(57)【要約】【課題】光信号検出感度の高い差動検出器として効果的に使用することのできるフォトダイオードを提供する。【解決手段】本発明に係る半導体装置（およびその製造方法）は基板表面に形成されたＳＯＩウェーハ３３０を備えている。ＳＯＩウェーハ３３０の表面に形成された分離トレンチ３５０が、交互に形成されたｐ型トレンチ５２０とｎ型トレンチ５３０を囲み、デバイス３００を基板から分離している。これにより、デバイス３００を光電子回路中で差動検出器として効果的に用いることが可能になる。【選択図】図３
2004511106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光検出用の半導体装置であって、
基板と、
前記基板上に形成されたウェーハであって、前記ウェーハはシリコン層と絶縁層とを備え、前記絶縁層は前記シリコン層と前記基板との間に設けられている、ウェーハと、
前記ウェーハの前記シリコン層に交互に形成された複数のｐドープ・トレンチおよびｎドープ・トレンチと
を備えた
半導体装置。
【請求項２】
前記ｐドープ・トレンチおよびｎドープ・トレンチは各々、前記トレンチに形成されたｐドープ・ポリシリコン層およびｎドープ・ポリシリコン層によってそれぞれ形成されており、
前記ポリシリコン層上にメタライゼーション層が形成されている、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ポリシリコン層がそれぞれに対応するトレンチを充填している、
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ｐドープ・トレンチおよびｎドープ・トレンチが前記トレンチのシリコン層壁をそれぞれｐドーピングおよびｎドーピングすることにより形成されており、
前記トレンチの壁面にメタライゼーションもしくは導電性材料層が形成されており、または、前記トレンチがメタライゼーションもしくは他の導電性材料で充填されている、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記基板がシリコンから成る、
請求項１〜４のうちの１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記シリコン層の厚さが実質的に８マイクロメートルである、
請求項１〜５のうちの１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記交互に形成された複数のｐドープ・トレンチおよびｎドープ・トレンチを囲み前記ｐドープ・トレンチおよびｎドープ・トレンチを分離する分離トレンチが前記シリコン層に形成されている、
請求項１〜６のうちの１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
さらに、
前記分離トレンチの表面に成長されたシリコン酸化層
を備えた、
請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記基板がｎ型基板から成り、
前記分離トレンチがｐドープ・トレンチから成り、かつ、所定の電圧を受けるように接続されている、
請求項７または８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
動作中、前記半導体装置が前記ｐドープ・トレンチおよび前記ｎドープ・トレンチの長軸群と直交する方向の軸に対して所定の角度に傾けられており、
それにより、
垂直入射よりも傾いた角度で前記半導体装置に光線が入射している、
請求項１〜９のうちの１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
さらに、
前記シリコン層を覆い入射する光線を屈折させるプリズム状のカバー
を備えた、
請求項１〜１０のうちの１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記シリコン層の表面が、入射する光線を屈折させるプリズム状または四面体の形状に異方性エッチングによって形成されている、
請求項１〜１０のうちの１項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
さらに、
光を反射して前記交互に形成されたｐドープおよびｎドープのトレンチ領域に戻すとともに信号波長の非吸収光を反射するように設計され、前記絶縁層の中または表面に形成された誘電体スタック
