集成離子注入工藝的紅外傳感器的製備方法與流程

2023-04-23 00:57:01 2

本發明涉及圖像傳感器技術領域，具體涉及一種集成離子注入工藝的紅外傳感器的製備方法。

背景技術：

傳統紅外成像傳感器結構使用集成支撐孔和電連接孔的結構，通常為大孔內嵌套小孔，製備該結構的工藝複雜，且該結構佔用面積較大，電連接接觸面積受到整體填充因子的限制會相對較小，還會引起寄生電阻的增大。

因此，急需實現在器件整體填充因子的限制下提高電連接接觸面積的方法。

技術實現要素：

為了克服以上問題，本發明旨在提供一種紅外傳感器的製備方法，利用離子注入來形成敏感材料層和底部釋放保護層，從而提高電連接接觸面積。

為了達到上述目的，本發明提供了一種紅外傳感器的製備方法，包括以下步驟：

步驟01：在一互連層上形成非晶矽層；

步驟02：在非晶矽層中刻蝕出支撐孔；

步驟03：對支撐孔之外的非晶矽層表面進行第一次離子注入，形成頂部釋放保護層；

步驟04：對支撐孔側壁進行第二次離子注入，形成側壁釋放保護層；

步驟05：在頂部釋放保護層和側壁釋放保護層表面進行第三次離子注入，形成敏感材料層；

步驟06：在敏感材料層表面以及支撐孔底部暴露的互連層表面形成電極層，並圖案化電極層，形成電極層圖案。

優選地，所述步驟03中，第一次離子注入採用氧離子注入，形成頂部二氧化矽釋放保護層。

優選地，第一次離子注入採用垂直於非晶矽層表面的注入角度。

優選地，第一次離子注入採用o離子形成氧化層作為頂部釋放保護層。

優選地，所述步驟04中，第二次離子注入採用氧離子注入，形成側壁二氧化矽釋放保護層。

優選地，第二次離子注入採用傾斜離子注入。

優選地，離子注入角度為30～60°。

優選地，第二次離子注入採用o離子形成氧化層作為側壁釋放保護層。

優選地，所述步驟05中，第三次離子注入採用p型摻雜離子。

優選地，所述步驟04之後且在所述步驟05之前，還包括：對頂部釋放保護層和側壁釋放保護層進行退火。

本發明的紅外傳感器的製備方法，其集成了離子注入工藝在支撐孔側壁和頂部的非晶矽層中製備釋放保護層，以及採用離子注入工藝在非晶矽層表面生長敏感材料層，不僅能夠極大地簡化整體探測器工藝，而且能夠提高電連接孔相對於支撐孔的面積佔比(100％)，從而能夠一定程度上提升性能並降低成本。

附圖說明

圖1為本發明的一個較佳實施例的紅外傳感器的製備方法的流程示意圖

圖2～7為本發明的一個較佳實施例的紅外傳感器的製備方法的各製備步驟示意圖

具體實施方式

為使本發明的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本發明的內容作進一步說明。當然本發明並不局限於該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發明的保護範圍內。

以下結合1～7和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式、使用非精準的比例，且僅用以方便、清晰地達到輔助說明本實施例的目的。

請參閱圖1，本實施例中，一種紅外傳感器的製備方法，包括以下步驟：

步驟01：請參閱圖2，在一互連層01上形成非晶矽層02；

具體的，可以但不限於採用化學氣相沉積工藝在互連層01上形成非晶矽層02。

步驟02：請參閱圖3，在非晶矽層02中刻蝕出支撐孔；

具體的，可以但不限於採用光刻和等離子體幹法刻蝕工藝來刻蝕支撐孔。支撐孔底部暴露出互連層01中的金屬，從而使後續的電極層與互連層01中的金屬電連。

步驟03：請參閱圖4，對支撐孔之外的非晶矽層02表面進行第一次離子注入，形成頂部釋放保護層031；

具體的，第一次離子注入採用氧離子注入，形成頂部二氧化矽釋放保護層031。第一次離子注入採用垂直於非晶矽層02表面的注入角度，第一次離子注入採用o離子形成氧化層作為頂部釋放保護層，注入能量可以為5kev～50kev，注入劑量可以大於1e17/cm3。第一次離子注入採用n型摻雜離子，從而使得非晶矽層02被注入的頂部表面呈現非敏感性能。

此外，本實施例中，在第一次離子注入後，在支撐孔之外的非晶矽層02表層形成頂部釋放保護層031，並且，頂部釋放保護層031表面還可以保留有一層非晶矽層02。

步驟04：請參閱圖5，對支撐孔側壁進行第二次離子注入，形成側壁釋放保護層032；

具體的，第二次離子注入採用氧離子注入，形成側壁二氧化矽釋放保護層032；第二次離子注入採用傾斜離子注入。第二次離子注入角度可以為30～60°，較佳的為45°。第二次離子注入可以採用o離子形成氧化層作為頂部釋放保護層，注入能量可以為5kev～50kev，注入劑量可以大於1e17/cm3。第二次離子注入採用n型摻雜離子，從而使得非晶矽層02被注入的側壁表面呈現非敏感性能。

本實施例中，第二次離子注入後，在支撐孔側壁的非晶矽層02表層形成側壁釋放保護層032，並且，側壁釋放保護層032表面還可以保留有一層非晶矽層02。

步驟04之後且在步驟05之前，還可以包括：對頂部釋放保護層031和側壁釋放保護層032進行退火，退火溫度可以為。

步驟05：請參閱圖6，在頂部釋放保護層031和側壁釋放保護層032表面進行第三次離子注入，形成敏感材料層04；

具體的，第三次離子注入採用p型摻雜離子，可以為b離子，注入能量可以為500ev～10kev，注入劑量可以為5e14～1e16/cm3，從而形成敏感材料層04為p型非晶矽。第三次離子注入到頂部釋放保護層031表面所保留的非晶矽層02中以及注入到側壁釋放保護層032表面所保留的非晶矽層02中，從而使頂部釋放保護層031表面所保留的非晶矽層02以及側壁釋放保護層032表面所保留的非晶矽層02形成敏感材料層04。

需要說明的是，第三次離子注入時，需要克服步驟03和步驟04中離子注入形成的頂部釋放保護層031和側壁釋放保護層032的邊緣部分，因此，第三次離子注入可以但不限於採用p型摻雜離子，注入劑量小於第一次離子注入和第二次離子注入的劑量。

步驟06：請參閱圖7，在敏感材料層04表面以及支撐孔底部暴露的互連層01表面形成電極層05，並圖案化電極層05，形成電極層圖案。

具體的，電極層05可以但不限於採用氣相沉積工藝，並採用光刻和刻蝕工藝來圖案化電極層05，形成所需電極層圖案。

雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然實施例僅為了便於說明而舉例而已，並非用以限定本發明，本領域的技術人員在不脫離本發明精神和範圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發明所主張的保護範圍應以權利要求書為準。