(57)【要約】  横方向の幅を有し、半導体構造の幅の一部をカバーする動作範囲（１０１）を有する層状の半導体構造（１００）は、第１の極性の多数電荷キャリアを有する半導体基板（１０２）と、半導体基板上の第１の極性の誘導正味電荷を有する第１の誘電層（１０４）とを含む。誘導正味電荷によって半導体基板内に生成された電界によって、半導体基板内に誘導接合（５０５）が誘導される。この半導体構造は、半導体基板内に生成された電界を動作範囲内に制限するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向の幅を有し、半導体構造の前記幅の一部をカバーする動作範囲（１０１）を有する層状の半導体構造（１００）であって、前記半導体構造は、
第１の極性の多数電荷キャリアを有する半導体基板（１０２）と、
前記半導体基板上の前記第１の極性の誘導正味電荷を有する第１の誘電層（１０４）とを含み、
前記誘導正味電荷によって前記半導体基板内に生成された電界によって、前記半導体基板内に誘導接合（１０５）が誘導され、
前記半導体構造は、前記半導体基板内に生成された前記電界を前記動作範囲内に制限するように構成される、半導体構造（１００）。
【請求項２】
前記第１の極性はｎ型である、請求項１に記載の半導体構造（１００）。
【請求項３】
前記半導体基板（１０２）はシリコンで形成される、請求項２に記載の半導体構造（１００）。
【請求項４】
前記第１の誘電層（１０４）は透明酸化物を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体構造（１００）。
【請求項５】
前記透明酸化物は酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３である、請求項４に記載の半導体構造（１００）。
【請求項６】
前記第１の誘電層（１０４）は前記動作範囲（１０１）の外側に延在し、前記半導体構造はさらに、前記動作範囲の外側に、前記第１の極性とは反対の第２の極性の補償正味電荷を有する第２の誘電層（１０９）を含み、前記補償正味電荷は前記誘導正味電荷によって前記半導体基板内に生成された前記電界を少なくとも部分的に補償する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体構造（１００）。
【請求項７】
前記第２の誘電層（１０９）は、前記第１の誘電層（１０４）と前記半導体基板（１０２）との間に位置する、請求項６に記載の半導体構造（１００）。
【請求項８】
前記第１の極性はｎ型であり、前記第２の誘電層（１０９）は二酸化ケイ素ＳｉＯ２を含む、請求項６または７に記載の半導体構造（１００）。
【請求項９】
前記第１の誘電層（２０４）は前記動作範囲内に制限される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体構造（２００）。
【請求項１０】
光検出器として実現され、前記動作範囲は検出されるべき光を受取って吸収するための活性範囲である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の半導体構造（１００）。
【請求項１１】
前記半導体基板（３０２）はバルク屈折率と、光検出器構造の前側を定める前表面（３０３）とを有し、前記第１の誘電層（３０４）は前記前表面上に位置し、前記前表面は前記横方向に対して実質的に垂直に延在する高アスペクト比のナノ構造（３１０）を含み、前記ナノ構造は、前記光検出器構造の前記前側から入射する光の反射を低減させるために前記バルク屈折率に向かって徐々に変化する有効屈折率を有する光学変換層（３１１）を形成し、前記第１の誘電層は前記ナノ構造を実質的に等角的にカバーする、請求項１０に記載の半導体構造（３００）。
【請求項１２】
横方向の幅を有し、半導体構造の前記幅の一部をカバーする動作範囲（５０１）を有する半導体構造（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）（５００）を製造するための方法であって、前記方法は、
第１の極性の多数電荷キャリアを有する半導体基板（５０２）を提供するステップと、
前記半導体基板上に前記第１の極性の誘導正味電荷を有する第１の誘電層（５０４）を形成するステップとを含み、
前記誘導正味電荷によって前記半導体基板内に生成された電界によって前記半導体基板内に誘導接合（５０５）が誘導され、
前記半導体構造は、前記半導体基板内に生成された前記電界を前記動作範囲内に制限するように形成される、方法。
【請求項１３】
前記第１の誘電層（５０４）は前記動作範囲（５０１）の外側に延在するように形成され、前記方法はさらに、前記動作範囲の外側に、前記第１の極性とは反対の第２の極性の補償正味電荷を有する第２の誘電層（５０９）を形成するステップを含み、前記補償正味電荷は前記誘導正味電荷によって前記半導体基板（５０２）内に生成された前記電界を少なくとも部分的に補償する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記半導体基板（５０２）はバルク屈折率と、光検出器構造の前側を定める前表面（５０３）とを有し、前記第１の誘電層（５０４）は前記前表面上に形成され、前記方法は、前記半導体基板の前記前表面に、前記光検出器構造の前記前側から入射する光の反射を低減させるために前記バルク屈折率に向かって徐々に変化する有効屈折率を有する光学変換層（５１１）を形成する、実質的に鉛直に延在する高アスペクト比のナノ構造（５１０）を形成するステップを含み、前記第１の誘電層は前記ナノ構造を実質的に等角的にカバーするように形成される、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の誘電層（５０４）は原子層エピタキシＡＬＤによって形成される、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
たとえばフォトダイオードなど、さまざまなタイプの半導体光検出器は、たとえば医療、セキュリティ、および産業用の適用のためのイメージングおよび非イメージング光感知システムなどの異なる光感知適用において広く用いられている。
【０００２】
通常、半導体光検出器はｐ−ｎ接合に基づくフォトダイオードを含む。ｐ−ｎ接合は一般的に、半導体基板表面に異種不純物、すなわち半導体基板とは異なる導電型の不純物を注入し、その注入領域をアニーリングすることによって形成される。
【０００３】
代替的なアプローチとして、従来のｐ−ｎ接合の代わりに、誘導接合に基づく光検出器が提案されている。誘導接合は、半導体基板と、半導体基板上の固定された正味電荷を有する誘電層とを含む構造において作製されてもよい。基板の多数キャリアと同じ極性の十分に高い固定正味電荷によって、基板の表面近くに反転層が作製されて、空乏領域によって基板のバルクから分離されてもよい。このことによって、反転層と基板のバルクとの間に形成されるｐ−ｎ型接合が効果的にもたらされてもよい。たとえば、Ｊｕｎｔｕｎｅｎらは非特許文献１において、ｎ型Ｓｉ基板上のＡｌ２Ｏ３の誘電層によって作製される誘導接合に基づく光検出器を報告した。
【０００４】
誘電層の外部固定正味電荷によって誘導される反転層および空乏領域は、光検出器に加えて、たとえばダイオードおよびトランジスタなどの他のタイプの半導体構造に使用されてもよい。
【０００５】
