【技术实现步骤摘要】
本公开大体上涉及电子组件，且更确切地说涉及光电二极管。本公开还涉及电子装置，例如包括光电二极管的图像传感器。
技术介绍
1、光电二极管是具有pn结并具有检测光辐射并将其转换成电信号的能力的半导体元件。更准确地说，光在光电二极管的有源区中形成电子。然后这些电子必须由电子电路回收。
2、图像传感器是可以包括多个光电二极管的电子设备，该光电二极管使得图像传感器能够在给定时间获得场景的图像。图像通常由像素阵列形成，每个像素的信息由一个或多个光电二极管获得。
3、在飞行时间(tof)检测像素中，像素(像素电路)接收由光源发射的光，然后由与该像素共轭的场景的点反射。飞行时间的测量，即，光从光源传播到具有与之共轭的像素的场景的点并且从该点传播到像素所花费的时间，使得能够计算像素与该点分离的距离。
4、在具有光电二极管的tof图像传感器中，通常是间接tof传感器，在捕获场景期间，在给定时间形成的电子通常被传送到存储器中，然后电子的量被电子电路读取以获得关于场景的信息。为了使相对于场景的信息准确且对应于给定时间，电子优选地朝向存储器快速移位。
5、实际上，对于间接tof传感器，例如，为了形成3d图像，距离测量的准确度与像素采样效率相关联，像素采样效率可由本领域中称为“解调对比度”(dmc)的参数和对背景光的灵敏度来定义。换句话说，测量准确度与像素的光电二极管的速度有关，并且可以由dmc测量。此外，光电二极管中的电子的位移时间或转移时间越低，解调对比度可以越高，并且相反。
6、例如，需要减
技术实现思路
1、一个实施例克服了已知光电二极管的全部或部分缺点。
2、实施例提供了一种在具有第一表面和第二表面的半导体衬底中形成的光电二极管，所述衬底包括通过外延生长形成的第一n型半导体区域和比所述第一n型半导体区域更重掺杂的第二n型半导体区域，所述第二n型半导体区域从所述衬底的所述第一表面向下延伸到所述第一n型半导体区域中的第一深度；第一n型半导体区域中的掺杂剂浓度在衬底的第二表面和第一表面之间逐渐增加。
3、根据实施例，衬底还包括在第一n型半导体区域和衬底的第二表面之间的p型半导体区域。
4、根据实施例，光电二极管还包括在衬底的第一表面的层级(level)处的第二n型半导体区域上的重p型掺杂半导体区域。
5、根据实施例：所述第一n型半导体区域的高度在从4.5μm至10μm的范围内，例如从4.5至7.5μm；和/或第二n型半导体区域的深度在从1μm至2μm的范围内；和/或所述p型半导体区域的高度在从0.5μm至3μm的范围内，例如从0.5μm至1.5μm。
6、一个实施例提供了一种在具有第一表面和第二表面的半导体衬底中制造光电二极管的方法，所述方法包括：提供第一衬底；通过在所述第一衬底上外延生长形成第一n型半导体区域，所述第一n型半导体区域包括在所述外延生长期间n型掺杂剂浓度的逐渐增加，使得所述第一形成的n型半导体区域包括比距所述第一衬底最近的第二表面n型掺杂更重的距所述第一衬底最远的第一表面；以及形成比所述第一n型半导体区域更重掺杂的第二n型半导体区域，所述第二n型半导体区域在所述衬底的所述第一表面的层级处从所述第一n型半导体区域的所述第一表面向下形成到所述第一n型半导体区域中的第一深度。
7、根据可应用于光电二极管或光电二极管制造方法的实施例：第一n型半导体区域的掺杂剂浓度以2至100，例如2至10，或甚至2至4的范围内的比率增加；和/或第二n型半导体区域的掺杂浓度为几1017at./cm3；和/或通过离子注入形成第二n型区域。
8、根据实施例，第一衬底包括p型半导体区域，并且通过外延生长来形成第一n型半导体区域从p型半导体区域执行。
9、根据实施例，该方法包括：在形成第一n型半导体区域之前，通过从第一衬底外延生长来形成p型半导体区域，以及通过外延生长来形成第一n型半导体区域从所述p型半导体区域执行。
10、根据可应用于光电二极管或光电二极管制造方法的实施例：所述p型半导体区域的掺杂剂浓度基本恒定；或者p型半导体区域的掺杂剂浓度在衬底的第二表面和第一n型半导体区域之间逐渐减小。
11、根据实施例，该方法包括在第二n型半导体区域上形成重p掺杂区域。
12、根据可应用于光电二极管或光电二极管制造方法的实施例：重掺杂p型区的掺杂浓度在1018at./cm3到1019at./cm3的范围内；和/或通过离子注入形成所述重p掺杂区域；和/或所述衬底由硅制成；和/或跨衬底的高度形成绝缘沟槽以绝缘光电二极管，所述沟槽支持例如电容性深沟槽绝缘。
13、实施例提供了一种包括根据实施例的至少一个光电二极管的电子器件。
14、根据一个实施例，设备是包括多个像素的飞行时间图像传感器，每个像素包括至少一个光电二极管。
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1.一种光电二极管，包括：
2.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述半导体衬底还包括在所述第一N型半导体区域与所述半导体衬底的所述第二表面之间的P型半导体区域。
3.根据权利要求2所述的光电二极管，其中所述P型半导体区域距所述第二表面的高度在0.5μm至3μm的范围内。
4.根据权利要求2所述的光电二极管，其中所述P型半导体区域在所述第二表面与所述第一N型半导体区域之间呈现逐渐减小的浓度梯度。
5.根据权利要求2所述的光电二极管，其中所述P型半导体区域的掺杂剂浓度在所述第二表面与所述第一N型半导体区域之间基本恒定。
6.根据权利要求1所述的光电二极管，还包括在所述半导体衬底的所述第一表面的层级处的所述第二N型半导体区域上的重P掺杂半导体区域。
7.根据权利要求6所述的光电二极管，其中所述重P掺杂半导体区域的掺杂剂浓度在从数个1018at./cm3到数个1019at./cm3的范围内。
8.根据权利要求6所述的光电二极管，其中所述重P掺杂区域通过离子注入形成。
9.根据权利要求1所述
10.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第二N型半导体区域距所述第一表面的深度在1μm至2μm的范围内。
11.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第一N型半导体区域的所述浓度梯度以从2到100的范围内的比率增加。
