(57)【要約】【課題】  光検出デバイスを形成するための方法を提供する。【解決手段】  光検出デバイスを形成するための方法が、基板上に第１の絶縁体層を形成することと、第１の絶縁体層及び基板の部分上にゲルマニウム（Ｇｅ）層を形成することと、Ｇｅ層上に第２の絶縁体層を形成することと、Ｇｅ層内にｎ型イオンを注入することと、ｎ型Ｇｅ層をパターン形成することと、第２の絶縁層及び第１の絶縁層の部分上にキャッピング絶縁体層を形成することと、デバイスを加熱してＧｅ層を結晶化し、単結晶ｎ型Ｇｅ層をもたらすことと、単結晶ｎ型Ｇｅ層に電気的に接続された電極を形成することとを含む。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光検出デバイスを形成するための方法であって、
基板上に第１の絶縁体層を形成することと、
前記第１の絶縁体層及び前記基板の部分上にゲルマニウム（Ｇｅ）層を形成することと、
前記Ｇｅ層上に第２の絶縁層を形成することと、
前記Ｇｅ層内にｎ型イオンを注入することと、
前記ｎ型Ｇｅ層をパターン形成することと、
前記第２の絶縁層及び前記第１の絶縁層の部分上にキャッピング絶縁体層を形成することと、
前記デバイスを加熱して前記Ｇｅ層を結晶化し、単結晶ｎ型Ｇｅ層をもたらすことと、
前記単結晶ｎ型Ｇｅ層に電気的に接続された電極を形成することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記方法は、前記電極と前記単結晶ｎ型Ｇｅ層との間にゲルマニウム化物材料を形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ゲルマニウム化材料は、前記単結晶ｎ型Ｇｅ層の露出部分上に金属の層を堆積させ、前記デバイスを加熱して前記金属を前記単結晶ｎ型Ｇｅ層内に拡散させることによって形成される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記金属の層はチタンを含み、前記デバイスは３００℃より高い温度で加熱される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
光検出デバイスを形成するための方法であって、
基板上に第１の絶縁体層を形成することと、
前記第１の絶縁体層及び前記基板の部分上にゲルマニウム（Ｇｅ）層を形成することと、
前記Ｇｅ層上に第２の絶縁体層を形成することと、
前記Ｇｅ層をパターン形成することと、
前記第２の絶縁体層及び前記第１の絶縁体層の部分上にキャッピング絶縁体層を形成することと、
前記デバイスを加熱して前記Ｇｅ層を結晶化し、単結晶Ｇｅ層をもたらすことと、
前記単結晶Ｇｅ層内にｎ型イオンを注入することと、
前記デバイスを加熱して前記単結晶Ｇｅ層内の前記ｎ型イオンを活性化させることと、
前記単結晶ｎ型Ｇｅ層に電気的に接続された電極を形成することと、
を含む方法。
【請求項６】
前記方法は、
前記デバイスを加熱して前記単結晶Ｇｅ層内のｎ型イオンを活性化させた後、前記デバイスがｎ型デバイスであるかどうかを判断することと、
前記デバイスがｎ型デバイスではないと判断することに応答して、前記単結晶Ｇｅ層内に付加的なｎ型イオンを注入し、前記デバイスを加熱して前記単結晶Ｇｅ層内の前記付加的なｎ型イオンを活性化させることと、
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、
前記ｎ型イオンを前記Ｇｅ層内に注入する前に、前記キャッピング絶縁体層の部分を除去することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記方法は、前記電極と前記単結晶ｎ型Ｇｅ層との間にゲルマニウム化物材料を形成することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記ゲルマニウム化物材料は、前記単結晶ｎ型Ｇｅ層の露出部分上に金属の層を堆積させ、前記デバイスを加熱して前記金属を前記単結晶ｎ型Ｇｅ層内に拡散させることによって形成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属の層はチタンを含み、前記デバイスは３００℃より高い温度で加熱される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
光検出デバイスを形成するための方法であって、
