[发明专利]光电二极管、其制作方法及图像传感器件

说明书

技术领域

本申请涉及半导体集成电路制作技术领域，具体而言，涉及一种光电二极管、其制作方法及图像传感器件。

背景技术

光电二极管作为光电转换器件，可应用于CMOS图像传感器中。CMOS图像传感器的基本单元称为像素，其由1个光电二极管和3个或4个MOS晶体管构成，简称为3T类型或4T类型。其中，光电二极管用于将光信号转换成相应的电流信号，而MOS晶体管用于读取光电二极管转换的电流信号。

图1为现有技术中一种4T类型的CMOS图像传感器的结构示意图。如图1所示，这种CMOS图形传感器包括：衬底10′和依次形成在该衬底10′上的光电二极管20′、转移晶体管30′和势阱40′，其中光电二极管20′包括朝向远离衬底10′的方向依次形成的N型掺杂区21′和P型掺杂区23′；在势阱40′上形成有源跟随器晶体管50′、复位晶体管60′、选择晶体管70′和浅沟槽隔离结构80′。转移晶体管30′位于光电二极管20′和势阱40′之间，且转移晶体管30′的源区与光电二极管20′相连接，转移晶体管30′的漏区与源跟随器晶体管50′相连接。

图像传感器的性能（比如灵敏度、光谱响应等）与光电二极管的光电转换效率相关。然而，现有光电二极管的光电转换效率较低，导致光电二极管中的光电流较小，进而影响图像传感器的性能。技术人员尝试通过增加感光表面的粗糙度等方法来增加光电二极管的有效感光面积，但是该方法并不能解决光电二极管的光电转换效率较低的问题。

发明内容

本申请旨在提供一种光电二极管、其制作方法及图像传感器件，以解决现有技术中光电二极管的光电转换效率较低的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种光电二极管，该光电二极管包括：N型掺杂区，形成在衬底的内部；第一P型掺杂区，形成在N型掺杂区的内部；第二P型掺杂区，形成在衬底中，位于N型掺杂区上方，且下表面与N型掺杂区相连。

进一步地，在本申请上述的光电二极管中，光电二极管中包括一个或多个第一P型掺杂区，且第一P型掺杂区的总体积与N型掺杂区的体积之比＜0.2。

进一步地，在本申请上述的光电二极管中，第一P型掺杂区中P型离子的掺杂量与N型掺杂区中N型离子的掺杂量之比为1.05～1.2。

进一步地，在本申请上述的光电二极管中，光电二极管包括一个第一P型掺杂区时，第一P型掺杂区位于垂直于衬底表面的N型掺杂区的中心线上；包括多个第一P型掺杂区时，多个第一P型掺杂区对称地设置在垂直于衬底表面的N型掺杂区的中心线的两侧。

进一步地，在本申请上述的光电二极管中，第二P型掺杂区的厚度为N型掺杂区厚度的1/10～1/20。

根据本申请的另一方面，提供了一种光电二极管的制作方法，该制作方法包括：对衬底的上表面进行掺杂形成N型掺杂预备区；对N型掺杂预备区的内部进行掺杂，形成第一P型掺杂区；对衬底的上表面进行二次掺杂，以在第一P型掺杂区的上方形成第二P型掺杂区，并形成与第二P型掺杂区下表面相连的N型掺杂区。

进一步地，在本申请上述的光电二极管的制作方法中，形成N型掺杂预备区的步骤中，掺杂离子的浓度为1.0E+17～1.0E+21atoms/cm³，掺杂离子的注入能量为100～400Kev。

进一步地，在本申请上述的光电二极管的制作方法中，形成第一P型掺杂区的步骤中，对N型掺杂预备区的内部进行掺杂，形成与N型掺杂区的体积之比＜0.2的第一P型掺杂区。

进一步地，在本申请上述的光电二极管的制作方法中，形成第一P型掺杂区的步骤中，掺杂离子的浓度为1.05E+17～1.2E+21atoms/cm³，掺杂离子的注入能量为300～600Kev。

进一步地，在本申请上述的光电二极管的制作方法中，形成第二P型掺杂区和N型掺杂区的步骤中，对衬底的上表面进行二次掺杂，形成厚度为N型掺杂区的厚度1/10～1/20的第二P型掺杂区。

本申请还提供了一种图像传感器件，包括设置于衬底上的光电二极管，其中光电二极管为本申请所提供的光电二极管。

应用本申请的技术方案一种光电二极管、其制作方法及图像传感器件，在光电二极管的N型掺杂区形成第一P型掺杂区。该第一P型掺杂区会在N型掺杂区中形成PN结耗尽层，进而提高光电二极管的光电转换效率。

附图说明