TWI496309B - 紫外線感測元件以及製作方法 - Google Patents

紫外線感測元件以及製作方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI496309B
TWI496309B TW101121989A TW101121989A TWI496309B TW I496309 B TWI496309 B TW I496309B TW 101121989 A TW101121989 A TW 101121989A TW 101121989 A TW101121989 A TW 101121989A TW I496309 B TWI496309 B TW I496309B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
high concentration
conductivity type
doping region
type doping
receiving surface
Prior art date
Application number
TW101121989A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201401540A (zh
Inventor
Han Chi Liu
Huan Kun Pan
Eiichi Okamoto
Original Assignee
Pixart Imaging Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pixart Imaging Inc filed Critical Pixart Imaging Inc
Priority to TW101121989A priority Critical patent/TWI496309B/zh
Priority to US13/907,437 priority patent/US8912619B2/en
Publication of TW201401540A publication Critical patent/TW201401540A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI496309B publication Critical patent/TWI496309B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/03529—Shape of the potential jump barrier or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

紫外線感測元件以及製作方法
本發明是有關於一種紫外線感測元件，且特別是一種具有高訊噪比的紫外線感測元件。
應用於傳統半導體的光感測元件，例如光二極體(Photo Diode)，常應用於可見光或紅外線的偵測感應用途。相對地，紫外線的波長較短(0~400nm)，僅能穿透半導體在較淺層區域以產生光電子，而可見光以及紅外線則可穿透半導體較深區域並產生光電子以致漂移至較淺層區域。須偵測受感測光中的紫外線波段時，來自較長波段光線的漂移光電子常對紫外線波段的感測訊號判讀造成干擾；故受感測光須排除不必要波段光線的影響，以得到高訊噪比(S/N ratio)之訊號品質。現有技術的解決方式為加多層濾光膜於光感應元件上方以濾除不必要之較長波段光線；當感測元件接受的受感測光僅有紫外線波段，可降低來自較長波段光線的干擾。
然而，多層濾光膜的製程良率極低，此因於每堆疊濾光膜一次都增加一次不良率的損耗；此外，堆疊次數越多，良率就越低；且多層膜的材料成本昂貴，例如銀等貴金屬。因此，如何提升紫外線感測元件之訊噪比，降低製作成本，改善生產良率，實為相關領域之人員所重視的議題之一。
本發明提供一種紫外線感測元件，其可有效地提高紫外線感測之品質，達到高訊噪比之效果。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。
為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種紫外線感測元件，例如可供使用於一三電晶體(three-transistor,3T)影像感測電路中，其包括一第一導電型基材、一第二導電型摻雜區、以及一高濃度第一導電型摻雜區。第一導電型基材具有一受光面。第二導電型摻雜區設置於第一導電型基材內且鄰接於受光面。高濃度第一導電型摻雜區，鄰接於第二導電型摻雜區下方。
在本發明之一實施例中，提出另一種可供使用於三電晶體影像感測電路中的紫外線感測元件，此紫外線感測元件較前實施例更至少包括一高濃度第二導電型摻雜區，此高濃度第二導電型摻雜區鄰接於高濃度第一導電型摻雜區下方。
