一种包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法与流程

1.本发明属于半导体器件制造技术领域，具体涉及一种包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法。


背景技术：

2.图像传感器被越来越多地应用至汽车工业、工程机械、农业及生命科学等领域中。相较于可见光感测图像传感器而言，短波红外(swir)图像传感器在夜视、雾天等低视觉环境下具有更好的穿透性和更高的灵敏度。
3.硅传感器的光谱响应被限制在波长1μm以内，其在近红外光谱中有着较低的光吸收效率。而锗传感器则在0.4μm～1.6μm范围内有着较好的光响应。由此产生了不少关于硅基锗(ge-on-si)短波红外图像传感器的研究。
4.外延生长法是一种现有的制作硅基锗的方法，即直接在硅衬底上生长锗层。但是由于硅和锗之间晶格失配度为4.2％(lattice mismatch)，失配能的累积会在二者界面产生失配位错(misfit dislocation)和穿透位错(threading dislocation)等缺陷。为了抑制此类缺陷，则需要提高其制造工艺的复杂度(例如，采用狭窄孔径的选择性生长)。


技术实现要素：

5.基于现有技术中存在的技术问题，本发明公开一种包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法。
6.依据本发明的技术方案，本发明提供一种包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法，其通过制造锗硅混合晶圆来在锗硅混合晶圆上形成横向光电二极管，以形成的横向光电二极管来制造图像传感器件；锗硅混合晶圆由锗转移层和硅目标晶圆通过键合形成，硅目标晶圆的正面依次形成缓冲氧化层、研磨蚀刻阻挡层以及减反射层。
7.进一步地，所述包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法包括：提供一混合晶圆，所述混合晶圆由锗转移层和目标晶圆通过键合形成；在锗转移层的正面形成隔离沟道；采用可流动电介质材料填充所述隔离沟道；形成横向pin光电二极管；去除残留的可流动电介质材料并抛光锗转移层的正面；提供硅电路晶圆，使横向pin光电二极管借由互连层与硅电路晶圆相连；通过抛光和蚀刻以去除所述目标晶圆。
8.其中，在锗转移层的正面形成隔离沟道，相邻所述隔离沟道限定横向pin光电二极管的阵列区域，阵列区域是图像传感器件的像素区域。进一步地，隔离沟道将锗转移层的正面划分成多个正方形区域，每个正方形区域中用于形成光电二极管。优选地，隔离沟道宽度范围为0.05μm到2μm，隔离沟道的深度为0.5μm到10μm。
9.另外地，所述包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法具体包括以下步骤：
10.s1：提供一混合晶圆，所述混合晶圆由锗转移层和目标晶圆通过键合形成；
11.s2：在锗转移层的正面形成隔离沟道，相邻所述隔离沟道限定横向pin光电二极管
的阵列区域；
12.s3：采用可流动电介质材料填充所述隔离沟道以使所述隔离沟道充满可流动电介质材料以及使锗转移层的正面被可流动电介质材料所覆盖；
13.s4：减薄覆盖于锗转移层正面的可流动电介质材料；
14.s5：在所述阵列区域中，在锗转移层的正面形成第一掩模，未被第一掩模覆盖的区域为第一开放区域；对第一开放区域进行第一导电类型离子注入以在与第一开放区域相对应的锗转移层的正面中形成第一导电类型掺杂区域，去除第一掩模并退火；
15.s6：在锗转移层的正面形成第二掩模，未被第二掩模覆盖的区域为第二开放区域；对第二开放区域进行第二导电类型离子注入以在与第二开放区域相对应的锗转移层的正面中形成第二导电类型掺杂区域，去除第二掩模并退火，其中第一开放区域和第二开放区域完全不重叠，第一导电类型掺杂区域、第二导电类型掺杂区域以及介于第一导电类型掺杂区域和第二导电类型掺杂区域之间的本征区域共同构成横向pin光电二极管。
16.更进一步地，在共同构成横向pin光电二极管步骤之后，进一步包括以下步骤：
17.s7：去除残留的覆盖于锗转移层正面的可流动电介质材料并抛光锗转移层的正面；
18.s8：提供包括用于控制和读取横向pin光电二极管的电路的硅电路晶圆，使横向pin光电二极管借由互连层与硅电路晶圆相连；