通常、誘導接合を有する半導体構造は、その誘導接合が使用される動作範囲を有する。他方で、こうした動作範囲の外側では、誘導接合の影響は通常望ましくない。たとえば、誘導接合を使用する光検出器に対して、光検出器の活性範囲の外側に反転層によって形成される水平チャネルを遮断するためのさまざまなガードリングおよびその他のタイプの「チャネル停止」構造が提案されている。しかし、先行技術のチャネル停止構造は理想的ではなく、付加的な処理ステップも必要とすることがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「Ｎｅａｒ−ｕｎｉｔｙ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｏｆ  ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ｂｌａｃｋ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ」，Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  １０，７７７−７８１（２０１６）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この概要は、以下の詳細な説明にさらに記載される概念から選択したものを簡略化した形で紹介するために提供されるものである。この概要は、請求される主題の主要な特徴または必須の特徴を識別することは意図されておらず、請求される主題の範囲を限定するために用いられることも意図されていない。
【０００８】
１つの態様において、幅と、その幅を部分的にカバーする動作範囲とを有する半導体構造が開示され、この半導体構造は、第１の極性の多数電荷キャリアを有する半導体基板と、半導体基板上の第１の極性の誘導正味電荷を有する第１の誘電層とを含む。それによって、誘導正味電荷によって半導体基板内に生成された電界によって、半導体基板内に反転層および空乏領域を有する誘導接合が誘導される。有利には、半導体基板内に生成される電界を動作範囲内に制限するように光検出器構造が構成される。
【０００９】
半導体構造は、たとえばさまざまなタイプの半導体光検出器として実現されてもよい。こうした光検出器は、さまざまな医療、セキュリティ、および産業上の適用に用いられてもよい。光検出器は、たとえばカメラの画像センサ、照度計、およびシャッター制御、イメージングおよびＸ線イメージングシステム、煙検出器、トワイライト検出器、光ファイバリンク、位置センサ、コンピュータ断層撮影（ＣＴ：ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）システム、または光起電／太陽電池などに使用されてもよい。一般的に、光検出器は任意のイメージングまたは非イメージングの光感知または光エネルギ収集デバイスまたはシステムに用いられてもよい。
【００１０】
他方で、半導体基板上の誘電層の正味電荷によって半導体基板内に誘導された反転層を使用する任意のその他の適切な半導体デバイスにおいて、この半導体構造が用いられてもよい。こうした半導体デバイスは、たとえばダイオードもしくはトランジスタ、または任意のその他の適切なタイプの超小型回路などであってもよい。
【００１１】
別の態様においては、上で考察した半導体構造を製造するために用いられ得る製造方法が開示される。
【００１２】
付随する特徴の多くは、添付の図面に関連して考えられる以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されることとなるため、より容易に認識されるだろう。
【００１３】
本記載は、添付の図面に鑑みて読まれる以下の詳細な説明からよりよく理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】半導体構造の概略的な断面斜視図である。
【図２】半導体構造の概略的な断面斜視図である。
【図３】光検出器構造の断面図である。
【図４】半導体構造を製造するための方法を示す流れ図である。
【図５】光検出器構造を製造する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１〜３および図５の図面は縮尺どおりではない。
【００１６】
添付の図面に関連して以下に提供される詳細な説明は、いくつかの実施形態の説明であることが意図されており、それらの実施形態が構成、実施、または使用され得る唯一の形を表すことは意図されていない。
【００１７】
層状の半導体構造１００は、図１に示される断面の場所において幅Ｗを有するシート状の構造として形成される。一般的なこの幅および横方向の寸法は、半導体基板の厚さＨよりも実質的に大きい。しかし、横方向の寸法と厚さとの正確な関係は、異なる実施形態において変動してもよい。絶対幅も半導体構造の実施形態および適用分野によって変動してもよく、それはたとえば数百マイクロメートルから数センチメートルの範囲などであってもよい。
【００１８】
半導体構造１００は個別半導体デバイス、エレメント、またはコンポーネントに対する個別構造として実現されてもよく、この場合その幅はこうしたデバイス、エレメント、またはコンポーネントの横方向の範囲全体をカバーしてもよい。他の実施形態において、半導体基板は、たとえば半導体構造のアレイなどのより大きな半導体アセンブリの一体型構造を形成してもよい。
【００１９】
「半導体構造」とは、たとえば光検出器などの完全な動作的半導体コンポーネント、エレメント、またはデバイスの構造上の部分、層、およびエレメントのすべてまたは一部のみを含んでもよい構造を示す。よってこうしたコンポーネント、エレメント、またはデバイスの一部のみを形成する場合の「構造」という用語は、こうしたコンポーネント、エレメント、もしくはデバイス「に対する」構造、またはその構成要素と考えられてもよい。
【００２０】
図１の半導体構造１００は、たとえば光検出器構造などとして実現されてもよい。「光検出器構造」とは、光検出器の一部を形成しても全体を形成してもよい構造を示す。よって、完全な動作可能な光検出器は、この光検出器構造に加えて層および構造を含んでもよい。他方で、光検出器構造は代替的に、動作可能な光検出器のすべての必須部分を含んでいてもよい。
【００２１】
一方で「光検出器」とは、光検出器に吸収された入射光エネルギを電気信号（単数または複数）および／または電気エネルギ（光起電／太陽電池）に変換できる半導体コンポーネントを示す。光検出器の主要な目的は、光の感知または光エネルギを収集して電気エネルギに変換することであってもよい。「光」とは、電磁スペクトルの紫外、可視、および赤外領域を示す。光検出器は、入射光の直接検出に加えて、それ自体が、またはシンチレータに関連して、たとえばＸ線などのイオン化放射線を検出するためにも用いられてもよい。
【００２２】
「光検出器」は、完全なスタンドアロン光感知コンポーネントであってもよい。代替的に、光検出器はたとえば光検出器エレメントのアレイなどのより大きな検出器アセンブリの一体型部分を形成してもよい。たとえば、複数の光検出器または光検出器エレメントが配置されてセンサを形成してもよく、ここで各々の光検出器または光検出器エレメントがセンサの１画素を形成してもよい。
【００２３】
他の実施形態において、基本的に図１による半導体構造は、たとえばダイオードもしくはトランジスタ、または反転層を使用する任意の適切なタイプの超小型回路などとして実現されてもよい。
【００２４】
図１の半導体構造１００は横方向において実質的に矩形であり、図１に示される断面は半導体構造の中心線で切断されている。よって図１の図面は、半導体構造全体の半分を示している。
【００２５】
半導体構造１００は、図１の図面において点線によってマーク付けされた動作範囲１０１を有する。「範囲」とは、半導体構造の横方向において観察または定義される領域または区域を示す。
【００２６】
図１の実施例において、動作範囲１０１は半導体基板の実質的に中央に位置決めされ、かつ実質的に円形である。他の実施形態においては、異なる形状を有し、かつ／または異なる態様で位置決めされた動作範囲が用いられてもよい。いくつかの実施形態において、半導体構造は２つ以上の動作範囲を有してもよい。
【００２７】
