[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本发明提供了一种半导体器件及其制造方法，所述半导体器件包括：衬底；离子掺杂区，形成在所述衬底中；以及，带电的介电环，形成在所述衬底中并环绕于所述离子掺杂区的外侧，且所述介电环能通过异性相吸的作用感应出所述离子掺杂区中相应的电荷。本发明的技术方案能够对离子掺杂区中的离子掺杂浓度和深度实现精准控制，进而能够满足先进的半导体器件的高要求。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术

半导体器件中的光电二极管是基于离子注入工艺，在硅衬底的不同区域注入不同类型、不同浓度的离子。以雪崩光电二极管(Photon Avalanche Diode，PAD)为例，参阅图1，图1是现有的一种含雪崩光电二极管的半导体器件的示意图，从图1中可看出，采用离子注入工艺在硅衬底中从上往下依次形成了P型离子重掺杂区11、本征型离子掺杂区12、P型离子轻掺杂区13和N型离子重掺杂区14；并且，在P型离子重掺杂区11的顶面形成有负电极15，在N型离子重掺杂区14的底面形成有正电极16，以在工作时通过负电极15和正电极16向半导体器件中加反向偏压，进而使得半导体器件达到雪崩倍增状态。其中，不同掺杂区的离子浓度和注入深度主要是靠离子注入的工艺来控制的，例如，通过掺杂离子的剂量控制离子浓度以及通过离子注入的能量控制注入深度。

对于一些先进的半导体器件，其设计要求硅衬底很厚，这也就要求离子注入的深度相应地增大，那么，也就要求离子注入的能量增大，使得杂质原子穿入硅衬底的深度越深；由于离子注入会使得原子撞击出晶格结构而损伤硅衬底的晶格，那么，离子注入的能量越大，则对硅衬底造成的晶格损伤也就越大。另外，先进的半导体器件对注入的离子浓度的精准度也提出了更高的要求。如果单一的依靠优化离子注入工艺来实现对离子浓度和注入深度进行控制，尤其是面对先进的半导体器件的高要求时，会涉及到优化离子注入设备结构、参数等，导致成本明显提高，而且也很难完全解决上述问题。

因此，需要提出一种新的控制衬底中的离子掺杂区的离子掺杂浓度和深度的方法，以满足先进的半导体器件的高要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体器件及其制造方法，能够对离子掺杂区中的离子掺杂浓度和深度实现精准控制，进而能够满足先进的半导体器件的高要求。

为实现上述目的，本发明提供了一种半导体器件，包括：

衬底；

离子掺杂区，形成在所述衬底中；以及，

带电的介电环，形成在所述衬底中并环绕于所述离子掺杂区的外侧，且所述介电环能通过异性相吸的作用感应出所述离子掺杂区中相应的电荷。

可选的，所述离子掺杂区仅为一个离子掺杂均匀且导电类型与所述衬底的导电类型相反的掺杂区；或者，所述离子掺杂区包括至少两个导电类型和/或离子掺杂浓度不同的掺杂层，且所有的掺杂层自所述衬底的顶面向所述衬底的底面依次排布设置，最底层的掺杂层与所述衬底的导电类型相反。

可选的，所述离子掺杂区包括自所述衬底的顶面向所述衬底的底面依次排布设置的第一重掺杂层、本征掺杂层和第二重掺杂层，所述第一重掺杂层和所述第二重掺杂层的离子掺杂浓度均大于所述本征掺杂层的离子掺杂浓度，且所述第一重掺杂层的导电类型与所述第二重掺杂层的导电类型相反。

可选的，所述离子掺杂区还包括夹设在所述本征掺杂层和所述第二重掺杂层之间的轻掺杂层，所述轻掺杂层的离子掺杂浓度小于所述第一重掺杂层和所述第二重掺杂层的离子掺杂浓度并大于所述本征掺杂层的离子掺杂浓度，且所述轻掺杂层的导电类型与所述第二重掺杂层的导电类型相反。

可选的，所述介电环至少环绕于所述本征掺杂层的外侧，以通过异性相吸的作用感应出所述本征掺杂层中相应的电荷。

可选的，所述第一重掺杂层、所述第二重掺杂层和所述轻掺杂层的厚度均小于所述本征掺杂层的厚度。