光电探测器及其制作方法技术

一种光电探测器，包括：光电二极管，分别位于所述光电二极管两侧的复位晶体管及传输晶体管；其中，所述光电二极管的感光区域为所述复位晶体管及传输晶体管的源区，所述复位晶体管用于使所述光电二极管反偏，所述传输晶体管用于将所述光电二极管转换的电信号传输出去。此外，本发明专利技术还提供了该光电探测器的制作方法。采用本发明专利技术的技术方案，可以较好地改善光电探测器的暗电流过大的问题，同时可以改善其灵敏度较差的问题。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体领域，特别涉及一种光电探测器及其制作方法。
技术介绍
光电探测器是将光信号转变为实时的电信号的器件，其工作原理是基于光电效应。光电探测器在工业领域有较多应用。为实现将光电探测器的实时的电信号传输出去，现有的光电探测器在制作时，一般在其感光区域上设置金属互连结构，例如导电插塞等与其它器件电连接。然而，上述的光电探测器在使用过程中会有暗电流过大的问题，进而导致了其灵 敏度较差。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提出一种新的光电探测器及其制作方法，较好地改善光电探测器的暗电流过大的问题，同时解决灵敏度较差的问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种光电探测器，包括光电二极管；分别位于所述光电二极管两侧的复位晶体管及传输晶体管，且所述光电二极管的感光区域为所述复位晶体管及传输晶体管的源区；其中，所述复位晶体管用于使所述光电二极管反偏，所述传输晶体管用于将所述光电二极管转换的电信号传输出去。可选地，所述复位晶体管的漏区形成有电极。可选地，所述传输晶体管的漏区形成有电极。可选地，所述光电二极管位于P型基底，其感光区域为N阱，所述复位晶体管及所述传输晶体管均为NMOS晶体管。可选地，所述光电二极管位于P型基底，所述P型基底具有N阱，所述光电二极管的感光区域为位于所述N阱内的P阱，所述复位晶体管及传输晶体管均为PMOS晶体管。可选地，所述光电二极管、所述复位晶体管及所述传输晶体管形成在半导体衬底表面的外延层。可选地，所述光电二极管位于的基底具有多个感光区域，相邻感光区域之间通过浅沟槽隔离。此外，本专利技术也提供了该光电探测器的制作方法，包括提供具有第一区域、第二区域及第三区域的基底，所述第二区域位于所述第一区域与所述第三区域之间，且所述第一区域与所述第二区域具有第一间隔，所述第二区域与所述第三区域具有第二间隔；在所述第二区域形成光电二极管的感光区域、第一区域形成复位晶体管的漏区、第三区域形成传输晶体管的漏区；在所述第一间隔上形成复位晶体管的栅极氧化层及在所述第二间隔上形成传输晶体管的栅极氧化层；分别在所述复位晶体管的栅极氧化层、所述传输晶体管的栅极氧化层上形成各自的栅极。可选地，在所述第二区域形成光电二极管的感光区域、第一区域形成复位晶体管的漏区、第三区域形成传输晶体管的漏区是通过掺杂离子注入形成的。可选地，在所述第二区域形成光电二极管的感光区域、第一区域形成复位晶体管的漏区、第三区域形成传输晶体管的漏区的工艺为选择性外延生长工艺和原位掺杂。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点I)现有方案通过金属互连结构将光电二极管转换的电信号传输出去，该金属互连结构需在感光区域上形成电极，该电极的制作会造成感光区域产生缺陷。不同于上述方案， 本专利技术提出由感光区域充当上述传输过程的晶体管的有源区，具体地，实现光电信号转换的为光电二极管，实现对该光电二极管进行反偏的为复位晶体管，实现将光电二极管转换的电信号传输出去的为传输晶体管，相应地，光电二极管的感光区域为复位晶体管与传输晶体管的源区。如此，避免了在感光区域设置电极，因而避免了缺陷产生，降低了无光照情况的暗电流，也提高了该光电探测器的灵敏度。2)可选方案中，光电二极管位于P型基底，其感光区域为N阱，复位晶体管及传输晶体管均为NMOS晶体管。上述器件形成的光电探测器的工作过程为通过分别对NMOS复位晶体管的栅极及漏区施加高电压，使得NMOS复位晶体管打开，N型感光区域的电压提高，此时，N型感光区域的电压高于P型基底(接地)的电压，这使得N型感光区域与P型基底形成的PN结处于反向偏置工作状态；接着，关闭NMOS复位晶体管，此时，PN结仍处于反向偏置工作状态，若有光照，则在感光区域积累了大量的电子；然后，再对NMOS传输晶体管的栅极及漏区施加高电压，使得NMOS传输晶体管打开，即可将感光区域产生的大量电子转移至漏区，此时，测量漏区的电压降低量即可获得照射在感光区域的光信号强弱。3)可选方案中，所述光电二极管位于P型基底，所述P型基底具有N阱，所述光电二极管的感光区域为位于所述N阱内的P阱，所述复位晶体管及传输晶体管均为PMOS晶体管。