TW201421655A - 感測器及微影裝置 - Google Patents

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Abstract

一種背側照明式感測器，其包含：一支撐基板；一半導體層，其包含一光電二極體，該光電二極體包含提供於該半導體層之一第一表面處的一n摻雜半導體區，及一p摻雜半導體區，其中一空乏區形成於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體區之間；及一p摻雜保護性材料層，其提供於該半導體層之一第二表面上，其中該半導體層之該第一表面固定至該支撐基板之一表面。

Description

感測器及微影裝置
本發明係關於一種感測器及一種微影裝置。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)製造中。在彼情況下，圖案化器件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。
微影被廣泛地認為是在IC以及其他器件及/或結構之製造中之關鍵步驟中的一者。然而，隨著使用微影所製造之特徵之尺寸變得愈來愈小，微影正變為用於使能夠製造小型IC或其他器件及/或結構之更具決定性因素。
習知微影裝置使用具有193奈米之波長之輻射。此輻射為深紫外線(DUV)輻射之實例。為了縮短曝光波長且因此縮減最小可印刷大小，已提議使用極紫外線(EUV)輻射源。EUV輻射為具有在5奈米至20奈米之範圍內(例如，在13奈米至14奈米之範圍內)之波長之電磁輻射。已進一步提議可使用具有小於10奈米(例如，在5奈米至10奈米之 範圍內，諸如，6.7奈米或6.8奈米)之波長之EUV輻射。此輻射被稱為極紫外線輻射或軟x射線輻射。舉例而言，可能之源包括雷射產生電漿源、放電電漿源，或基於由電子儲存環提供之同步加速器輻射之源。
各種類型之輻射感測器可用作度量衡工具(metrology tool)。舉例而言，其可用以特性化諸如微影裝置之處理工具中之光學元件，從而提供關於影像之品質之資訊。此感測器之一實例為CMOS類型之前側照明式干涉計感測器，其通常使用轉換材料(亦即，閃爍體)以將(D)UV或EUV光子轉換至具有較長波長之光子，且接著偵測該等較長波長光子。然而，此等以轉換材料為基礎之感測器可遭受不良解析度及/或不良信雜比，其慢速且可模糊，或可遭受其他缺點。
先前技術中提議基於直接輻射偵測之其他感測器(其中不使用轉換材料)。US 2004/0021061 A1中描述直接輻射偵測感測器之一實例，其係關於一種具有n覆p型接面光電二極體(n-on-p junction photodiode)之電荷耦合(CCD)背側照明式感測器。提議包括硼之替代保護性層來代替標準SiO2鈍化層以避免感測器表面之氧化或污染。然而，即使幾奈米厚之保護性層亦可足以提供輻射之吸收，因此，可以敏感度減低為代價而達成改良型感測器穩定性。
US 5376810中描述直接輻射偵測感測器之另一變體，其中背側照明式CCD使用低溫(450℃)德耳塔摻雜分子束磊晶(MBE)程序以使矽中之幾個原子層之清晰摻雜劑剖面生長。然而，此感測器似乎僅限於UV光譜。
EP 2009705中描述另外直接輻射偵測感測器，其中藉由使用諸如化學氣相沈積(CVD)之高溫沈積程序將p摻雜劑(硼)材料沈積於n摻雜半導體之頂部上而在半導體基板之前表面處創製p覆n型接面(p-on-n junction)。此前側照明式感測器提供針對EUV輻射及(D)UV輻射之高 敏感度以及良好表面電荷收集效率，亦如Lei Shi之名為「Performance Analysis of Si-Based Ultra-Shallow Junction Photodiodes for UV Radiation Detection」的博士論文之第四章節(2013年4月)所展示。儘管此高溫硼沈積技術可適合於製造具有簡單建構之成像感測器(諸如，透射成像感測器)，但其已被發現不適合於製造以CMOS或CCD為基礎之輻射感測器，此係因為諸如內部電路系統、佈線或多晶矽閘的感測器之組件受到損害。
需要提供一種克服以上缺點中之一或多者或與先前技術感測器相關聯之某一其他缺點的輻射感測器。
根據本發明之一態樣，提供一種背側照明式感測器，該背側照明式感測器包含：一支撐基板；一半導體層，其包含一光電二極體，該光電二極體包含提供於該半導體層之一第一表面處的一n摻雜半導體區，及一p摻雜半導體區，其中一空乏區形成於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體區之間；及一p摻雜保護性材料層，其提供於該半導體層之一第二表面上，其中該半導體層之該第一表面固定至該支撐基板之一表面。
根據本發明之一態樣，提供一種背側照明式輻射感測器，該背側照明式輻射感測器包含：一半導體層，其包含一光電二極體，該光電二極體包含提供於該半導體層之一第一表面處的一n摻雜半導體區，及一p摻雜半導體區，其中一空乏區形成於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體區之間；一p摻雜保護性材料層，其提供於該半導體層之一第二背側表面上；及一擴散層，其形成於該p摻雜保護性材料層下方，從而在該p摻雜保護性材料層與該p摻雜半導體區之間提供一過渡段；其中該擴散層產生補充由該光電二極體產生之一電場的一內部電場。
該p摻雜保護性材料可抵抗由DUV及/或EUV輻射造成之損害。該p摻雜保護性材料可抵抗由清潔劑造成之損害。該p摻雜保護性材料可對DUV及/或EUV輻射實質上透明，或提供於足夠薄而使得入射DUV及/或EUV輻射之一顯著比例傳遞通過該保護性層的一層中。該p摻雜保護性材料為可在一半導體基板中擴散之一材料。該擴散可具有一梯度擴散剖面，使得在一窄層厚度內實現硼與矽之間的一過渡段。可創製在該p摻雜半導體區之該背側照明式表面處的該p摻雜保護性材料之一梯度擴散層，使得該p摻雜保護性材料與該半導體層之間的該過渡段產生補充由該光電二極體產生之一電場的一內部電場。
該p摻雜保護性材料亦為如下材料：其可經活化以鍵結至半導體網路，藉此形成相比於半導體層自身具有實質上較少(反應性)懸空鍵之經活化化合物層，且因此最小化光生粒子再結合之風險。在本文中，「懸空鍵」為固定化半導體原子上之不飽和價數。矽化物層為歸因於矽網路中之p摻雜材料原子之鍵結而相比於矽基板具有較少懸空鍵之經活化層的實例。結果，該經活化化合物層提供防禦輻射誘發性損害之較好硬度。
該空乏區可延伸至該p摻雜保護性材料與該半導體層之間的一過渡段發生的一部位。
該保護性材料可在低於500℃之一溫度下沈積於該半導體層上。此情形有利，此係因為其避免損害電路系統。
該保護性材料可為硼或硼化物，或其混合物。舉例而言，該硼化物可為硼化鎵、氮化硼、氟化硼BF2、碳化硼B4C，或其混合物。
純質半導體(intrinsic semiconductor)可提供於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體區之間。
電路系統可提供於該光電二極體與該支撐基板之間。
該電路系統可為一CMOS或一CCD電路系統。
