感光器件及其制作方法与装置、硅衬底及其制作方法与装置制造方法及图纸

提供一种感光器件及其制作方法与装置，以及一种硅衬底及其制作方法，其中，一种感光器件的制作方法包括：对硅衬底进行处理；在处理之后，在硅衬底上形成感光区，感光区覆盖有表面钝化层，其中，该处理使得表面钝化层中至少靠近表面的部分的禁带宽度大于感光区的禁带宽度。通过使得表面钝化层中至少靠近表面的部分的禁带宽度大于感光区的禁带宽度，可以使得表面钝化层对光的吸收变少，从而可以提高感光器件的量子效率。器件的量子效率。器件的量子效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】感光器件及其制作方法与装置、硅衬底及其制作方法与装置
[0001]版权申明
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[0003]本申请涉及半导体制作领域，并且具体地，涉及一种感光器件及其制作方法与装置、硅衬底及其制作方法与装置。

技术介绍

[0004]感光区是互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)的核心元素，感光区用于感测外界光线，实现光信号到电信号的转换。感光区可以包括一个或多个光电二极管(Photo-Diode，PD)。
[0005]硅衬底的表面缺陷可能会导致光电二极管中的暗电流。通常，为了减小硅衬底的表面缺陷对光电二极管的影响，在感光区与硅衬底的表面之间形成表面钝化层。外界光线在进入感光区之前，会先穿过表面钝化层。由于表面钝化层本身也是硅材料构成，其也会吸收一部分光线，导致这部分光线无法进入感光区(即这部分光线无法进入光电二极管)，会造成量子效率的损失。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种感光器件及其制作方法与装置，以及硅衬底及其制作方法与装置，可以提高感光器件的量子效率。
[0007]第一方面，提供一种感光器件，所述感光器件包括：硅衬底；感光区，位于所述硅衬底中，所述感光区覆盖有表面钝化层，其中，所述表面钝化层中至少靠近表面的部分的禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度。
[0008]第二方面，提供一种感光器件的制作方法，所述制作方法包括：对硅衬底进行处理；在所述处理之后，在所述硅衬底上形成感光区，所述感光区覆盖有表面钝化层，其中，所述处理使得所述表面钝化层中至少靠近表面的部分的禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度。
[0009]第三方面，提供一种硅衬底，所述硅衬底用于形成感光区，所述感光区覆盖有表面钝化层，所述硅衬底中靠近表面的硅层的禁带宽度大于所述硅衬底中远离表面的硅层的禁带宽度，这能够使得所述表面钝化层中至少靠近表面的部分的禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度。
[0010]第四方面，提供一种硅衬底的制作方法，所述硅衬底用于形成感光区，所述感光区覆盖有表面钝化层，所述制作方法包括：对所述硅衬底进行处理，所述处理使得所述表面钝化层中至少靠近表面的部分的禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度。
[0011]第五方面，提供一种感光器件，所述感光器件包括：硅衬底，包括像素区与逻辑电路区；感光区，位于所述像素区；逻辑电路，位于所述逻辑电路区，所述逻辑电路用于处理所述感光区光电转换得到的电信号，其中，所述逻辑电路区的表面低于所述像素区的表面。
[0012]第六方面，提供一种感光器件的制作方法，所述制作方法包括：对包括像素区与逻辑电路区的硅衬底的所述逻辑电路区进行表面硅层去除处理，使所述逻辑电路区的表面低于所述像素区的表面；在所述像素区形成感光区；在经过所述表面硅层去除处理之后的所述逻辑电路区上形成逻辑电路，所述逻辑电路用于处理所述感光区光电转换得到的电信号。
[0013]第七方面，提供一种感光器件，所述感光器件包括：硅衬底，包括像素区与逻辑电路区；感光区，位于所述像素区，所述感光区覆盖有表面钝化层，所述表面钝化层中至少靠近表面的部分的禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度；逻辑电路，位于所述逻辑电路区，所述逻辑电路用于处理所述感光区光电转换得到的电信号，其中，所述逻辑电路区的表面低于所述像素区的表面。
