光感測(cè)組件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置及其制作方法，尤其有關(guān)于光感測(cè)半導(dǎo)體組件及其制 造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光感測(cè)組件領(lǐng)域中，光敏晶體管可以設(shè)計(jì)成二端式或者三端式組件。當(dāng)組件設(shè) 計(jì)成三端式組件時(shí)，雖然可以獲得較高之光電流增益，但三端式組件也具有較大的穩(wěn)態(tài)電 流，容易造成組件漏電流增加與靜態(tài)功率損害的問(wèn)題。此外，若想從三端式光敏晶體管的總 電流中萃取所需的光電流亦需要額外的技術(shù)設(shè)計(jì)，因此造成諸多不便。然而，對(duì)于一個(gè)兩端 式光敏晶體管而言，由于其基極通常處于浮接的狀態(tài)，雖然可以有效的降低組件漏電流，但 同時(shí)也降低了光電流增益。綜合上述，目前光敏晶體管仍面臨許多亟需改善的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，有必要提供一種光感測(cè)組件。
[0004] 一種光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)，系形成于一基板上，包含：至少一個(gè)光敏晶體管設(shè)置于該 基板上，該光敏晶體管具有一基極區(qū)域；及一電性傳導(dǎo)區(qū)，其改良在于該電性傳導(dǎo)區(qū)電性連 結(jié)該基板與該光敏晶體管之基極區(qū)域。
[0005] -種光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)的制造方法，包含形成至少一個(gè)光敏晶體管于該光感測(cè)組 件結(jié)構(gòu)的步驟：
[0006] 提供一 P型傳導(dǎo)半導(dǎo)體基板；
[0007] 形成一 N型傳導(dǎo)內(nèi)埋區(qū)域于該P(yáng)型傳導(dǎo)半導(dǎo)體基板；
[0008] 形成一 N型傳導(dǎo)磊晶區(qū)域鄰近于該N型傳導(dǎo)內(nèi)埋區(qū)域；
[0009] 形成一 P型傳導(dǎo)基極鄰近于該N型傳導(dǎo)磊晶區(qū)域；
[0010] 形成一射極區(qū)域覆蓋部分該P(yáng)型傳導(dǎo)基極；以及
[0011] 形成一電性傳導(dǎo)區(qū)電性連結(jié)該P(yáng)型傳導(dǎo)基極與該P(yáng)型傳導(dǎo)半導(dǎo)體基板。
[0012] 一種光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)的制造方法，包含形成至少一個(gè)光敏晶體管于該光感測(cè)組件 結(jié)構(gòu)上的步驟：
[0013] 提供一 P型傳導(dǎo)基板；
[0014] 形成一 N型傳導(dǎo)區(qū)域于該P(yáng)型傳導(dǎo)基板上；
[0015] 形成一 P型傳導(dǎo)區(qū)域鄰近于該N型傳導(dǎo)區(qū)域；
[0016] 摻雜部分該P(yáng)型傳導(dǎo)區(qū)域形成至少一個(gè)集極和至少一個(gè)射極區(qū)域；
[0017] 形成一 N型通道金氧半場(chǎng)效晶體管于該P(yáng)型傳導(dǎo)區(qū)域上；以及
[0018] 形成一電性傳導(dǎo)區(qū)電性鏈接該P(yáng)型傳導(dǎo)區(qū)域與該P(yáng)型傳導(dǎo)基板。
[0019] 一種光敏組件，包含：
[0020] 一第一傳導(dǎo)類型之基板；
[0021] -第二傳導(dǎo)類型之內(nèi)埋層，設(shè)置于該基板上；以及
[0022] 至少一個(gè)光敏晶體管設(shè)置于該基板上，該光敏晶體管包含一第一傳導(dǎo)類型之基 極；
[0023] 其中，一電性傳導(dǎo)區(qū)電性連結(jié)該第一傳導(dǎo)類型基板與該光敏晶體管之第一傳導(dǎo) 類型基極。
[0024] 一種半導(dǎo)體組件,包含：
[0025] -基板；以及
[0026] -兩端式光敏晶體管，該兩端式光敏晶體管具有一基極；
[0027] 其中，一電性傳導(dǎo)區(qū)電性連結(jié)該基板與該兩端式光敏晶體管之基極。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1系本發(fā)明第一實(shí)施例之光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)的上視圖。
