专利名称：用于蓝光的光接收元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用于蓝光的光接收元件及其制造方法，特别涉及结深度变浅以容易接收具有短波长和短穿入深度的蓝光的用于蓝光的光接收元件及其制造方法。
背景技术：
通常，用于读取CD或DVD的光拾取装置包括具有通过从激光二极管投射出的光密集地存储数据的光纪录介质的光检测器集成电路(PDIC)、用于将光盘反射的光信号转变成电信号的光电变换器、以及放大并输出由光电变换器输入的电信号的放大器。
下面参考图1a到1h，下面详细地介绍用作以上介绍的光电变换器的发光二极管的制造工艺。
首先，如图1a所示，作为阳极用于接收外部提供的电源的p+阻挡层(PBL)2形成在衬底1上。
如图1b所示，p型外延层3生长在p+阻挡层2上，用于形成对应于外部的入射光能量产生电子空穴对(EHP)的耗尽层区。然后，如图1c所示，电连接到p+阻挡层2上的p+阱层4选择性地形成在p型外延层3上。
形成p+阱层4之后，如图1d所示，氧化p型外延层3，由此使氧化层5形成其上。此后，窗口蚀刻氧化层5，由此在其上形成窗口区。
之后，如图1e到1g所示，通过在窗口区上淀积缓冲氧化物形成缓冲氧化层6，指定的杂质，更具体地，如砷(As)的离子注入到缓冲氧化层内。接着，通过扩散工艺，作为阴极的n+层7形成在p型外延层3上。
如上所述形成作为阴极的n+层7之后，如图1h所示，从窗口区除去缓冲氧化层6，通过掩蔽步骤，形成与形成在p型外延层3上的n+层7和p+阱层4进行电连接的外部电极区。然后，通过在外部电极区上淀积金属在外部电极区上形成金属电极8。
在通过以上介绍的制造工艺得到的用于光检测集成电路的光电变换器中，通过施加反偏电压到具有PN或NP结的发光二极管，沿PN(或NP)结层形成耗尽层，如图2所示。
此后，具有指定波长的外部光的能量提供到耗尽层，电子空穴对产生在耗尽层中，由此在耗尽层中产生光电流并允许光信号转变成电信号。
在以上介绍的发光二极管中，如图3所示，具有780nm的长波长和8.3μm的光穿入深度的光信号容易达到耗尽层，由此具有良好的光效率。另一方面，用于蓝光具有405nm的短波长和0.2μm的光穿入深度的光信号不能达到耗尽层，由此具有良好的光效率。
也就是，由于n+层7的厚度，即从表面到PN结的距离近似0.5μm，因此由外部提供的用于蓝光且具有405nm的短波长和0.2μm的光信号不容易达到耗尽层，图2所示的发光二极管具有较差的光效率。
发明内容
因此，鉴于以上问题制成本发明，本发明的一个目的是提供一种结深度变浅以容易接收具有短波长和短穿入深度的蓝光的用于蓝光的光接收元件及其制造方法。
根据本发明的一个方案，通过提供用于蓝光的光接收元件可以实现以上和其它目的，该光接收元件包括衬底；埋置在衬底中指定深度的p+阻挡层(PBL)，用于接收外部提供的电源的阳极；通过外延生长形成在p+阻挡层(PBL)上的p型外延层，并具有用于产生对应于来自外部的入射光能量的电子空穴对(EHP)的耗尽层区；在p型外延层的通过掩蔽限定的指定区上注入指定的杂质形成p+阱层，并电连接到p+阻挡层(PBL)；多晶硅层，通过在窗口蚀刻氧化p型外延层得到的氧化层形成的窗口区上淀积多晶硅形成；以及通过将指定的杂质注入到多晶硅层内然后加热多晶硅层形成扩散到p型外延层的指定深度内的n+浅结层以用作将光电转换得到的电信号传送到外部的阴极。