を備えた、
請求項１〜１２のうちの１項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
さらに、
光導波路として機能するのに適切な厚さの絶縁層と、
信号波長の光を前記半導体装置中に回折する、前記絶縁層中に形成された回折格子と
を備えた、
請求項１〜１０のうちの１項に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記分離トレンチの深さが前記シリコン層の厚さと一致している、
請求項７〜１４のうちの１項に記載の半導体装置。
【請求項１６】
光検出用の半導体装置を形成する方法であって、
基板上に、シリコン層および絶縁層を備えたウェーハを形成する工程であって、前記絶縁層は前記シリコン層と前記基板との間に存在している、工程と、
前記ウェーハの前記シリコン層に、交互に存在する複数のｐドープ・トレンチおよびｎドープ・トレンチを形成する工程と
を備えた
方法。
【請求項１７】
前記ｐドープ・トレンチおよびｎドープ・トレンチは各々、前記トレンチに形成されたｐドープ・ポリシリコン層およびｎドープ・ポリシリコン層によってそれぞれ形成し、
前記ポリシリコン層上にメタライゼーション層を形成する、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ポリシリコンを、それぞれに対応するトレンチを充填するように形成する、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ｐドープ・トレンチおよびｎドープ・トレンチを、前記トレンチのシリコン層壁をそれぞれｐドーピングおよびｎドーピングすることにより形成し、
前記トレンチの壁面にメタライゼーションもしくは導電性材料層を形成し、または、前記トレンチをメタライゼーションもしくは他の導電性材料で充填する、
請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
光検出用の半導体装置を形成する方法であって、
基板上に、シリコン層および絶縁層を備えたウェーハを形成する工程と、
前記シリコン層に第１組のトレンチおよび第２組のトレンチを形成する工程と、
前記第１組のトレンチに対する第１の不純物イオンのイオン打ち込みと前記第２組のトレンチに対する第２の不純物イオンのイオン打ち込みとを交互に行なう工程と、
前記第１組のトレンチおよび前記第２組のトレンチをポリシリコンおよび導電性材料で充填する工程と、
前記第１組のトレンチおよび前記第２組のトレンチの中の前記ポリシリコンにメタライゼーションを被着する工程と
を備えた
方法。
【請求項２１】
さらに、
前記シリコン層に分離トレンチを形成する工程
を備え、
前記イオン打ち込みの間に、前記第１の不純物イオンまたは前記第２の不純物イオンを前記分離トレンチにイオン打ち込みする、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
光検出用の半導体装置であって、
基板と、
前記基板上に形成されたウェーハであって、前記ウェーハはシリコン層および絶縁層を備えている、ウェーハと、
前記ウェーハの前記シリコン層に交互に形成された複数のｐドープ・トレンチおよびｎドープ・トレンチと、
メタライゼーションに接続する、前記交互に形成されたｐドープ・トレンチおよびｎドープ・トレンチに形成されたポリシリコン層と
を備えた
半導体装置。
【請求項２３】
さらに、
前記ウェーハの前記シリコン層に形成され前記交互に形成されたｐドープ・トレンチおよびｎドープ・トレンチを囲むｐドープまたはｎドープの分離トレンチを備えた、
請求項２２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にフォトダイオードに関し、特にＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）フォトダイオードおよびそのようなフォトダイオードを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光電子集積回路では、雑音除去用にフォトダイオード検出器を用いることが多い。クロー（Ｃｒｏｗ） らの共同発明に係る米国特許出願第０９／２０５４３３号（以下「クロー」）には、バルク・シリコン中の深いトレンチに成長させたラテラルＰＩＮダイオード（すなわち通常のダイオードのｐ型領域とｎ型領域の間に低濃度ドープ〔ほぼ真性〕の領域を設けたｐｎ接合デバイス）を用い検出器として使用するフォトダイオード構造が開示されている。このような構造は「バルク・トレンチ検出器」と呼ばれている。
