專利名稱：感光二極管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域，特別涉及一種感光二極管及其制作方法。
背景技術(shù)：
圖像傳感器分為互補(bǔ)金屬氧化物(CM0Q圖像傳感器和電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器，通常用于將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。CCD圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)圖像敏感度較高，噪聲小，但是CCD圖像傳感器與其他器件的集成比較困難，而且CCD圖像傳感器的功耗較高。相比之下，CMOS圖像傳感器具有工藝簡(jiǎn)單、易與其他器件集成、體積小、重量輕、功耗小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。目前CMOS圖像傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于靜態(tài)數(shù)碼相機(jī)、照相手機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、醫(yī)療用攝像裝置(例如胃鏡)、車用攝像裝置等。CMOS圖像傳感器中很重要的一個(gè)元件為感光二極管，通過感光二極管產(chǎn)生光電子，然后通過CMOS圖像傳感器中的傳輸晶體管、源跟隨晶體管讀出光電子產(chǎn)生的電壓?，F(xiàn)有技術(shù)中的感光二極管普遍采用埋藏型感光二極管，圖1 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中形成埋藏型感光二極管方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底(未圖示)，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有阱區(qū)100，所述阱區(qū)100為P型摻雜阱；進(jìn)行離子注入，在阱區(qū)100內(nèi)形成第一摻雜區(qū)101，所述第一摻雜區(qū) 101的摻雜類型與阱區(qū)100的摻雜類型相同；在第一摻雜區(qū)101表面形成傳輸晶體管的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵介質(zhì)層102和位于柵介質(zhì)層102上柵極103。參考圖2，在所述柵介質(zhì)層102和柵極103 —側(cè)的阱區(qū)100內(nèi)形成感光二極管的深摻雜區(qū)104。所述深摻雜區(qū)104形成過程為首先在第一摻雜區(qū)101表面形成圖形化的掩膜層(未圖示)，露出需離子注入的區(qū)域；以所述柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，進(jìn)行離子注入，在柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的阱區(qū)100內(nèi)形成感光二極管的深摻雜區(qū)104，所述深摻雜區(qū)104的摻雜類型為N 型。所述深摻雜區(qū)104和阱區(qū)100構(gòu)成感光二極管的PN結(jié)。參考圖3，形成位于柵介質(zhì)層102和柵極103兩側(cè)的側(cè)墻105，在柵極103和側(cè)墻 105 一側(cè)的深摻雜區(qū)104內(nèi)形成感光二極管的淺摻雜區(qū)106，所述淺摻雜區(qū)106的摻雜類型為P型，淺摻雜區(qū)106的深度小于深摻雜區(qū)104的深度，所述淺摻雜區(qū)106將深摻雜區(qū)104 掩埋在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)。所述柵極103和側(cè)墻105與感光二極管相對(duì)一側(cè)的阱區(qū)100內(nèi)還形成有浮置擴(kuò)散區(qū)(圖中未示出)。埋藏型感光二極管的光電子的傳輸過程為在感光二極管(PD)產(chǎn)生光電子后，對(duì)傳輸晶體管的柵極103施加電壓使下方溝道打開，光電子由摻雜區(qū)104經(jīng)柵極結(jié)構(gòu)下方的溝道區(qū)轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散區(qū)，完成光電子的傳輸過程。更多關(guān)于感光二極管的制作方法請(qǐng)參考專利號(hào)為US7109537B2的美國(guó)專利?，F(xiàn)有技術(shù)制作的埋藏型感光二極管，在柵極103下方的溝道關(guān)閉后，由于溝道區(qū)與感光二極管表面區(qū)域的交疊區(qū)存在與光電子傳輸方向相反的電勢(shì)差，使得部分光電子從溝道區(qū)反向注入到感光二極管深摻雜區(qū)104，使光電子沒有完全傳輸出去而殘留在深摻雜區(qū)104，下次產(chǎn)生光電子時(shí)，光電子疊加，產(chǎn)生殘像，影響器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種感光二極管及其制作方法，使感光二極管中光電子一次傳輸，提高成像質(zhì)量。