光电二极管、紫外探测器集成电路及其制造方法
【专利摘要】公开了一种光电二极管、紫外探测器集成电路及其制造方法。在现有的可见光光电二极管的第一半导体区域的受光表面一侧形成下凹结构从而使得其对紫外线敏感。由此，可以基于标准半导体工艺(例如CMOS工艺)制造紫外探测光电二极管，降低了生产成本。并且，由于可以采用标准半导体工艺制造，可以与其它的电路元件集成制造紫外探测器集成电路。
【专利说明】光电二极管、紫外探测器集成电路及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术，具体涉及一种光电二极管、紫外探测器集成电路及其制造方法。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，紫外线探测器大多采用和集成电路不兼容的特殊工艺制造，和检测电路无法集成在同一个芯片上，成本较高。同时，采用集成电路工艺兼容的工艺制造的紫外探测器需要使用价格昂贵的SOI娃晶片（Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的娃），或者需要镀多层介质滤光膜，其成本较高。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光电二极管、紫外探测器集成电路及其制造方法，使得基于标准半导体工艺即可制造半导体紫外线探测器，降低制造成本。
[0004]第一方面，提供一种光电二极管，包括
[0005]硅基底；
[0006]第一半导体区域，具有第一导电类型，形成在所述硅基底中，在受光表面一侧具有多个下凹结构。
[0007]优选地，所述光电二极管还包括：
[0008]第二半导体区域，具有第二导电类型，与所述第一半导体区域分离地形成在所述娃基底中；
[0009]第一电极，与所述第一半导体区域连接；
[0010]第二电极，与所述第二半导体区域连接。
[0011]优选地，所述多个下凹结构为平行排列的多个凹槽或阵列形式排列的多个凹坑。
[0012]优选地，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N+重掺杂区，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
[0013]优选地，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N阱，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
[0014]优选地，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为形成在N阱中的P+重掺杂区，所述第二半导体区域为形成在所述N阱中的N+重掺杂区。
[0015]第二方面，一种光电二极管制造方法，包括：
[0016]在硅基底上形成对可见光敏感的光电二极管结构，所述光电二极管结构包括形成在所述硅基底中的第一半导体区域，所述第一半导体区域具有第一导电类型；
[0017]在所述第一半导体区域的受光表面一侧形成多个下凹结构。
[0018]优选地，所述多个下凹结构为多个凹槽或多个凹坑。
[0019]优选地，所述在所述第一半导体区域的受光表面一侧形成多个下凹结构包括：
[0020]以覆盖所述受光表面的、具有多个孔洞的金属层作为掩膜进行硅刻蚀形成所述下凹结构。
[0021]其特征在于，所述光电二极管结构还包括：
[0022]第二半导体区域，具有第二导电类型，与所述第一半导体区域分离地形成在所述娃基底中；
[0023]第一电极，与所述第一半导体区域连接；
[0024]第二电极，与所述第二半导体区域连接。
[0025]优选地，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N+重掺杂区，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
[0026]优选地，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N阱，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
[0027]优选地，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为形成在N阱中的P+重掺杂区，所述第二半导体区域为形成在所述N阱中的N+重掺杂区。
[0028]第三方面，提供一种紫外探测器集成电路，包括：
[0029]第一光电二极管结构，形成于硅基底上，用于检测紫外线和可见光；
[0030]第二光电二极管结构，包括形成于所述硅基底中的、具有平坦受光表面的第一半导体区域；和
[0031]检测电路结构，与所述第一光电二极管和第二光电二极管形成在同一硅基底上，用于获取与所述第一光电二极管和第二光电二极管输出的光电流的差值相关的参数。
