與標準集成電路工藝兼容的可見光或紫外光傳感器的製作方法

2023-04-28 05:36:36

專利名稱：與標準集成電路工藝兼容的可見光或紫外光傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種與標準集成電路工藝兼容的可見光或紫外光傳感器。
背景技術：
在環境背光光電測量、控制等領域中，所採用的光電集成電路中常需 要採用光傳感器，現有技術中，在標準半導體加工線上，可見光或紫外光 傳感器往往不能與標準集成電路工藝(即Bipolar或CMOS工藝)相兼容，需 要結合其他工藝步驟，嚴重影響了光電集成電路的批量生產。實用新型內容本實用新型要解決的技術問題提供一種可利用標準半導體加工線和標 準集成電路工藝進行加工的與標準集成電路工藝兼容的可見光或紫外光傳感器。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種與標準集成電路工藝兼容 的可見光或紫外光傳感器，包括包括p型襯底、在p型襯底上設有n型 擴散區、設於n型擴散區周圍及中央的p型擴散區、在n型擴散區上經p 型注入和退火後形成的正極區域；正極區域的上表面為受光區；p型摻雜 區設於正極區域一側，作為可見光或紫外光傳感器的正極的歐姆接觸；n型 摻雜區與n型擴散區直接相連，作為可見光或紫外光傳感器的負極的歐姆 接觸；p型區域與n型擴散區之間形成反向p-n結隔離。上述技術方案中，在p型襯底上還具有n型埋層。上述技術方案中，在n型擴散區上還具有經高濃度的n型擴散形成的 高濃度n型擴散區。本實用新型的有益效果是(1)本實用新型的可見光或紫外光傳感器 的結構與標準集成電路的加工工藝相兼容，表現在n型擴散區可同時作為集成電路中npn管的集電區或pnp管的基區，也可作為PM0S管的n阱區域;
在N型擴散區上面進行的P型擴散作為傳感器的正極，正極區域也可以和 集成電路中的P型電阻或PM0S管的源漏注入一起完成；正極區域上表面為 受光面，其上的抗反射膜可與集成電路中的介質澱積一起完成；P型擴散區 與正極區域的一部分重疊，P型擴散區同時作為集成電路中的NPN管的基區 或PNP管的發射區/集電區，也可以和PM0S管的源/漏注入一起完成；傳感 器電極的全-半接觸和導線與集成電路中元件所使用的結構和材料可以相 同。故適於在標準半導體加工線上採用標準集成電路工藝進行加工，解決 了此類傳感集成電路所含有的光傳感器的結構設計和工藝製造條件與標準 集成電路工藝的兼容性問題，便於光電集成電路的批量生產，大大提高了生 產效率。(2)本實用新型中，傳感器表面有抗反射膜及濾光膜，減少了其 他雜光對光電集成電路正常工作的影響。


