本实用新型实施例涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种晶体管结构。
背景技术：
光电二极管作为光电探测器能检测出入射在其上面的光功率，并完成光/电信号的转换功能，在指纹识别等领域广泛应用，其中pin结构的光电二极管是目前最常用的半导体光电探测器。
目前光电二极管为改善pn结耗尽层只有几微米，长波长的穿透深度比耗尽层宽度还大，大部分入射光被中性区吸收的问题，在pn结中设置一层掺杂浓度很低的本征半导体，称为i型区，这种结构便是pin光电二极管。但由于pin结构的光电二极管的光转换效率不高，存在光电流较小的问题。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供一种晶体管结构，以解决pin结构的光电二极管的光转换效率不高，存在光电流较小的问题。
为实现上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型实施例提供了一种晶体管结构，包括：光电二极管和三极管；
光电二极管包括p型区和n型区，光电二极管的p型区和n型区为重掺杂区域，三极管的发射区为重掺杂区域；
光电二极管的p型区或n型区与三极管的发射区联结。
进一步地，光电二极管的p型区或n型区与三极管的发射区共用。
进一步地，光电二极管的p型区或n型区与三极管的发射区通过金属联结或电性连接。
进一步地，三极管的发射区为n型掺杂或p型掺杂；
光电二极管的n型区为n型掺杂，光电二极管的p型区为p型掺杂。
进一步地，n型掺杂为掺杂磷；p型掺杂为掺杂硼。
进一步地，三极管为pnp型三极管；
光电二极管的p型区与三极管的发射区联结。
进一步地，三极管为npn型三极管；
光电二极管的n型区与三极管的发射区联结。
进一步地，所述的晶体管结构包括：
半导体衬底，半导体衬底具有第一导电类型；
第一层，第一层形成在半导体衬底上，且具有第二导电类型；
第一沟槽，第一沟槽形成在第一层中；
第二层，第二层形成在第一沟槽内，且具有第一导电类型；
绝缘层，绝缘层覆盖半导体衬底、第一层和第二层；
第二沟槽，第二沟槽形成在绝缘层和第二层中；
第三层，第三层形成在第二层中的第二沟槽内，且具有第二导电类型，且比第二层有更重的掺杂；
耗尽层，耗尽层形成在绝缘层中的第二沟槽内，且在第三层上，且比第三层具有更轻的掺杂；
第四层，第四层形成在绝缘层中的第二沟槽内，且在耗尽层上，且具有第一导电类型，且比耗尽层有更重的掺杂。
进一步地，所述的晶体管结构还包括：
导电层，导电层形成在绝缘层中的第二沟槽内，且在第四层上；
导电层为金属层或透明导电层。
进一步地，第一导电类型为p型，第二导电类型为n型；
或者，第一导电类型为n型，第二导电类型为p型。
本实用新型实施例提供的晶体管结构包括光电二极管和三极管，光电二极管包括p型区和n型区，光电二极管的p型区和n型区为重掺杂区域，三极管的发射区为重掺杂区域，光电二极管的p型区或n型区与三极管的发射区联结。通过将光电二极管的p型区或n型区与三极管的发射区联结，将光电二极管产生的微弱的光电流经过三极管放大后输出，实现放大光电流，提高光电二极管的光电转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的一种晶体管结构的示意图；
图2是本实用新型实施例提供的另一种晶体管结构的示意图；
图3是本实用新型实施例提供的又一种晶体管结构的示意图；
图4是本实用新型实施例提供的又一种晶体管结构的示意图；
图5是本实用新型实施例提供的又一种晶体管结构的示意图；
图6是本实用新型实施例提供的又一种晶体管结构的示意图；
图7是本实用新型实施例提供的又一种晶体管结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
正如背景技术中提到的现有的pin结构的光电二极管的光转换效率不高，存在光电流较小的问题。发明人经过研究发现，现有的pin结构的光电二极管虽然增加了耗尽层，提高了光的吸收能力，由于长波长的光的穿透深度比耗尽层的宽度还大，导致大部分入射光被中性区吸收，使光电转换效率降低，同时，由于器件尺寸和制作工艺的限制，通过增加耗尽层不能满足光电二极管对光电转换效率的需求，存在光电二极管输出的光电流较小的问题。
