CN114520268B - 光电二极管单元及光电二极管阵列 - Google Patents

光电二极管单元及光电二极管阵列 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光电二极管单元及光电二极管阵列，包括：衬底，具有第二导电类型；第一阱区，具有第一导电类型，设于所述衬底内；第二阱区，具有第二导电类型，设于所述第一阱区内；所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；红外窗口区，形成于所述第二阱区的上表面；第一电极，位于所述第一阱区的上方，且与所述第一阱区电连接；第二电极，位于所述第二阱区的上方，且与所述第二阱区电连接；其中，所述红外窗口区、所述第一阱区的底面及所述第二阱区的底面均为多边形。上述光电二极管单元可以增大红外窗口区的总面积，使得红外窗口区在光电二极管阵列中的占比增加，从而有效面积增加，光电二极管阵列的效率得以提高。

Description

光电二极管单元及光电二极管阵列
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种光电二极管单元及光电二极管阵列。
背景技术
图像传感器包括分立器件组装(电耦合器件)和互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)兼容光电二极管集成电路两种，CMOS兼容光电二极管集成电路因其具有分辨率高、体积小、功耗低的特点，占据不断增加的市场份额，也成为各企业争先抢占的高地。
CMOS兼容光电二极管集成电路是将光电二极管阵列(Array)与外围电路两部分集成在一颗芯片上，该阵列由重复排列的光电二极管单元(Cell)组成，Cell包含红外窗口区(IW，Infrared Window)与非窗口区。非窗口区中深P阱(UP)与深N阱(UN)形成PN结区域，光经红外窗口区入射，在PN结耗尽区生成空穴电子对，电流增大，此电流即为光电流，从而实现了光电转换。因此，在一定范围内，在一个光电二极管单元中，红外窗口区占比越大，则吸收与进入耗尽区的光子数量越多，光电流越强，光电信号转换效率越高，因此提高光吸收面积(即红外窗口区)在光电二极管阵列中占比是提高其效率的关键。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题提供一种光电二极管单元及光电二极管阵列。
为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种光电二极管单元，包括：
衬底，具有第二导电类型；
第一阱区，具有第一导电类型，设于所述衬底内；
第二阱区，具有第二导电类型，设于所述第一阱区内；所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；
红外窗口区，形成于所述第二阱区的上表面；
第一电极，位于所述第一阱区的上方，且与所述第一阱区电连接；
第二电极，位于所述第二阱区的上方，且与所述第二阱区电连接；
其中，所述红外窗口区、所述第一阱区的底面及所述第二阱区的底面均为多边形。
上述光电二极管单元通过将红外窗口区、第一阱区的底面及第二阱区的底面均设置为多边形，使得以该光电二极管单元作为重复单元排列形成光电二极管阵列时，相邻的光电二极管单元之间没有间隙，提高了光电二极管单元的集成度，从而在相同的光电二极管阵列面积下，可以有效减小非窗口区的总面积，增大红外窗口区的总面积，使得红外窗口区在光电二极管阵列中的占比增加，从而有效面积增加，光电二极管阵列的效率得以提高。此外，第一电极位于第一阱区上方且第二电极位于第二阱区上方，第一电极和第二电极不会对红外窗口区的面积造成影响，从而进一步保障光电二极管阵列的效率。
在其中一个实施例中，所述多边形为正多边形，所述红外窗口区、所述第一阱区、所述第二阱区以所述正多边形的中心重合。
在其中一个实施例中，所述正多边形为正六边形。
在其中一个实施例中，所述红外窗口区暴露出所述第二阱区的部分上表面；或者
所述红外窗口区暴露出所述第二阱区的部分上表面，且所述第二阱区暴露出的上表面形成有透明红外吸收材料层或半透明红外吸收材料层。
