CN110943095A - 一种硅基单片红外像素传感器及其制造方法 - Google Patents
一种硅基单片红外像素传感器及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110943095A CN110943095A CN201811110509.6A CN201811110509A CN110943095A CN 110943095 A CN110943095 A CN 110943095A CN 201811110509 A CN201811110509 A CN 201811110509A CN 110943095 A CN110943095 A CN 110943095A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon
- layer
- transistor
- gesn
- infrared
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 67
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 74
- IWTIUUVUEKAHRM-UHFFFAOYSA-N germanium tin Chemical compound [Ge].[Sn] IWTIUUVUEKAHRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 61
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 125
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 8
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 8
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 7
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 18
- 229910005898 GeSn Inorganic materials 0.000 abstract 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- -1 phosphorus ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
- H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14689—MOS based technologies
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
本申请提供一种硅基单片红外像素传感器及其制造方法，该硅基单片红外像素传感器包括：硅基衬底11；位于硅基衬底11上的缓冲层12；以及位于缓冲层12上的红外探测器13和晶体管14，其中，红外探测器13和晶体管14均采用锗锡(GeSn)材料。根据本申请，红外探测器和晶体管都采用锗锡(GeSn)材料制备，因此，能够结合锗锡(GeSn)材料在红外波段的高响应特性和锗锡(GeSn)材料晶体管的高迁移率特性，并且，能够在标准CMOS工艺下，将光电探测器和晶体管集成在一个硅衬底中以形成单片红外像素传感器。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种硅基单片红外像素传感器及其制造方法。
背景技术
红外图像传感器在军事、国防、医疗、自动影像等方面有着重要的应用。目前，用于的红外图像传感器的半导体材料，包括III-V族材料InGaAs，GaInAsSb，InGaSb等，II-VI材料HgCdTe和IV族材料Ge，GeSn等。III-V族探测器在近红外波段性能优异，II-VI族探测器则主要应用于中远红外波段。
互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的基本单元是像素传感器。像素传感器分为被动像素传感器和主动像素传感器，由光电探测器和一个或者多个晶体管构成。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
在现有技术中，无论III-V族或者II-VI族材料，制造成本都非常高，并且会引起环境问题；此外，与硅(Si)基CMOS技术不兼容，难以将光电探测器和晶体管集成在一个衬底中。
本申请实施例提供一种硅基单片红外像素传感器及其制造方法，在硅基衬底上形成由锗锡(GeSn)材料制备的红外探测器和晶体管。
锗锡GeSn材料在短波红外到中红外波段有着较大的吸收系数，能够用于制备红外探测器；并且，GeSn材料有着比锗(Ge)材料和硅(Si)材料更高的载流子迁移率，因而能用于制备高速晶体管。
在本申请的硅基单片红外像素传感器中，由于红外探测器和晶体管都采用锗锡(GeSn)材料制备，因此，能够结合锗锡(GeSn)材料在红外波段的高响应特性和锗锡(GeSn)材料晶体管的高迁移率特性；并且，由于锗锡(GeSn)材料的制备工艺与标准CMOS工艺兼容，因此，能够在标准CMOS工艺下，将光电探测器和晶体管集成在一个硅衬底中以形成单片红外像素传感器，实现了单片红外像素传感器的高集成度和低成本。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种一种硅基单片红外像素传感器,包括:
