一种CMOS工艺兼容的环境光传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种CMOS工艺兼容的环境光传感器及其制备方法，包括：提供一衬底，在所述衬底上形成外延层；在所述外延层中进行掺杂，以形成光敏二极管；将光敏二极管分为相间分布的两组，在其中一组光敏二极管上形成金属层。本技术发明专利技术采用两颗或者两组硅光敏二极管，其中一组硅光敏二极管具有正常的响应，即在可见光和红外光都有响应；另外一组二极管通过特殊的设计，使其只响应红外光线，而可见光的响应要小很多。两组硅光敏二极管之间的这种差异，可通过后续信号处理电路提取出来，结合软件算法便可实现环境光的感测。本发明专利技术无需额外镀膜工艺，完全兼容各种尺寸类型的CMOS工艺，大大简化制备工艺，提到检测精度。

An environment light sensor compatible with CMOS process and its preparation method

The invention provides an ambient light sensor compatible with CMOS technique and a preparation method thereof, comprising: providing a substrate, an epitaxial layer is formed on the substrate; doping in the epitaxial layer, to form a photosensitive diode; the photosensitive diode will be divided into two groups and the distribution of the metal layer is formed in one group the photosensitive diode. The invention adopts two or two groups of the silicon photodiode, one group of silicon photodiode has a normal response, that response in the visible light and infrared; another group led by the special design, the only response to infrared light and visible light response will be much smaller. The difference between the two groups of silicon photodiode can be extracted by the subsequent signal processing circuit, combined with the software algorithm can realize the environmental light sensing. The invention does not need additional coating process, and is fully compatible with various size type CMOS processes, greatly simplifying the preparation process, and referring to the detection accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种CMOS工艺兼容的环境光传感器及其制备方法
本专利技术涉及半导体领域，特别是涉及一种CMOS工艺兼容的环境光传感器及其制备方法。
技术介绍
环境光传感器是一种常见的传感器，在手机、笔记本、平板电脑等领域的应用很广泛，环境光传感器主要用于监测周围环境光的亮度，并告知处理芯片从而智能调节显示屏亮度，帮助屏幕提供柔和的光线，同时能够节约屏幕的耗电。目前主流的环境光传感器都是采用数字输出，环境光接收器和后端的数字电路集成在一颗硅芯片上。环境光接收器一般采用硅光电二极管制成，其可以和CMOS电路工艺兼容。环境光传感器实现和人眼类似的功能，只能接收可见光，但是一般的硅光电二极管不仅对可见光有响应，还对红外光也有响应，所以怎么抑制其对红外光的响应是环境光传感器的设计难点所在。主流的方法有下列两种：1.在硅光电二极管上进行镀膜，通过优化膜层的设计，可以使膜层只透过可见光，而大量反射红外光线。此方法有两个问题：(1)镀膜工艺不能和标准CMOS工艺兼容。需要到专门的镀膜厂进行镀膜工艺加工，增加了一道工序，增加了芯片受污染、失效的概率，同时增加了生产成本；(2)由于镀膜的工艺的原因，势必存在一定的膜层不均匀性，而且每层膜层的厚度控制不是非常精准，存在一定的差异，这些会对膜层光学特征带来很大的影响，使其反射红外光的能力下降，影响最终的检测结果。2.设计两颗或者两组硅光敏二极管，其中一颗或者一组光敏管上覆盖较厚的多晶硅。较厚的多晶硅可有效地吸收可见光，但是对红外光吸收较少。这就导致这两颗或者两组光敏管在可见光部分的响应存在差异。结合后续电路或者软件算法，可提取出该差异，从而实现环境光的感测。此方法的问题是覆盖的多晶硅厚度要足够厚，一般需要达到um级别，能达到这样厚度的CMOS工艺一般0.35um线宽以上的双poly工艺。但随着集成电路工艺的发展，0.18um甚至更小线宽的工艺成为主流。在这些工艺中，多晶硅的厚度明显减小，对可见光的吸收不再强烈，从而导致该方案实现难度增加。