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種感光二極管的制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有阱區(qū)，所述阱區(qū)內(nèi)形成有第一摻雜區(qū)；在所述第一摻雜區(qū)表面形成柵極結(jié)構(gòu)；在所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的阱區(qū)內(nèi)形成感光二極管的深摻雜區(qū)；形成位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻；以柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻為掩膜，向深摻雜區(qū)內(nèi)注入離子，形成淺摻雜區(qū)；在形成深摻雜區(qū)之后，側(cè)墻之前，還包括以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，進(jìn)行離子注入，在深摻雜區(qū)內(nèi)形成離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)的深度小于深摻雜區(qū)的深度，離子注入?yún)^(qū)的摻雜類型與第一摻雜區(qū)的摻雜類型相同?？蛇x的，所述形成離子注入?yún)^(qū)離子注入的劑量范圍為2 4E12/cm2，能量范圍為 20 40KeVo可選的，所述離子注入?yún)^(qū)的摻雜類型為P型?？蛇x的，所述形成淺摻雜區(qū)離子注入的劑量范圍為1 3E13/cm2，能量范圍為 20 40KeVo可選的，所述阱區(qū)和第一摻雜區(qū)摻雜類型均為P型。可選的，所述在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的形成阱區(qū)之后，還包括，在阱區(qū)內(nèi)形成隔離結(jié)構(gòu)?？蛇x的，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵介質(zhì)層和位于柵介質(zhì)層上的柵極?？蛇x的，所述柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)感光二極管一側(cè)的阱區(qū)內(nèi)形成有浮置擴(kuò)散區(qū)。一種感光二極管，包括半導(dǎo)體襯底；位于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的阱區(qū)，位于阱區(qū)內(nèi)的第一摻雜區(qū)；位于第一摻雜區(qū)表面的柵極結(jié)構(gòu)；位于柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)阱區(qū)內(nèi)感光二極管的深摻雜區(qū)；位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻；位于柵極結(jié)構(gòu)、側(cè)墻一側(cè)深摻雜區(qū)內(nèi)的淺摻雜區(qū)；其特征在于，還包括，位于深摻雜區(qū)內(nèi)的離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)部分位于側(cè)墻下方，所述離子注入?yún)^(qū)的深度小于深摻雜區(qū)的深度，離子注入?yún)^(qū)的摻雜類型與第一摻雜區(qū)的摻雜類型相同?？蛇x的，所述離子注入?yún)^(qū)的摻雜類型為P型。可選的，所述阱區(qū)和第一摻雜區(qū)摻雜類型均為P型。可選的，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵介質(zhì)層和位于柵介質(zhì)層上的柵極?？蛇x的，所述柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)感光二極管一側(cè)的阱區(qū)內(nèi)形成有浮置擴(kuò)散區(qū)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)在形成感光二極管的淺摻雜區(qū)之前，于深摻雜區(qū)內(nèi)形成離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)部分位于側(cè)墻底部，離子注入?yún)^(qū)的摻雜類型與第一摻雜區(qū)的摻雜類型相同，在柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻底部區(qū)域的第一摻雜區(qū)中的部分離子擴(kuò)散到柵介質(zhì)層和側(cè)墻時(shí)，離子注入?yún)^(qū)中的摻雜離子補(bǔ)充到第一摻雜區(qū)，使得柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻底部區(qū)域第一摻雜區(qū)中的摻雜離子的濃度相對(duì)于溝道區(qū)第一摻雜區(qū)中的摻雜離子的濃度不會(huì)減小，傳輸晶體管溝道關(guān)閉后，溝道區(qū)的電勢(shì)與溝道區(qū)和感光二極管交疊區(qū)的電勢(shì)基本一致，使光電二極管表面區(qū)域和傳輸晶體管的溝道區(qū)不會(huì)形成電勢(shì)差，在溝道關(guān)閉時(shí)，不會(huì)引起光電子向光電二極管的反向注入，使光電二極管中的光電子完全傳輸出去，避免了殘像的產(chǎn)生，提高了 CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。


圖1 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中形成埋藏型感光二極管方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例感光二極管制作方法的流程示意圖；圖5 圖8為本發(fā)明實(shí)施例感光二極管制作方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為現(xiàn)有技術(shù)傳輸晶體管溝道關(guān)閉后溝道區(qū)與感光二極管(PD)表面區(qū)域的電勢(shì)分布示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)的傳輸晶體管溝道關(guān)閉后溝道區(qū)與感光二極管 (PD)表面區(qū)域的電勢(shì)分布對(duì)比示意圖。
具體實(shí)施例方式發(fā)明人在制作的埋藏型感光二極管過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)形成的感光二極管，在光電子傳輸過程結(jié)束后，感光二極管內(nèi)還殘留有部分光電子，這些殘留的部分光電子與感光二極管下次形成的光電子疊加，在CMOS圖像傳感器中產(chǎn)生殘像，影響器件的性能。參考圖3，發(fā)明人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，感光二極管內(nèi)殘留有部分光電子是由于傳輸晶體管柵極103下方的溝道關(guān)閉后，由于溝道區(qū)與感光二極管表面區(qū)域的交疊區(qū)存在與光電子傳輸方向相反的電勢(shì)差，使得部分光電子反向注入到感光二極管深摻雜區(qū)104，使得感光二極管深摻雜區(qū)104殘留有部分光電子，具體請(qǐng)參考圖9，圖9為現(xiàn)有技術(shù)傳輸晶體管的溝道關(guān)閉后，溝道區(qū)與感光二極管(PD)表面區(qū)域的電勢(shì)分布示意圖，曲線10表示溝道區(qū)與感光二極管(PD)表面區(qū)域的電勢(shì)，曲線10分為A、B和C三段，其中A段為溝道區(qū)電勢(shì)，B段為溝道區(qū)和感光二極管(PD)交疊區(qū)域的電勢(shì)，C段為感光二極管(PD)表面區(qū)域電勢(shì)，B段的電勢(shì)相對(duì)A段電勢(shì)較高，這是由以下原因?qū)е碌恼?qǐng)結(jié)合參考圖3和圖9，柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻105底部的第一摻雜區(qū)101中部分離子擴(kuò)散到柵極結(jié)構(gòu)邊緣的柵介質(zhì)層102和側(cè)墻 105中，柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻105底部的第一摻雜區(qū)101的離子濃度的損耗，使得溝道區(qū)和感光二極管(PD)交疊區(qū)域的第一摻雜區(qū)101摻雜離子的濃度小于溝道區(qū)的摻雜離子的濃度，導(dǎo)致B段的電勢(shì)相對(duì)A段較高，而C段電勢(shì)逐漸減小是因?yàn)镻型的淺摻雜區(qū)106與P型的第一摻雜區(qū)101重疊，使摻雜離子濃度升高，電勢(shì)降低。光電子傳輸過程中，柵極103下方的溝道關(guān)閉后，由于溝道區(qū)和感光二極管(PD)交疊區(qū)域的電勢(shì)相對(duì)于溝道區(qū)電勢(shì)較高， 因此在交疊區(qū)域會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)差，產(chǎn)生一個(gè)從感光二極管(PD)指向溝道區(qū)方向的電場(chǎng)， 使得部分光電子從溝道區(qū)反向注入到感光二極管深摻雜區(qū)104，造成感光二極管內(nèi)部分光電子的殘留。
