專利名稱：光電檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括光敏部分和電子電路部分的光電檢測裝置、如CMOS圖像傳感器的制造。
這樣的光電檢測裝置包括多個光電檢測單元，也稱作像素，其通常布置成行和列。光電檢測單元中的每個包括光敏部分，如光電二極管，在其表面能夠?qū)⑺邮盏墓庾愚D(zhuǎn)換成電子信號；至少一個電子部分，如晶體管，電連接到光敏部分，一旦已接收到命令“ON”時能夠處理從光敏部分到其他部件(放大的、開關(guān)…)到讀出裝置的積累的電荷(關(guān)于更多細節(jié)，參見例如EP1,256,984文獻的§2和§3)。
此技術(shù)的一個主要優(yōu)點是光信息的迅速讀出，因為光采集在不同單元上是并行的。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出了幾種光電檢測裝置的結(jié)構(gòu)配置。
如例如US 6,380,5668文獻中所公開的，第一已知的光電檢測裝置具有水平配置，即每個光敏單元(或像素)在其表面上包括并排的光敏元件和電子元件，其由場隔離層分離。
圖1a圖示了這樣的像素100，具有光電二極管10(這里例如由p型層10a和n型層10b組成)，能夠?qū)⑺邮盏墓庾?hν)轉(zhuǎn)換成電荷，且除此之外，晶體管20(由場隔離層30所圍繞)能夠從光電二極管10a接收電荷。
如圖1b上所示，其表示光接收器像素表面100的前視圖，光接收器像素表面100包括光敏部分10和非光敏部分25。
典型地，光敏表面占整個像素表面的30％到60％。
結(jié)果，光感測不是最佳的，因為到達像素上的一部分光子丟失。
一種解決方案是減小電子部分20的尺寸。
但是這樣的小型化有其自身的技術(shù)局限。另外，即使電子部分在尺寸上急劇地減小，在這樣的水平配置中，像素100的表面也不會100％地致力于光感測。
提出在每個像素之上增加透鏡以將到達該像素上的全部光聚焦到光敏元件；如US 6,040,591文獻中所公開的。
但是此方案不是所期望的，因為其成本高和效率不足。
第二種已知的光敏裝置是所謂的“背照明的”裝置。
圖2a圖示了此裝置，其初始地包括摻雜的基板(例如P+型)，其由具有另一摻雜類型(例如P-型)的頂層1a所覆蓋；以及電子電路層2(包括多個晶體管20)。然后基板被選擇性地背蝕刻(back-etch)，使得保留外圍1b，并且因此形成中心開口15。然后基板的外圍1a支持包括頂層1a和電路層2的薄結(jié)構(gòu)。
此結(jié)構(gòu)允許薄頂層1a接收來自“背”(即通過開口15)的光子，并且將與此光子照明相聯(lián)系的電子信號遞送到被包括在置于上面的電路層2中的晶體管20。
從分別表示像素100的表面和相對表面的前視圖的圖2b和2c來看，此裝置不具有所述第一光電檢測裝置的缺點，因為晶體管20不在光接收表面上，則光接收表面接近于100％專用于光感測。
但是，此第二光電檢測裝置的制造是高成本的，并且可能在背面蝕刻過程期間丟失背基板的重要部分。
第三種已知的光電檢測裝置具有垂直的配置，即電子部分被埋置在光敏部分之下，如例如EP 1,256,984；EP 1,026,747；EP 964,570；US 5,084,747中所公開的。