一保護性層可提供於該電路系統與該支撐基板之間。
該光電二極體可為皆共用該同一半導體層之一光電二極體陣列中之一光電二極體。
該n摻雜半導體區可為一n摻雜半導體區陣列中之一n摻雜半導體區。
該p摻雜半導體可為矽。
該n摻雜半導體為矽。該支撐基板可為矽。
可藉由將摻雜劑經由加熱至超過500℃之一溫度而擴散至該半導體層中來形成該n摻雜半導體。
該感測器可供(EUV)輻射、(DUV)輻射、可見光譜範圍(VIS)輻射或一低能量粒子束之偵測中使用。舉例而言，該等低能量粒子可為電子。舉例而言，該等低能量粒子可具有介於200電子伏特與40千電子伏特之間的一能量。
替代本發明之第一態樣，提供一種背側照明式輻射感測器，該背側照明式輻射感測器包含：一半導體層，其包含一光電二極體，該光電二極體包含提供於該半導體層之一第一表面處的一p摻雜半導體區，及一n摻雜半導體區，其中一空乏區形成於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體區之間；一n摻雜保護性材料層，其提供於該半導體層之一第二背側表面上；及一擴散層，其形成於該n摻雜保護性材料層下方，從而在該n摻雜保護性材料層與該n摻雜半導體區之間提供一過渡段；其中該擴散層產生補充由該光電二極體產生之一電場的一內部電場。
該n摻雜保護性材料可為砷或磷。
根據本發明之一第二態樣，提供一種背側照明式感測器，該背 側照明式感測器包含：一支撐基板；一半導體層，一CCD陣列提供於該半導體層之一第一表面處，且一p摻雜保護性材料層提供於該半導體層之一第二表面上，其中該半導體層之該第一表面固定至該支撐基板之一表面。此感測器亦包含一擴散層，該擴散層形成於該p摻雜保護性材料層下方，從而在該p摻雜保護性材料層與該p摻雜半導體區之間提供一過渡段；其中該擴散層產生補充由該光電二極體產生之一電場的一內部電場。
根據本發明之一第三態樣，提供一種處理工具，諸如，一種微影程序工具，其包含根據任何前述態樣之一背側照明式感測器。
該處理工具可為一微影裝置。
該微影裝置可為經配置以將一圖案自一圖案化器件投影至一基板上之一微影投影裝置。
該微影裝置可進一步包含：一照明系統，其經組態以調節一輻射光束；一支撐件，其經建構以支撐一圖案化器件，該圖案化器件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，其經建構以固持一基板；及一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上。
根據本發明之一第四態樣，提供一種基板台，諸如，一種微影基板台，其具備根據任何前述態樣之一背側照明式感測器。
根據本發明之一第五態樣，提供一種攝影機晶片，該攝影機晶片包含根據任何前述態樣之背側照明式感測器。
根據本發明之一第六態樣，提供一種製造一背側照明式感測器之方法，該方法包含：將一p摻雜半導體層提供於一第一基板上；在一p摻雜半導體層之一第一表面處形成一n摻雜部分，使得形成一光電二極體，其中一空乏區處於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體層之間；將電路系統提供於該光電二極體之頂部上；反轉該半導體層且將 其固定至一第二基板；移除該第一基板；及將一p摻雜保護性材料層提供於該半導體層之頂部上。
該n摻雜部分可為與該p摻雜半導體層一起形成一光電二極體陣列之一n摻雜部分陣列中之一n摻雜部分。
下文參看隨附圖式來詳細地描述本發明之另外特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文所描述之特定實施例。本文僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將顯而易見。
21‧‧‧輻射光束
22‧‧‧琢面化場鏡面器件
24‧‧‧琢面化光瞳鏡面器件
26‧‧‧經圖案化光束
28‧‧‧反射元件
30‧‧‧反射元件
50‧‧‧背側照明式輻射感測器
51‧‧‧基板
52‧‧‧光電二極體
53‧‧‧光電二極體空乏區
54‧‧‧保護性層
55‧‧‧CMOS電路系統
56‧‧‧膠黏劑層
58‧‧‧支撐基板
60‧‧‧n摻雜半導體部分/n摻雜矽部分
62‧‧‧p摻雜半導體/p摻雜矽/p摻雜矽層
64‧‧‧非晶硼層
68‧‧‧光學塗層
80‧‧‧輻射
100‧‧‧微影裝置
210‧‧‧極紫外線(EUV)輻射發射電漿/極熱電漿/高度離子化電漿
211‧‧‧源腔室
212‧‧‧收集器腔室
220‧‧‧圍封結構
221‧‧‧開口
230‧‧‧氣體障壁/污染物截留器/污染截留器/污染物障壁
240‧‧‧光柵光譜濾光器
251‧‧‧上游輻射收集器側
252‧‧‧下游輻射收集器側
253‧‧‧掠入射反射器
254‧‧‧掠入射反射器
255‧‧‧掠入射反射器
B‧‧‧輻射光束
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧輻射收集器/近正入射收集器光學件
IF‧‧‧虛擬源點/中間焦點
IL‧‧‧照明系統/照明器/照明光學件單元
LA‧‧‧雷射
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧支撐結構
O‧‧‧光軸
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PS1‧‧‧位置感測器
PS2‧‧‧位置感測器
PW‧‧‧第二定位器
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
現在將參看隨附示意性圖式而僅作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部件，且在該等圖式中：圖1描繪根據本發明之一實施例之微影裝置；圖2為微影裝置100之更詳細視圖；圖3為圖1及圖2之裝置之輻射源SO的更詳細視圖；圖4為根據本發明之一實施例之感測器的示意性橫截面圖；及圖5a至圖5e為可用以製作圖4所展示之感測器之一系列步驟的示意性說明。
本發明之特徵及優點將自下文在結合圖式時所闡述之實施方式變得更顯而易見，在該等圖式中，類似元件符號始終識別對應元件。在該等圖式中，類似元件符號通常指示相同、功能上相似及/或結構上相似之元件。一元件第一次出現時之圖式係在對應元件符號中由最左側數位指示。
本說明書揭示併入本發明之特徵之實施例。所揭示實施例僅僅例示本發明。本發明之範疇不限於所揭示實施例。本發明係由附加於此處之申請專利範圍界定。
