光电二极管及其形成方法技术

一种光电二极管及其形成方法，光电二极管包括：基底，所述基底包括中心区域；位于基底中心区域中的若干分立的凹槽，所述凹槽具有槽底面和槽侧面，所述槽侧面位于槽底面周围且和槽底面相交，所述槽侧面与槽底面之间的夹角为钝角；N型掺杂层，所述N型掺杂层位于所述凹槽底部和凹槽周围的基底中心区域中，且N型掺杂层的表面为基底中心区域的表面。所述光电二极管的可靠性得到提高。

Photodiode and Its Formation Method

【技术实现步骤摘要】
光电二极管及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种光电二极管及其形成方法。
技术介绍
光电二极管是一种能够完成光信号到电信号转换功能的光电传感器。光电二极管包括N型掺杂层和与N型掺杂层电学连接的P型掺杂层，具体的，N型掺杂层在光的照射下，N型掺杂层中产生光电子，从而将光信号转换成电信号。然而，现有的光电二极管的可靠性较差。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种光电二极管及其形成方法，以提高光电二极管的可靠性。为解决上述问题，本专利技术提供一种光电二极管，包括：基底，所述基底包括中心区域；位于基底中心区域中的若干分立的凹槽，所述凹槽具有槽底面和槽侧面，所述槽侧面位于槽底面周围且和槽底面相交，所述槽侧面与槽底面之间的夹角为钝角；N型掺杂层，所述N型掺杂层位于所述凹槽底部和凹槽周围的基底中心区域中，且N型掺杂层的表面为基底中心区域的表面。可选的，所述凹槽沿着第一方向且和第二方向排列，第一方向和第二方向垂直。可选的，所述凹槽沿第一方向且垂直于相邻凹槽之间的基底表面的剖面内，所述凹槽的剖面形状呈倒梯形；并且，所述凹槽沿第二方向且垂直于相邻凹槽之间的基底表面的剖面内，所述凹槽的剖面形状呈倒梯形。可选的，所述凹槽的深度为凹槽顶部宽度的1/4倍～3倍。可选的，所述槽侧面与槽底面之间的夹角为120度～130度。可选的，相邻凹槽之间的最小距离为10纳米～20纳米。可选的，所述光电二极管还包括：位于所述N型掺杂层底部基底中的中间层，所述中间层的导电类型为N型，所述中间层中N型离子的浓度小于N型掺杂层中N型离子的浓度。可选的，所述基底还包括位于中心区域周围的边缘区域，且所述边缘区域和所述中心区域邻接；所述基底的中心区域和边缘区域中具有P型阱离子；所述光电二极管还包括：位于部分边缘区域中的P型掺杂层，所述P型掺杂层围绕所述N型掺杂层且和所述N型掺杂层分立，所述P型掺杂层中P型离子的浓度大于基底中P型阱离子的浓度。可选的，还包括：位于所述N型掺杂层部分表面的第一电极；位于所述P型掺杂层部分表面的第二电极。可选的，还包括：位于所述N型掺杂层表面的抗反射层。本专利技术还提供一种光电二极管的方法，包括：提供基底，所述基底包括中心区域；在所述基底中心区域中形成若干分立的凹槽，所述凹槽具有槽底面和槽侧面，所述槽侧面位于槽底面周围且和槽底面相交，所述槽侧面与槽底面之间的夹角为钝角；在所述凹槽底部和凹槽周围的基底中心区域中形成N型掺杂层，且N型掺杂层的表面为基底中心区域的表面。可选的，形成所述若干凹槽的方法包括：在所述基底表面形成掩膜层，所述掩膜层暴露出部分基底中心区域表面；以所述掩膜层为掩膜，采用各向异性湿法刻蚀工艺刻蚀基底，在基底的中心区域中形成所述凹槽；采用各向异性湿法刻蚀工艺刻蚀基底后，去除所述掩膜层。可选的，所述掩膜层的材料包括氧化硅或氮化硅。可选的，所述基底的材料为掺杂P型阱离子的单晶硅；所述各向异性湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液为NH4OH溶液、四甲基氢氧化铵溶液或乙二胺邻苯二酚溶液。