CN112259624A - 图像传感器及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种图像传感器及其形成方法，所述方法包括：提供半导体衬底；形成覆盖所述半导体衬底的N型掺杂的外延层；对所述外延层进行离子注入，以在所述外延层内形成成对的光电二极管的P型掺杂区域；其中，所述成对的P型掺杂区域之间的区域作为所述光电二极管的N型掺杂区域。本发明可以增大光电二极管的深度，提升满阱容量和近红外性能。

Description

图像传感器及其形成方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
背景技术
图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOS Image Sensors，CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。
光电二极管(Photo Diode，PD)作为光电转换器件应用于CSI产品中，使得CIS产品可以实现将光学信号转化成电学信号进行存储和显示。
然而，在现有的图像传感器中，光电二极管深度有限，光电二极管能够收集的电荷容积和量子效率较低，特别在近红外(Near InfraRed，NIR)应用场景中，由于光线波长较长，而光电二极管深度较小，导致成像效果更差。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，可以增大光电二极管的深度，提升满阱容量和近红外性能。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底；形成覆盖所述半导体衬底的N型掺杂的外延层；对所述外延层进行离子注入，以在所述外延层内形成成对的光电二极管的P型掺杂区域；其中，所述成对的P型掺杂区域之间的区域作为所述光电二极管的N型掺杂区域。
可选的，对所述外延层进行离子注入包括：对所述外延层注入硼离子。
可选的，在所述半导体衬底的表面形成N型掺杂的外延层之前，所述形成方法还包括：形成P型掺杂薄膜；其中，所述N型掺杂的外延层形成于所述P型掺杂薄膜的表面。
可选的，在所述半导体衬底的表面形成N型掺杂的外延层之前，所述形成方法还包括：在所述半导体衬底的正面形成介质层；其中，所述P型掺杂薄膜形成于所述介质层的表面。
可选的，在形成成对的光电二极管的P型掺杂区域之后，所述形成方法还包括：自所述半导体衬底的背面去除所述半导体衬底，并暴露出所述介质层的表面。
可选的，自所述半导体衬底的背面去除所述半导体衬底包括：以所述介质层作为停止层，自所述半导体衬底的背面，采用湿法刻蚀的方式去除所述半导体衬底。
可选的，对所述外延层进行离子注入包括：在所述外延层的内部，形成用于隔离相邻的所述光电二极管的多个隔离结构；对所述隔离结构两侧的外延层进行离子注入，以形成所述光电二极管的P型掺杂区域；其中，相邻的隔离结构之间的P型掺杂区域为所述成对的P型掺杂区域。
可选的，在所述外延层的内部，形成用于隔离相邻的所述光电二极管的多个隔离结构包括：在所述外延层的内部，刻蚀得到多个隔离沟槽；向所述隔离沟槽的内部及表面填充介质材料，以得到所述多个隔离结构。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底；N型掺杂的外延层，覆盖所述半导体衬底；成对的光电二极管的P型掺杂区域，位于所述外延层内；其中，所述成对的P型掺杂区域之间的区域作为所述光电二极管的N型掺杂区域。
可选的，所述图像传感器还包括：P型掺杂薄膜；其中，所述N型掺杂的外延层位于所述P型掺杂薄膜的表面。
可选的，所述图像传感器还包括：介质层，位于所述半导体衬底的正面；其中，所述P型掺杂薄膜位于所述介质层的表面。
可选的，所述图像传感器还包括：用于隔离相邻的所述光电二极管的多个隔离结构，位于所述外延层的内部；其中，所述光电二极管的P型掺杂区域位于所述隔离结构两侧的外延层的内部。
可选的，所述图像传感器还包括：多个隔离沟槽，位于所述外延层的内部；其中，所述隔离结构是向所述隔离沟槽的内部及表面填充介质材料得到的。
可选的，所述图像传感器为背照式图像传感器。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
在本发明实施例中，提供半导体衬底；形成覆盖所述半导体衬底的N型掺杂的外延层；对所述外延层进行离子注入，以在所述外延层内形成成对的光电二极管的P型掺杂区域；其中，所述成对的P型掺杂区域之间的区域作为所述光电二极管的N型掺杂区域。采用上述方案，通过设置形成N型掺杂的外延层，进而对外延层进行P型离子注入，以在所述N型外延层内形成成对的光电二极管的P型掺杂区域，相比于现有技术中在半导体衬底内通过离子注入N型掺杂离子，采用本发明实施例的方案，N型外延层并非通过离子注入的方式得到，其深度可以更深，有助于增大光电二极管的深度，提升满阱容量和近红外性能。
进一步，对所述外延层注入硼离子，以形成所述光电二极管的P型掺杂区域，相比于现有技术中需要通过离子注入N型掺杂离子，且通常采用砷离子作为掺杂离子，采用本发明实施例的方案，由于硼的原子量远小于砷，能够在相同的注入能量下注入深度更大，从而可以降低对离子注入设备的性能需求，并且得到深度更大的光电二极管，进一步提升满阱容量和近红外性能。