12.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第二N型半导体区域的掺杂剂浓度为数个1017at./cm3。
13.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第二N型半导体区域通过离子注入形成。
14.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述半导体衬底由硅制成。
15.根据权利要求1所述的光电二极管，还包括跨所述半导体衬底的高度延伸以绝缘所述光电二极管的绝缘沟槽。
16.根据权利要求15所述的光电二极管，其中所述绝缘沟槽是电容性深沟槽绝缘。
17.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第一N型半导体区域的浓度梯度的范围从数个1014at./cm3到数个1016at./cm3。
18.一种电子器件，包括至少一个根据权利要求1所述的光电二极管。
19.根据权利要求18所述的电子器件，其中所述电子器件是包括多个像素的飞行时间图像传感器，其中每个像素包括所述至少一个光电二极管。
20.一种制造方法，包括：
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一N型半导体区域的浓度梯度以从2到100范围内的比率增加。
22.根据权利要求20所述的方法，其中所述第二N型半导体区域的掺杂剂浓度为数个1017at./cm3。
23.根据权利要求20所述的方法，其中形成所述第二N型半导体区域包括执行离子注入。
24.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一半导体衬底包括P型半导体区域，并且其中通过外延生长形成所述第一N型半导体区域是从所述P型半导体区域执行的。
25.根据权利要求20所述的方法，还包括：在形成所述第一N型半导体区域之前，通过从所述第一半导体衬底外延生长来形成P型半导体区域；以及其中通过外延生长形成所述第一N型半导体区域是从所述P型半导体区域执行的。
26.根据权利要求20所述的方法，其中所述P型半导体区域的掺杂剂浓度基本恒定。
27.根据权利要求20所述的方法，其中所述P型半导体区域在所述第一半导体衬底与所述第一N型半导体区域之间呈现逐渐减小的浓度梯度。
28.根据权利要求20所述的方法，还包括在所述第二N型半导体区域上形成重P掺杂半导体区域。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述重P掺杂半导体区域的掺杂剂浓度在从数个1018at./cm3到数个1019at./cm3的范围内。
30.根据权利要求28所述的方法，其中形成所述重P掺杂半导体区域包括执行离子注入。
31.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一半导体衬底由硅制成。
32.根据权利要求20所述的方法，还包括形成延伸穿过至少所述第一N型半导体区域的绝缘沟槽。
33.根据权利要求32所述的方法，还包括去除所述第一半导体衬底以到达所述绝缘沟槽。
...【技术特征摘要】
1.一种光电二极管，包括：
2.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述半导体衬底还包括在所述第一n型半导体区域与所述半导体衬底的所述第二表面之间的p型半导体区域。
3.根据权利要求2所述的光电二极管，其中所述p型半导体区域距所述第二表面的高度在0.5μm至3μm的范围内。
4.根据权利要求2所述的光电二极管，其中所述p型半导体区域在所述第二表面与所述第一n型半导体区域之间呈现逐渐减小的浓度梯度。
5.根据权利要求2所述的光电二极管，其中所述p型半导体区域的掺杂剂浓度在所述第二表面与所述第一n型半导体区域之间基本恒定。
6.根据权利要求1所述的光电二极管，还包括在所述半导体衬底的所述第一表面的层级处的所述第二n型半导体区域上的重p掺杂半导体区域。
7.根据权利要求6所述的光电二极管，其中所述重p掺杂半导体区域的掺杂剂浓度在从数个1018at./cm3到数个1019at./cm3的范围内。
8.根据权利要求6所述的光电二极管，其中所述重p掺杂区域通过离子注入形成。
9.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第一n型半导体区域的高度在4.5μm至10μm的范围内。
10.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第二n型半导体区域距所述第一表面的深度在1μm至2μm的范围内。
11.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第一n型半导体区域的所述浓度梯度以从2到100的范围内的比率增加。
12.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第二n型半导体区域的掺杂剂浓度为数个1017at./cm3。
13.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第二n型半导体区域通过离子注入形成。
14.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述半导体衬底由硅制成。
15.根据权利要求1所述的光电二极管，还包括跨所述半导体衬底的高度延伸以绝缘所述光电二极管的绝缘沟槽。
16.根据权利要求15所述的光电二极管，其中所述绝缘沟槽是电容性深沟槽绝缘。
17.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第一n型半导体区域的浓度梯...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·罗德里格斯·冈卡尔维斯，P·福特内奥，
申请(专利权)人：意法半导体克洛尔二公司，
类型：发明
国别省市：
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