基板上に単結晶ｎ型Ｇｅ層をエピタキシャルに形成することと、
前記単結晶ｎ型Ｇｅ層上に第１の絶縁体層を形成することと、
前記単結晶ｎ型Ｇｅ層をパターン形成することと、
前記単結晶ｎ型Ｇｅ層に電気的に接続された電極を形成することと、
を含む方法。
【請求項１２】
前記方法は、前記電極と前記単結晶ｎ型Ｇｅ層との間にゲルマニウム化物材料を形成することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ゲルマニウム化物材料は、前記単結晶ｎ型Ｇｅ層の露出部分上に金属の層を堆積させ、前記金属を前記単結晶ｎ型Ｇｅ層内に拡散させることによって形成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属の層はチタンを含み、前記デバイスは３００℃より高い温度で加熱される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
光検出デバイスを形成するための方法であって、
基板上に単結晶Ｇｅ層をエピタキシャルに形成することと、
前記単結晶Ｇｅ層上に第１の絶縁体層を形成することと、
前記単結晶Ｇｅ層内にｎ型イオンを注入して単結晶ｎ型Ｇｅ層を形成することと、
前記単結晶Ｇｅ層内の前記ｎ型イオンを活性化させることと、
前記単結晶Ｇｅ層に電気的に接続された電極を形成することと、
を含む方法。
【請求項１６】
前記方法は、前記電極と前記単結晶ｎ型Ｇｅ層との間にゲルマニウム化物材料を形成することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ゲルマニウム化物材料は、前記単結晶ｎ型Ｇｅ層上に金属の層を堆積させ、前記デバイスを加熱して前記金属を前記単結晶ｎ型Ｇｅ層内に拡散させることによって形成される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記金属の層はチタンを含み、前記デバイスは３００℃から５００℃までの間の温度で加熱される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法は、
前記単結晶Ｇｅ層内前記ｎ型イオンを活性化させた後、前記デバイスがｎ型デバイスであるかどうかを判断することと、
前記デバイスがｎ型デバイスではないと判断することに応答して、前記単結晶Ｇｅ層内に付加的なｎ型イオンを注入し、前記単結晶Ｇｅ層内の前記付加的なｎ型イオンを活性化させることと、
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
基板と、
前記基板上に成長された単結晶ｎ型ドープ・ゲルマニウム（Ｇｅ）層と、
前記単結晶ｎ型ドープＧｅ層上に堆積された絶縁体層と、
前記単結晶ｎ型ドープ・ゲルマニウム（Ｇｅ）層に電気的に接続された一対の電極と、
を含む、光検出デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光検出器は、光源に曝されたときに電流を出力するデバイスである。従前の金属−半導体−金属（ＭＳＭ）型の接合光検出器は、真性（intrinsic）ゲルマニウム（Ｇｅ）層及び一対の電極を含んでいた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光検出デバイスを形成するための方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの実施形態によると、光検出デバイスを形成するための方法が、基板上に第１の絶縁体層を形成することと、第１の絶縁体層及び基板の部分上にゲルマニウム（Ｇｅ）層を形成することと、Ｇｅ層上に第２の絶縁体層を形成することと、Ｇｅ層内ｎ型イオンを注入することと、ｎ型Ｇｅ層をパターン形成することと、第２の絶縁体層及び第１の絶縁体層の部分上にキャッピング絶縁体層を形成することと、デバイスを加熱してＧｅ層を結晶化し、単結晶ｎ型Ｇｅ層をもたらすことと、単結晶ｎ型Ｇｅ層に電気的に接続された電極を形成することとを含む。
【０００５】
本発明の代替的な実施形態によると、光検出デバイスを形成するための方法が、基板上に第１の絶縁体層を形成することと、第１の絶縁体層及び基板の部分上にゲルマニウム（Ｇｅ）層を形成することと、Ｇｅ層上に第２の絶縁体層を形成することと、Ｇｅ層をパターン形成することと、第２の絶縁体層及び第１の絶縁体層の部分上にキャッピング絶縁体層を形成することと、デバイスを加熱してＧｅ層を結晶化し、単結晶Ｇｅ層をもたらすことと、単結晶Ｇｅ層内にｎ型イオンを注入することと、デバイスを加熱して単結晶Ｇｅ層内のｎ型イオンを活性化させることと、単結晶ｎ型Ｇｅ層に電気的に接続された電極を形成することとを含む。
