[发明专利]一种半导体感光器件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体感光器件，其特征在于：包括：

一个具有第一种掺杂类型的半导体衬底；

在所述半导体衬底内形成的具有第二种掺杂类型的源区和漏区；

在所述半导体衬底内形成的具有第二种掺杂类型的感光区；

在所述半导体衬底内形成的介于所述源区和漏区之间的一个沟道区域；

在所述沟道区域之上形成的覆盖整个沟道区域的第一层绝缘薄膜；

在该第一层绝缘薄膜之上形成的一个作为电荷存储节点的具有导电性的浮栅区；

所述的感光区与衬底形成的一个感光p-n结二极管；

覆盖在所述浮栅区之上的第二层绝缘薄膜；

以及在所述第二层绝缘薄膜之上形成的控制栅极。

2.如权利要求1所述的半导体感光器件，其特征在于：所述半导体衬底为单晶硅、绝缘体上硅、锗化硅或砷化镓。

3.如权利要求1所述的半导体感光器件，其特征在于：所述绝缘薄膜是由二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者高介电常数的绝缘体形成。

4.如权利要求3所述的半导体感光器件，其特征在于：所述第一层绝缘薄膜厚度范围为10-200埃，所述第二层绝缘薄膜厚度范围为20-200埃。

5.如权利要求1所述的半导体感光器件，其特征在于：所述浮栅区是由多晶硅、钨、氮化钛、氮化钽或者合金材料形成，其形成的导体层的厚度范围为20-300纳米。

6.如权利要求1所述的半导体感光器件，其特征在于：所述感光区位于所述的源区、漏区以及沟道区域的两侧或者其中的一侧。

7.如权利要求6所述的半导体感光器件，其特征在于：所述感光区和所述浮栅区之间相接触。

8.如权利要求6所述的半导体感光器件，其特征在于：所述感光区与所述的源区、漏区以及沟道区之间通过硅局部氧化结构或者硅浅槽隔离结构相隔离。

9.如权利要求1所述的半导体感光器件，其特征在于，通过所述感光p-n结二极管的光电效应来改变浮存储在浮栅区内电荷以及浮栅区的电势，所述的浮栅区电势会影响所述半导体感光器件源极与漏极之间的电流的大小。

10.如权利要求9所述的半导体感光器件，其特征在于：所述感光p-n结二极管是硅基p-n同质结，或者是由SiGe、InGaAs、GaN、GaAs和Si组合形成的异质结。

11.如权利要求9所述的半导体感光器件，其特征在于：所述感光p-n结二极管的阴极与所述浮栅区相连接，阳极与所述衬底相连接；或者，所述感光p-n结二极管的阳极与所述浮栅区相连接，阴极与所述衬底相连接。

12.如权利要求1所述的半导体感光器件，其特征在于：所述第一种掺杂类型为p型杂质掺杂，第二种掺杂类型为n型杂质掺杂；或者，所述第一种掺杂类型为n型杂质掺杂；第二种掺杂类型为p型杂质掺杂。

13.如权利要求1所述的半导体感光器件，其特征在于：所述控制栅极完全覆盖或者部分覆盖所述浮栅区。

14.一种半导体感光器件的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

在半导体衬底上形成浅槽隔离或者硅局部氧化结构；

形成第一层绝缘薄膜；

形成第一层导电薄膜并各向异性刻蚀第一层导电薄膜形成多个相互分离的浮栅区；

同时自对准地在所述第一层绝缘薄膜中刻蚀出浮栅接触窗口；

淀积第二层导电薄膜；

对所述第二层导电薄膜进行回刻以形成侧墙，所述侧墙连接浮栅区并位于所述的浮栅接触窗口内；

以第二层绝缘薄膜覆盖在所述浮栅区上；

形成第三层导电薄膜；

对第三层导电薄膜进行刻蚀，形成控制栅结构；

进行半导体感光器件的源漏掺杂，同时自对准地对所述浮栅接触窗口进行掺杂以形成感光区，所述感光区与衬底形成感光p-n结二极管；

进行电极隔离与电极形成；

进行金属互连，同时形成光通道，使光可以照射到所述的用于产生光电效应的p-n结上。

15.如权利要求14所述的半导体感光器件的制造方法，其特征在于：所述半导体衬底为单晶硅、绝缘体上硅、锗化硅或砷化镓。