[0029] 圖2系本發(fā)明之圖1光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)沿著A-A'線段的剖面圖。
[0030] 圖3A系本發(fā)明一實(shí)施例光敏組件，具有基板與基極形成一電性連結(jié)的示意圖。
[0031] 圖3B系本發(fā)明另一實(shí)施例光敏組件，具有基板與基極形成一電性連結(jié)的示意圖。
[0032] 圖4系本發(fā)明一實(shí)施例光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)上光敏晶體管，于不同光照射強(qiáng)度下產(chǎn)生 的光電流圖。
[0033] 圖5系本發(fā)明硅鍺雙極互補(bǔ)式金氧半異質(zhì)接面光敏晶體管，在基板與基極具有及 未具有電性連接的光頻譜響應(yīng)圖。
[0034] 圖6系本發(fā)明硅鍺雙極互補(bǔ)式金氧半異質(zhì)接面光敏晶體管，在具有基板與基極電 性連接情況，其集極與基板電流之頻譜響應(yīng)圖。
[0035] 圖7系本發(fā)明一實(shí)施例光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)上之互補(bǔ)式金氧半光敏晶體管，在具有金 屬材料或離子摻雜形成一電性傳導(dǎo)區(qū)域電性鏈接基板與基極的橫切面圖。
[0036] 圖8A系本發(fā)明之另一實(shí)施例之光敏組件，透過(guò)一金屬聯(lián)機(jī)形成基板與基極電性 鏈接的電路圖。
[0037] 圖8B系本發(fā)明之另一實(shí)施例之光敏組件，具有一離子摻雜形成基板與基極電性 鏈接的電路圖。
[0038] 圖9系本發(fā)明一實(shí)施例硅鍺雙極互補(bǔ)式金氧半異質(zhì)接面光敏晶體管，具有延伸基 極，藉此形成基板與基極連結(jié)的上視圖。
[0039] 圖10系本發(fā)明一實(shí)施例互補(bǔ)式金氧半光敏晶體管，具有N型場(chǎng)效晶體管以及具有 利用金屬導(dǎo)線形成基板與基極相連結(jié)的之上視圖。
[0040] 圖11系本發(fā)明圖10沿著B(niǎo)-B'線段的剖面圖。
[0041] 圖12系本發(fā)明一實(shí)施例互補(bǔ)式金氧半光敏晶體管，具有N型場(chǎng)效晶體管以及具有 基板與基極相連結(jié)之上視圖。
[0042] 圖13系本發(fā)明圖12沿著C-C'線段的橫切面圖。
[0043] 圖14系本發(fā)明一實(shí)施例影像感測(cè)單元由光敏晶體管組成之結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044] 圖15系本發(fā)明一實(shí)施例影像感測(cè)模塊由光敏晶體管組成之方塊圖。
[0045] 圖16系本發(fā)明一實(shí)施例圖像處理系統(tǒng)由光敏晶體管組成之方塊圖。
[0046] 圖17系本發(fā)明一實(shí)施例之光電感測(cè)組件結(jié)構(gòu)上光敏晶體管制造流程圖。
[0047] 圖18系本發(fā)明另一實(shí)施例之光電感測(cè)組件結(jié)構(gòu)上光敏晶體管制造流程圖。
[0048] 主要元件符號(hào)說(shuō)明
[0051] 如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0052] 本發(fā)明之構(gòu)思可以利用不同形式之實(shí)施例表示，說(shuō)明書(shū)所示附圖與文中說(shuō)明系為 本發(fā)明之一實(shí)施范例，并非意圖將本發(fā)明限制于所示附圖及/或所描述之特定實(shí)施例中。
[0053] 本發(fā)明第一實(shí)施例之光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)1可參閱圖1，圖1系該光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)1組 件之上視圖，該組件長(zhǎng)度和寬度皆為60微米。其中，該光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)1系藉由堆棧不同 的結(jié)構(gòu)層，在該光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)1上形成一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)硅鍺異質(zhì)接面雙極性光敏晶體 管，該光敏晶體管結(jié)構(gòu)層可區(qū)分為一基板區(qū)域3 (簡(jiǎn)稱基板）、一集極區(qū)域20 (簡(jiǎn)稱集極）， 一基極區(qū)域25 (簡(jiǎn)稱基極），以及覆蓋部分基極區(qū)域25之射極區(qū)域12 (簡(jiǎn)稱射極）。