為解決上述問題，發(fā)明人提出了一種感光二極管的制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有阱區(qū)，所述阱區(qū)內(nèi)形成有第一摻雜區(qū)；在所述第一摻雜區(qū)表面形成柵極結(jié)構(gòu)；在所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的阱區(qū)內(nèi)形成感光二極管的深摻雜區(qū)；形成位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻；以柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻為掩膜，向深摻雜區(qū)內(nèi)注入離子，形成淺摻雜區(qū)； 在形成深摻雜區(qū)之后，側(cè)墻之前，還包括以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，進(jìn)行離子注入，在深摻雜區(qū)內(nèi)形成離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)的深度小于深摻雜區(qū)的深度，離子注入?yún)^(qū)的摻雜類型與第一摻雜區(qū)的摻雜類型相同。本發(fā)明的感光二極管的制作方法形成的感光二極管消除了溝道區(qū)和感光二極管交疊區(qū)域的電勢(shì)差，解決了光電子的反向注入問題，提高了成像質(zhì)量。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。參考圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例感光二極管制作方法的流程示意圖，包括步驟S201，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有阱區(qū)，所述阱區(qū)內(nèi)形成有第一摻雜區(qū)；步驟S202，在所述第一摻雜區(qū)表面形成柵極結(jié)構(gòu)；步驟S203，在所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的阱區(qū)內(nèi)形成感光二極管的深摻雜區(qū)；步驟S204，以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，進(jìn)行離子注入，在深摻雜區(qū)內(nèi)形成離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)的深度小于深摻雜區(qū)的深度，離子注入?yún)^(qū)的摻雜類型與第一摻雜區(qū)的摻雜類型相同；步驟S205，形成位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻；步驟S206，以柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻為掩膜，向深摻雜區(qū)內(nèi)注入離子，形成淺摻雜區(qū)。圖5 圖8為本發(fā)明實(shí)施例感光二極管制作方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖5，提供半導(dǎo)體襯底(未圖示)，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有阱區(qū)300，所述阱區(qū)300內(nèi)形成有第一摻雜區(qū)301 ；在所述第一摻雜區(qū)301表面形成傳輸晶體管的柵極結(jié)構(gòu)， 所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵介質(zhì)層302和位于柵介質(zhì)層302上的柵極303。所述半導(dǎo)體襯底的材料可以為單晶硅(Si)、單晶鍺(Ge)、或硅鍺(GeSi)、碳化硅 (SiC)；也可以是絕緣體上硅(S0I)，絕緣體上鍺(GOI)；或者還可以為其它的材料，例如砷化鎵等III-V族化合物。所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成的阱區(qū)300為P型摻雜阱。形成P型摻雜阱后，還包括在所述阱區(qū)300內(nèi)形成隔離結(jié)構(gòu)(圖中未示出)，用于器件間的隔離，所述隔離結(jié)構(gòu)可以為淺溝道隔離(STI)。所述第一摻雜區(qū)301通過離子注入形成，用來調(diào)整傳輸晶體管的閾值電壓，所述第一摻雜區(qū)301的摻雜類型與阱區(qū)300的摻雜類型相同，為P型，形成第一摻雜區(qū)301注入離子為氟化硼離子或者硼離子，所述離子注入的能量范圍為20 40KeV，劑量范圍為2 4E12/cm2。所述柵介質(zhì)層302的材料為氧化硅，作為一個(gè)實(shí)施例，所述氧化硅通過熱氧化的方式形成；所述柵極303材料為多晶硅，作為一個(gè)實(shí)施例，所述多晶硅通過化學(xué)氣相沉積的方式形成。形成柵極結(jié)構(gòu)后，還包括在柵極結(jié)構(gòu)與后續(xù)形成的感光二極管相對(duì)的一側(cè)阱區(qū) 300內(nèi)形成浮置擴(kuò)散區(qū)(圖中未示出)，所述浮置擴(kuò)散區(qū)、柵極結(jié)構(gòu)和后續(xù)形成的感光二極管的深摻雜區(qū)構(gòu)成傳輸晶體管。