【０００３】
図１（ａ）に示すように、「クロー」に開示されているバルク・トレンチ・フォトダイオード検出器１００は、長く深いトレンチ構造１１０のアレイから構成されている。トレンチ構造１１０はｐ型ドーピング１１０ａとｎ型ドーピング１１０ｂとが繰り返すように構成されており、これによりラテラルＰＩＮダイオード構造が形成されている。このことは、図１（ｂ）に示すように、上記ダイオードの一方の端子が基板２２０に電気的に接続されていることを意味する。基板２２０は、たとえば典型的なアナログ信号処理や混合信号処理で使われるように、ｐ型基板の場合にはｐ型端子（アノード）である。
【０００４】
しかしながら、「クロー」のフォトダイオードでは、基板２２０に接続された端子が基板雑音とそれに付随する低基板インピーダンスにさらされることになる（たとえば図１（ｂ）のＲｓは基板までのインピーダンスを表しており、通常は数十オームである）。したがって、このフォトダイオード構造を、図１（ｂ）に示すように、差動検出器２００として用いると、基板雑音が基板２２０に接続されたダイオード端子からプリアンプ２１０に直接に注入されるから、基板ノードのインピーダンスはダイオードの他の端子２３０のインピーダンスと一致しなくなる。したがって、入力インピーダンスが不均衡になる。それゆえ、このフォトダイオードはシングルエンド検出器としては動作しうるが、望ましい差動検出器としては動作しえない。
【０００５】
このフォトダイオード構造の別の不都合は、それがトレンチ深さ（すなわちトレンチ電極が占める深さ）の下で生成される光電子（すなわちキャリア）１２０を集める点である。トレンチ深さの下では、徐々に小さくなる電界によってキャリアが適当なデバイス端子に掃き寄せられるが、その速度はトレンチ間で生成されるキャリアよりも遅い。この結果、キャリアがトレンチ間の領域のみから集められる場合よりも帯域幅が狭くなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は改良されたフォトダイオード構造を提供しようとするものである。
【０００７】
本発明の第１の側面によると、光検出用の半導体装置であって、基板と、前記基板上に形成されたウェーハであって、前記ウェーハはシリコン層と絶縁層とを備え、前記絶縁層は前記シリコン層と前記基板との間に設けられている、ウェーハと、前記ウェーハの前記シリコン層に交互に形成された複数のｐドープ・トレンチおよびｎドープ・トレンチとを備えた半導体装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２の側面では、基板と、前記基板上に形成されシリコン層および絶縁層を備えたウェーハと、前記シリコン層に交互に形成された複数のｐドープ・トレンチおよびｎドープ・トレンチとを備えた半導体フォトダイオードが提供される。前記フォトダイオードはシリコン・エピ層と絶縁層を備えている。前記シリコン・エピ層の厚さは８５０ｎｍの信号の場合、約８〜１５マイクロメートルであるのが望ましい。前記絶縁層は反射用のものであり、その厚さは信号波長のおよそ１／４波長である。したがって、８５０ｎｍの光の場合、約２１２ｎｍ厚である。前記フォトダイオードはさらに、交互にかみ合わされた１組のｐドープ・トレンチおよび１組のｎドープ・トレンチを備えている。これらのトレンチは共に、前記シリコン・エピ層と同じ深さであるとともにポリシリコンで充填されている。
【０００９】
別の側面では、前記フォトダイオードは前記シリコン層に形成され前記ｐドープ・トレンチおよびｎドープ・トレンチを囲む分離トレンチを備えている。分離トレンチは前記絶縁層の表面によって底部が画定されている（すなわちトレンチの深さは前記シリコン・エピ層と同じである）。また、分離トレンチはｐ型ドーパントまたはｎ型ドーパントでドープされるとともにポリシリコンその他の導電性物質で充填されている。分離トレンチによって、フォトダイオードは他のデバイスから分離されているから、差動検出器として効果的に使用することが可能になる。
【００１０】
