光敏三极管的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，特别是涉及一种光敏三极管。


背景技术：

2.目前，国内外的光敏三极管的发射极的形状一般均为点状，譬如，目前光敏三极管的发射极的形状大都为圆形，直径为120μm左右。
3.然而，发射极的形状为点状的光敏三极管存在饱和压降较大，集电极电流在低电压时存在压缩效应的问题，特别是输出电流(ic)大于5毫安(ma)以后，上述光敏三极管的饱和压降会大于0.5v(伏特)，光敏三极管的集电极电流的压缩效应更明显，从而影响光敏三极管的性能。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有技术中的光敏三极管由于采用点状发射极而存在的饱和压降较大，集电极电流在低电压时存在压缩效应的问题，提供一种光敏三极管。
5.本实用新型提供一种光敏三极管，所述光敏三极管的发射极的周长大于相同面积条件下的点状发射极的周长。
6.上述光敏三极管中，相较于采用点状发射电极的光敏三极管，通过增加光敏三极管的发射极的周长，可以有效降低光敏三极管大电流情况下的饱和压降，集电极电流的压缩效应也可以得到明显改善，从而确保光敏三极管的性能。
7.在其中一个实施例中，所述发射极的形状包括梅花状、边缘端部呈弧形的梳状或边缘端部呈弧形的十字形。
8.本实用新型的光敏三极管通过将发射极的形状设置为梅花形或将发射极的边缘端部设置为弧形，在相同面积的情况下可以增加发射极121的周长的同时，还可以使得发射极121的端部均不是尖端结构，可以避免发射极的电场集中，避免尖端放电，从而确保光敏三极管的性能。
9.在其中一个实施例中，所述光敏三极管还包括：
10.外延片；
11.p型轻掺杂区，位于所述外延片内；所述p型轻掺杂区为所述光敏三极管的基极；
12.n型重掺杂区，位于所述p型轻掺杂区内；所述n型重掺杂区为所述光敏三极管的所述发射极。
13.在其中一个实施例中，所述外延片包括n型重掺杂基底及位于所述n型重掺杂基底上表面的n型轻掺杂外延层，所述外延片作为所述光敏三极管的集电极；所述p型轻掺杂区位于所述n型轻掺杂外延层内。
14.在其中一个实施例中，所述外延片的表面还设有保护层，所述保护层位于硅芯片的表面。
15.在其中一个实施例中，所述保护层包括：
16.二氧化硅层，所述二氧化硅层位于所述n型轻掺杂外延层的上表面；
17.氮化硅层，位于所述二氧化硅层的上表面。
18.在其中一个实施例中，所述光敏三极管还包括：
19.基极引出电极，所述基极引出电极与所述基极相接触；
20.发射极引出电极，所述发射极引出电极与所述发射极相接触；
21.集电极引出电极，所述集电极引出电极位于所述外延片的底部。
22.在其中一个实施例中，所述基极引出电极为铝电极。
23.在其中一个实施例中，所述发射极引出电极为铝电极。
24.在其中一个实施例中，所述集电极引出电极为镍电极或金电极。
25.本实用新型的光敏三极管具有如下有益效果：本实用新型的光敏三极管中，相较于采用点状发射电极的光敏三极管，通过增加光敏三极管的发射极的周长，可以有效降低光敏三极管大电流情况下的饱和压降，集电极电流的压缩效应也可以得到明显改善，从而提高光敏三极管的性能。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
27.图1为本实用新型提供的光敏三极管的俯视结构示意图；
28.图2为本实用新型提供的光敏三极管的截面结构示意图；
29.图3为现有的普通型光敏三极管在不同发光管电流下的电压-电流曲线图；
30.图4为本实用新型提供的光敏三极管在不同发光管电流下的电压-电流曲线图。
31.附图标记说明：10、n型轻掺杂外延层；11、p型轻掺杂区；12、n型重掺杂区；121、发射极；13、n型重掺杂基底；14、保护层；141、二氧化硅层；142、氮化硅层；15、基极引出电极；16、发射极引出电极；17、集电极引出电极。
具体实施方式
32.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的实施例。但是，本实用新型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实用新型的公开内容更加透彻全面。
