CN114284307B - 光敏元件、制作方法、感光芯片、光敏探测器和检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光敏元件、制作方法、感光芯片、光敏探测器和检测装置，涉及光敏元件的技术领域，解决了现有技术中光敏元件在半导体衬底上的占用面积较大，降低晶圆的面积利用率这一技术问题。光敏元件包括半导体衬底、电路结构层和导电部。半导体衬底包括背光面。半导体衬底内形成有光敏部，光敏部用于将光信号转换为电信号。电路结构层设置于背光面的一侧，且与半导体衬底相邻。导电部贯穿电路结构层，且与光敏部电连接。导电部在半导体衬底上的垂直投影，位于光敏部在半导体衬底上垂直投影的范围内。本发明公开的光敏元件用于将光信号转换为电信号。

Description

光敏元件、制作方法、感光芯片、光敏探测器和检测装置

技术领域

本发明涉及光敏元件的技术领域，尤其涉及一种光敏元件、一种光敏元件的制作方法、一种感光芯片、一种光敏探测器和一种检测装置。

背景技术

现有技术中，光敏元件通常应用于安检、工业无损检测和医疗等领域，用于将接收到的光信号转换为电信号。光敏元件通常在晶圆上进行制作，制作完成之后再对晶圆进行切割，以使得光敏元件能够与晶圆上的其他元器件之间相互分离。

现有技术中至少存在如下技术问题：光敏元件在晶圆上的占用面积较大，降低了晶圆的面积利用率。

发明内容

为了解决现有技术中光敏元件在晶圆上的占用面积较大，降低晶圆的面积利用率这一技术问题，本发明的实施例提供了一种光敏元件、一种光敏元件的制作方法、一种感光芯片、一种光敏探测器和一种检测装置。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供了一种光敏元件。光敏元件包括半导体衬底、电路结构层和导电部。半导体衬底包括背光面。半导体衬底内形成有光敏部，光敏部用于将光信号转换为电信号。电路结构层设置于背光面的一侧，且与半导体衬底相邻。导电部贯穿电路结构层，且与光敏部电连接。导电部在半导体衬底上的垂直投影，位于光敏部在半导体衬底上垂直投影的范围内。

本发明的实施例中，导电部在半导体衬底上的垂直投影，位于光敏部在半导体衬底上垂直投影的范围内，也即是导电部的设置位置与光敏部的设置位置相对应，避免了导电部向光敏部以外延伸，从而减小了光敏元件在半导体衬底上的占用面积，也即是减小了光敏元件在晶圆上的占用面积，提高了晶圆的面积利用率。此外，避免导电部向光敏部以外延伸，还能够缩短光敏部上电信号向外传输的距离，提高电信号的传输效率，确保了电信号的传输可靠性。

可选的，光敏部包括第一掺杂部和第二掺杂部。第一掺杂部与半导体衬底的掺杂类型不同。第二掺杂部与第一掺杂部间隔设置，第二掺杂部与半导体衬底的掺杂类型相同。导电部包括第一导电部和第二导电部。第一导电部与第一掺杂部电连接。第一导电部在半导体衬底上的垂直投影，位于第一掺杂部在半导体衬底上垂直投影的范围内。第二导电部与第二掺杂部电连接。第二导电部在半导体衬底上的垂直投影，位于第二掺杂部在半导体衬底上垂直投影的范围内。如此设置，一方面，能够避免第一导电部向远离第一掺杂部的方向延伸，从而避免了第一导电部与水平方向的半导体衬底之间形成寄生电容，确保了光敏元件的响应速度。另一方面，使得第一掺杂部上的电信号能够通过第一导电部向外传输，第二掺杂部上的电信号能够通过第二导电部向外传输，减小了第一掺杂部和第二掺杂部上电信号向外传输时产生的串扰，提高了光敏元件的使用可靠性。

可选的，第一导电部包括第一连接部和第一金属垫片。第一连接部贯穿电路结构层，且与第一掺杂部电连接。第一金属垫片与第一连接部远离第一掺杂部的一端电连接。第二导电部包括第二连接部和第二金属垫片。第二连接部贯穿电路结构层，且与第二掺杂部电连接。第二金属垫片与第二连接部远离第二掺杂部的一端电连接。如此设置，使得第一连接部上的电信号能够通过第一金属垫片向外传输，第二连接部上的电信号能够通过第二金属垫片向外传输。并且，第一连接部与第一掺杂部电连接，第二连接部与第二掺杂部电连接，这样一来，其他元件与第一金属垫片和第二金属垫片电连接，即可以获取到第一掺杂部和第二掺杂部上的电信号，提高了光敏元件与其他元器件之间电连接的便捷性，从而提高了光敏元件的使用便捷性。

可选的，第一金属垫片远离第一连接部的一侧与电路结构层远离背光面的一侧相平齐；和/或，第二金属垫片远离第二连接部的一侧与电路结构层远离背光面的一侧相平齐。如此设置，提高了光敏元件的结构规整型，便于光敏元件的封装。

可选的，电路结构层包括层间介质。层间介质开设有第一凹槽，第一凹槽沿电路结构层至半导体衬底的方向贯穿层间介质。第一连接部嵌入于第一凹槽内。第一连接部的横截面形状为第一环形，横截面与背光面相平行。第一金属垫片的数量为多个，多个第一金属垫片沿第一环形间隔排布。如此设置，增大了第一连接部与第一掺杂部之间的接触面积，提高了第一掺杂部和第一连接部之间电连接的可靠性，并且使得第一掺杂部上不同位置的电信号均能够通过第一连接部向外传输，提高了第一掺杂部的电势均匀性。此外，设置多个第一金属垫片沿第一环形阵列排布，还能够增大光敏元件输出接口的数量，提高光敏元件的使用灵活性。

可选的，第一环形为第一矩形环，多个第一金属垫片分别位于第一矩形环的四个顶点。如此设置，避免了第一金属垫片的设置位置过于集中，在确保第一掺杂部电势均匀性的基础上，减少了第一金属垫片的数量，从而降低光敏元件的成本。

可选的，第二掺杂部在横截面上的形状包围第一掺杂部在横截面上的形状。层间介质还开设有第二凹槽，第二凹槽沿电路结构层至半导体衬底的方向贯穿层间介质。第二连接部嵌入于第二凹槽内。第二连接部的横截面为第二环形，第二环形围设于第一环形。第二金属垫片的数量为多个，多个第二金属垫片沿第二环形间隔排布。如此设置，增大了第二连接部与第二掺杂部的接触面积，提高了第二掺杂部与第二连接部之间电连接的可靠，并且使得第二连接部上不同位置的电信号均能够通过第二金属垫片向外传输，确保了第二掺杂部的电势均匀性，从而提高光敏元件的使用可靠性。此外，设置多个第二金属垫片沿第二环形阵列排布，还能够增大光敏元件输出接口的数量，提高光敏元件的使用灵活性。

可选的，第二环形为第二矩形环，多个第二金属垫片分别位于第二矩形环的四个顶点。如此设置，避免了第二金属垫片的设置位置过于集中，在确保第二掺杂部电势均匀性的基础上，减少了第二金属垫片的数量，从而降低光敏元件的成本。

可选的，电路结构层包括层间介质，层间介质开设有多个第一通孔，第一通孔沿电路结构层至半导体衬底的方向贯穿层间介质。第一连接部的数量为多个，每个第一连接部嵌入于一个第一通孔内。第一金属垫片的数量与第一连接部的数量相同，每个第一连接部远离第一掺杂部的一端与一个第一金属垫片电连接。如此设置，使得多个第一连接部能够分别与不同位置的第一掺杂部电连接，提高了第一掺杂部的电势均匀性。并且，通过调整多个第一通孔的开设位置，还能够使得第一连接部按照不同的形状排布，提高了光敏元件的使用灵活性。

可选的，层间介质还开设有多个第二通孔，第二通孔沿电路结构层至半导体衬底的方向贯穿层间介质。第二连接部的数量为多个，每个第二连接部嵌入于一个第二通孔内。第二金属垫片的数量与第二连接部的数量相同，每个第二连接部远离第二掺杂部的一端与一个第二金属垫片电连接。如此设置，使得多个第二连接部能够分别与不同位置的第二掺杂部电连接，提高了第二掺杂部的电势均匀性。并且，通过调整多个第二通孔的开设位置，还能够使得第二连接部按照不同的形状排布，提高了光敏元件的使用灵活性。

可选的，电路结构层还第一金属导线和第二金属导线。第一金属导线嵌入于层间介质内，并与多个第一连接部电连接。第二金属导线嵌入于层间介质内，并与多个第二连接部电连接。如此设置，使得多个第一连接部之间能够进行电信号传输，并且多个第二连接部之间同样能够进行电信号传输，进一步提高了第一掺杂部和第二掺杂部的电势均匀性。