[0014]第八方面，提供一种感光器件的制作方法，所述制作方法包括：对包括像素区与逻辑电路区的硅衬底进行处理；在所述处理之后，对所述逻辑电路区进行表面硅层去除处理，使所述逻辑电路区的表面低于所述像素区的表面；在所述处理之后，在所述像素区形成感光区，所述感光区覆盖有表面钝化层，其中，所述处理使得所述表面钝化层中至少靠近表面的部分的禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度；在所述表面硅层去除处理之后，在所述逻辑电路区上形成逻辑电路，所述逻辑电路用于处理所述感光区光电转换得到的电信号。
[0015]基于上述描述，本申请通过在硅衬底上制作感光区之前对该硅衬底进行处理，使得硅衬底上靠近表面的硅层的禁带宽度大于硅衬底上远离表面的硅层的禁带宽度，这能够使得表面钝化层中至少靠近表面的部分的禁带宽度大于感光区的禁带宽度，从而使表面钝化层相对于感光区对光的吸收较少，因此，在外界光线穿过表面钝化层进入感光区的过程中，相对于现有技术，可以使得较多的光线进入感光区，从而可以提高感光器件的量子效率。
附图说明
[0016]图1为CMOS图像传感器的结构示意图。
[0017]图2为本说明书实施例的感光器件的制作方法的示意性流程图。
[0018]图3为本说明书实施例的感光器件的制作方法的另一示意性流程图。
[0019]图4至图6为本说明书实施例的感光器件的制作工艺流程的示意图。
[0020]图7为本说明书实施例的感光器件的结构示意图。
[0021]图8为本说明书实施例的感光器件的另一结构示意图。
[0022]图9为本说明书实施例的硅衬底的制作方法的示意性流程图。
[0023]图10为本说明书实施例的硅衬底的示意图。
[0024]图11为本说明书实施例的硅衬底的另一示意图。
[0025]图12为本说明书实施例的感光器件的又一结构示意图。
[0026]图13为本说明书实施例的感光器件的制作方法的又一示意性流程图。
[0027]图14为本说明书实施例的感光器件的制作方法的再一示意性流程图。
具体实施方式
[0028]下面将结合附图，对本说明书实施例中的技术方案进行描述。
[0029]为了便于理解本说明书实施例，下面先结合图1描述CMOS图像传感器的基本原理与结构。
[0030]CMOS图像传感器的基本工作原理是，将光信号转换为电信号，将电信号转换为数字图像信号。
[0031]如图1所示，CMOS图像传感器100包括硅衬底110、感光区121与逻辑电路131。感光区121可以包括一个或多个光电二极管(Photo-Diode，PD)。感光区121用于通过光电二极管将光信号转换为电信号。逻辑电路131用于将感光区121转换得到的电信号转换为数字图像信号。例如，感光区121所在的区域(如图1中120指示的区域)可以称为像素区。逻辑电路131所在的区域(如图1中130指示的区域)可以为逻辑电路区。
[0032]硅衬底的硅表面缺陷会导致光电二极管产生暗电流。为了降低硅表面缺陷对光电二极管的影响，通常在感光区与硅表面之间形成表面钝化层。如图1所示，在感光区121与硅衬底110的硅表面之间具有表面钝化层122。
[0033]表面钝化层可以通过对感光区与硅衬底的表面之间的硅材料进行离子注入的方式形成。例如，在光电二极管的PN结的P型掺杂区与硅表面之间通过离子注入的方式形成P型掺杂的表面钝化层(PIN本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种感光器件，其特征在于，包括：硅衬底；感光区，位于所述硅衬底中，所述感光区覆盖有表面钝化层，其中，所述表面钝化层中至少靠近表面的部分的禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度。2.根据权利要求1所述的感光器件，其特征在于，所述硅衬底包括像素区与逻辑电路区，其中，所述感光区位于所述像素区；其中，所述感光器件还包括：逻辑电路，位于所述逻辑电路区，所述逻辑电路用于处理所述感光区光电转换得到的电信号。3.根据权利要求2所述的感光器件，其特征在于，所述逻辑电路区不包括禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度的硅层。4.根据权利要求2或3所述的感光器件，其特征在于，所述逻辑电路区的表面低于所述像素区的表面。5.根据权利要求4所述的感光器件，其特征在于，所述逻辑电路区的表面低于所述像素区的表面的深度为0.01微米～0.1微米。6.根据权利要求1至5中任一项所述的感光器件，其特征在于，所述硅衬底在所述感光区形成之前经过处理，所述处理使得所述表面钝化层中至少靠近表面的部分的禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度。7.根据权利要求6所述的感光器件，其特征在于，所述处理包括：先加热后冷却处理。8.根据权利要求7所述的感光器件，其特征在于，所述先加热后冷却处理包括：加热至第一温度；以大于自然冷却速度的第一速度从所述第一温度冷却至第二温度。9.根据权利要求8所述的感光器件，其特征在于，所述第一温度为1150摄氏度～1250摄氏度，所述第二温度为室温～600摄氏度，所述第一速度为80摄氏度每秒～200摄氏度每秒。