因此，如何在兼容CMOS工艺的情况下实现环境光传感器设计，简化环境光传感器的制备工艺，提高环境光检测的精度已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种CMOS工艺兼容的环境光传感器及其制备方法，用于解决现有技术中环境光传感器的制备工艺与CMOS工艺不兼容的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种CMOS工艺兼容的环境光传感器，所述CMOS工艺兼容的环境光传感器至少包括：衬底，位于所述衬底上的外延层，相间分布于所述外延层中的两组光敏二极管，以及覆盖于其中一组光敏二极管上的金属层。优选地，所述衬底为P型衬底，所述外延层为P型外延层，所述光敏二极管的P区为所述P型外延层、N区为N型掺杂区。优选地，相间分布的两组光敏二极管的距离小于光生载流子的扩散长度。更优选地，相间分布的两组光敏二极管的距离为3～5um。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种CMOS工艺兼容的环境光传感器的制备方法，所述CMOS工艺兼容的环境光传感器的制备方法至少包括：步骤S1：提供一衬底，在所述衬底上形成外延层；步骤S2：在所述外延层中进行掺杂，以形成光敏二极管；步骤S3：将光敏二极管分为相间分布的两组，在其中一组光敏二极管上形成金属层。优选地，步骤S2与CMOS工艺中制备阱的工艺兼容。优选地，步骤S3与CMOS工艺中制备底层金属的工艺兼容。优选地，所述衬底为P型衬底，所述外延层为P型外延层，在所述P型外延层中进行N型掺杂以形成光敏二极管。优选地，形成光敏二极管的各掺杂区的距离小于光生载流子的扩散长度。更优选地，形成光敏二极管的各掺杂区的距离为3～5um。如上所述，本专利技术的CMOS工艺兼容的环境光传感器及其制备方法，具有以下有益效果：本专利技术的CMOS工艺兼容的环境光传感器及其制备方法提出一种新型的环境光传感器，利用两组光敏二极管对可见光和红外光响应以及仅对红外光响应产生的差异结合算法实现环境光的检测，无需额外镀膜工艺，完全兼容各种尺寸类型的CMOS工艺，大大简化制备工艺，提到检测精度。附图说明图1～图2显示为本专利技术的CMOS工艺兼容的环境光传感器制备方法的示意图。图3显示为本专利技术的CMOS工艺兼容的环境光传感器的响应光谱曲线示意图。元件标号说明1CMOS工艺兼容的环境光传感器11衬底12外延层13N型掺杂区14金属层S1～S3步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图1～图2所示，本专利技术提供一种CMOS工艺兼容的环境光传感器的制备方法，所述CMOS工艺兼容的环境光传感器的制备方法至少包括：步骤S1：提供一衬底11，在所述衬底11上形成外延层12。具体地，如图1所示，所述衬底11位于底层，在本实施例中，所述衬底11为P型衬底，材质为硅。所述衬底11的材质可以是任意可作为基底的材料，不限于本实施例。在所述衬底11的表面沉积所述外延层12，在本实施例中，所述外延层12为P型外延层，与所述衬底11一致。步骤S2：在所述外延层12中进行N型掺杂，以形成光敏二极管。具体地，如图1所示，在所述外延层12中进行掺杂，将制备光敏二极管的工艺与CMOS工艺中制备阱的工艺兼容，在形成阱的同时形成光敏二极管。在本实施例中，通过N型掺杂在所述P型外延层12中形成N阱和光敏二极管的N区。其中，所述P型外延层12作为光敏二极管的P区，N型掺杂区13作为光敏二极管的N区，以形成PN结。形成光敏二极管的各N型掺杂区13的距离d小于光生载流子的扩散长度，具体地，将各N型掺杂区13的距离d设定为3～5um。步骤S3：将光敏二极管分为相间分布的两组，在其中一组光敏二极管上形成金属层14。具体地，如图2所示，将所述N型掺杂区13分成相间分布的两组，分别为A组和B组，在B组N型掺杂区上沉积所述金属层14。制备所述金属层14的工艺与制备底层金属Metal1的工艺兼容，在形成底层金属Metal1的同时形成所述金属层14。如图2所示，本专利技术提供一种CMOS工艺兼容的环境光传感器1，所述CMOS工艺兼容的环境光传感器1包括：衬底11，所述衬底11位于底层，在本实施例中，所述衬底11为P型衬底，材质为硅。外延层12，所述外延层12位于所述衬底11的表面，在本实施例中，所述外延层12为P型外延层。两组光敏二极管，相间分布与所述外延层12中，所述光敏二极管包括P区和N区，在本实施例中，所述外延层12作为所述光敏二极管的P区，在所述外延层12中形成N型掺杂区作为所述光敏二极管的N区。相间分布的两组光敏二极管之间的距离小于光生载流子的扩散长度。优选地，相间分布的两组光敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CMOS工艺兼容的环境光传感器，其特征在于，所述CMOS工艺兼容的环境光传感器至少包括：衬底，位于所述衬底上的外延层，相间分布于所述外延层中的两组光敏二极管，以及覆盖于其中一组光敏二极管上的金属层。

【技术特征摘要】
1.一种CMOS工艺兼容的环境光传感器，其特征在于，所述CMOS工艺兼容的环境光传感器至少包括：衬底，位于所述衬底上的外延层，相间分布于所述外延层中的两组光敏二极管，以及覆盖于其中一组光敏二极管上的金属层。2.根据权利要求1所述的CMOS工艺兼容的环境光传感器，其特征在于：所述衬底为P型衬底，所述外延层为P型外延层，所述光敏二极管的P区为所述P型外延层、N区为N型掺杂区。3.根据权利要求1所述的CMOS工艺兼容的环境光传感器，其特征在于：相间分布的两组光敏二极管的距离小于光生载流子的扩散长度。4.根据权利要求1或3所述的CMOS工艺兼容的环境光传感器，其特征在于：相间分布的两组光敏二极管的距离为3～5um。5.一种CMOS工艺兼容的环境光传感器的制备方法，其特征在于，所述CMOS工艺兼容的环境光传感器的制备方法至少包括：步骤S1：提供一衬底，在所述衬底上形成外延层；步骤S2：在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成，
申请(专利权)人：上海芯晨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31