【０００６】
本発明の別の代替的な実施形態によると、光検出デバイスを形成するための方法が、基板上に単結晶ｎ型Ｇｅ層をエピタキシャルに形成することと、単結晶ｎ型Ｇｅ層上に第１の絶縁体層を形成することと、単結晶ｎ型Ｇｅ層をパターン形成することと、単結晶ｎ型Ｇｅ層に電気的に接続された電極を形成することとを含む。
【０００７】
本発明のさらに別の代替的な実施形態によると、光検出デバイスを形成するための方法が、基板上に単結晶Ｇｅ層をエピタキシャルに形成することと、単結晶Ｇｅ層上に第１の絶縁体層を形成することと、単結晶Ｇｅ層内にｎ型イオンを注入して単結晶ｎ型Ｇｅ層を形成することと、単結晶Ｇｅ層内の前記ｎ型イオンを活性化させることと、単結晶Ｇｅ層に電気的に接続された電極を形成することとを含む。
【０００８】
本発明のさらに別の代替的な実施形態によると、光検出デバイスが、基板と、基板上に成長された単結晶ｎ型ドープ・ゲルマニウム（Ｇｅ）層と、単結晶ｎ型ドープＧｅ層上に堆積された絶縁体層と、単結晶ｎ型ドープ・ゲルマニウム（Ｇｅ）層に電気的に接続された一対の電極とを含む。
【０００９】
さらなる特徴及び利点が、本発明の技術を通して実現される。本発明の他の実施形態及び態様は、本明細書で詳細に説明され、特許請求される本発明の一部とみなされる。利点及び特徴を有する本発明をより良く理解するために、説明及び図面を参照されたい。
【００１０】
ここで本発明の実施形態を、添付の図面を参照して、単なる例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】光検出器を形成するための例示的方法の断面図である。
【図２】光検出器を形成するための例示的方法の断面図である。
【図３】光検出器を形成するための例示的方法の断面図である。
【図４】光検出器を形成するための例示的方法の断面図である。
【図５】光検出器を形成するための例示的方法の断面図である。
【図６】光検出デバイスを形成するための代替的な例示的方法の断面図である。
【図７】光検出デバイスを形成するための代替的な例示的方法の断面図である。
【図８】光検出デバイスを形成するための代替的な例示的方法の断面図である。
【図９】光検出デバイスを形成するための代替的な例示的方法の断面図である。
【図１０】光検出デバイスを形成するための代替的な例示的方法のブロック図である。
【図１１】光検出デバイスを形成するための代替的な例示的方法の断面図である。
【図１２】光検出デバイスを形成するための別の代替的な例示的方法の断面図である。
【図１３】光検出デバイスを形成するための別の代替的な例示的方法の断面図である。
【図１４】光検出デバイスを形成するためのさらに別の代替的な例示的方法の断面図である。
【図１５】光検出デバイスを形成するためのさらに別の代替的な例示的方法の断面図である。
【図１６】光検出デバイスを形成するためのさらに別の代替的な例示的方法の断面図である。
【図１７】図１−図５に上述される方法と類似した、デバイスを形成するための例示的方法を含むブロック図である。
【図１８】図６−図１１に上述される方法と類似した、デバイスを形成するための例示的方法を含むブロック図である。
【図１９】図１２−図１３に上述される方法と類似した、デバイスを形成するための例示的方法を含むブロック図である。
【図２０】図１４−図１６に上述される方法と類似した、デバイスを形成するための例示的方法を含むブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
従前の光検出器は、真性ゲルマニウムの層を含むことがあった。真性ゲルマニウムは、光検出器の帯域幅を増大させる高電界を光検出器内にもたらす。真性ゲルマニウム内の欠陥によって、真性ゲルマニウムは、（約１０１４ｃｍ−３のｐ型材料を有する）ｐ型ドープ基板として動作するようになる。この真性ゲルマニウムの特性の結果、デバイスの多数キャリアは低い正孔障壁を有する正孔となり、ＭＳＭデバイスに対して望ましくない高暗電流をもたらす。デバイスが、（１０１４ｃｍ−３より大きい）低濃度のｎ型ドーピングを有するｎ型ゲルマニウムを含むことが望ましい。低濃度のｎ型ドーピングにより、デバイスの帯域幅を増大させる高電界が可能になる。以下で説明される方法の結果、低濃度にｎ型ドープされたゲルマニウムがもたらされ、これによって、多数キャリアは高い電子障壁を有する電子に変わり、デバイスの暗電流が減少する。デバイス内でのゲルマニウム化物の形成を最適化することによっても、暗電流が減少され得る。
