光电二极管、电子元件的制作方法

本发明涉及半导体，特别是涉及光电二极管、电子元件。

背景技术：

1、常见的光电二极管探测器通常基于cmos工艺制作成平面结型结构。

2、常规平面结型光电二极管的光谱响应度随结区相对于光入射表面的位置呈现出较大差异。峰值吸收深度临近结区的波长范围的光子对应的量子效率或者光谱响应度更高，而远离的则相对较低。这就造成在光电二极管的响应光谱范围内，短波长谱段与长波长谱段的响应度数值差别很大。尽管可以通过后端的图像加权融合，但是不同波段响应度的较大差异还是会造成信息的丢失，从而产生图像的失真。

3、还有一些通过刻蚀工艺制备出台阶结构来满足不同波长光子吸收深度差异的问题，但是，台阶结构一方面增加了工艺的复杂度，所形成的晶圆表面高度差也不利于后续工艺的表面平坦化、3d互连及封装；另一方面，台面结构刻蚀工艺引入的工艺诱导缺陷和表面态会影响探测器的性能，同时侧壁钝化问题也增大了器件表面钝化的工艺难度，使探测器的暗电流易受到钝化质量的限制。

4、在一些应用场景中，期望探测器需要满足同时在短波长范围和长波长范围都提供较高的光谱响应度。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对不同波长范围的光子高效探测问题，提供一种光电二极管、电子元件。

2、本发明的实施方式提供一种光电二极管，该光电二极管包括：第一光子吸收层，具有第一掺杂类型；公共极层，沿第一方向延伸入第一光子吸收层，具有第二掺杂类型；以及第二光子吸收层，沿第一方向延伸入公共极层，具有第一掺杂类型。

3、本发明提供的光电二极管能够对短波长光和长波长光进行探测。该光电二极管具有较高的光谱响应率及量子效率。此外，该光电二极管适于被可靠、容易地制造，保证其使用寿命和使用性能。

4、在一些实施方式中，第二光子吸收层与第一光子吸收层被公共极层隔开，公共极层包括与第二光子吸收堆叠的第一公共极区和与第二光子吸收层并列的第二公共极区；光电二极管还包括第一收集电极、第二收集电极及公共电极，第一收集电极、第二收集电极及公共电极位于第二光子吸收层沿第一方向背向第一光子吸收层的一侧；第一收集电极与第一光子吸收层电连接，第二收集电极与第二光子吸收层电连接，公共电极与公共极层的第二公共极区电连接。

5、如此设置，可以较容易地形成同侧的多个电极，保证光电流的收集。此外，可控制通光面积，保证光电二极管的整体效率。

6、在一些实施方式中，光电二极管还包括位于第一光子吸收层的第一接触区、位于公共极层的第二接触区及位于第二光子吸收层的第三接触区；第一接触区具有第一掺杂类型且掺杂浓度大于第一光子吸收层的掺杂浓度，用于电连接第一收集电极；第二接触区具有第二掺杂类型且掺杂浓度大于公共极层的掺杂浓度，用于电连接公共电极；第三接触区具有第一掺杂类型且掺杂浓度大于第二光子吸收层的掺杂浓度，用于电连接第二收集电极。

7、如此设置，可保证电连接的效果，并且配合第一光子吸收层、公共极层及第二光子吸收层的构造关系，保证光电二极管内部结构可以较简洁，保障光电转换效率。此外，可利用较简单的制造工艺形成该光电二极管。

8、在一些实施方式中，第二光子吸收层与第一光子吸收层电连接，公共极层包括与第二光子吸收层堆叠的第一公共极区和与第二光子吸收层并列的第二公共极区；光电二极管还包括第一收集电极及公共电极，第一收集电极与第一光子吸收层电连接，公共电极与公共极层的第二公共极区电连接。

