TWI420600B - 避免背面照明互補金氧半導體影像感測器陣列內雷射退火邊界效應的雷射退火方法 - Google Patents
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Description
本揭露涉及製造影像感測器的方法，且特別有關於製造背面照明互補金氧半導體影像感測器陣列的方法。
影像感測器是由光敏像素(pixels)陣列組成，此光敏像素陣列被安排在感測器陣列區和周邊電路元件內。感測陣列區的像素藉由產生電荷對從目標景象入射在像素上的光作出反應。周邊電路元件接受並處理這些產生的電荷以顯示目標景象的影像。
影像感測器可被製造在半導體基底上，藉由使用互補金氧半導體(CMOS)電路和製造技術。在互補金氧半導體影像感測器中，每個像素由半導體基底上的一光電二極體和此光電二極體上的附加層所組成。這些附加層包括一層或多層介電質層和金屬層以提供像素和周邊電路元件之間的相互連接。這些附加層形成在影像感測器的那側被視為前側，而半導體基底的那側被視為背側。在前面照明(front-side illuminated,FSI)影像感測器中，從目標景象來的光入射在影像感測器的前側。不過，前側上介電值層和金屬層的存在可能限制被光電二極體吸收的光量，造成靈敏度減少和性能降低。在背面照明(BSI)影像感測器中，光入射在背側以允許光子用更直接的路徑到達光電二極體。因此背面照明互補金氧半導體影像感測器避免前側層對光路徑的阻礙以增加到達光電二極體的光子數量。
為了改進背面照明互補金氧半導體影像感測器的光敏度，通常半導體基底是薄的。除此之外，一層P+
離子薄層可被植入在薄半導體基底的背側以增加轉換成電荷的光子數。一旦薄P+
層被形成，將執行雷射退火的步驟以修復離子植入步驟造成的晶格缺陷並且活化植入的P+
離子。通常雷射退火的執行是藉由在晶圓上以一掃描模式掃描雷射光束，而此晶圓包含一背面照明影像感測器的陣列。雷射退火的均勻度取決於雷射光束投影在晶圓上的能量均勻度。然而，通常雷射光束整個束寬內的能量並沒有均勻分布。舉例而言，雷射光束的能量密度通常在光束邊界附近會減小。因此，假如感測器陣列區與雷射掃描模式的邊界重疊，則感測器陣列區可能不會被均勻退火。這種邊界效應可能引入暗電流，此暗電流為感測器陣列區即使在完全沒有入射光的情況下所產生的電流。暗電流造成影像上有水平和/或垂直條紋圖案。暗電流也對影像感測器性能有不利影響，使得感測器陣列區更難偵測光。所以，有必要控制雷射光束尺寸和雷射退火的掃描模式以避免在影像感測器的感測器陣列區內發生邊界效應。
依照本揭露中一個或多個實施例，一種以雷射光束對有複數個晶粒的晶圓進行雷射退火的方法被揭露。此晶粒由可不與雷射光束邊界重疊的一第一子區以及可與雷射光束邊界重疊的一第二子區所組成。此方法包括接收此第一子區的長度、接收此第二子區的長度以及接收在一雷射掃描模式的鄰近掃描路徑之間所希望的重疊。此方法藉由此第一子區的長度、此第二子區的長度以及此希望的重疊決定雷射光束的尺寸，使雷射光束的尺寸為足夠大以覆蓋整數個第一子區而沒有部分覆蓋一額外的第一子區。此方法更進一步決定雷射掃描模式以至於雷射光束的邊界不會與遍及掃描模式的第一子區重疊。
依照本揭露中一個或多個實施例，一種以雷射光束對背面照明影像感測器的一陣列進行雷射退火的方法被揭露。每個影像感測器由一感測器陣列區以及一周邊電路所組成。雷射光束以一掃描模式掃描影像感測器，此掃描模式由一些掃描路徑組成。此方法包括藉由感測器陣列區的長度以及周邊電路的長度決定雷射光束的尺寸，使雷射光束覆蓋整數個感測器陣列區，至少一直排雷射光束在背面照明影像感測器的陣列上。此方法也包括將雷射光束校準在背面照明影像感測器的陣列上，以至於雷射光束的邊界不會與任何感測器陣列區重疊。此方法更進一步包括跟隨第一掃描路徑對背面照明影像感測器的陣列進行雷射退火，接著移動雷射光束一距離，此距離為整數個背面照明影像觀測器的長度。這種掃描與移動由所有掃描路徑重複運作直到背面照明影像感測器的陣列被雷射退火。