本発明の別の側面では、上述したＳＯＩフォトダイオードが差動検出器として集積回路に組み込まれている。
【００１１】
本発明の別の側面では、分離トレンチをドープせずに酸化物で充填している。これにより、フォトダイオードをより一層分離することができる。
【００１２】
本発明の別の側面では、ＳＯＩウェーハの絶縁層はシリコン・エピ層の背面からトレンチに進入した光を反射する誘電体反射スタックを備えている。これにより、感度が高くなる。
【００１３】
本発明の別の側面では、入射する光線に対してある角度でフォトダイオードを傾ける。この傾けによって光がフォトダイオードに入射する際に辿る光路長が長くなるから、感度が高くなる。
【００１４】
本発明の別の側面では、フォトダイオードの表面にプリズム状のカバーを取り付けることにより、フォトダイオードに入射する光を屈折させる。これによっても光がフォトダイオードに入射する際に辿る光路長が長くなるから、感度が高くなる。
【００１５】
本発明の別の側面では、ＳＯＩウェーハのシリコン・エピ層の表面を（たとえばＫＯＨを用いて）エッチングして、プリズム状形状または四面体形状に形成する。これにより光がフォトダイオードに入射する際に辿る光路長が長くなるから、感度が高くなる。
【００１６】
本発明の別の側面では、ＳＯＩウェーハ上の絶縁層を信号光の１／４波長よりも厚く形成し、スラブ導波路として用いる。光はデバイスの端から絶縁層中に結合される。その光を回折格子が上方に向け活性化しているフォトダイオード層に導入する。
【００１７】
本発明の別の側面では、分離トレンチを備えていないフォトダイオード・デバイスが提供される。この特殊な構造は差動検出器としては動作しえないが、高速シングルエンド検出器を実現することができる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、ＳＯＩトレンチ・フォトダイオードを形成する方法がいくつかの実例によって提供される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照する。図２（ａ）は本発明の好適な実施形態によるＳＯＩトレンチ・フォトダイオード３００を示す図である。
【００２０】
一般に、図２（ａ）に示すように、本発明の好適な実施形態によるトレンチ・フォトダイオードはシリコン基板３２０上に形成されたＳＯＩウェーハ３１０を備えている。ＳＯＩウェーハ３１０はシリコン・エピ層３３０を備えている（ここでは張り合わせＳＯＩウェーハの表面活性層を「エピ層」と呼ぶ）。シリコン・エピ層３３０の厚さは約８マイクロメートルであるのが望ましい。エピ層３３０の下には絶縁層３４０がある。絶縁層３４０の厚さは信号光波長の約１／４であるのが望ましい（たとえば信号波長が８５０ｎｍの場合、ほぼ２１２ｎｍである）。シリコン・ウェーハ３１０上の絶縁層３４０には、たとえばシリコン酸化膜、サファイア、その他、その上にシリコンを張り合わせる、または成長させる基材として当技術分野で広く使われている絶縁材料を用いることができる。厚さ、長さ、幅などウェーハの他の寸法は、半導体産業で標準的なウェーハ寸法と同じである。
【００２１】
ＳＯＩウェーハ３１０としては張り合わせウェーハまたはＳＩＭＯＸ（Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ ｗｉｔｈ Ｏｘｙｇｅｎ）ウェーハを用いることができる。張り合わせウェーハは２枚の別々のシリコン・ウェーハの酸化層を熱処理によって互いに張り合わせて形成したものである。ＳＩＭＯＸウェーハは絶縁体上に載置されたシリコン・ウェーハの表面から数百ナノメートルの場所に酸素分子をイオン打ち込みしたのち、表面にシリコンを厚く成長させたものである。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、ウェーハ３１０のシリコン・エピ層３３０には、検出器の外周に沿って分離トレンチ３５０が形成されている。この分離トレンチ３５０の深さは一般に３〜１２マイクロメートルであるが、深いトレンチ・プロセスの標準の深さであり、短波長光ファイバ・リンク用の標準波長である８５０ｎｍにおいて適度に良好な感度を示す約８マイクロメートルであるのが望ましい。分離トレンチ３５０はフォトダイオード３００を取り巻くとともに、それを電気的に分離している。分離トレンチ３５０の幅はこの電気分離を実現するにたるだけあればよく、通常０．１〜０．５μｍである。
