[發明專利]一種背照式近紅外像素單元及其制備方法

有效

• 申請號: 201910838041.0
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110634897B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 王勇
• 申請（專利權）人: 成都微光集電科技有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L23/544
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;馬盼

本發明公開的一種背照式近紅外像素單元的制備方法，包括如下步驟：S01：準備一襯底，在所述襯底表面外延生成第一外延層，并在第一外延層表面形成第一對準標記；S02：在第一外延層表面外延生成第二外延層，并在第二外延層表面形成與第一對準標記對準的第二對準標記；S03：重復步驟S02直至生成第N外延層和第N對準標記；S04：在第N外延層表面形成正面器件；S05：將上述襯底倒置，并將正面器件和載片鍵合；S06：去除襯底，暴露出第一外延層；在暴露出來的第一外延層表面形成背面器件，背面器件通過第一外延層、第二外延層直至第N外延層與正面器件對準。本發明提供的一種背照式近紅外像素單元及其制備方法，能夠提高背照式近紅外像素單元的外延層厚度。

技術領域

本發明涉及圖像傳感器領域，具體涉及一種背照式近紅外像素單元及其制備方法。

背景技術

圖像傳感器是指將光信號轉換為電信號的裝置，通常大規模商用的圖像傳感器芯片包括電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器和互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器芯片兩大類。CMOS圖像傳感器和傳統的CCD圖像傳感器相比具有的低功耗，低成本和與CMOS工藝兼容等特點，因此得到越來越廣泛的應用。現在CMOS圖像傳感器不僅用于微型數碼相機(DSC)，手機攝像頭，攝像機和數碼單反(DSLR)中等消費電子領域，而且在汽車電子，監控，生物技術和醫學等領域也得到了廣泛的應用。

在目前的安防監控、機器視覺、智能交通系統和科學探測等應用中，對像素單元的近紅外感光性能的需求越來越高，由于外延層對入射光的吸收系數隨波長的增加而減小的特性，外延層通常為硅感光材料；常規像素單元受到外延層的厚度限制，其僅對可見光波段敏感。為了增加像素單元對近紅外波段的感光特性，需要增加外延層的厚度，以盡量收集波長較長的近紅外波段的光線，因此制造近紅外像素單元通常需要將用于外延層厚度從常規的2到3微米增加至幾十甚至上百微米。

在進行背照工藝加工時，硅片背面需要進行溝槽隔離和金屬隔離等工藝，而這些工藝步驟需要和正面已加工完成的晶體管實現對準，這樣才能保證像素單元正常工作。進行背面和正面的對準工藝時，需要使用光刻機將背面層次的圖形和正面的對準標記進行對準，當使用常規2到3微米厚度的硅層時，光刻機的對準激光能夠穿透硅層，實現背面和正面的對準。但光刻機能穿透的硅層極限是5微米，因此當使用幾十到上百微米的外延層時光刻機已經無法有效穿透，也就無法實現硅片背面圖形和正面晶體管的對準，從而影響近紅外像素單元的性能。因此需要一種在厚硅層上進行背面器件和正面器件進行對準的背照式近紅外像素單元的加工工藝。

發明內容

本發明的目的是提供一種背照式近紅外像素單元及其制備方法，通過多次小于5微米的外延，并在每層外延層上留下對準標記來實現背照式工藝背面和正面的對準，用于提高背照式近紅外像素單元的外延層厚度，增加像素單元對近紅外波段的感光特性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種背照式近紅外像素單元的制備方法，包括如下步驟：

S01：準備一襯底，在所述襯底表面外延生成第一外延層，并在所述第一外延層表面通過刻蝕形成第一對準標記；

S02：在所述第一外延層表面外延生成第二外延層，并在所述第二外延層表面通過刻蝕形成與所述第一對準標記對準的第二對準標記；

S03：重復步驟S02直至生成第N外延層和第N對準標記；其中，第M對準標記和第M-1對準標記對準；N為大于1的正整數；M為大于1小于等于N的正整數；

S04：在所述第N外延層表面形成正面器件，且所述正面器件和所述第N對準標記對準；

S05：將上述形成的襯底、第一外延層、第二外延層直至第N外延層以及正面器件整體倒置，并將所述正面器件和載片鍵合；