光电二极管结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种光电二极管结构
【背景技术】
[0002] 光电二极管（Photodiode)是一种能够将光根据使用方式，转换成电流或者电压 信号的光探测器。常见的传统太阳能电池就是通过大面积的光电二极管来产生电能。光电 二极管与常规的半导体二极管基本相似，只是光电二极管可以直接暴露在光源附近或通过 透明小窗、光导纤维封装，来允许光到达这种器件的光敏感区域来检测光信号。许多用来设 计光电二极管的使用PIN结构（即η型半导体层、本征半导体层以及p型半导体层的堆迭 结构），而不是一般的PN接面，来增加器件对信号的响应速度。光电二极管常常被设计为工 作在逆向偏压状态。
[0003] 当光电二极管在工作状态时，若有一个具有充足能量的光子冲击到光电二极管 上，它将激发一个电子，从而产生自由电子（同时有一个带正电的电洞）。这样的机制也被 称作是内光电效应。如果光子的吸收发生在PIN结构的空乏层，则该区域的内电场将会消 除其间的屏障，使得电洞能够向着阳极的方向运动，电子向着阴极的方向运动，于是光电流 就产生了。由于实际测量到的光电流是漏电流（即光电二极管在工作状态且未受光照时 所产生的电流）和光照产生电流的总合，因此漏电流必须被最小化来提高器件对光的灵敏 度。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型提供一种光电二极管结构，用以降低光电二极管结构在操作时会产生 的漏电流。
[0005] 根据本实用新型一实施方式，一种光电二极管结构，包含第一半导体层、第二半导 体层以及第三半导体层。第二半导体层设置于第一半导体层上，其中第二半导体层具有侧 壁，侧壁具有上部、下部以及连接上部与下部的中央部，中央部的侧壁轮廓实质上形成一平 面。第三半导体层设置于第二半导体层上，其中中央部向上延伸的延伸平面会将第三半 导体层区分为第一本体与第一突出部，第一突出部自延伸平面向相对于第一本体的外侧延 伸。
[0006] 于本实用新型的一个或多个实施方式中，第一半导体层为η型半导体层。
[0007] 于本实用新型的一个或多个实施方式中，第二半导体层为本征半导体层。
[0008] 于本实用新型的一个或多个实施方式中，第三半导体层为ρ型半导体层。
[0009] 于本实用新型的一个或多个实施方式中，第一半导体层的厚度为约200~500埃 (A)Q
[0010] 于本实用新型的一个或多个实施方式中，第二半导体层的厚度为约10000~ 15000 埃(Λ)〇
[0011] 于本实用新型的一个或多个实施方式中，第三半导体层的厚度为约200~800埃 (A)0
[0012] 于本实用新型的一个或多个实施方式中，第一本体具有第一顶面，第一突出部具 有第二顶面，第一顶面与第二顶面邻接。
[0013] 于本实用新型的一个或多个实施方式中，第二顶面自延伸平面向相对于第一顶面 的外侧延伸约100~500 ±矣(人
[0014] 于本实用新型的一个或多个实施方式中，第一突出部自延伸平面向相对于第一本 体的外侧延伸的距离，实质上随其高度增加而递增。
[0015] 于本实用新型的一个或多个实施方式中，中央部向上延伸的延伸平面会将第二半 导体层区分为第二本体与第二突出部，第二突出部自延伸平面向相对于第二本体的外侧延 伸，且第一突出部沿着延伸平面连接第二突出部。
[0016] 于本实用新型的一个或多个实施方式中，第二突出部自延伸平面向相对于第二本 体的外侧延伸的距离，较第一突出部自延伸平面向相对于第一本体的外侧延伸的距离小。
[0017] 于本实用新型的一或多个实施方式中，第二突出部自延伸平面向相对于第二本体 的外侧延伸的距离，实质上随其高度增加而递增。
[0018] 本实用新型上述实施方式通过让第一突出部微幅凸出于第一本体，并形成一个鸟 嘴结构，因此在形成光电二极管结构的反应式离子蚀刻工艺中，第一突出部将可以阻挡可 能会直接撞击到光电二极管结构的侧壁的电浆离子。于是，光电二极管结构的侧壁结构将 不会被破坏，进而大幅度降低光电二极管结构在操作时会产生的漏电流。
【附图说明】
[0019] 图1绘示本实用新型一实施方式的光电二极管结构的剖面示意图。
[0020] 图2绘示本实用新型一实施例的光电二极管结构与传统的光电二极管结构的漏 电流强度-时间图。
[0021] 图3绘示本实用新型不同实施例的光电二极管结构与传统的光电二极管结构的 漏电流强度图。