【００１３】
図１−図５は、光検出デバイスを形成するための例示的な方法の断面図を示す。図１を参照すると、基板１００上に、例えば酸化物材料又は窒化物材料等の絶縁体層１０２がパターン形成される。基板は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＧｅ等の単結晶シリコン材料を含むことができ、かつ、シリコン導波路として形成することができる。絶縁体層１０２及び基板１００の露出部分上に、ゲルマニウム層（Ｇｅ層）１０４が形成される。Ｇｅ層１０４は、例えば、アモルファスＧｅ又はポリ−ゲルマニウムを含むことができ、これらのいずれも、例えば真性、ｐ型、又はカウンタードープされたものとすることができる。Ｇｅ層１０４は、例えば化学気相堆積プロセス、物理気相堆積プロセス、又はプラズマ強化化学気相堆積プロセスによって形成することができる。Ｇｅ層１０４上に、絶縁体層１０６が形成される。絶縁体層１０６は、例えば、窒化シリコン材料又は酸化シリコン材料を含むことができる。
【００１４】
図２は、例えば絶縁体層１０２の部分を露出させる乾式エッチング・プロセスを用いて、（図１の）絶縁体層１０６及びＧｅ層１０４の部分をパターン形成し、エッチングした後の、結果として得られる構造体を示す。Ｇｅ層１０４には、例えば、Ｐ、Ａｓ又はＳｂ等のｎ型イオンが注入され、ｎ型Ｇｅ材料２０２がもたらされる。ｎ型Ｇｅ材料２０２は、Ｇｅ層１０４の形成後の注入によって形成することができる。
【００１５】
図３は、（図２の）絶縁体層１０６及び絶縁体層１０２の露出部分の上にキャッピング絶縁体層３０２を形成した後の結果として得られる構造体を示す。キャッピング絶縁体層３０２は、例えば低圧化学気相堆積（ＬＰＣＶＤ）プロセス又はプラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセスによって形成することができる、例えば酸化シリコン材料又は窒化シリコン材料を含むことができる。
【００１６】
図４は、デバイスを加熱して、（図４の）ｎ型Ｇｅ材料２０２内のｎ型イオンを活性化し、ｎ型Ｇｅ材料２０２を単結晶ｎ型Ｇｅ材料４０２に結晶化させる、急速溶融成長（ＲＭＧ）プロセスの後の結果として得られる構造体を示す。ＲＭＧプロセスは、例えば、ｎ型Ｇｅ材料２０２を、少なくともｎ型Ｇｅ材料２０２の融点（９３７℃）まで短時間（例えば、１秒未満）加熱し、それにより材料２０２を溶融することを含む。加熱プロセスは、例えば、急速熱アニーリング・プロセス又はレーザ・アニーリング・プロセスを含むことができる。材料２０２において温度が低下するとき、材料２０２が冷却し固化するにつれて、材料２０２の結晶配向が単結晶Ｓｉ基板１００の結晶配向と合わせられる。代替的な実施形態においては、ｎ型Ｇｅ材料２０２は、エピタキシャル成長、及び、エピタキシャル成長プロセス中のｎ型イオンのインサイチュ（in-situ、その場）ドーピングによって形成することができる。
【００１７】
図５は、例えば、異方性エッチング・プロセスによって、キャッピング絶縁体層３０２の領域をパターン形成し除去して、単結晶ｎ型Ｇｅ材料４０２の部分を露出させるキャビティを形成した後の、結果として得られる構造体を示す。単結晶ｎ型Ｇｅ材料４０２の露出部分内に、ゲルマニウム化物領域５０２が形成される。ゲルマニウム化物領域５０２は、単結晶ｎ型Ｇｅ材料４０２の露出部分上に金属層を形成し、デバイスを加熱して金属が単結晶ｎ型Ｇｅ材料４０２内に拡散してゲルマニウム化物を形成するようにすることによって形成される。金属材料、並びに、拡散及び焼結を促進するために用いられる温度の選択は、デバイスの特性を最適化するように調整することができる。例えば、チタン（Ｔｉ）を用いて形成されたゲルマニウム化物は、３００℃より高い温度でＧｅ内に拡散させ、これと焼結させることができる。４５０℃より低い温度で形成されたＴｉゲルマニウム化物はチタンより高い抵抗率を有するため、拡散及び焼結のために用いられる温度が高いほど、デバイスにおける抵抗率が高くなる。例えばＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｚｒ及びＭｏ等の異なる材料を用いて、様々な温度でゲルマニウム化物を形成することができる。ゲルマニウム化物を形成するときに拡散及び焼結のために用いられる材料及び温度を選択することにより、デバイスにおける障壁の高さ及び接触抵抗を、設計仕様に適合するように最適化することができる。ひとたびゲルマニウム化物領域５０２が形成されると、該ゲルマニウム化物領域５０２上及びキャッピング絶縁体層３０２のキャビティ内に、電極５０４を形成することができる。電極５０４は、例えば、チタン、銅又は金属合金から形成することができる。
