PHOTODETECTOR CIRCUITS

• Main Authors: LEONG, WENG, YEE, ROBBINS, DAVID, JOHN, GLASPER, JOHN, LEWIS
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 22.01.2004
• Edition: 7
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ELECTRICITY; SEMICONDUCTOR DEVICES

A photodetector circuit incorporates an avalanche photodiode structure having a contact layer (14) forming an ohmic contact over an annular region (18) with the annular guard ring (8). In the fabrication process, the starting substrate can either be the handle wafer of a p- silicon-on-insulator wafer, or a p-Si substrate with an insulating SiO2 layer (4). A window (6) is produced in the insulating layer (4) by conventional photolithographic and etching. A n+ guard ring (8) is created by diffusing donor impurities into the substrate, and a thinner insulating SiO2 layer (22) is thermally grown so as to cover the exposed surface of the substrate within the window (6). P-type dopant is then implanted through the thin oxide layer to increase the doping level near the surface of the substrate. Subsequently a second window (24) is made in the insulating layer (22), and the layer (12) is then epitaxially grown selectively on the area of the substrate exposed by the window (24) in the insulating layer (22). The use of the thin oxide layer (22) reduces the area of the interface between the silicon of the layer (12) and the SiO2 of the layer (22) during the selective epitaxial deposition, thus leading to a reduction in the detrimental effect of the thermal expansion coefficient mismatch and producing less epitaxial defects at the window edge. After the epitaxial layer (12) has been grown the remaining part of the insulating layer (22) is removed by wet oxide etch which exposes an annular portion (26) of the underlying guard ring (8). Subsequently a n+ silicon epi-poly layer (14) is deposited on the surface of the device, and forms an ohmic contact with the guard ring (8), and simultaneously forms the top contact of the photodiode. Such a fabrication process does not significantly increase the fabrication complexity. Although an additional mask is required as compared with the conventional fabrication process, the fact that the layer (14) is in ohmic contact with the guard ring (8) means that it is no longer necessary to provide a separate contact to the guard ring, and as a result the overall number of masks or process steps used may be similar in both processes. L'invention concerne un circuit photodétecteur incorporant une structure de photodiode à avalanches présentant une couche de contact (14) formant un contact ohmique sur une région annulaire (18) avec un anneau de garde annulaire (8). Lors de la fabrication, le substrat de départ peut soit être une plaquette de manipulation d'une plaquette d'isolant sur du silicium de type p, soit un substrat de type p-Si doté d'une couche d'isolation SiO2 (4). Une fenêtre (6) est produite dans la couche d'isolation (4) des procédés classiques de photolithographie et de gravure. Un anneau de garde de type n+ (8) est créé par diffusion des impuretés donneur dans le substrat, et une fine couche d'isolation SiO2 (22) est créée thermiquement, de façon à couvrir la surface exposée du substrat à l'intérieur de la fenêtre (6). Un dopant de type p est alors implanté à travers une couche fine d'oxyde pour augmenter le niveau de dopage à proximité de la surface du substrat. Puis, on crée une seconde fenêtre (24) dans la couche d'isolation (22), et ladite couche (12) est alors accrue de manière épitaxiale de manière sélective sur la zone du substrat exposé par la fenêtre (24) dans la couche d'isolation (22). Après l'accroissement de la couche épitaxiale (12), la partie restante de la couche d'isolation (22) est éliminée par nettoyage oxyde humide qui expose ladite partie annulaire (26) de l'anneau de garde sous-jacent (8). Puis, une couche (14) épitaxiale poly de silicium de type n est déposée sur la surface du dispositif et forme un contact ohmique avec l'anneau de garde (8) et forme simultanément le contact supérieur de la photodiode.