【技術實現步驟摘要】
本公開大體上涉及電子組件，且更確切地說涉及光電二極管。本公開還涉及電子裝置，例如包括光電二極管的圖像傳感器。
技術介紹
1、光電二極管是具有pn結并具有檢測光輻射并將其轉換成電信號的能力的半導體元件。更準確地說，光在光電二極管的有源區中形成電子。然后這些電子必須由電子電路回收。
2、圖像傳感器是可以包括多個光電二極管的電子設備，該光電二極管使得圖像傳感器能夠在給定時間獲得場景的圖像。圖像通常由像素陣列形成，每個像素的信息由一個或多個光電二極管獲得。
3、在飛行時間(tof)檢測像素中，像素(像素電路)接收由光源發射的光，然后由與該像素共軛的場景的點反射。飛行時間的測量，即，光從光源傳播到具有與之共軛的像素的場景的點并且從該點傳播到像素所花費的時間，使得能夠計算像素與該點分離的距離。
4、在具有光電二極管的tof圖像傳感器中，通常是間接tof傳感器，在捕獲場景期間，在給定時間形成的電子通常被傳送到存儲器中，然后電子的量被電子電路讀取以獲得關于場景的信息。為了使相對于場景的信息準確且對應于給定時間，電子優選地朝向存儲器快速移位。
5、實際上，對于間接tof傳感器，例如，為了形成3d圖像，距離測量的準確度與像素采樣效率相關聯，像素采樣效率可由本領域中稱為“解調對比度”(dmc)的參數和對背景光的靈敏度來定義。換句話說，測量準確度與像素的光電二極管的速度有關，并且可以由dmc測量。此外，光電二極管中的電子的位移時間或轉移時間越低，解調對比度可以越高，并且相反。
6、例如，需要減
技術實現思路
1、一個實施例克服了已知光電二極管的全部或部分缺點。
2、實施例提供了一種在具有第一表面和第二表面的半導體襯底中形成的光電二極管，所述襯底包括通過外延生長形成的第一n型半導體區域和比所述第一n型半導體區域更重摻雜的第二n型半導體區域，所述第二n型半導體區域從所述襯底的所述第一表面向下延伸到所述第一n型半導體區域中的第一深度；第一n型半導體區域中的摻雜劑濃度在襯底的第二表面和第一表面之間逐漸增加。
3、根據實施例，襯底還包括在第一n型半導體區域和襯底的第二表面之間的p型半導體區域。
4、根據實施例，光電二極管還包括在襯底的第一表面的層級(level)處的第二n型半導體區域上的重p型摻雜半導體區域。
5、根據實施例：所述第一n型半導體區域的高度在從4.5μm至10μm的范圍內，例如從4.5至7.5μm；和/或第二n型半導體區域的深度在從1μm至2μm的范圍內；和/或所述p型半導體區域的高度在從0.5μm至3μm的范圍內，例如從0.5μm至1.5μm。
6、一個實施例提供了一種在具有第一表面和第二表面的半導體襯底中制造光電二極管的方法，所述方法包括：提供第一襯底；通過在所述第一襯底上外延生長形成第一n型半導體區域，所述第一n型半導體區域包括在所述外延生長期間n型摻雜劑濃度的逐漸增加，使得所述第一形成的n型半導體區域包括比距所述第一襯底最近的第二表面n型摻雜更重的距所述第一襯底最遠的第一表面；以及形成比所述第一n型半導體區域更重摻雜的第二n型半導體區域，所述第二n型半導體區域在所述襯底的所述第一表面的層級處從所述第一n型半導體區域的所述第一表面向下形成到所述第一n型半導體區域中的第一深度。
7、根據可應用于光電二極管或光電二極管制造方法的實施例：第一n型半導體區域的摻雜劑濃度以2至100，例如2至10，或甚至2至4的范圍內的比率增加；和/或第二n型半導體區域的摻雜濃度為幾1017at./cm3；和/或通過離子注入形成第二n型區域。
8、根據實施例，第一襯底包括p型半導體區域，并且通過外延生長來形成第一n型半導體區域從p型半導體區域執行。
9、根據實施例，該方法包括：在形成第一n型半導體區域之前，通過從第一襯底外延生長來形成p型半導體區域，以及通過外延生長來形成第一n型半導體區域從所述p型半導體區域執行。
10、根據可應用于光電二極管或光電二極管制造方法的實施例：所述p型半導體區域的摻雜劑濃度基本恒定；或者p型半導體區域的摻雜劑濃度在襯底的第二表面和第一n型半導體區域之間逐漸減小。
11、根據實施例，該方法包括在第二n型半導體區域上形成重p摻雜區域。
12、根據可應用于光電二極管或光電二極管制造方法的實施例：重摻雜p型區的摻雜濃度在1018at./cm3到1019at./cm3的范圍內；和/或通過離子注入形成所述重p摻雜區域；和/或所述襯底由硅制成；和/或跨襯底的高度形成絕緣溝槽以絕緣光電二極管，所述溝槽支持例如電容性深溝槽絕緣。
13、實施例提供了一種包括根據實施例的至少一個光電二極管的電子器件。
14、根據一個實施例，設備是包括多個像素的飛行時間圖像傳感器，每個像素包括至少一個光電二極管。
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1.一種光電二極管，包括：
2.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述半導體襯底還包括在所述第一N型半導體區域與所述半導體襯底的所述第二表面之間的P型半導體區域。
3.根據權利要求2所述的光電二極管，其中所述P型半導體區域距所述第二表面的高度在0.5μm至3μm的范圍內。
4.根據權利要求2所述的光電二極管，其中所述P型半導體區域在所述第二表面與所述第一N型半導體區域之間呈現逐漸減小的濃度梯度。
5.根據權利要求2所述的光電二極管，其中所述P型半導體區域的摻雜劑濃度在所述第二表面與所述第一N型半導體區域之間基本恒定。
6.根據權利要求1所述的光電二極管，還包括在所述半導體襯底的所述第一表面的層級處的所述第二N型半導體區域上的重P摻雜半導體區域。
7.根據權利要求6所述的光電二極管，其中所述重P摻雜半導體區域的摻雜劑濃度在從數個1018at./cm3到數個1019at./cm3的范圍內。
8.根據權利要求6所述的光電二極管，其中所述重P摻雜區域通過離子注入形成。
9.根據權利要求1所述
10.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述第二N型半導體區域距所述第一表面的深度在1μm至2μm的范圍內。