可选的，采用第一离子注入工艺在所述凹槽底部和凹槽周围的基底中心区域中注入N型离子，形成所述N型掺杂层；所述光电二极管的形成方法还包括：在形成所述N型掺杂层之前，在所述凹槽的槽底面和槽侧面、以及基底中心区域表面形成保护层；进行第一离子注入工艺后，去除所述保护层。可选的，所述保护层的材料包括氧化硅；所述保护层的厚度为10埃～20埃；形成所述保护层的工艺为原子层沉积工艺。可选的，所述基底还包括位于中心区域周围的边缘区域，且所述边缘区域和所述中心区域邻接；所述基底的中心区域和边缘区域中具有P型阱离子；所述光电二极管的形成方法还包括：在部分边缘区域中形成P型掺杂层，所述P型掺杂层围绕所述N型掺杂层且和所述N型掺杂层分立，所述P型掺杂层中P型离子的浓度大于基底中P型阱离子的浓度。可选的，形成所述P型掺杂层的方法包括：在所述基底表面形成第二注入掩膜层，所述第二注入掩膜层覆盖基底的中心区域和基底的部分边缘区域且暴露出基底的部分边缘区域；以第二注入掩膜层为掩膜，采用第二离子注入工艺在基底边缘区域中注入P型离子，形成P型掺杂层；进行第二离子注入工艺后，去除第二注入掩膜层。可选的，还包括：形成所述N型掺杂层和所述P型掺杂层后，在所述N型掺杂层表面形成抗反射层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案提供的光电二极管中，所述基底中心区域中具有若干分立的凹槽，所述凹槽具有槽底面和槽侧面，所述槽侧面位于槽底面周围且和槽底面相交，所述槽侧面与槽底面之间的夹角为钝角，而N型掺杂层位于位于所述凹槽底部和凹槽周围的基底中心区域中。这样，当倾斜的光入射至基底中心区域时，光从槽侧面入射至N型掺杂层中产生的光生电子较多，而当垂直于相邻凹槽之间的基底表面入射至基底中心区域时，光从槽底面入射至N型掺杂层中产生的光生电子较多。这样无论是光倾斜入射还是垂直入射，N型掺杂层中均能产生较多的光生电子，使得N型掺杂层中的光生电流受到光入射角度变化的影响较小，从而提高了光电二极管的可靠性。本专利技术技术方案提供的光电二极管的形成方法中，在形成N型掺杂层之前，在所述基底中心区域中形成若干分立的凹槽，所述凹槽具有槽底面和槽侧面，所述槽侧面位于槽底面周围且和槽底面相交，所述槽侧面与槽底面之间的夹角为钝角。这样无论是光倾斜入射还是垂直入射，N型掺杂层中均能产生较多的光生电子，使得N型掺杂层中的光生电流受到光入射角度变化的影响较小，从而提高了光电二极管的可靠性。附图说明图1和图2是一种光电二极管的结构示意图；图3至图18是本专利技术一实施例中光电二极管形成过程的结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，现有技术形成的光电二极管的性能较差。一种光电二极管，结合参考图1和图2，图2为沿图1中切割线A-A1的剖面图，包括：基底100，所述基底100包括中心区域和位于中心区域周围的边缘区域；位于基底100中心区域中的N型掺杂层110。然而，上述光电二极管的性能较差，经研究发现，原因在于：所述N型掺杂层在光的照射下，N型掺杂层中光生电子。所述基底中心区域的表面为平面，所述N型掺杂层的表面为基底中心区域的表面。在此基础上，当光入射N型掺杂层的角度发生变化时，所述N型掺杂层中产生光电子的数量发生变化，具体的，当光垂直于基底表面入射至N型掺杂层中时，N型掺杂层中产生的光电子数量较多，当光的入射方向相对于基底表面的倾斜程度越大时，N型掺杂层中产生的光电子数量越少。综上，导致光生电流容易受到入射光方向的影响而变化，导致光电二极管的可靠性较差。为了解决上述问题，本专利技术提供一种光电二极管，包括：基底，所述基底包括中心区域；位于基底中心区域中的若干分立的凹槽，凹槽具有槽底面和槽侧面，槽侧面位于槽底面周围且和槽底面相交，槽侧面与槽底面之间的夹角为钝角；N型掺杂层，所述N型掺杂层位于所述凹槽底部和凹槽周围的基底中心区域中，且N型掺杂层的表面为基底中心区域的表面。所述光电二极管的性能得到提高。