依照本揭露中一個或多個實施例，一種對背面照明影像感測器的一陣列進行雷射退火的方法被揭露。每個背面照明影像感測器由一感測器陣列區和一周邊電路組成。雷射光束以一掃描模式掃描背面照明影像感測器，此掃描模式由一些雷射射擊組成。此方法包括藉由感測器陣列區的面積以及周邊電路的面積決定雷射射擊的面積，使雷射射擊覆蓋整數個感測器陣列區，至少一直排雷射光束在背面照明影像感測器的陣列上。此方法也包括在第一雷射射擊下將雷射光束校準在背面照明影像感測器的陣列上，以至於雷射射擊的邊界不會與任何感測器陣列區重疊。此方法更進一步包括藉由背面照明影像感測器的整數寬度或整數長度所相對應的寬度方向或長度方向來先後移動雷射光束，以在隨後的雷射射擊下對背面照明影像感測器雷射退火，直到背面照明影像感測器的陣列皆被雷射退火。
本揭露的這些和其他實施例將在下列詳細敘述以及下列圖示中被更全面地了解。
本揭露的實施例以及實施例的優點藉由下列詳細敘述能更加了解。須了解的是，類似的參考數字被使用至識別一個或多個圖中所示的類似元件。
本揭露係有關製造背面照明(BSI)互補金氧半導體影像感測器陣列的方法，以避免暗模式條紋圖案，此暗模式條紋圖案與在雷射退火期間影像感測器陣列上的雷射掃描邊界效應一致。據了解，本揭露提供很多不同類型與實施例，並且特定實施例僅被提供為例子。除此之外，本揭露的範圍將只被附加的專利申請範圍定義。在圖示中，層與區的尺寸和相對大小可能為了清晰度而被誇大。要了解的是，當對於元件與元件或層與層之間的關係形容涉及「在...之上」、「連接至」或「耦合至」時，有可能是直接在另一元件或另一層之上、直接連接或直接耦合至另一元件或另一層，亦或將元件和層插入。
關於空間的用詞，例如「向下」、「在...下方」、「近底部的」、「在...上方」、「靠上部的」和類似用詞，可能在這裡被使用為簡化敘述一元件或特徵對其他元件或特徵如圖所示的關係。要了解的是，空間相關的用詞意圖涉及使用中或操作中裝置的不同方向，這些不同方向為圖中描繪方向以外的。舉例說明，假如翻轉圖中的裝置，原本被形容為在其他元件或特徵「下方」或「往下」的元件將會被轉換方向為在其他元件或特徵「上方」。因此，示範用詞「在...下方」可能包含上方和下方二種方向。除此之外，裝置可被旋轉(旋轉90度或其他方向)，而此處使用的空間相關用詞也可能以相對應的方式解釋。
以下本發明的實施將配合相對應的圖示詳細地解釋。
第1圖所示為一背面照明影像感測器的一像素100之剖面圖，根據本揭露的一個或多個實施例所建構。背面照明影像感測器可由感測器陣列中的一像素陣列以及鄰近此感測器陣列的一周邊電路所組成，此周邊電路支持並連接感測器陣列的像素。背面照明影像感測器的像素藉由產生電荷以對光入射在感測器陣列背側的光子產生反應。這些電荷被周邊電路偵測並可被使用為驅動應用的顯示，例如數位相機。
像素100的製造從矽基底開始。矽基底輕微摻雜P型雜質，利用如離子植入或擴散的製程以形成P-
矽基底110。或者基底可由鍺、其他基本半導體或複合半導體例如碳化矽、砷化鎵、砷化銦或磷化銦組成。在一個或多個實施例中，基底例如絕緣層上覆矽或合金半導體也可被提供。附加層和電路在P-
矽基底110上形成以製造像素和像素至周邊電路的相互連結。這些附加層形成的那側被視為前側，而與前側相反的那側被稱為後側。
舉例而言，在P-
矽基底110前側形成一感測器層112。此感測器層112包含感測入射光光子的影像感測器。影像感測器可為互補金氧半導體影像感測器(CIS)、電荷耦合裝置(CCD)或其他類型的感測器。感測器層112可為一N型空乏區，利用如離子植入或擴散的製程摻雜N型雜質於P-
矽基底110所形成。
像素100包含在感測器層112上沉積與圖案化的附加層，例如介電質層114、一層或多層金屬化層116和其他金屬化夾層介電質層(inter-metallization dielectric layers)。金屬化層116將感測器層112的感測器連接至周邊電路以控制感測器並偵測感測器產生的電荷。金屬化層116可由鋁、銅、鎢、其他金屬或上述的組合物所組成。金屬化層116或介電質層114的前側被結合至矽基底118。矽基底118可為載體晶圓(carrier wafer)或處理晶圓(handle wafer)以在隨後處理和薄化P-
矽基底110時提供對像素100的支撐。
因為像素100的感測器層112感測從P-
矽基底110背側表面入射的入射光120，P-
