CN107256896B - 集成离子注入工艺的红外传感器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种红外传感器的制备方法，包括以下步骤：在一互连层上形成非晶硅层；在非晶硅层中刻蚀出支撑孔；对支撑孔之外的非晶硅层表面进行第一次离子注入，形成顶部释放保护层；对支撑孔侧壁进行第二次离子注入，形成侧壁释放保护层；在顶部释放保护层和侧壁释放保护层表面进行第三次离子注入，形成敏感材料层；在敏感材料层表面以及沟槽底部暴露的互连层表面形成电极层，并图案化电极层，形成电极层图案。本发明在不改变器件的填充因子的条件下，提高了电连接接触面积。
Description
技术领域
本发明涉及图像传感器技术领域，具体涉及一种集成离子注入工艺的红外传感器的制备方法。
背景技术
传统红外成像传感器结构使用集成支撑孔和电连接孔的结构，通常为大孔内嵌套小孔，制备该结构的工艺复杂，且该结构占用面积较大，电连接接触面积受到整体填充因子的限制会相对较小，还会引起寄生电阻的增大。
因此，急需实现在器件整体填充因子的限制下提高电连接接触面积的方法。
发明内容
为了克服以上问题，本发明旨在提供一种红外传感器的制备方法，利用离子注入来形成敏感材料层和底部释放保护层，从而提高电连接接触面积。
为了达到上述目的，本发明提供了一种红外传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤01：在一互连层上形成非晶硅层；
步骤02：在非晶硅层中刻蚀出支撑孔；
步骤03：对支撑孔之外的非晶硅层表面进行第一次离子注入，形成顶部释放保护层；其中，顶部释放保护层表面保留有一层非晶硅层；
步骤04：对支撑孔侧壁进行第二次离子注入，形成侧壁释放保护层；其中，侧壁释放保护层表面保留有一层非晶硅层；
步骤05：在顶部释放保护层和侧壁释放保护层表面进行第三次离子注入，形成敏感材料层；其中，第三次离子注入到顶部释放保护层表面所保留的非晶硅层中以及注入到侧壁释放保护层表面所保留的非晶硅层中，从而使顶部释放保护层表面所保留的非晶硅层以及侧壁释放保护层表面所保留的非晶硅层形成敏感材料层；
步骤06：在敏感材料层表面以及支撑孔底部暴露的互连层表面形成电极层，并图案化电极层，形成电极层图案。
优选地，所述步骤03中，第一次离子注入采用氧离子注入，形成顶部二氧化硅释放保护层。
优选地，第一次离子注入采用垂直于非晶硅层表面的注入角度。
优选地，第一次离子注入采用O离子形成氧化层作为顶部释放保护层。
优选地，所述步骤04中，第二次离子注入采用氧离子注入，形成侧壁二氧化硅释放保护层。
优选地，第二次离子注入采用倾斜离子注入。
优选地，离子注入角度为30～60°。
优选地，第二次离子注入采用O离子形成氧化层作为侧壁释放保护层。
优选地，所述步骤05中，第三次离子注入采用P型掺杂离子。
优选地，所述步骤04之后且在所述步骤05之前，还包括：对顶部释放保护层和侧壁释放保护层进行退火。
本发明的红外传感器的制备方法，其集成了离子注入工艺在支撑孔侧壁和顶部的非晶硅层中制备释放保护层，以及采用离子注入工艺在非晶硅层表面生长敏感材料层，不仅能够极大地简化整体探测器工艺，而且能够提高电连接孔相对于支撑孔的面积占比(100％)，从而能够一定程度上提升性能并降低成本。
附图说明
图1为本发明的一个较佳实施例的红外传感器的制备方法的流程示意图
图2～7为本发明的一个较佳实施例的红外传感器的制备方法的各制备步骤示意图
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
以下结合1～7和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
请参阅图1，本实施例中，一种红外传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤01：请参阅图2，在一互连层01上形成非晶硅层02；
具体的，可以但不限于采用化学气相沉积工艺在互连层01上形成非晶硅层02。
步骤02：请参阅图3，在非晶硅层02中刻蚀出支撑孔；
具体的，可以但不限于采用光刻和等离子体干法刻蚀工艺来刻蚀支撑孔。支撑孔底部暴露出互连层01中的金属，从而使后续的电极层与互连层01中的金属电连。
步骤03：请参阅图4，对支撑孔之外的非晶硅层02表面进行第一次离子注入，形成顶部释放保护层031；
具体的，第一次离子注入采用氧离子注入，形成顶部二氧化硅释放保护层031。第一次离子注入采用垂直于非晶硅层02表面的注入角度，第一次离子注入采用O离子形成氧化层作为顶部释放保护层，注入能量可以为5KeV～50KeV，注入剂量可以大于1E17/cm3。第一次离子注入采用N型掺杂离子，从而使得非晶硅层02被注入的顶部表面呈现非敏感性能。
