一种包含光电二极管的图像传感器件的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种包含光电二极管的图像传感器件的制作方法，其包括由锗转移层和目标晶圆通过键合形成混合晶圆，在锗转移层的正面形成隔离沟道，采用可流动电介质材料填充所述隔离沟道，继而形成PIN光电二极管；去除残留的可流动电介质材料并抛光锗转移层的正面；提供硅电路晶圆，使PIN光电二极管借由互连层与硅电路晶圆相连，通过抛光和蚀刻以去除所述目标晶圆。通过采用可流动电介质材料来划分光电二极管阵列区域，结合可以精确控制掺杂参数的离子注入能够在光电二极管阵列区域中形成理想的光电二极管，其工艺流程简单且工艺参数都能得到精确控制。得到精确控制。得到精确控制。

【技术实现步骤摘要】
一种包含光电二极管的图像传感器件的制作方法


[0001]本专利技术属于半导体器件制造
，具体涉及一种图像传感器件的制作方法。

技术介绍

[0002]图像传感器被越来越多地应用至汽车工业、工程机械、农业及生命科学等领域中。相较于可见光感测图像传感器而言，短波红外(SWIR，Short
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Wavelength Infrared)图像传感器在夜视、雾天等低视觉环境下具有更好的穿透性和更高的灵敏度。
[0003]硅传感器的光谱响应被限制在波长1μm以内，其在近红外光谱中有着较低的光吸收效率。而锗传感器则在0.4μm～1.6μm范围内有着较好的光响应。由此产生了不少关于硅基锗(Ge
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on
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Si)短波红外图像传感器的研究。
[0004]外延生长法是一种现有的制作硅基锗的方法，即直接在硅衬底上生长锗层。但是由于硅和锗之间晶格失配度为4.2％(lattice mismatch)，失配能的累积会在二者界面产生失配位错(misfit dislocation)和穿透位错(threading dislocation)等缺陷。为了抑制此类缺陷，则需要提高其制造工艺的复杂度(例如，采用狭窄孔径的选择性生长)。
[0005]再者，光电二极管作为图像传感器中的重要部分，如何在硅基锗的制作过程中形成理想的光电二极管也成了影响图像传感器品质的重要因素。