10.根据权利要求8或9所述的感光器件，其特征在于，所述以大于自然冷却速度的第一速度从所述第一温度冷却至第二温度，包括：在维持温度所述第一温度预设时长之后，以所述第一速度冷却至所述第二温度。11.根据权利要求10所述的感光器件，其特征在于，所述预设时长为1分钟～120分钟。12.根据权利要求7至11中任一项所述的感光器件，其特征在于，所述先加热后冷却处理的工艺方法为高温退火。13.根据权利要求6至12中任一项所述的感光器件，其特征在于，所述处理使得所述硅衬底上靠近表面的第一硅层的禁带宽度大于所述硅衬底上远离表面的第二硅层的禁带宽度；其中，所述感光区距离所述硅衬底的表面的深度大于所述第一硅层的厚度。14.根据权利要求2至5中任一项所述的感光器件，其特征在于，所述逻辑电路区在所述逻辑电路形成之前，经过表面硅层去除处理，所述表面硅层去除处理使得所述逻辑电路区不包括禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度的硅层。15.根据权利要求14所述的感光器件，其特征在于，所述表面硅层去除处理通过蚀刻方
式实现。16.根据权利要求1至15中任一项所述的感光器件，其特征在于，所述感光器件为互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器。17.一种感光器件的制作方法，其特征在于，包括：对硅衬底进行处理；在所述处理之后，在所述硅衬底上形成感光区，所述感光区覆盖有表面钝化层，其中，所述处理使得所述表面钝化层中至少靠近表面的部分的禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度。18.根据权利要求17所述的制作方法，其特征在于，所述对硅衬底进行处理，包括：对所述硅衬底进行先加热后冷却处理。19.根据权利要求18所述的制作方法，其特征在于，所述对所述硅衬底进行先加热后冷却处理，包括：将所述硅衬底加热至第一温度；以大于自然冷却速度的第一速度将所述硅衬底从所述第一温度冷却至第二温度。20.根据权利要求19所述的制作方法，其特征在于，所述第一温度为1150摄氏度～1250摄氏度，所述第二温度为室温～600摄氏度，所述第一速度为80摄氏度每秒～200摄氏度每秒。21.根据权利要求19或20所述的制作方法，其特征在于，所述以大于自然冷却速度的第一速度将所述硅衬底从所述第一温度冷却至第二温度，包括：在维持所述硅衬底的温度为所述第一温度预设时长之后，以所述第一速度将所述硅衬底冷却至所述第二温度。22.根据权利要求21所述的制作方法，其特征在于，所述预设时长为1分钟～120分钟。23.根据权利要求18至22中任一项所述的制作方法，其特征在于，所述先加热后冷却处理的工艺方法为高温退火。24.根据权利要求17至23中任一项所述的制作方法，其特征在于，所述硅衬底包括像素区与逻辑电路区，其中，所述感光区位于所述像素区；其中，所述制作方法还包括：在所述逻辑电路区形成逻辑电路，所述逻辑电路用于处理所述感光区光电转换得到的电信号。25.根据权利要求24所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：在所述处理之后，在形成所述逻辑电路之前，对所述逻辑电路区进行表面硅层去除处理，使得所述逻辑电路区不包括禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度的硅层。26.根据权利要求25所述的制作方法，其特征在于，所述表面硅层去除处理通过蚀刻方式实现。27.根据权利要求25或26所述的制作方法，其特征在于，所述逻辑电路区的表面低于所述像素区的表面。28.根据权利要求27所述的制作方法，其特征在于，所述逻辑电路区的表面低于所述像素区的表面的深度为0.01微米～0.1微米。29.根据权利要求17至28中任一项所述的制作方法，其特征在于，所述处理使得所述硅
衬底上靠近表面的第一硅层的禁带宽度大于所述硅衬底上远离表面的第二硅层的禁带宽度；其中，所述感光区距离所述硅衬底的表面的深度大于所述第一硅层的厚度。30.根据权利要求17至29中任一项所述的制作方法，其特征在于，所述感光器件为互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器。31.一种硅衬底，所述硅衬底用于形成感光区，所述感光区覆盖有表面钝化层，其特征在于，所述硅衬底中靠近表面的硅层的禁带宽度大于所述硅衬底中远离表面的硅层的禁带宽度，这能够使得所述表面钝化层中至少靠近表面的部分的禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度。32.