を構成する光送信器を、Si基板上に光素子を集積したSi光素子集積基板(Tx)21とし、光素子として、レーザ22、リング型変調器23及び合波器24を集積したものとすれば良い。また、光インターコネクトシステム20を構成する光受信器を、Si基板上に光素子を集積したSi光素子集積基板(Rx)25とし、光素子として、上述の実施形態のPIN型受光器5(例えばPIN型Ge受光器;半導体受光素子)及び分波器26とすれば良い。そして、これらのSi光素子集積基板21、25を光ファイバ27で接続して、光インターコネクトシステム20を構成すれば良い。ここでは、レーザ22、変調器23、受光器5を、それぞれ、4つ備えるものを例に挙げて説明する。
For example, as shown in FIG. 12, an optical transmitter constituting the
この場合、一のSi光素子集積基板21に搭載された4つのレーザ22を用いて異なる4波長の連続光を発生させる。異なる4波長の連続光は、それぞれ、Si導波路を通過し、各Si導波路に接合されたリング型変調器23によって信号光に変換される。その後、例えばアレイ導波路(Array waveguide:AWG)のような合波器24によって1本の導波路に波長多重(WDM)化される。多重化された4波長の信号光は光ファイバ27を導波し、別のSi光素子集積基板25の導波路に結合される。その後、異なる4波長の信号光は、例えばAWGのような分波器26によって再び異なる4つの導波路に分波される。各導波路を進行してきた信号光は、上述の実施形態のPIN型受光器5によって電気信号に変換される。 In this case, continuous light of four different wavelengths is generated using four lasers 22 mounted on one Si optical element integrated substrate 21. The continuous light of four different wavelengths passes through the Si waveguides and is converted into signal light by the ring modulator 23 joined to each Si waveguide. Thereafter, wavelength multiplexing (WDM) is performed on one waveguide by a multiplexer 24 such as an array waveguide (AWG). The multiplexed 4-wavelength signal light is guided through the optical fiber 27 and is coupled to the waveguide of another Si optical device integrated substrate 25. Thereafter, signal lights of different four wavelengths are again demultiplexed into four different waveguides by a demultiplexer 26 such as an AWG. The signal light that has traveled through each waveguide is converted into an electrical signal by the PIN light receiver 5 of the above-described embodiment.
したがって、本実施形態にかかる半導体装置及びその製造方法、光インターコネクトシステムによれば、例えばメサ構造10の高さを低くした場合でも十分な応答特性が得られるようにしながら、暗電流を低減することができるという効果が得られる。
なお、本発明は、上述した実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
Therefore, according to the semiconductor device, the manufacturing method thereof, and the optical interconnect system according to the present embodiment, for example, even when the height of the
In addition, this invention is not limited to the structure described in embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
以下、上述の実施形態に関し、更に、付記を開示する。
(付記1)
基板の上方に設けられ、n型及びp型の一方のSi層と、
前記n型及びp型の一方のSi層上に設けられ、i型のGe又はSiGe層と、前記i型のGe又はSiGe層の表面全体を覆うn型及びp型の他方のGe又はSiGe層とからなるメサ構造と、
前記n型及びp型の一方のSi層と前記n型及びp型の他方のGe又はSiGe層との間に設けられたi型のSi層とを備えることを特徴とする半導体装置。
Hereinafter, additional notes will be disclosed regarding the above-described embodiment.
(Appendix 1)
An n-type and a p-type Si layer provided above the substrate;
The i-type Ge or SiGe layer provided on one of the n-type and p-type Si layers, and the other n-type and p-type Ge or SiGe layer covering the entire surface of the i-type Ge or SiGe layer A mesa structure consisting of
A semiconductor device comprising: one of the n-type and p-type Si layers and an i-type Si layer provided between the other n-type and p-type Ge or SiGe layer.