在其中一个实施例中，所述衬底内形成有第三阱区，所述第一阱区设于所述第三阱区内，所述第三阱区具有第二导电类型；或者
所述衬底包括第四环形阱区和外延区，所述第四环形阱区至少包围所述第一阱区的侧面的一部分，所述外延区位于所述第一阱区的底部且与所述第四环形阱区接触；所述第四环形阱区及所述外延区均具备第二导电类型，且所述外延区的掺杂浓度低于所述第四环形阱区的掺杂浓度。
在其中一个实施例中，所述第四环形阱区的注入深度与所述第二阱区的注入深度相等。
在其中一个实施例中，所述第一电极至少沿所述第一阱区的周向延伸一周；所述第二电极至少沿所述第二阱区的周向延伸一周；
所述第一电极和所述第二电极均为多边环形且与所述红外窗口区的边数相等。
在其中一个实施例中，还包括：
第一阱区接触区，具有第一导电类型，设于所述第一阱区上表面处且与所述第一电极接触，所述第一阱区接触区的掺杂浓度大于所述第一阱区的掺杂浓度；
第二阱区接触区，具有第二导电类型，设于所述第二阱区上表面处，且掺杂浓度大于所述第二阱区的掺杂浓度；
氧化绝缘结构，包括设于所述第一阱区与第二阱区的交界处、所述第一阱区接触区与第二阱区接触区之间的第一结构。
在其中一个实施例中，所述氧化绝缘结构是浅沟槽隔离结构。
一种光电二极管阵列，包括：若干个如上任一项所述的光电二极管单元，若干个所述光电二极管单元呈蜂巢状阵列排布，且相邻所述光电二极管单元共边。
上述光电二极管阵列中密排蜂巢阵列保障了各光电二极管的最密排列，没有空隙，集成度较高，并且该光电二极管阵列能够具备上述光电二极管单元的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一实施例中提供的光电二极管单元的正视图；
图2为图1实施例中提供的光电二极管单元在AA’方向的剖视图；
图3为另一实施例中提供的光电二极管单元的正视图；
图4为图3实施例中提供的光电二极管单元在BB’方向的剖视图；
图5为一实施例中提供的SAB隔离与STI隔离红外窗口区面积占比与效率提升随角数变化关系图；
图6为一实施例中提供的光电二极管阵列的示意图。
附图标记说明：10、光电二极管单元；11、红外窗口区；12、第二阱区；13、第一阱区；14、衬底；141、第三阱区；142、第四环形阱区；143、外延区；15、第一电极；16、第二电极；121、第二阱区接触区；131、第一阱区接触区；17、浅沟槽隔离结构。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分，这些元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层、掺杂类型或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分；举例来说，可以将第一掺杂类型成为第二掺杂类型，且类似地，可以将第二掺杂类型成为第一掺杂类型；第一掺杂类型与第二掺杂类型为不同的掺杂类型，譬如，第一掺杂类型可以为P型且第二掺杂类型可以为N型，或第一掺杂类型可以为N型且第二掺杂类型可以为P型。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
图1为一实施例中提供的光电二极管单元的正视图。图2为图1实施例中提供的光电二极管单元在AA’方向的剖视图。如图1和图2所示，光电二极管单元10包括衬底14、第一阱区13、第二阱区12、红外窗口区11、第一电极15及第二电极16。衬底14具有第二导电类型。第一阱区13具有第一导电类型并设于衬底14内。第二阱区12具有第二导电类型并设于第一阱区13内。第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型。红外窗口区11形成于第二阱区12的上表面。第一电极15位于第一阱区13的上方，且与第一阱区13电连接。第二电极16位于第二阱区12的上方，且与第二阱区12电连接。其中，红外窗口区11、第一阱区13的底面、第二阱区12的底面均为多边形。