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图3至图18是本专利技术一实施例中光电二极管形成过程的结构示意图。参考图3，提供基底200，所述基底200包括中心区域X。所述基底200的材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电二极管，其特征在于，包括：基底，所述基底包括中心区域；位于基底中心区域中的若干分立的凹槽，所述凹槽具有槽底面和槽侧面，所述槽侧面位于槽底面周围且和槽底面相交，所述槽侧面与槽底面之间的夹角为钝角；N型掺杂层，所述N型掺杂层位于所述凹槽底部和凹槽周围的基底中心区域中，且N型掺杂层的表面为基底中心区域的表面。

【技术特征摘要】
1.一种光电二极管，其特征在于，包括：基底，所述基底包括中心区域；位于基底中心区域中的若干分立的凹槽，所述凹槽具有槽底面和槽侧面，所述槽侧面位于槽底面周围且和槽底面相交，所述槽侧面与槽底面之间的夹角为钝角；N型掺杂层，所述N型掺杂层位于所述凹槽底部和凹槽周围的基底中心区域中，且N型掺杂层的表面为基底中心区域的表面。2.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述凹槽沿着第一方向且和第二方向排列，第一方向和第二方向垂直。3.根据权利要求2所述的光电二极管，其特征在于，所述凹槽沿第一方向且垂直于相邻凹槽之间的基底表面的剖面内，所述凹槽的剖面形状呈倒梯形；并且，所述凹槽沿第二方向且垂直于相邻凹槽之间的基底表面的剖面内，所述凹槽的剖面形状呈倒梯形。4.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述凹槽的深度为凹槽顶部宽度的1/4倍～3倍。5.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述槽侧面与槽底面之间的夹角为120度～130度。6.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，相邻凹槽之间的最小距离为10纳米～20纳米。7.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述光电二极管还包括：位于所述N型掺杂层底部基底中的中间层，所述中间层的导电类型为N型，所述中间层中N型离子的浓度小于N型掺杂层中N型离子的浓度。8.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述基底还包括位于中心区域周围的边缘区域，且所述边缘区域和所述中心区域邻接；所述基底的中心区域和边缘区域中具有P型阱离子；所述光电二极管还包括：位于部分边缘区域中的P型掺杂层，所述P型掺杂层围绕所述N型掺杂层且和所述N型掺杂层分立，所述P型掺杂层中P型离子的浓度大于基底中P型阱离子的浓度。9.根据权利要求8所述的光电二极管，其特征在于，还包括：位于所述N型掺杂层部分表面的第一电极；位于所述P型掺杂层部分表面的第二电极。10.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，还包括：位于所述N型掺杂层表面的抗反射层。11.一种形成权利要求1至10任意一项光电二极管的方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底包括中心区域；在所述基底中心区域中形成若干分立的凹槽，所述凹槽具有槽底面和槽侧面，所述槽侧面位于槽底面周围且和槽底面相交，所述槽侧面与槽底面之间的夹角为钝角；在所述凹槽底部和凹槽周围的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚国峰，王冲，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31