[实用新型]针扎光电二极管以及电子器件

说明书

技术领域

本公开涉及能够形成阵列图像传感器的像素的具有低暗电流的针扎光电二极管。

背景技术

附图1对应于美国专利号6,677,656的图2。该图是光电二极管的和相关联的转移晶体管(transfertransistor)的组件的单片实施例的部分简化截面图。这些元件被形成在形成于半导体衬底1上的外延层3的相同有源区中。有源区由例如氧化硅(SiO2)制成的场绝缘区2界定。外延层3被轻P型掺杂。衬底1也是P型的但被更重地掺杂。很可能设置有横向间隔件的绝缘栅极结构4形成在层3的表面之上。N型源极区域和漏极区域5和6在阱3的表面处位于栅极4的两任一侧上。栅极4右侧的漏极区域6被重掺杂(N+)。源极区域5形成在比漏极区域6大得多的表面区域中并且形成了光子被转换成电荷所在的有用区域。栅极4和漏极6与金属化层(未示出)为一体。该结构用重掺杂P型区域8和9(P+)完成。毗邻绝缘区2的区域8和9经由阱3和衬底1被连接至参考电压或接地。

光电二极管在其源极区域5的表面处进一步包括与区域8横向接触的P型层7。因此它被永久维持处于参考电压电平。光子被转换成电荷所在的有用区域、源极区域5是电浮动的。这样的光电二极管被称作“针扎二极管(pinnedphotodiode)”。

图2示出掺杂剂原子浓度的在垂直于层7、5、9和3的主平面的方向x上的分布。在示出的情况中，外延层3是例如在从5x10¹⁴at./cm³至3x10¹⁵at./cm³的范围内的恒定掺杂。N型区域5通过注入得到并且具有在从10¹⁶at./cm³至8x10¹⁷at./cm³的范围内的最大浓度。层7通过注入得到。不可避免地，如果用于形成层7的注入剂量较高，则区域7与5之间的结深度较大。已经示出了结深度等于在从30nm至50nm的范围内的xj1时在从1至2x10¹⁸at./cm³的范围内的第一最大浓度c1的情况，和具有在从5x10¹⁸at./cm³至5x10¹⁹at./cm³的范围内的最大浓度且具有等于在从100nm至250nm的范围内的xj2的结深度的第二注入的情况。

如果期望正确地吸收光子并且特别是对应于蓝色的光子，则层7应该尽可能薄。事实上，在蓝色中(对于450nm波长)，基本上50％的光子在第一170nm中被吸收。层7的厚度因此应该比该值小得多。作为结果，其最大浓度并且特别是其表面浓度不大于10¹⁸at./cm³。在实际实施中，在形成了图1的结构之后，用绝缘体层、当前是氧化硅涂覆所述结构。现在，已知的是，在掺杂区域与氧化硅之间的界面处，将发生温度激活的电子空穴对的产生，其中的一些将进入N型层内。因此，即使不存在照明，区域N也会带电。这对应于所谓的暗电流。期望该暗电流尽可能地低。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种针扎光电二极管，以至少部分地解决现有技术中的上述问题。

因此，实施例提供了一种制造针扎光电二极管的方法，包括：在第二导电类型的衬底上形成将光子转换成电荷的第一导电类型的转换区域；用第二导电类型的重掺杂绝缘体层涂覆所述转换区域；和退火以提供从重掺杂绝缘体层的掺杂剂扩散。

根据实施例，转换区域是N型的并且重掺杂绝缘体层是掺杂硼的氧化硅、BSG(硼硅玻璃)。

根据实施例，掺杂硼的氧化硅层掺杂有从5x10²¹至2x10²²at./cm³的硼浓度。

根据实施例，退火是在如下条件下进行：使得在第二导电类型的重掺杂绝缘体层下面的半导体区域中的掺杂剂的渗透深度小于50nm，并且优选小于10nm。

根据实施例，在用重掺杂绝缘体层涂覆之前，以在从10¹⁷at./cm³至10¹⁸at./cm³的范围内的最大掺杂水平用第二导电类型的注入层涂覆转换区域。

实施例提供了一种针扎光电二极管，包括：

第一导电类型的转换区域，形成在第二导电类型的衬底上，所述转换区域被配置成将光子转换成电荷；

所述第二导电类型的扩散层，形成在所述转换区域上；和