此外，本实施例中，在第一次离子注入后，在支撑孔之外的非晶硅层02表层形成顶部释放保护层031，并且，顶部释放保护层031表面还可以保留有一层非晶硅层02。
步骤04：请参阅图5，对支撑孔侧壁进行第二次离子注入，形成侧壁释放保护层032；
具体的，第二次离子注入采用氧离子注入，形成侧壁二氧化硅释放保护层032；第二次离子注入采用倾斜离子注入。第二次离子注入角度可以为30～60°，较佳的为45°。第二次离子注入可以采用O离子形成氧化层作为顶部释放保护层，注入能量可以为5KeV～50KeV，注入剂量可以大于1E17/cm3。第二次离子注入采用N型掺杂离子，从而使得非晶硅层02被注入的侧壁表面呈现非敏感性能。
本实施例中，第二次离子注入后，在支撑孔侧壁的非晶硅层02表层形成侧壁释放保护层032，并且，侧壁释放保护层032表面还可以保留有一层非晶硅层02。
步骤04之后且在步骤05之前，还可以包括：对顶部释放保护层031和侧壁释放保护层032进行退火，退火温度可以为。
步骤05：请参阅图6，在顶部释放保护层031和侧壁释放保护层032表面进行第三次离子注入，形成敏感材料层04；
具体的，第三次离子注入采用P型掺杂离子，可以为B离子，注入能量可以为500eV～10KeV，注入剂量可以为5E14～1E16/cm3，从而形成敏感材料层04为P型非晶硅。第三次离子注入到顶部释放保护层031表面所保留的非晶硅层02中以及注入到侧壁释放保护层032表面所保留的非晶硅层02中，从而使顶部释放保护层031表面所保留的非晶硅层02以及侧壁释放保护层032表面所保留的非晶硅层02形成敏感材料层04。
需要说明的是，第三次离子注入时，需要克服步骤03和步骤04中离子注入形成的顶部释放保护层031和侧壁释放保护层032的边缘部分，因此，第三次离子注入可以但不限于采用P型掺杂离子，注入剂量小于第一次离子注入和第二次离子注入的剂量。
步骤06：请参阅图7，在敏感材料层04表面以及支撑孔底部暴露的互连层01表面形成电极层05，并图案化电极层05，形成电极层图案。
具体的，电极层05可以但不限于采用气相沉积工艺，并采用光刻和刻蚀工艺来图案化电极层05，形成所需电极层图案。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种红外传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤01：在一互连层上形成非晶硅层；
步骤02：在非晶硅层中刻蚀出支撑孔；
步骤03：对支撑孔之外的非晶硅层表面进行第一次离子注入，形成顶部释放保护层；其中，顶部释放保护层表面保留有一层非晶硅层；
步骤04：对支撑孔侧壁进行第二次离子注入，形成侧壁释放保护层；其中，侧壁释放保护层表面保留有一层非晶硅层；
步骤05：在顶部释放保护层和侧壁释放保护层表面进行第三次离子注入，形成敏感材料层；其中，第三次离子注入到顶部释放保护层表面所保留的非晶硅层中以及注入到侧壁释放保护层表面所保留的非晶硅层中，从而使顶部释放保护层表面所保留的非晶硅层以及侧壁释放保护层表面所保留的非晶硅层形成敏感材料层；
步骤06：在敏感材料层表面以及支撑孔底部暴露的互连层表面形成电极层，并图案化电极层，形成电极层图案。
2.根据权利要求1所述的红外传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤03中，第一次离子注入采用氧离子注入，形成顶部二氧化硅释放保护层。
3.根据权利要求2所述的红外传感器的制备方法，其特征在于，第一次离子注入采用垂直于非晶硅层表面的注入角度。
4.根据权利要求1所述的红外传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤04中，第二次离子注入采用氧离子注入，形成侧壁二氧化硅释放保护层。
5.根据权利要求4所述的红外传感器的制备方法，其特征在于，第二次离子注入采用倾斜离子注入。
6.根据权利要求5所述的红外传感器的制备方法，其特征在于，第二次离子注入角度为30～60°。
7.根据权利要求1所述的红外传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤05中，第三次离子注入采用P型掺杂离子。
8.根据权利要求1所述的红外传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤04之后且在所述步骤05之前，还包括：对顶部释放保护层和侧壁释放保护层进行退火。
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