[0032]优选地，所述第一光电二极管结构包括：
[0033]第一半导体区域，具有第一导电类型，在受光表面一侧具有多个下凹结构。
[0034]优选地，所述第一光电二极管还包括：
[0035]第二半导体区域，具有第二导电类型，与所述第一半导体区域分离地形成在所述娃基底中；
[0036]第一电极，与所述第一半导体区域连接；
[0037]第二电极，与所述第二半导体区域连接。
[0038]优选地，所述多个下凹结构为多个凹槽或多个凹坑。
[0039]优选地，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N+重掺杂区，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
[0040]优选地，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N阱，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
[0041]优选地，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为形成在N阱中的P+重掺杂区，所述第二半导体区域为形成在所述N阱中的N+重掺杂区。
[0042]优选地，所述第一光电二极管结构和所述第二光电二极管结构在所述硅基底上占用相同的面积。
[0043]优选地，所述检测电路结构包括：
[0044]第一放大器，用于对第一光电二极管输出的第一光电流进行放大并转换为放大的第一信号；
[0045]第二放大器，用于对第二光电二极管输出的第二光电流进行放大并转换为放大的第二信号；
[0046]第一模数转换器，用于将所述第一信号转换为第一数字信号；
[0047]第二模式转换器，用于将所述第二信号转换为第二数字信号；
[0048]减法器，用于计算所述第一数字信号和所述第二数字信号的差值获得表征紫外线强度的信号。
[0049]第四方面，提供一种紫外探测器集成电路的制造方法，包括：
[0050]获取基于硅基底形成的包括检测电路半导体结构、第一光电二极管结构和第二光电二极管结构的半导体结构，其中，第一光电二极管结构的受光表面被具有多个孔洞的金属层覆盖，第二光电二极管结构的受光表面被不具有孔洞的金属层覆盖；
[0051]刻蚀所述第一光电二极管结构和所述第二光电二极管结构的受光区域，使得所述金属层露出；
[0052]以金属层作为掩膜进行硅刻蚀；
[0053]刻蚀第一光电二极管结构和第二光电二极管结构的金属层和下方的绝缘层。
[0054]优选地，所述孔洞为平行排列的条状孔洞或阵列排布的圆形或方形孔洞。
[0055]优选地，所述第一光电二极管结构还包括：
[0056]第二半导体区域，具有第二导电类型，与所述第一半导体区域分离地形成在所述娃基底中；
[0057]第一电极，与所述第一半导体区域连接；
[0058]第二电极，与所述第二半导体区域连接。
[0059]优选地，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N+重掺杂区，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
[0060]优选地，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N阱，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
[0061]优选地，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为形成在N阱中的P+重掺杂区，所述第二半导体区域为形成在所述N阱中的N+重掺杂区。
[0062]通过在现有基于一般半导体工艺的二极管结构中的N极区或P极区形成多个下凹结构，使得在下凹结构区域内，硅片表面距离PN结的空电荷区的距离更近，从而使得该二极管能够有效检测紫外线。该光电二极管和现有结构的用于检测可见光的二极管以及检测电路可以形成在同一硅基底上，实现对紫外线的检测。本发明结构简单，成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0063]通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0064]图IA是本发明第一实施例的光电二极管的俯视图；
[0065]图IB是本发明第一实施例的光电二极管的截面图；
[0066]图IC是用于检测可见光的光电二极管的截面图；
[0067]图ID是本发明第一实施例的光电二极管的制造方法的流程图；
[0068]图2是本发明第一实施例另一个优选方式的光电二极管的截面图；
[0069]图3是本发明第一实施例又一个优选方式的光电二极管的截面图；
