[发明专利]背照式图像传感器制作方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种图像传感器制作技术，尤其涉及一种背照式图像传感器制作方法。

背景技术

相比于现有的正照式图像传感器，背照式图像传感器因具有响应率高的优点而备受业界关注；传统的背照式图像传感器制作工艺为：先在外延硅片上制作光吸收层，然后制作表面结构，最后制作钝化层，其中，制作钝化层包含了钝化层生长和钝化层激活两个工艺步骤；

前述工艺存在工艺难度大、成本高的问题，其原因是：

使用离子注入的方式形成钝化层，注入后一般需要进行800℃以上温度的热工艺退火才能激活杂质，实现钝化层功能。普通的高温激活方式无法控制升温区域，这就会导致器件周围的环境温度较高，由于表面结构已先于钝化层存在于器件上了，表面结构中的金属导线的熔点较低，极易在激活钝化层时的工艺温度下熔化或变形，使器件出现损坏，现有技术为了解决这一问题，在对钝化层进行激活处理时一般采用激光尖峰退火(Laser-spike annealing, LSA)技术，用以精确控制升温区域，以避免对金属导线造成影响，而用于激光尖峰退火技术的设备十分昂贵，且操作要求高，并且激活处理时的效率很低，最终导致制作背照式图像传感器的工艺难度大、成本高。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种背照式图像传感器制作方法，其改进在于：先在外延硅片上制作钝化层，再制作光吸收层，最后制作表面结构。

前述方案与现有技术最大的不同在于先制作钝化层，再制作表面结构，在钝化层制作好后，制作表面结构之前，可采用普通的高温激活方式来激活钝化层，由于此时器件上还没有形成表面结构，普通的高温激活方式造成的环境温度升高不会对表面结构中的金属导线造成影响，可快速高效地对大批量器件上的钝化层进行激活，无须使用激光尖峰退火设备来对升温区域进行控制，大幅降低背照式图像传感器的制作工艺难度，节省了成本。

基于前述方案，发明人在对工艺流程进行全面分析后，还提出了如下的改进方案：在制作钝化层时不对钝化层进行单独的激活处理，利用制作表面结构时的高温工艺实现钝化层的自动激活。表面结构包括表面电极和金属导线，表面电极也叫多晶硅电极，现有的多晶硅电极制作过程一般包括多晶硅淀积工艺、掺杂工艺、刻蚀工艺和氧化工艺，其中，氧化工艺时本身就需要提高器件周围的环境温度，且氧化工艺的工艺温度高于钝化层被激活所需的临界温度，因此，钝化层制作好后，不必对其进行单独的激活处理，可由后续的表面电极制作工艺中的高温工艺环节来实现对钝化层的自动激活。

为了便于本领域技术人员实施，本发明还提出了如下的优选工艺步骤：所述外延硅片由衬底层和外延层组成，外延层与衬底层连接处的外延层表面记为B面；外延硅片可直接购买市售的成品，也可通过在衬底层上生长外延层制得；具体步骤为：

1）在外延层裸露面制作钝化层；制作钝化层时，不对钝化层进行激活处理；

2）在钝化层外表面制作SiO₂介质膜；

3）在SiO₂介质膜表面连接支撑片；

4）采用减薄工艺去除衬底层，使外延层B面裸露出来；

5）对外延层B面进行研磨抛光；

6）在外延层B面制作表面掺杂层；制作表面掺杂层时，不对表面掺杂层进行激活处理；

7）在表面掺杂层上制作表面电极和金属导线；表面电极的制作工艺中包括淀积工艺、掺杂工艺、刻蚀工艺和氧化工艺，其中，氧化工艺时的高温环境使钝化层和表面掺杂层被自动激活；

8）采用减薄工艺去除支撑片，器件制作完成；

表面掺杂层和残留的外延层即形成光吸收层，表面电极和金属导线即形成表面结构，残留的SiO₂介质膜形成减反射膜。

前述工艺步骤中在表面掺杂层制作好后，表面结构制作之前，也无须对表面掺杂层进行单独的激活处理，可留待后续的制作表面结构的氧化工艺中与钝化层一起自动激活，从而起到简化工艺步骤、节省能源、降低成本的效果。

前述工艺流程中的各个步骤，可采用如下的优选实施方案：