矽基底110必須為足夠薄以至於入射光120的光子可到達感測器層112。感測器層112的吸收光量由填充因數(fill factor)表示。背面照明影像感測器相對於前面照明影像感測器的一個優點為背面照明影像感測器由於較高填充因數而具有增加的靈敏度。這是因為光經由背面照明感測器背側到感測器層112有更直接的路徑，藉由避免前側上金屬化層116和介電質層114對光路徑的阻礙。不過，為了保持較高的填充因數，相較晶圓基底的典型厚度，P-
矽基底110需要相當程度地被薄化。舉例而言，P-
矽基底110在薄化前的平常厚度為745微米(um)，在薄化之後，P-
矽基底110的厚度可為1~4奈米(nm)。P-
矽基底110的薄化可藉由翻轉像素100並且研磨、拋光和/或化學蝕刻P-
矽基底110的背側以減少P-
矽基底110的寬度至想要的厚度。在薄化製程的期間，矽晶圓118對像素100提供支撐。
當入射光120照射在P-
矽基底110的背側，一些電流產生在P-
矽基底110背側表面附近。表面電流的電子可被P-
矽基底110吸收因而無法到達感測器層112。這導致差的量子效率(QE)，量子效率為測量光子轉換成電荷的百分比率。因此，為了增加量子效率，薄P+
層122沉積在P-
矽基底110的背側上。薄P+
層122使薄P+
層122和P-
矽基底110之間產生電位差以增加可以到達感測器層112而不被P-
矽基底110吸收的電子數目。薄P+
層122可藉由在P-
矽基底110背側上植入硼離子而形成。薄P+
層122典型的厚度為大約100埃(A)到1微米(um)。
一旦薄P+
層122形成，將執行一雷射退火步驟以修復離子植入步驟造成的晶格缺陷並且活化植入的薄P+
離子。雷射退火被認為勝過傳統退火，因為傳統退火技術所需的高溫可能損壞像素的結構。特別是高溫可造成金屬化層116融化。相對地，雷射退火只在P+
層122背側表面附近需要高溫，較前側距離較遠。此外，在雷射退火中退火只從背側表面往下延伸相當小的1微米(um)深度，因此避免對前側金屬化層116造成任何損壞。在雷射退火之後，抗反射層124和可選用的濾色鏡126被放置在像素的背側上。當影像感測器為彩色影像感測器時選用濾色鏡126，在彩色影像感測器中感測器層112可對不同波長的光產生反應。
第2圖所示為製造一背面照明影像感測器的一像素之製程流程圖，根據本揭露的一個或多個實施例。此製程從步驟130開始，步驟130為準備一晶圓，此晶圓由P-
矽基底、其他基本半導體、複合半導體、絕緣層上覆矽或合金半導體所組成。這個準備晶圓的最初步驟在背面照明和前面照明感測器都常見。在步驟132，一N型感測器層、一層或多層介電質層和一層或多層金屬化層在P-
基底上形成。此外，一矽晶圓被結合至像素的前側以在隨後的處理和薄化P-
基底時提供像素支撐。在步驟134中，像素被翻轉且P-
基底經由研磨、拋光和/或化學蝕刻被薄化至1~4微米(um)的厚度。被薄化的P-
基底允許更多光子從背側抵達感測器層，因而增加填充因數。為了增加量子效率，步驟136植入P型離子以在P-
基底背側上製造厚度約100埃(A)到1微米(um)的薄P+
層。薄P+
層是薄P+
層和P-
基底之間產生電位差，此電位差允許更多在P-
基底背側表面產生的電子抵達N型感測器層而不被P-
矽基底吸收。最後，在步驟138，一雷射退火製程被執行以修復步驟136中離子植入步驟造成的晶格缺陷，並且活化植入的P+
離子。
晶圓的雷射退火可使用一線掃描或一步進掃描模式。對線掃描模式而言，雷射光束可從晶圓底部開始以水平方向掃描過晶圓，當雷射光束抵達水平掃描終點時雷射光束往上縱向移動，接著以相反水平方向掃描過晶圓，再往上縱向移動，重複此模式直到整個晶圓表面都被掃描過。對步進掃描模式而言，雷射光束為具有一覆蓋面積的雷射射擊形式，此覆蓋面積結合縱方向和水平方向。雷射射擊可從晶圓底部開始以水平方向步進掃描過晶圓，接著縱向往上一步，以相反水平方向步進掃描過晶圓，再縱向往上一步，重複此模式直到整個晶圓表面都被掃描過。
第3圖所示為用來退火晶圓的雷射之一線掃描模式，根據本揭露的一個或多個實施例。此雷射光束的束寬為142。典型的束寬為27毫米(mm)。此線掃描路徑140表示雷射束寬142的中心點掃描晶圓的路徑。在線掃描路徑140中相鄰水平線之間的束寬重疊。相鄰線之間的重疊確保晶圓的均勻退火並且均勻活化植入的P+
