光敏二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光敏二極管，在一P型襯底中形成有N型阱區(qū)，N型阱區(qū)的表面設(shè)有硅化物層，硅化物層的表面設(shè)置有多晶硅層；位于硅化物層左右兩側(cè)的N型阱區(qū)中分別設(shè)置有第一P型有源區(qū)和第二P型有源區(qū)，第一、第二P型有源區(qū)的表面分別設(shè)置有第一、第二接觸孔，第一接觸孔內(nèi)側(cè)與第二接觸孔內(nèi)側(cè)之間構(gòu)成感光區(qū)；位于第一P型有源區(qū)左側(cè)的N型阱區(qū)內(nèi)還設(shè)置有第一N型重?fù)诫s區(qū)域，位于第二P型有源區(qū)右側(cè)的N型阱區(qū)內(nèi)還設(shè)置有第二N型重?fù)诫s區(qū)域；位于第一N型重?fù)诫s區(qū)域的左右兩側(cè)的P型襯底中分別設(shè)有第三、第四P型重?fù)诫s區(qū)域，第一、第二N型重?fù)诫s區(qū)域和第三、第四P型重?fù)诫s區(qū)域中分別設(shè)置有第三、第四、第五、第六接觸孔。
【專利說明】光敏二極管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種光敏二極管結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]光敏二極管(即光敏電阻)是一種對(duì)光變化非常敏感的半導(dǎo)體器件，光敏二極管的管芯是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，其具有單向?qū)щ娦?。因此，可以利用光照?qiáng)弱來改變電路中的電流。
[0003]光敏二極管也叫光電二極管，其管芯是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)。當(dāng)無光照時(shí)，有很小的飽和反向漏電流，即暗電流，此時(shí)光敏二極管截止。當(dāng)受到光照時(shí)，飽和反向漏電流大大增加，形成光電流，它隨入射光強(qiáng)度的變化而變化。當(dāng)光線照射PN結(jié)時(shí)，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子空穴對(duì)，使得少數(shù)載流子的密度增加。
[0004]光敏二極管的應(yīng)用也及其廣泛，現(xiàn)有的光敏二極管主要是由Ptap與Ntap構(gòu)成，并依靠該P(yáng)tap與Ntap形成PN結(jié)起到光敏二極管的作用，其剖面結(jié)構(gòu)如圖1所示，其版圖結(jié)構(gòu)(即俯視結(jié)構(gòu))如圖2所示。從圖中可以看出，這種光敏二極管版圖結(jié)構(gòu)由于其是不對(duì)稱的，因此并不利于大規(guī)模的集成。
[0005]另外，由于這種結(jié)構(gòu)很明顯地區(qū)別于其他器件結(jié)構(gòu)，因此在使用時(shí)容易被別有用心的人識(shí)別并加以利用，導(dǎo)致造成信息的外泄等問題。
[0006]中國(guó)專利(CN101064351A)與中國(guó)專利(CN102544139A)均公開了光電二極管的結(jié)構(gòu)和裝置，但該兩篇專利并未對(duì)上述技術(shù)問題提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種光敏二極管。
[0008]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0009]一種光敏二極管，包括:多晶硅層、硅化物層、P型重?fù)诫s區(qū)域、N型重?fù)诫s區(qū)域、N型阱區(qū)、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(qū)，所述N型阱區(qū)的表面設(shè)有硅化物層，所述硅化物層的表面設(shè)置有多晶硅層；
[0010]位于所述硅化物層左側(cè)的N型阱區(qū)內(nèi)設(shè)置有第一 P型有源區(qū)，位于所述硅化物層右側(cè)的N型阱區(qū)內(nèi)設(shè)置有第二 P型有源區(qū)，所述第一 P型有源區(qū)和所述第二 P型有源區(qū)通過所述硅化物層隔開；
[0011]所述第一 P型有源區(qū)的表面設(shè)置有第一接觸孔，所述第二 P型有源區(qū)的表面設(shè)置有第二接觸孔，所述第一接觸孔內(nèi)側(cè)與所述第二接觸孔內(nèi)側(cè)之間構(gòu)成感光區(qū)；