硅基衬底；位于所述硅基衬底上的缓冲层；以及位于所述缓冲层上的红外探测器和晶体管，其中，所述红外探测器和所述晶体管均采用锗锡(GeSn)材料。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述硅基衬底的材料为硅或绝缘体上的硅，所述缓冲层材料为锗或者锗硅(SiGe)。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述红外探测器由靠近所述缓冲层侧向远离所述缓冲层侧依次包括：n型接触层，红外光吸收层，以及p型接触层，其中，所述n型接触层和所述p型接触层的材料为锗(Ge)或者锗锡(GeSn)，所述红外光吸收层的材料为锗锡(GeSn)。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述晶体管包括：形成于锗锡(GeSn)材料层中的源极区和漏极区，以及形成于所述锗锡(GeSn)材料层表面的栅极堆栈，其中，所述栅极堆栈包括层叠的高k介电材料层和金属层。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述红外探测器和所述晶体管通过导体材料电连接。
根据本申请实施例的另一个方面，提供一种硅基单片红外像素传感器的制造方法,包括:
在硅基衬底上形成缓冲层；在所述缓冲层上形成红外探测器和晶体管，其中，
所述红外探测器和所述晶体管均采用锗锡(GeSn)材料。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，在所述缓冲层上形成红外探测器和晶体管，包括：
在所述缓冲层上形成所述红外探测器的n型接触层；
在所述n型接触层上形成锗锡(GeSn)材料层；
在所述锗锡(GeSn)材料层上形成所述红外探测器的p型接触层；
在所述锗锡(GeSn)材料层中形成所述晶体管的源极和漏极，并在所述锗锡(GeSn)材料层表面形成所述晶体管的栅极堆栈，其中，所述栅极堆栈包括层叠的高k介电材料层和金属层；以及
刻蚀掉所述红外探测器和所述晶体管之间的所述锗锡(GeSn)材料层。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，在所述缓冲层上形成红外探测器和晶体管，还包括：
形成用于保护所述红外探测器和所述晶体管的保护层；以及
在所述保护层表面形成分别与所述红外探测器的p型接触层、n型接触层、所述晶体管的源极、漏极和栅极堆栈进行电接触的接触电极。
本申请的有益效果在于：硅基单片红外像素传感器中，红外探测器和晶体管都采用锗锡(GeSn)材料制备，因此，能够结合锗锡(GeSn)材料在红外波段的高响应特性和锗锡(GeSn)材料晶体管的高迁移率特性，并且，能够在标准CMOS工艺下，将光电探测器和晶体管集成在一个硅衬底中以形成单片红外像素传感器。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本申请实施例1的硅基单片红外像素传感器的一个示意图；
图2是本申请实施例1的硅基红外像素传感器的等效电路图；
图3是本申请实施例2的硅基单片红外像素传感器的制造方法的一个示意图；
图4是图3的步骤302的一个示意图；
图5是本申请实施例2的一个实例中各步骤对应的器件截面图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
在本申请各实施例的说明中，为描述方便，将平行于硅基衬底的主表面的方向称为“横向”，将垂直于硅基衬底的主表面的方向称为“纵向”。
实施例1
本申请实施例提供一种硅基单片红外像素传感器。
图1是本实施例的硅基单片红外像素传感器的一个示意图，如图1所示，该硅基单片红外像素传感器1包括：
硅基衬底11；位于硅基衬底11上的缓冲层12；以及位于缓冲层12上的红外探测器13和晶体管14，其中，红外探测器13和晶体管14均采用锗锡(GeSn)材料。
在本实施例的硅基单片红外像素传感器中，由于红外探测器和晶体管都采用锗锡(GeSn)材料制备，因此，能够在硅基单片红外像素传感器中结合锗锡(GeSn)材料在红外波段的高响应特性和锗锡(GeSn)材料晶体管的高迁移率特性；并且，由于锗锡(GeSn)材料的制备工艺与标准CMOS工艺兼容，因此，能够在标准CMOS工艺下，将光电探测器和晶体管集成在一个硅衬底中以形成单片红外像素传感器，实现了单片红外像素传感器的高集成度和低成本。
在本实施例中，硅基衬底11的材料为硅(Si)或绝缘体上的硅(SOI)。
在本实施例中，缓冲层12的材料为锗(Ge)或者锗硅(SiGe)。
在本实施例中，如图1所示，在红外探测器13中，从靠近缓冲层12侧向远离缓冲层12侧依次为：n型接触层131，红外光吸收层132，以及p型接触层133。
在本实施例中，n型接触层131的材料可以为n型的锗(Ge)或者n型的锗锡(GeSn)；p型接触层133的材料可以为p型的锗(Ge)或者p型的锗锡(GeSn)。
红外光吸收层132的材料为锗锡(GeSn)，例如，本征的锗锡(GeSn)。由此，红外光吸收层132对红外光波段具有较高的吸收效率。
在本实施例中，如图1所示，晶体管14包括：形成于锗锡(GeSn)材料层141中的源极区142和漏极区143，以及形成于锗锡(GeSn)材料层141表面的栅极堆栈144。
