[发明专利]用于制造图像传感器的方法

说明书

本发明涉及一种用于制造图像传感器的方法，其包括：‑提供受体衬底(1)，其包括基底(10)和包括像素(11)的有源层，每个像素包括用于收集像素中产生的电荷的掺杂区域(12)，所述受体衬底(1)没有金属互连；‑提供供体衬底(2)，其包括界定单晶半导体层(201)的弱化区域(200)；‑将供体衬底(2)键合到受体衬底(1)；‑沿着弱化区域(200)分离供体衬底(2)，以将半导体层(201)转移到受体衬底(1)；‑在转移的半导体层(201)上实施精加工处理，所述精加工处理包括(i)通过牺牲氧化然后进行化学蚀刻使转移的层变薄，以及(ii)通过至少一次快速退火来平整转移的半导体层。

技术领域

本发明涉及一种用于制造图像传感器的方法。

背景技术

通过三维(3D)集成来制造图像传感器涉及依次堆叠尤其包括光电二极管的各种层，每个层定义图像传感器的像素、用于读取像素的读出电路的组件以及所述组件和像素之间的互连。

例如，可以参考[Mansoorian 2009]，其描述了通过3D集成形成的图像传感器。

图1以截面示意性地示出了图像传感器。

所述传感器依次包括：

-基底10，

-有源层，其包括多个像素11；每个像素包括适于收集每个像素中产生的电荷的掺杂区域12；像素通过电隔离沟槽13彼此分离，

-一个或更多个介电或电绝缘层14，例如氮化硅或氧化硅，

-硅层22，其包括像素读出电路的组件25。

互连26穿过层14以电连接组件25和像素11。

然而，3D集成方法有很大的局限性。因此，在键合和消耗牺牲衬底的传统方法中，这种方法承担消耗此类衬底的成本。在包括层转移(例如使用SmartCut^TM方法)的方法中，必须控制接连的步骤的热预算，以免损坏有源区域或先前形成的组件。一般来说，根据文献中可用的参考文献，过高的热预算容易导致掺杂区域(其配置为收集像素中光生电荷)的异常扩散，这可能会影响所述传感器的性能。类似地，传感器的元件之间的金属连接容易被过高的热预算损坏。

然而，以较低的热预算实施步骤可能是不利的，尤其是在方法的持续时间和/或成本方面。

发明内容

本发明的目的在于设计一种利用3D集成技术制造图像传感器的方法，其中添加层的厚度控制与FDSOI型衬底兼容，其可以快速工业化并且价格低廉，同时防止存在于电荷收集区域中和非晶硅掺杂层中的掺杂剂扩散。

SOI(semiconductor-on-insulator，绝缘体上半导体)衬底是在衬底上包括半导体层(例如由硅制成)的衬底，电绝缘层插入半导体层和衬底之间。在FDSOI(fullydepleted semiconductor-on-insulator，绝缘体上完全耗尽半导体)衬底中，半导体层的厚度足够薄，以允许形成在所述层中的晶体管的导电沟道完全耗尽。这种层的厚度通常为几十纳米。

为此，本发明提出了一种用于制造图像传感器的方法，其包括：

-提供受体衬底，其包括基底和包括像素的有源层，每个像素包括用于收集像素中产生的电荷的掺杂区域，所述受体衬底没有金属互连，

-提供供体衬底，其包括界定单晶半导体层的弱化区域，

-将供体衬底键合到受体衬底，

-沿着弱化区域分离供体衬底，以将半导体层转移到受体衬底，

-在转移的半导体层上实施精加工处理，所述精加工处理包括(i)通过牺牲氧化然后进行化学蚀刻使转移的层变薄，以及(ii)通过至少一次快速退火来平整转移的半导体层。