專利名稱：一種能實(shí)現(xiàn)紫外光響應(yīng)的硅器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光響應(yīng)器件，尤其涉及一種能實(shí)現(xiàn)紫外光響應(yīng)的硅器件。
技術(shù)背景隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，紫外電耦合器件(CCD)及紫外硅光電探測(cè)器的應(yīng)用領(lǐng) 域也越來越寬廣，如大型光譜儀、生物學(xué)的研究、電力安全告警、導(dǎo)彈告警等領(lǐng)域， 這些高、精、尖領(lǐng)域?qū)ψ贤釩CD及紫外硅光電探測(cè)器的性能提出了迫切的需求，這 也對(duì)紫外CCD及紫外硅光電探測(cè)器的研究提出了新的標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的CCD (電荷耦合器件)或硅光電探測(cè)器對(duì)波長(zhǎng)小于350納米的紫外光 沒有響應(yīng)，是因?yàn)樽贤夤庾硬荒艿竭_(dá)硅或光生電子不能被有效收集；紫外光在硅里的 穿透深度很淺，波長(zhǎng)為300納米的紫外光在硅里的穿透深度僅有65納米。目前CCD或硅光電探測(cè)器實(shí)現(xiàn)紫外響應(yīng)的措施是采用熒光變頻或背照；其中，熒光變頻是在CCD的表面淀積一層熒光膜，小于400納米波段的光子被 熒光膜吸收并激發(fā)出可見光；該技術(shù)需要增加專門的工藝，這就提高了成本，而且降 低了成品率，不僅如此，二次發(fā)光還會(huì)使得圖像的分辨率下降。背照是在CCD正面工藝完成后，用機(jī)械拋光或化學(xué)腐蝕的方法，使CCD減薄到 15微米左右的厚度，比常規(guī)的紙還?。辉摴に囆枰獙ｉT的設(shè)備，工藝復(fù)雜、成品率低、 成本高。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)紫外響應(yīng)的措施都存在空間分辨率低、工藝復(fù)雜、成 品率低、成本高的缺點(diǎn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種新型的能實(shí)現(xiàn)紫外光響應(yīng)的硅器件，它包括鈍化層、N型區(qū)、 P型區(qū)，其創(chuàng)新點(diǎn)在于所述的N型區(qū)和P型區(qū)并排在鈍化層一側(cè)，且三者間互相連 接。所述的鈍化層為Si02。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是工藝簡(jiǎn)單且與現(xiàn)有技術(shù)兼容，成本低廉，提高了響應(yīng) 波長(zhǎng)的范圍。


附圖1，傳統(tǒng)CCD光敏區(qū)結(jié)構(gòu)或傳統(tǒng)硅光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3，標(biāo)有耗盡區(qū)的傳統(tǒng)CCD光敏區(qū)結(jié)構(gòu)或傳統(tǒng)硅光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖4，標(biāo)有耗盡區(qū)的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5，傳統(tǒng)CCD光敏區(qū)或傳統(tǒng)硅光電探測(cè)器對(duì)300納米紫外光的響應(yīng)效果圖；附圖6，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)對(duì)300納米紫外光的響應(yīng)效果圖；附圖中鈍化層l、 N型區(qū)2、 P型區(qū)3、耗盡區(qū)4，圖中箭頭方向?yàn)楣庾舆M(jìn)入方向。
具體實(shí)施方式
參見附圖l，傳統(tǒng)CCD光敏區(qū)結(jié)構(gòu)或傳統(tǒng)硅光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中我們 可以看到傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中鈍化層l、 N型區(qū)2、 P型區(qū)3層層縱向排列；參見附圖3，光子 從鈍化層l一方進(jìn)入，要經(jīng)過N型區(qū)2才能到達(dá)耗盡區(qū)4，由于光生電子只有到達(dá)耗 盡區(qū)才能被有效收集，而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的這種光子進(jìn)入方式使得波長(zhǎng)小于350納米的紫外 光生電子無法被有效收集，因此傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的CCD光敏區(qū)或傳統(tǒng)硅光電探測(cè)器對(duì)波長(zhǎng)小 于350納米的紫外光沒有響應(yīng)。