圖3圖示了這樣的光電檢測裝置，其是從基板9制造的，電子電路層2從基板9形成(通過晶體生長、摻雜、鍍、沉積…)。此電路層2通常包括電路中心部分22，其包括每個像素的晶體管20；以及外圍部分21，其包括專用于尋址的電子部件(即從像素收集信號并且將它們發(fā)送到讀出裝置)。電路層2由隔離層3所覆蓋，隔離層3主要是具有外圍上的遮蔽31的電介質(zhì)材料，用于保護外圍部分21不受照明。隔離層3包括電導體通道(未示出)，所謂的“通孔”，以將光敏部分電鏈接到電子部分。摻雜的光敏層1(例如由p型層1a、內(nèi)部的層1b和n型層1c組成的PiN結(jié)構(gòu))形成在隔離層3上。
由于隔離層3的非晶體性，光敏層1的晶體生長是不可能的。于是光敏層1通過沉積而形成，并且具有無定形的結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在，無定形層包括許多電荷陷阱，其能夠在一時間即所謂的“弛豫時間”期間使電子和空穴不遷移。這些被俘獲的電荷使接收變慢，并且干擾接下來的檢測。
然后，由進入的光子產(chǎn)生的電子的平均數(shù)量由于非晶體層而降低，該非晶體層導致此類型的裝置效率較低并且導致較不靈敏的檢測器。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，本發(fā)明趨向于通過提出一種制造光電檢測裝置的方法來改進以前的光電檢測裝置，該方法包括下列步驟(a)提供包括由從半導體材料選擇的材料制成的光敏層的第一晶片，以及包括電路層的第二晶片，該電路層包括電子部件，所述光敏層和所述電路層之一由場隔離層所覆蓋；(b)將第一晶片和第二晶片相接合以形成依次包括電路層、場隔離層和光敏層的結(jié)構(gòu)；(c)形成導電通路以將光敏層電連接到電路層中的一些電子部件的輸入。
本發(fā)明的其他特征如下步驟(b)包括分子粘附；步驟(b)包括在分子粘附之后對構(gòu)成場隔離區(qū)的材料的熱處理，所述材料是在進行此熱處理時為改進所述接合而選擇的。
選擇用于場隔離區(qū)的材料是電介質(zhì)，如SiO2、Si3N4或SixOyNz；第一種方法在步驟(a)之前還包括形成第一晶片，包括下列步驟在第一基板上形成光敏層；從光敏層的光接收側(cè)將光敏層與透明材料如石英或玻璃的支持基板相接合；移除第一基板；所述第一晶片因此包括光敏層和支持基板；所述第一方法還包括在形成光敏層的步驟之前，在第一基板上形成由導電材料制成的第一電極層；在形成光敏層的步驟之后并且在與支持基板接合的步驟之前，在光敏層上形成由透明導電材料如ITO制成的第二電極層；所述第一晶片還包括第一和第二電極層；所述第一方法還包括下列步驟在步驟(a)之前，在第二基板上形成所述電路層，從而形成所述第二晶片；在步驟(b)之后，移除所述第二基板；在此第一方法期間，在步驟(c)期間形成通孔，其通過電路層的表面，穿過電路層的一些電子部件的輸入，到光敏層；第二方法包括下列步驟在步驟(a)之前，在第一基板上形成光敏層，從而形成所述第一晶片的至少一部分；在步驟(b)之后，移除第一基板；第二方法還包括在步驟(b)之前，在光敏層上形成由導電材料制成的第一電極層；在移除第一基板的步驟之后，在光敏層上形成由透明導電材料如ITO制成的第二電極層；所述第一晶片還包括第一和第二電極層；在此第二方法期間，在步驟期間形成通孔，其通過光敏層的表面，到電路層的一些電子部件的輸入；移除基板的步驟通過下列技術(shù)中的至少一個來操作化學蝕刻、選擇性的化學蝕刻、研磨、拋光、CMP；移除基板的步驟包括能量輸入，用于分離先前形成在所述基板中的脆化區(qū)之上的所述基板；該方法還包括通過原子種類如氫和/或氦的注入在所述基板中形成所述脆化區(qū)；該方法還包括通過下列步驟形成所述脆化區(qū)提供第三和第四晶片；蝕刻第三和第四晶片中的至少一個的表面，以增大表面粗糙度；在粗糙的表面處將第三和第四晶片相接合，因此形成所述基板，該粗糙界面是所述脆化區(qū)；該方法還包括被分離表面的表面修整步驟，采用下列技術(shù)中的至少一個選擇性化學蝕刻、拋光、CMP、氧化、熱退火；在第一基板上形成光敏層包括晶體生長和摻雜；該方法還包括在步驟之前在光敏層上或在電路層上形成隔離層；形成場隔離層包括在確定的寬度上的場隔離層的外圍中形成對光子的遮蔽；電路層包括多個晶體管，并且在于電路層被圖案化使得一旦實施步驟(c)，光敏層的部分就通過一些導電通路電連接到一些晶體管，從而形成多個光電檢測單元(所謂像素)；以像素為單位的電子部件包括CMOS部件。