「動作範囲」とは、半導体構造が自身の幅を有する横方向または面において観察される、半導体構造の半導体特性を使用した主要機能が行われるように設計された範囲として働くように特定的に構成された特定の範囲を示す。こうした主要機能は、たとえば電荷キャリアの異なる導電型または極性を有する半導体領域間の接合による光の検出などを含んでもよい。よって光検出器構造の場合、動作範囲は検出すべき光を受取って吸収するための活性範囲を形成してもよい。他の実施形態において、こうした主要機能は、たとえば電流チャネルとして働くことなどを含んでもよい。以下に考察されるとおり、図１の実施例においては、こうした主要機能のために誘導接合が使用される。
【００２８】
他方で、半導体構造の幅の一部しかカバーしていない特定の「動作範囲」は、この動作範囲の外側ではこうした主要機能が起こらないように設計されていること、および／またはこうした主要機能が基づいている特定の半導体特性が何ら特定の影響を有さないことを示す。
【００２９】
図１の層状の半導体構造１００は、第１の極性の多数電荷キャリアを有する半導体基板１０２を含む。
【００３０】
半導体「基板」とは、元素半導体または化合物半導体であり得る半導体材料で形成された基板層または基体層を示す。
【００３１】
「極性」とは、半導体材料の電荷キャリア、すなわち電子または正孔の正または負の性質を示しており、それらによる極性はそれぞれｎ型（導電性）またはｐ型（導電性）である。
【００３２】
第１の極性は、ｎ型またはｐ型のいずれであってもよい。ある実施形態において、半導体基板はｎドープシリコンであり、それによって第１の極性はｎ型となる。
【００３３】
ｎ型またはｐ型の導電性は、半導体基板の半導体材料に存在する好適な不純物によって達成されてもよい。
【００３４】
図１の実施例において、半導体基板１０２は半導体構造の幅全体に延在しており、すなわち半導体構造の全範囲をカバーしている。他の実施形態において、半導体基板は半導体構造の範囲または幅の一部しかカバーしていなくてもよい。
【００３５】
半導体基板１０２は、光検出器構造１００の前側を定める前（ｆｒоｎｔ）表面１０３を有する。
【００３６】
半導体基板の「前」表面およびそれによって定められる光検出器構造の「前」側は、半導体基板の表面および光検出器基板の関連する側部を示し、以下に考察される誘導正味電荷を有する第１の誘電層は、その表面上およびその側部上に位置する。検出されるべき光またはイオン化放射線は、この前側または反対の「裏」側から光検出器構造に入射して受取られてもよい。
【００３７】
厚さ方向において、半導体構造１００の主要機能は、半導体構造の厚さの一部しかカバーしていない領域において行われるように設計されてもよい。こうした動作領域は、問題の半導体構造のタイプおよびその設計された動作によって、半導体構造の異なる高さ、すなわち半導体構造の表面からの異なる深さに位置してもよい。以下に考察されるとおり、図１の実施例において、こうした領域は半導体基板１０２の前表面１０３の近くに位置する。
【００３８】
半導体構造１００はさらに、半導体基板上に第１の極性の誘導正味電荷を有する第１の誘電層１０４を含む。
【００３９】
「誘電層」とは、誘電材料で形成された層形成構造、すなわち半導体構造の横方向に延在する構造を示す。誘電層は、任意の適切な添加剤プロセスを用いて、半導体基板の既存の表面上に誘電材料を添加することによって形成されてもよい。代替的に、たとえば半導体基板の上または中に単に酸素を導入することによって、半導体基板材料の一部と酸素とが酸化物層を形成し得ることによって、誘電層としての酸化物層が形成されてもよい。半導体基板「上」に位置することは、第１の誘電層が半導体基板の真上に直接接触して位置することを必要とするものではなく、それらの間に１つまたはそれ以上の中間層が存在してもよい。
【００４０】
第１の誘電層は、たとえば酸化物などを含んでもよい。特に、光検出器構造として実現される半導体構造１００の場合、こうした酸化物はたとえば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３などの透明酸化物であってもよい。
【００４１】
「透明」とは、透明酸化物で形成された層が、こうした層に入射する関連波長範囲における光エネルギの主要部分を伝達する能力を示す。光検出器構造の場合、関連波長範囲とはその光検出器構造の意図される動作波長を示す。たとえば、透明層は自身に入射される関連波長範囲における光エネルギの５０％以上、たとえば８０％以上などを伝達してもよい。透明度が高いほど、光検出器構造の有し得る感度が高くなる。
【００４２】
「正味電荷」とは、半導体基板と同じ第１の極性を有する、すなわち同じ導電型である第１の誘電層における電荷全体の合計を示す。よって、ｐ型またはｎ型の導電性を有する半導体基板による第１の誘電層の正味電荷は、それぞれ正または負である。
【００４３】
第１の誘電層の負または正の正味電荷は、第１の誘電層の材料の固有特性であってもよいし、第１の誘電層の製造方法によって必然的にもたらされてもよい。加えて、製造プロセスパラメータを適切に選択することによって、正味電荷を調整できてもよい。
【００４４】
たとえば、酸化物層にもたらされる正味電荷は、酸化前の表面前処理に依存してもよい。関連要素は、実際に用いられる洗浄法、自然酸化物の形成の可能な許容量、および洗浄によってもたらされ得る化学酸化物を含む。結果として得られる正味電荷は、酸化物堆積プロセスの詳細、たとえば前駆物質材料、堆積およびパージサイクルの持続時間、温度などにも依存する。酸化物層の正味電荷はさらに、たとえばアニーリングならびに／またはさまざまな圧力および雰囲気への露出などによる堆積酸化物層の後処理に影響されることがある。上述のＡｌ２Ｏ３は、通常のプロセスによって生成されるときに、本質的に負の正味電荷を有する誘電材料の例である。
【００４５】
「誘導」正味電荷という表現は、誘導正味電荷によって半導体基板内に生成された電界Ｅによって、半導体基板内に誘導接合１０５が誘導されることを示す。
【００４６】
「誘導接合」は、半導体と同じ導電型の外部電荷によって誘導された、半導体内に形成された反転層または領域に関連付けられる。たとえば、ｎドープＳｉなどのｎ型半導体で形成された基板の頂部にたとえばＡｌ２Ｏ３の層などの負の正味電荷を有する誘電層が形成されるとき、基板内に生成された電界によって、誘電層が位置する基板の表面に向かって正孔が引き付けられ、電子は反発される。もし電界が十分に強く、かつ基板のドーピング濃度が十分に低ければ、正孔は基板の薄層をｐ型に反転させるだろう。反転層とバルクとは接触しているため、それらは効果的にｐ−ｎ接合を形成することとなり、このシステムはダイオードとして振舞うことになる。誘電層の正味電荷が正のときは、ｐ型基板に対しても同じ原理が当てはまる。
【００４７】
「反転」とは、少数キャリア濃度が多数キャリア濃度を超えている層または領域を示す。これは弱反転限界と呼ばれてもよい。少数キャリア濃度がバルクドーピング濃度も超えているとき、強反転が達成される。
【００４８】
誘導接合を達成するために必要とされる正味電荷は、基板キャリア密度に依存する。低いキャリア密度を有する非常に高い抵抗率の材料の場合は、１・１０９ｅ／ｃｍ３未満の正味電荷であっても反転を誘導することがある。たとえばソーラー産業などにおけるより典型的な抵抗率では、下限は１・１０１１ｅ／ｃｍ３の範囲にあってもよい。
【００４９】
よって、半導体基板内に反転が生じる程度に基板のｎ型半導体材料内で十分な外部の負の正味電荷が正孔を引き付けて、誘導「ｐオンｎ」接合すなわち誘導接合をもたらすときに、ｎ型半導体基板内に誘導接合が形成されてもよい。
【００５０】
よって、反対の導電型を有する２つの半導体領域に基づく従来のｐ−ｎ接合の代わりに、誘導接合は所与の導電型の単一の半導体基板内に形成され、半導体基板と同じ導電型を表す外部電荷すなわち半導体基板の外側の電荷によって誘導される。図１の光検出器構造１００において、半導体基板１０２内に誘導接合１０５を形成するために好適なこうした外部電荷は、酸化物層１０４の誘導正味電荷によって提供される。
【００５１】
