TWI387102B - 背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法 - Google Patents
背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI387102B TWI387102B TW098129711A TW98129711A TWI387102B TW I387102 B TWI387102 B TW I387102B TW 098129711 A TW098129711 A TW 098129711A TW 98129711 A TW98129711 A TW 98129711A TW I387102 B TWI387102 B TW I387102B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- wafer
- imaging device
- state imaging
- substrate
- supporting
- Prior art date
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 52
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 28
- 238000005286 illumination Methods 0.000 title claims description 26
- 239000007787 solid Substances 0.000 title 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 137
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 25
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 12
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 17
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 14
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 9
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000005247 gettering Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- VWBWQOUWDOULQN-UHFFFAOYSA-N nmp n-methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O.CN1CCCC1=O VWBWQOUWDOULQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
- H01L21/76251—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
- H01L21/76256—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques using silicon etch back techniques, e.g. BESOI, ELTRAN
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1464—Back illuminated imager structures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
本發明是有關於一種背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法，且特別是有關於一種用於行動電話(mobile phone)、數位視頻照相機(Digital Video Cameras)等等之中的背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法。
近來，使用半導體的高性能的固態成像裝置被安裝到行動電話、數位視頻照相機等等上。由於固態成像裝置中所需要的性能是高品質的畫素以及拍攝移動影像(moving image)的能力，以及為了拍攝移動影像，其需要結合記憶體裝置以及高速計算裝置，從而易於使用允許晶片上的系統(system on chip,SoC)的CMOS影像感測器，以及開發小型化的CMOS影像感測器。
然而，隨著CMOS影像感測器的小型化，這產生了一個問題，需要降低作為光電轉換裝置(photoelectric conversion device)的光二極體(photodiode)的孔徑比(aperture ratio)，以降低光電轉換裝置的量子(quantum)效率，這使得很難改善影像資料的S/N比。因此，人們嘗試開發這樣的方法，藉由將內透鏡(inner lens)嵌入到光電轉換裝置的前側(front side)以增加入射光(incident light)數量，或者嘗試開發其他的方法。然而，沒能實現S/N比的顯著改善。