[0012]位于所述第一 P型有源區(qū)左側(cè)的N型阱區(qū)內(nèi)還設(shè)置有第一 N型重?fù)诫s區(qū)域，位于所述第二 P型有源區(qū)右側(cè)的N型阱區(qū)內(nèi)還設(shè)置有第二 N型重?fù)诫s區(qū)域；
[0013]所述第一 N型重?fù)诫s區(qū)域的表面設(shè)置有第三接觸孔，所述第二 N型重?fù)诫s區(qū)域的表面設(shè)置有第四接觸孔；
[0014]位于所述第一 N型重?fù)诫s區(qū)域左側(cè)的P型襯底中設(shè)置有第三P型重?fù)诫s區(qū)域，位于所述第二 N型重?fù)诫s區(qū)域右側(cè)的P型襯底中設(shè)置有第四P型重?fù)诫s區(qū)域；
[0015]所述第三P型重?fù)诫s區(qū)域的表面設(shè)置有第五接觸孔，所述第四P型重?fù)诫s區(qū)域的表面設(shè)置有第六接觸孔。
[0016]所述的光敏二極管，其中，所述感光區(qū)內(nèi)不含有任何金屬。
[0017]所述的光敏二極管，其中，所述第一接觸孔的左側(cè)邊緣與所述第一 P型有源區(qū)的左側(cè)邊緣在同一直線上。
[0018]所述的光敏二極管，其中，所述第二接觸孔的右側(cè)邊緣與所述第二 P型有源區(qū)的右側(cè)邊緣在同一直線上。
[0019]所述的光敏二極管，其中，將位于所述多晶硅層中心位置的豎向直線設(shè)為中軸線；
[0020]所述第一 P型有源區(qū)與所述第二 P型有源區(qū)關(guān)于所述中軸線對(duì)稱；
[0021]所述第一 N型重?fù)诫s區(qū)域與所述第二 N型重?fù)诫s區(qū)域關(guān)于所述中軸線對(duì)稱；
[0022]所述第三P型重?fù)诫s區(qū)域與所述第四P型重?fù)诫s區(qū)域關(guān)于所述中軸線對(duì)稱。
[0023]所述的光敏二極管，其中，所述第一接觸孔與所述第二接觸孔關(guān)于所述中軸線對(duì)稱；
[0024]所述第三接觸孔與所述第四接觸孔關(guān)于所述中軸線對(duì)稱；
[0025]所述第五接觸孔與所述第六接觸孔關(guān)于所述中軸線對(duì)稱。
[0026]所述的光敏二極管，其中，所述第一 P型有源區(qū)的左側(cè)邊緣與所述N型阱區(qū)的左側(cè)邊緣之間的距離符合制程最小規(guī)定的間距；
[0027]所述第二 P型有源區(qū)的右側(cè)邊緣與所述N型阱區(qū)的右側(cè)邊緣之間的距離符合制程最小規(guī)定的間距。
[0028]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:
[0029]本發(fā)明通過將PMOS的源端和漏端以及P型襯底作為P型重?fù)诫s，把PMOS的阱襯底作為N型摻雜，并且把P型有源區(qū)上的接觸孔內(nèi)側(cè)之間作為感光區(qū)，以使得光敏二極管在PMOS的基礎(chǔ)上形成，從而在版圖中的圖形與PMOS圖形較為相似，進(jìn)而使得在版圖上較難被發(fā)現(xiàn)，提高了器件結(jié)構(gòu)的安全型，降低了造成信息外泄的可能性。
【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(fā)明的實(shí)施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。
[0031]圖1是普通光敏二極管的剖面結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖2是普通光敏二極管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中光敏二極管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中光敏二極管的各內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的距離示意圖；
[0035]圖5是本發(fā)明實(shí)施例中光敏二極管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例中光明二極管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]本發(fā)明提供一種光敏二極管結(jié)構(gòu)，可用于技術(shù)節(jié)點(diǎn)為大于等于130nm、90nm、65/55nm或45/40nm等的工藝中。
[0038]本發(fā)明的主要思想是利用PMOS的源端、漏端和襯底來實(shí)現(xiàn)光敏二極管的功能，即在PMOS的源端、漏端和襯底的基礎(chǔ)上形成光敏二極管結(jié)構(gòu)。
