CN107331605B - 一种红外传感器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种红外传感器及其制备方法，红外传感器包括：一衬底，衬底上具有敏感层；在敏感层侧壁和顶部覆盖有电极层图案；敏感层顶部与电极层图案底部相接触的表层具有掺杂敏感层；掺杂敏感层是通过离子轰击透过电极层图案进入敏感层中得到的。本发明利用离子注入来改善电极层和敏感层之间的接触，不需要对敏感层和电极层进行高温退火，避免对器件和后道互连的影响。
Description
技术领域
本发明涉及图像传感器技术领域，具体涉及一种红外传感器及其制备方法。
背景技术
传统非制冷式红外成像传感器结构中使用CMOS标准工艺制作ASIC电路，然后在互连层次之上制作MEMS工艺。由于MEMS工艺在互连层次工艺之后，所以不能使用高温处理工艺，以避免影响器件和后道互连的参数和性能。
然而，不经过高温工艺处理，电极层与非晶硅敏感层之间的接触问题成为影响产品性能的关键，如何提升其接触特性，成为工艺集成重点考量的问题之一。
发明内容
为了克服以上问题，本发明旨在不经过高温处理来改善红外传感器中电极层与敏感层的接触性能。
为了达到上述目的，本发明提供了一种红外传感器，包括：
一衬底，衬底上具有敏感层；
在所述敏感层侧壁和顶部覆盖有电极层图案；
所述敏感层顶部与电极层图案底部相接触的表层具有掺杂敏感层；通过离子轰击敏感层表面，轰击的离子进入敏感层中，从而得到掺杂敏感层。
优选地，所述掺杂敏感层为金属化掺杂敏感层，通过离子轰击将电极层图案中的金属轰击进入敏感层中得到金属化掺杂敏感层。
优选地，所述离子轰击采用的离子为P型离子。
优选地，所述P型离子源为含B的离子。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种红外传感器的制备方法，其包括：
步骤01：提供表面具有敏感层的衬底；
步骤02：在敏感层上形成光刻胶图案，光刻胶图案中镂空区域暴露出敏感层，并且该镂空区域与后续的电极层的区域相对应；
步骤03：对暴露的敏感层进行离子注入，形成掺杂敏感层；
步骤04：去除光刻胶图案，以及在掺杂敏感层表面形成电极层，使电极层与掺杂敏感层接触。
优选地，所述步骤03中，采用P型离子源进行离子注入。
优选地，所述P型离子源为含B的离子。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种红外传感器的制备方法，其包括：
步骤01：提供表面具有敏感层的衬底；
步骤02：在敏感层上形成电极层图案；电极层图案底部暴露出敏感层顶部表面；
步骤03：在暴露的敏感层顶部表面形成掩膜；
步骤04：采用离子注入工艺轰击敏感层顶部的电极层图案，注入电极层图案的离子透过电极层图案进入敏感层顶部表层中，同时，电极层图案的金属被注入离子轰击进入敏感层顶部表层中，从而在与电极层图案底部相接触的敏感层顶部表层中形成掺杂敏感层，在掺杂敏感层顶部形成金属化掺杂敏感层；
步骤05：去除掩膜。
优选地，所述步骤04中，采用P型离子源进行离子注入。
优选地，所述P型离子源为含B的离子。
本发明利用离子注入，一方面在不改变敏感层电阻区域掺杂浓度的基础上，通过离子注入将电极层下方的敏感层材料掺杂浓度提升；同时利用离子注入的撞击效应，将接触界面的金属成分轰击进入敏感层表面区域，从而无需采用高温退火来提升敏感层与电极层的接触性能，实现了低温条件下提升接触性能和提升整个产品性能。
附图说明
图1为本发明的一个较佳实施例的红外传感器的结构示意图
图2为本发明的一个较佳实施例的红外传感器的制备方法的流程示意图
图3～6为图2的制备方法的各个步骤示意图
图7为本发明的一个较佳实施例的红外传感器的制备方法的流程示意图
图8～12为图7的制备方法的各个步骤示意图
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
以下结合1～12和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
请参阅图1，本实施例的红外传感器，包括：一衬底00，衬底00上具有敏感层01；在敏感层01侧壁和顶部覆盖有电极层图案03；敏感层02顶部与电极层图案03底部相接触的表层具有掺杂敏感层02；掺杂敏感层02是通过离子轰击进入敏感层中得到的。离子轰击采用的离子为P型离子，P型离子源为含B的离子；例如B+或BF+等。具体的，这里的衬底可以为硅衬底。敏感层01的材料可以为非晶硅。
并且，进一步的，掺杂敏感层02顶部和电极层图案03的底部还具有金属化掺杂敏感层02"，金属化掺杂敏感层02"是通过离子轰击将电极层图案03中的金属轰击进入敏感层01中所得到，如图12所示。
请参阅图2，本实施例的一种红外传感器的制备方法，包括：
步骤01：请参阅图3，提供表面具有敏感层01的衬底00；
步骤02：请参阅图4，在敏感层01上形成光刻胶图案R，光刻胶图案中镂空区域暴露出敏感层01，并且该镂空区域与后续的电极层的区域相对应；
具体的，所采用的光刻胶R为负性光刻胶，利用电极层的掩膜图案来光刻负性光刻胶，从而在负性光刻胶中形成与电极层的掩膜图案相对的镂空区域。