19.s9：通过抛光和蚀刻以去除所述目标晶圆。
20.优选地，在氢离子注入前，通过pecvd在锗供体晶圆的正面形成注入保护层，所述注入保护层为二氧化硅层；完成氢离子注入后去除所述注入保护层.
21.更优选地，通过pecvd形成10nm～90nm的二氧化硅作为所述注入保护层，通过稀释hf或者缓冲氧化物刻蚀去除二氧化硅。
22.进一步地，步骤s7还包括：在锗转移层上形成第一互连层并在第一互连层上形成第一对准标记，其中第一互连层包括沟道和过孔；
23.步骤s8中所述硅电路晶圆还包括至少一个第二互连层，其中第二互连层包括沟道和过孔，第二互连层上形成有第二对准标记；步骤s8还包括：将第一对准标记对准于第二对准标记，进行第一互连层和第二互连层的键合以连接混合晶圆和硅电路晶圆，并退火。
24.相比较于现有技术，本发明的一种包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法具有如下技术效果：
25.1、本发明通过采用可流动电介质材料来划分光电二极管阵列区域，结合可以精确控制掺杂参数的离子注入能够在光电二极管阵列区域中形成理想的光电二极管，其工艺流程简单且工艺参数都能得到精确控制。
26.2、本发明包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法克服了现有技术中外延生长法制作硅基锗会产生位错且工艺复杂度较高的缺陷，提供一种工艺简单、没有晶格失配、且能形成高品质光电二极管的图像传感器件。
27.3、本发明中，氢离子注入用于将锗转移层转移到硅目标晶圆上，以及在锗层中形成气泡层，使得pin层的转移变得容易，互连层用于将硅电路晶圆和锗pin层连接。本发明的工艺步骤简单，不会造成晶格失配。
附图说明
28.图1-图10为本发明一实施例的包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法的工艺流程图。
29.图11-图18为本发明一实施例的包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法中形成锗硅混合晶圆的工艺流程图。
30.图19为本发明一实施例的包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法中形成锗硅混合晶圆时形成有减反射层的硅目标晶圆的处理示意图。
具体实施方式
31.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
32.本发明提供一种包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法，其通过制造锗硅混合晶圆来在锗硅混合晶圆上形成横向光电二极管，以形成的横向光电二极管来制造图像传感器件；锗硅混合晶圆由锗转移层和硅目标晶圆通过键合形成，硅目标晶圆的正面依次形成缓冲氧化层、研磨蚀刻阻挡层以及减反射层。
33.进一步地，所述包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法包括：提供一混合晶圆，所述混合晶圆由锗转移层和目标晶圆通过键合形成；在锗转移层的正面形成隔离沟道；采用可流动电介质材料填充所述隔离沟道；形成横向pin光电二极管；去除残留的可流动电介质材料并抛光锗转移层的正面；提供硅电路晶圆，使横向pin光电二极管借由互连层与硅电路晶圆相连；通过抛光和蚀刻以去除所述目标晶圆。目标晶圆优选为硅目标晶圆。
34.其中，在锗转移层的正面形成隔离沟道，相邻所述隔离沟道限定横向pin光电二极管的阵列区域，阵列区域是图像传感器件的像素区域。进一步地，隔离沟道将锗转移层的正面划分成多个正方形区域，每个正方形区域中用于形成光电二极管。优选地，隔离沟道宽度范围为0.05μm到2μm，隔离沟道的深度为0.5μm到10μm。正方形区域优选为5μm
×
5μm的正方形区域。
35.另外地，本发明的一种包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法具体包括以下步骤：
36.s1：提供一混合晶圆，所述混合晶圆由锗转移层和目标晶圆通过键合形成；
37.s2：在锗转移层的正面形成隔离沟道，相邻所述隔离沟道限定横向pin光电二极管的阵列区域；优选地，隔离沟道的深度小于等于锗转移层的深度；