进一步，在所述半导体衬底的表面形成N型掺杂的外延层之前，所述形成方法还包括：形成P型掺杂薄膜，可以俘获传统背照式图像传感器因为硅衬底表面缺陷导致的暗电子，从而减少暗电流和白像素。
进一步，在所述半导体衬底的表面形成N型掺杂的外延层之前，所述形成方法还包括：在所述半导体衬底的正面形成介质层，其中，所述P型掺杂薄膜形成于所述介质层的表面，从而可以在技术上更好地实现在半导体衬底的表面形成N型外延层。进一步，在自所述半导体衬底的背面去除所述半导体衬底的过程中，所述介质层可以作为停止层，相比于现有技术中采用EPI作为停止层，由于同质材料导致损伤严重，采用本发明实施例的方案，可以降低刻蚀工艺的复杂度，并且在刻蚀后得到更好的器件表面。
进一步，在所述外延层的内部，先形成用于隔离相邻的所述光电二极管的多个隔离结构，再对所述隔离结构两侧的外延层进行离子注入，以形成所述光电二极管的P型掺杂区域，相比于先进行离子注入，再在注入区域内形成隔离结构，由于先形成的实体结构可以作为对准结构，从而可以提高离子注入的对准精度和注入位置准确性。
附图说明
图1是本发明实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图；
图2至图6是本发明实施例中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图。
具体实施方式
如前所述，在现有的图像传感器中，光电二极管深度有限，光电二极管能够收集的电荷容积和量子效率较低，特别在近红外(Near InfraRed，NIR)应用场景中，由于光线波长较长，而光电二极管深度较小，导致成像效果更差。
本发明的发明人经过研究发现，在现有技术中，是在半导体衬底的表面形成P型外延层，然后在P型外延层内进行离子注入，以掺杂N型掺杂离子，并形成光电二极管的N型掺杂区域，由于N型掺杂离子的原子量往往较大，为了得到较深的光电二极管，就需要更大的注入能量，对离子注入设备的要求较高，提高了生产成本，且通过掺杂难以得到较深的光电二极管，满阱容量较小，近红外性能较差。
在本发明实施例中，提供半导体衬底；形成覆盖所述半导体衬底的N型掺杂的外延层；对所述外延层进行离子注入，以在所述外延层内形成成对的光电二极管的P型掺杂区域；其中，所述成对的P型掺杂区域之间的区域作为所述光电二极管的N型掺杂区域。采用上述方案，通过设置形成N型掺杂的外延层，进而对外延层进行P型离子注入，以在所述N型外延层内形成成对的光电二极管的P型掺杂区域，相比于现有技术中在半导体衬底内通过离子注入N型掺杂离子，采用本发明实施例的方案，N型外延层并非通过离子注入的方式得到，其深度可以更深，有助于提升满阱容量和近红外性能。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图1，图1是本发明实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图。所述图像传感器的形成方法可以包括步骤S11至步骤S13：
步骤S11：提供半导体衬底；
步骤S12：形成覆盖所述半导体衬底的N型掺杂的外延层；
步骤S13：对所述外延层进行离子注入，以在所述外延层内形成成对的光电二极管的P型掺杂区域。
其中，所述成对的P型掺杂区域之间的区域作为所述光电二极管的N型掺杂区域。
下面结合图2至图6对上述各个步骤进行说明。
图2至图6是本发明实施例中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图。
参照图2，提供半导体衬底100，在所述半导体衬底100的正面形成介质层110，在所述介质层110的表面形成P型掺杂薄膜111，在所述P型掺杂薄膜111的表面形成N型掺杂的外延层120。
其中，所述半导体衬底100可以为硅衬底，或者所述半导体衬底100的材料还可以包括锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟，所述半导体衬底100还可以为绝缘体上的硅衬底或者绝缘体上的锗衬底。
所述介质层110可以为氧化硅层、氮化硅层，还可以为氧化硅和氮化硅的堆叠层，其中，所述氧化硅例如可以为SiO2，所述氮化硅例如可以为Si3N4。
所述P型掺杂薄膜111可以为掺杂有P型离子的薄膜，例如硼(B)、镓(Ga)或铟(In)。
需要指出的是，在具体实施中，可以逐层形成上述半导体衬底100、介质层110以及P型掺杂薄膜111，还可以采用适当的成品，例如P型掺杂绝缘体上硅(P-Silicon onIsolation，P-SOI)。
需要指出的是，所述P型掺杂以及P-可以用于指示P型浅掺杂，其掺杂浓度小于预设浓度阈值，以达到需要的半导体特性，所述预设浓度阈值可以根据试运行(Try-run)产品、相似平台的历史产品确定。
在本发明实施例中，采用形成P型掺杂薄膜111的步骤，可以弥补半导体衬底的表面缺陷，俘获电子和空穴在缺陷能级上进行复合，减少由于表面缺陷产生的暗电流和白像素。
所述N型掺杂的外延层(Epitaxy layer，Epi layer)120可以为掺杂有N型离子的薄膜，例如磷(P)、砷(As)或锑(Sb)。