因此，為了增加入射光數量以改善影像資料的S/N比，嘗試從光電轉換裝置的後側(backside)回饋入射光。從裝置後側之光線入射的最大優點(merit)取決於這樣的點，相較於從前側的光線入射，在裝置的光線接收區域或者裝置的前側之上的反射(reflection)或者衍射(diffraction)中沒有限制。另一方面，當光線從背側進入時，必須抑制通過作為光電轉換裝置的基板的矽晶圓的光線吸收，從而固態成像裝置的厚度總體上需要小於50μm。結果，操作以及處理固態成像裝置變得困難，導致了十分低的生產力的問題。
為了克服上述技術問題，存在記載已經公開的背側照明式固態成像裝置的專利文獻，例如，JP-A-2007-13089以及JP-A-2007-59755。
在JP-A-2007-13089中，已經公開了用於製造固態成像裝置的方法，此方法允許生產具有如下結構的背側照明式CMOS固態成像裝置，在此結構中，因為在結合支撐基板之後才使半導體基板變薄，以確保在變薄的支撐基板之後形成強度(strength)和穿孔(through-hole)互連(interconnection)，因此相對簡單和容易地從與已照明的表面之相反的表面取出電極。
在JP-A-2007-59755中，公開了一種固態成像裝置及其製造方法，其中不但半導體基板的內應力(internal stress)以及內應變(internal strain)變得很小，而且可以高精度地在半導體基板之變薄的表面上進行濾光片(color
filter)以及微透鏡(micro-lens)等等的處理。
然而，在這些專利文獻的固態成像裝置中，基板(晶圓)的吸附(gettering)能力很低，從而存在這樣的問題，在製造製程中，會產生白色缺陷(white defect)以及重金屬污染物(heavy metal contamination)。因此，為了使得背側照明式固態成像裝置獲得實際的使用，需要解決這些問題。
因此，本發明的目的是提供一種背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法，其能夠有效地抑制白色缺陷以及重金屬污染物的發生。
為了達到上述的目的，本發明的總體構造如下。
(1)一種背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法，此背側照明式固態成像裝置具有多個畫素，畫素包括光電轉換裝置、在光電轉換裝置前側的電荷轉換電晶體以及在光電轉換裝置後側的光線接收表面，此方法包括：在用於支撐基板的晶圓以及用於主動層(active layer)的晶圓中的至少一個之上形成BOX氧化物層，結合用於支撐基板的晶圓以及用於主動層的晶圓，以及將用於主動層的晶圓變薄，其中此方法在結合用於支撐基板的晶圓以及用於主動層的晶圓的步驟之前，更包括在BOX氧化物層面對另一晶圓之的結合面上形成多個凹部分(concave portion)，以及填充多晶矽插塞(polysilicon plug)至每一凹部分以形成複合層(composite layer)。
(2)根據項目(1)的方法，其中於複合層以及另一晶圓之間存在單個氧化物層。
(3)根據項目(1)的方法，其中用於支撐基板的晶圓由包括碳之n型半導體材料所組成。
(4)根據項目(1)的方法，其中用於主動層的晶圓是磊晶晶圓(epitaxial wafer)，藉由由n型半導體層組成之用於主動層的基板上形成矽(Si)磊晶膜(epitaxial film)可以獲得此磊晶晶圓。
(5)根據項目(3)的方法，其中用於支撐基板的晶圓具有1×1016
~1×1017
原子/cm 3
的碳濃度。
(6)根據項目(1)的方法，此方法在形成BOX氧化物層之前，更包括在用於支撐基板的晶圓以及用於主動層的晶圓中的至少一個的結合面之相反的面上形成多晶矽膜。
(7)根據項目(1)的方法，此方法在形成BOX氧化物層之前，更包括對每一晶圓在600~800℃進行熱處理(heat treatment)。
(8)根據項目(1)的方法，此方法在形成BOX氧化物層之後以及在結合用於支撐基板的晶圓以及用於主動層的晶圓之前，更包括吸收BOX氧化物層面對另一晶圓之結合面上的已給定的有機物質(organic substance)。
(9)根據項目(8)的方法，其中有機物質是有機碳化合物。
根據本發明的背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製
造方法，可以提供一種用於背側照明式固態成像裝置的晶圓，此晶圓能夠有效地抑制白色缺陷以及重金屬污染物的產生。
下面將結合所附圖式，詳細說明根據本發明的背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法。圖1是根據本發明的背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法的流程圖，圖2(a)以及圖2(b)分別是用於支撐基板的晶圓的剖面示意圖以及用於主動層的晶圓的剖面示意圖，它們都被用於根據本發明的背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法中。圖3(a)~圖3(c)是圖1中的(c)中所示的多晶矽插塞示例配置的平面示意圖。
如圖1所示，根據本發明的背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法包括：在用於支撐基板的晶圓10(圖1中的(a))以及用於主動層的晶圓20(圖1中的(d))中的至少一個之上形成BOX氧化物層30的步驟(圖1中的(b))，結合用於支撐基板的晶圓10以及用於主動層的晶圓20的步驟(圖1中的(e))，以及將用於主動層的晶圓20變薄的步驟(圖1中的(f))，以及此方法的特徵在於更包括，在結合用於支撐基板的晶圓10以及用於主動層的晶圓20的步驟之前，在BOX氧化物層30面對另一晶圓之結合面30a上形成多個預定的凹部分40，以及填充多晶矽插塞50至每一凹部分40以形成複合層60的步驟(圖1中的(c))。當藉由此方法而形成用於背側照明