基于上述技术问题，本实施例提出了以下解决方案：
本实用新型实施例提供一种晶体管结构。图1是本实用新型实施例提供的一种晶体管结构的示意图。参见图1，本实用新型实施例提供的晶体管结构100包括光电二极管1和三极管2，光电二极管1包括p型区11和n型区12，光电二极管1的p型区11和n型区12为重掺杂区域，三极管2的发射区21为重掺杂区域，光电二极管1的p型区11或n型区12与三极管2的发射区21联结。
具体地，光电二极管1的p型区11和n型区12为重掺杂区域，可以尽可能的拉长光电二极管1的耗尽层的长度，入射光进入光电二极管1被充分地吸收而产生大量的电子-空穴对，提高光的吸收效率，大幅提高了光电二极管1的光电转换效率，三极管2的发射区21为重掺杂区域，三极管2的发射区21有浓度大的掺杂会使得进入集电区的载流子更多，从而提高三极管的放大倍数，光电二极管1的p型区11或n型区12与三极管2的发射区21联结，通过三极管2的放大作用可以达到对光电二极管1的光电流进行1到100倍的放大作用，从而放大光电二极管1输出的光电流，提高光电转换效率。需要说明的是，图1示例性地画出光电二极管1的n型区12与三极管2的发射区21联结的情况，图1中带填充的区域为重掺杂区域。需要说明的是，三极管2的放大作用可以达到对光电二极管1的光电流进行1到100倍的放大作用，根据实际应用场合的需要，本实施例提供的晶体管结构的三极管2也可以达到对光电二极管1的光电流进行一定倍数的缩小，因此，三极管2可以达到对光电二极管1的光电流进行0.1到100倍的变换，以满足不同的应用情况。
本实施例提供的晶体管结构包括光电二极管和三极管，光电二极管包括p型区和n型区，光电二极管的p型区和n型区为重掺杂区域，三极管的发射区为重掺杂区域，光电二极管的p型区或n型区与三极管的发射区联结。通过将光电二极管的p型区或n型区与三极管的发射区联结，将光电二极管产生的微弱的光电流经过三极管放大后输出，实现放大光电流，提高光电二极管的光电转换效率。
可选地，图2是本实用新型实施例提供的另一种晶体管结构的示意图。参见图2，光电二极管1的p型区11或n型区12与三极管2的发射区21共用。
具体地，由于光电二极管1的p型区11或n型区12为重掺杂区域，三极管2的发射区21为重掺杂区域，将光电二极管1的p型区11或n型区12与三极管2的发射区21共用，在进行离子注入的时候可以简化离子注入的掺杂工艺，同时可以节约光电二极管1的p型区11或n型区12或三极管2的发射区21的空间，减小晶体管结构100的尺寸。需要说明的是，图2示例性地画出光电二极管1的n型区12与三极管2的发射区21共用的情况。
可选地，图3是本实用新型实施例提供的又一种晶体管结构的示意图。参见图3，光电二极管1的p型区11或n型区12与三极管2的发射区21通过金属联结或电性连接。
具体地，光电二极管1的p型区11或n型区12与三极管2的发射区21通过金属联结或电性连接，通过三极管2的放大作用可以达到对光电二极管1的光电流进行1到100倍的放大作用，从而放大光电流，提高光电转换效率，同时，通过金属联结或电性连接工艺简单，方便制作，容易实现。图3示例性地画出光电二极管1的p型区11与三极管2的发射区21电性连接的情况。需要说明的是，三极管2的放大作用可以达到对光电二极管1的光电流进行1到100倍的放大作用，根据实际应用场合的需要，三极管2也可以达到对光电二极管1的光电流进行一定倍数的缩小，因此，三极管2也可以达到对光电二极管1的光电流进行0.1到100倍的变换，以满足不同的应用情况。
可选地，三极管2的发射区21为n型掺杂或p型掺杂，光电二极管1的n型区12为n型掺杂，光电二极管1的p型区11为p型掺杂。
具体地，光电二极管1的n型区12为n型掺杂，光电二极管1的p型区11为p型掺杂，p型掺杂可以产生高浓度的空穴，n型掺杂可以产生高浓度的电子，由入射光产生的空穴向光电二极管1的n型区12移动，入射光产生的电子向光电二极管1的p型区11的移动，使得形成由p型区11向n型区12的光电流生成，当三极管2为pnp型三极管2时，三极管2的发射区21为p型掺杂，当三极管2为npn型三极管2时，三极管2的发射极为n型掺杂，示例性地，npn型三极管2的基区为p型区，发射区21为n型区，集电区为n型区，当基区输入一个正电压，由于电场作用，发射区21的电子被基区空穴吸引出来涌向基区，因为基区做的很薄，所以只有一部分电子与基区的空穴碰撞产生基区电流，另一部分电子则在集电结附近聚集，由于电场作用聚集在集电结的电子穿过集电结，到达集电区后与聚集在集电区的空穴碰撞产生集电区电流，在发射区21和基区输入一个小的光电流，集电区可以输出一个大的光电流，实现对光电二极管1的光电流的放大作用。