[0039]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖來對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0040]圖3是本實(shí)施例中光敏二極管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本發(fā)明的光敏二極管結(jié)構(gòu)中包括一 P型襯底，在該P(yáng)型襯底中形成有N型阱區(qū)，在該N型阱區(qū)的表面中央處設(shè)置有硅化物層1，硅化物層I的表面設(shè)置有多晶硅層2，該多晶硅層2和硅化物層I所構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)的兩側(cè)的N型阱區(qū)內(nèi)設(shè)置有關(guān)于該疊層結(jié)構(gòu)對(duì)稱的重?fù)诫sP型有源區(qū)(31、32)，且該對(duì)稱分布的P型有源區(qū)(31、32)表面部分區(qū)域與硅化物層I重疊；在N型阱區(qū)內(nèi)還設(shè)置有關(guān)于上述疊層結(jié)構(gòu)對(duì)稱的N型重?fù)诫s區(qū)域(41、42)，其中N型重?fù)诫s區(qū)域41位于P型有源區(qū)31和N型阱區(qū)的邊界71之間，N型重?fù)诫s區(qū)域42位于P型有源區(qū)32和N型阱區(qū)的邊界72之間；另外，在N型阱區(qū)的邊界(71、72)以外的P型襯底內(nèi)還設(shè)有關(guān)于上述的疊層結(jié)構(gòu)對(duì)稱分布的P型重?fù)诫s區(qū)域(51、52)。
[0041]在上述的P型有源區(qū)(31、32)、N型重?fù)诫s區(qū)域(41、42)和？型重?fù)诫s區(qū)域(51、52)的表面均設(shè)置有接觸孔。具體的，接觸孔61位于P型重?fù)诫s區(qū)域51的表面，接觸孔62位于N型重?fù)诫s區(qū)域41的表面，接觸孔63位于P型有源區(qū)31的表面，接觸孔64位于P型有源區(qū)32的表面，接觸孔65位于N型重?fù)诫s區(qū)域42的表面，接觸孔66位于P型重?fù)诫s區(qū)域52的表面。其中，接觸孔63的左側(cè)與P型有源區(qū)31的左側(cè)在同一條直線上，同樣的，接觸孔64的右側(cè)與P型有源區(qū)32的右側(cè)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(fù)極；而接觸孔62、接觸孔65和多晶硅層2均連向正極。
[0043]圖4繪示了圖3中的器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的距離。如圖3?4所示，接觸孔63的右側(cè)和接觸孔64的左側(cè)之間的距離為a+L+a，該距離表示光敏二極管的長(zhǎng)度，即感光區(qū)的長(zhǎng)度，在該感光區(qū)中不能夠存在任何金屬，其中a為接觸孔內(nèi)側(cè)至多晶硅層外側(cè)之間的距離，L為多晶娃層的寬度；該光敏二極管的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)+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(cè)到N阱邊界71之間的距離(或接觸孔65的右側(cè)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(cè)之間的距離(或N阱邊界72到接觸孔66左側(cè)之間的距離)，f為接觸孔61左側(cè)到P型重?fù)诫s區(qū)域51左側(cè)之間的距離(或接觸孔66右側(cè)到P型重?fù)诫s區(qū)域52之間的距離)。
[0044]對(duì)于上述結(jié)構(gòu)中的多晶硅的寬度L可優(yōu)選采用制程最小規(guī)定的寬度；另外，N阱的邊界71與P型有源區(qū)31的左側(cè)邊緣之間可優(yōu)選采用制程最小規(guī)定的間距，同樣的，N阱的邊界72與P型有源區(qū)32的右側(cè)邊緣之間的距離(c+b+d)可優(yōu)選采用制程最小規(guī)定的間距。
[0045]圖5是本實(shí)施例中光敏二極管的版圖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]根據(jù)圖5所繪示的版圖(即圖3結(jié)構(gòu)的俯視圖)中可見的部分包括:多晶硅2、有源區(qū)(31、32)、N阱、N型保護(hù)環(huán)(Ntap) 8、P型保護(hù)環(huán)(Ptap) 9、P型擴(kuò)散區(qū)(Pimp) 10以及多個(gè)接觸孔。
[0047]從本發(fā)明實(shí)施例的版圖結(jié)構(gòu)中可以發(fā)現(xiàn)，版圖的左右兩側(cè)是相同的Ptap，因此，在進(jìn)行光敏二極管的設(shè)計(jì)中可以將多個(gè)相同的光敏二極管拼湊在一起，以利于集成，如圖6所示。