技术实现思路

[0006]基于现有技术中存在的问题，本专利技术公开一种包含光电二极管的图像传感器件的制作方法，其克服现有技术中外延生长法制作硅基锗会产生位错且工艺复杂度较高的缺陷。
[0007]依据本专利技术的技术方案，本专利技术提供一种包含光电二极管的图像传感器件的制作方法，其包括由锗转移层和目标晶圆通过键合形成混合晶圆，在锗转移层的正面形成隔离沟道，采用可流动电介质材料填充所述隔离沟道，继而形成PIN光电二极管；去除残留的可流动电介质材料并抛光锗转移层的正面；提供硅电路晶圆，使PIN光电二极管借由互连层与硅电路晶圆相连，通过抛光和蚀刻以去除所述目标晶圆。
[0008]所述包含光电二极管的图像传感器件的制作方法具体包括以下步骤：
[0009]S1：提供一混合晶圆，所述混合晶圆由锗转移层和目标晶圆通过键合形成；
[0010]S2：在锗转移层的正面形成隔离沟道，相邻所述隔离沟道限定PIN光电二极管的阵列区域；
[0011]S3：采用可流动电介质材料填充所述隔离沟道以使所述隔离沟道充满可流动电介质材料以及使锗转移层的正面被可流动电介质材料所覆盖；
[0012]S4：减薄覆盖于锗转移层正面的可流动电介质材料；
[0013]S5：在所述阵列区域中，在锗转移层的正面形成第一掩模，未被第一掩模覆盖的区域为第一开放区域；对第一开放区域进行第一导电类型离子注入以在与第一开放区域相对应的锗转移层的正面中形成第一导电类型掺杂区域，去除第一掩模并退火；
[0014]S6：在锗转移层的正面形成第二掩模，未被第二掩模覆盖的区域为第二开放区域；对第二开放区域进行第二导电类型离子注入以在与第二开放区域相对应的锗转移层的正面中形成第二导电类型掺杂区域，去除第二掩模并退火，其中第一开放区域和第二开放区域完全不重叠，第一导电类型掺杂区域、第二导电类型掺杂区域以及介于第一导电类型掺杂区域和第二导电类型掺杂区域之间的本征区域共同构成PIN光电二极管。
[0015]进一步地，在共同构成PIN光电二极管步骤之后包括以下步骤：
[0016]S7：去除残留的覆盖于锗转移层正面的可流动电介质材料并抛光锗转移层的正面；
[0017]S8：提供包括用于控制和读取PIN光电二极管的电路的硅电路晶圆，使PIN光电二极管借由互连层与硅电路晶圆相连；
[0018]S9：通过抛光和蚀刻以去除所述硅目标晶圆。
[0019]优选地，所述可流动电介质材料为可流动氧化硅或氮化硅。步骤S3中通过SOD形成可流动电介质材料，或者通过低温等离子体化学汽相沉积形成可流动电介质材料。
[0020]进一步地，步骤S3中覆盖于锗转移层的正面可流动电介质材料的厚度为1μm～3μm。步骤S4中通过CMP减薄覆盖于锗转移层正面的可流动电介质材料，减薄后的可流动电介质材料的厚度为10nm～100nm。
[0021]更优选地，步骤S1中所述混合晶圆为锗硅混合晶圆；目标晶圆为硅目标晶圆。
[0022]进一步地，所述锗硅混合晶圆通过以下处理步骤形成：
[0023]S11：提供一锗供体晶圆；
[0024]S12：对锗供体晶圆的正面进行氢离子注入以在锗供体晶圆中形成氢注入层，锗供体晶圆的正面与所述氢注入层之间的锗层构成锗转移层；
[0025]S13：提供一硅目标晶圆，并在硅目标晶圆的正面依次形成缓冲氧化层和研磨蚀刻阻挡层；
[0026]S14：使锗转移层面对硅目标晶圆的正面进行锗转移层和硅目标晶圆的初次键合；
[0027]S15：通过切割和剥离所述氢注入层处使锗转移层从锗供体晶圆分离以形成锗硅混合晶圆，对锗硅混合晶圆进行退火以完成锗转移层和硅目标晶圆的最终键合，抛光锗转移层的表面。
[0028]更进一步地，步骤S12进一步包括：在氢离子注入前，通过PECVD在锗供体晶圆的正面形成注入保护层，所述注入保护层为二氧化硅层；以及，完成氢离子注入后去除所述注入保护层。
[0029]相比较于现有技术，本专利技术一种包含光电二极管的图像传感器件的制作方法的积极进步效果在于：
[0030]1、通过采用可流动电介质材料来划分光电二极管阵列区域，结合可以精确控制掺杂参数的离子注入能够在光电二极管阵列区域中形成理想的光电二极管，其工艺流程简单且工艺参数都能得到精确控制。
[0031]2、通过引入互连层和氢离子注入，在锗层中所形成气泡层使得PIN层的转移变得容易。且本专利技术的工艺步骤简单，不会造成晶格失配。
附图说明
[0032]图1
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图10为本专利技术一实施例的包含光电二极管的图像传感器件的制作方法的工艺流程图。
[0033]图11
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图18为本专利技术一实施例的包含光电二极管的图像传感器件的制作方法中形成锗硅混合晶圆的工艺流程图。
[0034]图19为本专利技术一实施例的包含光电二极管的图像传感器件的制作方法中形成锗硅混合晶圆时形成有减反射层的硅目标晶圆的处理示意图。
具体实施方式
[0035]下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。
[0036]本专利技术提供一种包含光电二极管的图像传感器件的制作方法，其包括由锗转移层和目标晶圆通过键合形成混合晶圆，在锗转移层的正面形成隔离沟道，采用可流动电介质材料填充所述隔离沟道，继而形成PIN光电二极管；去除残留的可流动电介质材料并抛光锗转移层的正面；提供硅电路晶圆，使PIN光电二极管借由互连层与硅电路晶圆相连，通过抛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包含光电二极管的图像传感器件的制作方法，其特征在于，其包括由锗转移层和目标晶圆通过键合形成混合晶圆，在锗转移层的正面形成隔离沟道，采用可流动电介质材料填充所述隔离沟道，继而形成PIN光电二极管；去除残留的可流动电介质材料并抛光锗转移层的正面；提供硅电路晶圆，使PIN光电二极管借由互连层与硅电路晶圆相连，通过抛光和蚀刻以去除所述目标晶圆。2.如权利要求1所述的包含光电二极管的图像传感器件的制作方法，其特征在于，其具体包括以下步骤：S1：提供一混合晶圆，所述混合晶圆由锗转移层和目标晶圆通过键合形成；S2：在锗转移层的正面形成隔离沟道，相邻所述隔离沟道限定PIN光电二极管的阵列区域；S3：采用可流动电介质材料填充所述隔离沟道以使所述隔离沟道充满可流动电介质材料以及使锗转移层的正面被可流动电介质材料所覆盖；S4：减薄覆盖于锗转移层正面的可流动电介质材料；S5：在所述阵列区域中，在锗转移层的正面形成第一掩模，未被第一掩模覆盖的区域为第一开放区域；对第一开放区域进行第一导电类型离子注入以在与第一开放区域相对应的锗转移层的正面中形成第一导电类型掺杂区域，去除第一掩模并退火；S6：在锗转移层的正面形成第二掩模，未被第二掩模覆盖的区域为第二开放区域；对第二开放区域进行第二导电类型离子注入以在与第二开放区域相对应的锗转移层的正面中形成第二导电类型掺杂区域，去除第二掩模并退火，其中第一开放区域和第二开放区域完全不重叠，第一导电类型掺杂区域、第二导电类型掺杂区域以及介于第一导电类型掺杂区域和第二导电类型掺杂区域之间的本征区域共同构成PIN光电二极管。3.如权利要求2所述的包含光电二极管的图像传感器件的制作方法，其特征在于，在共同构成PIN光电二极管步骤之后，进一步包括以下步骤：S7：去除残留的覆盖于锗转移层正面的可流动电介质材料并抛光锗转移层的正面；S8：提供包括用于控制和读取PIN光电二极管的电路的硅电路晶圆，使PIN光电二极管借由互连层...

【专利技术属性】
技术研发人员：李加，陈维，林子瑛，
申请(专利权)人：浙江兴芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：