在本發明之又一實施例中提出另一種紫外線感測元件，例如可供使用於一四電晶體(four-transistor,4T)影像感測電路中，其包括一第一導電型基材、一高濃度第一導電型表面摻雜區、一第二導電型摻雜區、以及一高濃度第一導電型摻雜區。第一導電型基材，具有一受光面。高濃度第一導電型表面摻雜區，設置於第一導電型基材內且鄰接於受光面。第二導電型摻雜區，鄰接於高濃度第一導電型表面摻雜區 下方。高濃度第一導電型摻雜區，鄰接於第二導電型摻雜區下方。
在本發明之一實施例中，提出另一種可供使用一四電晶體影像感測電路中的紫外線感測元件，此紫外線感測元件較前項實施例更至少包括一高濃度第二導電型摻雜區，此高濃度第二導電型摻雜區鄰接於高濃度第一導電型摻雜區下方。
本發明之另一實施例提出一種紫外線感測元件之製作方法，其至少包括以下步驟：首先，提供一第一導電型基材，其具有一受光面；之後，在受光面下方形成一第二導電型摻雜區；以及，形成一高濃度第一導電型摻雜區，其設置於第二導電型摻雜區下方。
在本發明之一實施例中，提出另一種紫外線感測元件之製作方法，較前實施例更至少包括：形成一高濃度第二導電型摻雜區，其設置於高濃度第一導電型摻雜區下方。
本發明之一實施例提出一種紫外線感測元件之製作方法，其至少包括以下步驟：首先，提供一第一導電型基材，其具有一受光面；在受光面下方形成一高濃度第一導電型表面摻雜區；形成一第二導電型摻雜區，其設置於高濃度第一導電型表面摻雜區下方；以及，形成一高濃度第一導電型摻雜區，其設置於第二導電型摻雜區下方。
在本發明之一實施例中，提出另一種紫外線感測元件之製作方法，較前實施例更至少包括：形成一高濃度第二導 電型摻雜區，其設置於高濃度第一導電型摻雜區下方。
基於上述，在本發明之紫外線感測元件，利用鄰接於第二導電型摻雜區下之高濃度第一導電型摻雜區，形成一電位障礙，使來自較長波段光線的漂移光電子不易通過電位障礙而進入淺層之第二導電型摻雜區，進而干擾紫外線波段的訊號判讀。另外，本紫外線感測元件係透過標準半導體製程進行製作，因此可有效地降低紫外線感測元件之製作成本並具有較為簡單的製作步驟。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。本發明中的圖式均屬示意，主要意在表示各裝置以及各元件之間之功能作用關係，至於形狀、厚度與寬度則並未依照比例繪製。
圖1為本發明一實施例之紫外線感測元件之剖示圖。請參考圖1，本實施例之一種紫外線感測元件10，例如但不限於可供使用於一三電晶體(3T)影像感測電路中(圖式未顯示)，其包括一第一導電型基材11、一第二導電型摻雜區12、以及一高濃度第一導電型摻雜區13。(「高濃度」 為半導體技術中之慣用語，表示摻雜濃度高於基材的濃度)第一導電型基材11具有一受光面111。第二導電型摻雜區12設置於第一導電型基材11內且鄰接於受光面111。高濃度第一導電型摻雜區13，鄰接於第二導電型摻雜區12下方。如此，來自較長波段光線(例如可見光或紅外線以上波長的光線)的漂移光電子會因高濃度第一導電型摻雜區13所形成之高電位障礙而被阻隔於紫外光感應產生光電子之第二導電型摻雜區12外，如此接收之受感測光L1可排除不必要波段光線的影響，達到高訊噪比之紫外線感測功能。
請參照第2圖，其為本發明另一實施例之紫外線感測元件之剖示圖。與第1圖中前實施例之結構類似，其中之紫外線感測元件20亦例如但不限於可供使用於一三電晶體影像感測電路中(圖式未顯示)。本實施例之紫外線感測元件20，其包括一第一導電型基材21、一第二導電型摻雜區22、一高濃度第一導電型摻雜區23、以及一高濃度第二導電型摻雜區24。第一導電型基材21具有一受光面211，此受光面211接受一受感測光L1。與第1圖之實施例相較，紫外線感測元件20更至少包括高濃度第二導電型摻雜區24，此高濃度第二導電型摻雜區24鄰接於高濃度第一導電型摻雜區23下方。此結構的目的為除了類似前實施例之高濃度第一導電型摻雜區23所形成之高電位障礙外，更增加了高濃度第二導電型摻雜區24所形成之低電位陷阱，讓較長波 段光線的漂移光電子陷於此區而不易漂移至第二導電型摻雜區22，增強阻絕效果。所以，本實施例利用高濃度第一導電型摻雜區23以及一高濃度第二導電型摻雜區24更可降低較長波段光線的漂移光電子的干擾。
關於第1、2圖顯示之兩組實施例，其中第二導電型摻雜區12、22以及高濃度第二導電型摻雜區24例如可為N型雜質摻雜區，摻雜之雜質例如可為磷或砷；而第一導電型基材11、21以及高濃度第一導電型摻雜區13、23例如為P型雜質摻雜區，摻雜之雜質例如可為硼。
參考第3圖，其為本發明又一實施例之紫外線感測元件的剖示圖，其中之紫外線感測元件30亦例如可供使用於一三電晶體影像感測電路中(圖式未顯示)。類似於第1圖之實施例，紫外線感測元件30包括一第一導電型基材31、一第二導電型摻雜區32、以及一高濃度第一導電型摻雜區33。第一導電型基材31具有一受光面311，此受光面311接受一受感測光L1。第二導電型摻雜區32設置於第一導電型基材31內且鄰接於受光面311。高濃度第一導電型摻雜區33鄰接於第二導電型摻雜區32下方，且包覆第二導電型摻雜區32之側壁321並延伸至受光面311，形成一環繞井的幾何形狀。此結構中，高濃度第一導電型摻雜區33可供外接於一預設電位，以加強對較長波段光電子的阻絕效果。從半導體製程的角度而言，製作第二導電型摻雜區32所使用之遮罩開口範圍，較製作高濃度第一導電型摻雜區33 之遮罩開口範圍為小。