可选的，半导体衬底还包括与背光面相对设置的受光面。光敏元件还包括抗反射涂层，设置于受光面的一侧，且覆盖受光面。如此设置，能够提高照射至光敏区的光线强度，使得光敏元件能够获取到微弱的光信号，提高了光敏元件的使用可靠性。

可选的，光敏元件包括光电二极管。如此设置，提高光敏元件将光信号转换为电信号的可靠性。

第二方面，本发明的实施例提供了一种光敏元件的制作方法，用于制作上述第一方面的光敏元件。光敏元件的制作方法包括在半导体衬底内形成光敏部，光敏部用于将光信号转换为电信号。在半导体衬底的背光面形成导电部，导电部与光敏部电连接。导电部在半导体衬底的垂直投影，位于光敏部在半导体衬底的垂直投影范围内。

本发明的实施例提供的光敏元件的制作方法用于制作上述第一方面的光敏元件，因此具有上述第一方面的全部有益效果，在此不再赘述。

可选的，在半导体衬底的背光面形成导电部包括在半导体衬底的背光面形成电路结构层。在电路结构层上开设容纳槽，容纳槽沿电路结构层至半导体衬底的方向贯穿电路结构层。将导电部嵌入于容纳槽内。如此设置，使得电路结构层能够对导电部起到保护的作用，延长导电部的使用寿命。

第三方面，本发明的实施例提供了一种感光芯片，包括多个如上述第一方面的光敏元件，多个光敏元件阵列排布；封装基板，与多个光敏元件电连接。

本发明的实施例提供的感光芯片包括上述第一方面的光敏元件，因此具有上述第一方面的全部有益效果，在此不再赘述。

可选的，感光芯片还包括多个金属焊球，设置于封装基板和多个光敏元件之间。封装基板通过多个金属焊球与多个光敏元件电连接。如此设置，减小了不同光敏元件之间的电信号传输时产生的串扰，提高了感光芯片的使用可靠性。

第四方面，本发明的实施例提供了一种光敏探测器，包括处理电路，处理电路包括模数转换电路、比较电路和放大电路中至少之一。如上述第三方面的感光芯片，与处理电路电连接。

本发明的实施例提供的光敏探测器包括上述第三方面的感光芯片，因此具有上述第三方面的全部有益效果，在此不再赘述。

第五方面，本发明的实施例提供了一种检测装置，包括发射器，用于发射光线；如上述第四方面的光敏探测器，用于接收穿过待检测物体的光线；处理器，与光敏探测器电连接，用于根据处理电路输出的电信号生成待检测物体的图像信息。

本发明的实施例提供的检测装置包括上述第四方面的光敏探测器，因此具有上述第四方面的全部有益效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明一种实施例的检测装置结构示意图；

图2为本发明一种实施例的光敏探测器结构示意框图；

图3为本发明一种实施例的光敏元件阵列排布结构示意图；

图4为本发明一种实施例的光敏元件结构示意图；

图5为图4沿A-A方向的一种剖面示意图；

图6为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图7为本发明相关技术中的一种实施例的光敏元件结构示意图；

图8为本发明相关技术中的另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图9为本发明一种实施例的垂直投影示意图；

图10为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图11为本发明相关技术中的一种实施例的寄生电容结构示意图；

图12为本发明另一种实施例的垂直投影示意图；

图13为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图14为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图15为本发明一种实施例的凹槽横截面示意图；

图16为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图17为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图18为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图19为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图20为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图21为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图22为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图23为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图24为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图25为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图26为本发明另一种实施例的光敏元件结构示意图；

图27为本发明一种实施例的光敏元件的制作方法步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的实施例提供了一种检测装置400，检测装置400可以包括安检装置、医疗检测装置或者工业无损检测装置等。检测装置400能够发射光线，并接收穿过待检测物体的光线，将接收到的光信号转换为电信号，根据电信号确定待检测物体内部图像信息和外部的图像信息，从而实现检测功能。本申请的实施例对上述检测装置400的具体形式不做特殊限制，下面对检测装置400的结构进行举例说明。

如图1所示，检测装置400包括发射器410、光敏探测器300和处理器420。发射器410用于发射光线，在一些实施方式中，发射器410可以用于发射不可见光线，例如X射线或者伽马射线等，确保了光线对于待检测物体的穿透能力，从而提高检测装置400的检测准确性。在另一些实施方式中，发射器410也可以用于发射可见光线。

在一些实施方式中，发射器410的数量可以为多个，多个发射器410分别设置在不同的位置，从而能够从不同位置向待检测物体发射光线，提高了检测装置400的使用可靠性。

光敏探测器300用于接收穿过待检测物体的光线，并将接收到的光信号转换为电信号。在一些实施方式中，光敏探测器300的数量可以为多个，从而能够接收到来自不同方向的光线。

处理器420与光敏探测器300电连接，可以理解地，处理器420用于接收来自光敏探测器300的电信号，并根据来自光敏探测器300的电信号，生成待检测物体的内部图像信息以及外部图像信息。在一些实施方式中，处理器420可以为中央处理器(CPU，CentralProcessing Unit)或者图像处理器(GPU，Graphic Processing Unit)。

在一些实施方式中，处理器420生成待检测物体的图像信息之后，可以将图像信息向检测装置400外界传输。在另一些实施方式中，检测装置400还可以包括显示装置，显示装置用于显示处理器420生成的图像信息。这样一来，使得用户能够通过显示装置，能够直观地获取到待检测物体的内部图像信息以及外部图像信息，提高检测装置400的使用便捷性。

在一些实施方式中，检测装置400还可以包括传送带，传送带用于承载待检测物体，并带动待检测物体向靠近发射器410的方向移动，提高了检测装置400的使用便捷性。

由上述可知，光敏探测器300用于将光信号转换为电信号，下面对光敏探测器300的结构进行举例说明。

在一些实施方式中，如图2所示，光敏探测器300可以包括感光芯片200和处理电路310，感光芯片200与处理电路310电连接。感光芯片200用于将光信号转换为电信号，并将转换后的电信号传输给处理电路310。处理电路310能够对来自感光芯片200的电信号进行处理，在一些实施方式中，处理电路310可以包括模数转换电路、比较电路或者放大电路等，从而能够对来自感光芯片200的电信号进行模数转换、比较或者放大处理，并将处理后的电信号出传输给处理器420，使得检测装置400能够实现检测功能。

在一些实施方式中，光敏探测器300包括印刷电路板(PCB板，Printed CircuitBoard)，处理电路310可以设置在印刷电路板上。在一些实施方式中，处理电路310的数量为多个，用于对接收到的电信号进行不同的处理。可以理解地，多个处理电路310可以设置在同一个印刷电路板上，也可以分别设置在多个不同的印刷电路板上。

由上述可知，感光芯片200能够将光信号转换为电信号，下面对感光芯片200的结构进行举例说明。

如图2所示，感光芯片200包括多个光敏元件100和封装基板220，如图3所示，多个光敏元件100阵列排布。可以理解地，光敏元件100用于将光信号转换为电信号。在一些实施方式中，光敏元件100能够将可见光的光信号转换为电信号，也能够将不可见光的光信号转换为电信号。在一些实施方式中，光敏元件100可以为光电二极管或者光电三极管等。

封装基板220与多个光敏元件100电连接，使得多个光敏元件100转换后的电信号能够通过封装基板220向感光芯片200之外传输。这样一来，通过获取每个光敏元件100转换的电信号，即可以得到每个光敏元件100对应的光线信息，从而得到待检测物体的内部图像信息以及外部图像信息，使得检测装置400实现检测功能。并且，封装基板220还能够起到对多个光敏元件100起到保护作用，延长了光敏元件100的使用寿命。

在一些实施方式中，可以在晶圆上制作多个阵列排布的光敏元件100，可以理解地，晶圆为圆形的半导体衬底。在一些实施方式中，当光敏元件100为光电二极管时，多个阵列排布的光敏元件100能够形成光电二极管阵列。

在一些实施方式中，如图2所示，感光芯片200还可以包括多个金属焊球230。多个金属焊球230设置于多个光敏元件100和封装基板220之间，多个光敏元件100通过多个金属焊球230与封装基板220电连接，提高了光敏元件100与封装基板220之间电连接的可靠性，使得不同的光敏元件100能够通过不同的金属焊球230向外传输电信号，减小了电信号传输过程中的串扰，提高了感光芯片200的使用可靠性。

下面对多个光敏元件100通过多个金属焊球230与封装基板220电连接的方式进行举例说明。在一些实施方式中，如图2所示，任一个光敏元件100可以通过多个金属焊球230与封装基板220电连接，提高了光敏元件100与封装基板220之间电连接的可靠性。在另一些实施方式中，任一个光敏元件100也可以通过一个金属焊球230与封装基板220电连接，减少了金属焊球230的数量，降低感光芯片200成本。