離子。在一實施例中，相鄰線之間束寬重疊的量可為束寬142的50%，以至於雷射光束可掃描二次任何指定的晶圓表面面積。同樣地，對一步進掃描模式而言，相鄰雷射射擊可重疊一些微米。
晶圓晶格退火的均勻度和離子活化的均勻度與從雷射掃描投影至晶圓的能量均勻度有關。投影在一特定面積的能量為二次掃描投影在此面積上雷射光束能量的總合。但是，由於線掃描的雷射束寬142內或步進掃描的雷射射擊內的能量分布並不均勻，所以二次掃描總合的能量並不是均勻分布於全部晶圓面積。舉例而言，線掃描中雷射束寬142靠近外圍邊界的雷射光束能量可能比較弱。因此，第一次掃描時被線掃描雷射束寬142邊界掃描過且第二次掃描時被雷射束寬142中心掃描過的晶圓面積所接收的能量總合可能比二次掃描都被雷射束寬142中心掃描過的面積的能量總合低。例如，晶圓上第一面積146所接收的投影能量總合來自第一掃描線148雷射束寬142的中心以及第二掃描線150雷射束寬142的邊界。另一方面，晶圓上第二面積152所接收的投影能量總合來自雷射光束內的一位置，此位置為距離第一掃描線148雷射光束中心1/4個束寬處與距離第二掃描線150雷射光束中心1/4個束寬處的交疊。因為從束寬142的中心到距離中心1/4個束寬範圍內的能量分步可能是均勻的，但可能在邊界有較弱能量，因此第一面積146所接受的能量總合可能比第二面積152低。同樣地，在步進掃描雷射射擊內的能量分布中，靠近邊界的能量可能比雷射射擊其他部分的能量低。因此，被雷射射擊邊界步進掃描過的晶圓面積所接收的能量可能比其他面積少。
第4圖所示為從一線掃描模式投影至晶圓上的雷射能量分布，在鄰近掃描線的束寬之間有50%重疊，根據本揭露的一個或多個實施例。再一次，此雷射光束具有束寬142。雷射光束從左到右沿著掃描線160水平掃描，當雷射光束抵達掃描線160的右邊緣時向上移動雷射束寬142之50%的距離，接著從右到左沿著掃描線162水平掃描，當雷射光束抵達掃描線162的左邊緣時向上移動雷射束寬142之50%的距離，重複此模式直到整個晶圓都被掃描過。圖形164表示掃描線160上雷射束寬142內的投影雷射能量分布。同樣地，圖形166表示掃描線162上雷射束寬142內的投影雷射能量分布。投影雷射能量在橫跨雷射束寬142的大部分長度內為相當平均地分布。儘管如此，靠近線掃描邊界的投影雷射能量變得較弱。
既然晶圓上的面積被二相鄰掃描線掃描二次，投影雷射能量的總合為二掃描線投影能量的結合。舉例而言，點170和包含點170之水平線上的所有點從掃描線160接收投影能量172以及從掃描線162接收投影能量174。點170的總投影能量為能量172和174的總合，並且被表示為能量176。同樣地，點178和包含點178之水平線上的所有點從掃描線160接收投影能量180以及從掃描線162接收投影能量182。因為點178被掃描線160上雷射束寬142的邊界掃描過，所以點178的投影能量180比點170的投射能量172低。因此點178結合能量180和182的總投影能量184比點170的能量176低。圖形186表示晶圓上沿著縱軸188坐落的點的總投影能量。圖形186同時也表示沿著與縱軸188相交之水平線坐落的所有點的總投影能量。所以，由於雷射束寬142內投影雷射能量164的不均勻分布，晶圓上總投影能量186的分布也不是均勻的。尤其是掃描模式中靠近束寬142邊界的點所接收的能量比其他區域的點少。
假如在影像感測器的感測器陣列區內有面積接收降低的投影能量，則可能導致暗電流的產生，此暗電流為即使在完全沒有入射光下所產生的電流。暗電流造成影像中有水平和/或垂直條紋圖案，此暗模式條紋圖案與感測器陣列區中接收降低能量的面積一致，此降低的能量是由於雷射掃描邊界所致。暗電流也對影像感測器性能有不利影響，使得感測器陣列區更難偵測光。因此，在雷射退火期間控制線掃描或步進掃描模式以避免雷射掃描邊界落在影像感測器的感測器陣列內是需要的。