9、如此设置，有助于增大受光区域。

10、在一些实施方式中，光电二极管还包括掺杂过渡区，掺杂过渡区沿第一方向延伸入第一光子吸收层，且掺杂过渡区与第二光子吸收层形成一体式结构，掺杂过渡区具有第一掺杂类型；第一收集电极电连接在掺杂过渡区处。

11、如此设置，有助于简化光电二极管的器件结构，也有助于简化后端电路输入端的结构。此外，有助于光电二极管能收集短波光且能收集长波光。

12、在一些实施方式中，光电二极管还包括衬底、第一增透膜系及第一钝化层，衬底位于第一光子吸收层沿第一方向背向第二光子吸收层的一侧，第一增透膜系和第一钝化层依次堆叠于公共电极沿第一方向背向第一光子吸收层的一侧。

13、如此设置，适于经过第一钝化层及第一增透膜系向第二光子吸收层射入光，继而第二光子吸收层/第一光子吸收层可以根据入射的光实现光电效应；有利于调节光电二极管的表面状态，增强光的入射效率，继而有助于提升光电二极管的整体效率。第二光子吸收层可用于吸收短波长光，第一光子吸收层可用于吸收长波长光。

14、在一些实施方式中，光电二极管还包括埋层，埋层位于第一光子吸收层内，埋层具有第一掺杂类型且掺杂浓度大于第一光子吸收层的掺杂浓度。

15、如此设置，可调整第一光子吸收层与公共极层的pn结的耗尽区宽度，提高第一光子吸收层内光生载流子的收集效率，例如向第一收集电极收集。

16、在一些实施方式中，埋层靠近衬底而远离公共极层。

17、如此设置，可在第一光子吸收层内有效地利用所设置的埋层，对耗尽区宽度进行调制，抑制暗电流，并且保证光谱响应度较高。此外，还可以利用埋层的低电阻率，减小光生载流子的渡越时间，从而在一定程度上提高量子效率或光子吸收效率。

18、在一些实施方式中，埋层沿第一方向的投影覆盖公共极层及掺杂过渡区。

19、如此设置，保证公共极层与第一光子吸收层的耗尽区被调制范围，可以控制耗尽区宽度，限制暗电流。另外，埋层的设置方式有助于提高载流子收集效率。

20、在一些实施方式中，光电二极管还包括钝化膜，钝化膜位于第一光子吸收层沿第一方向背向第二光子吸收层的一侧。

21、如此设置，可经过钝化膜向第一光子吸收层射入光，继而第一光子吸收层/第二光子吸收层可以根据入射的光实现光电效应。第一光子吸收层可用于吸收短波长光，第二光子吸收层可用于吸收长波长光。钝化膜有利于调节光电二极管的界面状态，保证光电转换效率。

22、示例性地，光电二极管还包括第二增透膜系及第二钝化层，第二增透膜系和第二钝化层依次堆叠于钝化膜沿第一方向背向第二光子吸收层的一侧。

23、如此设置，可经过第二钝化层和第二增透膜系向第一光子吸收层射入光，增强光的入射效率，继而有助于提升光电二极管的整体效率，并保护光电二极管的整体结构。

24、本发明的实施方式提供一种电子元件，该电子元件包括：电路；及前述的光电二极管，与电路电连接。

25、该电子元件可利用光电二极管在电路中形成信号，光谱响应范围广，性能好，反应精确。

26、示例性地，该电路适于受控地短接公共极层与第一光子吸收层，或受控地短接公共极层与第二光子吸收层。

27、如此可适应不同的使用场景。

28、在另一方面，本发明的实施方式提供一种用于制造光电二极管的方法，该方法包括：形成第一光子吸收层，第一光子吸收层具有第一掺杂类型；形成公共极层，公共极层沿第一方向延伸入第一光子吸收层，具有第二掺杂类型；以及形成第二光子吸收层，第二光子吸收层沿第一方向延伸入公共极层，具有第一掺杂类型。

29、本发明提供的用于制造光电二极管的方法易于实施，形成的光电二极管表面平整，适于配合前后道工序，形成的结构稳定、性能稳定。