(付記2)
前記n型及びp型の一方のSi層、及び、前記n型及びp型の他方のGe又はSiGe層を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜を貫通し、前記n型及びp型の一方のSi層に接する第1金属電極と、
前記絶縁膜を貫通し、前記n型及びp型の他方のGe又はSiGe層に接するように、前記メサ構造の上方に設けられた第2金属電極とを備えることを特徴とする、付記1に記載の半導体装置。
(Appendix 2)
An insulating film covering one of the n-type and p-type Si layers and the other n-type and p-type Ge or SiGe layer;
A first metal electrode penetrating the insulating film and contacting one of the n-type and p-type Si layers;
(付記3)
前記第2金属電極は、開口部を備えることを特徴とする、付記2に記載の半導体装置。
(付記4)
前記絶縁膜は、前記n型及びp型の一方のSi層と前記n型及びp型の他方のGe又はSiGe層との間にも設けられていることを特徴とする、付記2又は3に記載の半導体装置。
(Appendix 3)
The semiconductor device according to
(Appendix 4)
(付記5)
前記n型及びp型の一方のSi層に光学的に結合されたSi導波路コア層を備えることを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。
(付記6)
光送信器と、
前記光送信器に光伝送路を介して接続された光受信器とを備え、
前記光受信器は、付記1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置を備えることを特徴とする光インターコネクトシステム。
(Appendix 5)
The semiconductor device according to any one of
(Appendix 6)
An optical transmitter;
An optical receiver connected to the optical transmitter via an optical transmission line;
6. The optical interconnect system, wherein the optical receiver includes the semiconductor device according to any one of
(付記7)
基板の上方に設けられたSi層にn型及びp型の一方のドーパントをイオン注入して、n型及びp型の一方のSi層を形成する工程と、
前記n型及びp型の一方のSi層のメサ構造の外周部が設けられる領域に、厚さ方向に部分的にn型及びp型の他方のドーパントをイオン注入して、i型のSi層を形成する工程と、
前記n型及びp型の一方のSi層上に、i型のGe又はSiGe層と、前記i型のGe又はSiGe層の表面全体を覆うn型及びp型の他方のGe又はSiGe層とからなるメサ構造を形成する工程とを含み、
前記メサ構造を形成する工程において、前記n型及びp型の一方のSi層と前記n型及びp型の他方のGe又はSiGe層との間に前記i型のSi層が設けられるように、同時ドープによって、前記n型及びp型の他方のGe又はSiGe層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 7)
A step of ion-implanting one of n-type and p-type dopants into a Si layer provided above the substrate to form one of the n-type and p-type Si layers;
An i-type Si layer is formed by ion-implanting the other n-type and p-type dopants partially in the thickness direction in a region where the outer periphery of the mesa structure of one of the n-type and p-type Si layers is provided. Forming a step;
On one of the n-type and p-type Si layers, an i-type Ge or SiGe layer and the other n-type and p-type Ge or SiGe layer covering the entire surface of the i-type Ge or SiGe layer Forming a mesa structure
In the step of forming the mesa structure, the i-type Si layer is provided between one of the n-type and p-type Si layers and the other n-type and p-type Ge or SiGe layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming the other n-type and p-type Ge or SiGe layer by co-doping.
