一种光电传感器的低成本制备方法及其结构技术

本发明专利技术公开一种光电传感器的低成本制备方法，属于半导体工艺领域。本发明专利技术采用普注的方案在硅片表面形成一个与衬底相同掺杂类型的低掺杂层，替代原有的截止环，起到降低器件暗电流的作用。同时普注的注入剂量和能量对于光电器件的性能影响较大，尤其是对于击穿电压的影响。光敏面采用氧化的方案制备出氧化硅介质层，替代原有光刻后重新淀积光敏介质层的方案，最终实现将光电传感器五次光刻降低为只需要三次光刻，最终实现光电传感器制作成本的大幅度降低。幅度降低。幅度降低。

【技术实现步骤摘要】
一种光电传感器的低成本制备方法及其结构


[0001]本专利技术涉及半导体工艺
，特别涉及一种光电传感器的低成本制备方法及其结构。

技术介绍

[0002]光电传感器是一种将光能转化为电能的半导体器件，普遍应用在工业传感、智能家电、工业控制等各行各业中，如遥控器、光控开关、编码器、光电池等等。由于光电传感器的用途非常之广泛，因此市场上对于低成本光电传感器芯片的要求非常高。
[0003]常规的光电传感器需要有截止环、PN结、光敏面、接触孔和电极这五个不同的功能区域，因此常规的光电传感器芯片需要进行五次光刻才能够制备获得，每次光刻后腐蚀和注入也同样需要，因此光电传感器的成本一直无法进一步降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种光电传感器的低成本制备方法及其结构，以解决目前制备光电传感器的成本较高的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种光电传感器的低成本制备方法，包括：
[0006]步骤1、提供衬底，对其正表面进行一次薄氧形成遮蔽层，使用第一掺杂剂对表面轻掺杂形成第一掺杂区域；
[0007]步骤2、在掺杂后的衬底表面制备出场氧化层；
[0008]步骤3、进行第一次光刻并腐蚀出第二掺杂窗口区域，使用第二掺杂剂进行掺杂形成第二掺杂区域；
[0009]步骤4、根据光响应要求在第二掺杂窗口区域表面氧化出氧化层；
[0010]步骤5、对第二掺杂窗口区域表面的氧化层进行第二次光刻，制备出接触孔；
[0011]步骤6、在正面淀积金属电极并进行第三次光刻，腐蚀出正面金属电极；
[0012]步骤7、在衬底背面淀积背面金属电极。
[0013]可选的，所述第一掺杂剂的掺杂类型与所述衬底的掺杂类型相同，所述第二掺杂剂的掺杂类型与所述第一掺杂剂的掺杂类型不同。
[0014]可选的，所述第一掺杂剂的注入剂量为1
×
10
11
cm
‑3～1
×
10
13
cm
‑3，注入能量为30keV～100keV。
[0015]可选的，所述第一掺杂剂的注入剂量为1
×
10
12
cm
‑3～5
×
10
12
cm
‑3；注入能量为60keV～80keV。
[0016]可选的，所述第二掺杂剂的注入剂量为1
×
10
13
cm
‑3～1
×
10
16
cm
‑3，注入能量为50keV～120keV。
[0017]可选的，所述第二掺杂剂的注入剂量为1
×
10
14
cm
‑3～1
×
10
15
cm
‑3，注入能量为70keV～100keV。
[0018]可选的，所述步骤4中氧化层的厚度为130～150nm或150～170nm；厚度为130～
150nm时对应于光响应度峰值波长为800nm，厚度为150～170nm时对应于光响应度峰值波长为900nm。
[0019]一种光电传感器结构，包括衬底，其底部外表面淀积有背面金属电极，顶部外表面形成有氧化层；所述衬底的顶部内表面形成有第一掺杂区域和第二掺杂区域，所述第一掺杂区域和所述第二掺杂区域位于所述氧化层的下方，且所述第二掺杂区域的深度比所述第一掺杂区域大；所述第一掺杂区域上覆盖有正面金属电极；所述正面金属电极穿过所述氧化层与所述第二掺杂区域接触。
[0020]可选的，所述氧化层包括遮蔽层和制备的出场氧化层，其总厚度为600nm～1100nm。
[0021]在本专利技术提供的光电传感器的低成本制备方法及其结构中，采用普注的方案在硅片表面形成一个与衬底相同掺杂类型的低掺杂层，替代原有的截止环，起到降低器件暗电流的作用；光敏面采用氧化的方案制备出氧化硅介质层，替代原有光刻后重新淀积光敏介质层的方案，最终实现将光电传感器五次光刻降低为只需要三次光刻，将光电传感器的制备成本降低了40％，提高了66.66％光电传感器的生产产能。