根据本发明的另一方案，提供一种用于蓝光的光接收元件，包括衬底；埋置在衬底中指定深度的p+阻挡层(PBL)，用于接收外部提供的电源的阳极；通过外延生长形成在p+阻挡层(PBL)上的p型外延层，并提供有用于产生对应于来自外部的入射光能量的电子空穴对(EHP)的耗尽层区；通过将指定的杂质注入到p型外延层被掩蔽限定的区域内形成p+阱层，并电连接到p+阻挡层(PBL)；多晶硅层，通过在窗口蚀刻氧化p型外延层得到的氧化层形成的窗口区上淀积掺杂有杂质离子的多晶硅形成；以及通过加热多晶硅层形成扩散到p型外延层的指定深度内的n+浅结层以用作将光电转换得到的电信号传送到外部的阴极。
根据本发明的另一方案，提供一种用于蓝光的光接收元件的制造方法(a)在衬底上形成用作接收外部提供的电源的阳极的p+阻挡层(PBL)；(b)在p+阻挡层(PBL)上生长p型外延层，提供有用于产生对应于来自外部的入射光能量的电子空穴对(EHP)的耗尽层区；(c)在p型外延层上形成电连接到p+阻挡层(PBL)的p+阱层；(d)通过氧化p型外延层形成氧化层；(e)通过在窗口蚀刻的氧化层形成的窗口区和氧化层之间的重叠区域上淀积指定距离的多晶硅，形成多晶硅层；(f)将指定的杂质离子注入到多晶硅层内；(g)通过加热提供有注入的杂质离子的多晶硅层使n+浅结层形成到p型外延层的指定深度；以及(h)蚀刻窗口区和氧化层之间重叠区域上形成的多晶硅层指定的距离。
根据本发明的另一方案，提供一种用于蓝光的光接收元件的制造方法(a)在衬底上形成用作接收外部提供的电源的阳极的p+阻挡层(PBL)；(b)在p+阻挡层(PBL)上生长p型外延层，提供有用于产生对应于来自外部的入射光能量的电子空穴对(EHP)的耗尽层区；(c)在p型外延层上形成电连接到p+阻挡层(PBL)的p+阱层；(d)通过氧化p型外延层形成氧化层；(e)通过在窗口蚀刻的氧化层形成的窗口区和氧化层之间的重叠区域上淀积指定距离的掺杂了杂质离子的多晶硅，形成多晶硅层；(f)通过加热提供有注入的杂质离子的多晶硅层使n+浅结层形成到p型外延层的指定深度；以及(g)蚀刻窗口区和氧化层之间重叠区域上形成的多晶硅层指定的距离。
从下面结合附图的详细说明中可以更清楚地理解本发明的以上和其它目的、特点和其它优点，其中图1a到1h示出了在常规的光检测器集成电路(PDIC)中使用的光电转换器的制造工艺的剖面图；图2为施加了反偏电压的光电转换器的示意图；图3为根据光波长的变化光穿入深度变化的曲线图；图4为根据本发明的一个实施例用于蓝光的光接收元件的纵向剖面图；图5为根据本发明的一个实施例用于蓝光的光接收元件的制造方法流程图；图6a到6h为根据本发明的一个实施例用于蓝光的光接收元件的制造方法剖面图；图7为根据本发明的另一个实施例用于蓝光的光接收元件的制造方法流程图；图8a到8g为根据本发明的另一个实施例用于蓝光的光接收元件的制造方法剖面图。
具体实施例方式
现在参考附图具体介绍本发明的优选实施例。
首先，参考图4具体介绍根据本发明用于蓝光的光接收元件的构成和操作。
这里，图4为根据本发明的一个实施例用于蓝光的光接收元件的纵向剖面图。
本发明的光接收元件用于将由外部输入的具有指定波长的光，特别是具有405nm的波长用于蓝光的光信号转变成电信号。如图4所示，光接收元件包括衬底10，p+阻挡层(PBL)20，p+阱层40，氧化层50，由多晶硅层60制成的外部电极60’以及n+浅结层70。