參見附圖2，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，它包括鈍化層l、 N型區(qū)2、 P型區(qū)3，它 與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的區(qū)別之處在于N型區(qū)2和P型區(qū)3并排在鈍化層1一側(cè)，且三者間互 相連接，這種結(jié)構(gòu)使N型區(qū)2、 P型區(qū)3和耗盡區(qū)4三個(gè)區(qū)域并排在鈍化層1 一側(cè)， 耗盡區(qū)4與鈍化層1間零間距；參見附圖4，標(biāo)有耗盡區(qū)的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，從 圖中我們可以看出，光子入射后只需經(jīng)過鈍化層1就可直接到達(dá)耗盡區(qū)4，這比傳統(tǒng) 結(jié)構(gòu)中光子入射的路徑更短，即在相同情況下本發(fā)明的結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)能收集更多的 光子。本發(fā)明結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)另一個(gè)明顯的不同點(diǎn)在于本發(fā)明結(jié)構(gòu)中的鈍化層1為一 單層的Si02，而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的鈍化層l為Si3N4和Si02雙層結(jié)構(gòu)。Si凡的禁帶寬度為 5電子伏，對(duì)應(yīng)的本征吸收波長(zhǎng)為248納米，即Si3N4的存在對(duì)波長(zhǎng)小于248納米的紫 外光有較強(qiáng)的吸收，為了提高紫外光的吸收，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)去掉了 Si^而僅保留Si02 作為唯一的鈍化層l,經(jīng)過可靠性試驗(yàn)，Si3N4的去掉未對(duì)器件的可靠性帶來影響。對(duì)CCD來說，P型區(qū)3通常采用襯底濃度，P型區(qū)3不需額外摻雜，N區(qū)通常在 埋溝注入時(shí)一起形成；對(duì)硅光電探測(cè)器來說，N型區(qū)2及P型區(qū)3的濃度視光敏單元的尺寸來定，目的是使耗盡區(qū)面積盡量大，讓盡量多的紫外光子落入耗盡區(qū)而不是落 入中性區(qū)(N型區(qū)2或P型區(qū)3)。N型區(qū)2及P型區(qū)3摻雜濃度的計(jì)算公式見公式①及公式②<formula>formula see original document page 5</formula>式中，《為單位電子電量，i"為N型區(qū)2摻雜濃度，i^為P型區(qū)3摻雜濃度，es, 為硅的介電常數(shù)，；c"為耗盡區(qū)4在N型區(qū)2上的寬度，jCp為耗盡區(qū)4在P型區(qū)3上的 寬度。參見附圖5、附圖6，從兩圖的對(duì)比上可以明顯看出，對(duì)300納米波長(zhǎng)的紫外光， 采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)己經(jīng)沒有響應(yīng)，而本發(fā)明的結(jié)構(gòu)仍可響應(yīng)。綜上所述，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比光子經(jīng)過鈍化層1直接到達(dá)耗盡區(qū)4， 且僅保留Si02作為唯一的鈍化層1避免了 Si3N4對(duì)波長(zhǎng)小于248納米的紫外光的吸收， 這樣就使采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的CCD光敏區(qū)或硅光電探測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)較弱(波長(zhǎng)在200 納米到350納米波段)的紫外光的響應(yīng)。
權(quán)利要求
1、一種能實(shí)現(xiàn)紫外光響應(yīng)的硅器件，它包括鈍化層(1)、N型區(qū)(2)、P型區(qū)(3)，其特征在于所述的N型區(qū)(2)和P型區(qū)(3)并排在鈍化層(1)一側(cè)，且三者間互相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能實(shí)現(xiàn)紫外光響應(yīng)的硅器件，其特征在于所述的鈍化層(1)為Si02。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能實(shí)現(xiàn)紫外光響應(yīng)的硅器件，它包括鈍化層、N型區(qū)、P型區(qū)，所述的N型區(qū)和P型區(qū)并排在鈍化層一側(cè)，且三者間互相連接；光子經(jīng)過鈍化層直接到達(dá)耗盡區(qū)，且僅保留SiO₂作為唯一的鈍化層避免了Si₃N₄對(duì)波長(zhǎng)小于248納米的紫外光的吸收；本發(fā)明的有益技術(shù)效果是工藝簡(jiǎn)單且與現(xiàn)有技術(shù)兼容，成本低廉，提高了響應(yīng)波長(zhǎng)的范圍。
文檔編號(hào)H01L31/103GK101237001SQ20081006934
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者汪朝敏 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十四研究所