誘導接合１０５、ならびにそれに関連する反転層１０６および空乏領域１０７は、半導体構造１００の前表面１０３に隣接して位置する。それらはともに半導体基板１００の厚さ方向に定義または観察される動作領域１０８を形成し、半導体構造１００の主要機能、たとえば光検出器または光起電構造の場合の光感知などは、この動作領域において行われるように設計されている。
【００５２】
誘導接合は、基本的に従来のｐ−ｎ接合と同様に動作して、同じ目的に対する働きをする。たとえば光検出器構造において、誘導接合は、従来のフォトダイオードまたはｐ−ｎ接合に基づく他のタイプの光検出器におけるｐ−ｎ接合と同じ目的および機能に対する働きをする。よって、光の吸収を介して半導体基板の半導体材料に生じた自由キャリアは、誘導接合およびその空乏領域の異なる側部に収集されてもよい。
【００５３】
半導体基板１００の誘導接合１０５は、さまざまな利点を提供してもよい。たとえば、負に帯電した酸化物層によって提供された負電荷によって誘導された誘導接合１０５は、自由電荷キャリアの再結合を通常増加させるｐ−ｎ接合に対するイオン注入を必要とせずにダイオード型光検出器を製造して有することを可能にする。よってたとえば、低い表面再結合を有する光検出器構造が実現されてもよい。さらに、誘導接合を形成するために必要とされる誘導正味電荷を提供する第１の誘電層が、半導体基板１０３の表面の効率的なパッシベーションのための働きもしてもよい。
【００５４】
図１の実施例において、第１の誘電層１０４は半導体構造１００の前表面１０３の実質的に全体をカバーしており、すなわちそれは実質的に半導体構造１００の幅Ｗ全体に延在している。よって、第１の誘電層は動作範囲１０１内にのみ位置するのではなく、その外側にも延在する。他の実施形態においては、半導体構造の動作範囲の外側に延在するが、その前表面全体をカバーしていない第１の誘電層が用いられてもよい。
【００５５】
図１の半導体構造１００はさらに、動作範囲の外側に第２の誘電層１０９を含む。図１の実施例において、第２の誘電範囲は、動作範囲１０１を除く半導体構造１００の前表面１０３全体をカバーする。他の実施形態において、第２の誘電層は、半導体構造の前表面の動作範囲の外側の異なる部分を含んでもよい。加えてこうした実施形態においては、第２の誘電層の延在が動作範囲の外側の第１の誘電層の延在と重複または一致してもよい。
【００５６】
第２の誘電層は、第１の極性とは反対の第２の極性の補償正味電荷を有し、この補償正味電荷は、誘導正味電荷によって半導体基板内に生成された電界を少なくとも部分的に、おそらくは完全に補償する。第２の極性の「反対であること」とは、第１の極性がｎ型またはｐ型である場合に、第２の極性がそれぞれｐ型またはｎ型であることを示す。
【００５７】
誘導正味電荷によって生成される電界Ｅを「補償する」とは、第２の誘電層の補償正味電荷が反対の電界Ｅ’を生成し、その結果として、第１および第２の誘電層の両方が存在する範囲（単数または複数）において、第１および第２の誘電層によって半導体基板１０３内に減少した正味電界Ｅ”が生成されることを示す。正味電界はゼロまたは負であってもよく、すなわち第１の誘電層の誘導正味電荷によって生成される電界Ｅとは反対の方向を有してもよい。
【００５８】
それによって、半導体基板内に生成される電界Ｅを動作範囲１０１内に制限するように光検出器構造が有利に構成される。結果的に、反転を生じる限界未満に正味電界Ｅ”を下げる十分な補償によって、誘導接合の形成をもたらす反転層も動作範囲１０１内に制限され、すなわち実質的にそこだけに延在するように限定される。このことは、半導体構造の動作および性能に多くの利点をもたらしてもよい。
【００５９】
最初に、電界Ｅを動作範囲１０１内に制限することによって、半導体構造のたとえば光感知などの主要機能が、空間的に良好に制御されて行われるようになる。さらに、たとえば反転層によって形成される電流チャネルの存在によって半導体構造の端縁から電流が横方向に漏れることなどの望ましくない副作用も回避されてもよい。後者は、特に光検出器構造における性能を改善してもよい。
【００６０】
第１の誘電層と同様に、第２の誘電層の負または正の正味電荷は、第２の誘電層の材料の固有特性であってもよいし、第２の誘電層の製造方法によって必然的にもたらされてもよい。加えて、製造プロセスパラメータを適切に選択することによって、正味電荷を調整できてもよい。
【００６１】
第２の誘電材料は、たとえば二酸化ケイ素ＳｉＯ２などの酸化物などを含んでもよい。二酸化ケイ素はたとえば熱酸化物として形成されることによって、本質的に負の正味電荷を有してもよい。よって二酸化ケイ素は、たとえば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３を含む第１の誘電層を伴う場合などに、第２の誘電材料を形成するために用いられてもよい。
【００６２】
図１の実施例において、第２の誘電層１０９は第１の誘電層１０４と半導体基板１０３との間に位置する。これは、たとえば半導体構造１００の製造プロセスが半導体基板上に熱酸化物を形成するステップを含む場合などにおける直接的な解決策であってもよい。次いで、半導体構造１００の動作範囲１０１から熱酸化物を除去することで十分であってもよい。他の実施形態においては、第１の誘電層が第２の誘電層と半導体構造の半導体基板との間に位置してもよい。
【００６３】
図２の半導体構造は、基本的には図１を参照して上に考察されたもののいずれかによるものであってもよい。上に考察されたものと異なる点は、第２の誘電層が存在しないこと、および第１の誘電層２０４が動作範囲２０１のみに延在し、よってその中のみに位置することである。それによって、第１の誘電層は動作範囲内に「制限（ｃоｎｆｉｎｅ）」される。他の実施形態において、半導体構造の第１の誘電層は半導体基板の動作範囲内にそれほど厳密に「制限」されなくてもよく、すなわち動作範囲の外側にも部分的に延在する可能性がある。よって、動作範囲内に「制限」されるとは、第１の誘電層の少なくとも大部分、おそらくは全体が動作範囲内に位置することを示す。
【００６４】
第１の誘電層２０４の延在の前記制限によって、第１の誘電層２０４の誘導正味電荷によって半導体基板２０２内に生成された電界Ｅが動作範囲２０１内に制限される。よって、第１の誘電層によって生成された電界を別の反対の電界によって補償する代わりに、図２の実施例においては、電界が最初から動作範囲２０１内に制限されたものとして生成される。
【００６５】
半導体基板２０２内に生成された電界Ｅが動作範囲２０１内に「制限」されることは、その電界がもたらす反転層２０６の形成が主に、おそらくは完全に動作範囲内で生じることを示す。
【００６６】
図１および図２において、半導体構造１００、２００は、半導体構造が半導体基板ならびに第１の誘電層および存在し得る第２の誘電層に加えて含み得る任意のコンタクト構造またはその他の層もしくはエレメントを伴わずに示されている。当然ながら、半導体構造は任意の適切な付加的な層およびエレメントを含んでもよい。
【００６７】
図３の光検出器構造３００は、基本的には図１を参照して上に考察されたもののいずれかによるものであってもよい。
【００６８】
図３の半導体構造３００の半導体基板３０２は、バルク屈折率ｎを有する。
【００６９】
図１の半導体構造１００とは異なり、図３の実施例の半導体基板３００の前表面３０３は、横方向すなわち半導体構造の幅の方向に対して実質的に垂直に延在する高アスペクト比ナノ構造３１０を含む。
【００７０】
「ナノ構造」とは、サブミクロン範囲すなわちマイクロメートル以下の、少なくとも１つの特徴的寸法を有する構造を示す。光学的観点からいうと、こうした寸法は実質的に典型的な光検出器の関連検出波長の範囲内またはそれ未満である。当業者に公知であるとおり、サブ波長の特徴または実質的に関連波長の範囲内の特徴は、バルク材料からの光の伝播に異なる態様で影響し得る。
【００７１】
実質的に鉛直に延在する「高アスペクト比」ナノ構造とは、横方向の寸法の数倍の高さを有する構造を示す。こうしたナノ構造は、たとえば円筒形もしくは円錐形の柱、細い角錐、またはそれらの対応する空洞の形の反転形状などを含んでもよい。
【００７２】