式固態成像裝置的晶圓100(圖1中的(f))時，多晶矽插塞50用作重金屬的吸附槽(gettering sink)。當晶圓100被用於背側照明式固態成像裝置中時，相較於傳統的成像裝置，藉由吸附重金屬，能夠有效地抑制白色缺陷以及重金屬污染物的產生。如圖1所示例，僅僅在用於支撐基板的晶圓10上形成BOX氧化物層30，以及在BOX氧化物層30對用於主動層的晶圓20的結合面30a上形成預定的凹部分40，以及多晶矽插塞50被填充到每一凹部分40之中以形成複合層60，但是附圖1只是繪示了本發明的一個實施例。可以在用於主動層的晶圓20上形成BOX氧化物層30，或者在用於支撐基板的晶圓10以及用於主動層的晶圓20上都形成BOX氧化物層30。
考慮到增強吸附能力，圖2(a)所示的用於支撐基板的晶圓10優選為由包括碳(C)之n型半導體材料所組成，以及優選為具有1~20Ω．cm的電阻係數(specific resistance)。
此外，用於支撐基板的晶圓10的碳濃度優選為在1×1016
~1×1017
原子/cm 3
的範圍中。當碳濃度小於1×1016
原子/cm 3
的時候，不能夠有效地顯現吸附能力，從而擔心不能夠有效地抑制白色缺陷以及重金屬污染物，而當碳濃度大於1×1017
原子/cm 3
的時候，氧沉澱物(oxygen precipitate)的尺寸小於50 nm，以及擔心不能夠保持能夠吸附重金屬的應變能量。
用於主動層20的晶圓20優選為磊晶晶圓20，如圖2(b)所示，由n型半導體層組成之用於主動層的基板21上形成矽(Si)磊晶膜(epitaxial film)22可以獲得此磊晶晶圓20。考慮到增強吸附能力，用於主動層的基板21優選為包括碳，以及其電阻係數為3~15Ω．cm。因為藉由用於主動層的基板21的吸附效應，能夠在由包括碳之n型半導體材料所組成的用於主動層的基板21上形成在缺陷中較小且具有高品質的磊晶膜22，所以當在複合層60上形成磊晶膜22以製造固態成像裝置的時候，能夠進一步改善抑制白色缺陷以及重金屬污染物的發生。
此外，用於主動層的基板21的碳濃度優選為在1×1016
~1×1017
原子/cm 3
的範圍中。當碳濃度小於1×1016
原子/cm 3
的時候，如同用於支撐基板的晶圓10的情形，不能夠有效地顯現吸附能力，從而擔心不能夠有效地抑制在磊晶膜中生成的白色缺陷以及重金屬污染物，而當碳濃度大於1×1017
原子/cm 3
的時候，氧沉澱物(oxygen precipitate)的尺寸變得最小，很難保持吸附所需要的應變能量，從而可能會降低吸附能力。
此外，當用於支撐基板的晶圓10包括碳的時候，優選為已包含的碳原子以高碳濃度區域的方式存在，此高碳濃度區域位於具有複合層60之介面的正下方。高碳濃度區域意味著在用於支撐基板的晶圓10中碳濃度局部(locally)大的區域。因為高碳濃度區域有效地用作吸附
槽，所以能夠進一步改善抑制白色缺陷以及重金屬的發生。
作為將給定數量的碳包含於用於支撐基板的晶圓10以及用於主動層的晶圓20之中的方法，也存在採用碳原子摻雜矽基板的方法、離子植入方法等等。氧原子也能夠被包含於用於支撐基板的晶圓10以及用於主動層的晶圓20之中。包含氧原子能夠有效地抑制用於吸附效應而包含的碳原子被擴散到磊晶膜22中。
儘管附圖沒有繪示，根據本發明的製造方法優選為更包括在形成BOX氧化物層的步驟之前，在與用於支撐基板的晶圓10以及用於主動層的晶圓20中的至少一個的結合面相反的面上形成多晶矽膜。因為多晶矽膜用於吸附槽，所以形成多晶矽膜有望進一步加強吸附效果。
藉由濕氧化(wet oxidation)，優選地形成BOX氧化物層。在這種情況下，能夠形成緻密膜(dense film)，以形成適於結合的介面。
優選地藉由乾蝕刻(dry etching)在BOX氧化物層30面對另一晶圓20之結合面30a上形成凹部分40，此乾蝕刻並未蝕穿BOX氧化物層30。因此，高精度地獲得凹部分的形狀精確。如圖3所示，凹部分的形狀也可以是任意形狀，例如，其可以包括島形狀(island shape)(圖3(a))、線條形狀(圖3(b))以及紋理形狀(texture shape)(圖3(c))。
藉由將多晶矽嵌入到凹部分40，以形成填充在凹部分
40中的多晶矽插塞50。多晶矽插塞50的厚度d優選為複合層60的厚度D的50%~70%。當厚度d小於50%時，可能會降低多晶矽的吸附能力，而當厚度d大於70%的時候，多晶矽的形成會花費很長的時間，從而降低製造效率。此外，多晶矽插塞50的總上表面面積s優選為用於支撐基板的晶圓10的上表面面積S的70%~90%。當面積s小於70%時，可能會降低吸附能力，而當面積s大於90%的時候，多晶矽插塞以及用於主動層的基板之間的結合強度可能會降低。
根據本發明的背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法優選為更包括：在形成BOX氧化物膜的步驟之前，使得晶圓10和晶圓20中的每一個在600~800℃進行熱處理。因為藉由熱處理可以促進氧沉澱物，從而可能形成高密度氧沉澱物。
儘管在圖1中沒有繪示，根據本發明的背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法優選為更包括：在形成BOX氧化物層30的步驟之後以及在結合用於支撐基板的晶圓10以及用於主動層的晶圓20的步驟之前，吸收BOX氧化物層30面對另一晶圓之結合面上的已給定的有機物質。當藉由吸收結合面之上的有機物質以進行結合的時候，藉由結合中的熱處理，有機物質在結合介面中形成高碳濃度區域，這可以進一步改善根據本發明的用於背側照明式固態成像裝置的晶圓100中的吸附能力。