需要指出的是，所述N型掺杂以及N-可以用于指示N型浅掺杂，其掺杂浓度小于预设浓度阈值，以达到需要的半导体特性，所述预设浓度阈值可以根据试运行产品、相似平台的历史产品确定。
需要指出的是，所述N型掺杂的外延层120由于是以外延层的形式形成的，相比于采用其他工艺(如淀积工艺)得到的N型材料层，其具有致密度更好，器件性能更好等特点。在本申请实施例中，对于如何形成N型掺杂的外延层120的具体工艺参数不做限制。
在本发明实施例中，在所述半导体衬底100的表面形成N型掺杂的外延层120之前，所述形成方法还包括：在所述半导体衬底的正面形成介质层110，其中，所述P型掺杂薄膜111形成于所述介质层110的表面，针对于某些不能直接在半导体衬底100的表面或介质层110的表面形成N型掺杂的外延层120的工艺，通过采用P型掺杂薄膜111进行过渡，可以在技术上更好地实现在半导体衬底100的表面形成N型掺杂的外延层120。
参照图3，在外延层120的表面形成图形化的第一光刻胶层161，以所述第一光刻胶层161为掩膜刻蚀所述外延层120以得到多个隔离沟槽141。
参照图4，去除所述第一光刻胶层161(参照图3)，向所述隔离沟槽141(参照图3)的内部及表面填充介质材料，以得到所述多个隔离结构131。
其中，所述多个隔离结构131位于所述外延层120的内部，用于隔离相邻的光电二极管。
需要指出的是，在后续工艺中，会在相邻的隔离结构131之间形成光电二极管。
所述介质材料可以为氧化硅或氮化硅，还可以为其他适当的介质材料。
参照图5，在外延层120的表面形成图形化的第二光刻胶层162，以所述第二光刻胶层162为掩膜，对所述隔离结构131两侧的外延层120进行离子注入，以形成所述光电二极管的P型掺杂区域132，其中，相邻的隔离结构131之间的P型掺杂区域132为所述成对的P型掺杂区域。
在本发明实施例中，在所述外延层120的内部，先形成用于隔离相邻的所述光电二极管的多个隔离结构131，再对所述隔离结构131两侧的外延层120进行离子注入，以形成所述光电二极管的P型掺杂区域132，相比于先进行离子注入，再在注入区域内形成隔离结构131，由于先形成的实体结构可以作为对准结构，从而可以提高离子注入的对准精度和注入位置准确性。
其中，对所述隔离结构131两侧的外延层120进行离子注入，注入的离子可以为硼离子。
在本发明实施例中，对所述外延层120注入硼离子，以形成所述光电二极管的P型掺杂区域132，相比于现有技术中需要通过离子注入N型掺杂离子，且通常采用砷离子作为掺杂离子，采用本发明实施例的方案，由于硼的原子量远小于砷，能够在相同的注入能量下注入深度更大，从而可以降低对离子注入设备的性能需求，并且得到深度更大的光电二极管，进一步提升满阱容量和近红外性能。
参照图6，去除第二光刻胶层162(参照图5)，形成后段工艺结构(Backend oflayers，BEOL)180，采用键合晶圆190对所述半导体衬底100的正面进行键合，键合后自所述半导体衬底100的背面去除所述半导体衬底100，并暴露出所述介质层110的表面。
进一步地，自所述半导体衬底100的背面去除所述半导体衬底100包括：以所述介质层110作为停止层，自所述半导体衬底100的背面，采用湿法刻蚀的方式去除所述半导体衬底100。
在本发明实施例中，在自所述半导体衬底100的背面去除所述半导体衬底100的过程中，所述介质层110可以作为停止层，相比于现有技术中采用EPI作为停止层，由于同质材料导致损伤严重，采用本发明实施例的方案，介质层110与半导体衬底100并非同质材料，也就可以降低刻蚀工艺的复杂度，例如采用刻蚀效率较高、工艺复杂度较低的湿法刻蚀方式进行刻蚀，并且在刻蚀后得到更好的器件表面。
在本发明实施例中，通过设置形成N型掺杂的外延层120，进而对外延层120进行P型离子注入，以在所述N型外延层120内形成成对的光电二极管的P型掺杂区域132，相比于现有技术中在半导体衬底内通过离子注入N型掺杂离子，采用本发明实施例的方案，N型外延层并非通过离子注入的方式得到，其深度可以更深，有助于提升满阱容量和近红外性能。
在本发明实施例中，还公开了一种图像传感器，参照图6，所述图像传感器可以包括：半导体衬底100；N型掺杂的外延层120，覆盖所述半导体衬底100；成对的光电二极管的P型掺杂区域132，位于所述外延层120内；其中，所述成对的P型掺杂区域132之间的区域作为所述光电二极管的N型掺杂区域。
进一步地，所述的图像传感器还可以包括：P型掺杂薄膜111；其中，所述N型掺杂的外延层120位于所述P型掺杂薄膜111的表面。
进一步地，所述的图像传感器还可以包括：介质层110，位于所述半导体衬底100的正面；其中，所述P型掺杂薄膜111位于所述介质层110的表面。
进一步地，所述的图像传感器还可以包括：用于隔离相邻的所述光电二极管的多个隔离结构131，位于所述外延层120的内部；其中，所述光电二极管的P型掺杂区域132位于所述隔离结构131两侧的外延层120的内部。
进一步地，所述的图像传感器还可以包括：多个隔离沟槽141，位于所述外延层120的内部；其中，所述隔离结构131是向所述隔离沟槽141的内部及表面填充介质材料得到的。
进一步地，所述图像传感器可以为背照式图像传感器。
