[发明专利]避免激光退火边界效应的激光退火方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造图像感测器的方法，尤其涉及制造背面照明互补金属氧化物半导体图像感测器阵列的方法、使用激光光束激光退火具有多个裸片的晶片的方法、以具有多条扫描路径、多个激光射击的扫描模式中的激光光束激光退火背面照明图像感测器的阵列的方法。

背景技术

图像感测器是由光敏像素(pixels)阵列组成，此光敏像素阵列被安排在感测器阵列区和周边电路元件内。感测阵列区的像素借由产生电荷对从目标景象入射在像素上的光作出反应。周边电路元件接受并处理这些产生的电荷以显示目标景象的图像。

图像感测器可被制造在半导体基底上，借由使用互补金属氧化物半导体(CMOS)电路和制造技术。在互补金属氧化物半导体图像感测器中，每个像素由半导体基底上的一光电二极管和此光电二极管上的附加层所组成。这些附加层包括一层或多层介电质层和金属层以提供像素和周边电路元件之间的相互连接。这些附加层形成在图像感测器的那侧被视为前侧，而半导体基底的那侧被视为背侧。在前面照明(front-side illuminated，FSI)图像感测器中，从目标景象来的光入射在图像感测器的前侧。不过，前侧上介电值层和金属层的存在可能限制被光电二极管吸收的光量，造成灵敏度减少和性能降低。在背面照明(BSI)图像感测器中，光入射在背侧以允许光子用更直接的路径到达光电二极管。因此背面照明互补金属氧化物半导体图像感测器避免前侧层对光路径的阻碍以增加到达光电二极管的光子数量。

为了改进背面照明互补金属氧化物半导体图像感测器的光敏度，通常半导体基底是薄的。除此之外，一层P⁺离子薄层可被注入在薄半导体基底的背侧以增加转换成电荷的光子数。一旦薄P⁺层被形成，将执行激光退火的步骤以修复离子注入步骤造成的晶格缺陷并且活化注入的P⁺离子。通常激光退火的执行是借由在晶片上以一扫描模式扫描激光光束，而此晶片包含一背面照明图像感测器的阵列。激光退火的均匀度取决于激光光束投影在晶片上的能量均匀度。然而，通常激光光束整个束宽内的能量并没有均匀分布。举例而言，激光光束的能量密度通常在光束边界附近会减小。因此，假如感测器阵列区与激光扫描模式的边界重叠，则感测器阵列区可能不会被均匀退火。这种边界效应可能引入暗电流，此暗电流为感测器阵列区即使在完全没有入射光的情况下所产生的电流。暗电流造成图像上有水平和/或垂直条纹图案。暗电流也对图像感测器性能有不利影响，使得感测器阵列区更难检测光。所以，有必要控制激光光束尺寸和激光退火的扫描模式以避免在图像感测器的感测器阵列区内发生边界效应。

发明内容

为了解决现有技术的问题，依照本发明中一个或多个实施例，一种以激光光束对有多个裸片的晶片进行激光退火的方法被揭示。此裸片由可不与激光光束边界重叠的一第一子区以及可与激光光束边界重叠的一第二子区所组成。此方法包括接收此第一子区的长度、接收此第二子区的长度以及接收在一激光扫描模式的邻近扫描路径之间所希望的重叠。此方法借由此第一子区的长度、此第二子区的长度以及此希望的重叠决定激光光束的尺寸，使激光光束的尺寸为足够大以覆盖整数个第一子区而没有部分覆盖一额外的第一子区。此方法更进一步决定激光扫描模式以至于激光光束的边界不会与遍及扫描模式的第一子区重叠。

依照本公开中一个或多个实施例，一种以激光光束对背面照明图像感测器的一阵列进行激光退火的方法被揭示。每个图像感测器由一感测器阵列区以及一周边电路所组成。激光光束以一扫描模式扫描图像感测器，此扫描模式由一些扫描路径组成。此方法包括借由感测器阵列区的长度以及周边电路的长度决定激光光束的尺寸，使激光光束覆盖整数个感测器阵列区，至少一直排激光光束在背面照明图像感测器的阵列上。此方法也包括将激光光束校准在背面照明图像感测器的阵列上，以至于激光光束的边界不会与任何感测器阵列区重叠。此方法更进一步包括跟随第一扫描路径对背面照明图像感测器的阵列进行激光退火，接着移动激光光束一距离，此距离为整数个背面照明图像观测器的长度。这种扫描与移动由所有扫描路径重复运作直到背面照明图像感测器的阵列被激光退火。