在本实施例中，源极区142和漏极区143可以是n型，源极区142和漏极区143之间的对应于栅极堆栈144的区域可以是p型，由此，形成n型场效应晶体管(FET)；或者，源极区142和漏极区143可以是p型，源极区142和漏极区143之间的对应于栅极堆栈144的区域可以是n型，由此，形成p型场效应晶体管(FET)。
在本实施例中，栅极堆栈144可以包括层叠的高k介电材料层1441和金属层1442，该高k介电材料层的材料例如是氧化铪(HfO2)，该金属层的材料例如是氮化钛(TaN)，此外，本实施例可以不限于此，高k介电材料层1441和金属层1442也可以是其它材料。
如图1所示，红外探测器13和晶体管14可以被保护层15保护，此外，该保护层15还能作为抗反射层，从而有利于红外探测器13对红外光的吸收。
在本实施例中，在保护层15的表面可以形成接触电极16，各接触电极16可以通过穿过保护层15的连接材料17分别与红外探测器13的p型接触层、n型接触层、晶体管14的源极、漏极和栅极堆栈进行电接触。
在本实施例中，红外探测器13和晶体管14可以通过导体材料(未图示)电连接，例如，红外探测器13的n极和晶体管14的漏极142电连接，由此，形成为被动式红外像素传感器或主动式红外像素传感器。
图2是本实施例的硅基红外像素传感器的等效电路图。如图2所示，在硅基红外像素传感器1中，红外探测器13响应于外界的红外光产生光电流，该光电流通过晶体管14的源极142输出。
根据本实施例，硅基单片红外像素传感器能够结合锗锡(GeSn)材料在红外波段的高响应特性和锗锡(GeSn)材料晶体管的高迁移率特性；并且，能够在标准CMOS工艺下，将光电探测器和晶体管集成在一个硅衬底中以形成单片红外像素传感器，实现了单片红外像素传感器的高集成度和低成本。
实施例2
实施例2提供一种硅基单片红外像素传感器的制造方法，用于制造实施例1所述的硅基单片红外像素传感器。
图3是本实施例的硅基单片红外像素传感器的制造方法的一个示意图，如图3所示，在本实施例中，该硅基单片红外像素传感器的制造方法可以包括：
步骤301、在硅基衬底11上形成缓冲层12；
步骤302、在缓冲层12上形成红外探测器13和晶体管14，其中，红外探测器13和晶体管14均采用锗锡(GeSn)材料。
图4是图3的步骤302的一个示意图，如图4所示，步骤302可以包括如下步骤：
步骤3021、在缓冲层12上形成红外探测器的n型接触层；
步骤3022、在n型接触层131上形成锗锡(GeSn)材料层132a；
步骤3023、在锗锡(GeSn)材料层132a上形成红外探测器的p型接触层；
步骤3024、在锗锡(GeSn)材料层132a中形成晶体管14的源极142和漏极143，并在锗锡(GeSn)材料层132a表面形成晶体管的栅极堆栈144，其中，栅极堆栈144包括层叠的高k介电材料层1441和金属层1442；以及
步骤3025、刻蚀掉红外探测器13和晶体管之间14的锗锡(GeSn)材料层132a，由此，保留在红外探测器13中的锗锡(GeSn)材料层为红外光吸收层132，保留在晶体管14中的锗锡(GeSn)材料层为锗锡(GeSn)材料层141。
此外，在本实施例中，如图4所示，步骤302还可以在步骤3025后包括：
步骤3026、形成用于保护红外探测器13和晶体管14的保护层15；以及
步骤3027、在保护层15表面形成分别与红外探测器13的p型接触层、n型接触层、晶体管14的源极、漏极和栅极堆栈进行电接触的接触电极16。
下面，结合一个具体的实例来说明本申请的硅基单片红外像素传感器的制造方法。
图5是该实例中各步骤对应的器件截面图，如图5所示，在该实例中，硅基单片红外像素传感器的制造方法包括如下步骤：
步骤1、如图5的(a)所示：
利用化学气相沉积方法外延生长约1微米的Ge缓冲层12；利用化学气相沉积方法原位生长n型Ge接触层作为n型接触层131，掺杂浓度大于2*1019cm-3；利用化学气相沉积方法生长本征GeSn层作为锗锡(GeSn)材料层132a，厚度为300nm；利用化学气相沉积方法原位生长p型Ge接触层作为作为n型接触层131。
步骤2、如图5的(b)所示：
通过光刻定义晶体管区域，并刻蚀p型Ge接触层133，露出本征GeSn层；通过光刻定义晶体管14的源区和漏区；采用离子注入和退火的方法形成源区142和漏区143，如可注入磷离子，注入能量20keV，剂量1*1015cm-2，后期进行400℃退火5分钟；淀积栅极堆栈层，包括5nm的氧化铪(HfO2)和100nm氮化钛(TaN)，此外，也可为其他高k介质层和金属层；通过光刻及刻蚀形成栅极堆栈144。
步骤3、如图5的(c)所示：
通过光刻及刻蚀工艺制备GeSn红外探测器13的台面，刻蚀至n型Ge接触层，从而形成红外光吸收层132和锗锡(GeSn)材料层141；淀积SiO2保护层15，其还能起到抗反射层的作用；采用化学机械抛光平坦化SiO2保护层15表面。
步骤4、如图5的(d)所示：
通过光刻及刻蚀定义接触区域；淀积金属，并通过化学机械抛光平坦化金属表面；通过光刻及刻蚀形成接触电极16。
根据本实施例，硅基单片红外像素传感器能够结合锗锡(GeSn)材料在红外波段的高响应特性和锗锡(GeSn)材料晶体管的高迁移率特性；并且，能够在标准CMOS工艺下，将光电探测器和晶体管集成在一个硅衬底中以形成单片红外像素传感器，实现了单片红外像素传感器的高集成度和低成本。
以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。
Claims (8)
1.一种硅基单片红外像素传感器,包括:
硅基衬底；