有機物質優選為有機碳化合物，諸如N-甲基吡咯烷酮
(N-methyl pyrrolidone)、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone)等等。藉由採用有機碳化合物，可以容易地形成高碳濃度區域。
儘管圖1中沒有繪示，根據本發明的背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法優選為在複合層60以及另一晶圓之間具有單個氧化物層。這是為了從用於主動層的晶圓20加速分離填充在複合層60中的多晶矽插塞50。
儘管上述的說明只是有關於本發明的一個實施例，但是在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾。
接下來，將描述根據本發明的用於背側照明式固態成像裝置的晶圓的樣品，以及其性能也被評估如下。
如圖1和圖2所示，藉由濕氧化在用於支撐基板的晶圓10(圖1中的(a)和圖2(a))之上形成BOX氧化物層30(圖1中的(b))，以及藉由乾蝕刻在BOX氧化物層30中形成多個柱狀(columnar)凹部分40，以及藉由CVD方法填充多晶矽插塞至這些凹部分40中以形成複合層(圖1中的(c))。另一方面，藉由CVD方法在用於主動層的基板21上形成矽磊晶膜22而準備的磊晶晶圓作為用於主動層的晶圓20(圖1中的(d)和圖2(b))。
從而，結合用於支撐基板的晶圓10以及用於主動層的晶圓20(圖1中的(e))，接著藉由研磨以及化學蝕刻而使用於主動層的晶圓20變薄，以準備作為樣品的用於背
側照明式固態成像裝置的晶圓100。
除了改變多晶矽插塞的厚度，以與實例1相同的方式準備用於背側照明式固態成像裝置的晶圓的樣品。
除了改變多晶矽插塞的總上表面的面積，以與實例1相同的方式準備用於背側照明式固態成像裝置的晶圓的樣品。
除了改變多晶矽插塞的總上表面的面積，以與實例2相同的步驟準備用於背側照明式固態成像裝置的晶圓的樣品。
除了沒有形成多晶矽插塞50，以與實例1相同的方式準備用於背側照明式固態成像裝置的晶圓的樣品。
藉由如下評估方法來評估實例1~4以及對比實例1中準備的每一樣品。
藉由採用實例1~4以及對比實例1中準備的每一樣品來準備背側照明式固態成像裝置，從而測量背側照明式固態成像裝置中的光二極體的暗漏電流(dark leakage current)，以及採用半導體參數分析儀器來將暗漏電流轉換為畫素資料(白色缺陷的數量資料)，從而測量每單元
面積(1cm 2
)的白色缺陷的數量以評估對白色缺陷發生的抑制。評估標準如下所示，以及測量的結果以及評估的結果如表1所示。
◎：不大於5
○：大於5但不大於50
×：大於50
樣本表面之缺陷密度(缺陷/cm 2
)是藉由旋塗污染方法(spin coat contaminating method)，採用鎳(nickel)(1.0×1012
原子/cm 2
)以污染樣品的表面，接著在900℃熱處理1小時，之後選擇性地蝕刻樣品表面所測得。評估標準如下所示，以及測量的結果以及評估的結果如表1所示。
◎：小於5
○：不小於5但小於50
×：不小於50
從表1的結果可以看出，相較於對比實例1，實例1~4能夠抑制白色缺陷以及重金屬污染物的產生。
根據本發明的背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法，可以提供一種用於背側照明式固態成像裝置的晶圓，此晶圓能夠有效地抑制白色缺陷以及重金屬污染物的產生。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧用於支撐基板的晶圓
20‧‧‧用於主動層的晶圓
21‧‧‧用於主動層的基板
22‧‧‧磊晶膜
30‧‧‧BOX氧化物層
30a‧‧‧結合面
40‧‧‧凹部分
50‧‧‧多晶矽插塞
60‧‧‧複合層
100‧‧‧用於背側照明式固態成像裝置的晶圓
參照所附圖式來詳細說明本發明，其中：
圖1是根據本發明的背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法的流程圖，其中圖1中的(a)是用於支撐基板的晶圓，圖1中的(b)是用於支撐基板的晶圓上形成BOX氧化物層，圖1中的(c)是在BOX氧化物層面對另一晶圓之結合面上形成複合層，圖1中的(d)是用於主動層的晶圓，圖1中的(e)是結合用於支撐基板的晶圓以及用於主動層的晶圓，且圖1中的(f)是將用於主動層的晶圓變薄。
圖2(a)是用於支撐基板的晶圓的剖面示意圖。
圖2(b)是用於主動基板的晶圓的剖面示意圖。
圖3(a)是多晶矽插塞示例配置的平面示意圖，其中多晶矽插塞配置為島形狀。
圖3(b)是多晶矽插塞示例配置的平面示意圖，其中多晶矽插塞配置為線條形狀。
圖3(c)是多晶矽插塞示例配置的平面示意圖，其中多晶矽插塞配置為紋理形狀。
10‧‧‧用於支撐基板的晶圓
20‧‧‧用於主動層的晶圓
21‧‧‧用於主動層的基板
22‧‧‧磊晶膜
30‧‧‧BOX氧化物層
30a‧‧‧結合面
40‧‧‧凹部分
50‧‧‧多晶矽插塞
60‧‧‧複合層
100‧‧‧用於背側照明式固態成像裝置的晶圓
Claims (9)
