光敏二極體的製作方法
2023-09-18 03:22:45 1
光敏二極體的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種光敏二極體，在一P型襯底中形成有N型阱區，N型阱區的表面設有矽化物層，矽化物層的表面設置有多晶矽層；位於矽化物層左右兩側的N型阱區中分別設置有第一P型有源區和第二P型有源區，第一、第二P型有源區的表面分別設置有第一、第二接觸孔，第一接觸孔內側與第二接觸孔內側之間構成感光區；位於第一P型有源區左側的N型阱區內還設置有第一N型重摻雜區域，位於第二P型有源區右側的N型阱區內還設置有第二N型重摻雜區域；位於第一N型重摻雜區域的左右兩側的P型襯底中分別設有第三、第四P型重摻雜區域，第一、第二N型重摻雜區域和第三、第四P型重摻雜區域中分別設置有第三、第四、第五、第六接觸孔。
【專利說明】光敏二極體
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種半導體器件結構，尤其涉及一種光敏二極體結構。
【背景技術】
[0002]光敏二極體(即光敏電阻)是一種對光變化非常敏感的半導體器件，光敏二極體的管芯是一個具有光敏特徵的PN結，其具有單向導電性。因此，可以利用光照強弱來改變電路中的電流。
[0003]光敏二極體也叫光電二極體，其管芯是一個具有光敏特徵的PN結。當無光照時，有很小的飽和反向漏電流，即暗電流，此時光敏二極體截止。當受到光照時，飽和反向漏電流大大增加，形成光電流，它隨入射光強度的變化而變化。當光線照射PN結時，可以使PN結中產生電子空穴對，使得少數載流子的密度增加。
[0004]光敏二極體的應用也及其廣泛，現有的光敏二極體主要是由Ptap與Ntap構成，並依靠該Ptap與Ntap形成PN結起到光敏二極體的作用，其剖面結構如圖1所示，其版圖結構(即俯視結構)如圖2所示。從圖中可以看出，這種光敏二極體版圖結構由於其是不對稱的，因此並不利於大規模的集成。
[0005]另外，由於這種結構很明顯地區別於其他器件結構，因此在使用時容易被別有用心的人識別並加以利用，導致造成信息的外洩等問題。
[0006]中國專利(CN101064351A)與中國專利(CN102544139A)均公開了光電二極體的結構和裝置，但該兩篇專利並未對上述技術問題提出相應的改進措施。
【發明內容】
[0007]鑑於上述問題，本發明提供一種光敏二極體。
[0008]本發明解決技術問題所採用的技術方案為:
[0009]一種光敏二極體，包括:多晶矽層、矽化物層、P型重摻雜區域、N型重摻雜區域、N型阱區、P型襯底和接觸孔，其中，所述P型襯底中形成有所述N型阱區，所述N型阱區的表面設有矽化物層，所述矽化物層的表面設置有多晶矽層；
[0010]位於所述矽化物層左側的N型阱區內設置有第一 P型有源區，位於所述矽化物層右側的N型阱區內設置有第二 P型有源區，所述第一 P型有源區和所述第二 P型有源區通過所述矽化物層隔開；
[0011]所述第一 P型有源區的表面設置有第一接觸孔，所述第二 P型有源區的表面設置有第二接觸孔，所述第一接觸孔內側與所述第二接觸孔內側之間構成感光區；
[0012]位於所述第一 P型有源區左側的N型阱區內還設置有第一 N型重摻雜區域，位於所述第二 P型有源區右側的N型阱區內還設置有第二 N型重摻雜區域；
[0013]所述第一 N型重摻雜區域的表面設置有第三接觸孔，所述第二 N型重摻雜區域的表面設置有第四接觸孔；
[0014]位於所述第一 N型重摻雜區域左側的P型襯底中設置有第三P型重摻雜區域，位於所述第二 N型重摻雜區域右側的P型襯底中設置有第四P型重摻雜區域；
[0015]所述第三P型重摻雜區域的表面設置有第五接觸孔，所述第四P型重摻雜區域的表面設置有第六接觸孔。
[0016]所述的光敏二極體，其中，所述感光區內不含有任何金屬。
[0017]所述的光敏二極體，其中，所述第一接觸孔的左側邊緣與所述第一 P型有源區的左側邊緣在同一直線上。
[0018]所述的光敏二極體，其中，所述第二接觸孔的右側邊緣與所述第二 P型有源區的右側邊緣在同一直線上。
[0019]所述的光敏二極體，其中，將位於所述多晶矽層中心位置的豎向直線設為中軸線；
[0020]所述第一 P型有源區與所述第二 P型有源區關於所述中軸線對稱；
[0021]所述第一 N型重摻雜區域與所述第二 N型重摻雜區域關於所述中軸線對稱；
[0022]所述第三P型重摻雜區域與所述第四P型重摻雜區域關於所述中軸線對稱。