ナノ構造３１０の、横方向に対して垂直な方向の平均の高さは５００ｎｍから１５００ｎｍ、たとえば約６００ｎｍまたは８００ｎｍから１０００ｎｍなどの範囲であってもよく、水平方向の平均の幅は５０ｎｍまたは１００ｎｍから４００ｎｍ、たとえば２００ｎｍから３００ｎｍなどの範囲であってもよい。
【００７３】
ナノ構造３１０は光学変換層３１１を形成し、この光学変換層３１１においては、関連波長範囲の範囲内またはそれ未満のナノ構造の寸法のために、光が半導体基板のバルク材料とは異なる挙動をする。光学変換層の有効屈折率ｎｅｆｆは、ナノ構造に接触する材料の周囲屈折率からバルク屈折率に向かって徐々に変化して、光検出器構造の前側から入射する光の反射を低減させる。たとえば、光検出器構造が屈折率１を有する周囲空気に露出されながら用いられるように設計されているとき、有効屈折率は１からバルク屈折率に徐々に変化してもよい。よって、平均有効屈折率は周囲屈折率とバルク屈折率との間に設定される。
【００７４】
「有効屈折率」は、光とナノ構造の材料層との相互作用に関する補助的な定義である。関連波長の範囲内またはそれ未満のナノ構造は、こうしたナノ構造の層における光の挙動を、ナノ構造を有さない同じ材料の対応する層とは異なるものにする。この異なる挙動は「有効屈折率」という補助的用語によって説明され得る。こうしたナノ構造の材料層においては、あたかもその層が変換層の各レベルにおいてそのレベルの有効率（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ）に等しい屈折率を有する徐々に変化するバルク材料でできているかのように光が挙動して相互作用する。
【００７５】
半導体基板３０２は、ｎ型またはｐ型の導電性であってもよいシリコンを含んでもよい。その場合、光学変換層３１１はブラックシリコンを含んでもよい。
【００７６】
当業者に公知であるとおり、「ブラックシリコン」とは、徐々に変化する有効屈折率を有する光学変換層を生成するシリコン表面上のナノ構造化を示す。ブラックシリコンは、たとえば裏側に自身のｐ−ｎ接合を有するｐ型シリコン太陽電池の前表面における反射防止層などとしての使用が報告されている。たとえばＳａｖｉｎ，Ｈ．らの「Ｂｌａｃｋ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌｓ  ｗｉｔｈ  ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ  ｂａｃｋ−ｃｏｎｔａｃｔｓ  ａｃｈｉｅｖｅ  ２２．１％  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」，Ｎａｔｕｒｅ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  １０，６２４−６２８（２０１５）などを参照。フォトダイオードタイプの光検出器構造においても、同様の構成が実現されてもよい。
【００７７】
図３の実施例においては、半導体基板３０２の前表面、すなわち半導体構造の実際の活性部分を形成する誘導接合３０５と同じ半導体構造の側において、ブラックシリコンまたは別のタイプのナノ構造を有する光学変換層が使用される。
【００７８】
ブラックシリコンを含み得る光学変換層は、光検出器構造の前側から入射する光の反射低減によって、光検出器構造の感度全体を改善してもよい。有利には、光学変換層の反射防止性能は、非常に低い温度依存性を有してもよい。さらに、ナノ構造によって形成される光学変換層は、半導体基板の平坦な前表面と比べて反転層を深くしてもよい。この深くすることは、半導体基板の表面積の増加によって、半導体基板における第１の誘電層材料およびその誘導正味電荷の量が増加し、この誘導正味電荷の量が増加することによってより多くの正孔を引き付け得ることによって達成されてもよい。このように反転層を深くすることで、誘導接合の性能が改善されてもよい。
【００７９】
図１の光検出器構造１００と同様に、図３の光検出器構造３００において、第１の誘電層３０４は半導体基板３０２の前表面３０３に位置する。第１の誘電層３０４はナノ構造（ｎａｎｏｃｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）３１０を実質的に等角的にカバーしており、すなわち実質的に均一な層の厚さで従っている。こうした等角コーティングは、たとえば原子層堆積（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）ＡＬＤによって第１の誘電層を形成することなどによって達成されてもよい。
【００８０】
図１を参照して上に考察されたとおり、第１の誘電層３０４は、たとえば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３などの透明酸化物か、または誘導接合３０５を誘導するために十分な誘導正味電荷を有する任意のその他の好適な透明酸化物層などを含んでもよい。
【００８１】
図１の光検出器構造１００と同様に、動作範囲３０１の外側には半導体基板３０２と第１の誘電層３０４との間に第２の誘電層３０９が位置決めされており、かつ第１の誘電層の第１の極性および半導体基板の多数電荷キャリアとは反対の第２の極性の補償正味電荷を有する。それによって、半導体基板３０２内に生成された電界Ｅは動作範囲内に制限される。
【００８２】
他の実施形態においては、図３を参照して上に考察されたもののいずれかと他の部分は同様であるが、第２の誘電層の代わりに図２の半導体構造２００による動作範囲内に第１の誘電層が制限されている光検出器構造が実現されてもよい。
【００８３】
図３の光検出器構造３００において、ナノ構造３１０およびそれによって形成される光学変換層３１１は、動作範囲３０１内にのみ存在する。
【００８４】
動作範囲３０１の外側において、半導体基板３０２の前表面３０３は、周囲非構造化され、ナノ構造を含まない平坦範囲３１２を有する。この平坦範囲において、第１および第２の誘電層３０４、３０９を通って形成された周囲開口部３１４の中に、光検出器構造のアノード／カソードコンタクトとして働く導電性の周囲前コンタクト３１３が形成される。前コンタクトは、半導体基板３０２の前表面３０３を通って誘導接合３０５の上の半導体基板の上側部分まで延在する。
【００８５】
平坦範囲３１２の前コンタクト３１３と半導体構造３００の端縁との間に、おそらくは前コンタクト３１３の形成と同様にして、ガードリングとして働く付加的な周囲コンタクト３１６が形成される。「ガードリング」とは、関連するアノードまたはカソードコンタクトを取り囲む周囲または環状のコンタクト構造を示す。別様には光検出器構造の端縁を流れてアノードコンタクトから収集される光生成電流を妨げるおそれのある漏洩電流を収集するために、ガードリングの存在が用いられてもよい。他の実施形態においては、任意のガードリングを有さない光検出器が実現されてもよい。こうした実施例の１つが図５に示されている。
【００８６】
他の実施形態においては、連続的な周囲平坦範囲、酸化物層におけるそれぞれの周囲開口部（単数または複数）ならびに周囲前コンタクトおよび存在し得るガードリングの代わりに、光検出器構造の異なる場所に任意の数の別個の平坦範囲ならびにそれぞれの別個の開口部およびコンタクトが存在してもよい。
【００８７】
半導体基板３０２は前表面３０４の反対側の裏（ｂａｃｋ）表面３１７を有し、光検出器構造のカソード／アノードコンタクトとして働く導電性の裏コンタクト３１８が裏表面上に隣接して形成される。
【００８８】
前および裏コンタクト３１３、３１８は、たとえば金属および／または十分に高い導電性を有する任意のその他の好適な材料を含むものとして作製されてもよい。前および裏コンタクトは、光検出器を外部回路に接続するための手段を提供する。こうした外部回路は、必要であれば誘導接合３０５にバイアスをかけるため、および光検出器構造３００における光の吸収に応答して発生した電気信号（単数または複数）を収集するために用いられてもよい。