[0070]图4A是本发明第二实施例的紫外探测器集成电路的电路示意图；
[0071]图4B是本发明第二实施例的紫外探测器的光谱灵敏度曲线图；
[0072]图4C是本发明第二实施例的紫外探测器集成电路的结构示意图；
[0073]图5是本发明第二实施例的紫外探测器集成电路的制造方法的流程图；
[0074]图6A-图6F是本发明第二实施例的紫外探测器集成电路在制造方法不同阶段的截面图。
【具体实施方式】
[0075]以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。
[0076]应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
[0077]如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”的表述方式。
[0078]在本申请中，术语“半导体结构”指在制造半导体器件的各个步骤中形成的整个半导体结构的统称，包括已经形成的所有层或区域。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
[0079]除非在下文中特别指出，半导体器件的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成。
[0080]除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
[0081]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，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。
[0082]本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
[0083]图IA是本发明第一实施例的光电二极管的俯视图。图IB是本发明第一实施例的光电二极管的截面图。以下结合图IA和图IB描述本实施例的光电二极管的半导体结构。光电二极管I包括硅基底11、具有第一导电类型的第一半导体区域12。第一半导体区域12形成在硅基底11中。优选地，第一半导体区域12通过在硅基底11中扩散N型或P型杂质形成。优选地，第一半导体区域12形成为矩形。其中，第一半导体区域12在受光表面一侧形成有多个下凹结构12a。
[0084]在图IA和图IB中，下凹结构12a为平行或非平行设置的多个凹槽。可替代地，下凹结构12a还可以是以阵列方式形成于受光表面一侧的多个凹坑。所述凹坑可以为方形、圆形或其它任意形状。
[0085]光电二极管I还可以包括具有第二导电类型的第二半导体区域13、第一电极14和第二电极15。优选地，第二半导体区域13形成为环绕第一半导体区域12的开口环状。第一电极14设置在第一半导体区域上，与第一半导体区域12连接。优选地，第一电极14形成为环状。第二电极15设置在第二半导体区域上，与第二半导体区域13连接。优选地，第二电极15设置为与第二半导体区域相同的形状。
[0086]第一导电类型为N型或P型中的一种，第二导电类型为N型或P型中的另一种。
[0087]具有第一导电类型的第一半导体区域12与硅基底11或形成在硅基底11中其它类型的半导体区域形成光电二极管的PN结。第一半导体区域12在受光面接收可见光和紫外线，由此产生载流子通过PN结的空间电荷区产生光电流，实现可见光和紫外线检测。
[0088]图IC是用于检测可见光的光电二极管的截面图。图IC中的光电二极管I’与图IB所示的光电二极管结构基本相同。两者区别在于图IC的第一半导体区域的受光面是平坦的，没有形成图IB所示的下凹结构。
[0089]在本实施例中，硅基底11为P型硅基底，第一半导体区域12为N+重掺杂区，其可以利用N+粒子对硅基底在预定区域进行扩散形成。
[0090]在本实施例中，用于检测紫外线的二极管半导体结构利用CMOS (ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）工艺制作。具体地，其可以利用基于CMOS工艺制作的NMOS器件的源漏区形成。
[0091]根据光在硅中的吸收特性，光的波长越短，则其在硅中穿透的深度越浅；波长越长，则穿透深度越深。紫外线的波长比较短，因此，紫外线的大部分光子都是在硅基底的第一半导体区域表面很薄一层内被吸收并被转换为光生载流子（电子、空穴）或热能的。另夕卜，根据光电二极管的特性，只有在PN结的空间电荷区内（图IB和图IC截面图中两条虚线之间）或者空间电荷区附近产生的光生载流子才能形成有效的光电流输出给检测电路。在图IC所示的检测可见光的光电二极管I’中，空间电荷区距离硅片表面较远，而紫外线产生的光生载流子又主要在第一半导体区域很薄的一层内，无法形成有效的光电流，因此，其仅对可见光敏感。而通过在普通的光电二极管的表面刻蚀多个下凹结构，在下凹结构的底部缩短空间电荷区和硅片表面之间距离，可以让更多的紫外线能够到达空间电荷区，这样紫外线产生的光生载流子就能更多的形成有效光电流输出。因此，图IA和图IB所示的光电二极管I对紫外线更加敏感。