可选地，n型掺杂可以为掺杂磷，p型掺杂可以为掺杂硼。
具体地，掺杂磷后的n型掺杂可以产生高浓度的电子，掺杂硼后的p型掺杂可以产生高浓度的空穴，增加电子和空穴的浓度，可以提高电子的迁移速度，提高光电二极管1从n型区12向p型区11电子的迁移速率，提高光电二极管将入射光转换为电流的效率，提高三极管的放大倍数，进一步将光电二极管输出的光电流放大。需要说明的是，n型掺杂可以为掺杂磷，但不限于此，p型掺杂可以为掺杂硼，但不限于此。
可选地，图4是本实用新型实施例提供的又一种晶体管结构的示意图。参见图4，三极管2为pnp型三极管，光电二极管1的p型区11与三极管2的发射区21联结。
具体地，三极管2为pnp型三极管，发射区21为p型区，对应电极e，在光电二极管1的pn结中设置一层掺杂浓度很低的本征半导体，即为i型区13，这种结构便是pin光电二极管1，光电二极管1的n型区12对应电极a，光电二极管1的p型区11与三极管2的发射区21，即p型区联结，由于p型区掺杂的粒子相同，能在进行离子注入的时候可以简化离子注入的掺杂工艺，同时可以节约光电二极管1的p型区11或三极管2的发射区21的空间，减小晶体管结构100的尺寸。继续参见图4，光电二极管1的光电流i1的方向为由p型区11流向n型区12，三极管2的电流流向为从发射区21的p型区向基区b的n型区，大小为i1，三极管2的集电区c的电流i2的大小等于βi1，其中，β为三极管2的放大倍数，β大于0.1小于100，优选的，β大于1小于100，以满足晶体管结构100对光电流的放大作用。晶体管结构100的光电二极管1将入射光信号转换为光电流i1，经过光电二极管1的p型区11与三极管2的发射区21联结，使得光电流i1经过三极管2的放大作用，由集电区c输出放大后的光电流i2，进一步提高将光信号转换为电流信号的效率。
可选地，图5是本实用新型实施例提供的又一种晶体管结构的示意图。参见图5，三极管2为npn型三极管，光电二极管1的n型区12与三极管2的发射区21联结。
具体地，三极管2为npn型三极管，发射区21为n型区，对应电极e，光电二极管1的p型区11对应电极a，光电二极管1的n型区12与三极管2的发射区21，即n型区联结，由于n型区掺杂的粒子相同，能在进行离子注入的时候可以简化离子注入的掺杂工艺，同时可以节约光电二极管1的n型区12或三极管2的发射区21的空间，减小晶体管结构100的尺寸。继续参见图4，npn型三极管2的发射区21为n型区，基区b为p型区，集电区c为n型区，光电二极管1可以为pin光电二极管1，光电二极管1的n型区12有大量电子聚集，形成负电荷区域，p型区11有大量的空穴聚集，形成正电荷区域，当入射光照射到光电二极管1上时，大量的入射光被i型区13吸收，i型区13产生的空穴-电子对中的电子向p型区11移动，i型区13产生的空穴-电子对中的空穴向n型区12移动，将光信号转换为由p型区11向n型区12的光电流i1，由于i型区13的宽度有限，因此光电流i1较小，光电二极管1的n型区12与npn型三极管2的发射区21即n型区联结，光电二极管1的光电流i1的大小为三极管2的发射区21到基区b的电流大小，经过npn型三极管2的放大作用，由集电区c输出放大后的光电流i2等于βi1，从而提高了光电二极管1的光电转换效率。
可选地，图6是本实用新型实施例提供的又一种晶体管结构的示意图。参见图6，晶体管结构100包括：半导体衬底61，半导体衬底61具有第一导电类型；第一层62，第一层62形成在半导体衬底61上，且具有第二导电类型；第一沟槽63，第一沟槽63形成在第一层62中；第二层64，第二层64形成在第一沟槽63内，且具有第一导电类型；绝缘层65，绝缘层65覆盖半导体衬底61、第一层62和第二层64；第二沟槽66，第二沟槽66形成在绝缘层65和第二层64中；第三层67，第三层67形成在第二层64中的第二沟槽66内，且具有第二导电类型，且比第二层64有更重的掺杂；耗尽层68，耗尽层68形成在绝缘层65中的第二沟槽66内，且在第三层67上，且比第三层67具有更轻的掺杂；第四层69，第四层69形成在绝缘层65中的第二沟槽66内，且在耗尽层68上，且具有第一导电类型，且比耗尽层68有更重的掺杂。