具体的，在衬底14内形成第一阱区13。在第一阱区13内形成第二阱区12，第一阱区13能够包覆第二阱区12的底面及侧面。第一阱区13具有第一导电类型，第二阱区12及衬底14均具有第二导电类型，第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型。譬如，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型，对应的，第一阱区13可以为深N阱，第二阱区12可以为深P阱，从而第一阱区13和第二阱区12形成PN结区域，第一阱区13和第二阱区12均属于非窗口区。当然，在其他实施例中，第一导电类型也可以为P型，第二导电类型为N型，第一阱区13和第二阱区12同样能形成PN结区域。
红外窗口区11形成于第二阱区12的上表面，使得外界的光线能够照射到第二阱区12在红外窗口区11位置的表面即吸光区域。光经红外窗口区11入射，在PN结耗尽区生成空穴电子对，电流增大，此电流即为光电流，从而实现了光电转换。因此，在一定范围内，在一个光电二极管单元10中，红外窗口区11占比越大，则吸收与进入耗尽区的光子数量越多，光电流越强，光电信号转换效率越高。
从俯视角度看，即从图1所示的角度看，红外窗口区11、第一阱区13的底面及第二阱区12的底面均为多边形，即红外窗口区11、第一阱区13及第二阱区12在衬底14上的正投影均为多边形。
第一电极15可以为阴极，第二电极16可以为阳极。第一电极15位于第一阱区13的上方且与第一阱区13电连接，从而将第一阱区13引出，可以通过第一电极15将第一阱区13与外围电路电连接。第二电极16位于第二阱区12上方且与第二阱区12电连接，从而将第二阱区12引出，可以通过第二电极16将第二阱区12与外围电路电连接。
上述光电二极管单元10通过将红外窗口区11、第一阱区13的底面及第二阱区12的底面均设置为多边形，使得以该光电二极管单元10作为重复单元排列形成光电二极管阵列时，相邻的光电二极管单元10之间没有间隙，提高了光电二极管单元10的集成度，从而在相同的光电二极管阵列面积下，可以有效减小非窗口区的总面积，增大红外窗口区11的面积，使得红外窗口区11在光电二极管阵列中的占比增加，从而有效面积增加，光电二极管阵列的效率得以提高。并且，第一电极15位于第一阱区13上方，第二电极16位于第二阱区12上方，第一电极15和第二电极16不会对红外窗口区11的面积造成影响，从而进一步保障光电二极管阵列的效率。
在一实施例中，第一阱区13的底面、第二阱区12的底面及红外窗口区11均为正多边形，红外窗口区11、第一阱区13及第二阱区12以正多边形的中心重合，如此，使得红外窗口区11、第二阱区12及第一阱区13在衬底14上的正投影为依次嵌套的正多边形。譬如，第一阱区13的底面、第二阱区12的底面及红外窗口区11可以均为正四边形、正六边形、正八边形、正十边形、正十二边形等等。
在光电二极管单元10中，当红外窗口区11和光电二极管单元10均为正多边形时，红外窗口区11的面积相比于光电二极管单元10的面积比η的计算式为：
η＝H2/(H+x)2 (式1)
其中，H为红外窗口区11的内切圆的半径，(H+x)为光电二极管单元10的内切圆的半径，x为光电二极管单元10的边界与红外窗口区11的边界之间的距离。
根据式(1)可知，在光电二极管单元10的面积一定时，譬如光电二极管单元10的面积为900um2，红外窗口区11的面积相比于光电二极管单元10的面积比η提高的方式包括改变光电二极管单元10的形状从而增加红外窗口区11的内切圆的半径H、减小光电二极管单元10的边界与红外窗口区11的边界之间的距离x。
可选的，第一阱区13的底面、第二阱区12的底面及红外窗口区11可以均为正六边形(图1和图3所示出的实施例中均为正六边形，在其他实施例中，也可以为其他形状)。以正六边形的光电二极管单元10为重复单元排布形成二极管单元阵列时可以实现最密堆积，使得光电二极管单元10的集成度进一步提高，从而在相同的光电二极管阵列面积下，进一步增加红外窗口区11在光电二极管阵列中的占比，以提高光电二极管阵列的效率。并且，光电二极管单元10的内部构成层层嵌套的六角结构，有利于增大红外窗口区11的内切圆的半径H从而提高红外窗口区11的占比，以提高光电二极管单元10的效率。
在一实施例中，红外窗口区11暴露出第二阱区12的部分上表面。本实施例中，可以在第二阱区12上表面向下刻蚀形成深槽，深槽的形状可以为六边柱形状，并且该深槽内无需填充任何材料，使得第二阱区12的上表面直接暴露于外界环境中，红外光直接射入深槽内并直接投射在第二阱区12的上表面。