[0092]同时，光电二极管I的第一半导体区域即存在下凹的部分，又存在一些没被刻蚀的遗留下来的部分，下凹的部位用来将紫外线更有效的转换为光电流；未下凹的部分可以用来收集可见光生载流子，作为可见光的光电流的通路，所有这些凸起的地方都是连在一起的，最终通过光电二极管的N极输出。因此，光电二极管I输出的光电流可以表征紫外线的强度和可见光强度之和。
[0093]通过求取光电二极管I和光电二极管I’的输出的差值，可以实现对紫外线强度的检测。
[0094]图ID是本发明第一实施例的光电二极管的制造方法的流程图。如图ID所示，所述方法包括：
[0095]步骤1100、在硅基底上形成对可见光敏感的光电二极管结构。
[0096]该光电二极管结构为基于标准半导体工艺制备的任何现有的光电二极管结构。
[0097]步骤1200、在所述第一半导体区域的受光表面一侧形成多个下凹结构。
[0098]优选地，所述多个下凹结构为多个凹槽或多个凹坑。
[0099]在一个优选的实施方式中，步骤1200可以以覆盖所述受光表面的、具有多个孔洞的金属层作为掩膜进行硅刻蚀来形成所述下凹结构。
[0100]本实施例在现有的可见光光电二极管的第一半导体区域的受光表面一侧形成下凹结构从而使得其对紫外线敏感。由此，可以基于常用半导体工艺（例如CMOS工艺）制造紫外探测光电二极管，降低了生产成本。并且，由于可以采用常用的半导体工艺制造，本实施例的光电二极管可以与其它的电路元件集成制造。
[0101]使用现有的标准CMOS工艺还可以基于PMOS源漏区制造片上光电二极管。也即，基于形成在P型硅基底上的N阱以及在N阱中扩散形成P+重掺杂区形成PN结。其中，P+重掺杂区作为光电二极管的受光区域，具有受光表面。通过在P+重掺杂区表面形成多个下凹结构也可以获得对紫外线敏感的光电二极管。图2是本发明第一实施例另一个优选方式光电二极管的截面图。如图2所示，光电二极管2包括硅基底21和具有第一导电类型的第一半导体区域22。第一半导体区域22形成在硅基底21中。在本实施例中，第一半导体区域22为形成在硅基底21的N阱21a中的P+重掺杂区22。其中，第一半导体区域22 (也即P+重掺杂区21b)在受光表面一侧形成有多个下凹结构22a。
[0102]下凹结构22a可以为平行或非平行设置的多个凹槽。可替代地，下凹结构还可以是以阵列方式形成于受光表面一侧的多个凹坑。所述凹坑可以为方形、圆形或其它形状。
[0103]同时，光电二极管2还包括具有第二导电类型的第二半导体区域23以及第一电极24和第二电极25。在本实施例中，第二半导体区域23为形成在N阱21a中的、与P+重掺杂区分离设置的N+重掺杂区域。第一电极24与第一半导体区域21连接，第二电极25与第二半导体区域23连接。各半导体区域的形状以及电极的形状与图IA中类似，在此不再赘述。
[0104]使用现有的标准CMOS工艺还可以基于N阱制造片上光电二极管。也即，基于P型硅基底和形成在P型硅基底上的N阱形成PN结。其中N阱为光电二极管的受光区域，具有受光表面。通过在N阱表面形成多个下凹结构也可以获得对紫外线敏感的光电二极管。图3是本发明第一实施例又一个优选方式的光电二极管的截面图。如图3所示，光电二极管3包括硅基底31和具有第一导电类型的第一半导体区域32。第一半导体区域32形成在硅基底31中。在本实施例中，第一半导体区域为形成在硅基底31的N阱32。其中，第一半导体区域32 (也即P+重掺杂区21b)在受光表面一侧形成有多个下凹结构32a。
[0105]下凹结构32a可以为平行或非平行设置的多个凹槽。可替代地，下凹结构还可以是以阵列方式形成于受光表面一侧的多个凹坑。所述凹坑可以为方形、圆形或其它形状。
[0106]同时，光电二极管3还包括具有第二导电类型的第二半导体区域33以及第一电极34和第二电极35。在本实施例中，第二半导体区域33为形成在P型半导体基底中的、与N阱32分离的P+重掺杂区域。第一电极34与第一半导体区域31连接，第二电极35与第二半导体区域33连接。各半导体区域的形状以及电极的形状与图IA中类似，在此不再赘述。
[0107]应理解，也可以对应地通过在N型硅基底上对应的标准半导体工艺形成本实施例的光电二极管。