【００８９】
他の実施形態においては、連続的な裏コンタクト層の代わりに、光検出器構造は任意の数の別個の裏コンタクトエレメントまたは構造を含んでもよい。
【００９０】
さらに他の実施形態においては、半導体基板の裏表面上に形成された１つの単一連続カソード／アノードコンタクトまたは複数の別個のカソード／アノードコンタクトの代わりに、半導体基板の前表面に１つまたはそれ以上のカソード／アノードコンタクトも形成されてもよい。よって、半導体基板の前表面に位置するアノード／カソードコンタクト（単数または複数）およびカソード／アノード（ｎｏｄｅ）コンタクト（単数または複数）の両方を有する実施形態が可能である。
【００９１】
半導体基板の裏表面における裏コンタクト性能および電流拡散を改善するために、半導体基板はたとえば、残りの半導体基板よりも高い導電性を有する裏表面層などを含んでもよい。それに応じて、前側コンタクトと反転領域または層との間のコンタクトを改善するために、適切な極性／導電型のドーピングが半導体基板の前表面の近くに配置されてもよい。前および裏コンタクトの構造は、図５を参照して以下により詳細に考察される。
【００９２】
上に考察されたものによる前および裏コンタクト構造は、図１および図２を参照して上に考察されたものによる光検出器構造にも存在してもよい。半導体基板の前表面にナノ構造を有さない半導体構造の場合は、当然半導体構造の所望の性能および設計された動作のやり方を考慮に入れて、半導体基板の実質的に平坦な前表面の任意の場所に前コンタクトが形成されてもよいため、特定の平坦範囲は必要ない。
【００９３】
上記では、主に光検出器構造の構造および材料の態様が考察されている。以下では、光検出器構造に関連する製造の態様により重点が置かれることになる。構造および材料の態様に関連する実施のやり方、定義、詳細、および利点について上述されたことは、必要な変更を加えて、以下に考察される方法の態様にも適用される。逆も同様に適用される。
【００９４】
図４の方法４００は、半導体構造の幅の一部をカバーする動作範囲を有する、横方向の幅を有する半導体構造を製造するために用いられてもよい。こうした半導体基板は、図１および図２を参照して上に考察されたもののいずれかによるものであってもよい。
【００９５】
方法４００は、動作４０１において、第１の極性の多数電荷キャリアを有する半導体基板を提供することによって開始される。第１の極性は、ｎ型または（ｏｆ）ｐ型であってもよい。半導体基板は、たとえばシリコンＳｉもしくはゲルマニウムＧｅなどの任意の適切な元素半導体、またはたとえばガリウムヒ素ＧａＡｓもしくは窒化ガリウムＧａＮなどの化合物半導体、またはそれらの任意の適切な派生体（ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）で形成されてもよい。一実施形態において、半導体基板はｎ型シリコンで形成される。
【００９６】
ステップ４０２において、動作範囲の外側の半導体基板上に第２の誘電層が形成される。第２の誘電層は、第１の極性とは反対の第２の極性の補償正味電荷を有する。
【００９７】
動作４０３において、この方法は、半導体基板上および実際には半導体基板上にすでに位置する第２の誘電層の上にも、第１の極性の誘導正味電荷を有する第１の誘電層を形成するステップを含む。第１の誘電体は、たとえば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３などの透明酸化物などの酸化物などを含むか、またはそれで形成されてもよい。たとえばｎ型シリコンで形成された半導体基板の場合には、負の正味電荷を有する酸化アルミニウムが用いられてもよい。よって第２の誘電層は、たとえば本質的に正の正味電荷を有する二酸化ケイ素ＳｉＯ２などを含んでもよい。よって、二酸化ケイ素はたとえば熱酸化物などとして形成されてもよい。他の可能な酸化物は、たとえば酸化ハフニウムＨｆＯ２ｎ、酸化チタンＴｉＯ２、および酸化亜鉛ＺｎＯなどであってもよい。酸化物の代わりに、第１の誘電層はたとえば窒化チタンＴｉＮなどの窒化物を含んでもよいし、完全に窒化物で形成されてもよい。
【００９８】
図４の実施例において、第２の誘電層は第１の誘電層よりも前に半導体基板上に形成されるため、完成した半導体構造において、第２の誘電層は半導体基板と第１の誘電層との間に位置する。他の実施形態においては、第１の誘電層が第２の誘電層よりも前に半導体基板上に形成されてもよく、それによって完成した構造における第１および第２の誘電層の順序が反対であってもよい。
【００９９】
誘導正味電荷によって半導体基板内に生成される電界によって半導体基板内に誘導接合が誘導されるように、半導体基板の導電性および第１の誘電層の誘導正味電荷が選択されて調整される。
【０１００】
さらに、動作範囲の外側で、第１の誘電層の誘導正味電荷によって半導体基板内に生成された電界を第２の誘電層の補償正味電荷が少なくとも部分的に補償するように、第２の誘電層の補償正味電荷が選択されて調整される。それによって、半導体基板において生成された電界を半導体構造の動作範囲内に制限するような光検出器構造が形成される。
【０１０１】
他の実施形態においては、第２の誘電層が形成されない方法、またはこうした層が形成された後に除去される方法が用いられてもよい。よって、半導体基板において生成された電界の動作範囲内の制限は、第１の誘電層を動作範囲内に制限するように形成することによって達成されてもよい。
【０１０２】
図５の方法は、たとえば基本的に図３を参照して上に考察されたものによるものであってもよい光検出器構造５００を製造するために用いられてもよい。ただし、図５の光検出器構造５００は任意のガードリングを含まない。
【０１０３】
この方法は、横方向の幅Ｗを有し、バルク屈折率および光検出器構造の前側を定める前表面５０３を有する半導体基板５０２を提供するステップによって開始される。
【０１０４】
図５の実施例において、半導体はｎ型の導電性である。他の実施形態においては、ｐ型の導電性を有する半導体基板が用いられてもよい。
【０１０５】
半導体基板は、１つの単一光検出器構造に対する基板として形成されてもよい。代替的に、半導体基板は複数の光検出器構造に対する一体型基板構造を含んでもよい。
【０１０６】
この方法の第１の実際の動作として、動作Ａにおいて、半導体基板内に前表面５０３から半導体基板内の予め定められた深さまで延在する周囲ｐ＋ドープ領域５１３ａが形成される。ｐ＋ドープ領域は、たとえば半導体基板に好適なイオンを注入することなどによって形成されてもよい。イオン注入の後に、上昇温度におけるアニーリングが続いてもよい。さらに、半導体基板の裏表面５１７に隣接してｎ＋ドープ表面層５１８ａが形成される。前コンタクトのｐ＋ドープ領域と同様に、ｎ＋ドープ領域はたとえばイオン注入およびおそらくはその後のアニーリングなどによって形成されてもよい。図３を参照して上に考察されたとおり、他の実施形態においては、裏コンタクトの代わりにバルク基板に対するコンタクトも半導体基板の前表面に形成されてもよい。
【０１０７】
周囲ｐ＋ドープ領域５１３ａの形成において、半導体基板の前表面５０３に形成された熱酸化物の層５０９が、イオン注入のためのマスク層として用いられる。熱酸化物を通じて形成された周囲開口部５１４を介してｐ＋ドープ領域５１３ａを形成した後、熱酸化物は半導体構造の端縁の範囲、すなわち完成した半導体構造の動作範囲を形成するように設計された中央の範囲５０１の外側に残される。この残った熱酸化物が、完成した半導体構造における「第２の誘電層」を形成する。
【０１０８】
ｐ＋ドープ領域５１３ａおよびｎ＋ドープ表面層５１８ａの目的は、完成した光検出器構造の前／アノードおよび裏／カソードコンタクトの一部としてそれぞれ働くことである。
【０１０９】
他の実施形態においては、前コンタクトの形成と同時に、図３の光検出器３００のものと類似のガードリングも形成されてもよい。
【０１１０】