[0022] 其中，附图标记说明如下：
[0023] 100:光电二极管结构
[0024] 120 :第一半导体层
[0025] 130 :第二半导体层
[0026] 131 :上部
[0027] 132:中央部
[0028] 133 :下部
[0029] 134 :第二本体
[0030] 135:第二突出部
[0031] 140 :第三半导体层
[0032] 141 :第一本体
[0033] 143 :第一顶面
[0034] 144:第一突出部
[0035] 145 :第二顶面
[0036] 190 :延伸平面
[0037] 200 :基板
[0038] 210 :顶面
[0039] 300、400:曲线
【具体实施方式】
[0040] 以下将以附图公开本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的 细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新 型。也就是说，在本实用新型部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简 化附图起见，一些习知惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示。
[0041] 图1绘示本实用新型一实施方式的光电二极管结构100的剖面示意图。本实用新 型不同实施方式提供一种光电二极管结构100。光电二极管结构100主要用于（医疗用）χ 光数位平板感测器。具体而言，光电二极管结构100用于制作X光数位平板感测器的一个 像素单元。
[0042] 如图1所绘示，光电二极管结构100设置于基板200上。光电二极管结构100包 含第一半导体层120、第二半导体层130以及第三半导体层140。第二半导体层130设置于 第一半导体层120上，其中第二半导体层130具有侧壁，侧壁具有上部131、下部133以及连 接上部131与下部133的中央部132,中央部132的侧壁轮廓实质上形成一平面，且此平面 基本上与基板200的顶面210 (或是水平面）实质垂直。第三半导体层140设置于第二半 导体层130上，其中中央部132向上延伸的延伸平面190会将第三半导体层140区分为第 一本体141与第一突出部144,第一突出部144自延伸平面190向相对于第一本体141的外 侦诞伸。
[0043] 具体而言，第一半导体层120为η型半导体层，第二半导体层130为本征 (Intrinsic)半导体层，第三半导体层140为ρ型半导体层。于是，第一半导体层120、第二 半导体层130、第三半导体层140形成一个PIN结构。
[0044] 在形成光电二极管结构100时，通常会使用反应式离子蚀刻（Reactive Ion Etching)工艺，然而在此工艺中，电浆离子可能会撞击到光电二极管结构100的侧壁（例如 上部131、下部133以及中央部132)而破坏光电二极管结构100的侧壁结构，进而使光电二 极管结构100在操作时会产生较大的漏电流。
[0045] 具体而言，在反应式离子蚀刻工艺中，首先会在基板200下方产生负极偏压，于是 电浆离子因为负极偏压的吸引而从上方往下方垂直移动，并撞击光电二极管结构100中所 欲蚀刻膜层，并产生异方向性的蚀刻效果。在电浆离子撞击欲蚀刻膜层后，电浆离子会接触 欲蚀刻膜层并与的化学反应，进而产生等向性的蚀刻效果。
[0046] 然而，前述仅为理想状况的描述，在某些情况中，电浆离子可能会直接撞击到光电 二极管结构100中已蚀刻膜层的侧壁，进而破坏光电二极管结构100的侧壁结构。
[0047] 为此，第三半导体层140具有第一本体141与第一突出部144,且第一突出部144 自延伸平面190向相对于第一本体141的外侧延伸。因为第一突出部144为微幅凸出于第 一本体141，并形成一个鸟嘴（Beak Type)结构，因此第一突出部144将可以阻挡可能会直 接撞击到光电二极管结构100的侧壁的电浆离子。于是，光电二极管结构100的侧壁结构 将不会被破坏，进而大幅度降低光电二极管结构100在操作时会产生的漏电流。
[0048] 具体而言，第一半导体层120、第二半导体层130以及第三半导体层140的材质可 为硅或锗。应了解到，以上所举的第一半导体层120、第二半导体层130以及第三半导体层 140的材质仅为例示，而非用以限制本实用新型，本实用新型所属领域技术人员，可依实际 需要，