- 一種背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法，所述背側照明式固態成像裝置具有多個畫素，所述畫素包括光電轉換裝置、在所述光電轉換裝置前側的電荷轉換電晶體以及在所述光電轉換裝置後側的光線接收表面，所述方法包括：在用於支撐基板的晶圓以及用於主動層的晶圓中的至少一個之上形成BOX氧化物層；結合用於支撐基板的所述晶圓以及用於主動層的所述晶圓；以及將用於主動層的所述晶圓變薄，其中所述方法在結合用於支撐基板的所述晶圓以及用於主動層的所述晶圓的步驟之前，更包括在所述BOX氧化物層面對所述另一晶圓之結合面上形成多個凹部分，以及填充多晶矽插塞至每一所述凹部分以形成複合層。
- 如申請專利範圍第1項所述之背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法，其中於所述複合層以及所述另一晶圓之間存在單個氧化物層。
- 如申請專利範圍第1項所述之背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法，其中用於支撐基板的所述晶圓由包括碳之n型半導體材料所組成。
- 如申請專利範圍第1項所述之背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法，其中用於主動層的所述晶圓為磊晶晶圓，藉由由n型半導體層組成之用於主動層的基板 上形成矽磊晶膜以獲得所述磊晶晶圓。
- 如申請專利範圍第3項所述之背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法，其中用於支撐基板的所述晶圓具有1×1016 ~1×1017 原子/cm 3 的碳濃度。
- 如申請專利範圍第1項所述之背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法，在形成所述BOX氧化物層之前，更包括在用於支撐基板的所述晶圓以及用於主動層的所述晶圓中的至少一個的所述結合面之相反的面上形成多晶矽膜。
- 如申請專利範圍第1項所述之背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法，在形成所述BOX氧化物層之前，更包括對每一所述晶圓在600~800℃進行熱處理。
- 如申請專利範圍第1項所述之背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法，在形成所述BOX氧化物層之後以及在結合用於支撐基板的所述晶圓以及用於主動層的所述晶圓之前，更包括吸收所述BOX氧化物層面對所述另一晶圓之所述結合面上的已給定的有機物質。
- 如申請專利範圍第1項所述之背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法，其中所述有機物質為有機碳化合物。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008227965A JP5696349B2 (ja) | 2008-09-05 | 2008-09-05 | 裏面照射型固体撮像素子用ウェーハの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201013912A TW201013912A (en) | 2010-04-01 |
| TWI387102B true TWI387102B (zh) | 2013-02-21 |
Family
ID=41799648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW098129711A TWI387102B (zh) | 2008-09-05 | 2009-09-03 | 背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7960249B2 (zh) |
| JP (1) | JP5696349B2 (zh) |
| KR (1) | KR20100029061A (zh) |
| TW (1) | TWI387102B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5279775B2 (ja) | 2010-08-25 | 2013-09-04 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| JP5279782B2 (ja) * | 2010-09-16 | 2013-09-04 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| JP6229258B2 (ja) * | 2012-11-13 | 2017-11-15 | 株式会社Sumco | 貼り合わせウェーハの製造方法および貼り合わせウェーハ |
| US8841201B2 (en) * | 2013-02-20 | 2014-09-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Systems and methods for post-bonding wafer edge seal |
| JP2015088698A (ja) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハ及びその製造方法 |
| FR3028664B1 (fr) * | 2014-11-14 | 2016-11-25 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de separation et de transfert de couches |
