本申请提供一种绝缘体上锗晶圆及其制造方法，一种阵列芯片及其制造方法，方法包括：在第一硅衬底上形成第1个目标层，刻蚀第1个目标层形成多个凹槽，形成第1个锗层，第1个锗层填充凹槽以及覆盖第1个目标层，通过第1个锗层的横向过生长，将硅/锗之间的异质缺陷限制在凹槽中，得到晶体质量较高的锗层。重复形成第i个目标层，刻蚀第i个目标层形成多个凹槽，形成第i个锗层，第i个锗层填充凹槽以及覆盖第i个目标层的步骤，直到第i个锗层满足晶体质量条件。通过多个锗层的横向过生长，能够逐步提高锗层的晶体质量，得到满足晶体质量条件的锗层。从而实现高性能GOI晶圆，就可以利用高性能GOI晶圆制造得到高性能短波红外成像的阵列芯片。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体领域，特别涉及一种绝缘体上锗晶圆及其制造方法、一种阵列芯片及其制造方法。
技术介绍
1、随着半导体相关技术的发展，高度兼容互补金属氧化物半导体(complementarymetal oxide semiconductor，cmos)工艺的锗(ge)半导体材料具有可在大尺寸硅(si)衬底上外延、在短波红外(short-wave infrared)波段具有优异的光响应、带隙可调、可以适应张应变工程、合金工程和掺杂工程等突出的优势，被认为是下一代短波红外成像技术的重要候选传感材料。然而，si与ge存在4.2％的晶格失配，直接在si衬底上外延的ge层缺陷密度较高，无法满足在短波红外成像芯片方面的实际应用。
2、具有张应变的绝缘体上锗(germanium on insulator，goi)晶圆可完美的去除ge外延层与si衬底间存在的大量的失配缺陷，对改善短波红外成像芯片的暗电流、光响应度、量子效率、光谱响应范围等关键性能指标起到至关重要的作用。
3、当前在制造形成goi晶圆时，ge是在si衬底上外延形成，而后将外延得到的ge转移到绝缘层上。但是在si衬底上外延形成的ge，晶体质量较差，不能满足高性能goi晶圆的需求。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请的目的在于提供一种绝缘体上锗晶圆及其制造方法、一种阵列芯片及其制造方法，能够制造得到晶体质量较高的锗，从而实现高性能goi晶圆，以及利用高性能goi晶圆制造得到高性能短波红外成像的阵列芯片。
<
p>2、本申请提供了一种绝缘体上锗晶圆的制造方法，所述方法包括：3、提供第一硅衬底，在所述第一硅衬底上形成第1个目标层，刻蚀所述第1个目标层形成多个贯穿所述第1个目标层的凹槽；形成第1个锗层，所述第1个锗层填充所述凹槽以及覆盖所述第1个目标层；
4、重复形成第i个目标层，刻蚀所述第i个目标层形成多个贯穿所述第i个目标层的凹槽，形成第i个锗层，所述第i个锗层填充所述凹槽以及覆盖所述第i个目标层的步骤，直到所述第i个锗层满足晶体质量条件，所述i为大于1的自然数；
5、在所述第i个锗层上形成依次层叠的二极管结构和键合层，得到施主衬底，所述二极管结构包括第一掺杂类型锗层、传感层和第二掺杂类型锗层，第一掺杂类型为p型掺杂和n型掺杂中的其中一个，第二掺杂类型为p型掺杂和n型掺杂中的另一个，所述第一掺杂类型锗层、所述传感层和所述第二掺杂类型锗层的材料至少包括锗；
6、形成受主衬底，所述受主衬底包括依次层叠的第二硅衬底以及绝缘层；
7、以所述键合层朝向所述绝缘层的方向键合所述施主衬底和所述受主衬底；
8、去除第一硅衬底、全部的目标层和全部的锗层，暴露所述二极管结构，得到绝缘体上锗晶圆。
9、可选地，所述目标层的材料为利用热氧工艺形成的氧化硅。
10、可选地，所述i为2；
11、所述重复形成第i个目标层，刻蚀所述第i个目标层形成多个贯穿所述第i个目标层的凹槽，形成第i个锗层，所述第i个锗层填充所述凹槽以及覆盖所述第i个目标层的步骤，直到所述第i个锗层满足晶体质量条件包括：
12、形成第2个目标层，刻蚀所述第2个目标层形成多个贯穿所述第2个目标层的凹槽，形成第2个锗层，所述第2个锗层填充所述凹槽以及覆盖所述第2个目标层，所述第2个锗层满足晶体质量条件。
13、可选地，所述传感层为本征层，所述本征层的材料为锗、锗锡或硅锗锡。
14、可选地，所述传感层为堆叠层，所述堆叠层由第一目标层和第二目标层交替堆叠形成，所述第一目标层为锗层或锗锡层，所述第二目标层为锗硅层、锗锡层或硅锗锡层。
15、可选地，所述第二目标层中硅的质量含量范围为0-30％。
16、可选地，所述键合层的材料为氧化铝，所述绝缘层为氧化硅层和利用正硅酸乙酯teos形成的氧化硅的叠层或氧化硅层。
17、本申请提供了一种绝缘体上锗晶圆，包括依次层叠的第二硅衬底、绝缘层、键合层和二极管结构；所述二极管结构包括第一掺杂类型锗层、传感层和第二掺杂类型锗层，第一掺杂类型为p型掺杂和n型掺杂中的其中一个，第二掺杂类型为p型掺杂和n型掺杂中的另一个；所述第一掺杂类型锗层、所述传感层和所述第二掺杂类型锗层的材料至少包括锗。
18、本申请提供了一种阵列芯片，包括：键合的绝缘体上锗晶圆和读出电路晶圆；