[0023]所述的光敏二極體，其中，所述第一接觸孔與所述第二接觸孔關於所述中軸線對稱；
[0024]所述第三接觸孔與所述第四接觸孔關於所述中軸線對稱；
[0025]所述第五接觸孔與所述第六接觸孔關於所述中軸線對稱。
[0026]所述的光敏二極體，其中，所述第一 P型有源區的左側邊緣與所述N型阱區的左側邊緣之間的距離符合製程最小規定的間距；
[0027]所述第二 P型有源區的右側邊緣與所述N型阱區的右側邊緣之間的距離符合製程最小規定的間距。
[0028]上述技術方案具有如下優點或有益效果:
[0029]本發明通過將PMOS的源端和漏端以及P型襯底作為P型重摻雜，把PMOS的阱襯底作為N型摻雜，並且把P型有源區上的接觸孔內側之間作為感光區，以使得光敏二極體在PMOS的基礎上形成，從而在版圖中的圖形與PMOS圖形較為相似，進而使得在版圖上較難被發現，提高了器件結構的安全型，降低了造成信息外洩的可能性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]參考所附附圖，以更加充分的描述本發明的實施例。然而，所附附圖僅用於說明和闡述，並不構成對本發明範圍的限制。
[0031]圖1是普通光敏二極體的剖面結構圖；
[0032]圖2是普通光敏二極體的俯視結構示意圖；
[0033]圖3是本發明實施例中光敏二極體的剖面結構示意圖；
[0034]圖4是本發明實施例中光敏二極體的各內部結構之間的距離示意圖；
[0035]圖5是本發明實施例中光敏二極體的俯視結構示意圖；
[0036]圖6是本發明另一實施例中光明二極體的俯視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0037]本發明提供一種光敏二極體結構，可用於技術節點為大於等於130nm、90nm、65/55nm或45/40nm等的工藝中。
[0038]本發明的主要思想是利用PMOS的源端、漏端和襯底來實現光敏二極體的功能，即在PMOS的源端、漏端和襯底的基礎上形成光敏二極體結構。
[0039]下面結合具體實施例和附圖來對本發明方法進行詳細說明。
[0040]圖3是本實施例中光敏二極體的剖面結構示意圖。如圖3所示，本發明的光敏二極體結構中包括一 P型襯底，在該P型襯底中形成有N型阱區，在該N型阱區的表面中央處設置有矽化物層1，矽化物層I的表面設置有多晶矽層2，該多晶矽層2和矽化物層I所構成的疊層結構的兩側的N型阱區內設置有關於該疊層結構對稱的重摻雜P型有源區(31、32)，且該對稱分布的P型有源區(31、32)表面部分區域與矽化物層I重疊；在N型阱區內還設置有關於上述疊層結構對稱的N型重摻雜區域(41、42)，其中N型重摻雜區域41位於P型有源區31和N型阱區的邊界71之間，N型重摻雜區域42位於P型有源區32和N型阱區的邊界72之間；另外，在N型阱區的邊界(71、72)以外的P型襯底內還設有關於上述的疊層結構對稱分布的P型重摻雜區域(51、52)。
[0041]在上述的P型有源區(31、32)、N型重摻雜區域(41、42)和？型重摻雜區域(51、52)的表面均設置有接觸孔。具體的，接觸孔61位於P型重摻雜區域51的表面，接觸孔62位於N型重摻雜區域41的表面，接觸孔63位於P型有源區31的表面，接觸孔64位於P型有源區32的表面，接觸孔65位於N型重摻雜區域42的表面，接觸孔66位於P型重摻雜區域52的表面。其中，接觸孔63的左側與P型有源區31的左側在同一條直線上，同樣的，接觸孔64的右側與P型有源區32的右側在同一條直線上。
[0042]在上述的接觸孔中，接觸孔61、接觸孔63、接觸孔64、接觸孔66均連向負極；而接觸孔62、接觸孔65和多晶矽層2均連向正極。
[0043]圖4繪示了圖3中的器件內部結構之間的距離。如圖3?4所示，接觸孔63的右側和接觸孔64的左側之間的距離為a+L+a，該距離表示光敏二極體的長度，即感光區的長度，在該感光區中不能夠存在任何金屬，其中a為接觸孔內側至多晶矽層外側之間的距離，L為多晶娃層的寬度；該光敏二極體的有效長度為L+2*(f+3*b+e+d+c+a),其中b為接觸孔的寬度，c為接觸孔63到接觸孔62 (或接觸孔64到接觸孔65之間的距離)，d為接觸孔62的左側到N阱邊界71之間的距離(或接觸孔65的右側到N阱邊界72之間的距離)，e為N阱邊界71到接觸孔61右側之間的距離(或N阱邊界72到接觸孔66左側之間的距離)，f為接觸孔61左側到P型重摻雜區域51左側之間的距離(或接觸孔66右側到P型重摻雜區域52之間的距離)。