所描述實施例及在本說明書中對「一實施例」、「一實例實施例」、「一些實施例」等等之參考指示所描述實施例可包括一特定特徵、結構或特性，但每一實施例可未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此等片語未必係指同一實施例。另外，當結合一實施例來描述一特定特徵、結構或特性時，應理解，無論是否予以明確地描述，結合其他實施例來實現此特徵、結構或特性皆係在熟習此項技術者之認識範圍內。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例之微影裝置100。該裝置包含：- 照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，EUV輻射)；- 支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩或比例光罩)MA，且連接至經組態以準確地定位該圖案化器件之第一定位器PM；- 基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且連接至經組態以準確地定位該基板之第二定位器PW；及- 投影系統(例如，反射投影系統)PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於引導、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
支撐結構MT以取決於圖案化器件MA之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持該圖案化器件。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以 固持圖案化器件。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。支撐結構可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。
術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為係指可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中創製圖案的任何器件。被賦予至輻射光束之圖案可對應於目標部分中創製之器件(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化器件可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中每一者可個別地傾斜，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
類似於照明系統，投影系統可包括適於所使用之曝光輻射或適於諸如真空之使用之其他因素的各種類型之光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。可需要將真空用於EUV輻射，此係因為其他氣體可吸收過多輻射。因此，可憑藉真空壁及真空泵而將真空環境提供至整個光束路徑。
如此處所描繪，裝置屬於反射類型(例如，使用反射光罩)。或者，裝置可屬於透射類型(例如，使用透射光罩及光學件)。裝置可為DUV微影裝置。
微影裝置可屬於具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
可使用電漿來產生EUV輻射。用於產生EUV輻射之輻射系統可包 括用於激發燃料以提供電漿之雷射，及用於含有電漿之輻射源。可(例如)藉由將雷射光束引導於燃料(諸如，合適材料(例如，錫)之粒子，或合適氣體或蒸汽(諸如，Xe氣體或Li蒸汽)串流)處來創製電漿。所得電漿發射輸出輻射，例如，EUV輻射，該輻射係使用輻射收集器予以收集。輻射收集器可為鏡像式正入射輻射收集器，其接收輻射且將輻射聚焦成光束。輻射源可包括經配置以提供真空環境以支援電漿之圍封結構或腔室。此輻射系統通常被稱為雷射產生電漿(LPP)源。在一替代輻射系統中，藉由橫越經定位有諸如錫之燃料之間隙施加放電來產生電漿。此輻射系統通常被稱為放電產生電漿(DPP)源。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收極紫外輻射光束。用以產生EUV輻射之方法包括但未必限於用在EUV範圍內之一或多種發射譜線將具有至少一元素(例如，氙、鋰或錫)之材料轉換成電漿狀態。在一種此類方法(常常被稱為雷射產生電漿「LPP」)中，可藉由用雷射光束來輻照燃料(諸如，具有所需譜線發射元素之材料的小滴、串流或叢集)而產生所需電漿。輻射源SO可為包括雷射(圖1中未繪示)之EUV輻射系統之部件，該雷射用於提供激發燃料之雷射光束。所得電漿發射輸出輻射，例如，EUV輻射，該輻射係使用安置於輻射源中之輻射收集器予以收集。舉例而言，當使用CO2雷射以提供用於燃料激發之雷射光束時，雷射與輻射源可為分離實體。
在此等狀況下，不認為雷射形成微影裝置之部件，且雷射光束係憑藉包含(例如)合適引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統而自雷射傳遞至輻射源。
在常常被稱為放電產生電漿(DPP)之替代方法中，藉由使用放電以使燃料汽化來產生EUV發射電漿。燃料可為具有在EUV範圍內之一或多種發射譜線之元素，諸如，氙、鋰或錫。放電可由電力供應器產生，電力供應器可形成輻射源之部件或可為經由電連接而連接至輻射 源之分離實體。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角度強度分佈之調整器。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如，琢面化場鏡面器件及琢面化光瞳鏡面器件。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台)MT上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且係藉由該圖案化器件而圖案化。在自圖案化器件(例如，光罩)MA反射之後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器PS2(例如，干涉量測器件、線性編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WT，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器PS1可用以相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)MA及基板W。微影裝置100可包括根據本發明之一實施例之感測器50。舉例而言，感測器50可位於基板台WT處。
圖2更詳細地展示微影裝置100，其包括輻射源SO、照明系統IL及投影系統PS。輻射源SO經建構及配置成使得可將真空環境維持於輻射源SO之圍封結構220中。可由放電產生電漿源形成EUV輻射發射電漿210。可藉由氣體或蒸汽(例如，Xe氣體、Li蒸汽或Sn蒸汽)產生EUV輻射，其中創製極熱電漿210以發射在電磁光譜之EUV範圍內之輻射。舉例而言，藉由造成至少部分離子化電漿之放電來創製極熱電漿210。為了輻射之有效率產生，可需要為(例如)10帕斯卡之分壓之 Xe、Li、Sn蒸汽或任何其他合適氣體或蒸汽。在一實施例中，提供受激發錫(Sn)電漿以產生EUV輻射。