第5圖所示為在雷射退火晶圓時，避免雷射掃描邊界落在影像感測器的感測器陣列區內的方法，根據本揭露的一個或多個實施例。晶圓可由一影像感測器的陣列所組成。每個影像感測器具有一感測器陣列區與一周邊電路。此方法根據影像感測器的尺寸和相鄰掃描線的束寬之間所希望的重疊量來決定雷射束寬和線掃描模式。此方法同樣適用於步進掃描，藉由根據影像感測器的尺寸和相鄰雷射射擊之間所希望的重疊量來決定雷射射擊面積和步進掃描模式。結果為雷射掃描邊界落在周邊電路之內，而不在感測器陣列區之內。因為當雷射掃描邊界落在周邊電路內時沒有暗電流產生，所以此方法能維持影像感測器的性能。
步驟190決定影像感測器的長度、感測器陣列區的長度以及周邊電路垂直於掃描線方向的方向長度。對沿著影像感測器水平長度的典型線掃描而言，步驟190決定影像感測器的縱向長度、感測器陣列區的縱向長度以及周邊電路的縱向長度。對步進掃描而言，步驟190決定影像感測器的縱向和水平長度、感測器陣列區的縱向和水平長度以及周邊電路的縱向和水平長度。
步驟192決定線掃描中鄰近掃描線的束寬之間所希望的重疊量。所希望的重疊可能被表達為束寬的一固定百分比或束寬百分比的範圍。或者，重疊可能被表達為一固定縱向長度或縱向長度的範圍。對步進掃描而言，步驟192可決定相鄰雷射射擊之間縱向和水平方向所希望的重疊，分別相對應至縱向和水平方向的雷射射擊步進。同樣地，所希望的重疊可被表達為雷射射擊縱向和水平長度的固定百分比或百分比範圍。或者，重疊可被表達為縱向和水平方向的固定長度或長度範圍。
步驟194運用步驟190和192的資訊以調整線掃描的雷射束寬或步進掃描的雷射射擊尺寸，使雷射掃描邊界安排在周邊電路之內。舉例而言，在線掃描中，雷射束寬可能為所希望的重疊和影像感測器縱向長度整數倍的總合。這允許雷射光束在掃描線終點縱向移動的長度為影像感測器縱向長度的整數倍，使得雷射光束的邊界保持在周邊電路內。同樣地，對步進掃描而言，雷射射擊的水平長度和縱向長度可能分別為水平方向重疊和縱向重疊分別與影像感測器水平長度整數倍和縱向長度整數倍的總合。雷射光束的尺寸或雷射射擊的尺寸必須能夠覆蓋整數個感測器陣列區而沒有覆蓋一額外感測器陣列區的部分，至少一直排雷射光束或雷射射擊與影像感測器一致。一旦雷射束寬的尺寸或雷射射擊尺寸被調整，步驟196決定在影像感射器陣列上的線掃描或步進掃描模式，以配置雷射掃描邊界在周邊電路之內，因而保持雷射掃描邊界落在感測器陣列區之外。雷射束寬調整的細節和掃描模式的決定將被更進一步解釋。最後，步驟198利用調整過的雷射束寬和所選擇的掃描模式執行雷射退火。
第6圖所示為在第5圖所示方法的第一示範應用中，用來雷射退火影像感射器晶圓的一雷射束寬以及一線掃描模式，在鄰近掃描線的束寬之間有50%重疊，根據本揭露的一個或多個實施例。晶圓由背面照明影像感測器200的一陣列所組成。第6圖只表示背面照明影像感測器的一行。儘管如此，背面照明影像感測器的陣列可擴展行(縱)方向和列(水平)方向。此外，在第6圖中每個背面照明影像感測器200由被一周邊電路204環繞的一中心感測器陣列區202組成。但是第5圖所示方法的實施例同樣應用至影像感測器200內感測器陣列區202和周邊電路204的其他安排。雷射光束206被控制為沿著背面照明影像感測器200陣列的水平方向線掃瞄。
感測器陣列區202的縱長Y1
(208)和影像感測器200的縱長Y(210)被決定。從Y1
(208)和Y(210)，周邊電路204的縱長為(Y-Y1
)。相鄰掃描線束寬之間所希望的重疊量212被設為束寬X(214)的50%。因此，對每一新掃描線而言，雷射光束206向上移動束寬X(214)的50%。同樣地，雷射掃描邊界在縱向以束寬X(214)50%的距離間隔排列。因為影像感測器被Y(210)以一定間隔分開，而且希望對每一掃描線而言雷射掃描邊界位在周邊電路204內，雷射掃描邊界可能以Y(210)的整數倍間隔排列。因此，雷射束寬X(214)和Y(210)之間的關係可被表達為：
X=2nY [式1]
其中n為任何非零正整數。
第6圖所示為當n=1的例子，所以雷射束寬X(214)為影像感測器200的縱長Y(210)的二倍。雷射掃描邊界以Y的間隔排列，或是X(214)的50%。因為雷射掃描邊界被以影像感測器200的縱長間隔排列，對每一新掃描線而言，雷射掃描邊界可位在周邊電路204之內。相鄰掃描線束寬之間的重疊量為束寬214的50%，如212所示。第6圖所示為一線掃描模式，其中雷射束寬X(214)的底部與第一周邊電路的一外緣216一致。當雷射光束206向上移動X(214)的50%，雷射光束206保持與雷射束寬X(214)的底部和第二周邊電路的一外緣218之間相同的相對位置。因此，雷射掃描邊界永遠落在周邊電路204之內而沒有在感測器陣列202之內。