參考圖6，在所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的阱區(qū)300內(nèi)形成感光二極管的深摻雜區(qū)304。所述深摻雜區(qū)304形成過程為形成覆蓋所述第一摻雜區(qū)301的阻擋層(圖中未示出)；圖形化所述阻擋層，露出需要離子注入的區(qū)域；以所述柵極結(jié)構(gòu)和阻擋層為掩膜， 進(jìn)行離子注入，在所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的阱區(qū)300內(nèi)形成感光二極管的深摻雜區(qū)304。所述注入離子的類型為N型，所述注入離子為磷離子或砷離子，離子注入的能量范圍50 80KeV， 劑量范圍為5E12 5E13/cm2。所述深摻雜區(qū)304的深度大于第一摻雜區(qū)301的深度，所述深摻雜區(qū)304的深度為半導(dǎo)體襯底表面到深摻雜區(qū)304底部的距離，所述第一摻雜區(qū)301 的深度為半導(dǎo)體襯底表面到第一摻雜區(qū)301底部的距離，需要說明的是本發(fā)明所指的厚度均是指從半導(dǎo)體襯底表面到摻雜區(qū)和離子注入?yún)^(qū)底部的距離，即所有的摻雜區(qū)和離子注入?yún)^(qū)均是從半導(dǎo)體襯底表面向半導(dǎo)體襯底內(nèi)分布。所述深摻雜區(qū)304與阱區(qū)300構(gòu)成感光二極管的PN結(jié)。參考圖7，以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，進(jìn)行離子注入，在深摻雜區(qū)304內(nèi)形成離子注入?yún)^(qū) 305，所述離子注入?yún)^(qū)305的深度小于深摻雜區(qū)304的深度，離子注入?yún)^(qū)305的摻雜類型與第一摻雜區(qū)301的摻雜類型相同。所述離子注入?yún)^(qū)305形成過程為形成覆蓋所述第一摻雜區(qū)301的阻擋層(圖中未示出)；圖形化所述阻擋層，露出深摻雜區(qū)304表面區(qū)域；以所述柵極結(jié)構(gòu)和阻擋層為掩膜，進(jìn)行離子注入，在深摻雜區(qū)304內(nèi)形成感光二極管的離子注入?yún)^(qū)305。所述離子注入?yún)^(qū) 305的摻雜類型與阱區(qū)300的摻雜類型相同，為P型，所述注入離子的氟化硼離子或者硼離子，所述離子注入的能量范圍為20 40KeV，劑量范圍為2 4E12/cm2。所述離子注入?yún)^(qū) 305的深度小于深摻雜區(qū)304的深度，所述離子注入?yún)^(qū)305的深度小于、等于或大于所述第一摻雜區(qū)301的深度，本實(shí)例中所述離子注入?yún)^(qū)305的深度小于第一摻雜區(qū)301的深度。本實(shí)施例中，形成離子注入?yún)^(qū)305過程中形成的阻擋層與形成深摻雜區(qū)304過程中形成的阻擋層為同一阻擋層?，F(xiàn)有技術(shù)中(參考圖幻柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻105底部的第一摻雜區(qū)101中部分摻雜離子擴(kuò)散到柵極結(jié)構(gòu)邊緣的柵介質(zhì)層102和側(cè)墻105中，使得柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻105 底部的第一摻雜區(qū)101摻雜離子濃度減小，溝道關(guān)閉后，使得感光二極管和傳輸晶體管之間形成電勢(shì)差，造成光電子向感光二極管的反向注入，本發(fā)明實(shí)施例中形成的離子注入?yún)^(qū) 305注入離子的類型與第一摻雜區(qū)301注入離子的類型相同，均為P型，即使柵極結(jié)構(gòu)邊緣和后續(xù)形成的側(cè)墻底部區(qū)域的第一摻雜區(qū)301中的部分離子擴(kuò)散到柵介質(zhì)層302和側(cè)墻中，由于側(cè)墻底部離子注入?yún)^(qū)305摻雜離子的補(bǔ)充，柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻底部區(qū)域第一摻雜區(qū)301中的摻雜離子的濃度相對(duì)于溝道區(qū)的第一摻雜區(qū)301中的摻雜離子的濃度不會(huì)減小，因此光電二極管表面區(qū)域和傳輸晶體管的溝道區(qū)不會(huì)形成電勢(shì)差，在溝道關(guān)閉時(shí)，不會(huì)引起光電子向光電二極管的反向注入，使光電二極管中的光電子完全傳輸出去，避免了殘像的產(chǎn)生，提高了 CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。參考圖8，形成位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻306 ；以柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻306為掩膜， 向深摻雜區(qū)304內(nèi)注入離子，形成淺摻雜區(qū)307。