由熱電漿210發射之輻射係經由定位於源腔室211中之開口中或後方的選用氣體障壁或污染物截留器230(在一些狀況下，亦被稱作污染物障壁或箔片截留器)而自源腔室211傳遞至收集器腔室212中。污染物截留器230可包括通道結構。污染截留器230亦可包括氣體障壁，或氣體障壁與通道結構之組合。如在此項技術中所知，本文進一步所指示之污染物截留器或污染物障壁230至少包括通道結構。
收集器腔室212可包括可為所謂掠入射收集器之輻射收集器CO。輻射收集器CO具有上游輻射收集器側251及下游輻射收集器側252。橫穿收集器CO之輻射可自光柵光譜濾光器240反射以聚焦於虛擬源點IF中。虛擬源點IF通常被稱作中間焦點，且輻射源經配置成使得中間焦點IF位於圍封結構220中之開口221處或附近。虛擬源點IF為輻射發射電漿210之影像。
隨後，輻射橫穿照明系統IL，照明系統IL可包括琢面化場鏡面器件22及琢面化光瞳鏡面器件24，琢面化場鏡面器件22及琢面化光瞳鏡面器件24經配置以提供在圖案化器件MA處輻射光束21之所要角度分佈，以及在圖案化器件MA處輻射強度之所要均一性。在由支撐結構MT固持之圖案化器件MA處輻射光束21之反射後，隨即形成經圖案化光束26，且由投影系統PS將經圖案化光束26經由反射元件28、30而成像至由晶圓載物台或基板台WT固持之基板W上。微影裝置可包括根據本發明之一實施例之感測器50。舉例而言，感測器50可位於基板台WT處。
比所展示元件多之元件通常可存在於照明光學件單元IL及投影系統PS中。取決於微影裝置之類型，可視情況存在光柵光譜濾光器240。另外，可存在比諸圖所展示之鏡面多的鏡面，例如，在投影系 統PS中可存在比圖2所展示之反射元件多1至6個的額外反射元件。
如圖2所說明，收集器光學件CO被描繪為具有掠入射反射器253、254及255之巢套式收集器，僅僅作為收集器(或收集器鏡面)之實例。掠入射反射器253、254及255經安置成圍繞光軸O軸向地對稱，且此類型之收集器光學件CO係較佳地結合放電產生電漿源(常常被稱為DPP源)予以使用。
或者，輻射源SO可為如圖3所展示之LPP輻射系統之部件。雷射LA經配置以將雷射能量沈積至諸如氙(Xe)、錫(Sn)或鋰(Li)之燃料中，從而創製具有數十電子伏特之電子溫度之高度離子化電漿210。在此等離子之去激發及再結合期間所產生之高能輻射係自電漿發射、由近正入射收集器光學件CO收集，且聚焦至圍封結構220中之開口221上。
圖4示意性地展示以橫截面進行檢視的根據本發明之一實施例之背側照明式輻射感測器50。舉例而言，感測器50可提供於微影裝置(參見圖1及圖2)之基板台WT中，或可提供於微影裝置中之一些其他合適部位處。在此實施例中，背側照明式輻射感測器50為成像感測器。出於簡潔起見，背側照明式輻射感測器50可被稱作感測器50。
術語「背側照明式」係指供製作感測器之程序。傳統(或前側照明式)感測器使用嵌入於半導電基板之表面中的光電二極體(或其他偵測器)，其中電路系統提供於光電二極體之頂部上或旁邊。通常在沈積光電二極體之後添加電路系統。然而，電路系統之存在藉由在入射輻射可被偵測之前阻擋入射輻射及使入射輻射反射而縮減可用於輻射收集之作用區域。因此，感測器之敏感度縮減。
另一方面，背側照明式輻射感測器允許在半導電基板之一個表面上製作光電二極體(或其他偵測器)且接著根據需要而製作電路系統，之後翻轉該基板。接著將該基板固定至第二基板。以此方式，原 始基板之背側變成感測器之經曝光頂部表面，待偵測輻射將入射於該表面上。此情形有利，此係因為其不會引起可用於輻射收集之作用區域之損耗。在背側照明式輻射感測器中，電路系統在作用區域下方且因此不能阻擋輻射到達作用區域。
圖4所展示之感測器50包含半導體層，半導體層包含連接至電路系統55之光電二極體52陣列。光電二極體52包含提供於半導體層之第一表面處的n摻雜半導體區(為感測器50之前側)，及形成半導體層之第二表面的p摻雜半導體區(為感測器50之背側)。光電二極體52包含經配置為一維或二維陣列之n摻雜半導體部分(例如，矽)60，連同作為磊晶層而提供於n摻雜半導體部分之頂部上之p摻雜半導體(例如，矽)62。
p摻雜矽62與每一n摻雜矽部分60一起形成p-n接面。此p-n接面針對每一光電二極體52建立空乏區53，其在圖4中由點線53指示。在空乏區中，建立電場，使得當光子進入空乏區且激發電子時，經釋放電子及關聯電洞被吸引至空乏區之相對側，藉此創製表示照明能量之光生電荷。因此，由p-n接面建立之空乏區53充當光電二極體52。
p+摻雜區帶可提供於鄰近n摻雜矽部分62之間。此情形可防止相鄰空乏區53彼此接觸。出於簡單起見，諸圖中未展示p+摻雜區帶。
在一實施例中，n摻雜矽部分60可為n+摻雜(高度摻雜n矽)。在此狀況下，空乏區將進一步延伸至p摻雜矽62中。
電路系統55可(例如)為CMOS電路系統，且可(例如)為積體電路。CMOS電路系統55用以加偏壓於光電二極體。另外，CMOS電路系統用以讀取在光電二極體處由於曝光至DUV或EUV輻射而產生之光生電荷。
保護性層54提供於光電二極體52及電路系統55下方。舉例而言，保護性層54可為SiO2。膠黏劑層56將光電二極體52及電路系統固 定至支撐基板58。舉例而言，支撐基板58可由矽晶圓、玻璃板或任何其他合適材料形成。
諸如非晶硼層64之p摻雜保護性材料層提供於p摻雜矽層之頂部上。硼層64抵抗由DUV或EUV輻射造成之損害。另外，硼層64保護感測器50免於原本可能由侵襲性環境造成之損害。舉例而言，硼層64保護感測器50免於週期性地用以清潔以除掉來自感測器表面之污染之清潔劑(沈積物可歸因於EUV輻射與感測器表面處之污染相互作用而積聚於感測器表面上)。因此，硼層64延長背側照明式感測器50之壽命。
可在室溫下進行p摻雜保護性材料沈積，接著進行熱處理，從而增強梯度擴散。此方法之潛在缺點(取決於所使用之沈積條件及程序)可為硼層之品質較次，其(例如)形成多孔結構，從而使背側表面更傾於由於侵襲性環境劑而降級。
已發現有利的是針對p摻雜保護性材料(尤其是針對硼沈積)使用較高溫度沈積程序。然而，沈積溫度應足夠低以保護CMOS之組件，諸如，內部電路系統、佈線、多晶矽閘。對於此項技術中所知之典型CMOS或CCD組件，500℃之溫度上限可提供仍足夠保護。較佳地，p摻雜保護性材料沈積溫度小於450℃，更佳地小於400℃，以提供防禦熱損害之足夠安全性。較佳地，沈積溫度大於100℃，更佳地大於200℃，以便將足夠品質提供至p摻雜保護性材料層。
可因而使用各種已知沈積方法，例如，在上文所參考溫度下之磁控塗佈或電子束塗佈。另一替代例係在具有上文所參考溫度範圍的情況下應用低溫CVD程序。
諸如抗反射層之選用光學塗層68提供於硼層64之頂部上。然而，此等塗層之厚度應保持最小，使得粒子可穿隧通過塗層且到達硼層64。
舉例而言，硼層64之厚度可為幾奈米。舉例而言，硼層64可具有介於1奈米與30奈米之間的厚度。舉例而言，硼層64可具有大約6奈米之厚度。在沈積期間，硼之部分可自然地擴散至p摻雜矽62中。在此內容背景中，術語「自然地」意欲意謂可在室溫(或相似溫度)下發生之擴散，此相對於歸因於加熱而發生之擴散。然而，在室溫下之硼擴散將引起以不顯著規模之極窄擴散。p摻雜矽區中之較深擴散係在高於室溫之溫度下達成。溫度愈高，則硼原子將被推動以擴散於半導體網路中愈深。