在本发明实施例中，通过设置形成N型掺杂的外延层120，进而对外延层120进行P型离子注入，以在所述N型外延层120内形成成对的光电二极管的P型掺杂区域132，相比于现有技术中在半导体衬底内通过离子注入N型掺杂离子，采用本发明实施例的方案，N型外延层并非通过离子注入的方式得到，其深度可以更深，有助于提升满阱容量和近红外性能。
关于该图像传感器的原理、具体实现和有益效果请参照前文描述的关于图像传感器的方法的相关描述，此处不再赘述。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底；
形成覆盖所述半导体衬底的N型掺杂的外延层；
对所述外延层进行离子注入，以在所述外延层内形成成对的光电二极管的P型掺杂区域；
其中，所述成对的P型掺杂区域之间的区域作为所述光电二极管的N型掺杂区域。
2.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，对所述外延层进行离子注入包括：
对所述外延层注入硼离子。
3.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底的表面形成N型掺杂的外延层之前，所述形成方法还包括：
形成P型掺杂薄膜；
其中，所述N型掺杂的外延层形成于所述P型掺杂薄膜的表面。
4.根据权利要求3所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底的表面形成N型掺杂的外延层之前，所述形成方法还包括：
在所述半导体衬底的正面形成介质层；
其中，所述P型掺杂薄膜形成于所述介质层的表面。
5.根据权利要求4所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在形成成对的光电二极管的P型掺杂区域之后，所述形成方法还包括：
自所述半导体衬底的背面去除所述半导体衬底，并暴露出所述介质层的表面。
6.根据权利要求5所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，自所述半导体衬底的背面去除所述半导体衬底包括：
以所述介质层作为停止层，自所述半导体衬底的背面，采用湿法刻蚀的方式去除所述半导体衬底。
7.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，对所述外延层进行离子注入包括：
在所述外延层的内部，形成用于隔离相邻的所述光电二极管的多个隔离结构；
对所述隔离结构两侧的外延层进行离子注入，以形成所述光电二极管的P型掺杂区域；
其中，相邻的隔离结构之间的P型掺杂区域为所述成对的P型掺杂区域。
8.根据权利要求7所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述外延层的内部，形成用于隔离相邻的所述光电二极管的多个隔离结构包括：
在所述外延层的内部，刻蚀得到多个隔离沟槽；
向所述隔离沟槽的内部及表面填充介质材料，以得到所述多个隔离结构。
9.一种图像传感器，其特征在于，包括：
半导体衬底；
N型掺杂的外延层，覆盖所述半导体衬底；
成对的光电二极管的P型掺杂区域，位于所述外延层内；
其中，所述成对的P型掺杂区域之间的区域作为所述光电二极管的N型掺杂区域。
10.根据权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
P型掺杂薄膜；
其中，所述N型掺杂的外延层位于所述P型掺杂薄膜的表面。
11.根据权利要求10所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
介质层，位于所述半导体衬底的正面；
其中，所述P型掺杂薄膜位于所述介质层的表面。
12.根据权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
用于隔离相邻的所述光电二极管的多个隔离结构，位于所述外延层的内部；
其中，所述光电二极管的P型掺杂区域位于所述隔离结构两侧的外延层的内部。
13.根据权利要求12所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
多个隔离沟槽，位于所述外延层的内部；
其中，所述隔离结构是向所述隔离沟槽的内部及表面填充介质材料得到的。
14.根据权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器为背照式图像传感器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113540140A (zh) * 2021-07-15 2021-10-22 上海芯物科技有限公司 背照式互补金属氧化物半导体图像传感器及其制备方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4799990A (en) * 1987-04-30 1989-01-24 Ibm Corporation Method of self-aligning a trench isolation structure to an implanted well region
KR20040093279A (ko) * 2003-04-29 2004-11-05 매그나칩 반도체 유한회사 테스트 패턴을 구비한 시모스 이미지센서 및 테스트 방법