在一些实施方式中，金属焊球230的材质可以为金属铜或者金属铝，确保了金属焊球230的导电性能。

由上述可知，光敏元件100用于进行光电转换，下面对光敏元件100的结构进行举例说明。

在一些实施方式中，如图4所示，光敏元件100包括半导体衬底110，半导体衬底110可以为硅衬底、锗衬底、绝缘体上硅衬底、碳化硅衬底或者其他适合的半导体材料等。在一些实施方式中，半导体衬底110为晶圆。在一些实施方式中，半导体衬底110可以为掺杂半导体。

如图5所示(图5为图4沿A-A方向的一种剖面示意图)，半导体衬底110内形成有光敏部120，光敏部120用于将光信号转换为电信号，使得光敏元件100能够实现光电转换功能。半导体衬底110具有背光面114，可以理解地，背光面114远离外界光线照射的方向。在一些实施方式中，背光面114可以为光滑平面。

如图6所示，光敏元件100还包括电路结构层130。电路结构层130设置于背光面114的一侧，且与半导体衬底110相邻设置。在一些实施方式中，电路结构层130的材质可以与半导体衬底110的材质相同，也可以与半导体衬底110的材质不同。在一些实施方式中，当电路结构层130与半导体衬底110的材质相同时，电路结构层130可以与半导体衬底110为一体成型式结构。在另一些实施方式中，当电路结构层130与半导体衬底110的材质不同时，电路结构层130可以通过粘合的方式，与背光面114相连接。

光敏元件100还包括导电部140，如图6所示，导电部140贯穿电路结构层130且与光敏部120电连接，使得光敏部120在光照下转换的电信号能够通过导电部140向外传输。在一些实施方式中，导电部140可以为金属材质，例如金属铜或者金属铝，确保了导电部140的导电性能。在一些实施方式中，导电部140可以为圆柱体或者长方体等。

在一些实施方式中，导电部140远离光敏部120的一端可以凸出于电路结构层130远离背光面114一侧的表面。在另一些实施方式中，导电部140远离光敏部120的一端也可以与电路结构层130远离背光面114一侧的表面相平齐或者近似平齐。

在一些实施方式中，光敏部120可以靠近背光面114设置，缩短了光敏部120与导电部140之间的距离，从而缩短光敏部120上电信号向外界传输的距离，提高电信号传输的可靠性。

如图6中箭头方向所示，外界光线沿半导体衬底110至电路结构层130的方向照射光敏元件100，避免了导电部140对于外界光线造成阻挡，提高了照射至光敏部120的光线强度，从而提高了光敏元件100的光电转换性能。在一些实施方式中，可以将外界光线沿半导体衬底110至电路结构层130方向照射的光敏元件100成为背照式光敏元件。具体地，当光敏元件100为光电二极管时，可以将外界光线沿半导体衬底110至导电部140方向照射的光电二极管称为背照式光电二极管。

相关技术中，如图7所示，导电部140包括第一电极连接部180和第二电极连接部190。如图8所示，第一电极连接部180的一端与光敏部120电连接，另一端沿电路结构层130的厚度方向，向远离光敏部120的方向延伸。如图7所示，第二电极连接部190的一端与第一电极连接部180远离光敏部120的一端电连接，第二电极连接部190的另一端沿平行于或者近似平行背光面114的方向，向远离光敏部120的方向延伸。金属电极160与第二电极连接部190远离第一电极连接部180的一端电连接。如此设置，使得光敏部120上的电信号通过第一电极连接部180和第二电极连接部190传输至金属电极160，并通过金属电极160向光敏元件100之外传输。

但是，如图7所示，由于相关技术中的第二电极连接部190沿平行于或者近似平行于背光面114的方向，向远离光敏部120的方向延伸，使得第二电极连接部190的设置位置与光敏部120的设置位置之间存在偏移，从而增大了光敏元件100在半导体衬底110上的占用面积，也即是增大了光敏元件100在晶圆上的占用面积，降低了晶圆的面积利用率。此外，由于第二电极连接部190向远离光敏部120的方向延伸，故而增加了光敏部120上的电信号向外传输时的距离，影响了电信号的传输效率，降低了电信号的传输可靠性。

为了解决相关技术中的上述技术问题，如图9所示，本发明的实施例中，导电部140在半导体衬底110上的垂直投影，位于光敏部120在半导体衬底110上垂直投影的范围内，也即是导电部140的设置位置与光敏部120的设置位置相对应，避免了导电部140向光敏部120以外延伸，从而减小了光敏元件100在半导体衬底110上的占用面积，也即是减小了光敏元件100在晶圆上的占用面积，提高了晶圆的面积利用率。此外，避免导电部140向光敏部120以外延伸，还能够缩短光敏部120上电信号向外传输的距离，提高电信号的传输效率，确保了电信号的传输可靠性。

在一些实施方式中，如图6所示，导电部140可以为直线段。导电部140与背光面114可以相垂直或者近似相垂直，从而进一步减小了光敏部120上电信号向外传输的距离，提高了电信号传输的可靠性。在另一些实施方式中，导电部140也可以相对于背光面114倾斜。在一些实施方式中，导电部140也可以为弯曲状结构。

在一些实施方式中，金属电极160可以导电部140远离光敏部120的一端电连接，以使得导电部140上的电信号能够通过金属电极160向外传输。

由上述可知，半导体衬底110内形成有光敏部120。可选的，如图10所示，光敏部120包括第一掺杂部122和第二掺杂部124。第一掺杂部122与半导体衬底110的掺杂类型不同。第二掺杂部124与第一掺杂部122间隔设置，第二掺杂部124与半导体衬底110的掺杂类型相同。

可以理解地，第一掺杂部122的掺杂类型与半导体衬底110的掺杂类型不同，也即是第一掺杂部122掺杂元素的最外层电子数和半导体衬底110掺杂元素的最外层电子数不同。第二掺杂部124的掺杂类型与半导体衬底110的掺杂类型相同，也即是第二掺杂部124掺杂元素的最外层电子数与半导体衬底110掺杂元素的最外层电子数相同。由于第一掺杂部122与半导体衬底110的掺杂类型不同，而第二掺杂部124与半导体衬底110的掺杂类型相同，使得第一掺杂部122与第二掺杂部124的掺杂类型不同。第一掺杂部122和第二掺杂部124间隔设置，使得第一掺杂部122和第二掺杂部124之间能够形成光敏区126。

下面以光敏元件100为光电二极管为例，对半导体衬底110、第一掺杂部122和第二掺杂部124的掺杂类型进行举例说明。

在一些实施方式中，可以向半导体衬底110中掺杂少量的正五价磷元素，以形成N型半导体衬底。向半导体衬底110中的部分区域掺杂正三价硼元素，以形成P型掺杂部。向半导体衬底110中的另一部分区域掺杂正五价磷元素，以形成N型掺杂部。可以理解地，N型半导体衬底的掺杂浓度小于N型掺杂部的掺杂浓度。

在另一些实施方式中，也可以向半导体衬底110中掺杂少量的正三价硼元素，以形成P型半导体衬底。向半导体衬底110中的部分区域掺杂正三价硼元素，以形成P型掺杂部。向半导体衬底110中的另一部分区域掺杂正五价磷元素，以形成N型掺杂部。可以理解地，P型半导体衬底的掺杂浓度小于P型掺杂部的掺杂浓度。

如图10中箭头方向所示，当光线照射至光敏元件100时，能够将能量传递至光敏区126，也即是PN结。携带能量的光子将能量传递给共价键上的电子，当光子携带的能量hv大于或等于电子的间隙能量Eg时，电子挣脱共价键，从而产生自由移动的电子和空穴，称为光生载流子。电子向N型掺杂部移动，空穴向P型掺杂部移动，从而形成电流，使得光敏元件100能够将光信号转换为电信号。

在一些实施方式中，第一掺杂部122为P型掺杂部，第二掺杂部124为N型掺杂部，半导体衬底110为N型半导体衬底。

在一些实施方式中，还可以在N型掺杂部和P型掺杂部之间，设置I型半导体，也即是本征半导体层，从而形成PIN结构，提高光敏元件100的响应速度。

由上述可知，导电部140贯穿电路结构层130与光敏部120电连接，并且导电部140在半导体衬底110上的垂直投影，位于光敏部120在半导体衬底110上垂直投影的范围内。在一些实施方式中，如图10所示，导电部140包括第一导电部141和第二导电部142。可以理解地，第一导电部141和第二导电部142的形状和材质可以相同，也可以不同。