參考第4圖，其為本發明又一實施例之紫外線感測元件之剖示圖，其中之紫外線感測元件40亦例如可供使用於一三電晶體影像感測電路中(圖式未顯示)。類似於第2圖之實施例，紫外線感測元件40包括一第一導電型基材41、一第二導電型摻雜區42、一高濃度第一導電型摻雜區43，以及一高濃度第二導電型摻雜區44。第一導電型基材41具有一受光面411，此受光面411接受一受感測光L1。第二導電型摻雜區42設置於第一導電型基材41內且鄰接於受光面411。高濃度第一導電型摻雜區43，鄰接於第二導電型摻雜區42下方，且包覆第二導電型摻雜區42之側壁421並延伸至受光面411，形成一環繞井的幾何形狀。高濃度第二導電型摻雜區44鄰接於高濃度第一導電型摻雜區43下方，且包覆高濃度第一導電型摻雜區43之側壁431並延伸至受光面411，也形成一環繞井的幾何形狀。其中，高濃度第一導電型摻雜區43以及高濃度第二導電型摻雜區44可各自外接於預設電位，以加強對較長波段光電子的阻絕效果。從半導體製程的角度而言，製作第二導電型摻雜區42所使用之遮罩開口範圍，較高濃度第一導電型摻雜區43之遮罩開口範圍小。而製作高濃度第一導電型摻雜區43之遮罩開口，又較高濃度第二導電型摻雜區44之遮罩開口範圍小。
第1、2、3、4圖中之實施例，其中第二導電型摻雜區之雜質距離受光面之摻雜深度較佳宜介於0.2微米以及2微米 之間，亦即深於或等於0.2微米、且淺於或等於2微米。高濃度第一導電型摻雜區之雜質距離受光面之摻雜深度較佳宜介於0.6微米以及3微米之間，亦即深於或等於0.6微米、且淺於或等於3微米。高濃度第二導電型摻雜區距離受光面之之雜質摻雜深度較佳宜介於3微米以及6微米之間，亦即深於或等於3微米、且淺於或等於6微米。
請參考第5圖，其為本發明又一實施例之紫外線感測元件之剖示圖，其中之紫外線感測元件50例如但不限於可供使用於一四電晶體(4T)影像感測電路中(圖式未顯示)，其包括一第一導電型基材51、一高濃度第一導電型表面摻雜區512、一第二導電型摻雜區52、以及一高濃度第一導電型摻雜區53。第一導電型基材51，具有一受光面511，接受一受感測光L1。高濃度第一導電型表面摻雜區512，設置於第一導電型基材51內且鄰接於受光面511。第二導電型摻雜區52鄰接於高濃度第一導電型表面摻雜區512下方。高濃度第一導電型摻雜區53，鄰接於第二導電型摻雜區52下方。其中，設置高濃度第一導電型表面摻雜區512之主要目的為與四電晶體影像感測電路相連，其他原理類似於與第1圖之實施例。
第6圖為本發明另一實施例之紫外線感測元件之剖示圖。與第5圖中前實施例之結構類似，其中之紫外線感測元件60亦例如但不限於可供使用於一四電晶體影像感測電路中(圖式未顯示)。本實施例之紫外線感測元件60，其 包括一第一導電型基材61、高濃度第一導電型表面摻雜區612、一第二導電型摻雜區62、一高濃度第一導電型摻雜區63、以及一高濃度第二導電型摻雜區64。第一導電型基材61具有一受光面611，此受光面611接受一受感測光L1。高濃度第一導電型表面摻雜區612，設置於第一導電型基材61內且鄰接於受光面611。第二導電型摻雜區62鄰接於高濃度第一導電型表面摻雜區612下方。高濃度第一導電型摻雜區63，鄰接於第二導電型摻雜區62下方。高濃度第二導電型摻雜區64鄰接於高濃度第一導電型摻雜區63下方。與第5圖之實施例相較，紫外線感測元件60更至少包括高濃度第二導電型摻雜區64。此結構的目的為除了類似前實施例之高濃度第一導電型摻雜區63所形成之高電位障礙外，更增加了高濃度第二導電型摻雜區64所形成之低電位陷阱，讓較長波段光線的漂移光電子陷於此區而不易漂移至第二導電型摻雜區62。
關於第5、6圖顯示之兩組實施例，其中第二導電型摻雜區52、62以及高濃度第二導電型摻雜區64例如可為N型雜質摻雜區，摻雜之雜質例如可為磷或砷；而第一導電型基材51、61、高濃度第一導電型摻雜區53、63、以及高濃度第一導電型摻雜區例如為P型雜質摻雜區，摻雜之雜質例如可為硼。
請參考第7圖，其為本發明再一實施例之紫外線感測元件之剖示圖，其中之紫外線感測元件70可供使用於一四 電晶體影像感測電路中(圖式未顯示)，其包括一第一導電型基材71、一高濃度第一導電型表面摻雜區712、一第二導電型摻雜區72、以及一高濃度第一導電型摻雜區73。第一導電型基材51，具有一受光面511，接受一受感測光L1。高濃度第一導電型表面摻雜區712，設置於第一導電型基材71內且鄰接於受光面711。第二導電型摻雜區72鄰接於高濃度第一導電型表面摻雜區712下方。高濃度第一導電型摻雜區73，鄰接於第二導電型摻雜區72下方，且包覆高濃度第一導電型摻雜區72之側壁721以及高濃度第一導電型表面摻雜區712之側壁7121，並延伸至受光面711，形成一環繞井的幾何形狀。其中，設置高濃度第一導電型表面摻雜區712之主要目的為與四電晶體影像感測電路相連，而高濃度第一導電型摻雜區73可外接於預設電位，以加強對較長波段光電子的阻絕效果。其他作用原理請參照第1圖與第5圖之實施例。