所述感光二極管的淺摻雜區(qū)307形成過程為形成覆蓋所述第一摻雜區(qū)301的阻擋層(圖中未示出)；圖形化所述阻擋層，露出深摻雜區(qū)304 ；以所述柵極結(jié)構(gòu)、阻擋層和側(cè)墻306為掩膜，進(jìn)行離子注入，在深摻雜區(qū)304內(nèi)形成淺摻雜區(qū)307。所述淺摻雜區(qū)307的深度小于深摻雜區(qū)304的深度，所述淺摻雜區(qū)307的深度大于、等于、或小于離子注入?yún)^(qū)305 的深度，本實(shí)例中所述淺摻雜區(qū)307的深度小于離子注入?yún)^(qū)305的深度。所述淺摻雜區(qū)307 的摻雜類型與阱區(qū)相同，為P型，所述深摻雜區(qū)304離子注入的濃度大于離子注入?yún)^(qū)305離子注入的濃度，所述形成深摻雜區(qū)304注入離子為氟化硼離子或者硼離子，所述形成深摻雜區(qū)304離子注入的能量范圍為20 40KeV，劑量范圍為1 3E13/cm2。所述淺摻雜區(qū)307將深摻雜區(qū)305掩埋在阱區(qū)300內(nèi)。在形成側(cè)墻306后，所述離子注入?yún)^(qū)305有部分位于側(cè)墻306下方的阱區(qū)300內(nèi)， 能夠補(bǔ)充柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻306底部區(qū)域的第一摻雜區(qū)301中的離子濃度，在第一摻雜區(qū)301中的部分離子擴(kuò)散到柵介質(zhì)層302和側(cè)墻306后，保證柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻306底部區(qū)域的第一摻雜區(qū)301中的離子濃度不會(huì)減小，使之與溝道區(qū)的離子濃度持平，使得感光二極管表面區(qū)域與溝道的交疊區(qū)和溝道區(qū)不存在電勢(shì)差，而現(xiàn)有技術(shù)形成的感光二極管， 柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻底部區(qū)域的第一摻雜區(qū)中的離子由于擴(kuò)散到柵介質(zhì)層和側(cè)墻中得不到補(bǔ)充，使得柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻底部區(qū)域的第一摻雜區(qū)中的離子要小于溝道區(qū)的第一摻雜區(qū)中的離子濃度，使得感光二極管表面區(qū)域與溝道的交疊區(qū)和溝道區(qū)存在電勢(shì)差。參考圖8，由本發(fā)明實(shí)施例感光二極管制作方法形成的感光二極管，包括半導(dǎo)體襯底(未圖示)；位于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的阱區(qū)300，位于阱區(qū)300內(nèi)的第一摻雜區(qū)301 ；位于第一摻雜區(qū)301表面的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵介質(zhì)層302和位于柵介質(zhì)層上的柵極 303 ；位于柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)阱區(qū)300內(nèi)感光二極管的深摻雜區(qū)304 ；位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻 306 ；位于柵極結(jié)構(gòu)、側(cè)墻306 —側(cè)深摻雜區(qū)304內(nèi)的淺摻雜區(qū)307 ；深摻雜區(qū)304內(nèi)離子注入?yún)^(qū)305，所述離子注入?yún)^(qū)305部分位于側(cè)墻306下，所述離子注入?yún)^(qū)305深度小于深摻雜區(qū)304的深度，離子注入?yún)^(qū)305的摻雜類型與第一摻雜區(qū)301的摻雜類型相同。所述感光二極管還包括位于柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)感光二極管一側(cè)的阱區(qū)300內(nèi)的浮置擴(kuò)散區(qū)(圖中為示出)。參考圖10，圖10為本發(fā)明實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)的傳輸晶體管溝道關(guān)閉后溝道區(qū)與感光二極管(PD)表面區(qū)域的電勢(shì)分布對(duì)比示意圖，其中橫坐標(biāo)為區(qū)域分布，縱坐標(biāo)為電勢(shì)分布，曲線10為現(xiàn)有技術(shù)感光二極管傳輸晶體管溝道區(qū)與感光二極管(PD)表面區(qū)域的電勢(shì)；曲線20為本發(fā)明實(shí)施例形成的感光二極管傳輸晶體管溝道區(qū)與感光二極管(PD)表面區(qū)域的電勢(shì)。曲線20中A段為傳輸晶體管溝道區(qū)的電勢(shì)、B段為傳輸晶體管溝道區(qū)與感光二極管(PD)交疊區(qū)的電勢(shì)?