[發(fā)明專利]新型光電二極管結(jié)構(gòu)、制備方法及電路結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110394839.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN113140649B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃尊愷;李全澤;汪輝;祝永新;汪寧;田犁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院
• 主分類號(hào): H01L31/0352
• 分類號(hào): H01L31/0352;H01L31/02;H01L31/18
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

1.一種新型光電二極管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

提供第一摻雜類型的襯底，具有相對(duì)的第一面和第二面，所述襯底具有第一摻雜濃度；

自所述第一面在所述襯底中形成第二摻雜類型的功能摻雜區(qū)，其中，所述功能摻雜區(qū)的摻雜濃度分布為非均勻摻雜，以在所述功能摻雜區(qū)形成電勢(shì)梯度，包括在所述襯底上制作掩膜板，基于所述掩膜板進(jìn)行離子注入形成所述功能摻雜區(qū)，所述掩膜板中形成有若干個(gè)套置的環(huán)形開口，其中，所述環(huán)形開口的尺寸依據(jù)開口對(duì)應(yīng)位置的濃度設(shè)置，設(shè)置方式包括：其中，C₀代表注入離子濃度，xi代表第i個(gè)掩膜開口的中心位置，l代表每個(gè)掩膜開口下擴(kuò)散過(guò)程的特征長(zhǎng)度，wi代表第i個(gè)掩膜開口的寬度C(x)代表x方向上的濃度分布函數(shù)，x代表與離子注入點(diǎn)之間的距離，n代表第n個(gè)掩膜開口，x_n是第n個(gè)掩膜開口的中心位置，C(xi)代表第i個(gè)掩膜開口的中心位置的注入離子濃度；

自所述第一面在所述功能摻雜區(qū)中形成第一摻雜類型的表面摻雜區(qū)，且所述表面摻雜區(qū)具有第二摻雜濃度；

在所述襯底的第一面上形成柵極結(jié)構(gòu)；以及

自所述第一面在所述功能摻雜區(qū)形成第二摻雜類型的輔助摻雜區(qū)，所述輔助摻雜區(qū)連接所述柵極結(jié)構(gòu)與所述功能摻雜區(qū)，且所述輔助摻雜區(qū)與所述表面摻雜區(qū)之間具有間距，所述輔助摻雜區(qū)的摻雜濃度大于所述功能摻雜區(qū)的摻雜濃度，且基于所述功能摻雜區(qū)的所述電勢(shì)梯度自建驅(qū)動(dòng)電勢(shì)形成電勢(shì)差以驅(qū)動(dòng)光生載流子朝向所述輔助摻雜區(qū)運(yùn)動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型光電二極管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，基于離子注入及注入離子擴(kuò)散形成預(yù)設(shè)濃度分布的所述功能摻雜區(qū)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型光電二極管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，基于所述離子注入形成所述功能摻雜區(qū)的步驟包括：離子注入后所述功能摻雜區(qū)縱向的濃度分布為：

其中，R_A為雜質(zhì)在襯底中的平均射程且與注入能量對(duì)應(yīng)，并在注入方向上對(duì)應(yīng)摻雜濃度峰值，△R_A為摻雜濃度峰值下降一半所改變的深度，C_y代表注入方向上的濃度；y代表沿注入方向上的位置，C₀代表注入離子濃度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型光電二極管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，基于所述注入離子擴(kuò)散形成所述功能摻雜區(qū)的步驟包括：注入離子擴(kuò)散后所述功能摻雜區(qū)橫向的濃度分布為：其中，x0代表離子注入點(diǎn)，x代表與離子注入點(diǎn)之間的距離，為擴(kuò)散過(guò)程的特征長(zhǎng)度，D為擴(kuò)散系數(shù)，w為將x₀點(diǎn)向兩邊分別拓寬的距離，C(x,t)為擴(kuò)散時(shí)間t時(shí)x位置的濃度。