第7圖所示為在第5圖所示方法的第二示範應用中，用來雷射退火影像感射器晶圓的一雷射束寬以及一線掃描模式，在鄰近掃描線的束寬之間沒有重疊，根據本揭露的一個或多個實施例。如前所述，感測器陣列區202的縱長Y1
(208)、影像感測器200的縱長Y(210)以及周邊電路的縱長(Y-Y1
)被決定。儘管如此，在第7圖中，相鄰掃描線束寬之間沒有重疊。就此點而論，雷射光束206的頂端和底部定義雷射掃描邊界。對落在周邊電路204內的雷射掃描邊界而言，雷射束寬X(214)必須為足夠大以包含整數個感測器陣列區202。因此，雷射束寬X(214)、Y1
(208)以及Y(210)之間的關係可被表達為：
nY-(Y-Y1
)＜X [式2]
其中n為一非零正整數，n表示被包含在雷射束寬X(214)之內的感測器陣列區202數目。舉n=1為例，式2的成立只需要X為足夠大以大於一感測器陣列區202的縱長Y1
(208)。[0042]
第7圖所示為當式2中n=2的例子，所以雷射光束X(214)包含二感測器陣列區202。第7圖同時也表示一第一掃描線，其中雷射束寬X(214)的底部和頂端分別沿著雷射掃描邊界220和222對齊二相鄰感測器陣列區的外側。雷射光束260接著為下一次掃描向上移動2Y的縱距離，且相鄰掃描線束寬之間沒有重疊。在移動之後，雷射光束206保持與雷射束寬X(214)和下二個感測器200的感測器陣列區202之間相同的相對位置。也就是雷射束寬X(214)的底部和頂端還是分別沿著雷射掃描邊界224和226對齊二相鄰感測器陣列區的外側。因此，雷射掃描邊界永遠落在周邊電路204之內。
第8圖所示為在第5圖所示方法的第三示範應用中，用來雷射退火影像感射器晶圓的一雷射束寬以及一線掃描模式，在鄰近掃描線的束寬之間有多於50%的重疊，根據本揭露的一個或多個實施例。如前所述，感測器陣列區202的縱長Y1
(208)、影像感測器200的縱長Y(210)以及周邊電路的縱長(Y-Y1
)被決定。相鄰掃描線束寬之間所希望的重疊量230比束寬X(214)的50%大。
因此，對每一新掃描線，雷射光束206向上移動少於束寬X(214)50%的距離。通常雷射光束206移動整數倍個影像感測器200的縱長Y(210)以保持與雷射束寬X(214)和感測器陣列區(202)之間的相對位置。
對落在周邊電路(204)內的雷射掃描邊界而言，雷射束寬X(214)必須為足夠大以包含整數個感測器陣列區(202)，但不能過大以至於包含部分額外感測器陣列區(202)。因此，雷射束寬X(214)、Y1
(208)以及Y(210)之間的關係可被表達為：
X＜nY+(Y-Y1
) [式3]
其中n為一非零正整數，n表示被包含在雷射束寬X(214)之內的感測器陣列區202數目。
第8圖所示為當式3中n=2的例子，所以雷射束寬X(214)為足夠大以包含二感測器陣列區(202)，但不能過大以至於包含部分第三感測器陣列區(202)。第8圖同樣表示一第一掃描線，其中雷射束寬X(214)的底部和頂端分別沿著掃描邊界236和238對齊感測器陣列232和234的外側。此第一掃描線的雷射束寬X(214)包含感測器陣列240和242。對下一條掃描線，雷射光束206接著向上移動Y(210)以達到重疊230，重疊230比相鄰掃描線束寬之間的50%多。在移動之後，雷射束寬X(214)的底部和頂端分別沿著雷射掃描邊界246和248對齊感測器陣列240和244的外側。此第二掃描線的雷射束寬X(214)包含感測器陣列242和234。因此，雷射掃描邊界永遠落在周邊電路204之內。
雖然本揭露的實施例已被敘述，但是這些實施例並不限制本揭露。須了解的是，本揭露的實施例不應被限制在這些實施例中，且眾多的修改和變化可被本領域中具有一般技能的人執行，並與本揭露的原則一致以及不違背如以下所請求有關本揭露的範圍和精神。
100．．．像素
110．．．P-
矽基底
112．．．感測器層