請參考第8圖，其為本發明再一實施例之紫外線感測元件之剖示圖，其中之紫外線感測元件80亦例如但不限於可供使用於一四電晶體影像感測電路中(圖式未顯示)，其包括一第一導電型基材81、一高濃度第一導電型表面摻雜區812、一第二導電型摻雜區82、一高濃度第一導電型摻雜區83、以及高濃度第二導電型摻雜區84。第一導電型基材81，具有一受光面811，接受一受感測光L1。高濃度第一導電型表面摻雜區812，設置於第一導電型基材81內且鄰接於受光面811。第二導電型摻雜區82鄰接於高濃度第一導電型表 面摻雜區812下方。高濃度第一導電型摻雜區83，鄰接於第二導電型摻雜區82下方，且包覆高濃度第一導電型摻雜區82之側壁821以及高濃度第一導電型表面摻雜區812之側壁8121，並延伸至受光面811，形成一環繞井的幾何形狀。高濃度第二導電型摻雜區84鄰接於高濃度第一導電型摻雜區83下方，且包覆高濃度第一導電型摻雜區83之側壁831並延伸至受光面811，也形成一環繞井的幾何形狀。高濃度第一導電型摻雜區83和高濃度第二導電型摻雜區84可各自外接於預設電位，以加強對較長波段光電子的阻絕效果。其他作用原理請參照第4圖與第7圖之實施例。
第5、6、7、8圖中之實施例，其中高濃度第一導電型表面摻雜區之雜質距離受光面之摻雜深度較佳宜介於0.02微米以及0.1微米之間，亦即深於或等於0.02微米、且淺於或等於0.1微米。第二導電型摻雜區之雜質距離受光面之摻雜深度較佳宜介於0.05微米以及0.2微米之間，亦即深於或等於0.05微米、且淺於或等於0.2微米。高濃度第一導電型摻雜區之雜質距離受光面之摻雜深度較佳宜介於0.05微米以及0.5微米之間，亦即深於或等於0.05微米、且淺於或等於0.5微米。高濃度第二導電型摻雜區之雜質距離受光面之摻雜深度較佳宜介於0.1微米以及1微米之間，亦即深於或等於0.1微米、且淺於或等於1微米。
基於上述，本發明亦提供紫外線感測元件的方法，而本實施例以製作第1圖中的紫外線感測元件10來舉例說 明。
首先，提供前述第一導電型基材11，此第一導電型基材11具有一受光面111。以遮罩(未示出)定義範圍之後，再以離子植入形成一第二導電型摻雜區12於第一導電型基材11內，其中第二導電型摻雜區12鄰接於受光面111下方。並且，在第二導電型摻雜區12下方也以離子植入形成一高濃度第一導電型摻雜區13。其中，形成第二導電型摻雜區12和高濃度第一導電型摻雜區13的離子植入步驟次序可以互換，並且可以使用相同的遮罩。
請參照第2圖，欲製作第2圖中的紫外線感測元件20時，除了與上述製作第1圖中紫外線感測元件10類似的步驟外，紫外線感測元件20之製作方法更至少包括：在高濃度第一導電型摻雜區23下方以離子植入形成一高濃度第二導電型摻雜區24。其中，形成第二導電型摻雜區22、高濃度第一導電型摻雜區23、高濃度第二導電型摻雜區24的離子植入步驟次序可以互換，並且可以使用相同的遮罩。
請參照第3圖，欲製作第3圖中的紫外線感測元件30時，可採用與上述製作第1圖中紫外線感測元件10類似的步驟，其中，形成第二導電型摻雜區32和高濃度第一導電型摻雜區33的離子植入步驟次序可以互換，但宜使用不同的遮罩、或給予不同的加熱擴散時間。
請參照第4圖，欲製作第4圖中的紫外線感測元件40時，可採用與上述製作第2圖中紫外線感測元件20類似的 步驟，其中，形成第二導電型摻雜區42、高濃度第一導電型摻雜區43、高濃度第二導電型摻雜區44的離子植入步驟次序可以互換，但宜使用不同的遮罩、或給予不同的加熱擴散時間。
第5圖顯示本發明製作紫外線感測元件50之另一製作方法實施例。
首先，提供第一導電型基材51，此第一導電型基材51具有一受光面511。以遮罩(未示出)定義範圍之後，再以離子植入在受光面511下方形成一高濃度第一導電型表面摻雜區512。在高濃度第一導電型表面摻雜區512下方以離子植入形成一第二導電型摻雜區52。以及，在第二導電型摻雜區52下方以離子植入形成一高濃度第一導電型摻雜區53。其中，形成高濃度第一導電型表面摻雜區512、第二導電型摻雜區52、和高濃度第一導電型摻雜區53的離子植入步驟次序可以互換，並且可以使用相同的遮罩。
請參照第6圖，欲製作第6圖中的紫外線感測元件60時，除了與上述製作第5圖中紫外線感測元件50類似的步驟外，紫外線感測元件60之製作方法更至少包括：在高濃度第一導電型摻雜區63下方形成一高濃度第二導電型摻雜區64。其中，形成高濃度第一導電型表面摻雜區612、第二導電型摻雜區62、高濃度第一導電型摻雜區63、及高濃度第二導電型摻雜區64的離子植入步驟次序可以互換，並且可以使用相同的遮罩。