这里，衬底10为p+硅(Si)半导体衬底，p+阻挡层(PBL)20埋置在衬底10中指定的深度。
通过扩散指定的杂质，更具体地如硼(B)、BF2等的杂质到衬底10内并将它们埋置在衬底10中指定的深度处得到p+阻挡层(PBL)20。p+阻挡层(PBL)20作为用于接收外部提供的驱动电源的阳极。
P型外延层30为通过进行指定杂质的高阻外延生长得到的自动掺杂层，并具有1μm到10μm的厚度和1Ωcm到1,000Ωcm的电阻率。
这里，反偏电压施加到阳极和阴极之间的区域时，用于产生对应于来自外部的入射光能量的电子空穴对(EHP)的耗尽层区形成在p型外延层30上。
通过注入指定的杂质，更具体地如硼(B)、BF2等的杂质到p型外延层30的区域内形成p+阱层40，通过连接到p+阻挡层(PBL)20的掩蔽步骤，然后通过加热含杂质的p型外延层30到指定的温度形成p+阱层40。
通过氧化p型外延层30得到氧化层50，从而使用具有指定形状的掩模通过窗口蚀刻淀积在p型外延层30上的多晶硅形成窗口区。
通过在窗口蚀刻氧化层50形成的窗口区和氧化层50重叠的区域上淀积指定厚度的多晶硅形成多晶硅层60。
这里，形成在窗口区和氧化层50之间重叠区域上的多晶硅层60具有约2,000的厚度。
形成在窗口区和氧化层50之间的重叠区域上并且形成n+浅结层70之后进行的随后蚀刻工艺没有除去的多晶硅层60的部分60’作为接收由外部提供的电源的外部电极。
因此，本发明的光接收元件的有利之处在于光接收元件不需要单独的接收外部电源的外部电极，简化了光接收元件的制造工艺。
此后，通过将杂质注入到多晶硅层60内，在窗口区和氧化层50之间的重叠区域上淀积多晶硅得到的多晶硅层60中掺杂指定的杂质，例如磷(P)、砷(As)等。
通过在指定的温度加热用如磷(P)、砷(As)等的杂质掺杂的p型外延层30得到n+浅结层70，由此注入到多晶硅层6内的杂质扩散到p型外延层30内指定的深度。
通过以上扩散步骤进入到p型外延层30内指定深度得到的n+浅结层70形成0.1μm到0.2μm的结深度，由此作为将光电转换得到的电信号传送到外部的阴极。
如上所述将n+浅结层70形成到p型外延层30内指定深度之后，通过蚀刻步骤除去窗口区和氧化层50之间重叠区域上形成的多晶硅层60。由此，获得具有图5所示垂直剖面结构用于蓝光的光接收元件。
下文参考图5到8详细介绍根据本发明用于蓝光的光接收元件的制造方法。
图5为根据本发明一个实施例用于蓝光的光接收元件的制造方法流程图。图6a到6h为根据本发明的一个实施例用于蓝光的光接收元件的制造方法剖面图。图7为根据本发明的另一个实施例用于蓝光的光接收元件的制造方法流程图。图8a到8g为根据本发明的另一个实施例用于蓝光的光接收元件的制造方法剖面图。
现在参考图5和6详细地介绍根据本发明一个实施例用于蓝光的光接收元件的制造方法。
首先，如图5所示，在衬底10上形成用作阳极的p+阻挡层(PBL)20，用于接收外部提供的电源以驱动光接收元件(S100)。
更具体地参考图6a，通过扩散指定的杂质，更具体地如硼(B)、BF2等的杂质到衬底10内然后在指定的温度加热包括杂质的衬底10，p+阻挡层(PBL)20埋置在衬底10中指定的深度处。
这里，形成在衬底10上的p+阻挡层(PBL)20作为用于接收外部提供的驱动电源的阳极。
