光电二极管单元及光电二极管阵列制造技术

本发明专利技术涉及一种光电二极管单元及光电二极管阵列，包括：衬底，具有第二导电类型；第一阱区，具有第一导电类型，设于所述衬底内；第二阱区，具有第二导电类型，设于所述第一阱区内；所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；红外窗口区，形成于所述第二阱区的上表面；第一电极，位于所述第一阱区的上方，且与所述第一阱区电连接；第二电极，位于所述第二阱区的上方，且与所述第二阱区电连接；其中，所述红外窗口区、所述第一阱区的底面及所述第二阱区的底面均为多边形。上述光电二极管单元可以增大红外窗口区的总面积，使得红外窗口区在光电二极管阵列中的占比增加，从而有效面积增加，光电二极管阵列的效率得以提高。光电二极管阵列的效率得以提高。光电二极管阵列的效率得以提高。

【技术实现步骤摘要】
光电二极管单元及光电二极管阵列


[0001]本申请涉及半导体
，特别是涉及一种光电二极管单元及光电二极管阵列。

技术介绍

[0002]图像传感器包括分立器件组装(电耦合器件)和互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)兼容光电二极管集成电路两种，CMOS兼容光电二极管集成电路因其具有分辨率高、体积小、功耗低的特点，占据不断增加的市场份额，也成为各企业争先抢占的高地。
[0003]CMOS兼容光电二极管集成电路是将光电二极管阵列(Array)与外围电路两部分集成在一颗芯片上，该阵列由重复排列的光电二极管单元(Cell)组成，Cell包含红外窗口区(IW，Infrared Window)与非窗口区。非窗口区中深P阱(UP)与深N阱(UN)形成PN结区域，光经红外窗口区入射，在PN结耗尽区生成空穴电子对，电流增大，此电流即为光电流，从而实现了光电转换。因此，在一定范围内，在一个光电二极管单元中，红外窗口区占比越大，则吸收与进入耗尽区的光子数量越多，光电流越强，光电信号转换效率越高，因此提高光吸收面积(即红外窗口区)在光电二极管阵列中占比是提高其效率的关键。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述问题提供一种光电二极管单元及光电二极管阵列。
[0005]为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种光电二极管单元，包括：
[0006]衬底，具有第二导电类型；
[0007]第一阱区，具有第一导电类型，设于所述衬底内；
[0008]第二阱区，具有第二导电类型，设于所述第一阱区内；所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；
[0009]红外窗口区，形成于所述第二阱区的上表面；
[0010]第一电极，位于所述第一阱区的上方，且与所述第一阱区电连接；
[0011]第二电极，位于所述第二阱区的上方，且与所述第二阱区电连接；
[0012]其中，所述红外窗口区、所述第一阱区的底面及所述第二阱区的底面均为多边形。
[0013]上述光电二极管单元通过将红外窗口区、第一阱区的底面及第二阱区的底面均设置为多边形，使得以该光电二极管单元作为重复单元排列形成光电二极管阵列时，相邻的光电二极管单元之间没有间隙，提高了光电二极管单元的集成度，从而在相同的光电二极管阵列面积下，可以有效减小非窗口区的总面积，增大红外窗口区的总面积，使得红外窗口区在光电二极管阵列中的占比增加，从而有效面积增加，光电二极管阵列的效率得以提高。此外，第一电极位于第一阱区上方且第二电极位于第二阱区上方，第一电极和第二电极不会对红外窗口区的面积造成影响，从而进一步保障光电二极管阵列的效率。
[0014]在其中一个实施例中，所述多边形为正多边形，所述红外窗口区、所述第一阱区、
所述第二阱区以所述正多边形的中心重合。
[0015]在其中一个实施例中，所述正多边形为正六边形。
[0016]在其中一个实施例中，所述红外窗口区暴露出所述第二阱区的部分上表面；或者
[0017]所述红外窗口区暴露出所述第二阱区的部分上表面，且所述第二阱区暴露出的上表面形成有透明红外吸收材料层或半透明红外吸收材料层。
[0018]在其中一个实施例中，所述衬底内形成有第三阱区，所述第一阱区设于所述第三阱区内，所述第三阱区具有第二导电类型；或者