請參照第7圖，欲製作第7圖中的紫外線感測元件70 時，可採用與上述製作第5圖中紫外線感測元件50類似的步驟，其中，形成高濃度第一導電型表面摻雜區712和第二導電型摻雜區72的離子植入步驟可以使用相同的遮罩，而高濃度第一導電型摻雜區73則宜使用不同的遮罩、或給予不同的加熱擴散時間。形成高濃度第一導電型表面摻雜區712、第二導電型摻雜區72、和高濃度第一導電型摻雜區73的離子植入步驟次序可以互換。
請參照第8圖，欲製作第8圖中的紫外線感測元件80時，可採用與上述製作第6圖中紫外線感測元件60類似的步驟，其中，形成高濃度第一導電型表面摻雜區812和第二導電型摻雜區82的離子植入步驟可以使用相同的遮罩，而形成高濃度第一導電型摻雜區83的離子植入步驟、和形成高濃度第二導電型摻雜區84的離子植入步驟則宜使用不同的遮罩、或給予不同的加熱擴散時間。形成高濃度第一導電型表面摻雜區812、第二導電型摻雜區82、高濃度第一導電型摻雜區83、及高濃度第二導電型摻雜區84的離子植入步驟次序可以互換。
綜上所述，本發明之紫外線感測元件及其製作方法至少具有下列特點。首先，在紫外線感測元件中，高濃度第一導電型摻雜區以及高濃度第二導電型摻雜區具有阻隔來自較長波段光線的漂移光電子，達到高訊噪比之紫外線感測品質。另外，本紫外線感測元件係透過標準半導體製程進行製作，因此可有效地降低製作成本並具有較為簡單的製 作步驟。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
10、20、30、40、50、60、70、80‧‧‧紫外線感測元件
111、211、311、411、511、611、711、811‧‧‧受光面
L1‧‧‧受感測光
11、21、31、41、51、61、71、81‧‧‧第一導電型基材
12、22、32、42、52、62、72、82‧‧‧第二導電型摻雜區
13、23、33、43、53、63、72、82‧‧‧高濃度第一導電型摻雜區
24、44、64、84‧‧‧高濃度第二導電型摻雜區
321、421、431、7121、721、8121、821、831‧‧‧側壁
第1圖為本發明一實施例之使用於影像感測電路之紫外線感測元件的局部剖示圖。
第2圖為本發明另一實施例之使用於影像感測電路之紫外線感測元件的局部剖示圖。
第3圖為本發明又一實施例之使用於影像感測電路之紫外線感測元件的局部剖示圖。
第4圖為本發明再一實施例之使用於影像感測電路之紫外線感測元件的局部剖示圖。
第5圖為本發明一實施例之使用於影像感測電路之紫外線感測元件的局部剖示圖。
第6圖為本發明另一實施例之使用於影像感測電路之紫外線感測元件的局部剖示圖。
第7圖為為本發明又一實施例之使用於影像感測電路 之紫外線感測元件的局部剖示圖。
第8圖為本發明再一實施例之使用於影像感測電路之紫外線感測元件的局部剖示圖。
10‧‧‧紫外線感測元件
111‧‧‧受光面
L1‧‧‧受感測光
11‧‧‧第一導電型基材
12‧‧‧第二導電型摻雜區
13‧‧‧高濃度第一導電型摻雜區

Claims (28)

  1. 一種紫外線感測元件，供使用於一影像感測電路中，該紫外線感測元件包括：一第一導電型基材，具有一受光面以供接收受感測光；一第二導電型摻雜區，設置於該第一導電型基材內且鄰接於該受光面；以及一高濃度第一導電型摻雜區，鄰接於該第二導電型摻雜區下方，所述第二導電型摻雜區下方為該第二導電型摻雜區距該受光面相對較遠的方向，藉此，在該高濃度第一導電型摻雜區形成電位障礙而阻隔較長波段光線所感應產生之光電子。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之紫外線感測元件，又包括一高濃度第二導電型摻雜區，該高濃度第二導電型摻雜區鄰接於該高濃度第一導電型摻雜區下方，所述高濃度第一導電型摻雜區下方為該高濃度第一導電型摻雜區距該受光面相對較遠的方向，藉此，在該高濃度第二導電型摻雜區形成電位陷阱而阻隔較長波段光線所感應產生之光電子。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之紫外線感測元件，其中該高濃度第二導電型摻雜區更包覆該高濃度第一導電型摻雜區之側壁並延伸至該受光面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之紫外線感測元件，其中該高濃度第二導電型摻雜區連接至一預設電位。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之紫外線感測元件，其 中該高濃度第一導電型摻雜區更包覆該第二導電型摻雜區之側壁並延伸至該受光面。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之紫外線感測元件，其中該高濃度第一導電型摻雜區連接至一預設電位。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之紫外線感測元件，其中該第二導電型摻雜區之雜質距離該受光面之摻雜深度介於0.2微米以及2微米之間，該高濃度第一導電型摻雜區之雜質距離該受光面之摻雜深度介於0.6微米以及3微米之間，該高濃度第二導電型摻雜區之雜質距離該受光面之摻雜深度介於3微米以及6微米之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之紫外線感測元件，其中該紫外線感測元件係供使用於一三電晶體(3T)影像感測電路中。