如上所述在衬底10上形成作为用于接收外部提供的驱动电源的阳极的p+阻挡层(PBL)20之后，通过外延生长步骤在p+阻挡层(PBL)20上生长高密度的P型外延层30，如图5所示(S200)。
更具体地参考图6b，通过在p+阻挡层(PBL)20上外延生长指定的杂质在p+阻挡层(PBL)20上生长P型外延层30，由此生长的P型外延层30具有1μm到10μm的厚度和1Ωcm到1,000Ωcm的电阻率。
反偏电压施加到P型外延层30时，在P型外延层30上形成对应于外部的入射光能量产生电子空穴对(EHP)的耗尽层区。
如上所述在p+阻挡层(PBL)20上生长P型外延层30之后，电连接到p+阻挡层(PBL)20的p+阱层40形成在p型外延层30的指定区域上(S300)。
更具体地参考图6c，通过掩蔽p型外延层30的指定区域并将该区域曝光形成用于形成p+阱层40的区域。
此后，通过注入指定的杂质，更具体地如硼(B)、BF2等的杂质到p型外延层30的以上区域内形成p+阱层40，然后通过在指定的温度加热含注入杂质的p型外延层30，在p型外延层30的指定区域上形成p+阱层40。
如上所述在p型外延层30的指定区域上形成p+阱层40之后，通过窗口蚀刻氧化p型外延层30形成的氧化层50穿过用于形成多晶硅60的窗口区域使p型外延层30开口(S400)。
更具体地参考图6d，通过氧化p型外延层30得到氧化层50，然后通过掩蔽氧化层50的指定区域、露出区域然后进行区域的窗口蚀刻，穿过窗口区将p型外延层30开口，用于形成多晶硅层60。
如上所述穿过形成在氧化层50指定区域的窗口区将p型外延层30开口之后，通过在其上淀积多晶硅在窗口区和氧化层50之间重叠的区域上形成多晶硅层60，如图6e所示(S500)。
这里，淀积多晶硅使形成在窗口区和氧化层50之间重叠的区域上的多晶硅层60具有约0.2μm的厚度。
如上所述在窗口区和氧化层50之间重叠的区域上形成多晶硅层60之后，通过将杂质注入到多晶硅层60内用如磷(P)、砷(As)等的指定杂质掺杂多晶硅层60，如图6f所示(S600)。
此后，通过加热掺杂有杂质的多晶硅层60，在p型外延层30上形成指定深度的n+浅结层70(S700)。
这里，通过扩散步骤以上的n+浅结层70形成到p型外延层30内指定深度，以具有0.1μm到0.2μm的结深度，由此作为将光电转换得到的电信号传送到外部的阴极。
如上所述n+浅结层70形成到p型外延层30内指定深度之后，通过蚀刻选择性地除去窗口区和氧化层50之间重叠的区域上形成的多晶硅层60，由此完成了本发明的光接收元件，如图所示6h(S800)。
这里，形成在窗口区和氧化层50之间重叠的区域上的多晶硅层60的未除去部分作为接收从外部提供的电源的外部电极60’。
现在，参考图7和8具体地介绍根据本发明的另一实施例用于蓝光的光接收元件的制造方法。
这里，图7为根据本发明的另一个实施例用于蓝光的光接收元件的制造方法流程图。图8a到8g为根据本发明的以上实施例用于蓝光的光接收元件的制造方法剖面图。
首先，如图7所示，在衬底10上形成用作阳极的p+阻挡层(PBL)20，用于接收外部提供的电源以驱动光接收元件(S100)。
更具体地参考图8a，通过扩散指定的杂质，更具体地如硼(B)、BF2等的杂质到衬底10内然后在指定的温度加热包括杂质的衬底10，p+阻挡层(PBL)20埋置在衬底10中指定的深度处。