硼及硼化物型材料之特性為梯度擴散剖面，其引起梯度擴散層，從而提供自硼至矽之清晰p摻雜材料濃度改變。具有擴散於p摻雜半導體區中之p摻雜保護性材料的根據本發明之獨特摻雜剖面提供摻雜梯度誘發性內部電場之形成，摻雜梯度誘發性內部電場補充光電二極體之空乏區中誘發之電場(此兩個場具有相同方向)。額外場具有將空乏層延伸朝向硼表面之效應，且確保經由摻雜梯度誘發性表面電荷收集之光生帶電粒子輸送機制。以與針對沈積之方式相同的方式，亦當誘發擴散時，程序溫度應保持低於上文所提及溫度以避免CMOS組件之損害。此外，當在高於室溫之溫度下執行沈積時，可直接地在沈積期間達成梯度擴散剖面。
硼64至p摻雜矽62中之擴散係使得硼濃度依據矽中之深度極快速地減低。舉例而言，可存在純硼之上部層，在其下方可存在硼矽混合物，該混合物在硼濃度方面減低直至不存在經擴散硼為止。可遍及幾奈米或更小而發生自硼至矽之此過渡段。
自硼至矽之過渡段係使得起因於經擴散硼之電洞具有隨著硼濃度縮減而縮減之密度。此電洞濃度改變會引起補充由光電二極體52之p-n接面產生之電場的內部電場。此情形有益，此係因為其幫助將光電二極體52之空乏區53向上拖曳朝向硼層64。
然而，p摻雜保護性材料亦為可藉由熱處理而活化以在p摻雜半導體網路區中形成鍵之材料。因此，在梯度擴散程序期間或此後，可形成相比於半導體層具有實質上較少懸空鍵之經活化化合物層。形成於矽半導體層中之經活化化合物之實例為矽化物。當硼或硼化物為p摻雜保護性材料時，將形成矽化硼層(BxSi1-x，其中x為介於0與1之間的值)。
舉例而言，在上文所參考溫度下達成之梯度擴散剖面之後可進行諸如雷射退火之熱表面處理，從而引起經活化化合物層。表面熱處理將僅升高背側表面溫度，且不存在上文所提及的CMOS組件之劣化。
可在室溫或稍微較高溫度(但仍足夠低以不損害CMOS電路系統)下將p摻雜保護性材料(亦即，硼)沈積於矽基板之背側表面上之後創製矽化物層(例如，BxSi1-x)，且接著，在提供足夠能量以增進除了形成梯度擴散剖面以外之矽化物形成的溫度下藉由傳統爐退火抑或藉由快速熱退火而立刻熱處理該表面。
空乏區53可延伸成遠至硼至矽過渡段處，例如，在矽化物層下方。舉例而言，空乏區53可延伸成遠至該過渡段之(p++)摻雜區。高度摻雜(p++)區(及過渡段之矽化硼)為針對感測器50之所有光電二極體提供共同電極之低歐姆區。即使當相對高電流正穿過此共同電極時，此共同電極亦可橫越感測器50之表面處於固定電位。
因此，硼層64提供兩個功能。第一功能係保護感測器50免於由DUV或EUV輻射造成之損害。第二功能係增強光電二極體52之空乏區53。
背側照明式感測器50可用於(例如)微影裝置中以偵測EUV輻射。在此狀況下，EUV光子至p摻雜矽62中之穿透深度將為幾百奈米。因此，可貫穿p摻雜矽62之深度而發生用以產生自由電子及關聯電洞對 之電子激發。在此狀況下，沒有必要使光電二極體空乏區53完全地延伸至感測器50之表面。
背側照明式感測器50可用於(例如)微影裝置中以偵測DUV輻射。DUV光子在幾奈米內被吸收於矽中。因此，為了以合理信雜比偵測DUV輻射，可將感測器配置成使得光電二極體52之空乏區53延伸至感測器之上部表面(或延伸至感測器之上部表面之幾奈米內)。硼層64(且尤其是硼至矽之過渡段)可輔助將空乏區拉動朝向感測器之表面，藉此促進DUV輻射之良好偵測。
因為DUV輻射之穿透深度顯著地小於EUV輻射之穿透深度，所以p摻雜矽層62之厚度對於經設計成偵測(D)UV之感測器相比於對於經設計成偵測EUV之感測器可較小。舉例而言，對於經設計成偵測(D)UV或甚至偵測可見輻射之感測器，p摻雜矽層62之厚度可小於10微米，諸如，大約5微米。對於經設計成偵測EUV之感測器，p摻雜矽層62之厚度可小於80微米，諸如，大約30微米。
在以上段落中，對感測器50之表面之參考不意欲包括光學塗層68。因此，舉例而言，對將空乏區拉動朝向感測器之表面之參考可被解譯為意謂將空乏區拉動朝向硼層64之表面。
舉例而言，本發明之背側照明式感測器之實施例可用作影像感測器以偵測用以校準、調整及/或操作諸如微影裝置之裝置之一或多個圖案。舉例而言，背側照明式感測器可形成可用以量測如由微影裝置投影之輻射光束之屬性之相前偵測器(phase-front detector)的部件。背側照明式感測器可形成攝影機之部件(例如，攝影機之攝影機晶片可包含背側照明式感測器)。攝影機可包括一或多個透鏡，且可包括諸如電池之其他組件。背側照明式感測器可用於非微影應用中。舉例而言，包含背側照明式感測器之攝影機可用以拍攝圖片或獲得視訊。
圖5示意性地展示可用以建構圖4所展示之背側照明式感測器50 之一系列步驟。首先參看圖5a，將p摻雜矽層62提供於基板51之頂部上，在此狀況下，基板51為(p+)摻雜矽基板(可使用其他基板)。週期表之第III族元素中任何元素可用作p摻雜半導體區之受體(p型摻雜劑)。舉例而言，p摻雜矽層62可具有介於1微米與30微米之間的厚度、可具有介於1微米與20微米之間的厚度，且可具有介於1微米與10微米之間的厚度。在p摻雜矽層62中形成n摻雜半導體部分60陣列。當自上方進行檢視時，n摻雜半導體部分60可(例如)具有二維陣列之形式(然而，其亦可為一維或甚至為單一光電二極體)。舉例而言，可藉由將n摻雜提供於p摻雜矽層62之表面上之所要部位處而獲得n摻雜半導體部分60。舉例而言，可使用擴散或離子植入(使用此項技術中所熟知之技術)而獲得n摻雜。舉例而言，n摻雜半導體部分60可延伸至p摻雜矽層62中達介於0.1微米與1微米之間。舉例而言，n摻雜半導體部分60可延伸至p摻雜矽層中達大約0.5微米。
在下一步驟中，使額外磊晶層生長於感測器50之前側上(亦即，在p摻雜矽層62之第一表面上)(例如，p摻雜矽)，CMOS電路系統形成於額外磊晶層內(例如，使用習知微影技術)。舉例而言，CMOS電路系統可經組態以加偏壓於光電二極體，且允許讀出由入射於光電二極體上之輻射產生之電信號。
將保護性層54提供於CMOS電路系統(圖中未繪示)之n摻雜半導體部分60之頂部上。舉例而言，保護性層54可為SiO2。
參看圖5b，縮減基板51之厚度，例如，使用拋光或任何其他合適技術。舉例而言，可將基板51縮減至大約200微米或更小之厚度。
參看圖5c，反轉半導體，且接著將半導體固定至支撐基板58，例如，使用膠黏劑層56。舉例而言，支撐基板58可為矽晶圓、玻璃板或任何其他合適材料。可使用任何合適方法(例如，不會損害CMOS電路系統之方法)將半導體固定至支撐基板58。
參看圖5d，接著移除矽基板，例如，使用濕式蝕刻或某一其他合適技術。此情形留下p摻雜矽層62。
參看圖5e，將硼層64提供於p摻雜矽層62之頂部上。舉例而言，可使用濺鍍或任何其他合適技術(例如，可在不會造成對現有結構之損害之溫度(例如，低於400℃之溫度)下實施的技術)來形成硼層64。舉例而言，硼層64可具有30奈米或更小、20奈米或更小或10奈米或更小之厚度。舉例而言，硼層64可具有1奈米或更大之厚度。舉例而言，硼層64可具有大約6奈米之厚度。因為硼層64吸收輻射，所以使該硼層較薄將會改良感測器之敏感度。然而，因為硼之沈積可提供非均一硼層64，所以使該硼層較薄將會增加在該硼層中存在針孔之機率。硼層64可具備平衡此兩種競爭要求之厚度。