圖1為本實用新型的可見光/紫外光傳感器應用於光電集成電路的原理圖； 圖2為本實用新型的可見光/紫外光傳感器的結構示意圖； 圖3為本實用新型的可見光/紫外光傳感器的等效電路圖。
具體實施方式
(實施例1 )見圖2-3，本實施例的與標準集成電路工藝兼容的可見光或紫外光傳感 器，包括P型襯底7、在P型村底7上的進行N型外延或N型擴散而形成的 N型擴散區13、設於N型擴散區13周圍及中央的P型擴散區1、在N型擴 散區13上進行P型注入和退火後形成的正極區域2;區域2的上面為受光 區；用於形成可見光或紫外光傳感器的正4及9的歐姆接觸的P型摻雜區3 在正極區域2 —側；N型摻雜區4與N型擴散區13直接相連，作為可見光 或紫外光傳感器的負極8的歐姆接觸；P型區域l與N型擴散區13之間形 成反向P-N結隔離。可見光/紫外光傳感器部分採用N+-P-Nsub或P+-N-Psub結構，對於P 阱CMOS工藝來講，N+-P-Nsub結構的N+區可採用與NM0S管源/漏注入同時 形成或單獨一次N型注入形成，P區與P阱一次形成，Nsub部分與集成電 路器件的襯底一次形成。對N阱CMOS工藝，可見光/紫外光電傳感器採用P+-N-Psub結構，P+ 可與PM0S管的源/漏注入一次形成或單獨一次P型注入形成，Psub可與集
成電路部分的P型襯底一次形成。對於標準雙極集成電路工藝，可見光/紫外光電傳感器採用P+-N-Psub 結構，其中P+可與NPN管基區注入同時形成或專門一次P型注入形成，N 為外延層，Psub與雙極集成電路的襯底一次形成。這三種傳感器上面的抗反射膜與電容介質和集成電路表層介質同步形 成，因而與半導體集成電路工藝兼容，同時，為解決不同波段的要求，可 澱積對應不同波長的濾光薄膜，而為了屏蔽光對對應的信號處理集成電路 部分工作的影響，晶片表面不透光部分可用金屬進行覆蓋屏蔽。本實施例的與標準集成電路工藝兼容的可見光或紫外光傳感器的製作 過程如下1、 選擇P型襯底7的矽單晶材料，電阻率範圍從0. 1歐姆釐米到3000 歐姆釐米。2、 在P型襯底7上進行N型埋層6的擴散或注入，退火和高溫推進後 方塊電阻從1歐姆/方塊到200歐姆/方塊，結深從0. 3微米到10微米，用 以降〗氐集成電路元件的寄生效應和減少管子的導通壓降。3、 通過外延或擴散的方法在P型襯底7上形成N型擴散區13,其厚度 介於0. 3微米到100微米，方塊電阻介於0. 1到1000歐姆/方塊；這個過渡 區可以作為集成電路中NPN管的集電區、PNP管的基區、或PMOS的N阱區 域，同時，兼做可見光或紫外光傳感器的負極區域。4、 在兩個元件所屬的N型區域之間形成P型擴散區1,形成各個元件 之間的反向PN結隔離，結深介於0. 5微米到100微米，方塊電阻介於1到 100歐姆釐米，這個P型區域可以同時作為NMOS的P阱區域。5、 在N型過渡區進行高濃度的N型擴散，形成高濃度N型擴散區5， 用於減小集成電路中三極體的飽和壓降；結深介於0. 5微米到100微米，方 塊電阻介於1到10歐姆釐米。6、 進行集成電路中NPN管的P型基區注入，形成P型摻雜區(3)，其 結深介於0. 1到20微米；P型摻雜區(3)同時可作為集成電路中PNP管的發 射區或集電區，也可作為電阻；P型摻雜區3也可與PMOS管的源/漏注入一 起完成；另外，P型摻雜區(3)與正極區域(2)可直接相連作為可見光或紫外 光傳感器的正極歐姆接觸。7、 N型摻雜區4、 N型擴散區5及N型埋層6—起形成與可見光或紫外 光傳感器兼容的npn管的集電極，也可作為PNP管的基區連接；N型摻雜區4同時作為叩n管的發射區或NMOS的源/漏區；N型摻雜區4同時作為傳感 器負極的歐姆接觸。8、 進行矽表面上電容介質氧化或澱積和光刻電容區域，此步工藝與可 見光或紫外光傳感器表面的透光區域一起進行。9、 進行接觸孔光刻和金屬澱積及光刻，形成各種器件的互連。10、 在器件表面澱積鈍化介質和光刻，同時利用集成電路中多層金屬 布線覆蓋不須透光的區域。11、 可見光或紫外光傳感器上面的抗反射膜和濾光膜可於其他MOS管 表層的介質一起形成或專門根據波長要求進行澱積。12、 光電特性測試及封裝等。應用例1圖1為可見光/紫外光傳感器應用於光電集成電路的原理圖。光電集成 電路包括電源、與電源相連的內部穩壓器、A/D轉換器、輸出驅動部分、 邏輯控制部分、靈敏度調整部分、雜光補償單元及本實用新型的可見光或 紫外光傳感器。內部穩壓器向所述各部分提供電源，可見光或紫外光傳感器的輸出端 接A/D轉換器的光電信號輸入端，靈敏度調整部分的輸出端接A/D轉換器 的靈敏度調整信號輸入端；雜光補償單元的輸出端接A/D轉換器的雜光補 償信號輸入端；A/D轉換器的輸出端接輸出驅動部分；邏輯控制部分的輸出 端接輸出驅動部分的控制輸入端。本實用新型的可見光或紫外光傳感器適於在標準半導體加工線上採用 標準集成電路工藝進行加工，並可同時生產出本應用例中的光電集成電路， 解決了此類傳感集成電路所含有的光傳感器的結構設計和工藝製造條件與 標準集成電路工藝的兼容性問題,便於光電集成電路的批量生產，大大提高 了生產效率。
權利要求1、一種與標準集成電路工藝兼容的可見光或紫外光傳感器，其特徵在於包括P型襯底(7)、在P型襯底(7)上設有N型擴散區(13)、設於N型擴散區(13)周圍及中央的P型擴散區(1)、在N型擴散區(13)上經P型注入和退火後形成的正極區域(2)；正極區域(2)的上表面為受光區；P型摻雜區(3)設於正極區域(2)一側，作為可見光或紫外光傳感器的正極(9)的歐姆接觸；N型摻雜區(4)與N型擴散區(13)直接相連，作為可見光或紫外光傳感器的負極(8)的歐姆接觸；P型區域(1)與N型擴散區(13)之間形成反向P-N結隔離。
2、 根據權利要求l所述的與標準集成電路工藝兼容的可見光或紫外光 傳感器，其特徵在於在P型襯底(7)上還具有N型埋層(6)。
3、 根據權利要求1或2所述的與標準集成電路工藝兼容的可見光或紫外 光傳感器，其特徵在於在N型擴散區(13)上還具有經高濃度的N型擴散 形成的高濃度N型擴散區(5)。
4、 根據權利要求1或2所述的與標準集成電路工藝兼容的可見光或紫外 光傳感器，其特徵在於所述受光區上設有表面有抗反射膜及濾光膜。
專利摘要本實用新型涉及一種與標準集成電路工藝兼容的可見光或紫外光傳感器，其包括P型襯底、在P型襯底上設有N型擴散區、設於N型擴散區周圍及中央的P型擴散區、在N型擴散區上經P型注入和退火後形成的正極區域；正極區域的上表面為受光區；P型摻雜區設於正極區域一側，作為可見光或紫外光傳感器的正極的歐姆接觸；N型摻雜區與N型擴散區直接相連，作為可見光或紫外光傳感器的負極的歐姆接觸；P型區域與N型擴散區之間形成反向P-N結隔離。本實用新型的可見光或紫外光傳感器可利用標準半導體加工線和標準集成電路工藝進行加工，便於光電集成電路的批量生產。
文檔編號G01D5/26GK201047763SQ20072003886
公開日2008年4月16日 申請日期2007年6月25日 優先權日2007年6月25日
發明者盧其偉, 開 王 申請人:盧其偉;王 開