[0108]如上所述，例用本发明第一实施例的光电二极管可以制造低成本的紫外探测器。图4A是本发明第二实施例的紫外探测器集成电路的电路示意图。如图4A所示，紫外探测器4包括第一光电二极管Dl和第二光电二极管D2。第一光电二极管Dl为对紫外线敏感的光电二极管，其可以形成为如上所述的各类形式。第二光电二极管D2为仅对可见光敏感的光电二极管。由于第一光电二极管Dl输出的光电流表征紫外线和可见光强度的和，而第二光电二极管D2输出的光电流表征可见光的强度。因此，通过检测电路41将第一光电二极管Dl和第二光电二极管D2输出的光电流放大后转换为数字信号相减，可以获得表征紫外线强度的参数。图4B中示出了将第一光电二极管Dl与第二光电二极管D2的光电流相减后的光谱灵敏度曲线。优选地，检测电路41包括第一放大器AMP1、第二放大器AMP2、第一模数转换器ADC1、第二模数转换器ADC2和减法器SUB。第一放大器AMPl用于对第一光电二极管Dl输出的第一光电流进行放大，将其转换为放大的第一信号。第一信号为电流或电压信号。第二放大器AMP2用于对第二光电二极管D2输出的第二光电流进行放大，将其转换为放大的第二信号。第二信号为电流或电压信号。第一模数转换器ADCl和第二模数转换器ADC2分别用于将第一信号和第二信号转换为第一数字信号和第二数字信号。减法器SUB用于计算第一数字信号和第二数字信号的差值获得表征紫外线强度的信号。
[0109]应理解，图4A中所示的检测电路41仅为示例，本领域技术人员可以采用其它任何可以检测两个光电二极管输出电流差值的电路来实现检测电路41。
[0110]图4C是本发明第二实施例的紫外探测器集成电路的结构示意图。如图4C所示，由于第一光电二极管Dl和第二光电二极管D2可以采用标准CMOS工艺制造，紫外探测器集成电路的第一光电二极管D1、第二光电二极管D2和检测电路41可以制造在同一个硅基底上。其中，第一光电二极管Dl、第二光电二极管D2和检测电路41分别形成于硅基底中不同区域。其中，第一光电二极管Dl具有露出的第一受光表面，其在第一受光表面一侧形成有多个下凹结构。由此，第一光电二极管Dl同时对紫外线和可见光敏感。第二光电二极管D2具有与第一光电二极管D2基本相同的结构，其具有露出的第二受光表面，第二受光表面为基本平的表面，不存在下凹结构。由此，第二光电二极管D2仅对可见光敏感。检测电路41为基于CMOS工艺形成的模拟-数字混合集成电路，其用于获得第一光电二极管Dl和第二光电二极管D2的差值，从而检测紫外线。如上所述，检测电路41可以采用各种现有的电路实现。
[0111]应理解，本实施例中提及的表述“露出”是指表面可以暴露在光照下不被遮挡，这包括表面直接暴露在外的情形，也包括在表面上设置透明的层，使得表面并未直接暴露在外的情形。
[0112]应理解，虽然图4C中示出的为以N+重掺杂区作为第一半导体区域的集成电路，显然图2和图3中的光电二极管结构也可以应用于本实施例。
[0113]由此，本实施例的紫外探测器集成电路可以以标准的CMOS工艺制造在同一硅基底上，成本低，集成度高。
[0114]图5是本发明第三实施例的紫外探测器集成电路的制造方法的流程图。如图5所示，所述方法包括：
[0115]步骤5100、基于娃基底形成半导体结构60a，半导体结构60a包括检测电路半导体结构61、第一光电二极管结构62和第二光电二极管结构63。其中，第一光电二极管结构62的受光表面上设置有具有孔洞的金属层，第二光电二极管结构63的受光表面上用完整的金属层覆盖。
[0116]优选地，第一光电二极管结构62和第二光电二极管结构63在硅基底上占用的区域面积基本相同。
[0117]由于各部分结构与标准的半导体工艺兼容，因此，可以基于标准半导体工艺在同一硅基底上形成上述半导体结构。如图6A所示，在步骤5100后检测电路结构61中可以包括N+重掺杂区61a、P+重掺杂区61b、多晶娃栅61c、N讲61d和金属连线61e。第一光电二极管结构62用于形成对紫外线敏感的光电二极管。其包括第一半导体区域62a、第二半导体区域62b、第一电极62c和第二电极62d，还包括覆盖第一半导体区域62a的金属层62e和设置于第一半导体区域62a和金属层62e之间的绝缘层62f。绝缘层62f可以为二氧化硅。金属层62e形成有多个孔洞，所述孔洞可以按条状平行或近似平行分布，也可以为阵列形式多个方形、圆形或其它形状的孔洞。第二光电二极管结构63用于形成仅对可见光敏感的光电二极管，其包括第一半导体区域63a、第二半导体区域63b、第一电极63c和第二电极63d，还包括覆盖第一半导体区域63a的金属层63e和设置于第一半导体区域63a和金属层63e之间的绝缘层63f。绝缘层63f可以为二氧化硅。金属层63e完整地覆盖受光区域。由此，在后续的工艺流程中，第二光电二极管结构63被金属层63e覆盖的区域可以被保护而不被刻蚀。而由于存在孔洞，第一光电二极管结构62被金属层62e覆盖的区域会被部分刻蚀形成下凹结构，由此形成不同结构的光电二极管。金属层材料可以采用铝。
[0118]半导体结构60a还可以包括填充以实现平坦化的绝缘层64和钝化层65。绝缘层64可以采用二氧化硅。
[0119]本实施例以形成图4C所示的集成电路为例进行说明。在图6A中，第一半导体区域62a、63a为形成在硅基底中的N+重掺杂区域，第二半导体区域62b、63b为形成在硅基底中的P+重掺杂区域。应理解，本实施例的制造方法也可以用于制造应用图2、图3所示结构的光电二极管的紫外探测器集成电路。