，F(xiàn)有技術(shù)中(參考圖幻柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻105底部的第一摻雜區(qū)101中部分摻雜離子擴(kuò)散到柵極結(jié)構(gòu)邊緣的柵介質(zhì)層102和側(cè)墻105中，使得柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻105底部的第一摻雜區(qū)101摻雜離子濃度減小，傳輸晶體管溝道關(guān)閉后，曲線10中溝道區(qū)A段的電勢(shì)小于與感光二極管(PD)交疊區(qū)B段的電勢(shì)，使得感光二極管和傳輸晶體管之間形成電勢(shì)差，造成光電子向感光二極管的反向注入，本發(fā)明實(shí)施例中形成的感光二極管(參考圖7)的離子注入?yún)^(qū)305(部分位于側(cè)墻306底部)注入離子的類型與第一摻雜區(qū)301注入離子的類型相同均為P型，即使柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻306底部區(qū)域的第一摻雜區(qū)301中的部分離子擴(kuò)散到柵介質(zhì)層302和側(cè)墻306中，由于側(cè)墻306底部離子注入?yún)^(qū)305摻雜離子的補(bǔ)充，柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻306底部區(qū)域第一摻雜區(qū)301中的摻雜離子的濃度相對(duì)于溝道區(qū)第一摻雜區(qū)301中的摻雜離子的濃度不會(huì)減小，傳輸晶體管溝道關(guān)閉后，溝道區(qū)A’的電勢(shì)與溝道區(qū)和感光二極管交疊區(qū)B’的電勢(shì)基本沒有區(qū)別，因此光電二極管表面區(qū)域和傳輸晶體管的溝道區(qū)不會(huì)形成電勢(shì)差，在溝道關(guān)閉時(shí)，不會(huì)引起光電子向光電二極管的反向注入，使光電二極管中的光電子完全傳輸出去，避免了殘像的產(chǎn)生，提高了 CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。綜上，本發(fā)明實(shí)施例提供的感光二極管及其制作方法，在形成感光二極管的淺摻雜區(qū)之前，于深摻雜區(qū)內(nèi)形成離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)部分位于側(cè)墻底部，離子注入?yún)^(qū)的摻雜類型與第一摻雜區(qū)的摻雜類型相同，在柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻底部區(qū)域的第一摻雜區(qū)中的部分離子擴(kuò)散到柵介質(zhì)層和側(cè)墻時(shí)，離子注入?yún)^(qū)中的摻雜離子的補(bǔ)充到第一摻雜區(qū)， 使得柵極結(jié)構(gòu)邊緣和側(cè)墻底部區(qū)域第一摻雜區(qū)中的摻雜離子的濃度相對(duì)于溝道區(qū)第一摻雜區(qū)中的摻雜離子的濃度不會(huì)減小，傳輸晶體管溝道關(guān)閉后，溝道區(qū)的電勢(shì)與溝道區(qū)和感光二極管交疊區(qū)的電勢(shì)基本一致，使在光電二極管表面區(qū)域和傳輸晶體管的溝道區(qū)不會(huì)形成電勢(shì)差，在溝道關(guān)閉時(shí)，不會(huì)引起光電子向光電二極管的反向注入，使光電二極管中的光電子完全傳輸出去，避免了殘像的產(chǎn)生，提高了 CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種感光二極管的制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有阱區(qū)，所述阱區(qū)內(nèi)形成有第一摻雜區(qū)； 在所述第一摻雜區(qū)表面形成柵極結(jié)構(gòu)； 在所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的阱區(qū)內(nèi)形成感光二極管的深摻雜區(qū)； 形成位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻；以柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻為掩膜，向深摻雜區(qū)內(nèi)注入離子，形成淺摻雜區(qū)； 其特征在于，在形成深摻雜區(qū)之后，側(cè)墻之前，還包括以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，進(jìn)行離子注入，在深摻雜區(qū)內(nèi)形成離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)的深度小于深摻雜區(qū)的深度，離子注入?yún)^(qū)的摻雜類型與第一摻雜區(qū)的摻雜類型相同。
2.如權(quán)利要求1所述的感光二極管的制作方法，其特征在于，所述形成離子注入?yún)^(qū)離子注入的劑量范圍為2 4E12/cm2，能量范圍為20 40KeV。