[0019]所述衬底包括第四环形阱区和外延区，所述第四环形阱区至少包围所述第一阱区的侧面的一部分，所述外延区位于所述第一阱区的底部且与所述第四环形阱区接触；所述第四环形阱区及所述外延区均具备第二导电类型，且所述外延区的掺杂浓度低于所述第四环形阱区的掺杂浓度。
[0020]在其中一个实施例中，所述第四环形阱区的注入深度与所述第二阱区的注入深度相等。
[0021]在其中一个实施例中，所述第一电极至少沿所述第一阱区的周向延伸一周；所述第二电极至少沿所述第二阱区的周向延伸一周；
[0022]所述第一电极和所述第二电极均为多边环形且与所述红外窗口区的边数相等。
[0023]在其中一个实施例中，还包括：
[0024]第一阱区接触区，具有第一导电类型，设于所述第一阱区上表面处且与所述第一电极接触，所述第一阱区接触区的掺杂浓度大于所述第一阱区的掺杂浓度；
[0025]第二阱区接触区，具有第二导电类型，设于所述第二阱区上表面处，且掺杂浓度大于所述第二阱区的掺杂浓度；
[0026]氧化绝缘结构，包括设于所述第一阱区与第二阱区的交界处、所述第一阱区接触区与第二阱区接触区之间的第一结构。
[0027]在其中一个实施例中，所述氧化绝缘结构是浅沟槽隔离结构。
[0028]一种光电二极管阵列，包括：若干个如上任一项所述的光电二极管单元，若干个所述光电二极管单元呈蜂巢状阵列排布，且相邻所述光电二极管单元共边。
[0029]上述光电二极管阵列中密排蜂巢阵列保障了各光电二极管的最密排列，没有空隙，集成度较高，并且该光电二极管阵列能够具备上述光电二极管单元的所有优点。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为一实施例中提供的光电二极管单元的正视图；
[0032]图2为图1实施例中提供的光电二极管单元在AA
’
方向的剖视图；
[0033]图3为另一实施例中提供的光电二极管单元的正视图；
[0034]图4为图3实施例中提供的光电二极管单元在BB
’
方向的剖视图；
[0035]图5为一实施例中提供的SAB隔离与STI隔离红外窗口区面积占比与效率提升随角
数变化关系图；
[0036]图6为一实施例中提供的光电二极管阵列的示意图。
[0037]附图标记说明：10、光电二极管单元；11、红外窗口区；12、第二阱区；13、第一阱区；14、衬底；141、第三阱区；142、第四环形阱区；143、外延区；15、第一电极；16、第二电极；121、第二阱区接触区；131、第一阱区接触区；17、浅沟槽隔离结构。
具体实施方式
[0038]为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
[0039]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电二极管单元，其特征在于，包括：衬底，具有第二导电类型；第一阱区，具有第一导电类型，设于所述衬底内；第二阱区，具有第二导电类型，设于所述第一阱区内；所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；红外窗口区，形成于所述第二阱区的上表面；第一电极，位于所述第一阱区的上方，且与所述第一阱区电连接；第二电极，位于所述第二阱区的上方，且与所述第二阱区电连接；其中，所述红外窗口区、所述第一阱区的底面及所述第二阱区的底面均为多边形。2.根据权利要求1所述的光电二极管单元，其特征在于，所述多边形为正多边形，所述红外窗口区、所述第一阱区、所述第二阱区以所述正多边形的中心重合。3.根据权利要求2所述的光电二极管单元，其特征在于，所述正多边形为正六边形。4.根据权利要求1所述的光电二极管单元，其特征在于，所述红外窗口区暴露出所述第二阱区的部分上表面；或者所述红外窗口区暴露出所述第二阱区的部分上表面，且所述第二阱区暴露出的上表面形成有透明红外吸收材料层或半透明红外吸收材料层。5.根据权利要求1所述的光电二极管单元，其特征在于，所述衬底内形成有第三阱区，所述第一阱区设于所述第三阱区内，所述第三阱区具有第二导电类型；或者所述衬底包括第四环形阱区和外延区，所述第四环形阱区至少包围所述第一阱区的侧面的一部分，所述外延区位于所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：马凤麟，于绍欣，李玉岱，贝帮坤，陈天，陈晓亮，金兴成，
申请(专利权)人：无锡华润微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：