在另一实施例中，红外窗口区11暴露出第二阱区12的部分上表面，且第二阱区12暴露出的上表面形成有透明红外吸收材料层或半透明红外吸收材料层。本实施例中，可以在第二阱区12上表面向下刻蚀形成深槽，深槽的形状可以为六边柱形状，并且该深槽内填充透明红外吸收材料层或半透明红外吸收材料层，红外吸收材料层能够辅助下方的第二阱区12吸收外界环境中的红外线，使得提高红外线吸收率，从而增加吸收与进入耗尽区的光子数量，进一步提高光电信号转换效率。
在一实施例中，仍然参阅图1和图2，衬底14内形成有第三阱区141，第一阱区13设于第三阱区141内，第三阱区141可以包覆第一阱区13的底面及侧面。第三阱区141具有第二导电类型。譬如，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型，对应的，第一阱区13可以为深N阱，第二阱区12和第三阱区141可以均为深P阱，从而第三阱区141、第一阱区13和第二阱区12形成PNP结构。
在另一实施例中，参阅图3和图4，衬底14包括第四环形阱区142和外延区143。第四环形阱区142至少包围第一阱区13的侧面的一部分，即第四环形阱区142的注入深度可以与第二阱区12的注入深度相等，也可以不等。外延区143位于第一阱区13的底部且与第四环形阱区142接触。第四环形阱区142及外延区143均具备第二导电类型，且外延区143的掺杂浓度低于第四环形阱区142的掺杂浓度。譬如，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型时，第四环形阱区142可以为深P阱，外延区143(EPI)的导电类型为P型，但由于外延区143的掺杂浓度较低，故可以将外延区143认为是本征I层，从而红外二极管单元的非窗口区包括第一阱区13和第二阱区12形成的PN结构及由第一阱区13、第四环形阱区142及外延区143形成的PIN结构，从而可以形成PIN型光电二极管。本实施例，通过增加本征I层，增加了耗尽区，减少了光生载流子的扩散时间，提高了光电二极管单元10的光生载流子的吸收效率。
可选的，第四环形阱区142的注入深度与第二阱区12的注入深度相等。
在一实施例中，第一电极15至少沿第一阱区13的周向延伸一周，第二电极16至少沿第二阱区12的周向延伸一周。第一电极15和第二电极16均为多边环形且与红外窗口区11的边数相等。本实施例中，第一电极15和第二电极16为内外嵌套布局，第一电极15和第二电极16可以位于同一层金属层上，也可以位于不同的金属层上，并且不会影响红外窗口区11的面积以保证红外窗口区11的面积最大化。
进一步的，第一阱区13的底面、第二阱区12的底面及红外窗口区11均为正六边形，且第一电极15位于第一阱区13上为正六边环形，第二电极16位于第二阱区12上为正六边环形。本实施例中，红外窗口区11、第二阱区12及第一阱区13为依次嵌套的六角结构，且第二电极16和第一电极15为内外双六角环状嵌套结构，这种层层嵌套的六角结构，可以实现红外窗口区11的面积的最大化，从而实现光电转换效率最大化。
在一实施例中，光电二极管单元10还包括第一阱区接触区131、第二阱区接触区121及氧化绝缘结构。第一阱区接触区131具有第一导电类型，即第一阱区13与第一阱区接触区131具有相同的导电类型，第一阱区接触区131的掺杂浓度大于第一阱区13的掺杂浓度，譬如，当第一阱区13为深N阱时，第一阱区接触区131可以为NSD区。第一阱区接触区131设于第一阱区13上表面处，第一电极15可以位于第一阱区接触区131上方并与第一阱区接触区131接触，从而使得第一阱区13通过第一阱区接触区131与第一电极15电连接。
第二阱区接触区121具有第二导电类型，即第二阱区12与第二阱区接触区121具有相同的导电类型，第二阱区接触区121的掺杂浓度大于第二阱区12的掺杂浓度，譬如，当第二阱区12为深P阱时，第一阱区接触区131为PSD区。第二阱区接触区121设于第二阱区12上表面处，第二电极16可以位于第二阱区接触区121上方并与第二阱区接触区121接触，从而使得第二阱区12通过第二阱区接触区121与第二电极16电连接。
氧化绝缘结构包括设于第一阱区13与第二阱区12的交界处、第一阱区接触区131与第二阱区接触区121之间的第一结构。譬如，氧化绝缘结构可以沿第一阱区13的靠近第二阱区12的一侧边缘延伸一周。