具体地，第一导电部141与第一掺杂部122电连接，使得第一掺杂部122上的电信号能够通过第一导电部141向外传输。第二导电部142与第二掺杂部124电连接，使得第二掺杂部124上的电信号能够通过第二导电部142向外传输。这样一来，第一掺杂部122和第二掺杂部124上的电信号能够分别通过第一导电部141和第二导电部142向外传输，减小了第一掺杂部122和第二掺杂部124上电信号向外传输时产生的串扰，提高了光敏元件100的使用可靠性。

在一些实施方式中，当第一掺杂部122为P型掺杂部时，第一导电部141为阳极金属。当第二掺杂部124为N型掺杂部时，第二导电部142为阴极金属。

在一些实施方式中，第一导电部141与第一掺杂部122电连接，第二导电部142与第二掺杂部124电连接之后，可以分别与电源的正极和负极电连接。下面以第一掺杂部122为P型掺杂部，第二掺杂部124为N型掺杂部为例，对第一导电部141和第二导电部142与电源正极和负极电连接的方式进行举例说明。

在一些实施方式中，可以将第一导电部141与电源的负极电连接，第二导电部142与电源的正极电连接，使得第二掺杂部124的电势能够高于第一掺杂部122的电势，从而在半导体衬底110内形成由第二掺杂部124指向第一掺杂部122方向的电场，以实现光敏元件100的反向偏置。

在另一些实施方式中，也可以将第一导电部141与电源的正极电连接，第二导电部142与电源的负极电连接，使得第一掺杂部122的电势能够高于第二掺杂部124的电势，从而在半导体衬底110内能够形成由第一掺杂部122指向第二掺杂部124方向的电场，实现光敏元件100的正向偏置。

由此可见，将第一导电部141和第二导电部142分别与电源的正极和负极电连接，能够实现光敏元件100的正向偏置或者反向偏置。

但是，由上述可知，相关技术中的第二电极连接部190与光敏部120之间存在偏移。具体地，如图7所示，第一电极连接部180包括第一阳极连接部182和第一阴极连接部184。第二电极连接部190包括第二阳极连接部192和第二阴极连接部194。金属电极160包括阳极电极162和阴极电极164。

如图8所示，第一阳极连接部182的一端与第一掺杂部122电连接，另一端向远离第一掺杂部122的方向延伸。如图7所示，第二阳极连接部192的一端与第一阳极连接部182远离第一掺杂部122的一端电连接，另一端沿平行于或者近似平行于背光面114的方向，向远离第一掺杂部122的方向延伸。阳极电极162与第二阳极连接部192远离第一阳极连接部182的一端电连接。相同地，如图8所示，相关技术中第一阴极连接部184的一端与第二掺杂部124电连接，另一端向远离第二掺杂部124的方向延伸。如图7所示，第二阴极连接部194的一端与第一阴极连接部184远离第二掺杂部124的一端电连接，另一端沿平行于或者近似平行于背光面114的方向，向远离第二掺杂部124的方向延伸。阴极电极164与第二阴极连接部194远离第一阴极连接部184的一端电连接。

可以理解地，由于半导体衬底110的掺杂类型与第二掺杂部124的掺杂类型相同，使得半导体衬底110的电势能够与第二掺杂部124的电势近似相同。而阳极电极162通过第一阳极连接部182和第二阳极连接部192与第一掺杂部122电连接，使得阳极电极162的电势能够与第一掺杂部122的电势近似相同。从而，当第一掺杂部122的电势高于第二掺杂部124的电势时，阳极电极162的电势高于半导体衬底110的电势。当第一掺杂部122的电势低于第二掺杂部124的电势时，阳极电极162的电势低于半导体衬底110的电势。这样一来，在阳极电极162与半导体衬底110之间形成了电势差。

由上述可知，如图7所示，第二阳极连接部192沿平行于或者近似平行于背光面114的方向，向远离第一掺杂部122的方向延伸。由于第一掺杂部122与半导体衬底110之间存在电势差，故而，如图11所示，使得阳极电极162与第二阳极连接部192延伸方向(水平方向)的半导体衬底110之间能够等效为寄生电容C，阳极电极162和水平方向的半导体衬底110分别相当于寄生电容C的两个极板。根据RC时间常数为电阻与电容的乘积可知，当电阻不变时，电容增大，时间常数变大，故而影响了电信号向外界传输的速度，降低了光敏元件100的响应速度，光敏元件100的使用性能。

由此可见，相关技术中，由于第二阳极连接部192沿平行于或者近似平行于背光面114的方向，向远离第一掺杂部122的方向延伸，导致阳极电极162与第二阳极连接部192延伸方向的半导体衬底110之间形成了寄生电容C，从而影响了光敏元件100的响应速度。

为了解决相关技术中的上述技术问题，如图12所示，本申请的实施例中，第一导电部141在半导体衬底110上的垂直投影，位于第一掺杂部122在半导体衬底110上垂直投影的范围内，也即是第一导电部141的设置位置与第一掺杂部122的设置位置相对应，避免了第一导电部141相对于第一掺杂部122发生偏移，这样一来，不仅能够减小光敏元件100在半导体衬底110上的占用面积，提高晶圆的面积利用率，并且还能够避免第一导电部141与水平方向(第二阳极连接部192延伸方向)的半导体衬底110之间形成寄生电容C，从而提高了光敏元件100的响应速度。

此外，第二导电部142在半导体衬底110上的垂直投影，位于第二掺杂部124在半导体衬底110上垂直投影的范围内，也即是第二导电部142的设置位置与第二掺杂部124的设置位置相对应，从而进一步减小了光敏元件100在半导体衬底110上的占用面积，提高了晶圆的面积利用率。

由上述可知，本发明的实施例中，第一导电部141与第一掺杂部122电连接，并且第一导电部141的设置位置与第一掺杂部122的设置位置相对应。第二导电部142与第二掺杂部124电连接，并且第二导电部142的设置位置与第二掺杂部124的设置位置相对应。如此设置，一方面，减小了光敏元件100在半导体衬底110上的占用面积，提高了晶圆的面积利用率。另一方面，避免了第一导电部141与水平方向的半导体衬底110之间形成寄生电容，确保了光敏元件100的响应速度。再一方面，使得第一掺杂部122上的电信号能够通过第一导电部141向外传输，第二掺杂部124上的电信号能够通过第二导电部142向外传输，减小了第一掺杂部122和第二掺杂部124上电信号向外传输时产生的串扰，提高了光敏元件100的使用可靠性。

由上述可知，第一导电部141和第二导电部142贯穿电路结构层130。可选的，如图13所示，第一导电部141包括第一连接部143和第一金属垫片144。第一连接部143贯穿电路结构层130，且与第一掺杂部122电连接。第一金属垫片144与第一连接部143远离第一掺杂部122的一端电连接。

在一些实施方式中，第一连接部143和第一金属垫片144可以为金属铜或者金属铝，确保了第一导电部141的导电性能。第一连接部143和第一金属垫片144的材质可以相同，也可以不同。在一些实施方式中，当第一连接部143和第一金属垫片144材质相同时，第一连接部143和第一金属垫片144可以为一体成型结构，提高了第一连接部143和第一金属垫片144之间电连接的可靠性。

在一些实施方式中，第一连接部143可以为圆柱体，也可以为长方体或者棱柱体等。第一金属垫片144可以为方形或者圆形金属垫片。

可以理解地，第一导电部141在半导体衬底110上的垂直投影，位于第一掺杂部122在半导体衬底110上垂直投影的范围内，也即是第一连接部143和第一金属垫片144在半导体衬底110上的垂直投影，均位于第一掺杂部122在半导体衬底110上垂直投影的范围内。

如图13所示，第二导电部142包括第二连接部145和第二金属垫片146。第二连接部145贯穿电路结构层130，且与第二掺杂部124电连接。第二金属垫片146与第二连接部145远离第二掺杂部124的一端电连接。

在一些实施方式中，第二连接部145和第二金属垫片146可以为金属铜或者金属铝，确保了第二导电部142的导电性能。第二连接部145和第二金属垫片146的材质可以相同，也可以不同。在一些实施方式中，当第二连接部145和第二金属垫片146材质相同时，第二连接部145和第二金属垫片146可以为一体成型结构，提高了第二连接部145和第二金属垫片146之间电连接的可靠性。

在一些实施方式中，第二连接部145可以为圆柱体，也可以为长方体或者棱柱体等。第二金属垫片146可以为方形或者圆形金属垫片。可以理解地，第二连接部145与第一连接部143的形状和材质可以相同，也可以不同。

可以理解地，第二导电部142在半导体衬底110上的垂直投影，位于第二掺杂部124在半导体衬底110上垂直投影的范围内，也即是第二连接部145和第二金属垫片146在半导体衬底110上的垂直投影，均位于第二掺杂部124在半导体衬底110上垂直投影的范围内。