3.如權(quán)利要求1所述的感光二極管的制作方法，其特征在于，所述離子注入?yún)^(qū)的摻雜類型為P型。
4.如權(quán)利要求1所述的感光二極管的制作方法，其特征在于，所述形成淺摻雜區(qū)離子注入的劑量范圍為1 3E13/cm2，能量范圍為20 40KeV。
5.如權(quán)利要求1所述的感光二極管的制作方法，其特征在于，所述阱區(qū)和第一摻雜區(qū)摻雜類型均為P型。
6.如權(quán)利要求1所述的感光二極管的制作方法，其特征在于，所述在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的形成阱區(qū)之后，還包括，在阱區(qū)內(nèi)形成隔離結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的感光二極管的制作方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵介質(zhì)層和位于柵介質(zhì)層上的柵極。
8.如權(quán)利要求1所述的感光二極管的制作方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)感光二極管一側(cè)的阱區(qū)內(nèi)形成有浮置擴(kuò)散區(qū)。
9.一種感光二極管，包括 半導(dǎo)體襯底；位于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的阱區(qū)，位于阱區(qū)內(nèi)的第一摻雜區(qū)；位于第一摻雜區(qū)表面的柵極結(jié)構(gòu)；位于柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)阱區(qū)內(nèi)感光二極管的深摻雜區(qū)；位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻；位于柵極結(jié)構(gòu)、側(cè)墻一側(cè)深摻雜區(qū)內(nèi)的淺摻雜區(qū)；其特征在于，還包括，位于深摻雜區(qū)內(nèi)的離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)部分位于側(cè)墻下方，所述離子注入?yún)^(qū)的深度小于深摻雜區(qū)的深度，離子注入?yún)^(qū)的摻雜類型與第一摻雜區(qū)的摻雜類型相同。
10.如權(quán)利要求9所述的感光二極管，其特征在于，所述離子注入?yún)^(qū)的摻雜類型為P型。
11.如權(quán)利要求9所述的感光二極管，其特征在于，所述阱區(qū)和第一摻雜區(qū)摻雜類型均為P型。
12.如權(quán)利要求9所述的感光二極管，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵介質(zhì)層和位于柵介質(zhì)層上的柵極。
13.如權(quán)利要求9所述的感光二極管，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)感光二極管一側(cè)的阱區(qū)內(nèi)形成有浮置擴(kuò)散區(qū)。
全文摘要
一種感光二極管的制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有阱區(qū)，所述阱區(qū)內(nèi)形成有第一摻雜區(qū)；在所述第一摻雜區(qū)表面形成柵極結(jié)構(gòu)；在所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的阱區(qū)內(nèi)形成感光二極管的深摻雜區(qū)；形成位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻；以柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻為掩膜，向深摻雜區(qū)內(nèi)注入離子，形成淺摻雜區(qū)；在形成深摻雜區(qū)之后，側(cè)墻之前，還包括以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，進(jìn)行離子注入，在深摻雜區(qū)內(nèi)形成離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)的深度小于深摻雜區(qū)的深度，離子注入?yún)^(qū)的摻雜類型與第一摻雜區(qū)的摻雜類型相同。本發(fā)明提供感光二極管制作方法，使感光二極管中光電子一次傳輸，提高成像質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L31/0352GK102339845SQ20111033525
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者吳小利 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司