| JP6265291B2 (ja) * | 2017-03-28 | 2018-01-24 | 株式会社Sumco | 貼り合わせウェーハの製造方法および貼り合わせウェーハ |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020173188A1 (en) * | 2001-04-06 | 2002-11-21 | Michael Follingstad | Electronic signal transmission and switching jack |
| JP2007013089A (ja) * | 2005-06-02 | 2007-01-18 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP2007059755A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Sony Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| US7262486B2 (en) * | 2004-06-30 | 2007-08-28 | Nec Electronics Corporation | SOI substrate and method for manufacturing the same |
| TW200828579A (en) * | 2006-09-20 | 2008-07-01 | Fujifilm Corp | Backside illuminated imaging device, semiconductor substrate, imaging apparatus and method for manufacturing backside illuminated imaging device |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04304653A (ja) * | 1991-04-02 | 1992-10-28 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JPH1126735A (ja) * | 1997-07-04 | 1999-01-29 | Texas Instr Japan Ltd | 結合ｓｏｉウェハ |
| JP2000323484A (ja) * | 1999-05-07 | 2000-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及び半導体記憶装置 |
| JP2001144275A (ja) | 1999-08-27 | 2001-05-25 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 貼り合わせｓｏｉウエーハの製造方法および貼り合わせｓｏｉウエーハ |
| DE10124038A1 (de) * | 2001-05-16 | 2002-11-21 | Atmel Germany Gmbh | Verfahren zur Herstellung vergrabener Bereiche |
| EP1542269B1 (en) * | 2002-07-17 | 2016-10-05 | Sumco Corporation | A method of manufacturing a high-resistance silicon wafer |
| JP2007095951A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Denso Corp | 半導体基板およびその製造方法 |
| JP2007227601A (ja) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Seiko Epson Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| GB2437995A (en) * | 2006-05-11 | 2007-11-14 | X Fab Semiconductor Foundries | Semiconductor processing |
| JP5315596B2 (ja) * | 2006-07-24 | 2013-10-16 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 貼合せｓｏｉウェーハの製造方法 |
| JP4639212B2 (ja) * | 2006-09-20 | 2011-02-23 | 富士フイルム株式会社 | 裏面照射型撮像素子の製造方法 |
-
2008
- 2008-09-05 JP JP2008227965A patent/JP5696349B2/ja active Active
-
2009
- 2009-09-03 TW TW098129711A patent/TWI387102B/zh active
- 2009-09-03 US US12/553,353 patent/US7960249B2/en active Active