[0048]綜上所述，本發(fā)明通過將光敏二極管設(shè)置在PMOS的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上，因此其版圖結(jié)構(gòu)與PMOS的版圖結(jié)構(gòu)極為相似，故一般僅通過版圖很難被發(fā)現(xiàn)，對(duì)于器件結(jié)構(gòu)的隱蔽性較好，提高了器件的安全性。另外，本發(fā)明的光敏二極管采用的是對(duì)稱的結(jié)構(gòu)設(shè)置，因此光敏二極管版圖的左右兩側(cè)是相同的Ptap，所以可以同時(shí)集成多個(gè)相同的光敏二極管，更有利于光敏二極管的集成。
[0049]對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光敏二極管，包括:多晶硅層、硅化物層、P型重?fù)诫s區(qū)域、N型重?fù)诫s區(qū)域、N型阱區(qū)、P型襯底和接觸孔，其特征在于，所述P型襯底中形成有所述N型阱區(qū)，所述N型阱區(qū)的表面設(shè)有娃化物層，所述娃化物層的表面設(shè)置有多晶娃層； 位于所述硅化物層左側(cè)的N型阱區(qū)內(nèi)設(shè)置有第一 P型有源區(qū)，位于所述硅化物層右側(cè)的N型阱區(qū)內(nèi)設(shè)置有第二 P型有源區(qū)，所述第一 P型有源區(qū)和所述第二 P型有源區(qū)通過所述硅化物層隔開； 所述第一 P型有源區(qū)的表面設(shè)置有第一接觸孔，所述第二 P型有源區(qū)的表面設(shè)置有第二接觸孔，所述第一接觸孔內(nèi)側(cè)與所述第二接觸孔內(nèi)側(cè)之間構(gòu)成感光區(qū)； 位于所述第一 P型有源區(qū)左側(cè)的N型阱區(qū)內(nèi)還設(shè)置有第一 N型重?fù)诫s區(qū)域，位于所述第二 P型有源區(qū)右側(cè)的N型阱區(qū)內(nèi)還設(shè)置有第二 N型重?fù)诫s區(qū)域； 所述第一 N型重?fù)诫s區(qū)域的表面設(shè)置有第三接觸孔，所述第二 N型重?fù)诫s區(qū)域的表面設(shè)置有第四接觸孔； 位于所述第一 N型重?fù)诫s區(qū)域左側(cè)的P型襯底中設(shè)置有第三P型重?fù)诫s區(qū)域，位于所述第二 N型重?fù)诫s區(qū)域右側(cè)的P型襯底中設(shè)置有第四P型重?fù)诫s區(qū)域； 所述第三P型重?fù)诫s區(qū)域的表面設(shè)置有第五接觸孔，所述第四P型重?fù)诫s區(qū)域的表面設(shè)置有第六接觸孔。
2.如權(quán)利要求1所述的光敏二極管，其特征在于，所述感光區(qū)內(nèi)不含有任何金屬。
3.如權(quán)利要求1所述的光敏二極管，其特征在于，所述第一接觸孔的左側(cè)邊緣與所述第一 P型有源區(qū)的左側(cè)邊緣在同一直線上。
4.如權(quán)利要求1所述的光敏二極管，其特征在于，所述第二接觸孔的右側(cè)邊緣與所述第二 P型有源區(qū)的右側(cè)邊緣在同一直線上。
5.如權(quán)利要求1所述的光敏二極管，其特征在于，將位于所述多晶硅層中心位置的豎向直線設(shè)為中軸線； 所述第一 P型有源區(qū)與所述第二 P型有源區(qū)關(guān)于所述中軸線對(duì)稱； 所述第一 N型重?fù)诫s區(qū)域與所述第二 N型重?fù)诫s區(qū)域關(guān)于所述中軸線對(duì)稱； 所述第三P型重?fù)诫s區(qū)域與所述第四P型重?fù)诫s區(qū)域關(guān)于所述中軸線對(duì)稱。
6.權(quán)利要求5所述的光敏二極管，其特征在于，所述第一接觸孔與所述第二接觸孔關(guān)于所述中軸線對(duì)稱； 所述第三接觸孔與所述第四接觸孔關(guān)于所述中軸線對(duì)稱； 所述第五接觸孔與所述第六接觸孔關(guān)于所述中軸線對(duì)稱。
7.如權(quán)利要求1所述的光敏二極管，其特征在于，所述第一P型有源區(qū)的左側(cè)邊緣與所述N型阱區(qū)的左側(cè)邊緣之間的距離符合制程最小規(guī)定的間距； 所述第二P型有源區(qū)的右側(cè)邊緣與所述N型阱區(qū)的右側(cè)邊緣之間的距離符合制程最小規(guī)定的間距。
【文檔編號(hào)】H01L31/103GK103606587SQ201310506692
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】張寧, 王本艷, 劉小玲 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司