如上所述在衬底10上形成p+阻挡层(PBL)20之后，通过外延生长步骤在p+阻挡层(PBL)20上生长高密度的P型外延层30，如图7所示(S200)。
更具体地参考图8b，通过在p+阻挡层(PBL)20上外延生长指定的杂质在p+阻挡层(PBL)20上生长P型外延层30，由此生长的P型外延层30具有1μm到10μm的厚度和1Ωcm到1,000Ωcm的电阻率。
反偏电压施加到P型外延层30时，在P型外延层30上形成对应于外部的入射光能量产生电子空穴对的耗尽层区。
如上所述在p+阻挡层(PBL)20上生长P型外延层30之后，电连接到p+阻挡层(PBL)20的p+阱层40形成在p型外延层30的指定区域上，如图7所示(S300)。
更具体地参考图8c，通过掩蔽p型外延层30的指定区域并将该区域曝光形成用于形成p+阱层40的区域。
此后，通过注入指定的杂质，更具体地如硼(B)、BF2等的杂质到p型外延层30的以上区域内形成p+阱层40，然后通过在指定的温度加热含注入杂质的p型外延层30，在p型外延层30的指定区域上形成p+阱层40。
如上所述在p型外延层30的指定区域上形成p+阱层40之后，通过窗口蚀刻氧化p型外延层30形成的氧化层50穿过用于形成多晶硅60的窗口区域使p型外延层30开口(S400)。
如上所述穿过形成在氧化层50指定区域的窗口区将p型外延层30开口之后，通过在重叠区域上淀积掺杂磷(P)、砷(As)等多晶硅在窗口区和氧化层50之间重叠的区域上形成多晶硅层60，如图8e所示(S500)。
这里，淀积多晶硅使形成在窗口区和氧化层50之间重叠的区域上的多晶硅层60具有约0.2μm的厚度。
如上所述在窗口区和氧化层50之间重叠的区域上形成多晶硅层60之后，通过加热掺杂有杂质的多晶硅层60，在p型外延层30上形成指定深度的n+浅结层70，如图8f所示(S600)。
这里，通过扩散步骤以上的n+浅结层70形成到p型外延层30内指定深度，以具有0.1μm到0.2μm的结深度，由此作为将光电转换得到的电信号传送到外部的阴极。
如上所述n+浅结层70形成到p型外延层30内指定深度之后，通过蚀刻选择性地除去窗口区和氧化层50之间重叠的区域上形成的多晶硅层60，由此完成了本发明的光接收元件，如图所示8h(S700)。
这里，窗口区和氧化层50之间重叠的区域上形成的多晶硅层60的未除去部分作为接收从外部提供的电源的外部电极60’。
从以上说明中可以看出，本发明提供了用于结深度变浅以容易接收具有短波长和短穿入深度的蓝光的用于蓝光的光接收元件及其制造方法，由此提高了光电转换效率。
此外，本发明的用于蓝光的光接收元件包括用作外部电极的多晶硅层，由此不需要形成单独的外部电极的步骤并简化了制造工艺。
虽然为了说明的目的公开了本发明的优选实施例，但本领域中的普通技术人员应该理解，可以在不脱离附带的权利要求书公开的本发明的范围和精神内进行各种修改、添加和替换。
权利要求
1.一种用于蓝光的光接收元件，包括衬底；埋置在衬底中指定深度的p+阻挡层(PBL)，用于接收外部提供的电源的阳极；通过外延生长形成在p+阻挡层(PBL)上的p型外延层，并提供有用于产生对应于来自外部的入射光能量的电子空穴对(EHP)的耗尽层区；通过将指定的杂质注入到p型外延层被掩蔽限定的区域内形成p+阱层，并电连接到p+阻挡层(PBL)；多晶硅层，通过在窗口蚀刻氧化p型外延层得到的氧化层形成的窗口区上淀积多晶硅形成；以及通过将指定的杂质注入到多晶硅层内然后加热多晶硅层形成扩散到p型外延层的指定深度内的n+浅结层以用作将光电转换得到的电信号传送到外部的阴极。