19、所述绝缘体上锗晶圆包括依次层叠的第二硅衬底、绝缘层、键合层和二极管结构；所述二极管结构包括第一掺杂类型锗层、传感层和第二掺杂类型锗层，第一掺杂类型为p型掺杂和n型掺杂中的其中一个，第二掺杂类型为p型掺杂和n型掺杂中的另一个；所述第一掺杂类型锗层、所述传感层和所述第二掺杂类型锗层的材料至少包括锗；所述二极管结构包括多个像元和多个沟槽，所述像元和所述沟槽被表面钝化层覆盖，位于所述沟槽的底部的表面钝化层具有第一开口，所述第一开口中具有第一金属层，所述第一金属层和所述第一掺杂类型锗层接触，位于所述像元的顶部的表面钝化层具有第二开口，所述第二开口中具有第二金属层，所述第二金属层和所述第二掺杂类型锗层接触；
20、所述读出电路晶圆具有第三金属层和第四金属层，所述第三金属层和所述第一金属层接触，所述第四金属层和所述第二金属层接触。
21、本申请提供了一种阵列芯片的制造方法，所述方法包括：
22、提供绝缘体上锗晶圆和读出电路晶圆，所述绝缘体上锗晶圆包括依次层叠的第二硅衬底、绝缘层、键合层和二极管结构；所述二极管结构包括第一掺杂类型锗层、传感层和第二掺杂类型锗层，第一掺杂类型为p型掺杂和n型掺杂中的其中一个，第二掺杂类型为p型掺杂和n型掺杂中的另一个；所述第一掺杂类型锗层、所述传感层和所述第二掺杂类型锗层的材料至少包括锗；
23、对所述二极管结构进行刻蚀，得到多个沟槽，所述沟槽的深度小于所述二极管结构的厚度，相邻所述沟槽之间的凸起构成像元；
24、形成表面钝化层，所述表面钝化层覆盖所述沟槽的表面和所述像元的表面；
25、刻蚀所述沟槽的底部的表面钝化层形成第一开口，在所述第一开口形成第一金属层，所述第一金属层和所述第一掺杂类型锗层接触；
26、刻蚀所述像元的顶部的表面钝化层形成第二开口，在所述第二开口形成第二金属层，所述第二金属层和所述第二掺杂类型锗层接触；
27、以所述第一金属层和所述第二金属层朝向读出电路晶圆的方向键合所述绝缘体上锗晶圆和所述读出电路晶圆，所述读出电路晶圆具有第三金属层和第四金属层，所述第三金属层和所述第一金属层接触，所述第四金属层和所述第二金属层接触。
28、本申请提供了一种绝缘体上锗晶圆的制造方法，方法包括：提供第一硅衬底，在第一硅衬底上形成第1个目标层，刻蚀第1个目标层形成多个贯穿第1个目标层的凹槽，形成第1个锗层，第1个锗层填充凹槽以及覆盖第1个目标层，这样通过第1个锗层的横向过生长，将硅/锗之间的异本文档来自技高网
...
【技术保护点】
1.一种绝缘体上锗晶圆的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标层的材料为利用热氧工艺形成的氧化硅。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述i为2；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感层为本征层，所述本征层的材料为锗、锗锡或硅锗锡。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感层为堆叠层，所述堆叠层由第一目标层和第二目标层交替堆叠形成，所述第一目标层为锗层或锗锡层，所述第二目标层为锗硅层、锗锡层或硅锗锡层。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二目标层中硅的质量含量范围为0-30％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述键合层的材料为氧化铝，所述绝缘层为氧化硅层和利用正硅酸乙酯TEOS形成的氧化硅的叠层或氧化硅层。
8.一种绝缘体上锗晶圆，其特征在于，包括依次层叠的第二硅衬底、绝缘层、键合层和二极管结构；所述二极管结构包括第一掺杂类型锗层、传感层和第二掺杂类型锗层，第一掺杂类型为P型掺杂和N型掺杂中的其中一个，第二掺杂类型为P型掺杂和N型掺杂中的另一个；所述第一掺杂类型锗层、所述传感层和所述第二掺杂类型锗层的材料至少包括锗。
9.一种阵列芯片，其特征在于，包括：键合的绝缘体上锗晶圆和读出电路晶圆；
10.一种阵列芯片的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
...
【技术特征摘要】
1.一种绝缘体上锗晶圆的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标层的材料为利用热氧工艺形成的氧化硅。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述i为2；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感层为本征层，所述本征层的材料为锗、锗锡或硅锗锡。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感层为堆叠层，所述堆叠层由第一目标层和第二目标层交替堆叠形成，所述第一目标层为锗层或锗锡层，所述第二目标层为锗硅层、锗锡层或硅锗锡层。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二目标层中硅的质量含量范围为0-30％。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：亨利·H·阿达姆松，苗渊浩，
申请(专利权)人：广州诺尔光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。