[發明專利]一種堆棧光電二極管及其制備方法

有效

• 申請號: 201110442409.5
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN103178070A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 邵光云;汪立;傅璟軍;胡文閣
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01L27/144
• 分類號: H01L27/144;H01L31/18
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及半導體設計及制造技術領域，特別涉及一種堆棧光電二極管及其制備方法。

背景技術

堆棧光電二極管是由兩個結深不同的PN結組成，主要作為環境光傳感器的感光元件，用于檢測周圍環境光的亮度。

目前，環境光傳感器的感光元件多為兩種光電二極管組合的形式，即兩種光電二極管共同作用來實現環境光檢測，例如公開號為CN201255663Y的中國專利所披露的智能可見光傳感器，其包括多個光電二極管對組成的陣列，每個光電二極管對中兩個光電二極管具有不同的響應光譜特性，通過后續的電路對兩二極管輸出的光電流進行處理，使得處理后的輸出電流信號與光譜的關系與人眼的感光特性一致。這種利用兩種光電二極管組合實現環境光檢測的方式，一方面增加了芯片感光區域的面積，使得整顆芯片的面積增大，也增加了芯片的成本；另一方面增加了芯片的功耗，使芯片性能降低。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題，特別創新地提出了一種堆棧光電二極管及其制備方法。

為了實現本發明的上述目的，根據本發明的第一個方面，本發明提供了一種堆棧光電二極管，其包括：半導體襯底，所述半導體襯底為輕摻雜；第一摻雜區和第二摻雜區，所述第一摻雜區和第二摻雜區形成在所述半導體襯底內，所述第一摻雜區為重摻雜，其摻雜類型與所述半導體襯底的摻雜類型相同，所述第二摻雜區為輕摻雜，其摻雜類型與所述半導體襯底的摻雜類型相反，在所述半導體襯底的內緣和所述第二摻雜區的外緣處形成有場氧區；第三摻雜區和第四摻雜區，所述第三摻雜區和第四摻雜區形成在所述第二摻雜區內，所述第三摻雜區和第四摻雜區均為重摻雜，所述第三摻雜區的摻雜類型與所述第二摻雜區的摻雜類型相同，所述第四摻雜區的摻雜類型與所述第二摻雜區的摻雜類型相反；至少一層金屬層，所述金屬層形成在所述半導體襯底之上，所述金屬層分別與所述第一摻雜區、第三摻雜區和第四摻雜區相連。

本發明不需要像現有技術那樣采用分立的兩種光電二極管共同作用來實現環境光檢測，而是在同一襯底上將兩個二極管集成制備成一個堆棧光電二極管，僅采用一個堆棧光電二極管來實現環境光檢測功能，減小了芯片面積，降低了功耗，同時還降低了成本。

在本發明的優選實施例中，堆棧光電二極管還具有感光窗口，所述感光窗口貫通所述鈍化層并暴露一部分第四摻雜區。從而使更多的光線照射到感光面上，達到提高堆棧光電二極管靈敏度的目的。

在本發明的另一優選實施例中，感光窗口之上覆蓋有抗反射層。該抗反射層既可以將芯片與外界環境隔離，又可以在一定程度上修正堆棧光電二極管的感光光譜。

為了實現本發明的上述目的，根據本發明的第二個方面，本發明提供了一種堆棧光電二極管的制備方法，其包括如下步驟：

S1：提供襯底，所述襯底為輕摻雜的半導體材料；

S2：光刻，在掩膜掩蔽的情況下進行離子注入，并擴散，退火形成輕摻雜的第二摻雜區，所述第二摻雜區的摻雜類型與所述半導體襯底的摻雜類型相反；

S3：氧化、淀積、刻蝕形成場氧區，所述場氧區位于所述半導體襯底的內緣和所述第二摻雜區的外緣；

S4：光刻，在掩膜掩蔽的情況下進行離子注入，并擴散，退火形成重摻雜的第一摻雜區和第四摻雜區，所述第一摻雜區和第四摻雜區的摻雜類型與所述半導體襯底的摻雜類型相同；

S5：光刻，在掩膜掩蔽的情況下進行離子注入，并擴散，退火形成重摻雜的第三摻雜區，所述第三摻雜區的摻雜類型與所述半導體襯底的摻雜類型相反；

S6：形成金屬層，所述金屬層至少為一層，所述金屬層形成在所述半導體襯底之上，所述金屬層分別與所述第一摻雜區、第三摻雜區和第四摻雜區相連。

在本發明的優選實施例中，在步驟S6之后具有以下步驟：

S7：生長鈍化層，所述鈍化層形成在所述金屬層之上并覆蓋整個半導體區；

S8：光刻，刻蝕所述鈍化層形成引線孔，所述引線孔貫通所述鈍化層并暴露一部分金屬層。

在本發明的另一優選實施例中，在所述步驟S7和S8之間具有以下步驟：光刻，刻蝕鈍化層形成感光窗口，所述感光窗口貫通所述鈍化層并暴露一部分第四摻雜區。從而使更多的光線照射到感光面上，達到提高堆棧光電二極管靈敏度的目的。

在本發明的另一優選實施例中，在形成所述感光窗口后，在所述感光窗口上淀積形成抗反射層。該抗反射層既可以將芯片與外界環境隔離，又可以在一定程度上修正堆棧光電二極管的感光光譜。