33.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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型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，不是旨在于限制本实用新型。
34.可以理解，本实用新型所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
35.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连
接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
36.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，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
37.现有的光敏三极管的发射极的形状一般均为点状，譬如，目前光敏三极管的发射极的形状大都为圆形。然而，发射极的形状为点状的光敏三极管存在饱和压降较大，集电极电流在低电压时存在压缩效应的问题，特别是输出电流(ic)大于5毫安(ma)以后，上述光敏三极管的饱和压降会大于0.5v(伏特)，光敏三极管的集电极电流的压缩效应更明显，从而影响光敏三极管的性能。
38.请参阅图1，本实用新型提供一种光敏三极管，光敏三极管的发射极121的周长大于相同面积条件下的点状发射极的周长。即本实用新型的光敏三极管的发射极的形状不是点状，其周长相较于具有相同面积的点状发射极的周长更长。
39.本实用新型的光敏三极管中，相较于采用点状发射电极的光敏三极管，通过增加光敏三极管的发射极121的周长，可以有效降低光敏三极管大电流情况下的饱和压降，光敏三极管的集电极电流的压缩效应也可以得到明显改善，从而提高光敏三极管的性能。
40.在一个示例中，发射极121的形状可以根据实际设计，具体的，发射极121的形状可以为梅花形，发射极121的形状也可以为边缘端部呈弧形的梳状，发射极121的形状还可以为边缘端部呈弧形的十字形等等。
41.本实用新型的光敏三极管通过将发射极121的形状设置为梅花形或将发射极121的边缘端部设置为弧形，在相同面积的情况下可以增加发射极121的周长的同时，还可以使得发射极121的端部均不是尖端结构，可以避免发射极121的电场集中，避免尖端放电，从而确保光敏三极管的性能。
42.在一个示例中，请结合图1参阅图2，图2为沿图1中的光敏三极管的俯视结构示意图中aa方向的截面结构示意图，由图2可知，光敏三极管还包括：外延片(未标示出)；p型轻掺杂区11，p型轻掺杂区11位于外延片内；p型轻掺杂区11为光敏三极管的基区；n型重掺杂区12，n型重掺杂区12位于p型轻掺杂区11内；n型重掺杂区12为光敏三极管的发射区121。
43.在一个示例中，n型重掺杂区12可以为通过对p型轻掺杂区11进行n型的离子注入，使得部分p型轻掺杂区11反型以形成n型重掺杂区12。n型重掺杂12的面积小于p型轻掺杂11的面积，n型重掺杂区12的深度小于p型轻掺杂区11的深度。
44.在一个示例中，外延片包括n型重掺杂基底13及位于n型重掺杂基底13上表面的n型轻掺杂外延层10，外延片作为光敏三极管的集电极；p型轻掺杂区11位于n型轻掺杂外延层10内。
45.在一个示例中，n型重掺杂基底13可以为n型重掺杂的硅基底。
46.在一个示例中，n型轻掺杂外延层10可以为通过外延工艺在n型重掺杂基底的上表面外延生长的n型轻掺杂外延层。
47.在一个示例中，p型轻掺杂区11可以为通过对n型轻掺杂外延层10进行p型的离子注入，使得部分n型轻掺杂外延层10反型以形成p型轻掺杂区11。p型轻掺杂区11的面积小于
n型请掺杂外延层10的面积，p型轻掺杂区11的深度小于n型轻掺杂外延层10的深度。
48.在一个示例中，外延片的表面还设有保护层14，保护层14位于n型轻掺杂外延层10的上表面。
49.在一个示例中，保护层14可以为双层结构，具体的，保护4可以为二氧化硅层加氮化硅层。
50.在另一个示例中，如图2所示，保护层14为多层结构，保护层14包括：二氧化硅层141，二氧化硅层141位于n型轻掺杂外延层10的上表面；氮化硅层142，氮化硅层142位于二氧化硅层141的上表面。