在第二方面中，本發(fā)明提出一種光電檢測裝置，其通過根據(jù)前面的權(quán)利要求之一的制造光電檢測裝置的方法而制造，包括
電路層，包括電子部件，光敏層，光敏層與電路層之間的場隔離層，包括將光敏層電連接到電路層的一些電子部件的輸入的導電通路，其中光敏層是由晶體半導體材料形成的。
所述光電檢測裝置的具體特征可以是所述光敏層被埋置，對于光子透明的材料的支持基板位于光敏層的光接收側(cè)上。


本發(fā)明的其他特征、用途和優(yōu)點將出現(xiàn)在本發(fā)明的接下來的詳細描述中，由下列附圖所說明圖1a是根據(jù)第一現(xiàn)有技術(shù)的光電檢測裝置的示意的橫截面圖。
圖1b是根據(jù)第一現(xiàn)有技術(shù)的檢測光子的光電檢測裝置的表面的示意的前視圖。
圖2a是根據(jù)第二現(xiàn)有技術(shù)的光電檢測裝置的示意的橫截面圖。
圖2b和2c分別是根據(jù)第二現(xiàn)有技術(shù)的檢測光子的光電檢測裝置的表面以及相對表面的示意的前視圖。
圖3是根據(jù)第三現(xiàn)有技術(shù)的光電檢測裝置的示意的橫截面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一檢測裝置的示意的橫截面圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二光電檢測裝置的示意的橫截面圖。
圖6a到6m是根據(jù)本發(fā)明的制造第一光電檢測裝置的第一方法的不同步驟。
圖7a到7h是根據(jù)本發(fā)明的制造第二光電檢測裝置的第二方法的不同步驟。
具體實施例方式
本發(fā)明的第一個目的是制造具有垂直配置的光電檢測裝置，其包括由晶體半導體材料制成的光敏層。
本發(fā)明的第二個目的是執(zhí)行制造這樣的光電檢測裝置的方法，使得光敏表面100％地專用于或接近100％地專用于光感測。
圖4和5分別示出根據(jù)本發(fā)明的第一和第二光電檢測裝置，包括光敏層1；電子電路層2；場隔離層3，將光敏層1和電路層2分離。
優(yōu)選地，光敏層1是由單晶半導體材料如Si、SixGe1-x或某些III-V或II-VI合金制成的。
因為光敏層1用作光電二極管，所以其具有至少一個電學結(jié)，并且因此包括摻雜元素，該元素的性質(zhì)和/或濃度在光敏層1的厚度上突然改變。
然后光敏層1可以是PN型結(jié)、PP+型結(jié)、NN-型結(jié)、PiN型結(jié)或其他類型的結(jié)。
為了便利或允許將所接收的光子轉(zhuǎn)換成電荷，光敏層1優(yōu)選地分別由電極層8和7覆蓋和置于下面，以使其偏置。
位于光敏層1的光接收側(cè)上的一個電極層8必須是透明的以允許至少部分光子從其通過，并且因此允許置于下面的光敏層1接收光子。
此電極層8可例如由ITO(氧化銦錫)制成。
另一電極層7可以是任何導電材料如鋁或TiW。
電路層2包括接收并任選地放大、開關(guān)以及命令來自光敏層1的電荷的全部電子部件。
