[发明专利]光电二极管结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电二极管结构及其制作方法，尤其涉及一种应用于有源像素传感器的光电二极管及其制作方法。

背景技术

有源像素传感器(active pixel sensor，APS)是一种普遍的固态图像感测元件。由于有源像素传感器包括有互补式金属氧化物半导体元件，因此又称为CMOS图像传感器，其是利用传统的半导体工艺制作，具有制作成本低廉以及元件尺寸较小的优点，使得CMOS图像传感器已有日渐取代电荷耦合装置(charge-coupled device，CCD)的趋势。此外，CMOS图像传感器还具有高量子效率(quantum efficiency)以及低噪声(read-out noise)等优势，因此已广泛应用在个人电脑相机(PC camera)以及数字相机(digital camera)等电子产品上。

一般有源像素传感器是由多个有源像素感测单元所构成，而各有源像素感测单元包括有一用来感测光照强度的光电二极管(photo diode)，以及三个金属氧化物半导体(metal-oxide semiconductor，MOS)晶体管，分别为当作重置元件(reset MOS)的重置晶体管(reset transistor)、当作电流汲取元件(current source follower)的电流汲取晶体管以及当作列选择开关(row selector)的列选择晶体管(row-select transistor)。其中，光电二极管主要是依照其光感测区所产生的光电流来处理信号数据，例如光感测区于受光状态所产生的漏遗电流(light current)代表信号(signal)，而光感测区于不受光状态所产生的漏遗电流(dark current)则代表噪声(noise)，因此光电二极管可以利用信号噪声比(signal/noise)的强弱方式来处理信号数据。

请参阅图1，图1是现有技术中光电二极管的结构示意图。如图1所示，一光电二极管100设置于一P型基底102，且P型基底102上又具有一以二氧化硅为材质的氧化层104，其中，P型基底102中包括有多个浅沟隔离(shallow trench isolation，STI)106，两个浅沟隔离106之间具有一光感测区108和一栅极112、源极/漏极延伸区114以及源极/漏极116。而光感测区108包括有掺杂区118、120，其中，掺杂区118具有低剂量N掺杂剂，而掺杂区120具有一高剂量N+掺杂剂，而且通常以砷(As)作为注入掺杂剂(dopant)。而上述掺杂区118中的N掺杂剂会和P型基底102形成PN结(junction)，而PN结又与P型基底102形成一耗尽区(depletion region)，用以感应光电流。

然而，现有技术中的光电二极管100的光感测区108的表面的晶格结构，很容易被高剂量的N掺杂剂注入所破坏。再者，在后续接触插塞(contactplug)制作的过程中，制作埋藏接触窗(buried contact，BC)的蚀刻工艺容易破坏掺杂区120的表面，而且，当接触插塞内的钛(Ti)金属成分等和基底中的硅作用后，会产生硅化钛(TiSi)等化合物。以上这些情况都会产生大量的漏电流，使得噪声变大，使得光电二极管的感光效果下降。

再者，因为现有技术中的光电二极管100的光感测区108的PN结深度较深，所以，当光电二极管100受到短波长光(例如：蓝光)的照射时，会因为短波长光对晶片的穿透深度较浅，进而使得光电二极管100的PN结对短波长光所能感应的光电流偏小，因此造成光电二极管100对短波长光的感光敏感度不佳。

发明内容

本发明提供一种光电二极管结构及其制作方法，以解决上述问题。

本发明提供一种制作光电二极管的方法，该方法包括提供基底，并且形成多个绝缘层于基底中，接着，形成掺杂区于基底中，且掺杂区被绝缘层所围绕，另外，形成氧化层于基底上，再形成第一多晶硅层于基底上。并形成开口于第一多晶硅层和氧化层中，以暴露出部分掺杂区的表面，然后，形成第二多晶硅层于第一多晶硅层上方和开口内。并且，图案化第二多晶硅层以形成导线，再图案化第一多晶硅层，以形成栅极，最后，于栅极的一侧形成源极/漏极。