[0120]步骤5200、刻蚀第一光电二极管结构62和第二光电二极管结构63的受光区域，使得金属层露出。
[0121]如图6B所示，可以首先设置图形化的光刻胶66限定第一光电二极管结构62和第二光电二极管结构63的受光区域。
[0122]如图6C所示，刻蚀后，受光区域的钝化层和绝缘层被去除。在第一光电二极管结构62的受光区域内，金属层62e的孔洞中的绝缘材质被刻蚀使得孔洞下方的第一半导体区域被露出。而在第二光电二极管结构63的受光区域内，金属层63e被部分露出，由于金属层63e的保护，其下方的绝缘材质未被刻蚀。由此，第二光电二极管结构63的第一半导体区域未露出。
[0123]步骤5300、以金属层作为掩膜进行硅刻蚀。由此，可以在第一光电二极管结构的受光区域形成多个下凹结构。
[0124]本步骤中的刻蚀可以用干法刻蚀、各向同性湿法刻蚀或各向异性湿法刻蚀。图6D示出了进行各向同性湿法刻蚀后的状态。第二光电二极管63的第一半导体区域由于被金属层63e保护，所以不会被刻蚀。而第一光电二极管62的第一半导体区域在金属层62e下方的部分被露出，因此，会在相应的位置形成下凹结构。
[0125]步骤5400、刻蚀第一光电二极管结构62和第二光电二极管结构63的金属层和下方的绝缘层。由此，第一光电二极管结构62和第二光电二极管结构63的第一半导体区域被露出，如图6E所示。
[0126]本实施例还可以包括步骤5500(图中未示出）、去除步骤5100中形成的光刻胶
66 ο
[0127]由此，可以获得紫外探测器集成电路，如图6F所示。
[0128]优选地，还可以在被露出的第一半导体区域沉积减反射薄膜，沉积保护层，然后进行划片封装。
[0129]由此，通过有孔洞的金属层覆盖第一光电二极管结构的第一半导体区域，通过没有孔洞的金属层覆盖第二光电二极管结构的第一半导体区域，可以基于标准半导体工艺(例如CMOS工艺）同时制造紫外探测光电二极管和可见光敏感的光电二极管，降低了生产成本。
[0130]以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种光电二极管，包括 娃基底； 第一半导体区域，具有第一导电类型，形成在所述硅基底中，在受光表面一侧具有多个下凹结构。
2.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述光电二极管还包括: 第二半导体区域，具有第二导电类型，与所述第一半导体区域分离地形成在所述硅基底中； 第一电极，与所述第一半导体区域连接； 第二电极，与所述第二半导体区域连接。
3.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述多个下凹结构为多个凹槽或多个凹坑。
4.根据权利要求2所述的光电二极管，其特征在于，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N+重掺杂区，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
5.根据权利要求2所述的光电二极管，其特征在于，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N阱，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
6.根据权利要求2所述的光电二极管，其特征在于，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为形成在N阱中的P+重掺杂区，所述第二半导体区域为形成在所述N阱中的N+重掺杂区。
7.一种光电二极管制造方法，包括: 在硅基底上形成对可见光敏感的光电二极管结构，所述光电二极管结构包括形成在所述硅基底中的第一半导体区域，所述第一半导体区域具有第一导电类型； 在所述第一半导体区域的受光表面一侧形成多个下凹结构。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述多个下凹结构为多个凹槽或多个凹坑。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在所述第一半导体区域的受光表面一侧形成多个下凹结构包括: 以覆盖所述受光表面的、具有多个孔洞的金属层作为掩膜进行硅刻蚀形成所述下凹结构。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光电二极管结构还包括: 第二半导体区域，具有第二导电类型，与所述第一半导体区域分离地形成在所述硅基底中； 第一电极，与所述第一半导体区域连接； 第二电极，与所述第二半导体区域连接。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N+重掺杂区，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N阱，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为形成在N阱中的P+重掺杂区，所述第二半导体区域为形成在所述N阱中的N+重掺杂区。