此電路層2優(yōu)選地具有兩個區(qū)域中心區(qū)22，其包括像素100的電子部件，外圍區(qū)21，其包括專用于位于中心區(qū)22中的不同像素電子部件的尋址過程的電子部件。
每個光電檢測單元100(或像素100)包括至少一個電子部件20(圖4和5中圖示為晶體管)和直接在所述至少一個電子部件20之上的光敏層1的部分。
在像素100中，光敏層1的部分和至少一個電子部件20通過通孔40電鏈接，通孔40是導電通道。
通孔40可以例如填充有Al或TiW，或其他導電材料。
此通孔40允許將光敏層1鏈接到至少一個電子部件20的輸入(圖4和5中圖示為晶體管20的源)。
場隔離層3將光敏層1與電路層2分離，并且在其外圍部分31處包括一遮蔽，其功能是保護電路層2的外圍區(qū)21(和所包括的尋址部件)不受外界照明。所選擇用于遮蔽的材料可以是在所考慮波長處的所有非透明材料，例如鎢或鎳。
隔離層3的中心區(qū)32將電路層2與光敏層1電分離，除了所穿過的通孔40之外。
中心區(qū)32可以是電介質(zhì)材料如SiO2、Si3N4、SixOyNz。
除三個前面的層(即光敏層1、電路層2和隔離層3)之外，光電檢測裝置優(yōu)選地包括機械上加固整個裝置的支持基板。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第一光電檢測裝置，其中支持基板6位于光敏層1的側(cè)上。
為了允許光子到達光敏層1，此支持基板6必須是由對光子透明的材料制成的，如玻璃或石英或?qū)λ信d趣的波長為透明的任何其他材料。
然后此第一光電檢測裝置“通過背”被照明。
另外，其允許直接到未覆蓋的電路層2的電子部件20的電接觸。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第二光電檢測裝置，其中支持基板9位于電路層2的側(cè)上。
支持基板9可以是如半導體材料的任何材料，如Si。
然后此第二光電檢測裝置“通過前面”被照明。
本發(fā)明的光電檢測裝置不必要包括無定形半導體材料的光敏層1，但是可以包括晶體半導體材料的光敏層1，即使置于下面的層(電極層7或8和/或隔離層3)不是晶體材料，這與現(xiàn)有技術(shù)中的光電檢測裝置相反，現(xiàn)有技術(shù)中的光電檢測裝置中的光敏層1必須是無定形材料，因為從非晶體表面生長晶體材料是可能的。
然后根據(jù)本發(fā)明的光電檢測裝置提高了光敏層1的可靠性和效率，因為晶體半導體材料不包括如無定形材料中的任何電荷陷阱，并且因此不存在如無定形材料中的由進入的光子產(chǎn)生低平均數(shù)量的電子的問題，并且然后其導致更靈敏的檢測器。
圖6a到6m示出制造光電檢測裝置的第一方法的幾個步驟(所述第一光電檢測裝置參見圖4)。
參見圖6a，第一步驟包括提供其上生長有光敏層1的半導體基板5，以制造施主基板III。
第一基板5優(yōu)選地是單晶基板，其可以由體材料(bulk material)(如Si或AsGa)制成，或者由不同種類的材料制成，如第一基板5包括體基板(bulksubstrate)Si和SiGe的緩沖結(jié)構(gòu)(其限制塑性默認值并且符合晶格參數(shù))。
在任何情形中，第一基板5提供具有小塑性默認值的優(yōu)選地為單晶的頂表面。
然后通過如CVD技術(shù)的任何已知的外延技術(shù)如PECVD、MOCVD、LEPCVD...來生長光敏層1。
在一變體中，通過沉積來形成光敏層1以制造如無定形結(jié)構(gòu)的非晶體的光敏層1。