因為在低溫(例如，小於400℃)下提供硼層64，所以將在硼64與p摻雜矽層62之間發生窄過渡段。舉例而言，可遍及1奈米之分率直至幾奈米(諸如，直至5奈米或甚至直至10奈米)而發生該過渡段。硼濃度橫越過渡段而縮減。過渡段可被描述為硼，接著為矽化硼，接著為(p++)摻雜矽，接著為(p+)摻雜矽，接著為p摻雜矽。在過渡段之下部末端處，硼濃度下降直至不存在經擴散硼為止。
提供自硼至矽之過渡段之梯度擴散層可甚至厚於10奈米。在此狀況下，感測器敏感度將下降，但半導體層之第一表面(亦即，用於藉由陣列而形成之所有像素之共同電極)之電導率將增加，此情形可有利於較快回應相比於較高敏感度受到青睞之一些應用。
在一實施例中，可需要增加硼至p摻雜矽中之擴散。舉例而言，可使用雷射退火(或不會將感測器加熱至可損害CMOS電路系統之溫度之任何其他合適方法)來達成此增加。或者，可在500℃之溫度下將短熱處理步驟應用於感測器50之背側表面以便另外促進矽化物層之形成，其中時間控制係使得在高溫下之加熱僅在該表面處進行。舉例而 言，可遍及幾奈米而發生在此狀況下自硼至p摻雜矽之過渡段。
可將諸如抗反射塗層之光學塗層68提供於硼層64之頂部上。
參看圖4中之感測器50，在使用時，輻射(由箭頭80指示)將在與習知之側相對(亦即，與感測器50之背側相對)的側處入射於感測器50上。背側照明式表面為半導體層之第二表面。因此，感測器50可被認為是背側照明式感測器。感測器50之前側可被認為是經提供有CMOS電路系統55的該感測器之側，其為半導體層之第一表面。再次參看圖5，感測器製作程序之步驟5a及5b可被認為是前側處理，此係因為其進行對感測器之前側之改變。圖5c展示感測器之反轉。感測器製作程序之步驟5d至5g可被認為是背側處理，此係因為其進行對感測器之背側之改變。
背側照明式感測器50相比於先前技術DUV及EUV影像感測器(諸如，使用轉換材料以在由CMOS或CCD陣列偵測之前將DUV或EUV光子轉換成可見光之先前技術感測器)或上文所描述之其他先前技術直接輻射偵測感測器提供顯著優點。舉例而言，轉換材料可為磷光體、Yag-Ce或Lumilass。以此方式進行的DUV或EUV光子至可見光子之轉換並不有效率，轉換程序通常具有介於20%與40%之間的效率。此外，所產生之可見光子係在所有方向上發射，而非僅僅在偵測陣列之方向上發射。由於此等缺點，輻射(特別是EUV輻射)之量測可花費顯著時間量，此情形可縮減EUV微影裝置之生產率。另外，形成於轉換材料中之影像在其到達偵測器之前變模糊，藉此危及感測器之準確度。此外，雜散光產生於轉換材料內，藉此縮減感測器之準確度。
因為本發明之實施例直接地偵測(D)UV或EUV光子，所以會避免上述缺點，且另外達成防禦輻射誘發性降級及/或環境降級之改良型感測器保護。
感測器之實施例之組態係使得可以避免對在已形成CMOS電路系 統之後將整個半導體層加熱至高溫(例如，500℃或更高)之任何要求的方式來達成感測器之實施例之製造。此情形有利，此係因為將感測器加熱至此等溫度將會造成對CMOS電路系統之損害。
儘管所說明實施例之光電二極體52為PN光電二極體，但在一實施例中，該等光電二極體可為PIN光電二極體。亦即，純質半導體可提供於n摻雜部分與p摻雜層之間。
儘管本發明之所描述實施例已使用矽，但本發明之其他實施例可使用其他半導體。舉例而言，本發明之實施例可使用諸如III-V材料(例如，GaAs、AlGaN等等)之高帶隙材料來代替矽。在彼狀況下，等效梯度擴散層被預期為形成於p摻雜保護性材料與p摻雜半導體區之間，自p摻雜保護性材料至半導體層之過渡段因此包含相比於半導體層具有實質上較少懸空鍵之經活化化合物層，其等效於上文所參考之矽化物層。
可使用經修改方法(未說明)以製作感測器。在經修改方法中，使硼層沈積於基板上，之後創製p摻雜矽層。此方法之優點為：在該方法之此階段，可在高溫(諸如，500℃、較佳地600℃或甚至700℃)下進行處理，此係因為尚未創製溫度敏感部件(例如，CMOS電路系統)。創製於硼層之頂部上之p摻雜矽層可以極高硼濃度而開始。可在使p摻雜矽層生長的同時縮減硼濃度，例如，使得硼在幾奈米內處於極低位準。以此方式來縮減硼之濃度將會提供改變濃度之電洞，藉此引起補充由感測器之光電二極體產生之電場的電場(以與上文進一步所描述之方式相同的方式)。
在經修改方法中，需要移除已經沈積有硼層之基板，而亦不移除硼自身。硼可充當用於所使用之蝕刻方式之「蝕刻終止(etch stop)」。可達成此情形之一方式係在沈積硼之前將額外層沈積於基板表面上。因此，此額外層將處於基板與硼之間。額外層可具有可使用 硼為可靠蝕刻終止所針對之蝕刻程序而移除的屬性。
儘管本發明之上述實施例係關於一種具有CMOS電路系統之光電二極體感測器，但本發明可應用於其他感測器。舉例而言，本發明可應用於CCD感測器。舉例而言，CCD感測器可包括CMOS電路系統。舉例而言，CCD陣列可提供於半導體層之第一表面處，且硼層可提供於半導體層之第二表面上。半導體層之第一表面可固定至支撐基板之表面。
儘管本發明之實施例已提及硼，但可使用其他材料。硼可被認為是合適p摻雜保護性材料之實例。可使用之其他合適保護性材料包括硼化物，或此項技術中所知之其他合適材料。舉例而言，可使用硼化鎵、氟化硼、氮化硼或碳化硼，以及其混合物或與硼之混合物。術語「硼」應被廣泛地認作亦包括包含過量硼之材料。保護性材料可提供p摻雜。保護性材料可抵抗由DUV及/或EUV輻射造成之損害。保護性材料可抵抗由清潔劑造成之損害。保護性材料可對DUV及/或EUV輻射實質上透明，或提供於足夠薄而使得入射DUV及/或EUV輻射之顯著比例傳遞通過保護性層的層中。
儘管本發明之實施例提及p型摻雜，但根據本發明之感測器之結構可相對於層類型而反轉，亦即，n型層可屬於p型且p型將為n型層。代替諸如由硼遞送之p型摻雜，可使用諸如磷或砷之其他n摻雜保護性材料。在此狀況下，自n摻雜保護性材料層至n摻雜半導體區之過渡段可被描述為n摻雜保護性材料層，接著為相比於半導體層具有實質上較少懸空鍵之矽化物或等效化合物，接著為(n--)摻雜矽，接著為(n-)摻雜矽，接著為n摻雜矽。在過渡段之下部末端處，n摻雜劑原子之濃度下降直至不存在經擴散n摻雜劑為止。來自第V族之元素(諸如，磷及砷)可用作n摻雜半導體區之供體(n型摻雜劑)。
儘管本發明之實施例提及(D)UV及EUV輻射之偵測，但本發明之 實施例可用於自1奈米至400奈米之整個UV範圍中以及自400奈米至1100奈米之可見光譜範圍(VIS)中，且亦可用以偵測低能量粒子。舉例而言，低能量粒子可為低能量電子(例如，具有低於500電子伏特之能量之電子)。諸如電子之低能量粒子係以與DUV光子相似的方式被極快速地吸收。提供延伸成接近於保護性層之空乏區有利，此係因為其將提供諸如電子之低能量粒子之改良型偵測(相比於空乏區與保護性層相隔顯著距離而終止之情形)。
術語「EUV輻射」可被解譯為係指具有在5奈米至20奈米之範圍內(例如，在13奈米至14奈米之範圍內，或在5奈米至10奈米之範圍內(例如，6.7奈米或6.8奈米))之波長的電磁輻射。
術語「DUV輻射」可被解譯為係指具有在20奈米至200奈米之範圍內之波長的電磁輻射。術語「(D)UV輻射」可被解譯為係指具有在20奈米至400奈米之範圍內之波長的電磁輻射。