US20050212068A1 (en) * 2003-10-07 2005-09-29 Applied Materials, Inc. Self-aligned implanted waveguide detector
CN1830073A (zh) * 2003-07-31 2006-09-06 先进微装置公司 具有减少栅极耗尽的掺杂栅极电极的fet及形成该fet的方法
US20080128846A1 (en) * 2003-05-05 2008-06-05 Udt Sensors, Inc. Thin wafer detectors with improved radiation damage and crosstalk characteristics
CN108321164A (zh) * 2018-02-28 2018-07-24 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN109065557A (zh) * 2018-08-08 2018-12-21 上海华力微电子有限公司 背照式cmos图像传感器及其形成方法
DE102018122505A1 (de) * 2017-09-28 2019-03-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Rückseitige Tiefgrabenisolier- (BDTI) Struktur für Bildsensor mit Pinned-Photodiode
CN110112237A (zh) * 2019-05-23 2019-08-09 德淮半导体有限公司 一种制造光电二极管的方法以及相应光电二极管
CN110233160A (zh) * 2019-07-17 2019-09-13 德淮半导体有限公司 图像传感器及其制作方法
CN110400818A (zh) * 2019-08-16 2019-11-01 德淮半导体有限公司 制造背照式cmos图像传感器的方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4799990A (en) * 1987-04-30 1989-01-24 Ibm Corporation Method of self-aligning a trench isolation structure to an implanted well region
KR20040093279A (ko) * 2003-04-29 2004-11-05 매그나칩 반도체 유한회사 테스트 패턴을 구비한 시모스 이미지센서 및 테스트 방법
US20080128846A1 (en) * 2003-05-05 2008-06-05 Udt Sensors, Inc. Thin wafer detectors with improved radiation damage and crosstalk characteristics
CN1830073A (zh) * 2003-07-31 2006-09-06 先进微装置公司 具有减少栅极耗尽的掺杂栅极电极的fet及形成该fet的方法
US20050212068A1 (en) * 2003-10-07 2005-09-29 Applied Materials, Inc. Self-aligned implanted waveguide detector
DE102018122505A1 (de) * 2017-09-28 2019-03-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Rückseitige Tiefgrabenisolier- (BDTI) Struktur für Bildsensor mit Pinned-Photodiode
CN108321164A (zh) * 2018-02-28 2018-07-24 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN109065557A (zh) * 2018-08-08 2018-12-21 上海华力微电子有限公司 背照式cmos图像传感器及其形成方法
CN110112237A (zh) * 2019-05-23 2019-08-09 德淮半导体有限公司 一种制造光电二极管的方法以及相应光电二极管
CN110233160A (zh) * 2019-07-17 2019-09-13 德淮半导体有限公司 图像传感器及其制作方法
CN110400818A (zh) * 2019-08-16 2019-11-01 德淮半导体有限公司 制造背照式cmos图像传感器的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113540140A (zh) * 2021-07-15 2021-10-22 上海芯物科技有限公司 背照式互补金属氧化物半导体图像传感器及其制备方法

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