(付記8)
前記n型及びp型の一方のSi層と前記n型及びp型の他方のGe又はSiGe層との間に延びるように絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする、付記7に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 8)
8. The method of
1 SOI基板
2 i型Ge層
3 n型Ge層
4A 第1金属電極(p側電極;Al電極)
4B 第2金属電極(n側電極;Al電極)
5 PIN型受光器(PIN型PD;PIN型Ge受光器)
6 Si基板
7 BOX層
8 SOI層(Si層)
8A p型Si層
8B i型Si層
8X Si台座部
8Y Siテーパ部(Si導波路コア層)
8Z Si細線部(Si導波路コア層)
9、9A、9B SiO2膜
10 メサ構造
11 コンタクトホール
12 コンタクトホール
20 光インターコネクトシステム
21 Si光素子集積基板(光送信器)
22 レーザ
23 リング型変調器
24 合波器
25 Si光素子集積基板(光受信器)
26 分波器
27 光ファイバ
DESCRIPTION OF
4B Second metal electrode (n-side electrode; Al electrode)
5 PIN receiver (PIN PD; PIN Ge receiver)
6
8A p-
8Z Si wire (Si waveguide core layer)
9, 9A, 9B SiO 2 film 10
22 Laser 23 Ring modulator 24 Multiplexer 25 Si optical device integrated substrate (optical receiver)
26 Demultiplexer 27 Optical fiber
Claims (7)
前記n型及びp型の一方のSi層上に設けられ、i型のGe又はSiGe層と、前記i型のGe又はSiGe層の表面全体を覆うn型及びp型の他方のGe又はSiGe層とからなるメサ構造と、
前記n型及びp型の一方のSi層と前記n型及びp型の他方のGe又はSiGe層との間に設けられたi型のSi層とを備えることを特徴とする半導体装置。 An n-type and a p-type Si layer provided above the substrate;
The i-type Ge or SiGe layer provided on one of the n-type and p-type Si layers, and the other n-type and p-type Ge or SiGe layer covering the entire surface of the i-type Ge or SiGe layer A mesa structure consisting of
A semiconductor device comprising: one of the n-type and p-type Si layers and an i-type Si layer provided between the other n-type and p-type Ge or SiGe layer.
前記絶縁膜を貫通し、前記n型及びp型の一方のSi層に接する第1金属電極と、
前記絶縁膜を貫通し、前記n型及びp型の他方のGe又はSiGe層に接するように、前記メサ構造の上方に設けられた第2金属電極とを備えることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置。 An insulating film covering one of the n-type and p-type Si layers and the other n-type and p-type Ge or SiGe layer;
A first metal electrode penetrating the insulating film and contacting one of the n-type and p-type Si layers;
2. A second metal electrode provided above the mesa structure so as to penetrate the insulating film and to contact the other n-type and p-type Ge or SiGe layer. A semiconductor device according to 1.
前記光送信器に光伝送路を介して接続された光受信器とを備え、
前記光受信器は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置を備えることを特徴とする光インターコネクトシステム。 An optical transmitter;
An optical receiver connected to the optical transmitter via an optical transmission line;
The optical receiver includes the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5.
前記n型及びp型の一方のSi層のメサ構造の外周部が設けられる領域に、厚さ方向に部分的にn型及びp型の他方のドーパントをイオン注入して、i型のSi層を形成する工程と、
前記n型及びp型の一方のSi層上に、i型のGe又はSiGe層と、前記i型のGe又はSiGe層の表面全体を覆うn型及びp型の他方のGe又はSiGe層とからなるメサ構造を形成する工程とを含み、
前記メサ構造を形成する工程において、前記n型及びp型の一方のSi層と前記n型及びp型の他方のGe又はSiGe層との間に前記i型のSi層が設けられるように、同時ドープによって、前記n型及びp型の他方のGe又はSiGe層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A step of ion-implanting one of n-type and p-type dopants into a Si layer provided above the substrate to form one of the n-type and p-type Si layers;
An i-type Si layer is formed by ion-implanting the other n-type and p-type dopants partially in the thickness direction in a region where the outer periphery of the mesa structure of one of the n-type and p-type Si layers is provided. Forming a step;
On one of the n-type and p-type Si layers, an i-type Ge or SiGe layer and the other n-type and p-type Ge or SiGe layer covering the entire surface of the i-type Ge or SiGe layer Forming a mesa structure
In the step of forming the mesa structure, the i-type Si layer is provided between one of the n-type and p-type Si layers and the other n-type and p-type Ge or SiGe layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming the other n-type and p-type Ge or SiGe layer by co-doping.
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