動作Ｂにおいて、半導体基板５０２の前表面５０３が、実質的に鉛直に延在する高アスペクト比のナノ構造５１０を形成するように構造化される。これによって、光検出器構造の前側から入射する光の反射を低減させるためにバルク屈折率に向かって徐々に変化する有効屈折率を有する光学変換層５１１が形成される。
【０１１１】
半導体基板の前表面の構造化において、任意の好適な公知の技術およびプロセスが用いられてもよい。たとえば、高アスペクト比のナノ構造は、レーザーテクスチャリング、プラズマ浸漬イオン注入、メタルアシストウェットエッチング、または極低温深堀反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ：ｄｅｅｐ  ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｉｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ）によって形成されてもよい。図５に示される実施形態において、構造化は半導体構造５００の中央の範囲５０１にのみ適用されることによって、前表面の周辺範囲における平坦範囲５１２は非構造化のまま、すなわちナノ構造を有さずに残される。ｐ＋ドープ領域が平坦範囲５１２の範囲に位置するように、平坦範囲とｐ＋ドープ領域５１３ａとが整列される。
【０１１２】
半導体基板の前表面を構造化するために用いられる技術に依存して、平坦範囲５１２を構造化せずに残すためにさまざまな代替的アプローチが用いられてもよい。たとえばレーザーテクスチャリングなどのいくつかの技術においては、平坦範囲（単数または複数）に対する範囲（単数または複数）に構造化が適用されないように構造化を空間的に制御することで十分であってもよい。他方で、たとえば半導体基板の前表面をエッチングすることを含む技術などにおいては、半導体基板の前表面にマスク層が形成されてもよく、このマスク層はマスク領域と開口領域とを含んでもよい。こうしたマスク層は、エッチングの間にマスク領域の下の半導体基板の前表面に高アスペクト比のナノ構造が形成されることを防いでもよい。それによって、各マスク領域の下に平坦範囲が残り、次いでマスク層を取り除いた後にそこに前コンタクトが形成されてもよい。
【０１１３】
動作Ｃにおいて、半導体基板内に誘導接合５０５が誘導されるように、半導体基板の前表面に外部負電荷が提供される。図５に示される実施形態においては、半導体基板の前表面およびその上に位置する熱酸化物の上に、負の正味電荷を有する付加的な誘電層５０４を形成することによって外部電荷が提供される。完成した半導体構造５００において、この層は「第１の誘電層」を形成する。
【０１１４】
一実施形態において、動作Ａにおいて提供される半導体基板はｎ型シリコンを含み、動作Ｂにおいて変換層５１１はブラックシリコンを含むように形成される。
【０１１５】
半導体基板の材料としてｎ型シリコンを有する一実施形態において、外部負電荷を提供するステップは、負の正味電荷を有する透明酸化物層を形成するステップを含み、この酸化物層はナノ構造を有する半導体基板の前表面を実質的に等角的にカバーする。この実施形態において、付加的な誘電層５０４としての酸化物層の負の正味電荷によって、誘導接合５０５が誘導される。負の正味電荷を有する酸化物層は、たとえば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３などを含んでもよい。
【０１１６】
酸化アルミニウムを含む酸化物層は、たとえば原子層堆積ＡＬＤなどによって形成されてもよい。
【０１１７】
原子層エピタキシ（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｅｐｉｔａｘｙ）ＡＬＥと呼ばれることもある「原子層堆積」が示すプロセスにおいては、基板が少なくとも２つの前駆物質に対して一度に１つの前駆物質に交互に露出されて、基板の表面（もっと後の段階では当然、基板上にすでに形成されたコーティング層の表面）と前駆物質との本質的に自己限定的な表面反応を交互に繰り返すことによって、基板上にコーティングが形成される。結果として、コーティング材料は分子層によって基板分子層の上で「成長」する。このことは、正確でよく制御された薄膜コーティングの生成を可能にする。
【０１１８】
上の実施形態において、ＡＬＤは、良好に定められた厚さおよびナノ構造化された半導体基板の前表面との優れた適合性を有する酸化物層の形成を可能にする。
【０１１９】
最初に半導体基板５０２の前表面５０３全体の上に付加的な層５０４を形成した後、最初に熱酸化物層５０９を通って延在していた周囲開口部５１４は、この付加的な誘電層５０４も通って存在するようにされる。
【０１２０】
光検出器構造のコンタクトを仕上げるために、図５に示される方法はさらに動作Ｄにおいて、周囲開口部５１４内に導電性の前コンタクト５１３を完成させるステップを含み、この前コンタクトは平坦範囲５１２の半導体基板５０２の前表面５０３を通って誘導接合５０５の上の半導体基板の上側部分まで延在する。
【０１２１】
さらに動作Ｄにおいて、半導体基板５０２の裏表面５１７上に隣接する導電性の裏コンタクト５１８も完成する。
【０１２２】
前および裏コンタクトは、たとえば図３を参照して上に考察された前および裏コンタクトによるものであってもよい。
【０１２３】
図５に示される実施形態において、前コンタクトを前記完成させるステップは、ｐ＋ドープ領域５１３ａの上に周囲金属パッド５１３ｂを形成するステップを含む。よって、完成した前コンタクト５１３は、半導体基板の上側部分におけるｐ＋ドープ領域５１３ａと、このｐ＋ドープ領域の上の金属パッド５１３ｂとを含む。
【０１２４】
同様に、裏コンタクト５１８を前記完成させるステップは、半導体基板の裏表面５１７に隣接して形成されたｎ＋ドープ表面層５１８ａの上に金属層５１８ｂを形成するステップを含む。よって、完成した裏コンタクト５１８は金属層５１８ｂと、半導体基板５０２のｎ＋ドープ表面層５１８ａとを含む。
【０１２５】
金属パッド５１３ｂおよび金属層５１８ｂは、たとえばアルミニウムまたは何らかのその他の好適なコンタクト金属のスパッタリングなどによって形成されてもよい。
【０１２６】
他の実施形態においては、光検出器構造内に異なるタイプおよび構成の前および裏コンタクトが形成されて存在してもよい。特に、図３を参照して上に考察されたことと同様に、１つまたはそれ以上の周囲前コンタクトおよび連続的な裏コンタクト層とは異なるコンタクトレイアウトが形成されてもよい。
【０１２７】
さらに、当然のことながら前および裏コンタクトを形成するための上記の動作は、単なる一例を表すものである。他の実施形態においては、コンタクトを形成するために任意の他の適切なプロセスが用いられてもよい。たとえば、可能なプロセスの範囲を限定することなく、コンタクトの形成にはたとえば金属コンタクトおよびドーパントのレーザー転写、または金属のレーザー誘導化学蒸着など、さまざまなレーザー援用の処理方法が用いられてもよい。図５を参照して上に考察されたもの以外のプロセスを用いて、製造プロセス全体の任意の適切な段階において、コンタクトが形成されてもよい。
【０１２８】
上に考察された実施形態のいずれかにおいて、半導体基板は、たとえば１００μｍまたは２００μｍから５００μｍなどの範囲の鉛直方向の厚さを有してもよい。入射光の十分に大きい部分が基板内に吸収されることを確実にするために、厚さを十分に大きくするべきである。たとえば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３を含む酸化物層などの酸化物層によって外部電荷が提供される実施形態においては、酸化物層の厚さはたとえば数十ナノメートルの範囲などであってもよい。
【０１２９】
上記においては、光検出器構造および光検出器に関する態様が考察されている。しかし他の実施形態においては、上記で光検出器または光検出器構造を示した構造およびデバイスが、電磁スペクトルの可視部分の外側の電磁放射線および粒子放射線を検出するためにも用いられてもよい。この意味で、光検出器および光検出器構造に関して上述されたことはすべて、必要な変更を加えて、イオン化放射線を含む電磁放射線または粒子放射線を検出するための放射線検出器および放射線検出器構造にも、より一般的に適用される。
