[发明专利]CMOS光电二极管及集成外围电路的CMOS光电二极管的制造方法

说明书

本发明涉及一种CMOS光电二极管及集成外围电路的CMOS光电二极管的制造方法，所述CMOS光电二极管包括：衬底，具有第二导电类型；第一阱区，具有第一导电类型，设于所述衬底内；第二阱区，具有第二导电类型，设于所述第一阱区内；红外窗口，形成于所述第二阱区的上表面；第一阱区接触区，具有第一导电类型，设于所述第一阱区上表面处，且掺杂浓度大于所述第一阱区的掺杂浓度；第二阱区接触区，具有第二导电类型，设于所述第二阱区上表面处，且掺杂浓度大于所述第二阱区的掺杂浓度；氧化绝缘结构，包括设于所述第一阱区与第二阱区的交界处、所述第一阱区接触区与第二阱区接触区之间的第一结构。本发明可以增大红外窗口区的宽度，提高光电转换效率。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种CMOS光电二极管，还涉及一种集成外围电路的CMOS光电二极管的制造方法。

背景技术

图像传感器广泛应用于图像采集设备中，如数码相机、摄像机、手机镜头等，随着智能手机与5G技术的发展，这一市场不断扩大。图像传感器的生产技术包括分立器件组装(电耦合器件CCD)和CMOS(互补金属氧化物半导体)兼容光电二极管集成电路两种。借助集成电路技术的发展，CMOS兼容光电二极管集成电路克服以往的缺点，凭借其体积小、分辨率高、功耗低的特点，占据的市场份额逐渐增大，也成为各企业争先抢占的高地。

CMOS兼容光电二极管集成电路是将光电二极管Cell区(即光电二极管单元区)与外围电路两部分集成在一颗芯片上。Cell区包含红外窗口区(Infrared Window，IW)与非窗口区，其中红外窗口区是指接受入射光，将Si价带上的电子激发到导带上，形成空穴电子对的区域；非窗口区是指深P阱(UP)与深N阱(UN)形成的PN结区域。红外窗口区产生的空穴电子对进入非窗口区的耗尽区，能够有效地增加光电二极管的电流，从而实现光电信号的转换。在一个Cell内，红外窗口区占比越大，则吸收与进入耗尽区的光子数量越多，光电转换效率越高。因此提高光吸收面积(红外窗口区面积)在Cell区的占比是提高光电转换效率的关键，也是我们设计Cell区的核心。

发明内容

基于此，有必要提供一种CMOS光电二极管及集成外围电路的CMOS光电二极管的制造方法。

一种CMOS光电二极管，包括：衬底，具有第二导电类型；第一阱区，具有第一导电类型，设于所述衬底内；第二阱区，具有第二导电类型，设于所述第一阱区内；红外窗口，形成于所述第二阱区的上表面；第一阱区接触区，具有第一导电类型，设于所述第一阱区上表面处，且掺杂浓度大于所述第一阱区的掺杂浓度；第二阱区接触区，具有第二导电类型，设于所述第二阱区上表面处，且掺杂浓度大于所述第二阱区的掺杂浓度；氧化绝缘结构，包括设于所述第一阱区与第二阱区的交界处、所述第一阱区接触区与第二阱区接触区之间的第一结构；其中，所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型。

在其中一个实施例中，所述氧化绝缘结构还包括设于所述第一阱区上表面与衬底上表面的交界处的第二结构。

在其中一个实施例中，所述氧化绝缘结构是浅沟槽隔离结构。

在其中一个实施例中，还包括具有第二导电类型的衬底接触区，所述衬底接触区设于所述衬底的上表面处，所述第二结构位于所述衬底接触区与第一阱区接触区之间，所述衬底接触区的掺杂浓度大于所述衬底的掺杂浓度和所述第二阱区的掺杂浓度。

在其中一个实施例中，所述第一阱区的宽度为23微米，所述第二阱区的宽度为17.8微米，所述红外窗口的宽度为14微米。

在其中一个实施例中，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。

上述CMOS光电二极管采用氧化绝缘结构(第一结构)对第一阱区接触区和第二阱区接触区之间进行绝缘，并且设置于第一阱区与第二阱区的交界处的该第一结构可以有效减少第二阱区在热过程中向第一阱区的扩散，即缩短第二阱区向第一阱区的扩散距离，因此可以缩短第二阱区的外侧边缘到第一阱区接触区的设计距离，从而根据该缩短的距离相应增大红外窗口区的宽度，提高光电转换效率。