為了在光敏層1中生成電學結(jié)，摻雜的步驟接著生長步驟，使光敏層1包括至少兩個等級的摻雜區(qū)，一摻雜區(qū)具有擁有與其它摻雜區(qū)不同的濃度和/或不同的性質(zhì)的摻雜元素。
因此根據(jù)需要，光敏層1可以提供PN結(jié)、NN結(jié)、PP+結(jié)、PiN結(jié)...。
參見圖6b，第一電極層8任選地形成在光敏層1上。電極層8是由透明導電層如ITO制成的。
參見圖6c，注入步驟在于將如氫和/或氦離子的原子種類注入通過施主基板III的頂表面，以在第一基板5中生成脆化區(qū)4。
選擇原子種類的濃度和能量使得脆化區(qū)4位于第一基板5中，并且與施主基板III的其他部分相比存在一些機械上的弱點。
參見圖6d，支持基板6被提供并且接合到施主基板III。
支持基板6是由對光電檢測裝置將接收的光子為透明的材料如玻璃或石英制成的。
在接合之前，施主基板III和/或支持基板6可以被拋光或清潔以減少皺曲(rugosity)。
該接合可以通過分子粘附而實現(xiàn)，這主要是由于要接合的表面的親水性。
可以任選地進行要接合的表面的準備，以提高支持基板6與施主基板III之間的接合能量，如例如暴露于等離子體(例如氧等離子體)、清潔、刷…關(guān)于可以使用的接合技術(shù)的進一步的細節(jié)，可以閱讀Q-Y Tung和U.Gsele的書“semiconductor wafer bonding science and technology”(a WileyInterscience publication，Johnson Wiley and Sons，Inc.)。
然后可以任選地通過熱處理來加強接合界面，所述熱處理在低接合溫度例如600℃-900℃進行1小時。另外，接合可以由等離子體激活來輔助。
參見圖6e，通過在脆化區(qū)4加一些能量以產(chǎn)生第一基板5的主要部分的分離，第一基板5減小。
所提供的能量可以例如是機械能和/或熱能或其他種類的能量。
也可以進行減小第一基板5的第一替選方案，其中脆化區(qū)4的形成不同于通過注入原子種類(如圖6c中所示)而完成，而是通過在形成光敏層1之前(參見圖6a)實施下列步驟提供兩個晶片，蝕刻兩個晶片中的至少一個的表面，以增大表面粗糙度，將兩個晶片接合；因此形成所述第一基板5，該粗糙界面是所述脆化區(qū)4。
通過控制接合能量來制造也稱為“可拆卸的基板”的這樣的第一基板5例如在文獻FR 2,823,599中描述，原理是基于接合在一起的所述兩個晶片之間的接合力相對于最佳接合的減小。
然后基本上如上面參見圖6d而描述地來進行第一基板5的主要部分的分離。
減小第一基板5的第二替選方案是背蝕刻技術(shù)(即從第一基板5的背化學蝕刻)。
無論使用什么樣的減小第一基板5的技術(shù)，在已減小第一基板5之后，第一基板5的剩余部分5’保留(參見圖6e)，并且主要通過有限手段如拋光、選擇性蝕刻、CMP、氧化...而移除，以獲得由支持基板6、任選的透明第一電極層8以及光敏層1組成的結(jié)構(gòu)，如圖6f中所示。
參見圖6g，任選的第二電極層7形成在光敏層1上，此第二電極層7是由導電材料如Al、TiW制成的。
用于形成此第二電極7的技術(shù)可以是電鍍。
參見圖6h，第二晶片II是通過提供其上形成有電路層2的第二基板9而形成的。
第二基板9優(yōu)選地由如體材料的單晶材料制成，該體材料如Si，或者是包括例如緩沖結(jié)構(gòu)的組合物的基板。
在第二基板9上形成電子電路層2，使得中心部分22包括不同像素100的全部電子部件，并且外圍部分21包括專用于尋址的電子部件。
用于制造那些部件的技術(shù)是傳統(tǒng)技術(shù)，例如外延、摻雜、沉積、電鍍...