11.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述第一N型半導體區域的所述濃度梯度以從2到100的范圍內的比率增加。
12.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述第二N型半導體區域的摻雜劑濃度為數個1017at./cm3。
13.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述第二N型半導體區域通過離子注入形成。
14.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述半導體襯底由硅制成。
15.根據權利要求1所述的光電二極管，還包括跨所述半導體襯底的高度延伸以絕緣所述光電二極管的絕緣溝槽。
16.根據權利要求15所述的光電二極管，其中所述絕緣溝槽是電容性深溝槽絕緣。
17.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述第一N型半導體區域的濃度梯度的范圍從數個1014at./cm3到數個1016at./cm3。
18.一種電子器件，包括至少一個根據權利要求1所述的光電二極管。
19.根據權利要求18所述的電子器件，其中所述電子器件是包括多個像素的飛行時間圖像傳感器，其中每個像素包括所述至少一個光電二極管。
20.一種制造方法，包括：
21.根據權利要求20所述的方法，其中所述第一N型半導體區域的濃度梯度以從2到100范圍內的比率增加。
22.根據權利要求20所述的方法，其中所述第二N型半導體區域的摻雜劑濃度為數個1017at./cm3。
23.根據權利要求20所述的方法，其中形成所述第二N型半導體區域包括執行離子注入。
24.根據權利要求20所述的方法，其中所述第一半導體襯底包括P型半導體區域，并且其中通過外延生長形成所述第一N型半導體區域是從所述P型半導體區域執行的。
25.根據權利要求20所述的方法，還包括：在形成所述第一N型半導體區域之前，通過從所述第一半導體襯底外延生長來形成P型半導體區域；以及其中通過外延生長形成所述第一N型半導體區域是從所述P型半導體區域執行的。
26.根據權利要求20所述的方法，其中所述P型半導體區域的摻雜劑濃度基本恒定。
27.根據權利要求20所述的方法，其中所述P型半導體區域在所述第一半導體襯底與所述第一N型半導體區域之間呈現逐漸減小的濃度梯度。
28.根據權利要求20所述的方法，還包括在所述第二N型半導體區域上形成重P摻雜半導體區域。
29.根據權利要求28所述的方法，其中所述重P摻雜半導體區域的摻雜劑濃度在從數個1018at./cm3到數個1019at./cm3的范圍內。
30.根據權利要求28所述的方法，其中形成所述重P摻雜半導體區域包括執行離子注入。
31.根據權利要求20所述的方法，其中所述第一半導體襯底由硅制成。
32.根據權利要求20所述的方法，還包括形成延伸穿過至少所述第一N型半導體區域的絕緣溝槽。
33.根據權利要求32所述的方法，還包括去除所述第一半導體襯底以到達所述絕緣溝槽。
...【技術特征摘要】
1.一種光電二極管，包括：
2.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述半導體襯底還包括在所述第一n型半導體區域與所述半導體襯底的所述第二表面之間的p型半導體區域。
3.根據權利要求2所述的光電二極管，其中所述p型半導體區域距所述第二表面的高度在0.5μm至3μm的范圍內。
4.根據權利要求2所述的光電二極管，其中所述p型半導體區域在所述第二表面與所述第一n型半導體區域之間呈現逐漸減小的濃度梯度。
5.根據權利要求2所述的光電二極管，其中所述p型半導體區域的摻雜劑濃度在所述第二表面與所述第一n型半導體區域之間基本恒定。
6.根據權利要求1所述的光電二極管，還包括在所述半導體襯底的所述第一表面的層級處的所述第二n型半導體區域上的重p摻雜半導體區域。
7.根據權利要求6所述的光電二極管，其中所述重p摻雜半導體區域的摻雜劑濃度在從數個1018at./cm3到數個1019at./cm3的范圍內。
8.根據權利要求6所述的光電二極管，其中所述重p摻雜區域通過離子注入形成。
9.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述第一n型半導體區域的高度在4.5μm至10μm的范圍內。
10.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述第二n型半導體區域距所述第一表面的深度在1μm至2μm的范圍內。
11.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述第一n型半導體區域的所述濃度梯度以從2到100的范圍內的比率增加。
12.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述第二n型半導體區域的摻雜劑濃度為數個1017at./cm3。
13.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述第二n型半導體區域通過離子注入形成。
14.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述半導體襯底由硅制成。
15.根據權利要求1所述的光電二極管，還包括跨所述半導體襯底的高度延伸以絕緣所述光電二極管的絕緣溝槽。
16.根據權利要求15所述的光電二極管，其中所述絕緣溝槽是電容性深溝槽絕緣。
17.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述第一n型半導體區域的濃度梯...
【專利技術屬性】
技術研發人員：B·羅德里格斯·岡卡爾維斯，P·福特內奧，
申請(專利權)人：意法半導體克洛爾二公司，
類型：發明
國別省市：
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