14.一种紫外探测器集成电路，包括: 第一光电二极管结构，形成于硅基底上，用于检测紫外线和可见光； 第二光电二极管结构，包括形成于所述硅基底中的、具有平坦受光表面的第一半导体区域-M 检测电路结构，与所述第一光电二极管和第二光电二极管形成在同一硅基底上，用于获取与所述第一光电二极管和第二光电二极管输出的光电流的差值相关的参数。
15.根据权利要求14所述的紫外探测器集成电路，其特征在于，所述第一光电二极管结构包括: 第一半导体区域，具有第一导电类型，在受光表面一侧具有多个下凹结构。
16.根据权利要求15所述的紫外探测器集成电路，其特征在于，所述第一光电二极管还包括: 第二半导体区域，具有第二导电类型，与所述第一半导体区域分离地形成在所述硅基底中； 第一电极，与所述第一半导体区域连接； 第二电极，与所述第二半导体区域连接。
17.根据权利要求15所述的紫外探测器集成电路，其特征在于，所述多个下凹结构为多个凹槽或多个凹坑。
18.根据权利要求16所述的紫外探测器集成电路，其特征在于，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N+重掺杂区，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
19.根据权利要求16所述的紫外探测器集成电路，其特征在于，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N阱，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
20.根据权利要求16所述的紫外探测器集成电路，其特征在于，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为形成在N阱中的P+重掺杂区，所述第二半导体区域为形成在所述N阱中的N+重掺杂区。
21.根据权利要求14所述的紫外探测器集成电路，其特征在于，所述第一光电二极管结构和所述第二光电二极管结构在所述硅基底上占用相同的面积。
22.根据权利要求14所述的紫外探测器集成电路，其特征在于，所述检测电路结构包括: 第一放大器，用于对第一光电二极管输出的第一光电流进行放大并转换为放大的第一信号; 第二放大器，用于对第二光电二极管输出的第二光电流进行放大并转换为放大的第二信号; 第一模数转换器，用于将所述第一信号转换为第一数字信号； 第二模式转换器，用于将所述第二信号转换为第二数字信号； 减法器，用于计算所述第一数字信号和所述第二数字信号的差值获得表征紫外线强度的信号。
23.一种紫外探测器集成电路的制造方法，包括: 获取基于硅基底形成的包括检测电路半导体结构、第一光电二极管结构和第二光电二极管结构的半导体结构，其中，第一光电二极管结构的受光表面被具有多个孔洞的金属层覆盖，第二光电二极管结构的受光表面被不具有孔洞的金属层覆盖； 刻蚀所述第一光电二极管结构和所述第二光电二极管结构的受光区域，使得所述金属层露出； 以金属层作为掩膜进行硅刻蚀； 刻蚀第一光电二极管结构和第二光电二极管结构的金属层和下方的绝缘层。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述孔洞为平行排列的条状孔洞或阵列排布的圆形或方形孔洞。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述第一光电二极管结构还包括: 第二半导体区域，具有第二导电类型，与所述第一半导体区域分离地形成在所述硅基底中； 第一电极，与所述第一半导体区域连接； 第二电极，与所述第二半导体区域连接。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N+重掺杂区，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为N阱，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
28.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述硅基底为P型硅基底，所述第一半导体区域为形成在N阱中的P+重掺杂区，所述第二半导体区域为形成在所述N阱中的N+重掺杂区。
【文档编号】H01L31/0352GK104505410SQ201410852685
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】周健, 胡铁刚 申请人:杭州士兰微电子股份有限公司