可选的，氧化绝缘结构为浅沟槽隔离结构17。浅沟槽隔离结构17相比于传统技术中采用SAB(Salicide block)隔离，能够减小红外窗口区11边缘与光电二极管单元10的边缘之间的距离x，从而使得红外窗口区11的面积最大化，增大红外窗口区11在光电二极管单元10中的面积占比，并且浅沟槽隔离结构17还能够有效减少热过程导致的互扩散。
在一实施例中，第二电极16不仅包括位于第二阱区12上的部分还可以包括位于第三阱区141(图1中未示出)和第四环形阱区142(参阅图3)上的部分，对应的，还可以在第三阱区141和第四环形阱区142上表面也形成接触区(图未示出)，位于第三阱区141和第四环形阱区142上的第二电极16可以通过下方的接触区分别与第三阱区141和第四环形阱区142电连接。本实施例中，位于第三阱区141和第四环形阱区142上方的第二电极16也可以为与第一电极15和位于第二阱区12上的第二电极16为内外嵌套的六边环形。本实施例中，还可以在第三阱区141和第一阱区13之间及第四环形阱区142和第一阱区13之间形成上述的浅沟槽隔离结构17。
在一具体实施例中，光电二极管单元10包括衬底14、第一阱区13、第二阱区12、红外窗口区11、第一电极15、第二电极16、第一阱区接触区131、第二阱区接触区121及浅沟槽隔离结构17。衬底14、第二阱区12及第二电极16具有第二导电类型，第一阱区13及第一电极15具有第一导电类型，第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型。第一阱区13设于衬底14内，第二阱区12设于第一阱区13内，红外窗口区11形成于第二阱区12的上表面。第一电极15位于第一阱区13上方，第一阱区接触区131设于第一阱区13上表面且与第一电极15接触，使得第一电极15通过第一阱区接触区131与第一阱区13电连接。第二电极16位于第二阱区12上方，第二阱区接触区121设于第二阱区12上表面且与第二电极16接触，使得第二电极16通过第二阱区接触区121与第二阱区12电连接。
其中，红外窗口区11、第一阱区13的底面及第二阱区12的底面均为正六边形且它们在衬底14上的正投影的中心重合。第一电极15沿第一阱区13周向延伸一周，第二电极16沿第二阱区12周向延伸一周，第一电极15和第二电极16为内外嵌套的六边环形。浅沟槽隔离结构17设置于第一阱区13和第二阱区12的交界处、第一阱区接触区131于第二阱区接触区121之间。
经发明人研究发现，结合图5及表1，当光电二极管单元10的面积与隔离方式确定后，如采用SAB隔离(x/7.5um)，η仅相关于红外窗口区11的内切圆半径H，H可随红外窗口形状的变化而改变。随红外窗口区11正多边形边角数量增加(4至12)，H增加，红外窗口区11面积增加，η增加(25％至30.5％)；且随着边角数量增加，H与η的增长率趋缓。当边角数量为极限时，正多边形内切圆与外接圆重合，红外窗口区11为圆形，此时内切圆半径即为外接圆半径，H达到极限，η也达到极限(30.5％)，但圆形结构无法组成密排阵列且不符合设计规则。在本实施例中采用六角结构不仅能够提高光电二极管单元10内红外窗口区11有效面积占比，还能够形成最密堆积结构以提高光电器件的集成度。采用这一结构，红外窗口区11的有效面积占比相对于四角结构从25％提高到28.7％，效率提升14.8％。
表1
在光电二极管单元10的面积确定后，另一种提高η的方式为改变隔离方式，即改变x的大小。对于光电二极管单元10，本实施例中采用浅沟槽隔离结构17隔离代替SAB，可有效减小光电二极管单元10边界与红外窗口区11边界间距离x(7.5um至6.9um)，减小非窗口区面积，增加红外窗口区11面积，实现光电二极管单元10的效率提升。