[0054] 圖2系本發(fā)明第一實(shí)施例的光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)1沿著圖1A-A'切線的剖面圖，圖2 的編號(hào)若與圖1相近，代表相類似的組成元素。圖2所示的基板3系P型傳導(dǎo)半導(dǎo)體，該基 板3內(nèi)包含一 N型傳導(dǎo)半導(dǎo)體內(nèi)埋層22 ;設(shè)置于鄰近該N型傳導(dǎo)半導(dǎo)體內(nèi)埋層22的區(qū)域 為一 N型傳導(dǎo)半導(dǎo)體的磊晶層24,該N型傳導(dǎo)內(nèi)埋層22通常具有1019/Cm3-1021/cm3左 右的離子摻雜濃度，其離子摻雜濃度一般高于于該N型傳導(dǎo)磊晶層24 ;設(shè)置于鄰近該N型 傳導(dǎo)磊晶層的區(qū)域?yàn)橐?N型傳導(dǎo)的集極區(qū)域20,該N型傳導(dǎo)集極區(qū)域20通常亦具有比該N 型傳導(dǎo)磊晶層24較高的離子摻雜濃度；設(shè)置于鄰近該N型傳導(dǎo)磊晶層24的區(qū)域?yàn)橐?P型 傳導(dǎo)半導(dǎo)體層，為該光敏晶體管之基極區(qū)域25。
[0055] 請(qǐng)參閱圖2,該光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)具有一離子重?fù)诫s區(qū)域15,設(shè)置于該晶體管的基 板區(qū)域3上，藉以降低端點(diǎn)電阻值，并且設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)場(chǎng)氧化層（FOX) 14于該離子重?fù)诫s區(qū)域 15和集極區(qū)域20之間，藉此形成電性絕緣。該射極區(qū)域12由N型傳導(dǎo)的多晶硅材料所組 成，相較于該N型傳導(dǎo)磊晶層具有較高的離子摻雜濃度，該N型傳導(dǎo)射極區(qū)域12同時(shí)覆蓋 部分P型傳導(dǎo)基極區(qū)域25。另外，該光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)上設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)金屬接觸端10于該重?fù)?雜區(qū)域15、集極區(qū)域20、基極區(qū)域25以及射極區(qū)域12之上，藉此形成組件金屬接觸，以降 低傳導(dǎo)電阻。其中，該離子重?fù)诫s區(qū)域15的金屬接觸端10藉由一金屬導(dǎo)線5所形成的電 性傳導(dǎo)區(qū)域電性鏈接至該基極區(qū)域25。
[0056] 圖3A和B系本發(fā)明第一實(shí)施例光敏組件的電路結(jié)構(gòu)圖，如圖3A和B所示，該光敏 組件具有基極50、集極55、射極60以及P型基板56等組成單元。圖3A表現(xiàn)本發(fā)明一實(shí)施 例的一個(gè)構(gòu)向，該基極50利用一金屬導(dǎo)線70形成電性傳導(dǎo)區(qū)電性連結(jié)至該P(yáng)型基板56 ;圖 3B表現(xiàn)另一種構(gòu)向，該基極50利用一離子重?fù)诫s區(qū)域80形成一電性傳導(dǎo)區(qū)電性連結(jié)該P(yáng) 型基板56。
[0057] 圖4系本發(fā)明第一實(shí)施例光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)1的光電流對(duì)光照射強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)圖， 當(dāng)該光感測(cè)組件結(jié)構(gòu)1在施加一較小的偏壓（VCE = I. 2V)情況下，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的光感測(cè)組 件結(jié)構(gòu)，具有長(zhǎng)寬皆為60微米的組件尺寸，其基板與基極并未形成任何電性傳導(dǎo)區(qū)域，該 結(jié)構(gòu)已具有可觀察的集極輸出電流，當(dāng)輸入光照射功率