術語「短波長紫外線輻射」可被認為是囊封EUV輻射及DUV輻射兩者。術語「短波長紫外線輻射」可被認為是意謂在5奈米至200奈米之波長範圍內之輻射。
儘管感測器可有利地提供於微影裝置之基板台WT中，但感測器可提供於微影裝置中之任何合適部位處。此外，感測器可用於其他應用區域(例如，DUV或EUV輻射之偵測理想之應用區域)中。舉例而言，此等應用區域可包括晶圓或光罩檢測工具，或與積體電路製作相關聯之其他裝置。術語「微影程序工具」可被認為是涵蓋微影裝置、晶圓或光罩檢測工具，或與積體電路製作相關聯之其他裝置。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如，製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應 用之內容背景中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。適用時，可將本文之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，例如，以便創製多層IC，使得本文所使用之術語「基板」亦可指已經含有多個經處理層之基板。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指各種類型之光學組件中任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如上文所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之此電腦程式。以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍及條項之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
條項
1.一種背側照明式感測器，其包含：一支撐基板；一半導體層，其包含一光電二極體，該光電二極體具有提供於該半導體層之一第一表面處的一n摻雜半導體區，及一p摻雜半導體區，其中一空乏區形成於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體區之間；及一p摻雜保護性材料層，其提供於該半導體層之一第二表面上；其中該半導體層之該第一表面固定至該支撐基板之一表面。
2.如條項1之背側照明式感測器，其中該空乏區延伸至該p摻雜 保護性材料與該半導體層之間的一過渡段發生的一部位。
3.如條項1之背側照明式感測器，其中該保護性材料在低於500℃之一溫度下沈積於該半導體層上。
4.如條項1之背側照明式感測器，其中該保護性材料為硼或硼化物。
5.如條項1之背側照明式感測器，其中純質半導體提供於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體區之間。
6.如條項1之背側照明式感測器，其中電路系統提供於該光電二極體與該支撐基板之間。
7.如條項5之背側照明式感測器，其中該電路系統為一CMOS電路系統。
8.如條項5之背側照明式感測器，其中一保護性層提供於該電路系統與該支撐基板之間。
9.如條項1之背側照明式感測器，其中該光電二極體為皆共用該同一半導體層之一光電二極體陣列中之一光電二極體。
10.如條項8之背側照明式感測器，其中該n摻雜半導體區為一n摻雜半導體區陣列中之一n摻雜半導體區。
11.如條項1之背側照明式感測器，其中該p摻雜半導體為矽。
12.如條項1之背側照明式感測器，其中該n摻雜半導體為矽。
13.如條項12之背側照明式感測器，其中藉由將摻雜劑經由加熱至超過500℃之一溫度而擴散至該半導體層中來形成該n摻雜半導體。
14.如條項13之背側照明式感測器，其中該感測器供EUV輻射、DUV輻射或一低能量粒子束之偵測中使用。
15.一種背側照明式感測器，其包含：一支撐基板；一半導體層，一CCD陣列提供於該半導體層之一第一表面處，且 一p摻雜保護性材料層提供於該半導體層之一第二表面上；其中該半導體層之該第一表面固定至該支撐基板之一表面。
16.一種處理工具，其包含一如前述條項中任一項之背側照明式感測器。
17.如條項16之處理工具，其中該工具為一微影裝置。
18.如條項17之微影裝置，其中該微影裝置為經配置以將一圖案自一圖案化器件投影至一基板上之一微影投影裝置。
19.如條項18之微影裝置，其中該微影裝置進一步包含：一照明系統，其經組態以調節一輻射光束；一支撐件，其經建構以支撐一圖案化器件，該圖案化器件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，其經建構以固持一基板；及一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上。
20.一種基板台，其具備一如條項1至15中任一項之背側照明式感測器。
21.一種攝影機晶片，其包含如條項1至15中任一項之背側照明式感測器。
22.一種製造一背側照明式感測器之方法，其包含：將一p摻雜半導體層提供於一第一基板上；在一p摻雜半導體層之一第一表面處形成一n摻雜部分，使得形成一光電二極體，其中一空乏區處於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體層之間；將電路系統提供於該光電二極體之頂部上；反轉該半導體層且將其固定至一第二基板； 移除該第一基板；及將一p摻雜保護性材料層提供於該半導體層之頂部上。
23.如條項22之方法，其中該n摻雜部分為與該p摻雜半導體層一起形成一光電二極體陣列之一n摻雜部分陣列中之一n摻雜部分。
24.一種背側照明式輻射感測器，其包含：一半導體層，其包含一光電二極體，該光電二極體包含提供於該半導體層之一第一表面處的一p摻雜半導體區，及一n摻雜半導體區，其中一空乏區形成於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體區之間；一n摻雜保護性材料層，其提供於該半導體層之一第二背側表面上；及一擴散層，其形成於該n摻雜保護性材料層下方，從而在該n摻雜保護性材料層與該n摻雜半導體區之間提供一過渡段；其中該擴散層產生補充由該光電二極體產生之一電場的一內部電場。
25.如條項24之背側照明式感測器，其中該空乏區延伸至該摻雜保護性材料與該半導體層之間的一過渡段發生的一部位。
26.如條項24或25之背側照明式感測器，其中該摻雜保護性材料在低於500℃之一溫度下沈積於該半導體層上。
27.如條項24之背側照明式感測器，其中該n摻雜保護性材料係選自砷、磷或其混合物。
28.如條項24或25之背側照明式感測器，其中該擴散層為一梯度擴散層。
29.如條項24或25之背側照明式感測器，其中該擴散層包含相比於該半導體層具有實質上較少懸空鍵之一經活化化合物。
30.如條項29之背側照明式感測器，其中該經活化化合物為矽化物。
31.如條項24或25之背側照明式感測器，其中該摻雜保護性層之厚度小於30奈米。
32.如條項24或25之背側照明式感測器，其中該擴散層之厚度小於30奈米。
