光电二极管和紫外探测器集成电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体技术，具体涉及一种光电二极管和紫外探测器集成电路。
【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-1nsulator，绝缘衬底上的娃)，或者需要镀多层介质滤光膜，其成本较高。
【实用新型内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种光电二极管和紫外探测器集成电路，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，提供一种紫外探测器集成电路，包括:
[0016]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；
[0017]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
[0018]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。
[0019]优选地，所述第一光电二极管结构包括:
[0020]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。
[0021]优选地，所述第一光电二极管还包括:
[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，所述多个下凹结构为多个凹槽或多个凹坑。
[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+重掺杂区，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N阱，所述第二半导体区域为P+重掺杂区。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]优选地，所述检测电路结构包括:
[0031]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；
[0032]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;
[0033]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；
[0034]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；
[0035]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。
[0036]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。本实用新型结构简单，成本低。
【附图说明】
[0037]通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0038]图1A是本实用新型第一实施例的光电二极管的俯视图；
[0039]图1B是本实用新型第一实施例的光电二极管的截面图；
[0040]图1C是用于检测可见光的光电二极管的截面图；
[0041]图1D是本实用新型第一实施例的光电二极管的制造方法的流程图；
[0042]图2是本实用新型第一实施例另一个优选方式的光电二极管的截面图；
[0043]图3是本实用新型第一实施例又一个优选方式的光电二极管的截面图；
[0044]图4A是本实用新型第二实施例的紫外探测器集成电路的电路示意图；
[0045]图4B是本实用新型第二实施例的紫外探测器的光谱灵敏度曲线图；
[0046]图4C是本实用新型第二实施例的紫外探测器集成电路的结构示意图；
[0047]图5是本实用新型第二实施例的紫外探测器集成电路的制造方法的流程图；
[0048]图6A-图6F是本实用新型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】
[0049]以下将参照附图更详细地描述本实用新型。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。
[0050]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”。
[0051]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。
[0052]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。在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，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实用新型。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实用新型。
[0053]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。
[0054]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。
[0055]在本实用新型的描述中，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，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0056]本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
[0057]图1A是本实用新型第一实施例的光电二极管的俯视图。图1B是本实用新型第一实施例的光电二极管的截面图。以下结合图1A和图1B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。
[0058]在图1A和图1B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。
[0059]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。
[0060]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。
[0061]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