- 2009-09-07 KR KR1020090083990A patent/KR20100029061A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020173188A1 (en) * | 2001-04-06 | 2002-11-21 | Michael Follingstad | Electronic signal transmission and switching jack |
| US7262486B2 (en) * | 2004-06-30 | 2007-08-28 | Nec Electronics Corporation | SOI substrate and method for manufacturing the same |
| JP2007013089A (ja) * | 2005-06-02 | 2007-01-18 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP2007059755A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Sony Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| TW200828579A (en) * | 2006-09-20 | 2008-07-01 | Fujifilm Corp | Backside illuminated imaging device, semiconductor substrate, imaging apparatus and method for manufacturing backside illuminated imaging device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201013912A (en) | 2010-04-01 |
| JP5696349B2 (ja) | 2015-04-08 |
| US7960249B2 (en) | 2011-06-14 |
| JP2010062414A (ja) | 2010-03-18 |
| US20100062584A1 (en) | 2010-03-11 |
| KR20100029061A (ko) | 2010-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI387102B (zh) | 背側照明式固態成像裝置用之晶圓的製造方法 | |
| TWI375320B (en) | Image sensor and manufacturing method thereof | |
| WO2013065569A1 (ja) | 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法、及び、電子機器 | |
| TWI814961B (zh) | 背照明感測器及製造一感測器之方法 | |
| TWI809124B (zh) | 背照式感測器及製造感測器之方法 | |
| US20230207594A1 (en) | Backside refraction layer for backside illuminated image sensor and methods of forming the same | |
| TWI624906B (zh) | 高介電係數介電層形成方法、影像感測裝置與其製造方法 | |
| TW201238041A (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method of solid-state imaging device | |
| KR101176333B1 (ko) | 배면조사형 고체 촬상 소자용 웨이퍼, 이의 제조 방법 및 배면조사형 고체 촬상 소자 | |
| US20090242939A1 (en) | Wafer for backside illumination type solid imaging device, production method thereof and backside illumination solid imaging device | |
| US20100047953A1 (en) | Method for producing wafer for backside illumination type solid imaging device | |
| TW202201711A (zh) | 半導體結構與圖像感測器及其形成方法 | |
| JP2010232420A (ja) | 裏面照射型固体撮像素子用ウェーハおよびその製造方法ならびに裏面照射型固体撮像素子 | |
| JP2021072435A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
| JP2009231706A (ja) | 裏面照射型固体撮像素子用ウェーハ、その製造方法及び裏面照射型固体撮像素子 | |
| US20100093128A1 (en) | Method for manufacturing image sensor | |
| US20100025799A1 (en) | Wafer for backside illumination type solid imaging device, production method thereof and backside illumination type solid imaging device |