[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

本公开涉及一种半导体装置及其使用方法和制造方法。该半导体装置包括：衬底；至少一个光电转换单元，形成在衬底中，该光电转换单元能够吸收可见光从而生成电子并且能够保持电子；红外感测层，形成在衬底之上，该红外感测层位于至少一个光电转换单元之上，并且能够吸收红外辐射从而生成电子；以及电极，该电极形成在红外感测层之上。

技术领域

本公开涉及半导体领域，具体来说，涉及半导体装置及其使用方法和制造方法。

背景技术

图像传感器可用于对辐射进行感测，从而生成对应的电信号(成像)。其中，能够被感测的辐射包括但不限于可见光、红外辐射、紫外辐射等。特别地，对红外辐射的感测在安保、医药、汽车或其他成像领域中具有广泛的应用前景。

当前，对红外辐射和可见光的感测是在不同类型的图像传感器中分别进行的，在相同图像传感器中实现对红外辐射和可见光二者的感测具有挑战性。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种新颖的半导体装置及其使用方法和制造方法，特别地，涉及在图像传感器中兼容地感测红外辐射和可见光。

根据本公开的第一方面，提供了一种半导体装置，该半导体装置包括：衬底；至少一个光电转换单元，形成在衬底中，该光电转换单元能够吸收可见光从而生成电子并且能够保持电子；红外感测层，形成在衬底之上，该红外感测层位于至少一个光电转换单元之上，并且能够吸收红外辐射从而生成电子；以及电极，该电极形成在红外感测层之上。

根据本公开的第二方面，提供了一种使用根据本公开的第一方面的半导体装置的方法，该方法包括：在第一读取阶段，读取在光电转换单元中生成的电子；在第二读取阶段，通过对电极施加偏置电压，读取在红外感测层中生成的电子。

根据本公开的第三方面，提供了一种制造半导体装置的方法，该方法包括：提供衬底；在衬底中形成至少一个光电转换单元，该光电转换单元能够吸收可见光从而生成电子并且能够保持电子；在衬底之上形成红外感测层，该红外感测层位于至少一个光电转换单元之上，并且能够吸收红外辐射从而生成电子；以及在红外感测层之上形成电极。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开一个实施例的半导体装置的示意性截面图。

图2A和图2B是分别例示根据本公开一个实施例的半导体装置在其中的电极未被施加偏置电压和被施加偏置电压的情况下的示意性能带图。

图3A-图3C是示出根据本公开一个实施例的半导体装置的工作原理的示意性截面图。

图4是示出根据本公开一个实施例的半导体装置的制造方法的流程图。

图5A至图5I是示出与图4所示的方法的部分步骤对应的半导体装置的示意性截面图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式