【００１８】
図６−図１１は、光検出デバイスを形成するための代替的な例示的方法の断面図を示す。図６の構造体を形成するために用いられる材料及び方法は、図１に上述した方法及び材料と類似したものである。図６を参照すると、基板６００上に、例えば酸化物材料又は窒化物材料等の絶縁体層６０２がパターン形成される。基板は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＧｅ等の単結晶シリコン材料を含むことができ、かつ、シリコン導波路として形成することができる。絶縁体層６０２及び基板６００の露出部分上に、Ｇｅ層６０４が形成される。Ｇｅの層６０４及び絶縁体層６０２の露出部分の上にキャッピング絶縁体層６０６が形成される。キャッピング絶縁体層６０６は、例えば酸化シリコン材料又は窒化シリコン材料を含むことができる。
【００１９】
図７は、Ｇｅの層６０４の材料を単結晶Ｇｅ材料７０２に結晶化するＲＭＧプロセスの後の、結果として得られる構造体を示す。
【００２０】
図８は、例えば異方性エッチング・プロセスによって、キャッピング絶縁体層６０６の部分を除去した後の、結果として得られる構造体を示す。
【００２１】
図９は、（図７の）ｎ型イオンを注入し、活性化して、単結晶ｎ型Ｇｅ材料９０２をもたらした後の、結果として得られる構造体を示す。
【００２２】
上述のように、真性ゲルマニウム内の欠陥によって、真性ゲルマニウムは、（約１０１４ｃｍ−３のｐ型材料を有する）ｐ型ドープ基板として動作するようになる。低濃度のｎ型イオンを単結晶真性Ｇｅ材料７０２内に注入し、デバイスが、高電界、従って増大した帯域幅を有することを可能にすることが望ましい。しかしながら、ｎ型イオンが不十分なドーズ量しか注入されない場合には、ｎ型イオンの濃度は、ｐ型イオンの濃度に打ち勝たない。或いは、ｎ型イオンの濃度が高すぎる場合には、デバイスが望ましくない特性を示すことがある。
【００２３】
低濃度のｎ型イオンを注入し、活性化するための例示的な方法が、図１０にブロック図で示される。図１０を参照すると、ブロック９０１において、例えば約１０１１ｃｍ−３等の低ドーズ量のｎ型イオンが、（図７の）単結晶Ｇｅ材料７０２内に注入される。ブロック９０３において、ｎ型ドーパントは、構造体を加熱することにより活性化される。ブロック９０５において、デバイスがｎ型デバイスであるか又はｐ型デバイスであるかを判断するために、例えばホット・プローブ等の分析デバイスによって、構造体を測定することができる。ブロック９０７において、デバイスがｎ型デバイスである場合には、注入及び活性化プロセスは終了する。デバイスがｎ型デバイスでない場合には、プロセスは繰り返され、ブロック９０１から始まる。
【００２４】
図１１は、キャッピング絶縁体層６０６の部分をパターン形成し除去して単結晶ｎ型Ｇｅ材料９０２の部分を露出させるキャビティを形成した後の、結果として得られる構造体を示す。ゲルマニウム化物領域１００２及び電極材料１００４が、図５において上述した方法と同じような方法で形成される。
【００２５】
図１２及び図１３は、光検出デバイスを形成するための別の代替的な例示的方法の断面図を示す。図１２を参照すると、基板１１００上に、単結晶ｎ型Ｇｅ材料１１０２がエピタキシャルに成長される。基板１１００は、（図１の）基板１００と類似したものである。基板１１００は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＧｅ等の単結晶シリコン材料を含むことができ、かつ、シリコン導波チップとして形成することができる。単結晶ｎ型Ｇｅ材料１１０２は、エピタキシャル成長に伴ってインサイチュ・ドープされる。単結晶ｎ型Ｇｅ材料１１０２の層の上に、キャッピング絶縁体層１１０４が形成される。絶縁体キャッピング層１１０４は、例えば、酸化シリコン材料又は窒化シリコン材料を含むことができる。基板１１００上に、キャッピング絶縁体層１１０４及び単結晶ｎ型Ｇｅ材料１１０２がパターン形成される。