114．．．介電質層
116．．．金屬化層
118．．．矽晶圓
120．．．入射光
122．．．P+
層
124．．．抗反射層
126．．．濾色鏡層
142．．．雷射束寬
140、148、150、160、162．．．掃描線
146、152．．．晶圓上面積
164、166、186．．．雷射能量分布
170、178．．．晶圓上的點
172、174、176、180、182、184．．．能量大小
X(214)、Y1
(208)、Y(210)．．．縱長
200．．．背面照明影像感測器
202、232、234、240、242、244．．．感測器陣列區
204．．．周邊電路
206．．．雷射光束
212、230．．．相鄰掃描線束寬之間的重疊量
216、218．．．周邊電路外緣
220、222、224、226、236、238、246、248．．．雷射掃描邊界
第1圖所示為一背面照明影像感測器的一像素100之剖面圖，根據本揭露的一個或多個實施例所建構。
第2圖所示為製造一背面照明影像感測器的一像素之製程流程圖，根據本揭露的一個或多個實施例繪製。
第3圖所示為用來退火晶圓的雷射之一線掃描模式，根據本揭露的一個或多個實施例繪製。
第4圖所示為從一線掃描模式投影至晶圓上的雷射能量分布，在鄰近掃描線的束寬之間有50%重疊，根據本揭露的一個或多個實施例繪製。
第5圖所示為在雷射退火晶圓時，避免雷射掃描邊界落在影像感測器的感測器陣列區內，根據本揭露的一個或多個實施例繪製。
第6圖所示為在第5圖所示方法的第一示範應用中，用來雷射退火影像感射器晶圓的一雷射束寬以及一線掃描模式，在鄰近掃描線的束寬之間有50%重疊，根據本揭露的一個或多個實施例繪製。
第7圖所示為在第5圖所示方法的第二示範應用中，用來雷射退火影像感射器晶圓的一雷射束寬以及一線掃描模式，在鄰近掃描線的束寬之間沒有重疊，根據本揭露的一個或多個實施例繪製。
第8圖所示為在第5圖所示方法的第三示範應用中，用來雷射退火影像感射器晶圓的一雷射束寬以及一線掃描模式，在鄰近掃描線的束寬之間有多於50%的重疊，根據本揭露的一個或多個實施例繪製。
Claims (10)
- 一種使用雷射光束雷射退火具有複數個晶粒的晶圓的方法，包括：接收上述晶粒其中之一的第一子區的第一長度，其中此第一子區不允許與此雷射光束的邊界重疊；接收上述晶粒其中之一的第二子區的第二長度，其中此第二子區允許與此雷射光束的此邊界重疊；接收掃描模式中鄰近掃描路徑之間的希望重疊；從此第一長度、此第二長度以及此希望重疊決定此雷射光束的尺寸，使此雷射光束的此尺寸為足夠大以覆蓋整數個此第一子區，而不會部分覆蓋一額外第一子區；以及決定此雷射光束的掃描模式，使此決定尺寸的此雷射光束的此邊界在此掃描模式下不會與此第一子區重疊。
- 如申請專利範圍第1項所述之使用雷射光束雷射退火具有複數個晶粒的晶圓的方法，其中此掃描模式為具有複數個掃描線的線掃描，此雷射光束的此尺寸為此雷射光束的束寬，此掃描路徑為上述掃描線，以及此希望重疊為此線掃描中相鄰掃描線之間此雷射光束的此束寬的重疊，其中此雷射光束的此束寬為此希望重疊和一整數倍數的總合，此整數倍數為此第一長度加上此第二長度之總長的整數倍，且其中在此複數條掃描線其中每一掃描線的終點，此雷射光束的此束寬被移動一數量，此數量等於此雷射光束的此束寬減去此線掃瞄相鄰掃描線之間此雷射光束的此束寬的重疊量。
- 如申請專利範圍第2項所述之使用雷射光束雷射退火具有複數個晶粒的晶圓的方法，其中若此希望重疊為此雷射光束的此束寬的50%，則此雷射光束的此束寬為此第一長度和此第二長度總和整數倍的兩倍，其中所述的決定此掃描模式包括：安置此雷射光束使此複數條掃描線的此雷射光束的此邊界只與此第二子區重疊；以及在此複數條掃描線其中每一掃描線的終點，移動此雷射光束一數量，此數量等於此雷射光束的此束寬的50%。
- 如申請專利範圍第2項所述之使用雷射光束雷射退火具有複數個晶粒的晶圓的方法，其中此雷射光束的此束寬比最小長度大且比最大長度小，其中此最小長度從接收此第一長度加上此第二長度之總合的第一整數倍以產生倍數結果，並且將此倍數結果減去此第二長度而取得，且其中此最大長度為此倍數結果和此第二長度的總合，以及其中所述的決定此掃描模式包括：安置此雷射光束使此複數條掃描線的此雷射光束的此邊界只與此第二子區重疊；以及在此複數條掃描線其中每一掃描線的終點，移動此雷射光束一移動數量，此移動數量等於此第一長度加上此第二長度之總合的第二整數倍，其中此第二整數倍不比此第一整數倍大，且此希望重疊為此雷射光束的此束寬和此移動數量之間的差。