選擇電路層2的布局以處理來自光敏層1(其將接下來置于電路層2之上)的電荷，這樣選擇的結(jié)果是產(chǎn)生電路層2內(nèi)部的金屬軌跡的電路配置和路徑。
例如可以在每個像素100中制造CMOS電路。
然后場隔離層3形成在電路層2上，此隔離層3包括遮蔽的外圍部分31，用于保護置于下面的電路層2的外圍部分21，以及覆蓋電路層2的中心部分21的中心部分32。
選擇用于隔離層3的外圍部分31的遮蔽材料可以是在所考慮波長處所有不透明的材料，例如鎢或鎳。
選擇用于隔離層3的中心部分32的材料優(yōu)選地是由電介質(zhì)材料如SiO2、Si3N4、SixOyNz...制成的。
然后隔離層3將電路層2與光敏層1(其將接下來置于隔離層3之下)電分離。
參見圖6i，在第二基板9內(nèi)進行注入步驟(如上面描述的基板5中的注入步驟，參見圖6c)以在第二基板9中生成第二脆化區(qū)4’。
參見圖6j，然后將第二晶片II和第一晶片1相接合。
用于此步驟的接合技術(shù)類似于在參見圖6d(并且在上面描述)的步驟期間使用的接合技術(shù)。
提供一些能量以分離第二基板9的主要部分，此能量可以是機械能和/或熱能或其他種類的能量。
上面提到的用于減小第一基板5的兩個其他的替選方案也可以適用于減小第二基板9。
參見圖6k和6l，在已減小第二基板9之后，然后通過表面有限的某些技術(shù)如拋光、選擇性蝕刻、CMP、氧化、熱退火來移除第二基板9的剩余部分9’。
參見圖6m，通過形成從電路層2的表面到光敏層1的通孔(借助掩模技術(shù)并且蝕刻通過電路層2的非掩蔽的表面)，以及通過以導電層如Al、TiW或另一材料填充通孔，以在包括在電路層2的中心部分22中的一些電子部件的輸入與所述光敏層1之間生成導電通路40，因此形成所述第一光電檢測裝置(參見圖4)，最終得到光電檢測裝置。
參見圖7a到7h，根據(jù)本發(fā)明提出了制造光電檢測裝置(用于獲得參見圖5的所述第二光電檢測裝置)的第二方法。
在已形成光敏層1和第一基板5(參見圖7a)以形成第一晶片I之后，第一電極層7形成在光敏層1上(參見圖7b)。
此第一電極層7對光子是非透明的(與根據(jù)本發(fā)明的所述第一制造方法的參見圖6b的第一電極層8相反)。
在已在第一晶片I中注入原子種類并且已形成包括支持基板9、電路層2和場隔離層3的第二晶片II之后(利用基本上和分別類似于參見圖6c和圖6h在上面描述的技術(shù))。
然后，參見圖7e，第一晶片I被直接接合到第二晶片II以便獲得一結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)依次包括電路層2、場隔離層3、任選的第一電極層7和光敏層1。
應注意，與制造光電檢測裝置的所述第一方法相反，此第二方法不包括在第一與第二晶片I-II之間的接合之前提供和接合透明支持基板6的步驟(參見圖6d)。
在已減小第一基板5(利用與參照圖6c和圖6d在上面描述的技術(shù)相同的技術(shù)，或利用如上面描述的用于制造光電檢測裝置的所述第一方法的所述替選技術(shù)之一)并且已移除第一基板5的剩余部分5’之后，形成從光敏層1的表面到光敏層2的中心部分22的一些電子部件的輸入的通孔40，其穿過任選的第一電極7和隔離層3(利用類似于參見圖6m所使用的技術(shù)的技術(shù))。
參見圖7h，利用透明導電材料如ITO，任選的第二電極層8形成在光敏層1上，使得至少一部分要被接收的光子可以通過第二電極層8。
然后形成所述第二檢測裝置(參見圖5)。