2.一种用于蓝光的光接收元件，包括衬底；埋置在衬底中指定深度的p+阻挡层(PBL)，用作接收外部提供的电源的阳极；通过外延生长形成在p+阻挡层(PBL)上的p型外延层，并提供有用于产生对应于来自外部的入射光能量的电子空穴对(EHP)的耗尽层区；通过将指定的杂质注入到p型外延层被掩蔽限定的区域内形成p+阱层，并电连接到p+阻挡层(PBL)；多晶硅层，通过在窗口蚀刻氧化p型外延层得到的氧化层形成的窗口区上淀积掺杂有杂质离子的多晶硅形成；以及通过加热多晶硅层形成扩散到p型外延层的指定深度内的n+浅结层以用作将光电转换得到的电信号传送到外部的阴极。
3.根据权利要求1或2的光接收元件，其中多晶硅与氧化层重叠指定的距离；以及形成n+浅结层之后，通过蚀刻除去形成在窗口区和氧化层上形成的部分多晶硅层。
4.根据权利要求1或2的光接收元件，其中形成在窗口区和氧化层上的多晶硅层的未除去部分作为接收外部提供的电源的外部电极。
5.根据权利要求1或2的光接收元件，其中注入到p+阱层的杂质离子选自硼(B)和BF2组成的组。
6.根据权利要求1或2的光接收元件，其中n+浅结层具有0.1μm到0.2μm的结深度。
7.根据权利要求1或2的光接收元件，其中形成n+浅结层的杂质离子选自磷(P)和砷(As)组成的组。
8.一种用于蓝光的光接收元件的制造方法(a)在衬底上形成用作接收外部提供的电源的阳极的p+阻挡层(PBL)；(b)在p+阻挡层(PBL)上生长p型外延层，具有用于产生对应于来自外部的入射光能量的电子空穴对(EHP)的耗尽层区；(c)在p型外延层上形成电连接到p+阻挡层(PBL)的p+阱层；(d)通过氧化p型外延层形成氧化层；(e)通过在窗口蚀刻的氧化层形成的窗口区和氧化层之间的重叠区域上淀积指定距离的多晶硅，形成多晶硅层；(f)将指定的杂质离子注入到多晶硅层内；(g)通过加热具有注入的杂质离子的多晶硅层使n+浅结层形成到p型外延层的指定深度；以及(h)蚀刻窗口区和氧化层之间重叠区域上形成的多晶硅层指定的距离。
9.一种用于蓝光的光接收元件的制造方法(a)在衬底上形成用作接收外部提供的电源的阳极的p+阻挡层(PBL)；(b)在p+阻挡层(PBL)上生长p型外延层，具有用于产生对应于来自外部的入射光能量的电子空穴对(EHP)的耗尽层区；(c)在p型外延层上形成电连接到p+阻挡层(PBL)的p+阱层；(d)通过氧化p型外延层形成氧化层；(e)通过在窗口蚀刻的氧化层形成的窗口区和氧化层之间的重叠区域上淀积指定距离的掺杂了杂质离子的多晶硅，形成多晶硅层；(f)通过加热具有注入的杂质离子的多晶硅层，使n+浅结层形成到p型外延层的指定深度；以及(g)蚀刻窗口区和氧化层之间重叠区域上形成的多晶硅层指定的距离。
10.根据权利要求8或9的光接收元件，其中n+浅结层具有0.1μm到0.2μm的结深度。
全文摘要
公开了一种用于蓝光的光接收元件及其制造方法，特别涉及结深度变浅以容易接收具有短波长和短穿入深度的蓝光的用于蓝光的光接收元件及其制造方法。
文档编号H04N5/369GK1607680SQ20031012440
公开日2005年4月20日 申请日期2003年12月24日 优先权日2003年10月14日
发明者孔正喆, 权敬洙, 高主烈, 金尚硕 申请人:三星电机株式会社