通过设置第一连接部143和第一金属垫片144，使得第一连接部143上的电信号能够通过第一金属垫片144向外传输。通过设置第二连接部145和第二金属垫片146，使得第二连接部145上的电信号能够通过第二金属垫片146向外传输。由上述可知，第一连接部143与第一掺杂部122电连接，第二连接部145与第二掺杂部124电连接。这样一来，其他元件与第一金属垫片144和第二金属垫片146电连接，即可以获取到第一掺杂部122和第二掺杂部124上的电信号，提高了光敏元件100与其他元器件之间电连接的便捷性，从而提高了光敏元件100的使用便捷性。

可选的，如图13所示，第一金属垫片144远离第一连接部143的一侧与电路结构层130远离背光面114的一侧相平齐；和/或，第二金属垫片146远离第二连接部145的一侧与电路结构层130远离背光面114的一侧相平齐。

可以理解地，第一金属垫片144远离第一连接部143的一侧可以与电路结构层130远离背光面114的一侧为近似平齐，也可以为完全平齐。第二金属垫片146远离第二连接部145的一侧与电路结构层130远离背光面114的一侧可以为近似平齐，也可以为完全平齐。

设置第一金属垫片144远离第一连接部143的一侧与电路结构层130远离背光面114的一侧相平齐，第二金属垫片146远离第二连接部145的一侧与电路结构层130远离背光面114的一侧相平齐，进一步提高了光敏元件100的结构规整性，便于第一金属垫片144和第二金属垫片146与其他元器件之间进行电连接。

由上述可知，第一连接部143贯穿电路结构层130。可选的，如图14所示，电路结构层130包括层间介质131。层间介质131开设有第一凹槽132，第一凹槽132沿电路结构层130至半导体衬底110的方向贯穿层间介质131。第一连接部143嵌入于第一凹槽132内。如图15所示，第一连接部143的横截面形状为第一环形151，横截面与背光面114相平行。可以理解地，横截面与背光面114可以为近似平行，也可以为完全平行。如图16所示，第一金属垫片144的数量为多个，多个第一金属垫片144沿第一环形151间隔排布。

可以理解地，第一连接部143的形状与第一凹槽132的形状相适配，使得第一连接部143能够嵌入于第一凹槽132内。第一凹槽132沿电路结构层130至半导体衬底110的方向贯穿层间介质131，使得嵌入于第一凹槽132内的第一连接部143能够与第一掺杂部122电连接。

可以理解地，第一凹槽132在半导体衬底110上的垂直投影，位于第一掺杂部122在半导体衬底110上垂直投影的范围内，从而使得嵌入于第一凹槽132内的第一连接部143在半导体衬底110上的垂直投影，能够位于第一掺杂部122在半导体衬底110上垂直投影的范围内。

如图15所示，第一凹槽132的横截面形状为第一环形151，可以理解地，第一环形151可以为矩形环，也可以为方形环或者圆环等。由于第一连接部143的形状与第一凹槽132的形状相适配，使得第一连接部143的横截面形状也为第一环形151，从而增大了第一连接部143与第一掺杂部122的接触面积，提高了第一掺杂部122和第一连接部143之间电连接的可靠性。

并且，如图16所示，第一金属垫片144的数量为多个，多个第一金属垫片144沿第一环形151间隔设置，使得第一连接部143上不同位置的电信号均能够通过第一金属垫片144向外界传输，确保了第一掺杂部122的电势均匀性，从而提高光敏元件100的使用可靠性。此外，设置多个第一金属垫片144沿第一环形151阵列排布，还能够增大光敏元件100的输出接口数量，提高光敏元件100的使用灵活性。

可以理解地，多个第一金属垫片144的形状可以相同，也可以不同。多个第一金属垫片144之间的间隔距离可以相同，也可以不同。

可选的，如图15所示，第一环形151为第一矩形环。如图17所示，多个第一金属垫片144分别位于第一矩形环的四个顶点。

可以理解地，设置第一环形151为第一矩形环，使得第一连接部143的横截面形状能够同样为第一矩形环。多个第一金属垫片144分别设置于第一矩形环的四个顶点，避免了第一金属垫片144的设置位置过于集中，在确保第一掺杂部122电势均匀性的基础上，减少了第一金属垫片144的数量，从而降低光敏元件100的成本。

在一些实施方式中，第一金属垫片144的数量可以为四个，四个第一金属垫片144分别位于第一矩形环的四个顶点。

可选的，如图12所示，第二掺杂部124在横截面上的形状包围第一掺杂部122在横截面上的形状。如图14所示，层间介质131还开设有第二凹槽134，第二凹槽134沿电路结构层130至半导体衬底110的方向贯穿层间介质131，第二连接部145嵌入于第二凹槽134内。如图15所示，第二连接部145的横截面为第二环形152，第二环形152围设于第一环形151。如图16所示，第二金属垫片146的数量为多个，多个第二金属垫片146沿第二环形152间隔排布。

由上述可知，第二掺杂部124和第一掺杂部122之间能够形成光敏区126，也即是PN结。故而设置第二掺杂部124在横截面上的形状围设于第一掺杂部122在横截面上的形状，能够增大PN结的面积，提高光敏元件100的光电转换性能。

如图14所示，层间介质131还开设有第二凹槽134，可以理解地，第二连接部145的形状与第二凹槽134的形状相适配，使得第二连接部145能够嵌入于第一凹槽132内。第二凹槽134沿电路结构层130至半导体衬底110的方向贯穿层间介质131，使得嵌入于第二凹槽134内的第二连接部145能够与第二掺杂部124电连接。

可以理解地，第二凹槽134在半导体衬底110上的垂直投影，位于第二掺杂部124在半导体衬底110上垂直投影的范围内，从而使得嵌入于第二凹槽134内的第二连接部145在半导体衬底110上的垂直投影，能够位于第二掺杂部124在半导体衬底110上垂直投影的范围内。

如图15所示，第二凹槽134的形状为第二环形152，可以理解地，第二环形152可以为矩形环，也可以为方形环或者圆环等。第二环形152与第一环形151的形状可以相同，也可以不同。由上述可知，第二掺杂部124的横截面形状围设于第一掺杂部122的横截面形状，使得第二矩形环能够围设于第一矩形环。

可以理解地，由于第二连接部145的形状与第二凹槽134的形状相适配，使得第二连接部145的横截面形状也为第二环形152，增加了第二连接部145与第二掺杂部124的接触面积，提高了第二掺杂部124与第二连接部145之间电连接的可靠。

并且，如图16所示，第二金属垫片146的数量为多个，多个第二金属垫片146沿第二环形152间隔设置，使得第二连接部145上不同位置的电信号均能够通过第二金属垫片146向外界传输，确保了第二掺杂部124的电势均匀性，从而提高光敏元件100的使用可靠性。此外，设置多个第二金属垫片146沿第二环形152阵列排布，还能够增大光敏元件100的输出接口数量，提高光敏元件100的使用灵活性。

可以理解地，多个第二金属垫片146的形状可以相同，也可以不同。多个第二金属垫片146之间的间隔距离可以相同，也可以不同。可以理解地，第二金属垫片146与第一金属垫片144的形状和数量可以相同，也可以不同。

由上述可知，第一连接部143的横截面形状为第一环形151，第二连接部145的横截面形状为第二环形152。可选的，光敏元件100还可以包括金属导线150。在一些实施方式中，金属导线150可以沿第一连接部143的内壁与第一连接部143电连接。在另一些实施方式中，如图18所示，金属导线150也可以沿第二连接部145的内壁与第二连接部145电连接。在另一些实施方式中，金属导线150的数量可以为两个，两个金属导线150分别沿第一连接部143的内壁和第二连接部145的内壁与第一连接部143和第二连接部145电连接。

通过设置金属导线150，能够进一步均匀第一连接部143和第二连接部145的电势，从而起到均匀第一掺杂部122和第二掺杂部124上电势的作用，提高了光敏元件100的使用可靠性。

在一些实施方式中，金属导线150可以为金属铜或者金属铝，确保了金属导线150的导电性能。金属导线150与第一连接部143和第二连接部145的材质可以相同，也可以不同。

可选的，如图15所示，第二环形152为第二矩形环。如图17所示，多个第二金属垫片146分别位于第二矩形环的四个顶点。

可以理解地，设置第二环形152为第二矩形环，使得第二连接部145的横截面形状能够同样为第二矩形环。多个第二金属垫片146分别设置于第二矩形环的四个顶点，避免了第二金属垫片146的设置位置过于集中，在确保第二掺杂部124电势均匀性的基础上，减少了第二金属垫片146的数量，从而降低光敏元件100的成本。