步骤03：请参阅图5，对暴露的敏感层01进行离子注入，形成掺杂敏感层02；
具体的，采用P型离子源进行离子注入，这里P型离子源可以为含B的离子，；例如B+或BF+等。
需要说明的是，掺杂敏感层02的杂质浓度大于敏感层01其它部分的杂质浓度，从而使电极层图案与敏感层02之间形成良好的接触，并且，还能够避免高温造成的敏感层损伤，离子注入时采用的离子注入能量为100eV～1KeV，采用的剂量为5E14～1E18/cm3，离子注入时采用的离子注入时采用的温度小于等于90℃。上述注入能量、剂量和温度相配合方能实现将离子轰击进入敏感层01表层且同时不损伤敏感层01。
此外，在离子注入后还可以进行低温退火，温度不大于400℃，从而避免对敏感层造成损伤。
步骤04：请参阅图6，去除光刻胶图案R，以及在掺杂敏感层02表面形成电极层03，使电极层03与掺杂敏感层02接触。
具体的，采用物理气相沉积工艺形成电极层，光刻胶R的去除可以采用湿法腐蚀工艺。
由此可见，本实施例的方法，不需要对敏感层01和电极层03进行高温退火，通过离子注入到电极层03底部的敏感层02表层，即可以实现电极层03和敏感层02的良好接触。
此外，还可以制备具有金属化掺杂敏感层的红外传感器来改善电极层与敏感层的接触性能。
请参阅图7～12，本发明的其它实施例的一种红外传感器的制备方法包括：
步骤01：请参阅图8，提供表面具有敏感层01的衬底00；
步骤02：请参阅图9，在敏感层01上形成电极层图案03；电极层图案03底部暴露出敏感层01顶部表面；
具体的，可以但不限于采用物理气相沉积工艺形成电极层，并经光刻和刻蚀工艺图案化电极层，形成电极层图案03。
步骤03：请参阅图10，在暴露的敏感层01顶部表面形成掩膜M；
具体的，掩膜M可以但不限于采用光刻胶。
步骤04：请参阅图11，采用离子注入工艺轰击敏感层01顶部的电极层图案03，注入电极层图案03的离子透过电极层图案03进入敏感层01顶部表层中，同时，电极层图案03的金属被注入离子轰击进入敏感层01顶部表层中，从而在与电极层图案03底部相接触的敏感层01顶部表层中形成掺杂敏感层02，在掺杂敏感层02顶部形成金属化掺杂敏感层02"；
具体的，采用P型离子源进行离子注入，这里P型离子源可以为含B的离子，；例如B+或BF+等。这里，金属化掺杂敏感层02"底部还经离子注入具有一层掺杂敏感层02。
需要说明的是，金属化掺杂敏感层02"的杂质浓度大于敏感层01其它部分的杂质浓度，从而使电极层图案03与敏感层02之间形成良好的接触。离子注入时，注入离子撞击电极层图案03中的金属成分，使电极层图案03中的金属成分被轰击进入敏感层01的顶部表层，为了实现这一目的，并且，为了避免高温造成的敏感层01损伤，可以设置离子注入时采用的离子注入能量为100eV～1KeV，采用的剂量为5E14～1E18/cm3，离子注入时采用的离子注入时采用的温度小于等于90℃。上述注入能量、剂量和温度相配合方能实现将离子轰击进入敏感层01同时将部分金属成分轰击进入敏感层01表层且不损伤敏感层01。
此外，在离子注入后还可以进行低温退火，温度不大于400℃，从而避免对敏感层01造成损伤。
步骤05：请参阅图12，去除掩膜M。
具体的，可以但不限于采用湿法腐蚀工艺去除掩膜M。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书为准。
Claims (6)
1.一种红外传感器，其特征在于，包括：
一衬底，衬底上具有敏感层；
在所述敏感层侧壁和顶部覆盖有电极层图案；
所述敏感层顶部与电极层图案底部相接触的表层具有掺杂敏感层，所述掺杂敏感层顶部和电极层图案的底部还具有金属化掺杂敏感层；通过离子轰击敏感层表面，轰击的离子进入敏感层中，从而得到掺杂敏感层；同时，电极层图案的金属被注入离子轰击进入敏感层顶部表层中，从而在掺杂敏感层顶部形成金属化掺杂敏感层。
2.根据权利要求1所述的红外传感器，其特征在于，所述离子轰击采用的离子为P型离子。
3.根据权利要求2所述的红外传感器，其特征在于，所述P型离子源为含B的离子。
4.一种红外传感器的制备方法，其特征在于，包括：
步骤01：提供表面具有敏感层的衬底；
步骤02：在敏感层上形成电极层图案；电极层图案底部暴露出敏感层顶部表面；
步骤03：在暴露的敏感层顶部表面形成掩膜；
步骤04：采用离子注入工艺轰击敏感层顶部的电极层图案，注入电极层图案的离子透过电极层图案进入敏感层顶部表层中，同时，电极层图案的金属被注入离子轰击进入敏感层顶部表层中，从而在与电极层图案底部相接触的敏感层顶部表层中形成掺杂敏感层，在掺杂敏感层顶部形成金属化掺杂敏感层；
步骤05：去除掩膜。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤04中，采用P型离子源进行离子注入。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述P型离子源为含B的离子。
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