33.如條項24或25之背側照明式感測器，其進一步包含一支撐基板，其中該半導體層之該第一表面固定至該支撐基板之一表面。
34.如條項24或25之背側照明式感測器，其中純質半導體提供於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體區之間。
35.如條項24或25之背側照明式感測器，其中電路系統提供於該光電二極體與該支撐基板之間。
36.如條項35之背側照明式感測器，其中該電路系統為一CMOS電路系統。
37.如條項35之背側照明式感測器，其中一保護性層提供於該電路系統與該支撐基板之間。
38.如條項24或25之背側照明式感測器，其中該光電二極體為皆共用該同一半導體層之一光電二極體陣列中之一光電二極體。
39.如條項24或25之背側照明式感測器，其中該p摻雜半導體為矽。
40.如條項24或25之背側照明式感測器，其中該n摻雜半導體為矽。
41.如條項24或25之背側照明式感測器，其中該感測器供EUV輻射、(D)UV輻射、VIS輻射或一低能量粒子束中至少一者之偵測中使用。
50‧‧‧背側照明式輻射感測器
52‧‧‧光電二極體
53‧‧‧光電二極體空乏區
54‧‧‧保護性層
55‧‧‧CMOS電路系統
56‧‧‧膠黏劑層
58‧‧‧支撐基板
60‧‧‧n摻雜半導體部分/n摻雜矽部分
62‧‧‧p摻雜半導體/p摻雜矽/p摻雜矽層
64‧‧‧非晶硼層
68‧‧‧光學塗層
80‧‧‧輻射

Claims (30)

  1. 一種背側照明式輻射感測器，其包含：一半導體層，其包含一光電二極體，該光電二極體包含提供於該半導體層之一第一表面處的一n摻雜半導體區，及一p摻雜半導體區，其中一空乏區形成於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體區之間；一p摻雜保護性材料層，其提供於該半導體層之一第二背側表面上；及一擴散層，其形成於該p摻雜保護性材料層下方，從而在該p摻雜保護性材料層與該p摻雜半導體區之間提供一過渡段；其中該擴散層產生補充由該光電二極體產生之一電場的一內部電場。
  2. 如請求項1之背側照明式感測器，其中該空乏區延伸至該摻雜保護性材料與該半導體層之間的一過渡段發生的一部位。
  3. 如請求項1或2之背側照明式感測器，其中該摻雜保護性材料在低於500℃之一溫度下沈積於該半導體層上。
  4. 如請求項1之背側照明式感測器，其中該p摻雜保護性材料係選自硼、硼化物或其混合物。
  5. 如請求項1或2之背側照明式感測器，其中該擴散層為一梯度擴散層。
  6. 如請求項1或2之背側照明式感測器，其中該擴散層包含相比於該半導體層具有實質上較少懸空鍵之一經活化化合物。
  7. 如請求項6之背側照明式感測器，其中該經活化化合物為矽化物。
  8. 如請求項1或2之背側照明式感測器，其中該摻雜保護性層之厚 度小於30奈米。
  9. 如請求項1或2之背側照明式感測器，其中該擴散層之厚度小於30奈米。
  10. 如請求項1或2之背側照明式感測器，其進一步包含一支撐基板，其中該半導體層之該第一表面固定至該支撐基板之一表面。
  11. 如請求項1或2之背側照明式感測器，其中純質半導體提供於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體區之間。
  12. 如請求項1或2之背側照明式感測器，其中電路系統提供於該光電二極體與該支撐基板之間。
  13. 如請求項11之背側照明式感測器，其中該電路系統為一CMOS電路系統。
  14. 如請求項11之背側照明式感測器，其中一保護性層提供於該電路系統與該支撐基板之間。
  15. 如請求項1或2之背側照明式感測器，其中該光電二極體為皆共用該同一半導體層之一光電二極體陣列中之一光電二極體。
  16. 如請求項1或2之背側照明式感測器，其中該p摻雜半導體為矽。
  17. 如請求項1或2之背側照明式感測器，其中該n摻雜半導體為矽。
  18. 如請求項1或2之背側照明式感測器，其中該感測器供極紫外線(EUV)輻射、(深)紫外線((D)UV)輻射、可見光譜範圍(VIS)輻射或一低能量粒子束中至少一者之偵測中使用。
  19. 一種背側照明式感測器，其包含：一半導體層，一電荷耦合(CCD)陣列提供於該半導體層之一第一表面處，且一p摻雜保護性材料層提供於該半導體層之一第二表面上；及一擴散層，其形成於該p摻雜保護性材料層下方，從而在該p摻雜保護性材料層與該p摻雜半導體區之間提供一過渡 段；其中該擴散層產生補充由該光電二極體產生之一電場的一內部電場。
  20. 一種處理工具，其包含一如前述請求項中任一項之背側照明式感測器。
  21. 如請求項20之處理工具，其中該工具為一微影裝置。
  22. 如請求項21之處理工具，其中該微影裝置為經配置以將一圖案自一圖案化器件投影至一基板上之一微影投影裝置。
  23. 如請求項22之處理工具，其中該微影裝置進一步包含：一照明系統，其經組態以調節一輻射光束；一支撐件，其經建構以支撐一圖案化器件，該圖案化器件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，其經建構以固持一基板；及一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上。
  24. 一種基板台，其具備一如請求項1至19中任一項之背側照明式感測器。
  25. 一種攝影機晶片，其包含如請求項1至19中任一項之背側照明式感測器。
  26. 一種製造一背側照明式感測器之方法，其包含：將一p摻雜半導體層提供於一第一基板上；在一p摻雜半導體層之一第一表面處形成一n摻雜部分，使得形成一光電二極體，其中一空乏區處於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體層之間；將電路系統提供於該光電二極體之頂部上； 反轉該半導體層且視情況將其固定至一第二基板；移除該第一基板；及將一p摻雜保護性材料層提供於該半導體層之一第二背側表面上。
  27. 如請求項26之方法，其進一步包含在該半導體層之該背側表面處進行熱處理之步驟。
  28. 如請求項26或27之方法，其中該n摻雜部分為與該p摻雜半導體層一起形成一光電二極體陣列之一n摻雜部分陣列中之一n摻雜部分。
  29. 一種製造一背側照明式輻射感測器之方法，其包含：將一p摻雜保護性材料層提供於包含一半導體層之一第一基板上，其中該p摻雜保護性材料層在500℃之一溫度下形成於該半導體層之一第二表面處；在該半導體層中形成一p摻雜半導體之一區；在該半導體層之一第一表面處形成一n摻雜半導體區，使得形成一光電二極體，其中一空乏區處於該n摻雜半導體區與該p摻雜半導體層之間；將電路系統提供於該光電二極體之頂部上；反轉該半導體層，使得該半導體層之該第二表面為該輻射感測器之背側照明式表面。
  30. 如請求項29之方法，其中該n摻雜半導體區為與該p摻雜半導體層一起形成一光電二極體陣列之一n摻雜部分陣列中之一n摻雜部分。
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