根据权利要求31所述的硅衬底，其特征在于，所述硅衬底包括像素区与逻辑电路区，其中，所述像素区用于形成所述感光区，所述逻辑电路区用于形成逻辑电路，所述逻辑电路用于处理所述感光区光电转换得到的电信号；其中，所述逻辑电路区不包括禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度的硅层。33.根据权利要求32所述的硅衬底，其特征在于，所述逻辑电路区的表面低于所述像素区的表面。34.根据权利要求33所述的硅衬底，其特征在于，所述逻辑电路区的表面低于所述像素区的表面的深度为0.01微米～0.1微米。35.根据权利要求31至34中任一项所述的硅衬底，其特征在于，所述硅衬底经过处理，所述处理使得所述硅衬底中靠近表面的硅层的禁带宽度大于所述硅衬底中远离表面的硅层的禁带宽度。36.根据权利要求35所述的硅衬底，其特征在于，所述处理包括：先加热后冷却处理。37.根据权利要求36所述的硅衬底，其特征在于，所述先加热后冷却处理，包括：加热至第一温度；以大于自然冷却速度的第一速度从所述第一温度冷却至第二温度。38.根据权利要求37所述的硅衬底，其特征在于，所述第一温度为1150摄氏度～1250摄氏度，所述第二温度为室温～600摄氏度，所述第一速度为80摄氏度每秒～200摄氏度每秒。39.根据权利要求37或38所述的硅衬底，其特征在于，所述以大于自然冷却速度的第一速度从所述第一温度冷却至第二温度，包括：在维持所述第一温度预设时长之后，以所述第一速度冷却至所述第二温度。40.根据权利要求39所述的硅衬底，其特征在于，所述预设时长为1分钟～120分钟。41.根据权利要求36至40中任一项所述的硅衬底，其特征在于，所述先加热后冷却处理的工艺方法为高温退火。42.根据权利要求32至34中任一项所述的硅衬底，其特征在于，所述硅衬底经过表面硅层去除处理，所述表面硅层去除处理使得所述逻辑电路区不包括禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度的硅层。43.根据权利要求42所述的硅衬底，其特征在于，所述表面硅层去除处理通过蚀刻方式实现。44.根据权利要求31至43中任一项所述的硅衬底，其特征在于，所述硅衬底用于形成互
补金属氧化物半导体CMOS图像传感器。45.一种硅衬底的制作方法，所述硅衬底用于形成感光区，所述感光区覆盖有表面钝化层，其特征在于，所述制作方法包括：对所述硅衬底进行处理，所述处理使得所述表面钝化层中至少靠近表面的部分的禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度。46.根据权利要求45所述的制作方法，其特征在于，所述对所述硅衬底进行处理，包括：对所述硅衬底进行先加热后冷却处理。47.根据权利要求46所述的制作方法，其特征在于，所述对所述硅衬底进行先加热后冷却处理，包括：将所述硅衬底加热至第一温度；以大于自然冷却速度的第一速度将所述硅衬底从所述第一温度冷却至第二温度。48.根据权利要求47所述的制作方法，其特征在于，所述第一温度为1150摄氏度～1250摄氏度，所述第二温度为室温～600摄氏度，所述第一速度为80摄氏度每秒～200摄氏度每秒。49.根据权利要求47或48所述的制作方法，其特征在于，所述以大于自然冷却速度的第一速度将所述硅衬底从所述第一温度冷却至第二温度，包括：在维持所述硅衬底的温度为所述第一温度预设时长之后，以所述第一速度将所述硅衬底冷却至所述第二温度。50.根据权利要求49所述的制作方法，其特征在于，所述预设时长为1分钟～120分钟。51.根据权利要求46至50中任一项所述的制作方法，其特征在于，所述先加热后冷却处理的工艺方法为高温退火。52.根据权利要求45至51中任一项所述的制作方法，其特征在于，所述硅衬底包括像素区与逻辑电路区，其中，所述感光区位于所述像素区，所述逻辑电路区用于形成逻辑电路，所述逻辑电路用于处理所述感光区光电转换得到的电信号；其中，所述制作方法还包括：在所述处理之后，对所述逻辑电路区进行表面硅层去除处理，使得所述逻辑电路区不包括禁带宽度大于所述感光区的禁带宽度的硅层。53.根据权利要求52所述的制作方法，其特征在于，所述表面硅层去除处理通过蚀刻方式实现。54.根据权利要求52或53所述的制作方法，其特征在于，所述逻辑电路区的表面低于所述像素区的表面。55.根据权利要求54所述的制作方法，其特征在于，所述逻辑电路区的表面低于所述像素区的表面的深度为0.01微米～0.1微米。56.根据权利要求45至55中任一项所述的制作方法，其特征在于，所述硅衬底用于形成互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器。57.一种感光器件，其特征在于，包括：硅衬底，包括像素区与...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐泽，肖琳，周雪梅，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：