【０１３０】
こうした他のタイプの放射線に対する好適な検出性能は、たとえば検出器構造に光検出器動作に用いられるよりも高い電圧によってバイアスをかけることなどによって達成されてもよい。
【０１３１】
（光学）変換層またはブラックシリコンの層は、可視スペクトルの外側の電磁放射線および／または粒子放射線の場合においても利点を提供してもよい。たとえばこうした層においては、表面積が平坦な表面と比べて数倍であるため、かなり高い電荷を生じてもよく、その結果より深い誘導がもたらされ、次いでより良好な導電性がもたらされ、これは任意の検出器適用において有利である。
【０１３２】
以下にいくつかの態様を短くさらに考察する。
【０１３３】
第１の態様において、横方向の幅を有し、半導体構造の幅の一部をカバーする動作範囲を有する層状の半導体構造は、第１の極性の多数電荷キャリアを有する半導体基板と、半導体基板上の第１の極性の誘導正味電荷を有する第１の誘電層とを含み、誘導正味電荷によって半導体基板内に生成された電界によって半導体基板内に誘導接合（１０５）が誘導され、この半導体構造は、半導体基板内に生成された電界を動作範囲内に制限するように構成されている。
【０１３４】
ある実施形態において、第１の極性はｎ型である。
【０１３５】
前の実施形態による実施形態において、半導体基板はシリコンで形成される。
【０１３６】
先行する実施形態のいずれかによるものであってもよい実施形態において、第１の誘電層は透明酸化物を含む。
【０１３７】
前の実施形態による実施形態において、透明酸化物は酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３である。
【０１３８】
先行する実施形態のいずれかによるものであってもよい実施形態において、第１の誘電層は動作範囲の外側に延在し、半導体構造はさらに、動作範囲の外側に、第１の極性とは反対の第２の極性の補償正味電荷を有する第２の誘電層を含み、この補償正味電荷は誘導正味電荷によって半導体基板内に生成された電界を少なくとも部分的に補償する。
【０１３９】
前の実施形態による実施形態において、第２の誘電層は、第１の誘電層と半導体基板との間に位置する。
【０１４０】
前の２つの実施形態のいずれかによるものであってもよい実施形態において、第１の極性はｎ型であり、第２の誘電層は二酸化ケイ素ＳｉＯ２を含む。
【０１４１】
上の最初の４つの実施形態のいずれかによるものであってもよい実施形態において、第１の誘電層は動作範囲内に制限される。
【０１４２】
先行する実施形態のいずれかによるものであってもよい実施形態において、層状の半導体構造は光検出器として実現され、その動作範囲は検出されるべき光を受取って吸収するための活性範囲である。
【０１４３】
前の実施形態による実施形態において、半導体基板はバルク屈折率と、光検出器構造の前側を定める前表面とを有し、第１の誘電層は前表面上に位置し、前表面は横方向に対して実質的に垂直に延在する高アスペクト比のナノ構造を含み、このナノ構造は、光検出器構造の前側から入射する光の反射を低減させるためにバルク屈折率に向かって徐々に変化する有効屈折率を有する光学変換層を形成し、第１の誘電層はナノ構造を実質的に等角的にカバーする。
【０１４４】
第２の態様において、横方向の幅を有し、半導体構造の幅の一部をカバーする動作範囲を有する半導体構造（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を製造するための方法は、第１の極性の多数電荷キャリアを有する半導体基板を提供するステップと、半導体基板上に第１の極性の誘導正味電荷を有する第１の誘電層を形成するステップとを含み、誘導正味電荷によって半導体基板内に生成された電界によって半導体基板内に誘導接合が誘導され、この半導体構造は、半導体基板内に生成された電界を動作範囲内に制限するように形成されている。
【０１４５】
第２の態様の実施形態において、第１の極性はｎ型である。
【０１４６】
前の実施形態による第２の態様の実施形態において、半導体基板はシリコンで形成される。
【０１４７】
先行する第２の態様の実施形態のいずれかによるものであってもよい第２の態様の実施形態において、第１の誘電層は透明酸化物を含むように形成される。
【０１４８】
前の実施形態による第２の態様の実施形態において、透明酸化物は酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３である。
【０１４９】
先行する第２の態様の実施形態のいずれかによるものであってもよい第２の態様の実施形態において、第１の誘電層は動作範囲の外側に延在するように形成され、この方法はさらに、動作範囲の外側に、第１の極性とは反対の第２の極性の補償正味電荷を有する第２の誘電層を形成するステップを含み、この補償正味電荷は誘導正味電荷によって半導体基板内に生成された電界を少なくとも部分的に補償する。
【０１５０】
前の実施形態による第２の態様の実施形態において、第２の誘電層は、第１の誘電層と半導体基板との間に位置するように形成される。
【０１５１】
前の２つの実施形態のいずれかによるものであってもよい第２の態様の実施形態において、第１の極性はｎ型であり、第２の誘電層は二酸化ケイ素ＳｉＯ２を含むように形成される。
【０１５２】
上の第２の態様の最初の４つの実施形態のいずれかによるものであってもよい第２の態様の実施形態において、第１の誘電層は動作範囲内に制限されるように形成される。
【０１５３】
先行する第２の態様の実施形態のいずれかによるものであってもよい実施形態において、層状の半導体構造は光検出器として実現され、その動作範囲は検出されるべき光を受取って吸収するための活性範囲である。
【０１５４】
先行する第２の態様の実施形態のいずれかによるものであってもよい第２の態様の実施形態において、半導体基板はバルク屈折率と、光検出器構造の前側を定める前表面とを有し、第１の誘電層は前表面上に形成され、この方法は、半導体基板の前表面に、光検出器構造の前側から入射する光の反射を低減させるためにバルク屈折率に向かって徐々に変化する有効屈折率を有する光学変換層を形成する、実質的に鉛直に延在する高アスペクト比のナノ構造を形成するステップを含み、第１の誘電層はナノ構造を実質的に等角的にカバーするように形成される。
【０１５５】
前の実施形態による第２の態様の実施形態において、第１の誘電層は原子層エピタキシＡＬＤによって形成される。
【０１５６】
構造的特徴および／または方法的動作に対する特定的な言葉で主題を説明してきたが、添付の請求項において定義される主題は上述される特定の特徴または動作に限定される必要はないことが理解されるべきである。むしろ、上述の特定の特徴および動作は、請求項を実施する形の例として開示されている。
【０１５７】
上述の利益および利点は、１つの実施形態に関するものであってもよいし、いくつかの実施形態に関するものであってもよいことが理解されるだろう。実施形態は、述べられた問題点のいずれかもしくはすべてを解決するもの、または述べられた利益および利点のいずれかもしくはすべてを有するものに限定されない。「ある（ａｎ）」項目に対する参照は、それらの項目の１つまたはそれ以上を示すことがさらに理解されるだろう。
【０１５８】
本明細書において「含む」という用語は、１つまたはそれ以上の付加的な特徴または動作の存在を除外することなく、この用語の後に続く特徴（単数もしくは複数）または動作（単数もしくは複数）を含むことを意味するために用いられる。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【国際調査報告】
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