在一些实施方式中，第二金属垫片146的数量可以为四个，四个第二金属垫片146分别位于第二矩形环的四个顶点。

由上述可知，在一些实施方式中，层间介质131开设有第一凹槽132和第二凹槽134。可选的，在另一些实施方式中，如图19所示，层间介质131开设有多个第一通孔136，第一通孔136沿电路结构层130至半导体衬底110的方向贯穿层间介质131。可以理解地，如图20所示，多个第一通孔136间隔设置。如图21所示，第一连接部143的数量为多个，每个第一连接部143嵌入于一个第一通孔136内。如图22所示，第一金属垫片144的数量与第一连接部143的数量相同，每个第一连接部143远离第一掺杂部122的一端与一个第一金属垫片144电连接。

可以理解地，第一连接部143的数量与第一通孔136的数量相同，并且第一连接部143的形状与第一通孔136的形状相适配，使得每个第一连接部143能够嵌入于一个第一通孔136内。第一通孔136沿电路结构层130至半导体衬底110的方向贯穿层间介质131，使得嵌入于第一通孔136内的第一连接部143能够与第一掺杂部122电连接。在一些实施方式中，第一通孔136可以为圆柱状通孔或者长方体通孔。多个第一通孔136的形状可以相同，也可以不同。

在一些实施方式中，多个第一通孔136之间的间隔可以相同，也可以不同。在一些实施方式中，如图20所示，第一通孔136可以呈矩形环状排布，每个第一连接部143嵌入于一个第一通孔136内，使得多个第一连接部143能够分别与不同位置的第一掺杂部122电连接。每个第一连接部143远离第一掺杂部122的一端与一个第一金属垫片144电连接，从而能够将第一掺杂部122上不同位置的电信号向外界传输，起到均匀第一掺杂部122上电势的作用。

可以理解地，第一金属垫片144的数量与第一连接部143和第一通孔136的数量相同，使得每个第一连接部143远离第一掺杂部122的一端能够与第一金属垫片144电连接。

在另一些实施方式中，如图23所示，第一通孔136的数量还可以为四个，四个第一通孔136分别位于第一掺杂部122的四个顶点，从而能够在确保第一掺杂部122电势均匀性的基础上，减少第一连接部143和第一金属垫片144的数量，降低光敏元件100的成本。在另一些实施方式中，多个第一通孔136还可以阵列排布。

通过在层间介质131开设多个第一通孔136，并且每个第一连接部143嵌入于一个第一通孔136内，从而使得多个第一连接部143能够分别与不同位置的第一掺杂部122电连接，提高了第一掺杂部122的电势均匀性。并且，通过调整多个第一通孔136的开设位置，还能够使得第一连接部143按照不同的形状排布，提高了光敏元件100的使用灵活性。

可选的，如图19所示，层间介质131还开设有多个第二通孔138，第二通孔138沿电路结构层130至半导体衬底110的方向贯穿层间介质131。可以理解地，如图20所示，多个第二通孔138间隔设置。如图21所示，第二连接部145的数量为多个，每个第二连接部145嵌入于一个第二通孔138内。如图22所示，第二金属垫片146的数量与第二连接部145的数量相同，每个第二连接部145远离第二掺杂部124的一端与一个第二金属垫片146电连接。

可以理解地，第二连接部145的数量与第二通孔138的数量相同，并且第二连接部145的形状与第二通孔138的形状相适配，使得每个第二连接部145能够嵌入于一个第二通孔138内。第二通孔138沿电路结构层130至半导体衬底110的方向贯穿层间介质131，使得嵌入于第二通孔138内的第二连接部145能够与第二掺杂部124电连接。在一些实施方式中，第二通孔138可以为圆柱状通孔或者长方体通孔。多个第二通孔138的形状可以相同，也可以不同。第二通孔138与第一通孔136的形状和数量可以相同，也可以不同。

在一些实施方式中，多个第二通孔138之间的间隔可以相同，也可以不同。在一些实施方式中，如图20所示，第二通孔138可以呈矩形环状排布，每个第二连接部145嵌入于一个第二通孔138内，使得多个第二连接部145能够分别与不同位置的第二掺杂部124电连接。每个第二连接部145远离第二掺杂部124的一端与一个第二金属垫片146电连接，从而能够将第二掺杂部124上不同位置的电信号向外界传输，起到均匀第二掺杂部124上电势的作用。

可以理解地，第二金属垫片146的数量与第二连接部145和第二通孔138的数量相同，使得每个第二连接部145远离第二掺杂部124的一端能够与第二金属垫片146电连接。

在另一些实施方式中，如图23所示，第二通孔138的数量还可以为四个，四个第二通孔138分别位于第二掺杂部124的四个顶点，从而能够在确保第二掺杂部124电势均匀性的基础上，减少第二连接部145和第二金属垫片146的数量，降低光敏元件100的成本。在另一些实施方式中，多个第二通孔138开可以阵列排布。

通过在层间介质131开设多个第二通孔138，并且每个第二连接部145嵌入于一个第二通孔138内，从而使得多个第二连接部145能够分别与不同位置的第二掺杂部124电连接，提高了第二掺杂部124的电势均匀性。并且，通过调整多个第二通孔138的开设位置，还能够使得第二连接部145按照不同的形状排布，提高了光敏元件100的使用灵活性。

由上述可知，第一连接部143嵌入于第一通孔136内，第二连接部145嵌入于第二通孔138内。可选的，如图24所示，电路结构层130还包括第一金属导线154和第二金属导线156。第一金属导线154嵌入于层间介质131内，并与多个第一连接部143电连接。第二金属导线156嵌入于层间介质131内，并与多个第二连接部145电连接。

可以理解地，由于多个第一通孔136间隔设置，每个第一连接部143嵌入于一个第一通孔136内，使得多个第一连接部143之间同样间隔设置。第一金属导线154嵌入于层间介质131内，并与多个第一连接部143电连接，也即是多个第一连接部143之间能够通过第一金属导线154实现电连接，使得多个第一连接部143之间能够进行电信号传输，进一步提高了第一掺杂部122上电势的均匀性。

相同地，由于多个第二通孔138间隔设置，每个第二连接部145嵌入于一个第二通孔138内，使得多个第二连接部145之间同样间隔设置。第二金属导线156嵌入于层间介质131内，并与多个第二连接部145电连接，也即是多个第二连接部145之间能够通过第二金属导线156实现电连接，使得多个第二连接部145之间能够进行电信号传输，进一步提高了第二掺杂部124上电势的均匀性。

在一些实施方式中，第一金属导线154和第二金属导线156的材质可以为金属铜或者金属铝。第一金属导线154和第二金属导线156的材质可以相同，也可以不同。

可选的，如图25所示，半导体衬底110还包括与背光面114相对设置的受光面112。可以理解地，受光面112朝向外界光线照射的方向。在一些实施方式中，受光面112可以为光滑的平面。

如图25所示，光敏元件100还包括抗反射涂层158。在一些实施方式中，抗反射涂层158设置于受光面112的一侧，且覆盖受光面112。可以理解地，抗反射涂层158能够减小光线的反射作用。将抗反射涂层158设置于受光面112的一侧，并且覆盖受光面112，如图25中箭头方向所示，当光电照射至受光面112时，抗反射涂层158能够减小光线的反射作用，从而照射至光敏区126的光线强度，使得光敏元件100能够获取到微弱的光信号，提高了光敏元件100的使用可靠性。

在一些实施方式中，抗反射涂层158可以为氮化硅或者二氧化硅材质等。

在另一些实施方式中，如图26所示，抗反射涂层158还可以设置于背光面114的一侧，并且覆盖背光面114，从而能够减小从背光面114照射至光敏元件100的光线的反射作用，进一步增大照射至光敏区126的光线强度，提高光敏元件100的使用可靠性。

可选的，光敏元件100包括光电二极管，进一步确保了光敏元件100的光电转换性能，提高光敏元件100的使用可靠性。

第二方面，本发明的实施例提供了一种光敏元件的制作方法，用于制作上述的光敏元件100，因此具有上述的全部有益效果，在此不再赘述。

具体地，如图27所示，光敏元件的制作方法包括：

步骤S101，在半导体衬底内形成光敏部，光敏部用于将光信号转换为电信号。

由上述可知，可以通过离子掺杂的方式，在半导体衬底110内形成光敏部120。在一些实施方式中，如图10所示，光敏部120包括间隔设置的第一掺杂部122和第二掺杂部124，并且第一掺杂部122的掺杂类型与第二掺杂部124的掺杂类型不同，以使得光敏部120能够将光信号转换为电信号，从而使得光敏元件100实现光电转换功能。

在一些实施方式中，可以对半导体衬底110的第一区域进行第一类掺杂，以形成第一掺杂部122。可以理解地，第一区域为半导体衬底110的部分区域。对半导体衬底110的第二区域进行第二类掺杂，以形成第二掺杂部124。可以理解地，第二区域为半导体衬底110的部分区域，并且第二区域与第一区域间隔设置，使得第一掺杂部122和第二掺杂部124能够间隔设置。此外，第一类掺杂和第二类掺杂的区别之处在于掺杂元素的最外层电子数不同，以使得第一掺杂部122的掺杂类型能够不同于第二掺杂部124的掺杂类型。