- 如申請專利範圍第1項所述之使用雷射光束雷射退火具有複數個晶粒的晶圓的方法，其中此掃描模式為具有複數個雷射射擊的步進掃描，此雷射光束的此尺寸為包括此雷射射擊之寬度和長度的面積，此掃描路徑為此雷射射擊，而且此希望重疊包括此重疊的寬度以及此重疊的長度，此重疊的寬度等於相鄰雷射射擊在寬度方向之間此面積的重疊，而此重疊的長度等於相鄰雷射射擊在長度方向之間此面積的重疊，且其中此第一長度和此第二長度位在此長度方向，且此方法更進一步包括：接收在晶粒其中之一的此第一子區的第一寬度，其中此第一寬度位在此寬度方向；以及接收在晶粒其中之一的此第二子區的第二寬度，其中此第二寬度位在此寬度方向。
- 如申請專利範圍第5項所述之使用雷射光束雷射退火具有複數個晶粒的晶圓的方法，其中此雷射射擊的寬度為此重疊量的此寬度與此第一寬度加上此第二寬度之總和的整數倍的總和，其中此雷射射擊的此長度為此重疊量的此長度和此第一長度加上此第二長度之總和的整數倍的總和。
- 如申請專利範圍第5項所述之使用雷射光束雷射退火具有複數個晶粒的晶圓的方法，其中此雷射射擊的此寬度比最小寬度大且比最大寬度小，此最小寬度從接收此第一寬度加上此第二寬度之總合的第一整數倍以產生倍數結果，並且將此倍數結果減去此第二寬度而取得，且此最大寬度為此倍數結果和此第二長度的總合，其中此雷射射擊的此長度比最小長度大且比最大長度小，此最小長度從接收此第一長度加上此第二長度之總合的第一整數倍以產生倍數結果，並且將此倍數結果減去此第二長度而取得，且此最大長度為此倍數結果和此第二長度的總合。
- 如申請專利範圍第7項所述之使用雷射光束雷射退火具有複數個晶粒的晶圓的方法，其中所述的決定此掃描模式包括：安置此雷射射擊使此雷射射擊的此邊界只與此第二子區重疊；在此寬度方向移動此雷射射擊一移動數量，此移動數量等於此第一寬度加上此第二寬度之總合的第二整數倍，其中此第二整數倍不比此第一整數倍大，且此重疊量的此寬度為此雷射射擊的此寬度和此移動數量之間的差；以及在此長度方向移動此雷射射擊一移動數量，此移動數量等於此第一長度加上此第二長度之總合的第二整數倍，其中此第二整數倍不比此第一整數倍大，且此重疊量的此長度為此雷射射擊的此長度和此移動數量之間的差。
- 一種以具有複數條掃描路徑的掃描模式中的雷射光束雷射退火背面照明影像感測器的陣列的方法，此背面照明影像感測器具有感測器陣列區和周邊電路，此方法包括：從此感測區陣列區的長度和此周邊電路的長度決定此雷射光束的尺寸，使此雷射光束覆蓋整數個此感測器陣列區，至少一直排的此雷射光束在背面照明影像感測器的此陣列上；對齊此雷射光束在背面照明影像感測器的此陣列上，使此雷射光束的邊界不與任何感測器陣列區重疊；沿著第一掃描路徑雷射退火背面照明影像感測器的此陣列；移動此雷射光束一距離，此距離為背面照明影像感測器其中之一的此陣列的長度的整數倍；以及重複所述的雷射退火背面照明影像感測器的此陣列以及所述的移動此雷射光束，直到背面照明影像感測器的此陣列被雷射退火。
- 一種以具有複數個雷射射擊的掃描模式中的雷射光束雷射退火背面照明影像感測器的陣列的方法，此背面照明影像感測器具有感測器陣列區和周邊電路，此方法包括：從此感測區陣列區的面積和此周邊電路的面積決定雷射射擊的面積，使此雷射射擊覆蓋整數個此感測器陣列區，至少一直排的此雷射光束在背面照明影像感測器的此陣列上；在第一雷射射擊中對齊此雷射光束在背面照明影像感測器的此陣列上，使此雷射射擊的邊界不與任何感測器陣列區重疊；以及雷射退火背面感光影像感測器的此陣列，在隨後的一個或多個雷射射擊中，在寬度方向中先後移動此雷射光束一距離，此距離為一背面照明影像感測器的寬度的整數倍，和在長度方向中先後移動此雷射光束一距離，此距離為一背面照明影像感測器的長度的整數倍，直到背面照明影像感測器的此陣列被雷射退火。
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