【００２６】
図１３は、絶縁体層１１０４の部分をパターン形成し除去して単結晶ｎ型Ｇｅ材料１１０２の部分を露出させるキャビティを形成した後の、結果として得られる構造体を示す。ゲルマニウム化物領域１２０２及び電極材料１２０４が、図５において上述した方法と類似した方法で形成される。
【００２７】
図１４−図１６は、光検出デバイスを形成するためのさらに別の代替的な例示的方法の断面図を示す。図１４を参照すると、基板１３００上に、単結晶Ｇｅ材料１３０２がエピタキシャルに成長される。基板１３００は、（図１の）基板１００と類似したものである。
【００２８】
図１５は、（図１４の）単結晶Ｇｅ材料上に形成された絶縁体層１４０４の形成後の、結果として得られる構造体を示す。ひとたび絶縁体層１４０４が形成されると、ｎ型イオンが、単結晶Ｇｅ材料１３０２内に注入されて活性化され、単結晶ｎ型Ｇｅ材料１４０２が形成される。注入及び活性化プロセスは、図１０において上述したような類似したプロセスを含むことができる。
【００２９】
図１６は、図５において上述したような類似した方法で形成された、ゲルマニウム化物領域１５０２及び電極材料１５０４を示す。
【００３０】
図１７は、図１−図５において上述した方法と類似した、デバイスを形成するための例示的方法１６００を含むブロック図を示す。これについて、ブロック１６０２において、図１に示されるように、Ｇｅ層が堆積され、パターン形成される。ブロック１６０４において、図２に示されるように、ｎ型ドーピングが、成長中にインサイチュで又は注入を介して行われる。ブロック１６０６において、図３に示されるように、キャッピング層が形成される。ブロック１６０８において、図４に示されるように、ＲＭＧ及びｎ型イオンの活性化が行われる。ブロック１６１０において、図５に示されるように、ゲルマニウム化物領域が形成される。ブロック１６１２において、図５に示されるように、デバイス内に電極が形成される。
【００３１】
図１８は、図６−図１１において上述した方法と類似した、デバイスを形成するための例示的方法１７００を含むブロック図を示す。これについて、ブロック１７０２において、図６に示されるように、Ｇｅ層が堆積され、パターン形成される。ブロック１７０４において、図６に示されるように、キャッピング層が形成される。ブロック１７０６において、図７に示されるように、ＲＭＧが行われる。ブロック１７０８において、図８に示されるように、キャッピング層がエッチングされる。ブロック１７１０において、図９に示されるように、ｎ型ドーピングの注入及び活性化が行われる。図１１に示されるように、ブロック１７１２において、ゲルマニウム化物領域が形成され、ブロック１７１４において、電極が形成される。
【００３２】
図１９は、図１２−図１３において上述した方法と類似した、デバイスを形成するための例示的方法１８００を含むブロック図を示す。これについて、ブロック１８０２において、図１２に示されるように、インサイチュｎ型Ｇｅ材料がエピタキシャルに形成される。ブロック１８０４において、図１２に示されるように、キャッピング絶縁体層が形成され、パターン形成される。図１３に示されるように、ブロック１８０６において、ゲルマニウム化物領域が形成され、ブロック１８０８において、電極が形成される。
【００３３】
図２０は、図１４−図１６において上述した方法と類似した、デバイスを形成するための例示的方法１９００を含むブロック図を示す。これについて、ブロック１９０２において、図１４に示されるように、Ｇｅ層がエピタキシャルに形成される。ブロック１９０４において、図１５に示されるように、絶縁体層が形成され、ｎ型ドーパントがＧｅ層内に注入され、活性化される。図１６に示されるように、ブロック１９０６において、デバイスがパターン形成され、ブロック１９０８において、ゲルマニウム化物領域が形成され、ブロック１９１０において、電極が形成される。
【００３４】
本明細書において用いられる用語は、特定の実施形態を説明する目的のためのものにすぎず、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で用いられるとき、単数形「１つの（a）」、「１つの（an）」および「その（the）」は、文脈が明らかにそうでないことを示していない限り、複数形も含むことが意図されている。本明細書で用いられるとき、「含む（comprise）」及び／又は「含んでいる（comprising）」という用語は、提示された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素が存在することを特定するものであるが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではないことがさらに理解されるであろう。