【００２３】
図２（ｂ）は本発明に係るフォトダイオードの等価回路を示す図であり、特に分離トレンチ３５０によって実現される、本発明に係るフォトダイオードの他のデバイスからの電気的分離を示している。この電気的分離によって、本発明に係るフォトダイオードを光電回路４００中で差動検出器４１０として用いることが可能になる。
【００２４】
分離トレンチ３５０はシリコン・エピ層３３０と同じ深さに形成するのが望ましい。換言すると、分離トレンチ３３０の底面が絶縁層３４０の表面と一致しているのが望ましい。これにより、フォトダイオードに隣接する領域に形成された他の電子デバイスがエピ層に注入するキャリアが敏感なフォトダイオードに到達しないようにするのが容易になる。したがって、本発明に係るフォトダイオードは光検出器とともに形成された他の回路が出す結合雑音の影響を受けにくい。実際、分離トレンチがエピ層ほど深くない場合でも、標準設計のバルク・トレンチ検出器１００よりも分離が改善されている。
【００２５】
さらに、分離トレンチ３５０の表面はｐ型またはｎ型にドープされている。それはウェーハが張り合わされている基板がｐ型であるかｎ型であるかによって決まる。たとえば、基板がｐ型の場合、分離トレンチ３５０の表面はｎ型にドープされる。そして、分離トレンチ３５０を直流バイアスＶｄｄに接続してフォトダイオードを分離する。逆に、ｎ型基板の場合、分離トレンチ３５０の表面はｐ型にドープされる。この場合、分離トレンチ３５０を直流接地に接続する。
【００２６】
図３に示す実施形態では、ウェーハ・エピ層３３０は分離トレンチ３５０で囲まれた１組のｐ型トレンチ５２０と１組のｎ型トレンチ５３０を備えている。図示するように、ｐ型トレンチ５２０とｎ型トレンチ５３０は交互にかみ合わさってＰＩＮＩＰＩＮドーピング構造を有するラテラル・ダイオードを形成している（Ｉは真性基板ドーピングである）。トレンチ５２０、５３０は約８マイクロメートルの深さで約０．５マイクロメートルの幅に形成するのが望ましい。８５０ｎｍの光のシリコン中での（１／ｅ）吸収深さは約１５マイクロメートルである。したがって、トレンチの深さが８マイクロメートルの場合、フォトダイオード検出器を照射する光の約４０％がトレンチ５２０、５３０の下方でキャリアを生成する。
【００２７】
交互に形成したトレンチ５２０、５３０はポリシリコンで充填したのち、トレンチ５２０、５３０表面のポリシリコンと接触するメタライゼーションを堆積するのが望ましい。これにより、このメタライゼーションは全長にわたってトレンチと接触することが可能になる。また、このプロセスは既存のプロセスに最もよく適合する。（留意点を挙げると、交互に形成したトレンチ５２０、５３０内にメタライゼーションを堆積してドープした半導体と接触するようにしてもよい。これにより、トレンチ内のドープしたポリシリコンによって生じる寄生直列抵抗が低減するのでフォトダイオードの速度が増すけれども、このプロセスは高くつく。したがって、この好適な実施形態ではポリシリコンを用いている。）
【００２８】
さらに、本発明者らの知見によると、本発明に係るフォトダイオードは、差動検出器としてではなく高速シングルエンド検出器として動作しうるように、分離トレンチを設けずに形成することもできる。
【００２９】
上述した独自かつ非自明の設計の結果、バルク基板３２０から電気的に分離されたフォトダイオード３００が得られる。それゆえ、フォトダイオード３００は基板雑音を回路に導入することがない。さらに、本発明に係るフォトダイオードは、キャリア３６０をトレンチ５２０、５３０の下方で集めることがないから、既存のフォトダイオードよりも高速である。
【００３０】
留意点を挙げると、上述した実施形態の変形例として、分離トレンチ３５０をアンドープのままにしても既存のデバイスよりも確実な分離を実現することができる。さらに、アンドープの分離トレンチ３５０内に酸化膜を成長させると、ドープしたトレンチよりも効果的にフォトダイオード３００を分離することができる。
【００３１】
さらに、単純な垂直入射から傾いた角度に光を導波すなわち偏向させるいくつかの方法のうちの任意のものを用いると、フォトダイオード３００の感度を増大させることができる。上記傾いた角度はトレンチ電極の長軸と平行な方向に傾けるのが望ましい。これにより、電極面積をあまり大きくすることなくキャリアを生成しうる光路長を長くする効果が得られる。付言すると、電極面積を大きくすると検出器の静電容量が大きくなるから、電気特性に悪影響を及ぼす。