  9. 一種紫外線感測元件，供使用於一影像感測電路中，該紫外線感測元件包括：一第一導電型基材，具有一受光面以供接收受感測光；一高濃度第一導電型表面摻雜區，設置於該第一導電型基材內且鄰接於該受光面；一第二導電型摻雜區，鄰接於該高濃度第一導電型表面摻雜區下方，所述高濃度第一導電型摻雜區下方為該高濃度第一導電型摻雜區距該受光面相對較遠的方向；以及一高濃度第一導電型摻雜區，鄰接於該第二導電型摻雜區下方，所述第二導電型摻雜區下方為該第二導電型摻雜區距 該受光面相對較遠的方向，藉此，在該高濃度第一導電型摻雜區形成電位障礙而阻隔較長波段光線所感應產生之光電子。
  10. 請專利範圍第9項所述之紫外線感測元件，更包括一高濃度第二導電型摻雜區，該高濃度第二導電型摻雜區鄰接於該高濃度第一導電型摻雜區下方，所述高濃度第一導電型摻雜區下方為該高濃度第一導電型摻雜區距該受光面相對較遠的方向，藉此，在該高濃度第二導電型摻雜區形成電位陷阱而阻隔較長波段光線所感應產生之光電子。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之紫外線感測元件，其中該高濃度第二導電型摻雜區更包覆該高濃度第一導電型摻雜區之側壁，並延伸至該受光面。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之紫外線感測元件，其中該高濃度第二導電型摻雜區連接至一預設電位。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之紫外線感測元件，其中該高濃度第一導電型摻雜區更包覆該第二導電型摻雜區之側壁以及該高濃度第一導電型表面摻雜區之側壁，並延伸至該受光面。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之紫外線感測元件，其中該高濃度第一導電型摻雜區連接至一預設電位。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之紫外線感測元件，其中該高濃度第一導電型表面摻雜區之雜質距離該受光面之摻雜深度介於0.02微米以及0.1微米之間，該第二導電型摻雜區 之雜質距離該受光面之摻雜深度介於0.05微米以及0.2微米之間，以及該高濃度第一導電型摻雜區之雜質距離該受光面之摻雜深度介於0.05微米以及0.5微米之間。
  16. 申請專利範圍第1項所述之紫外線感測元件，其中該紫外線感測元件係供使用於一四電晶體(4T)影像感測電路中。
  17. 一種紫外線感測元件之製作方法，該紫外線感測元件供使用於一影像感測電路中，其包括：提供一第一導電型基材，其具有一受光面以供接收受感測光；在該受光面下方形成一第二導電型摻雜區，所述受光面下方為該受光面朝向該基材內部的方向；以及在該第二導電型摻雜區下方形成一高濃度第一導電型摻雜區，所述第二導電型摻雜區下方為該第二導電型摻雜區距該受光面相對較遠的方向，藉此，在該高濃度第一導電型摻雜區形成電位障礙而阻隔較長波段光線所感應產生之光電子。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之紫外線感測元件之製作方法，其中該形成第二導電型摻雜區之步驟與該形成高濃度第一導電型摻雜區之步驟使用相同的遮罩。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之紫外線感測元件之製作方法，其中該高濃度第一導電型摻雜區包覆第二導電型摻雜區之側壁並延伸至受光面，且該高濃度第一導電型摻雜區 連接於一預設電位。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之紫外線感測元件之製作方法，更包括：在該高濃度第一導電型摻雜區下方形成一高濃度第二導電型摻雜區，所述高濃度第一導電型摻雜區下方為該高濃度第一導電型摻雜區距該受光面相對較遠的方向，藉此，在該高濃度第二導電型摻雜區形成電位陷阱而阻隔較長波段光線所感應產生之光電子。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之紫外線感測元件之製作方法，其中該形成第二導電型摻雜區之步驟、該形成高濃度第一導電型摻雜區之步驟、以及該形成高濃度第二導電型摻雜區之步驟使用相同的遮罩。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之紫外線感測元件之製作方法，其中該高濃度第二導電型摻雜區包覆該高濃度第一導電型摻雜區之側壁並延伸至受光面，且該高濃度第二導電型摻雜區連接於一預設電位。