附图说明
[0022]图1是在硅片衬底形成薄氧层示意图；
[0023]图2是使用第一掺杂剂对硅片衬底的表面轻掺杂形成第一掺杂区域的示意图；
[0024]图3是在掺杂后的表面制备出场氧化层的示意图；
[0025]图4是在第二掺杂窗口处形成第二掺杂区域的示意图；
[0026]图5是对第二掺杂窗口区域表面的氧化层进行第二次光刻制备出接触孔的示意图；
[0027]图6是在正表面淀积金属的示意图；
[0028]图7是进行第三次光刻腐蚀表面的金属形成正面金属电极的示意图；
[0029]图8是在背表面淀积金属电极形成背面金属电极的示意图。
具体实施方式
[0030]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种光电传感器的低成本制备方法及其结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0031]本专利技术提供了一种光电传感器的低成本制备方法，采用普注的方案在硅片表面形成一个与衬底相同掺杂类型的低掺杂层，替代原有的截止环，起到降低器件暗电流的作用。同时普注的注入剂量和能量对于光电器件的性能影响较大，尤其是对于击穿电压的影响。光敏面采用氧化的方案制备出氧化硅介质层，替代原有光刻后重新淀积光敏介质层的方案，最终实现将光电传感器五次光刻降低为只需要三次光刻，最终实现光电传感器制作成本的大幅度降低。
[0032]本专利技术提供的光电传感器的低成本制备方法，其工艺的具体工艺流程如下：
[0033]第一步：如图1所示，对硅片衬底1进行一次薄氧，形成100nm以下的薄氧层，用作后
续注入工艺中防止表面产生损伤的遮蔽层2。
[0034]第二步：如图2所示，使用第一掺杂剂对硅片衬底1的表面轻掺杂，形成第一掺杂区域3，第一掺杂剂的掺杂类型与衬底掺杂类型相同。第一掺杂剂的注入剂量为1
×
10
11
cm
‑3～1
×
10
13
cm
‑3，优选的注入剂量为1
×
10
12
cm
‑3～5
×
10
12
cm
‑3；注入能量为30keV～100keV，优选的注入能量为60keV～80keV。注入剂量越高，导致器件的击穿电压越低，因此需要根据实际的击穿电压的需求进行注入剂量和注入能量的调节。
[0035]第三步：如图3所示，在掺杂后的表面继续进行氧化，制备出场氧化层，包含遮蔽层2和刚制备的出场氧化层的总厚度为600nm～1100nm。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电传感器的低成本制备方法，其特征在于，包括：步骤1、提供衬底，对其正表面进行一次薄氧形成遮蔽层，使用第一掺杂剂对表面轻掺杂形成第一掺杂区域；步骤2、在掺杂后的衬底表面制备出场氧化层；步骤3、进行第一次光刻并腐蚀出第二掺杂窗口区域，使用第二掺杂剂进行掺杂形成第二掺杂区域；步骤4、根据光响应要求在第二掺杂窗口区域表面氧化出氧化层；步骤5、对第二掺杂窗口区域表面的氧化层进行第二次光刻，制备出接触孔；步骤6、在正面淀积金属电极并进行第三次光刻，腐蚀出正面金属电极；步骤7、在衬底背面淀积背面金属电极。2.如权利要求1所述的光电传感器的低成本制备方法，其特征在于，所述第一掺杂剂的掺杂类型与所述衬底的掺杂类型相同，所述第二掺杂剂的掺杂类型与所述第一掺杂剂的掺杂类型不同。3.如权利要求1所述的光电传感器的低成本制备方法，其特征在于，所述第一掺杂剂的注入剂量为1
×
10
11
cm
‑3～1
×
10
13
cm
‑3，注入能量为30keV～100keV。4.如权利要求3所述的光电传感器的低成本制备方法，其特征在于，所述第一掺杂剂的注入剂量为1
×
10
12
cm
‑3～5
×
10
12
cm
‑3；注入能量为60keV～80keV。5.如权利要求1所述的光电传感器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈慧蓉，陈全胜，张明，彭时秋，王涛，贺琪，
申请(专利权)人：无锡中微晶园电子有限公司，
类型：发明
国别省市：