[发明专利]感光二极管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种感光二极管及其制作方法。

背景技术

图像传感器分为互补金属氧化物(CMOS)图像传感器和电荷耦合器件(CCD)图像传感器，通常用于将光学信号转化为相应的电信号。CCD图像传感器的优点是对图像敏感度较高，噪声小，但是CCD图像传感器与其他器件的集成比较困难，而且CCD图像传感器的功耗较高。相比之下，CMOS图像传感器具有工艺简单、易与其他器件集成、体积小、重量轻、功耗小、成本低等优点。目前CMOS图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、照相手机、数码摄像机、医疗用摄像装置(例如胃镜)、车用摄像装置等。

CMOS图像传感器中很重要的一个元件为感光二极管，通过感光二极管产生光电子，然后通过CMOS图像传感器中的传输晶体管、源跟随晶体管读出光电子产生的电压。

现有技术中的感光二极管普遍采用埋藏型感光二极管，图1～图3为现有技术中形成埋藏型感光二极管方法的剖面结构示意图。

参考图1，提供半导体衬底(未图示)，所述半导体衬底内形成有阱区100，所述阱区100为P型掺杂阱；进行离子注入，在阱区100内形成第一掺杂区101，所述第一掺杂区101的掺杂类型与阱区100的掺杂类型相同；在第一掺杂区101表面形成传输晶体管的栅极结构，所述栅极结构包括栅介质层102和位于栅介质层102上栅极103。

参考图2，在所述栅介质层102和栅极103一侧的阱区100内形成感光二极管的深掺杂区104。所述深掺杂区104形成过程为：首先在第一掺杂区101表面形成图形化的掩膜层(未图示)，露出需离子注入的区域；以所述栅极结构为掩膜，进行离子注入，在栅极结构一侧的阱区100内形成感光二极管的深掺杂区104，所述深掺杂区104的掺杂类型为N型。所述深掺杂区104和阱区100构成感光二极管的PN结。

参考图3，形成位于栅介质层102和栅极103两侧的侧墙105，在栅极103和侧墙105一侧的深掺杂区104内形成感光二极管的浅掺杂区106，所述浅掺杂区106的掺杂类型为P型，浅掺杂区106的深度小于深掺杂区104的深度，所述浅掺杂区106将深掺杂区104掩埋在半导体衬底100内。所述栅极103和侧墙105与感光二极管相对一侧的阱区100内还形成有浮置扩散区(图中未示出)。

埋藏型感光二极管的光电子的传输过程为：在感光二极管(PD)产生光电子后，对传输晶体管的栅极103施加电压使下方沟道打开，光电子由掺杂区104经栅极结构下方的沟道区转移到浮置扩散区，完成光电子的传输过程。

更多关于感光二极管的制作方法请参考专利号为US7109537B2的美国专利。

现有技术制作的埋藏型感光二极管，在栅极103下方的沟道关闭后，由于沟道区与感光二极管表面区域的交叠区存在与光电子传输方向相反的电势差，使得部分光电子从沟道区反向注入到感光二极管深掺杂区104，使光电子没有完全传输出去而残留在深掺杂区104，下次产生光电子时，光电子叠加，产生残像，影响器件的性能。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种感光二极管及其制作方法，使感光二极管中光电子一次传输，提高成像质量。

为解决上述问题，本发明提供一种感光二极管的制作方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有阱区，所述阱区内形成有第一掺杂区；

在所述第一掺杂区表面形成栅极结构；

在所述栅极结构一侧的阱区内形成感光二极管的深掺杂区；

形成位于所述栅极结构两侧的侧墙；

以栅极结构和侧墙为掩膜，向深掺杂区内注入离子，形成浅掺杂区；

在形成深掺杂区之后，侧墙之前，还包括：以栅极结构为掩膜，进行离子注入，在深掺杂区内形成离子注入区，所述离子注入区的深度小于深掺杂区的深度，离子注入区的掺杂类型与第一掺杂区的掺杂类型相同。

可选的，所述形成离子注入区离子注入的剂量范围为2～4E12/cm2，能量范围为20～40KeV。

可选的，所述离子注入区的掺杂类型为P型。

可选的，所述形成浅掺杂区离子注入的剂量范围为1～3E13/cm2，能量范围为20～40KeV。

可选的，所述阱区和第一掺杂区掺杂类型均为P型。

可选的，所述在半导体衬底内的形成阱区之后，还包括，在阱区内形成隔离结构。

可选的，所述栅极结构包括栅介质层和位于栅介质层上的栅极。