[0044]對於上述結構中的多晶矽的寬度L可優選採用製程最小規定的寬度；另外，N阱的邊界71與P型有源區31的左側邊緣之間可優選採用製程最小規定的間距，同樣的，N阱的邊界72與P型有源區32的右側邊緣之間的距離(c+b+d)可優選採用製程最小規定的間距。
[0045]圖5是本實施例中光敏二極體的版圖結構示意圖。
[0046]根據圖5所繪示的版圖(即圖3結構的俯視圖)中可見的部分包括:多晶矽2、有源區(31、32)、N阱、N型保護環(Ntap) 8、P型保護環(Ptap) 9、P型擴散區(Pimp) 10以及多個接觸孔。
[0047]從本發明實施例的版圖結構中可以發現，版圖的左右兩側是相同的Ptap，因此，在進行光敏二極體的設計中可以將多個相同的光敏二極體拼湊在一起，以利於集成，如圖6所示。
[0048]綜上所述，本發明通過將光敏二極體設置在PMOS的基礎結構上，因此其版圖結構與PMOS的版圖結構極為相似，故一般僅通過版圖很難被發現，對於器件結構的隱蔽性較好，提高了器件的安全性。另外，本發明的光敏二極體採用的是對稱的結構設置，因此光敏二極體版圖的左右兩側是相同的Ptap，所以可以同時集成多個相同的光敏二極體，更有利於光敏二極體的集成。
[0049]對於本領域的技術人員而言，閱讀上述說明後，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發明的真實意圖和範圍的全部變化和修正。在權利要求書範圍內任何和所有等價的範圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和範圍內。
【權利要求】
1.一種光敏二極體，包括:多晶矽層、矽化物層、P型重摻雜區域、N型重摻雜區域、N型阱區、P型襯底和接觸孔，其特徵在於，所述P型襯底中形成有所述N型阱區，所述N型阱區的表面設有娃化物層，所述娃化物層的表面設置有多晶娃層； 位於所述矽化物層左側的N型阱區內設置有第一 P型有源區，位於所述矽化物層右側的N型阱區內設置有第二 P型有源區，所述第一 P型有源區和所述第二 P型有源區通過所述矽化物層隔開； 所述第一 P型有源區的表面設置有第一接觸孔，所述第二 P型有源區的表面設置有第二接觸孔，所述第一接觸孔內側與所述第二接觸孔內側之間構成感光區； 位於所述第一 P型有源區左側的N型阱區內還設置有第一 N型重摻雜區域，位於所述第二 P型有源區右側的N型阱區內還設置有第二 N型重摻雜區域； 所述第一 N型重摻雜區域的表面設置有第三接觸孔，所述第二 N型重摻雜區域的表面設置有第四接觸孔； 位於所述第一 N型重摻雜區域左側的P型襯底中設置有第三P型重摻雜區域，位於所述第二 N型重摻雜區域右側的P型襯底中設置有第四P型重摻雜區域； 所述第三P型重摻雜區域的表面設置有第五接觸孔，所述第四P型重摻雜區域的表面設置有第六接觸孔。
2.如權利要求1所述的光敏二極體，其特徵在於，所述感光區內不含有任何金屬。
3.如權利要求1所述的光敏二極體，其特徵在於，所述第一接觸孔的左側邊緣與所述第一 P型有源區的左側邊緣在同一直線上。
4.如權利要求1所述的光敏二極體，其特徵在於，所述第二接觸孔的右側邊緣與所述第二 P型有源區的右側邊緣在同一直線上。
5.如權利要求1所述的光敏二極體，其特徵在於，將位於所述多晶矽層中心位置的豎向直線設為中軸線； 所述第一 P型有源區與所述第二 P型有源區關於所述中軸線對稱； 所述第一 N型重摻雜區域與所述第二 N型重摻雜區域關於所述中軸線對稱； 所述第三P型重摻雜區域與所述第四P型重摻雜區域關於所述中軸線對稱。
6.權利要求5所述的光敏二極體，其特徵在於，所述第一接觸孔與所述第二接觸孔關於所述中軸線對稱； 所述第三接觸孔與所述第四接觸孔關於所述中軸線對稱； 所述第五接觸孔與所述第六接觸孔關於所述中軸線對稱。
7.如權利要求1所述的光敏二極體，其特徵在於，所述第一P型有源區的左側邊緣與所述N型阱區的左側邊緣之間的距離符合製程最小規定的間距； 所述第二P型有源區的右側邊緣與所述N型阱區的右側邊緣之間的距離符合製程最小規定的間距。
【文檔編號】H01L31/103GK103606587SQ201310506692
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月23日 優先權日:2013年10月23日
【發明者】張寧, 王本豔, 劉小玲 申請人:上海華力微電子有限公司