權(quán)利要求
1.制造光電檢測裝置的方法，特征在于其包括下列步驟(a)提供第一晶片(I)，其包括由從半導體材料選擇的材料制成的光敏層(1)以及包括電路層(2)的第二晶片(II)，所述電路層(2)包括電子部件，所述光敏層(1)和所述電路層(2)之一由場隔離層(3)所覆蓋；(b)將所述第一晶片(I)與所述第二晶片(II)相接合以形成依次包括所述電路層(2)、所述場隔離層(3)和所述光敏層(1)的結(jié)構(gòu)。(c)形成導電通路(40)，以將所述光敏層(1)電連接到所述電路層(2)的一些電子部件的輸入上。
2.如前面的權(quán)利要求的制造光電檢測裝置的方法，特征在于步驟(b)包括分子粘附。
3.如前面的權(quán)利要求的制造光電檢測裝置的方法，特征在于步驟(b)包括在分子粘附之后熱處理構(gòu)成所述場隔離區(qū)(3)的至少一種材料，所述至少一種材料被選擇用于當進行此熱處理時改進所述接合。
4.如前面權(quán)利要求之一的制造光電檢測裝置的方法，特征在于選擇用于所述場隔離區(qū)(3)的材料是電介質(zhì)如SiO2、Si3N4或SixOyNz。
5.如前面權(quán)利要求之一的制造光電檢測裝置的方法，特征在于其還包括在步驟(a)之前形成所述第一晶片(I)，包括下列步驟在第一基板(5)上形成所述光敏層(1)；從所述光敏層(1)的光接收側(cè)將所述光敏層(1)與透明材料如石英或玻璃的支持基板(6)相接合；移除所述第一基板(5)；所述第一晶片(I)因此包括所述光敏層(1)和所述支持基板(6)。
6.如前面的權(quán)利要求的制造光電檢測裝置的方法，特征在于其還包括在與所述支持基板(6)接合的步驟之前，在所述光敏層(1)上形成由透明導電材料如ITO制成的第一電極層(8)；在移除所述第一基板(5)的步驟之后，在所述第一基板(5)上形成由導電材料制成的第二電極層(7)；所述第一晶片(I)還包括所述第一和所述第二電極層(8，7)。
7.如前面兩個權(quán)利要求之一的制造光電檢測裝置的方法，特征在于其還包括下列步驟在步驟(a)之前，在第二基板(9)上形成所述電路層(2)，從而形成所述第二晶片(II)的至少一部分；在步驟(b)之后，移除所述第二基板(9)。
8.如前面三個權(quán)利要求之一的制造光電檢測裝置的方法，特征在于在步驟(c)期間形成，該通孔通過所述電路層(2)的表面，從所述電路層(2)的一些電子部件的輸入到達所述光敏層(1)。
9.如權(quán)利要求1到4之一的制造光電檢測裝置的方法，特征在于其包括下列步驟在步驟(a)之前，在第一基板(5)上形成所述光敏層(1)，從而形成所述第一晶片(I)的至少一部分；在步驟(b)之后，移除所述第一基板(5)。
10.如前一權(quán)利要求的制造光電檢測裝置的方法，特征在于其還包括在步驟(b)之前，在所述光敏層(1)上形成由導電材料制成的第一電極層(7)；在移除所述第一基板(5)的步驟之后，在所述光敏層(1)上形成由透明導電材料如ITO制成的第二電極層(8)；所述第一晶片(I)還包括所述第一和所述第二電極層(7，8)。
11.如前面兩個權(quán)利要求之一的制造光電檢測裝置的方法，特征在于在步驟(c)期間形成通孔，該通孔通過所述光敏層(2)的表面到達所述電路層(1)的一些電子部件的輸入。
12.如權(quán)利要求5、7和9之一的制造光電檢測裝置的方法，特征在于移除基板的步驟通過下列技術(shù)中的至少一種而實現(xiàn)化學蝕刻、選擇性化學蝕刻、研磨、拋光、CMP。