在一些实施方式中，在半导体衬底110内形成光敏部120之前，光敏元件的制作方法还包括：

对半导体衬底进行掺杂。

可以理解地，可以通过离子掺杂的方式，对半导体衬底110进行掺杂，以使得半导体衬底110能够成为P型半导体衬底或者N型半导体衬底。可以理解地，半导体衬底110的掺杂浓度小于第一掺杂部122和第二掺杂部124的掺杂浓度。

在半导体衬底内形成光敏部之后，如图27所示，光敏元件的制作方法还包括：

步骤S102，在半导体衬底的背光面形成导电部，导电部与光敏部电连接；导电部在半导体衬底的垂直投影，位于光敏部在半导体衬底的垂直投影范围内。

如图6所示，在半导体衬底110的背光面114形成导电部140，导电部140与光敏部120电连接，使得光敏部120在光线照射下转换的电信号能够通过导电部140向外传输。并且，如图9所示，导电部140在半导体衬底110上的垂直投影，位于光敏部120在半导体衬底110上垂直投影的范围内，减小了光敏元件100在半导体衬底110上的占用面积，提高了晶圆的面积利用率。

由上述可知，光敏部120包括第一掺杂部122和第二掺杂部124。在一些实施方式中，如图10所示，导电部140包括第一导电部141和第二导电部142。第一导电部141与第一掺杂部122电连接，第二导电部142与第二掺杂部124电连接。从而，使得第一掺杂部122和第二掺杂部124上的电信号，能够分别通过第一导电部141和第二导电部142向外传输，减小了电信号传输时产生的串扰，提高了光敏元件100的使用可靠性。

可选的，在半导体衬底的背光面形成导电部包括：

在半导体衬底的背光面形成电路结构层。

如图10所示，在半导体衬底110的背光面114形成电路结构层130，可以理解地，电路结构层130包括层间介质131。

在电路结构层上开设容纳槽，容纳槽沿电路结构层至半导体衬底的方向贯穿电路结构层。

如图14所示，在电路结构层130开设容纳槽，并且容纳槽沿电路结构层130至半导体衬底110的方向贯穿电路结构层130。

将导电部嵌入于容纳槽内。

可以理解地，导电部140的形状与容纳槽的形状相适配，使得导电部140能够嵌入于容纳槽内，从而实现导电部140与光敏部120电连接。

由上述可知，导电部140包括第一导电部141和第二导电部142。可以理解地，如图14所示，容纳槽包括第一容纳槽132和第二容纳槽134。第一导电部141的形状与第一容纳槽132的形状相适配，使得第一导电部141能够嵌入于第一容纳槽132内。第二导电部142的形状与第二容纳槽134相适配，使得第二导电部142能够嵌入于第二容纳槽134内。

通过在电路结构层130开设容纳槽，容纳槽沿电路结构层至半导体衬底的方向贯穿电路结构层，并且将导电部140嵌入于容纳槽内，使得电路结构层130能够对导电部140起到保护的作用，延长导电部140的使用寿命。

第三方面，如图2所示，本发明的实施例提供了一种感光芯片200。感光芯片200包括多个如上述的光敏元件100和封装基板220。多个光敏元件100阵列排布。封装基板220与多个光敏元件100电连接。

本实施例提供的感光芯片200包括多个如上述的光敏元件100，因此具有上述的全部有益效果，在此不再赘述。

可选的，如图2所示，感光芯片200还包括多个金属焊球230。多个金属焊球230设置于封装基板220和多个光敏元件100之间，封装基板220通过多个金属焊球230与多个光敏元件100电连接。

通过设置多个光敏元件100通过多个金属焊球230与封装基板220电连接，使得不同光敏元件100的电信号能够通过不同的金属焊球230向外界传输，减小了电信号传输时产生的串扰，提高了感光芯片200的使用可靠性。

在一些实施方式中，如图25所示，任一个第一金属垫片144与一个金属焊球230电连接，任一个第二金属垫片146与一个金属焊球230电连接，使得第一掺杂部122和第二掺杂部124的电信号能够分别通过不同的金属焊球230向外界传输，进一步减小了电信号之间的串扰，提高了光敏元件100的使用可靠性。

第四方面，如图2所示，本发明的实施例提供了一种光敏探测器300，包括处理电路310和如上述的感光芯片200，感光芯片200与处理电路310电连接。处理电路310包括模数转换电路、比较电路和放大电路中至少之一。

本实施例提供的光敏探测器300包括上述的感光芯片200，因此具有上述的全部有益效果，在此不再赘述。

第五方面，如图1所示，本发明的实施例提供了一种检测装置400。检测装置400包括发射器410、如上述的光敏探测器300和处理器420。发射器410用于发射光线。光敏探测器300用于接收穿过待检测物体的光线。处理器420与光敏探测器300电连接，用于根据处理电路310输出的电信号生成待检测物体的图像信息。

本实施例提供的检测装置400包括上述的光敏探测器300，因此具有上述的全部有益效果，在此不再赘述。

在一个具体实施例中，如图13所示，提供了一种光敏元件100，具体地，光敏元件100为背照式光电二极管。

光敏元件100包括半导体衬底110，半导体衬底110内形成有光敏部120。具体地，光敏部120包括第一掺杂部122和第二掺杂部124。第一掺杂部122和第二掺杂部124间隔设置在半导体衬底110内。第一掺杂部122为P型掺杂部，第二掺杂部124为N型掺杂部，半导体衬底110为N型半导体衬底。可以理解地，N型掺杂部与P型掺杂部间隔设置，从而形成PN结。

N型半导体衬底包括受光面112和与受光面112相对设置的背光面114。电路结构层130设置在背光面114的一侧，并且与N型半导体衬底相邻。电路结构层130包括层间介质131，层间介质131远离背光面114的一侧的表面开设有第一凹槽132和第二凹槽134，第一凹槽132和第二凹槽134沿电路结构层120至半导体衬底110的方向贯穿层间介质131。如图15所示，第一凹槽132和第二凹槽134均为矩形环状凹槽，第二凹槽134围设于第一凹槽132。

具体地，第一凹槽132的设置位置与P型掺杂部的设置位置相对应，第二凹槽134的设置位置与N型掺杂部的设置位置相对应。第一凹槽132和第二凹槽134沿电路结构层130至N型半导体衬底的方向贯穿层间介质131。

第一连接部143嵌入于第一凹槽132内，可以理解地，第一连接部143的形状与第一凹槽132的形状相适配。第一连接部143的一端与P型掺杂部电连接，另一端向远离第一掺杂部122的方向延伸。第二连接部145嵌入于第二凹槽134内，可以理解地，第二连接部145的形状与第二凹槽134的形状相适配。第二连接部145的一端与N型掺杂部电连接，另一端向远离第二掺杂部124的方向延伸。

如图16所示，光敏元件100还包括多个第一金属垫片144和多个第二金属垫片146。任一个第一金属垫片144与第一连接部143远离P型掺杂部的一端电连接，多个第一金属垫片144间隔排布。任一个第一金属垫片144远离第一连接部143的一侧与电路结构层130远离背光面114的一侧相平齐或者近似平齐。任一个第二金属垫片146与第二连接部145远离N型掺杂部的一端电连接，多个第二金属垫片146间隔排布。任一个第二金属垫片146远离第二连接部145的一侧与电路结构层130远离背光面114的一侧相平齐或者近似平齐。

通过设置第一金属垫片144与第一连接部143远离P型掺杂部的一端电连接，使得P型掺杂部的电信号能够通过第一连接部143传输至第一金属垫片144，并且通过第一金属垫片144向外界传输。由于第一连接部143和多个第一金属垫片144在N型半导体衬底上的垂直投影，均位于第一掺杂部122在N型半导体衬底上垂直投影的范围内，也即是第一连接部143和第一金属垫片144的设置位置，与第一掺杂部122的设置位置相对应，避免了第一金属垫片144沿水平方向相对于第一掺杂部122发生偏移，使得第一金属垫片144不会与水平方向的N型半导体衬底之间形成寄生电容C，从而提高了光敏元件100的响应速度。并且，第一连接部143和第一金属垫片144的设置位置，与第一掺杂部122的设置位置相对应，还能够减小光敏元件100在晶圆上的占用面积，提高晶圆的面积利用率。

相同地，设置第二金属垫片146与第二连接部145远离N型掺杂部的一端电连接，使得N型掺杂部的电信号能够通过第二连接部145传输至第二金属垫片146，并通过第二金属垫片146向外界传输。由于第二连接部145和多个第二金属垫片146在N型半导体衬底上的垂直投影，均位于第二掺杂部124在N型半导体衬底上垂直投影的范围内，也即是第二连接部145和第二金属垫片146的设置位置，与第二掺杂部124的设置位置相对应，避免了第二金属垫片146沿水平方向相对于第二掺杂部124发生偏移，从而进一步减小了光敏元件100在晶圆上的占用面积，提高晶圆的面积利用率。