51.优选地，本实施例中，保护层14包括二氧化硅层141及氮化硅层142，保护层14如果仅包括氮化硅层142，但由于氮化硅层与n型轻掺杂外延层10之间膨胀系数差异较大，会导致保护层14与n型轻掺杂外延层10开裂剥离，从而影响光敏三极管的性能；本实施例的光敏三极管中，保护层14包括如上所述的二氧化硅层141及氮化硅层142；通过在氮化硅层142与n型轻掺杂外延层10之间设置氧化硅层141，可以使得相邻层的膨胀系数差异较小，避免保护层14开裂，从而确保光敏三极管的性能。
52.需要说明的是，形成有p型轻掺杂区11及n型重掺杂区12的外延片共同构成硅芯片。
53.具体的，保护层14覆盖所述硅芯片的上面。
54.在一个示例中，光敏三极管还包括：基极引出电极15，基极引出电极15与基极相接触；发射极引出电极16，发射极引出电极16与发射极121相接触；集电极引出电极17，集电极引出电极17位于外延片的底部。
55.具体的，基极引出电极15的一端与基极相接触，基极引出电极15的另一端延伸至保护层14的上表面，以将基极电学引出；发射极引出电极16的一端与发射极121相接触，发射极引出电极16的另一端延伸至保护层14的上表面，已将发射极121电学引出；集电极引出电极17位于n型重掺杂基底13的底部。
56.更为具体的，如图2所示，基极引出电极15的纵截面形状可以为t型，基极引出电极15的上表面高于氮化硅层142的上表面；发射极引出电极16的纵截面形状可以为t形，发射极引出电极16的上表面高于氮化硅层142的上表面。当然，在其他示例中，基极引出电极15的上表面也可以与氮化硅层142的上表面相平齐，发射极引出电极16的上表面也可以与氮化硅层142的上表面相平齐。优选地，本实施例中，基极引出电极15的上表面高于氮化硅层142的上表面，发射极引出电极16的上表面高于氮化硅层142的上表面。
57.在一个示例中，基极引出电极15可以为金属电极，具体的，基极引出电极15可以为铝电极。
58.在一个示例中，发射极引出电极16可以为金属电极，具体的，发射极引出电极16可以为铝电极。
59.在一个示例中，集电极引出电极17可以为金属电极，具体的，集电极引出电极17可以为镍电极，集电极引出电极17也可以为金电极。
60.请参阅图3，图3为现有的具有点状发射电极的光敏三极管在不同发光管电流下的电压-电流曲线图，图3中横坐标为集电极-发射极之间的电压，纵坐标为集电极-发射极的电流ic，相邻电压-电流曲线的发光管电流(if)相差1毫安，图3中给出电压-电流曲线的发
光管电流分别为1ma、2ma、3ma、4ma、5ma及6ma作为示例；由图3可知，具有点状发射电极的光敏三极管在低电压(譬如小于0.2v)时，集电极电流具有明显的压缩效应。
61.请参阅图4，图4为本实用新型的光敏三极管在不同发光管电流下的电压-电流曲线图，图4中横坐标为集电极-发射极之间的电压，纵坐标为集电极-发射极的电流ic，相邻电压-电流曲线的发光管电流(if)相差1毫安，图4中给出电压-电流曲线的发光管电流分别为1ma、2ma、3ma、4ma、5ma及6ma作为示例；由图4可知，本实用新型通过将发射电极改成非点状以增加其周长后，光敏三极管在低电压(譬如小于0.2v)时的压缩效应可以得到很大的改善。
62.综上可知，本实用新型提供一种光敏三极管，所述光敏三极管的发射极的周长大于相同面积条件下的点状发射极的周长。本实用新型的光敏三极管中，相较于采用点状发射电极的光敏三极管，通过增加光敏三极管的发射极的周长，可以有效降低光敏三极管大电流情况下的饱和压降，集电极电流的压缩效应也可以得到明显改善，从而确保光敏三极管的性能。
63.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实用新型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。
64.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的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。
65.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。