上述器件形成的光电探测器的工作过程为通过分别对PMOS复位晶体管的栅极及漏区施加低电压，使得PMOS复位晶体管打开，P型感光区域的电压降低，此时，P型感光区域的电压低于P型基底的N阱(接地)的电压，这使得P型感光区域与P型基底的N阱形成的PN结处于反向偏置工作状态；接着，关闭PMOS复位晶体管，此时，PN结仍处于反向偏置工作状态，若有光照，则在感光区域积累了大量的空穴；然后，再对PMOS传输晶体管的栅极及漏区施加低电压，使得PMOS传输晶体管打开，即可将感光区域产生的大量空穴转移至漏区，此时，测量漏区的电压升高量即可获得照射在感光区域的光信号强弱。4)可选方案中，所述光电二极管、所述复位晶体管及所述传输晶体管形成在半导体衬底表面的外延层，上述外延层的纯度较高，缺陷较少。5)可选方案中，所述光电二极管、所述复位晶体管及所述传输晶体管形成在半导体衬底表面的外延层，且所述光电二极管的感光区域是通过选择性外延生长和原位掺杂形成的。如此，降低了感光区域内部的缺陷。附图说明图I是实施例一中的光电探测器的电路图；图2是实施例一中的光电探测器的制作方法流程图；图3是实施例一中的光电探测器的基底的截面结构示意图；图4是实施例一中的光电探测器的截面结构示意图；图5是实施例二中的光电探测器的截面结构示意图；图6是实施例三中的光电探测器的截面结构示意图。具体实施例方式·为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。本专利技术人在研究光电探测器的暗电流过程中，发现该暗电流产生的原因与在光电二极管的感光区域上形成的电极相关。具体地，该电极的制作会造成感光区域产生缺陷，例如感光区域的硅或掺杂元素产生悬空的不饱和键，光照射到感光区域产生电子后，该光生电子容易被上述缺陷捕获，影响被检测到的电子数目，造成光电转换效率低。上述问题在无光照到感光区域时，会造成暗电流较大的问题。针对上述问题，本专利技术提出由感光区域充当复位晶体管与传输晶体管的源区，通过改变复位晶体管的栅极电压及漏区电压，使得感光区域形成的PN结处于反向偏置工作状态，此时，再改变传输晶体管的栅极及漏区电压，即可将感光区域产生的电子或空穴转移出去。如此，避免了在感光区域设置电极，因而避免了缺陷产生，降低了无光照情况的暗电流，也提高了该光电探测器的灵敏度。实施例一参照图I所示的电路示意图，光电探测器I包括光电二极管21，用于产生并收集照射在感光区域211 (参照图4)上的光产生的电荷；复位晶体管22，用于将感应区域211重设到预定电压Vdd ;转移晶体管23，用于将光电二极管21的光电电荷从感应区域211以信号Vrat转移出去。接着介绍图I对应的光电探测器的制作方法。参照图2所示的流程图及图3所示的光电探测器的截面结构示意图，首先执行步骤S11，提供具有第一区域I、第二区域II及第三区域III的基底20，所述第二区域II位于所述第一区域I与所述第三区域III之间，且所述第一区域I与所述第二区域II具有第一间隔S，所述第二区域II与所述第三区域III具有第二间隔T。本实施例中，该基底20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电探测器，其特征在于，包括：光电二极管；分别位于所述光电二极管两侧的复位晶体管及传输晶体管，且所述光电二极管的感光区域为所述复位晶体管及传输晶体管的源区；其中，所述复位晶体管用于使所述光电二极管反偏，所述传输晶体管用于将所述光电二极管转换的电信号传输出去。

【技术特征摘要】
1.一种光电探测器，其特征在于，包括 光电二极管； 分别位于所述光电二极管两侧的复位晶体管及传输晶体管，且所述光电二极管的感光区域为所述复位晶体管及传输晶体管的源区； 其中，所述复位晶体管用于使所述光电二极管反偏，所述传输晶体管用于将所述光电二极管转换的电信号传输出去。2.根据权利要求I所述的光电探测器，其特征在于，所述复位晶体管的漏区形成有电极。3.根据权利要求I所述的光电探测器，其特征在于，所述传输晶体管的漏区形成有电极。4.根据权利要求I所述的光电探测器，其特征在于，所述光电二极管位于P型基底，其感光区域为N阱，所述复位晶体管及所述传输晶体管均为NMOS晶体管。5.根据权利要求I所述的光电探测器，其特征在于，所述光电二极管位于P型基底，所述P型基底具有N阱，所述光电二极管的感光区域为位于所述N阱内的P阱，所述复位晶体管及传输晶体管均为PMOS晶体管。6.根据权利要求I所述的光电探测器，其特征在于，所述光电二极管、所述复位晶体管及所述传输晶体管形成在半导体衬底表面的外延层。7.根据权利要求I所述的光电探测器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶金华，张克云，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：