位于所述硅基衬底上的缓冲层；以及
位于所述缓冲层上的红外探测器和晶体管，
其中，
所述红外探测器和所述晶体管均采用锗锡(GeSn)材料。
2.如权利要求1所述的硅基红外像素传感器，其中，
所述硅基衬底的材料为硅或绝缘体上的硅，
所述缓冲层材料为锗或者锗硅(SiGe)。
3.如权利要求1所述的硅基红外像素传感器，其中，
所述红外探测器由靠近所述缓冲层侧向远离所述缓冲层侧依次包括：n型接触层，红外光吸收层，以及p型接触层，
其中，所述n型接触层和所述p型接触层的材料为锗(Ge)或者锗锡(GeSn)，所述红外光吸收层的材料为锗锡(GeSn)。
4.如权利要求1所述的硅基红外像素传感器，其中，
所述晶体管包括：形成于锗锡(GeSn)材料层中的源极区和漏极区，以及形成于所述锗锡(GeSn)材料层表面的栅极堆栈，其中，所述栅极堆栈包括层叠的高k介电材料层和金属层。
5.如权利要求1所述的硅基红外像素传感器，其中，
所述红外探测器和所述晶体管通过导体材料电连接。
6.一种硅基单片红外像素传感器的制造方法,包括:
在硅基衬底上形成缓冲层；
在所述缓冲层上形成红外探测器和晶体管，
其中，
所述红外探测器和所述晶体管均采用锗锡(GeSn)材料。
7.如权利要求6所述的硅基红外像素传感器的制造方法，其中，
在所述缓冲层上形成红外探测器和晶体管，包括：
在所述缓冲层上形成所述红外探测器的n型接触层；
在所述n型接触层上形成锗锡(GeSn)材料层；
在所述锗锡(GeSn)材料层上形成所述红外探测器的p型接触层；
在所述锗锡(GeSn)材料层中形成所述晶体管的源极和漏极，并在所述锗锡(GeSn)材料层表面形成所述晶体管的栅极堆栈，其中，所述栅极堆栈包括层叠的高k介电材料层和金属层；以及
刻蚀掉所述红外探测器和所述晶体管之间的所述锗锡(GeSn)材料层。
8.如权利要求7所述的硅基红外像素传感器的制造方法，其中，
在所述缓冲层上形成红外探测器和晶体管，还包括：
形成用于保护所述红外探测器和所述晶体管的保护层；
在所述保护层表面形成分别与所述红外探测器的p型接触层、n型接触层、所述晶体管的源极、漏极和栅极堆栈进行电接触的接触电极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811110509.6A CN110943095B (zh) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 一种硅基单片红外像素传感器的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811110509.6A CN110943095B (zh) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 一种硅基单片红外像素传感器的制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110943095A true CN110943095A (zh) | 2020-03-31 |
| CN110943095B CN110943095B (zh) | 2023-10-17 |
Family
ID=69905646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811110509.6A Active CN110943095B (zh) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 一种硅基单片红外像素传感器的制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110943095B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111584344A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-08-25 | 中国科学院半导体研究所 | 一种GeSn和SiGeSn合金材料及其外延方法 |
| CN112635453A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-09 | 华南理工大学 | 一种光电探测器结构 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106784116A (zh) * | 2017-02-10 | 2017-05-31 | 西安电子科技大学 | 用于长波光通信的光电探测器及制备方法 |
| CN107112335A (zh) * | 2014-11-24 | 2017-08-29 | 光澄科技股份有限公司 | 用于在相同衬底上制造光电检测器与晶体管的单片集成技术 |
| CN108346713A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 中国科学院半导体研究所 | 可见-短波红外探测器及其制备方法 |
-
2018
- 2018-09-21 CN CN201811110509.6A patent/CN110943095B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107112335A (zh) * | 2014-11-24 | 2017-08-29 | 光澄科技股份有限公司 | 用于在相同衬底上制造光电检测器与晶体管的单片集成技术 |