此外，设置多个第一金属垫片144间隔排布，使得P型掺杂部不同位置的电信号均能够通过第一金属垫片144向外输出，确保了P型掺杂部的电势均匀性。设置多个第二金属垫片146间隔排布，使得N型掺杂部不同位置的电信号均能够通过第二金属垫片146向外传输，确保了N型掺杂部的电势均匀性，从而提高了光敏元件100的使用可靠性。

在一些实施方式中，如图17所示，第一金属垫片144的数量为四个，四个第一金属垫片144分别设置于第一矩形环的四个顶点。第二金属垫片146的数量为四个，四个第二金属垫片146分别设置于第二矩形环的四个顶点。如此设置，能够在确保P型掺杂部和N型掺杂部电势均匀性的基础上，减少了第一金属垫片144和第二金属垫片146的数量，降低光敏元件100的成本。

并且，设置任一个第一金属垫片144远离第一连接部143的一侧与电路结构层130远离背光面114的一侧相平齐，设置任一个第二金属垫片146远离第二连接部145的一侧与电路结构层130远离背光面114的一侧平齐或者近似平齐，提高了光敏元件100的结构规整性，便于光敏元件100封装。

具体地，可以采用球栅阵列封装(BGA，Ball Grid Array)的方式，对光敏元件100进行封装。如图25所示，一个第一金属垫片144与一个金属焊球230电连接，一个第二金属垫片146与一个金属焊球230电连接，如图2所示，封装基板220与多个金属焊球230电连接，使得N型掺杂部和P型掺杂部的电信号能够通过不同的金属焊球230向外界传输，减小了电信号传输时产生的串扰，提高了电信号传输的可靠性，同时还能够增加光敏元件100输出接口的数量，进一步提高了光敏元件100的使用可靠性。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种光敏元件，其特征在于，包括：

半导体衬底，所述半导体衬底包括背光面；所述半导体衬底内形成有光敏部，所述光敏部用于将光信号转换为电信号；

电路结构层，设置于所述背光面的一侧，且与所述半导体衬底相邻；外界光线沿半导体衬底至电路结构层的方向照射光敏元件；以及，

导电部，贯穿所述电路结构层，且与所述光敏部电连接；所述导电部在所述半导体衬底上的垂直投影，位于所述光敏部在所述半导体衬底上垂直投影的范围内；

所述光敏部包括：

第一掺杂部，与所述半导体衬底的掺杂类型不同；

所述导电部包括：

第一导电部，与所述第一掺杂部电连接，所述第一导电部在所述半导体衬底上的垂直投影，位于所述第一掺杂部在所述半导体衬底上垂直投影的范围内。

2.根据权利要求1所述的光敏元件，其特征在于，所述光敏部还包括：

第二掺杂部，与所述第一掺杂部间隔设置，所述第二掺杂部与所述半导体衬底的掺杂类型相同；

所述导电部还包括：

第二导电部，与所述第二掺杂部电连接，所述第二导电部在所述半导体衬底上的垂直投影，位于所述第二掺杂部在所述半导体衬底上垂直投影的范围内。

3.根据权利要求2所述的光敏元件，其特征在于，

所述第一导电部包括：

第一连接部，贯穿所述电路结构层，且与所述第一掺杂部电连接；以及，

第一金属垫片，与所述第一连接部远离所述第一掺杂部的一端电连接；

所述第二导电部包括：

第二连接部，贯穿所述电路结构层，且与所述第二掺杂部电连接；以及，

第二金属垫片，与所述第二连接部远离所述第二掺杂部的一端电连接。

4.根据权利要求3所述的光敏元件，其特征在于，所述第一金属垫片远离所述第一连接部的一侧与所述电路结构层远离所述背光面的一侧相平齐；和/或，

所述第二金属垫片远离所述第二连接部的一侧与所述电路结构层远离所述背光面的一侧相平齐。

5.根据权利要求3所述的光敏元件，其特征在于，所述电路结构层包括层间介质，所述层间介质开设有第一凹槽，所述第一凹槽沿所述电路结构层至所述半导体衬底的方向贯穿所述层间介质，所述第一连接部嵌入于所述第一凹槽内；

所述第一连接部的横截面形状为第一环形，所述横截面与所述背光面相平行；

所述第一金属垫片的数量为多个，多个所述第一金属垫片沿所述第一环形间隔排布。

6.根据权利要求5所述的光敏元件，其特征在于，所述第一环形为第一矩形环，多个所述第一金属垫片分别位于所述第一矩形环的四个顶点。

7.根据权利要求5所述的光敏元件，其特征在于，所述第二掺杂部在所述横截面上的形状包围所述第一掺杂部在所述横截面上的形状；

所述层间介质还开设有第二凹槽，所述第二凹槽沿所述电路结构层至所述半导体衬底的方向贯穿所述层间介质，所述第二连接部嵌入于所述第二凹槽内，所述第二连接部的横截面为第二环形，所述第二环形围设于所述第一环形；

所述第二金属垫片的数量为多个，多个所述第二金属垫片沿所述第二环形间隔排布。

8.根据权利要求7所述的光敏元件，其特征在于，所述第二环形为第二矩形环，多个所述第二金属垫片分别位于所述第二矩形环的四个顶点。

9.根据权利要求3所述的光敏元件，其特征在于，所述电路结构层包括层间介质，所述层间介质开设有多个第一通孔，所述第一通孔沿所述电路结构层至所述半导体衬底的方向贯穿所述层间介质；

所述第一连接部的数量为多个，每个所述第一连接部嵌入于一个所述第一通孔内；

所述第一金属垫片的数量与所述第一连接部的数量相同，每个所述第一连接部远离所述第一掺杂部的一端与一个所述第一金属垫片电连接。

10.根据权利要求9所述的光敏元件，其特征在于，所述层间介质还开设有多个第二通孔，所述第二通孔沿所述电路结构层至所述半导体衬底的方向贯穿所述层间介质；

所述第二连接部的数量为多个，每个所述第二连接部嵌入于一个所述第二通孔内；

所述第二金属垫片的数量与所述第二连接部的数量相同，每个所述第二连接部远离所述第二掺杂部的一端与一个所述第二金属垫片电连接。

11.根据权利要求10所述的光敏元件，其特征在于，所述电路结构层还包括：

第一金属导线，嵌入于所述层间介质内，并与多个所述第一连接部电连接；以及，

第二金属导线，嵌入于所述层间介质内，并与多个所述第二连接部电连接。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的光敏元件，其特征在于，所述半导体衬底还包括与所述背光面相对设置的受光面，所述光敏元件还包括：

抗反射涂层，设置于所述受光面的一侧，且覆盖所述受光面。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的光敏元件，其特征在于，所述光敏元件包括光电二极管。

14.一种光敏元件的制作方法，其特征在于，用于制作如权利要求1至13中任一项所述的光敏元件，所述光敏元件的制作方法包括：

在半导体衬底内形成光敏部，所述光敏部用于将光信号转换为电信号；

在所述半导体衬底的背光面形成导电部，所述导电部与所述光敏部电连接；所述导电部在所述半导体衬底的垂直投影，位于所述光敏部在所述半导体衬底的垂直投影范围内。

15.根据权利要求14所述的光敏元件的制作方法，其特征在于，所述在所述半导体衬底的所述背光面形成所述导电部包括：

在所述半导体衬底的背光面形成电路结构层；

在所述电路结构层上开设容纳槽，所述容纳槽沿所述电路结构层至所述半导体衬底的方向贯穿所述电路结构层；

将所述导电部嵌入于所述容纳槽内。

16.一种感光芯片，其特征在于，包括：

多个如权利要求1至13中任一项所述的光敏元件，多个所述光敏元件阵列排布；

封装基板，与多个所述光敏元件电连接。

17.根据权利要求16所述的感光芯片，其特征在于，所述感光芯片还包括：

多个金属焊球，设置于所述封装基板和多个所述光敏元件之间，所述封装基板通过多个所述金属焊球与多个所述光敏元件电连接。

18.一种光敏探测器，其特征在于，包括：

处理电路，所述处理电路包括模数转换电路、比较电路和放大电路中至少之一；

如权利要求16或17所述的感光芯片，与所述处理电路电连接。

19.一种检测装置，其特征在于，包括：

发射器，用于发射光线；

如权利要求18所述的光敏探测器，用于接收穿过待检测物体的光线；

处理器，与所述光敏探测器电连接，用于根据所述处理电路输出的电信号生成待检测物体的图像信息。