  23. 一種紫外線感測元件之製作方法，該紫外線感測元件供使用於一影像感測電路中，其包括：提供一第一導電型基材，其具有一受光面以供接收受感測光；在該受光面下方形成一高濃度第一導電型表面摻雜區，所述受光面下方為該受光面朝向該基材內部的方向；在該高濃度第一導電型表面摻雜區下方形成一第二導電 型摻雜區，所述高濃度第一導電型摻雜區下方為該高濃度第一導電型摻雜區距該受光面相對較遠的方向；以及在該第二導電型摻雜區下方成形一高濃度第一導電型摻雜區，所述第二導電型摻雜區下方為該第二導電型摻雜區距該受光面相對較遠的方向，藉此，在該高濃度第一導電型摻雜區形成電位障礙而阻隔較長波段光線所感應產生之光電子。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之紫外線感測元件之製作方法，其中該形成高濃度第一導電型表面摻雜區之步驟、該形成第二導電型摻雜區之步驟、與該形成高濃度第一導電型摻雜區之步驟使用相同的遮罩。
  25. 如申請專利範圍第23項所述之紫外線感測元件之製作方法，其中該高濃度第一導電型摻雜區包覆第二導電型摻雜區之側壁並延伸至受光面，且該高濃度第一導電型摻雜區連接於一預設電位。
  26. 如申請專利範圍第23項所述之紫外線感測元件之製作方法，更包括：在高濃度第一導電型摻雜區下方形成一高濃度第二導電型摻雜區，所述高濃度第一導電型摻雜區下方為該高濃度第一導電型摻雜區距該受光面相對較遠的方向，藉此，在該高濃度第二導電型摻雜區形成電位陷阱而阻隔較長波段光線所感應產生之光電子。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之紫外線感測元件之 製作方法，其中該形成第二導電型摻雜區之步驟、該形成高濃度第一導電型摻雜區之步驟、以及該形成高濃度第二導電型摻雜區之步驟使用相同的遮罩。
  28. 如申請專利範圍第26項所述之紫外線感測元件之製作方法，其中該高濃度第二導電型摻雜區包覆該第一導電型摻雜區之側壁並延伸至受光面，且該高濃度第二導電型摻雜區連接於一預設電位。
TW101121989A 2012-06-20 2012-06-20 紫外線感測元件以及製作方法 TWI496309B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101121989A TWI496309B (zh) 2012-06-20 2012-06-20 紫外線感測元件以及製作方法
US13/907,437 US8912619B2 (en) 2012-06-20 2013-05-31 Ultra-violet light sensing device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101121989A TWI496309B (zh) 2012-06-20 2012-06-20 紫外線感測元件以及製作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201401540A TW201401540A (zh) 2014-01-01
TWI496309B true TWI496309B (zh) 2015-08-11

Family

ID=49773684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101121989A TWI496309B (zh) 2012-06-20 2012-06-20 紫外線感測元件以及製作方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8912619B2 (zh)
TW (1) TWI496309B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10553626B2 (en) * 2014-05-09 2020-02-04 Tohoku University Solid-state light-receiving device for ultraviolet light
EP3229278B1 (en) * 2016-04-07 2023-08-09 ams AG Sensor device and method for manufacturing a sensor device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7388187B1 (en) * 2007-03-06 2008-06-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Cross-talk reduction through deep pixel well implant for image sensors