【００３２】
フォトダイオード３００は入射光に対してある角度に傾けてもよい。光を平行にする際に目標とする角度（すなわち入射する平行光がフォトダイオード３００となす角）に応じて、光路長は１／（ｃｏｓ（ｑ））だけ長くなる（ただしｑは傾斜角である）。ところが、フォトダイオードの外周では「エッジ」効果がいくつか現れて、この光路長増大が効果を持たなくなる。しかし、フォトダイオードの大部分の幾何形状では、この光路長の増大は面積全体の小さな部分にすぎない（したがって光路長増大は十分に効果的である）。
【００３３】
さらに、完成したフォトダイオード３００の表面に図４に示すようなプリズム状のカバー６１０を張り付けてもよい。カバー６１０は（スネルの法則に従って）垂直入射光６２０を屈折させてフォトダイオード３００に入射する光路６３０を傾ける。
【００３４】
さらに、プリズム状のカバー６１０を用いる代わりに、本発明に係るフォトダイオードは（たとえば水酸化カリウムを用いて）エッチングし図５に示すようにプリズム形体７１０または四面体形体７２０に形成した、ＳＯＩウェーハ３１０のシリコン・エピ層３３０を備えるようにしてもよい。上述したフリズム状のカバー６１０と同様に、このエッチングによって光路６３０が傾けられるから、感度が向上する。しかし、この構造には表面が非平坦であるから引き続く処理に支障をきたすという不都合がある。その結果、表面保護と金属配線とを完全なものにしてドープしたトレンチへの接続を行なうのに余分の工程を必要とする。
【００３５】
これらすべての構成において、絶縁層３４０を背面反射体として機能するように強化してもよい。その結果、上部反射層と底部反射層とで挟まれた光生成領域が得られる。この光生成領域はブラッグ反射体として機能して、あるいは内部全反射によって光を生成する。この結果、電極静電容量を増大させなくともフォトダイオード３００の量子効率が顕著に高まる。
【００３６】
さらに、図６に示すように、ＳＯＩウェーハ３１０により厚い絶縁層３４０と回折格子８３０を備えてもよい。特に、絶縁層３４０は十分に厚く（約１０マイクロメートル）形成し、バット結合された（ｂｕｔｔ−ｃｏｕｐｌｅｄ） ファイバ８０５のコア８１０から、すなわち光レンズ系から光を受容し、その光を厚い絶縁層３４０に導入するようにしてもよい。その結果、絶縁層３４０を導波路として用いて当該光を導波することができる。回折格子８３０はイオン打ち込みなどの方法によって絶縁層３４０中に形成することができる。回折格子８３０は導波路中の光を回折して光検出器３００に至らせる。この特定の構成はシリコン回路要素で集積された光検出器アレイに容易に用いることができる。
【００３７】
図７は本発明に係るフォトダイオード３００を形成する好適な方法９００を示すフローチャートを示す図である。この方法は基板上にＳＯＩウェーハを形成するを備えている（ステップ９１０）。さらに、既存のエッチング法を用い、ＳＯＩウェーハの表面を外周にそってエッチングして分離トレンチを形成する（ステップ９２０）。
【００３８】
次いで、図８（ａ）に示すように、ＳＯＩウェーハにｐ型トレンチをエッチングで形成する（ステップ９３０）。このｐ型トレンチは深さが約８マイクロメートルであり、幅がエッチング技術に適合しうるかぎり狭く、典型的には０．５マイクロメートルになるように形成するのが望ましい。
【００３９】
次いで図８（ｂ）に示すように、ｐ型トレンチをｐ型ポリシリコンで充填する（ステップ９４０）。別の実施形態として、ｐ型トレンチの壁をイオン打ち込み、またはｐ型トレンチ内に堆積したｐ型材料の拡散によってｐ型にドープしたのち、フォトダイオードの一方の電極として機能する導電材料でｐ型トレンチを充填してもよい（ステップ９４５）。
【００４０】
次いで、ウェーハの表面を研磨して平坦化する（ステップ９５０）。
【００４１】
ステップ９６０からステップ９８０では、図８（ｃ）に示すように、ステップ９３０からステップ９５０までを繰り返してｎ型トレンチを形成しうるように残りのトレンチ内にｎ型材料を堆積する。
【００４２】
最後に、トレンチ表面のポリシリコンその他の導電性材料にメタライゼーションを被着する（ステップ９９０）。
【００４３】