| CN108346713A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 中国科学院半导体研究所 | 可见-短波红外探测器及其制备方法 |
| CN106784116A (zh) * | 2017-02-10 | 2017-05-31 | 西安电子科技大学 | 用于长波光通信的光电探测器及制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| WEI WANG等: "High-performance GeSn photodetector and fin field-effect transistor (FinFET) on an advanced GeSn-on-insulator platform" * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111584344A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-08-25 | 中国科学院半导体研究所 | 一种GeSn和SiGeSn合金材料及其外延方法 |
| CN112635453A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-09 | 华南理工大学 | 一种光电探测器结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110943095B (zh) | 2023-10-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9070788B2 (en) | Integrated circuit with a thin body field effect transistor and capacitor | |
| US6426279B1 (en) | Epitaxial delta doping for retrograde channel profile | |
| CN102456628B (zh) | 制造应变源/漏极结构的方法 | |
| KR100694470B1 (ko) | 이미지 센서 제조 방법 | |
| US9018709B2 (en) | Semiconductor device | |
| KR101459211B1 (ko) | 에피택시 층들을 갖는 ｃｉｓ 영상 센서들 및 이를 형성하기 위한 방법 | |
| TW200929535A (en) | Image sensor and method for manufacturing the same | |
| JP4911158B2 (ja) | 半導体装置および固体撮像装置 | |
| US20050003595A1 (en) | Field effect transistor having source and/or drain forming Schottky or Schottky-like contact with strained semiconductor substrate | |
| CN110943095B (zh) | 一种硅基单片红外像素传感器的制造方法 | |
| CN1976034A (zh) | Cmos电路及其制造方法 | |
| TW469648B (en) | Semiconductor device and its manufacture method | |
| KR102279835B1 (ko) | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
| JP2007299890A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN110767766B (zh) | 应变平衡GeSn红外光电探测器及其制造方法 | |
| CN208923139U (zh) | 一种硅基单片红外像素传感器 | |
| US20130234214A1 (en) | Solid-state imaging device and method of manufacturing the same | |
| CN107425027B (zh) | 半导体装置以及半导体装置的制造方法 | |
| US9318630B2 (en) | Pixel with raised photodiode structure | |
| KR102113041B1 (ko) | 저잡음 후면 조사 이미지 센서 및 이의 제조 공정 | |
| TWI328282B (en) | Complementary metal-oxide-semiconductor (cmos) image sensor and fabricating method thereof | |
| TW550831B (en) | Photo sensor and method of forming the same | |
| WO2023135953A1 (ja) | 撮像装置 | |
| WO2023276744A1 (ja) | 撮像装置及びその製造方法 | |
| JP3052348B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |