[发明专利]一种将锗p-i-n光电二极管集成到图像传感器结构中的方法

权利要求书

1.一种将锗p-i-n光电二极管集成到图像传感器结构中的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤S1，提供锗供体晶圆；

步骤S2，将氢离子（H⁺）注入锗供体晶圆至选定深度，以确定锗转移层的厚度，所述锗转移层为待转移的锗薄膜；

步骤S3，提供硅目标晶圆；

步骤S4，贝塔键合锗供体晶圆和硅目标晶圆的表面；

步骤S5，将锗转移层与锗供体晶圆分离，得到锗硅混合晶圆；使用热技术或机械技术，将键合粘附在硅目标晶圆上的锗转移层与锗供体晶圆分离，得到锗转移层和硅目标晶圆所构成的混合晶圆；

步骤S6，完成锗硅混合晶圆最终键合；

步骤S7，研磨锗硅混合晶圆的锗转移层的表面；

步骤S8，将掺杂元素离子硼离子（B⁺）注入锗硅混合晶圆顶部的锗转移层，使锗转移层靠近表面的部分被注入硼而形成掺杂锗层，靠近硅目标晶圆的其余部分为未掺杂锗层；

步骤S9，在锗光电二极管层中形成像素到像素之间的隔离结构，以界定光电二极管区域；

步骤S10，翻转锗硅混合晶圆；

步骤S11，提供一个涂布有临时黏合剂的载体。

2.根据权利要求1所述的将锗p-i-n光电二极管集成到图像传感器结构中的方法，其特征在于，其在步骤S11之后进一步包括以下步骤：

步骤S12，通过临时黏合剂将锗硅混合晶圆的具有可流动的介质材料的一面临时键合/粘合到载体上；

步骤S13，通过研磨去除大部分硅目标晶圆，直至像素隔离的底部13；

步骤S14，在剩余硅层的朝外侧的表面沉积一层介电钝化层；

步骤S15，对剩余硅层和掺杂锗层分别单独形成金属连接；

步骤S16，在介电钝化层朝外侧的表面形成对齐标记。

3.根据权利要求2所述的将锗p-i-n光电二极管集成到图像传感器结构中的方法，其特征在于，其在步骤S16之后进一步包括以下步骤：

步骤S17，提供硅控制和读出电路晶圆；

步骤S18，将硅控制和读出电路晶圆的互联层朝外侧的表面与临时键合到载体的锗光电二极管层的介电钝化层朝外侧的表面相对接，通过二者上的对齐标记保证互联层和介电钝化层对齐，使锗光电二极管层的金属连接与互联层的电路相连接；

步骤S19，进行退火以完成键合；

步骤S20，进行激光脱键/脱粘，移除载体；

步骤S21，通过化学机械研磨去除表面介电层；

步骤S22，在掺杂锗层及沟槽间介电层共同构成的表面沉积抗反射层；

步骤S23，在抗反射层顶部形成透镜层。

4.根据权利要求1所述的将锗p-i-n光电二极管集成到图像传感器结构中的方法，其特征在于，在步骤S1中，对锗供体晶圆进行清洁和干燥，然后对锗供体晶圆表面进行研磨，所述研磨采用化学机械研磨工艺。

5.根据权利要求4所述的将锗p-i-n光电二极管集成到图像传感器结构中的方法，其特征在于，步骤S1提供锗供体晶圆进一步包括，可在锗供体晶圆上沉积一层等离子增强化学气相沉积二氧化硅膜，二氧化硅膜厚度在10nm~90nm之间，以在随后步骤S2的氢离子注入期间保护锗供体晶圆的表面。

6.根据权利要求4所述的将锗p-i-n光电二极管集成到图像传感器结构中的方法，其特征在于，步骤S1提供锗供体晶圆进一步包括：在锗供体晶圆上沉积一层等离子增强化学气相沉积二氧化硅膜，二氧化硅膜厚度在10nm~90nm之间，以在随后步骤S2的氢离子注入期间保护锗供体晶圆的表面，并且该二氧化硅膜可在氢离子注入后移除。

7.根据权利要求1所述的将锗p-i-n光电二极管集成到图像传感器结构中的方法，其特征在于，步骤S2中的氢离子注入采用束线离子注入或等离子体浸没离子注入。

8.根据权利要求1或权利要求7之任一所述的将锗p-i-n光电二极管集成到图像传感器结构中的方法，其特征在于，在所形成的锗转移层区域的顶面上沉积一层非晶态锗层。