专利名称：用于在光学集成电路上制造抗反射表面的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在光学集成电路上制造抗反射表面以改善在光电探测器中对光的吸收的方法。
这种光电探测器、例如PIN光电二极管由阴极(n区)、绝缘(i区)以及阳极(p区)组成。通过第一植入、外延和第二植入将该结构制造在衬底、例如Si衬底上。
为了实现在所希望的波长范围中好的光吸收，在光电二极管或者集成光电探测器上沉积简单的ARC层(抗反射覆盖层，anti reflectingcoating)，然而其缺点在于，这些ARC层在确定的波长上是最优的并且因此不适合于多频谱应用。
在一定限度内可以通过以下方式实现扩大的吸收最大值，即通过多次沉积的薄的介电层来实现相应的ARC层结构。但是这种方法在与被集成到芯片技术中的光电二极管相结合时具有特别的缺点。
多层的实现特别意味着，与单个层沉积相比工艺成本的相应的倍增。此外，在制造时循环时间因此提高，由此在各个涂布设备中引起堵塞(瓶颈效应)。此外，难以将这些层的必要精度实现为几个纳米的层厚。
此外，在半导体制造中，必需的光折射率不能被实现或者不可用。在ARC层的情况下，特别是在多层情况下，入射光的一定的衰减是不可避免的。
为了补偿或避免该缺点并且能够吸收尽可能多的光，已知的是，在光电探测器的表面上构造图形化的微金字塔。由于这些微金字塔，吸收特性变得独立于入射光的波长无关。由此，该光也主要在光电探测器的上面部分中被吸收，这导致能够在制造光电探测器时减小所需的外延厚度。
在Martin A.Green的“Silicon Solar Cells，AdvancedPrinciples and Practice”(由悉尼新南威尔士大学光电器件和系统中心出版，Bridge Printery Pty有限公司印刷，1995年3月)中描述了ARC层和微金字塔的例子。
这些位于光电探测器的表面上的微金字塔可以通过选择性的蚀刻用以下方式来实现，即不覆盖(111)晶面，因此形成具有正方形底面的金字塔。此外，在该文献中也描述了倒置的金字塔(即以尖端立着的金字塔)的应用，以便改善在光电探测器中对光的吸收。但是这种倒置的金字塔的制造是与巨大的复杂性相联系的，因此该变型方案不适合于实际的应用。
现在本发明所基于的任务在于，提供一种能够以低的复杂性并且由此以低的成本实现的、用于制造光学集成电路的抗反射表面的方法，它该方法与IC和单个器件技术是兼容的。
本发明所基于的任务通过以下方式来解决，即在光电探测器的表面上光刻制造规则的硬掩模光栅，接着实施直到进入到硅中预先给定的深度的结构蚀刻步骤，并且在蚀刻时光电探测器的中断的阳极和阴极通过另外的植入步骤来重建。
该结构蚀刻步骤优选通过各向异性的湿法化学蚀刻来实施，其中也可考虑干法蚀刻。
通过该结构蚀刻步骤，产生以规则分布的方式布置的、具有大约0.5μm至5μm的深度的凹穴(沟槽)，这些凹穴具有比带有(111)面的金字塔更尖的角，或者优选地产生倒金字塔。
该硬掩模(Hartmaske)此外这样被光刻图形化，使得该硬掩模具有0.5μm的搭边(Stegbreiten)和宽度为0.5μm至5μm的网孔。该硬掩模优选地通过SiO2沉积和随后的光刻图形化来制造。
该方法与用于IC器件和单个器件的双极型技术、CMOS技术或者BiCMOS技术是兼容的。利用本发明方法制造的金字塔与垂直入射的光形成这样的角度，使得通过反射和折射，大部分不依赖于波长而在硅中被吸收。与在平坦的表面上垂直的光入射相比，有效的光路径由于在金字塔上的多次折射而被延长。
结果是，外延厚度可被减小，因此降低设备成本和循环时间。另一个优点是，在垂直方向上的尺寸减小的情况下光电探测器、尤其是其绝缘可以在横向上被缩小，并且由此可以低成本地制造。