在一个示例中，参阅图1至图5，光电二极管单元10宽度a可以设置为32.2um(此时光电二极管单元10面积为900um2)。第一阱区13的宽度b可以设置为27.2um，相邻两个光电二极管单元10中的第一阱区13之间距离为5um。第二阱区12的宽度c可以设置为22um，第一阱区13的一侧仅超越第二阱区122.6um，这相对于SAB结构极大缩小了第一阱区13边缘与第二阱区12边缘之间的距离，从而浅沟槽隔离结构17能够有效减少第二阱区12在后续热过程中的扩散。浅沟槽隔离结构17内可以填充SiO2，具有吸硼排磷的作用，第二阱区12的硼原子扩散经过浅沟槽隔离结构17区域时，优先进入SiO2内，从而扩散距离缩短。并且，经过仿真实验同样可以验证采用浅沟槽隔离结构17后，第二阱区12经热过程扩散距离e从0.9um缩短至0.3um。红外窗口区11的宽度d可以设置为18.4um，第二阱区12的一侧边缘超过红外窗口区11的边缘1.8um，则红外窗口区11面积为293um2，约占光电二极管单元10的32.6％。因此采用浅沟槽隔离结构17的六角结构相比较于四角SAB结构能够提高7.6％，效率提升30.4％。
如图6所示，本申请还提供一种光电二极管阵列，光电二极管阵列包括若干个上述任一实施例中的光电二极管单元10。若干个光电二极管单元10呈蜂巢状阵列排布，且相邻光电二极管单元10共边。本实施例中，密排蜂巢阵列保障了各光电二极管的最密排列，没有空隙，集成度较高，并且该光电二极管阵列能够具备上述光电二极管单元10的所有优点。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光电二极管单元，其特征在于，包括：
衬底，具有第二导电类型；
第一阱区，具有第一导电类型，设于所述衬底内；
第二阱区，具有第二导电类型，设于所述第一阱区内；所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；
红外窗口区，形成于所述第二阱区的上表面；
第一电极，位于所述第一阱区的上方，且与所述第一阱区电连接；
第二电极，位于所述第二阱区的上方，且与所述第二阱区电连接；
其中，所述红外窗口区、所述第一阱区的底面及所述第二阱区的底面均为多边形；
所述衬底内形成有第三阱区，所述第一阱区设于所述第三阱区内，所述第三阱区具有第二导电类型；
所述衬底包括第四环形阱区和外延区，所述第四环形阱区至少包围所述第一阱区的侧面的一部分，所述外延区位于所述第一阱区的底部且与所述第四环形阱区接触；所述第四环形阱区及所述外延区均具备第二导电类型，且所述外延区的掺杂浓度低于所述第四环形阱区的掺杂浓度；所述第四环形阱区的注入深度与所述第二阱区的注入深度相等。
2.根据权利要求1所述的光电二极管单元，其特征在于，所述多边形为正多边形，所述红外窗口区、所述第一阱区、所述第二阱区以所述正多边形的中心重合。
3.根据权利要求2所述的光电二极管单元，其特征在于，所述正多边形为正六边形。
4.根据权利要求1所述的光电二极管单元，其特征在于，所述红外窗口区暴露出所述第二阱区的部分上表面；或者
所述红外窗口区暴露出所述第二阱区的部分上表面，且所述第二阱区暴露出的上表面形成有透明红外吸收材料层或半透明红外吸收材料层。
5.根据权利要求4所述的光电二极管单元，其特征在于，所述第二阱区具有沿上表面向下延伸的深槽，所述深槽内填充所述透明红外吸收材料层或所述半透明红外吸收材料层；
其中，所述深槽的形状包括六边柱形状。
6.根据权利要求1所述的光电二极管单元，其特征在于，所述第一电极至少沿所述第一阱区的周向延伸一周；所述第二电极至少沿所述第二阱区的周向延伸一周；
所述第一电极和所述第二电极均为多边环形且与所述红外窗口区的边数相等。
7.根据权利要求1所述的光电二极管单元，其特征在于，还包括：
第一阱区接触区，具有第一导电类型，设于所述第一阱区上表面处且与所述第一电极接触，所述第一阱区接触区的掺杂浓度大于所述第一阱区的掺杂浓度；
第二阱区接触区，具有第二导电类型，设于所述第二阱区上表面处，且掺杂浓度大于所述第二阱区的掺杂浓度；
氧化绝缘结构，包括设于所述第一阱区与第二阱区的交界处、所述第一阱区接触区与第二阱区接触区之间的第一结构。
8.根据权利要求7所述的光电二极管单元，其特征在于，所述氧化绝缘结构是浅沟槽隔离结构。
9.根据权利要求8所述的光电二极管单元，其特征在于，所述浅沟槽隔离结构的材质包括二氧化硅。
10.一种光电二极管阵列，其特征在于，包括：若干个如权利要求1至9中任一项所述的光电二极管单元，若干个所述光电二极管单元呈蜂巢状阵列排布，且相邻所述光电二极管单元共边。
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