US20080251821A1 (en) * 2007-04-13 2008-10-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and device to reduce dark current in image sensors
TW201003952A (en) * 2008-04-29 2010-01-16 Koninkl Philips Electronics Nv Photo-detector

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7388187B1 (en) * 2007-03-06 2008-06-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Cross-talk reduction through deep pixel well implant for image sensors
US20080251821A1 (en) * 2007-04-13 2008-10-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and device to reduce dark current in image sensors
TW201003952A (en) * 2008-04-29 2010-01-16 Koninkl Philips Electronics Nv Photo-detector

Also Published As

Publication number Publication date
TW201401540A (zh) 2014-01-01
US8912619B2 (en) 2014-12-16
US20130341690A1 (en) 2013-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018118613B4 (de) Halbleiter-Bildsensor
KR100826407B1 (ko) 자외선 수광용 포토 다이오드 및 이를 포함하는 이미지센서
KR100792342B1 (ko) 이미지 센서 제조방법
JP5427928B2 (ja) 分子検出および識別に応用する多接合フォトダイオード、およびその製造方法
US11791368B2 (en) Image pickup element, image pickup apparatus, and method of manufacturing image pickup element
KR100572853B1 (ko) 반도체 광센서
TWI496309B (zh) 紫外線感測元件以及製作方法
US20150076648A1 (en) Pixel isolation structures in backside illuminated image sensors
JP2008166735A (ja) イメージセンサ
KR101416552B1 (ko) 표면 플라즈몬 필터와 폴리머 필터를 이용한 이미지 센서
US20160099279A1 (en) Image sensor with deep well structure and fabrication method thereof
WO2011087068A1 (ja) アバランシェフォトダイオード及びその製造方法
TW201735120A (zh) 半導體裝置及半導體裝置的製造方法
KR20090071067A (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
KR101280254B1 (ko) 반도체 감광 디바이스용 이미지 센서 및 그 제조 방법, 이를 이용한 이미지 처리 장치 및 그 색신호 판별 방법
US20090127597A1 (en) Photodiode Structure
JP2010040805A (ja) 照度センサおよびその製造方法
JP2002164565A (ja) 光電変換装置
US9837461B1 (en) Image sensor devices
TWI610453B (zh) 光電二極體及光電二極體的製造方法
JP2011211070A (ja) アバランシェフォトダイオードアレイ
KR100909855B1 (ko) 크로스토크를 방지할 수 있는 이미지센서 및 그 제조 방법
CN103531649B (zh) 紫外线感测元件以及制作方法
KR100776153B1 (ko) Ｃｍｏｓ 이미지 센서 및 그 제조 방법
JP2005327810A (ja) 順メサ型受光素子