[發明專利]一種半導體感光器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201310548614.9
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103594477A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 王鵬飛;吳俊;孫清清;張衛
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L29/06;H01L29/78;H01L21/8238;H01L21/336
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于半導體器件技術領域，具體涉及一種半導體感光器件及其制造方法。

背景技術

圖像傳感器是用來將光信號轉換為電信號的半導體感光器件，由圖像傳感器器件組成的圖像傳感器芯片被廣泛應用于數碼相機、攝像機及手機等多媒體產品中。

中國專利200910234800.9中提出了一種半導體感光器件，如圖1所示，它是沿該器件溝道長度方向的剖面圖。半導體感光器件10通常在一個半導體襯底或摻雜的阱500內形成，半導體襯底或摻雜的阱500摻雜有低濃度的n型或p型雜質，半導體感光器件的兩邊通過淺溝隔離（STI）501或者硅的局部氧化（LOCOS）與周圍隔離。漏區514和源區511的摻雜類型與半導體襯底或摻雜的阱500的摻雜類型相反。溝道512通常位于半導體襯底或摻雜的阱500之內。漏區514作為一個MOS晶體管的漏極可以通過接觸體513與外部電極連接。源區511作為一個MOS晶體管的源極可以通過接觸體510與外部電極連接。

在溝道512與淺溝隔離（STI）501之間為阱區503，其摻雜類型通常與源區和漏區相同。反摻雜區502位于阱區503內，具有和阱區503相反的摻雜類型，從而形成了一個感光pn結二極管。溝道512之上形成有覆蓋整個溝道512的第一層絕緣膜506。在第一層絕緣膜506之上形成的一個作為電荷存儲節點的具有導電性的浮柵505。浮柵505可以作為一個MOS晶體管的浮動柵極，通過對它施加不同大小的電壓，可以控制流過溝道512的電流密度。浮柵505通常與漏區514的摻雜屬性相反，例如，浮柵505由p型摻雜的多晶硅形成，而漏區514則摻有n型雜質。浮柵區505通過絕緣膜506中的窗口504與反摻雜區502相接觸。?因此浮柵505也與由反摻雜區502和阱區503形成的pn結相連。第二層絕緣薄膜509覆蓋在浮柵505上，并在第二層絕緣膜509之上形成控制柵極507以及側墻508。

中國專利200910234800.9中的半導體感光器件的感光pn結二極管的光吸收區域位于半導體襯底的表面，容易被干擾，而且半導體感光器件的漏極電阻較高。

發明內容

鑒于上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提出一種半導體感光器件，以降低半導體感光器件的漏極電阻，并減少感光pn結二極管光吸收區域的受到的干擾。

本發明的目的通過以下技術方案得以實現：

一種半導體感光器件，包括：

一個具有第一種摻雜類型的半導體襯底；

在所述半導體襯底內形成的一個MOS晶體管和一個感光pn結二極管；

所述MOS晶體管包括在所述半導體襯底內形成的具有第二種摻雜類型的一個源區和一個環形的漏區、介于所述源區與所述漏區之間的半導體襯底部分形成器件的溝道區、在所述溝道區以及所述漏區和所述pn結二極管之上形成的第一層柵介質層，在所述第一層柵介質層之上形成的一個具有第一種摻雜類型的浮柵、在所述浮柵之上形成的的一個控制柵，所述控制柵與所述浮柵由第二層柵介質層隔離；

所述MOS晶體管的漏區包圍所述感光pn結二極管，所述感光pn結二極管一端的摻雜極性和所述漏區的摻雜極性相同并與之相連，所述感光pn結二極管另一端的摻雜極性和所述浮柵的摻雜極性相同并通過一個浮柵開口與之相連。

優選的，上述的一種半導體感光器件，還包括一個被所述漏區包圍的釘扎二極管，所述釘扎二極管一端的摻雜極性與所述漏區的摻雜極性相同并與之相連，所述釘扎二極管另一端的摻雜極性和所述浮柵的摻雜極性相同并通過所述浮柵開口與之相連。

優選的，上述的一種半導體感光器件，所述控制柵位于所述浮柵頂部之上，或者所述控制柵位于所述浮柵頂部之上并向源區的一側延伸使得所述控制柵在源區的一側包圍所述浮柵。

優選的，上述的一種半導體感光器件，所述第一種摻雜類型為n型，所述第二種摻雜類型為p型；或者，所述第一種摻雜類型為p型，所述第二種摻雜類型為n型。

本發明還提出上述半導體感光器件的制造方法，具體步驟包括：

在具有第一種摻雜類型的半導體襯底內形成具有第二種摻雜類型的第二摻雜區；

在所述第二摻雜區內形成具有第一種摻雜類型的第一摻雜區；

在所述半導體襯底內形成具有第二種摻雜類型的源區和漏區，所述漏區環繞所述第二摻雜區一周，并將所述第一摻雜區包圍；

在所述U形凹槽的表面以及所述半導體襯底的表面形成第一層絕緣薄膜；