【００３５】
以下の特許請求の範囲における全ての「手段又はステップと機能との組み合わせ（ミーンズ又はステップ・プラス・ファンクション）」要素の対応する構造、材料、行為及び均等物は、その機能を、明確に特許請求されているように他の特許請求された要素と組み合わせて実行するための、いかなる構造、材料又は行為をも含むことが意図される。本発明の説明は、例示及び説明の目的で提示されたものであるが、網羅的であることを意図するものではなく、本発明を開示された形態に限定することを意図するものでもない。本発明の範囲及び精神から逸脱することのない多くの変更及び変形が、当業者には明らかであろう。実施形態は、本発明の原理及び実際の用途を最も良く説明するため、及び、当業者が本発明を種々の変更を有する種々の実施形態について企図される特定の使用に適したものとして理解することを可能にするために、選択及び記載された。
【００３６】
ここに示される図は、単なる例にすぎない。本発明の精神から逸脱することなく、ここに説明されるこれらの図又はステップ（若しくは、動作）に対する多くの変形があり得る。例えば、ステップを異なる順序で実行することができ、又はステップを付加し、削除し、若しくは変更することができる。これら変形の全てが、本発明の特許請求の範囲の一部と考えられる。
【００３７】
本発明に対する好ましい実施形態が説明されたが、当業者であれば、現在においても将来においても、以下の特許請求の範囲内に含まれる種々の改良及び向上を行ない得ることが理解されるであろう。これらの特許請求の範囲は、最初に説明された本発明に関する適切な保護を維持するように解釈すべきである。
【符号の説明】
【００３８】
１００、６００、１１００、１３００：基板
１０２、１０６、６０２、１４０４：絶縁体層
１０４、６０４：ゲルマニウム（Ｇｅ）層
２０２：ｎ型Ｇｅ材料
３０２、６０６、１１０４：キャッピング絶縁体層
４０２、９０２、１１０２、１４０２：単結晶ｎ型Ｇｅ材料
５０２、１００２、１２０２、１５０２：ゲルマニウム化物領域
５０４、１００４、１２０４、１５０４：電極（材料）
７０２、１３０２：単結晶Ｇｅ材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年1月4日(2013.1.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光検出デバイスを形成するための方法であって、
基板上に第１の絶縁体層を形成することと、
前記第１の絶縁体層及び前記基板の部分上にゲルマニウム（Ｇｅ）層を形成することと、
前記Ｇｅ層上に第２の絶縁層を形成することと、
前記Ｇｅ層内にｎ型イオンを注入することと、
前記ｎ型Ｇｅ層をパターン形成することと、
前記第２の絶縁層及び前記第１の絶縁層の部分上にキャッピング絶縁体層を形成することと、
前記デバイスを加熱して前記Ｇｅ層を結晶化し、単結晶ｎ型Ｇｅ層をもたらすことと、
前記単結晶ｎ型Ｇｅ層に電気的に接続された電極を形成することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記方法は、前記電極と前記単結晶ｎ型Ｇｅ層との間にゲルマニウム化物材料を形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ゲルマニウム化材料は、前記単結晶ｎ型Ｇｅ層の露出部分上に金属の層を堆積させ、前記デバイスを加熱して前記金属を前記単結晶ｎ型Ｇｅ層内に拡散させることによって形成される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記金属の層はチタンを含み、前記デバイスは３００℃より高い温度で加熱される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
光検出デバイスを形成するための方法であって、
基板上に第１の絶縁体層を形成することと、
前記第１の絶縁体層及び前記基板の部分上にゲルマニウム（Ｇｅ）層を形成することと、