13.如權(quán)利要求5、7和9之一的制造光電檢測裝置的方法，特征在于移除基板的步驟包括能量輸入，用于分離先前形成在所述基板(5，9)中的脆化區(qū)(4，4’)之上的所述基板(5，9)。
14.如前一權(quán)利要求的制造光電檢測裝置的方法，特征在于其還包括通過原子種類如氫和/或氦的注入在所述基板(5，9)中形成所述脆化區(qū)(4，4’)。
15.如權(quán)利要求13的制造光電檢測裝置的方法，特征在于其還包括通過下列步驟形成所述脆化區(qū)(4，4’)提供第三和第四晶片；蝕刻所述第三和所述第四晶片中的至少一個的表面，以增大表面粗糙度；在粗糙的表面處將所述第三和所述第四晶片相接合，因此形成所述基板(5，9)，該粗糙界面是所述脆化區(qū)(4，4’)。
16.如前面三個權(quán)利要求之一的制造光電檢測裝置的方法，特征在于其還包括所述分離的表面(5’，9’)的表面修整步驟，采用下列技術(shù)中的至少一種選擇性化學蝕刻、拋光、CMP、氧化、熱退火。
17.如權(quán)利要求5或9的制造光電檢測裝置的方法，特征在于在所述第一基板(5)上形成所述光敏層(1)包括晶體生長和摻雜。
18.如前面權(quán)利要求之一的制造光電檢測裝置的方法，特征在于其還包括在步驟(a)之前在所述光敏層(1)上或在所述電路層(2)上形成所述場隔離層(3)。
19.如前一權(quán)利要求的制造光電檢測裝置的方法，特征在于形成所述場隔離層(3)包括在確定的寬度上的所述場隔離層(3)的外圍中形成對光子的遮蔽。
20.如前面權(quán)利要求之一的制造光電檢測裝置的方法，特征在于所述電路層(2)包括多個晶體管(20)，并且在于所述電路層(2)被圖案化，使得一旦實施步驟(c)，所述光敏層(1)的部分就通過一些導電通路電連接到一些晶體管，從而形成多個光電檢測單元(100)(所謂像素)。
21.如前面的權(quán)利要求的制造光電檢測裝置的方法，特征在于以像素(100)為單位的所述電子部件(20)包括CMOS部件。
22.通過如前面權(quán)利要求之一的制造光電檢測裝置的方法而制造的光電檢測裝置，包括電路層(2)，包括電子部件；光敏層(1)，所述光敏層(1)與所述電路層(2)之間的場隔離層(3)，導電通路(40)，其將所述光敏層(1)電連接到所述電路層(2)的一些電子部件的輸入上；特征在于所述光敏層(1)是由晶體半導體材料制成的。
23.如前一權(quán)利要求的光電檢測裝置，特征在于所述光敏層(1)被埋置，對光透明的材料的支持基板(6)位于所述光敏層(1)的光接收側(cè)上。
全文摘要
制造光電檢測裝置的方法，特征在于其包括下列步驟(a)提供第一晶片(I)，其包括由從半導體材料選擇的材料制成的光敏層(1)以及包括電路層(2)的第二晶片(II)，該電路層(2)包括電子部件，該光敏層(1)和該電路層(2)之一由場隔離層(3)所覆蓋；(b)將該第一晶片(I)與該第二晶片(II)相接合以形成依次包括該電路層(2)、該場隔離層(3)和該光敏層(1)的結(jié)構(gòu)。(c)形成導電通路(40)，以將該光敏層(1)電連接到該電路層(2)的一些電子部件的輸入。
文檔編號H01L31/0368GK1922732SQ200480042132
公開日2007年2月28日 申請日期2004年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月25日
發(fā)明者弗雷德里克·迪蓬特, 蘭·凱雷富克 申請人:S.O.I.Tec絕緣體上硅技術(shù)公司