あるいは、同じステップでｐ型トレンチとｎ型トレンチの双方をエッチングすることもできる。その際、フォトレジストを用いて片方のトレンチを遮蔽する。その場合、ステップ９４０からステップ９５０に示すように、開口しているトレンチをｐ型材料で処理する。次いで、フォトレジストを剥離したのち、第２のフォトレジストを塗布して既処理のトレンチを覆う。次いで、ステップ９７０からステップ９８０に示すように、別の空の組のトレンチにｎ型材料を堆積する。次いで、フォトレジストを剥離し、必要な場合にはウェーハを研磨したのち、トレンチ表面のポリシリコンその他の導電性材料にメタライゼーションを被着する。このプロセスの間、上述したように、基板がｐ− 基板であるかｎ＋ 基板であるかに応じてｎ型材料またはｐ型材料で分離トレンチ３５０をドープする。
【００４４】
あるいは、分離トレンチ３５０はアンドープで空のままにしておいてもよいし、分離トレンチ３５０の壁に薄い酸化層を形成してもよい。上述したいずれの方策によっても、周囲のエピ層に形成された回路からフォトダイオード３００を適切に分離することができる。
【００４５】
その独自かつ非自明の特徴によって、本発明に係るフォトダイオードはバルク基板から電気的に分離することができる。その結果、本発明に係るフォトダイオードは残りの回路から導入される基板雑音を受けずにすむ。さらに、これらの特徴によって、本発明に係るフォトダイオードはトレンチの下方でキャリアを集めずにすむから、既存のフォトダイオードよりも高速になる。さらに、上述したように、絶縁層の厚さを適切に設計し問題にしている波長に対して反射体として機能するようにすれば、および／または、本発明に係るフォトダイオードの表面を変更して垂直に入射する光をより傾いた角度に偏向すれば、本発明に係るフォトダイオードの感度はデバイス静電容量を増大させなくとも高めることができる。（「Ａおよび／またはＢ」は「ＡおよびＢ、Ａ、またはＢ」を表わす。）
【００４６】
以上、本発明を好適な実施形態の観点から説明したけれども、当業者が理解しうるように、本発明は特許請求の範囲の範囲内で変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）既存のバルク・トレンチ・フォトダイオードのラテラルＰＩＮ構造を示す図である。（ｂ）既存のフォトダイオードの等価回路を示す図である。
【図２】（ａ）本発明に係るフォトダイオードの基底絶縁層構造を示す図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係るフォトダイオードの等価回路を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るフォトダイオードの周辺トレンチ分離構造の平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、プリズム状のカバーを備えたＳＯＩトレンチ・フォトダイオードを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る、エッチングしたシリコン・エピ層を備えたＳＯＩトレンチ・フォトダイオードを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る、導波路用の厚い絶縁層を備えたＳＯＩトレンチ・フォトダイオードを示す図である。
【図７】本発明に係るＳＯＩトレンチ・フォトダイオードを形成する好適な方法を示すフローチャートを示す図である。
【図８】本発明に係るＳＯＩトレンチ・フローチャートを形成する好適な方法に従って形成したｎ型トレンチとｐ型トレンチを示す図である。
【符号の説明】
１００　バルク・トレンチ・フォトダイオード検出器
１１０　トレンチ構造
１１０ａ　ｐ型ドーピング
１１０ｂ　ｎ型ドーピング
１２０　光電子（キャリア）
２１０　プリアンプ
２２０　基板
３００　ＳＯＩトレンチ・フォトダイオード
３１０　ＳＯＩウェーハ
３２０　シリコン基板
３３０　シリコン・エピ層
３４０　絶縁層
３５０　分離トレンチ
３６０　キャリア
４００　光電回路
４１０　差動検出器
５２０　ｐ型トレンチ
５３０　ｎ型トレンチ
６１０　プリズム状のカバー
６２０　垂直入射光
６３０　光路
７１０　プリズム形状
７２０　四面体形状
８０５　光ファイバ
８１０　コア
８３０　回折格子
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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