[发明专利]一种光传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体元件的制造方法，且特别涉及一种光传感器的制造方法。

背景技术

所谓「传感器(sensor)」指的是利用侦测热、光或磁场等外界的变化状况，并将其转换成电子信号的元件。而藉由传感器所产生的信号，使用者便可从中判读相关信息。

据此，光传感器乃是藉由照光后所产生的电流，来达到获取讯息的目的。光传感器主要可分为晶体管与二极管两部分，其作用原理为先利用光照射到二极管来产生电流，而所输出的电流可再经由二极管后段所设置的晶体管放大数十至数百倍，以产生较强的信号。一般常用于光传感器中的二极管为PIN型二极管，PIN型二极管与一般二极管最大的差别是在P型半导体层与N型半导体层间，增设一层本征层(Intrinsic layer)，使得P型半导体层与N型半导体层间的空乏区变宽，以于照光后，能够激发出较大的电流。

然而，在传统制程中，已知的制造光传感器方法通常需经过至少7道以上的微影蚀刻步骤才能完成，有的甚至高达11道，其中需经过至少两道微影蚀刻步骤才能形成光传感器的PIN二极管。此外，已知光传感器的源/漏极多为插栓结构，此种结构亦增加了微影蚀刻的次数。由此可知，传统制程除了制程繁复外，多次的微影蚀刻步骤亦提高了所使用的光罩数目，造成成本上升。因此，仍待开发出一种制造光传感器的方法，用以降低制程的繁复。

发明内容

因此，本发明的目的就是在提供一种制造光传感器的方法，用以降低制程的繁复。

根据本发明的上述目的，提出一种制造光传感器的方法。首先，提供具有切换元件区及电子元件区的基板。接着，于基板的切换元件区上形成栅极。再依序形成栅极介电层、半导体层及电性提升层，以覆盖栅极与基板。之后图案化电性提升层及半导体层，以于栅极上方的栅极介电层上形成一通道区。接着，依序形成第一导电层、数层元件作用层及第二导电层，以覆盖栅极介电层与通道区。之后图案化第二导电层及元件作用层，使图案化后的元件作用层于电子元件区处的第一导电层上形成二极管堆迭，而第二导电层则于二极管堆迭上形成光电极。接着，图案化第一导体层，以于通道区上方两侧形成源/漏极，并露出部份电性提升层。之后，形成一绝缘层，以覆盖源/漏极、二极管堆迭以及光电极。再来，图案化绝缘层，以于绝缘层中形成一开口，且开口暴露出光电极。之后形成一第三导电层，以覆盖绝缘层与光电极。最后，图案化第三导电层，使图案化后的第三导电层覆盖源/漏极上方的部份绝缘层，并且沿开口与光电极靠近源/漏极的一侧相连。

本发明的另一目的是在提供一种光传感器，其具有至少一切换元件区及至少一电子元件区位于一基板之上。此光传感器至少包含栅极、栅极介电层、通道区、源/漏极、二极管堆迭、光电极、绝缘层以及偏压电极。其中栅极设置于基板的切换元件区上。栅极介电层则覆盖栅极与基板。通道区设置于栅极上方的栅极介电层上。源/漏极设置于通道区的两端上，并且覆盖通道区下方两侧的栅极介电层。二极管堆迭设置于电子元件区处的源/漏极上。光电极设置于二极管堆迭上方。绝缘层则覆盖源/漏极区、通道区、二极管堆迭以及光电极，且绝缘层具有一开口以暴露出二极管堆迭上方的部份光电极。至于偏压电极，设置于源/漏极上方的部份绝缘层上，并且沿开口与光电极靠近源/漏极的一侧相连。

据上述，此种制程方式仅利用一次微影制程，即可形成二极管结构。且此方式将源/漏极直接形成于栅极介电层上，故可免除已知的插栓结构，同时于源/漏极的上形成二极管堆迭，可让光传感器结构更为简化，微影蚀刻的次数减少到6-7次，降低光罩的数目，节省成本。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的详细说明如下：

图1绘示依照本发明一实施例中，一种光传感器的剖面示意图。

图2A-2J绘示图1的所示的光传感器，于各制程阶段的剖面示意图。

图3绘示依照本发明另一实施例中，具有保护层的光传感器的剖面示意图。

主要元件符号说明

100：光传感器      116c：元件作用层

102：基板          117：第二导电层

104：切换元件区    118：光电极

106：电子元件区    118a：侧

107：第一导电层    120：绝缘层

108：栅极          121：第三导电层

110：栅极介电层    122：偏压电极

112：通道区        123：保护层

114：源/漏极       124：开口