本发明方法与在应用标准抗反射层时一样只需一个光刻步骤，并且因此可以廉价地并且快速地被实施。
下面借助一个实施例来更详细地说明本发明。在所属的附图中
图1示出一个光电探测器的示意图；图2示出在该光电探测器上光刻产生的硬掩模的俯视图3示出根据本发明方法制造的倒金字塔；以及图4示出在由于先前的蚀刻步骤而中断的阳极重建之后的金字塔。
图1示出一个光电探测器的原则上的结构，该光电探测器由阴极1(n区)、绝缘2(i区)以及布置于绝缘上的阳极3(p区)组成。该结构通过砷植入、外延以及硼植入被制造在衬底、例如Si衬底上。该结构是就面积而言大的晶片的组成部分，该晶片通过SiO2沉积和随后的光刻而配备了硬掩模4。硬掩模4的图形化可以通过通常的干法蚀刻来进行，使得形成具有0.3μm至1μm的宽度的连接片(Steg)5和具有0.5μm至5μm的宽度的网孔6。
接着优选地通过各向异性的湿法化学蚀刻来执行结构蚀刻步骤，通过该结构蚀刻步骤产生以规则分布的方式布置的、具有大约1.5μm的深度的凹穴(沟槽)或者优选地产生倒金字塔7，其中所述凹穴具有比带有(111)面的金字塔更尖的角。
因为阳极3由于结构蚀刻步骤而已经被中断，所以该阳极通过最后的硼植入来重建，并且由此完成该光电探测器。
代替所提及的湿法化学蚀刻，也可以进行干法蚀刻，使得形成具有平坦的壁的沟槽(凹穴)。利用这种代替倒金字塔7的沟槽已经可以实现光吸收的明显改善。在确定的蚀刻条件下，优选地在使用以结晶方式各向异性地起作用的蚀刻溶液(例如胆碱，KOH)的情况下，也可以将倒金字塔7蚀刻到硅的表面中。
附图标记列表1阴极2绝缘3阳极4硬掩模5连接片6网孔7倒金字塔
权利要求
1.用于为光学集成电路制造抗反射表面以便改善在硅光电探测器中对光的吸收的方法，其特征在于，在所述光电探测器的表面上光刻制造规则的硬掩模光栅，接着执行结构蚀刻步骤，直到进入硅中预先给定的深度，并且在蚀刻时被中断的、所述光电探测器的阳极或阴极通过另外的植入步骤来重建。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过各向异性的湿法化学蚀刻来执行所述结构蚀刻步骤。
3.根据权利要求1和2的方法，其特征在于，通过所述结构蚀刻步骤产生以规则分布的方式布置的、大约0.5μm至5μm深的凹穴(沟槽)。
4.根据权利要求1和2的方法，其特征在于，通过所述结构蚀刻步骤产生具有比带有(111)面的金字塔更尖的角的沟槽。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述硬掩模被这样光刻图形化，使得该硬掩模具有大约0.5μm的搭边和宽度为0.5μm至5μm的网孔。
6.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述硬掩模通过SiO2沉积和随后的光刻图形化来制造。
全文摘要
本发明涉及一种用于在光学集成电路上制造抗反射表面以便改善在光电探测器中对光的吸收的方法。本发明基于以下任务，即提供一种能够以低的复杂性并且由此以低的成本实现的、用于在光学集成电路上制造抗反射表面的方法，该方法与IC和单个器件技术是兼容的。该方法通过以下方式来实现，即在光电探测器的表面上光刻制造规则的硬掩模光栅，接着执行结构蚀刻步骤，直到进入硅中预先给定的深度，使得形成以规则分布的方式布置的倒金字塔，并且在蚀刻时被中断的、光电探测器的阳极或阴极通过另外的植入步骤来重建。
文档编号H01L31/18GK1875490SQ200480032030
公开日2006年12月6日 申请日期2004年10月20日 优先权日2003年10月29日
发明者G·朗古特, K·米勒, H·韦勒 申请人:英飞凌科技股份公司