前記Ｇｅ層上に第２の絶縁体層を形成することと、
前記Ｇｅ層をパターン形成することと、
前記第２の絶縁体層及び前記第１の絶縁体層の部分上にキャッピング絶縁体層を形成することと、
前記デバイスを加熱して前記Ｇｅ層を結晶化し、単結晶Ｇｅ層をもたらすことと、
前記単結晶Ｇｅ層内にｎ型イオンを注入することと、
前記デバイスを加熱して前記単結晶Ｇｅ層内の前記ｎ型イオンを活性化させることと、
前記単結晶ｎ型Ｇｅ層に電気的に接続された電極を形成することと、
を含む方法。
【請求項６】
前記方法は、
前記デバイスを加熱して前記単結晶Ｇｅ層内のｎ型イオンを活性化させた後、前記デバイスがｎ型デバイスであるかどうかを判断することと、
前記デバイスがｎ型デバイスではないと判断することに応答して、前記単結晶Ｇｅ層内に付加的なｎ型イオンを注入し、前記デバイスを加熱して前記単結晶Ｇｅ層内の前記付加的なｎ型イオンを活性化させることと、
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、
前記ｎ型イオンを前記Ｇｅ層内に注入する前に、前記キャッピング絶縁体層の部分を除去することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記方法は、前記電極と前記単結晶ｎ型Ｇｅ層との間にゲルマニウム化物材料を形成することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記ゲルマニウム化物材料は、前記単結晶ｎ型Ｇｅ層の露出部分上に金属の層を堆積させ、前記デバイスを加熱して前記金属を前記単結晶ｎ型Ｇｅ層内に拡散させることによって形成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属の層はチタンを含み、前記デバイスは３００℃より高い温度で加熱される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
光検出デバイスを形成するための方法であって、
基板上に単結晶ｎ型Ｇｅ層をエピタキシャルに形成することと、
前記単結晶ｎ型Ｇｅ層上に第１の絶縁体層を形成することと、
前記単結晶ｎ型Ｇｅ層をパターン形成することと、
前記単結晶ｎ型Ｇｅ層に電気的に接続された電極を形成することと、
を含む方法。
【請求項１２】
光検出デバイスを形成するための方法であって、
基板上に単結晶Ｇｅ層をエピタキシャルに形成することと、
前記単結晶Ｇｅ層上に第１の絶縁体層を形成することと、
前記単結晶Ｇｅ層内にｎ型イオンを注入して単結晶ｎ型Ｇｅ層を形成することと、
前記単結晶Ｇｅ層内の前記ｎ型イオンを活性化させることと、
前記単結晶Ｇｅ層に電気的に接続された電極を形成することと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記方法は、前記電極と前記単結晶ｎ型Ｇｅ層との間にゲルマニウム化物材料を形成することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ゲルマニウム化物材料は、前記単結晶ｎ型Ｇｅ層上に金属の層を堆積させ、前記デバイスを加熱して前記金属を前記単結晶ｎ型Ｇｅ層内に拡散させることによって形成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記金属の層はチタンを含み、前記デバイスは３００℃から５００℃までの間の温度で加熱される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法は、
前記単結晶Ｇｅ層内前記ｎ型イオンを活性化させた後、前記デバイスがｎ型デバイスであるかどうかを判断することと、
前記デバイスがｎ型デバイスではないと判断することに応答して、前記単結晶Ｇｅ層内に付加的なｎ型イオンを注入し、前記単結晶Ｇｅ層内の前記付加的なｎ型イオンを活性化させることと、
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
基板と、
前記基板上に成長された単結晶ｎ型ドープ・ゲルマニウム（Ｇｅ）層と、
前記単結晶ｎ型ドープＧｅ層上に堆積された絶縁体層と、
前記単結晶ｎ型ドープ・ゲルマニウム（Ｇｅ）層に電気的に接続された一対の電極と、
を含む、光検出デバイス。
【国際調査報告】
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