可选地，继续参见图6，所述的晶体管结构100还包括导电层60，导电层60形成在绝缘层65中的第二沟槽66内，且在第四层69上，导电层60为金属层或透明导电层。
可选地，第一导电类型可以为p型，第二导电类型可以为n型；或者，第一导电类型可以为n型，第二导电类型可以为p型。需要说明的是，图6示例性地画出第一导电类型可以为p型，第二导电类型可以为n型的情况，图6所示的晶体管结构100与图5所示的晶体管结构100对应，第一层62具有第二导电类型对应图5中的集电区c；第二层64具有第一导电类型对应图5中的基区b；第三层67具有第二导电类型对应图5中的发射区21即电极e，和光电二极管1的n型区12共用的区域；耗尽层68对应图5中的i型区13；第四层69具有第一导电类型对应图5中的p型区11，导电层60对应图5中的电极a。
图7是本实用新型实施例提供的又一种晶体管结构的示意图。参见图7，图7示例性地画出第一导电类型可以为n型，第二导电类型可以为p型的情况，图7所示的晶体管结构100与图4所示的晶体管结构100对应，第一层62具有第二导电类型对应图4中的集电区c；第二层64具有第一导电类型对应图4中的基区b；第三层67具有第二导电类型对应图4中的发射区21即电极e，和光电二极管1的p型区11共用的区域；耗尽层68对应图4中的i型区13；第四层69具有第一导电类型对应图4中的n型区12，导电层60对应图4中的电极a。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
1.一种晶体管结构，其特征在于，包括：光电二极管和三极管；
所述光电二极管包括p型区和n型区，所述光电二极管的所述p型区和所述n型区为重掺杂区域，所述三极管的发射区为重掺杂区域；
所述光电二极管的所述p型区或所述n型区与所述三极管的发射区联结。
2.根据权利要求1所述的晶体管结构，其特征在于，
所述光电二极管的所述p型区或所述n型区与所述三极管的发射区共用。
3.根据权利要求1所述的晶体管结构，其特征在于，
所述光电二极管的所述p型区或所述n型区与所述三极管的发射区通过金属联结或电性连接。
4.根据权利要求1所述的晶体管结构，其特征在于，
所述三极管的发射区为n型掺杂或p型掺杂；
所述光电二极管的n型区为n型掺杂，所述光电二极管的p型区为p型掺杂。
5.根据权利要求4所述的晶体管结构，其特征在于，
所述n型掺杂为掺杂磷；所述p型掺杂为掺杂硼。
6.根据权利要求1所述的晶体管结构，其特征在于，
所述三极管为pnp型三极管；
所述光电二极管的p型区与所述三极管的发射区联结。
7.根据权利要求1所述的晶体管结构，其特征在于，
所述三极管为npn型三极管；
所述光电二极管的n型区与所述三极管的发射区联结。
8.根据权利要求1所述的晶体管结构，其特征在于，还包括：
半导体衬底，所述半导体衬底具有第一导电类型；
第一层，所述第一层形成在所述半导体衬底上，且具有第二导电类型；
第一沟槽，所述第一沟槽形成在所述第一层中；
第二层，所述第二层形成在所述第一沟槽内，且具有第一导电类型；
绝缘层，所述绝缘层覆盖所述半导体衬底、所述第一层和所述第二层；
第二沟槽，所述第二沟槽形成在所述绝缘层和所述第二层中；
第三层，所述第三层形成在所述第二层中的所述第二沟槽内，且具有第二导电类型，且比所述第二层有更重的掺杂；
耗尽层，所述耗尽层形成在所述绝缘层中的所述第二沟槽内，且在所述第三层上，且比所述第三层具有更轻的掺杂；
第四层，所述第四层形成在所述绝缘层中的所述第二沟槽内，且在所述耗尽层上，且具有第一导电类型，且比所述耗尽层有更重的掺杂。
9.根据权利要求8所述的晶体管结构，其特征在于，还包括：
导电层，所述导电层形成在所述绝缘层中的所述第二沟槽内，且在所述第四层上；
所述导电层为金属层或透明导电层。
10.根据权利要求8所述的晶体管结构，其特征在于，
所述第一导电类型为p型，所述第二导电类型为n型；
或者，所述第一导电类型为n型，所述第二导电类型为p型。
技术总结