[发明专利]光电二极管及其形成方法

说明书

一种光电二极管及其形成方法，所述形成方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有第一掺杂区，所述第一掺杂区为第一掺杂类型；在所述第一掺杂区内形成光电凹陷部；形成第二掺杂类型的第一外延层，所述第一外延层填充所述光电凹陷部的至少一部分；其中，所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型不同。本发明方案可以形成更好的掺杂分布，提高掺杂离子的均匀性，减少对设备的限制，以及降低生产成本。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种光电二极管及其形成方法。

背景技术

图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOS Image Sensors，CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。

具体地，当受到外界光强激发时，CIS采用光电二极管(Photo Diode，PD)产生光生载流子。然而在现有技术中，光电二极管通常是采用离子注入工艺形成，由于光电二极管的厚度较大(约2.5μm)，导致工艺复杂度较高，且掺杂分布(Dopant Profile)效果较差。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种光电二极管及其形成方法，可以形成更好的掺杂分布，提高掺杂离子的均匀性，减少对设备的限制，以及降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种光电二极管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有第一掺杂区，所述第一掺杂区为第一掺杂类型；在所述第一掺杂区内形成光电凹陷部；形成第二掺杂类型的第一外延层，所述第一外延层填充所述光电凹陷部的至少一部分；其中，所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型不同。

可选的，所述第一外延层覆盖所述光电凹陷部的底部表面以及侧壁，所述光电凹陷部未被填充的部分形成第一凹陷部，所述光电二极管的形成方法还包括：形成第一掺杂类型的第二外延薄膜，所述第二外延薄膜覆盖所述第一外延层的表面，所述第一凹陷部未被填充的部分形成第二凹陷部；形成第二掺杂类型的第三外延层，所述第三外延层位于所述第二凹陷部内；其中，所述第一外延层、第二外延薄膜以及第三外延层的顶部表面与所述半导体衬底的表面齐平。

可选的，所述第一外延层包括堆叠的多层第一外延子层，其中，越靠近所述第二外延薄膜的第一外延子层的掺杂浓度越大。

可选的，所述第三外延层包括堆叠的多层第三外延子层，其中，越靠近所述第二外延薄膜的第三外延子层的掺杂浓度越大。

可选的，所述第一掺杂类型为P型，所述第二掺杂类型为N型。

可选的，所述光电凹陷部的截面形状为方形，所述截面平行于所述半导体衬底的表面。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种光电二极管，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有第一掺杂区，所述第一掺杂区为第一掺杂类型；光电凹陷部，位于所述第一掺杂区内；第二掺杂类型的第一外延层，所述第一外延层填充所述光电凹陷部的至少一部分；其中，所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型不同。

可选的，所述第一外延层覆盖所述光电凹陷部的底部表面以及侧壁，且所述光电凹陷部未被填充的部分形成第一凹陷部，所述光电二极管还包括：第一掺杂类型的第二外延薄膜，所述第二外延薄膜覆盖所述第一外延层的表面，所述第一凹陷部未被填充的部分形成第二凹陷部；第二掺杂类型的第三外延层，所述第三外延层位于所述第二凹陷部内；其中，所述第一外延层、第二外延薄膜以及第三外延层的顶部表面与所述半导体衬底的表面齐平。

可选的，所述第一外延层包括堆叠的多层第一外延子层，其中，越靠近所述第二外延薄膜的第一外延子层的掺杂浓度越大。

可选的，所述第三外延层包括堆叠的多层第三外延子层，其中，越靠近所述第二外延薄膜的第三外延子层的掺杂浓度越大。