38.s3：采用可流动电介质材料(flowable dielectric material)填充所述隔离沟道以使所述隔离沟道充满可流动电介质材料以及使锗转移层的正面被可流动电介质材料所覆盖；
39.s4：减薄覆盖于锗转移层正面的可流动电介质材料；
40.s5：在所述阵列区域中，在锗转移层的正面形成第一掩模，未被第一掩模覆盖的区域为第一开放区域；对第一开放区域进行第一导电类型离子注入以在与第一开放区域相对应的锗转移层的正面中形成第一导电类型掺杂区域，去除第一掩模并退火；
41.s6：在锗转移层的正面形成第二掩模，未被第二掩模覆盖的区域为第二开放区域；对第二开放区域进行第二导电类型离子注入以在与第二开放区域相对应的锗转移层的正
面中形成第二导电类型掺杂区域，去除第二掩模并退火，其中第一开放区域和第二开放区域完全不重叠，第一导电类型掺杂区域、第二导电类型掺杂区域以及介于第一导电类型掺杂区域和第二导电类型掺杂区域之间的本征区域共同构成横向pin光电二极管。
42.进一步地，本发明包括以下步骤：
43.s7：去除残留的覆盖于锗转移层正面的可流动电介质材料并抛光锗转移层的正面；
44.s8：提供包括用于控制和读取横向pin光电二极管的电路的硅电路晶圆，使横向pin光电二极管借由互连层与硅电路晶圆相连；其中互连层可以由两部分构成，例如设置在横向pin光电二极管层上的一互连层和设置于硅电路晶圆上的另一互连层，通过这两个互连层的联结使得横向pin光电二极管层和硅电路晶圆相连，两个互连层可以具有相同的结构，也可以具有不同的结构，只要它们能够提供横向pin光电二极管层和硅电路晶圆的连接即可；
45.s9：通过抛光和蚀刻以去除所述目标晶圆。
46.在优选实施例中，所述可流动电介质材料为可流动氧化硅或氮化硅。光电二极管(后续被转移的锗转移层)的厚度范围为0.5μm到10μm；隔离沟道的高度一直延伸到光电二极管(锗传输层)的深度。隔离沟道宽度可以是0.05μm到2μm。隔离沟道用于划分像素，像素/光电二极管的尺寸例如为5μm
×
5μm尺寸的正方形。像素/光电二极管可以具有其他形状或尺寸，例如，矩形、六角形、圆形等。各种特征的最小尺寸(包括像素和光电二极管尺寸)可以仅受工艺公差的限制。
47.在另外的实施例中，步骤s3中通过sod(spin-on dielectric，旋涂电介质材料)形成可流动电介质材料，或者通过低温等离子体化学汽相沉积形成可流动电介质材料。sod采用硅酸盐、硅氧烷、甲基倍半硅氧烷(msq)、氢倍半硅氧烷(hsq)、msq/hsq(methyl silsesquioxane/hydrogen silsesquioxane)、全氢硅氮烷、全氢聚硅氮烷或聚酰亚胺。步骤s3中覆盖于锗转移层的正面可流动电介质材料的厚度为1μm～3μm。步骤s4中完全去除覆盖于锗转移层正面的可流动电介质材料。步骤s4中通过cmp(化学机械抛光/研磨)减薄覆盖于锗转移层正面的可流动电介质材料，减薄后的可流动电介质材料的厚度为10nm～100nm。
48.进一步地，第一导电类型离子注入和第二导电类型离子注入的剂量为1
×
10
19
atoms/cm3～1
×
10
21
atoms/cm3，当然离子注入的工艺参数和能量可能因目标剂量范围而异。其中，本征区域的宽度范围为100nm(0.1μm)～3μm，第一导电类型掺杂区域和第二导电类型掺杂区域的宽度为1μm至2.45μm。所述互连层中的互连是金属互连。步骤s1中所述混合晶圆为锗硅混合晶圆。
49.在另一实施例中，所述锗硅混合晶圆通过以下处理步骤形成：
50.s11：提供一锗供体晶圆；
51.s12：对锗供体晶圆的正面进行氢离子注入以在锗供体晶圆中形成氢注入层，锗供体晶圆的正面与所述氢注入层之间的锗层构成锗转移层；
52.s13：提供一硅目标晶圆，并在硅目标晶圆的正面依次形成缓冲氧化层和研磨蚀刻阻挡层；
53.s14：使锗转移层面对硅目标晶圆的正面进行锗转移层和硅目标晶圆的初次键合；
54.s15：通过切割和剥离所述氢注入层处使锗转移层从锗供体晶圆分离以形成锗硅
混合晶圆，对锗硅混合晶圆进行退火以完成锗转移层和硅目标晶圆的最终键合，抛光锗转移层的表面。
55.其中，步骤s12中：氢离子注入的剂量为1
×
10
15
atoms/cm2～1
×
10
18
atoms/cm2；优选地，氢离子注入的剂量至少为1
×
10
16
atoms/cm2；和/或，氢离子注入的能量范围为1kev
–
1mev；和/或，氢离子注入的执行温度范围为室温至600℃；优选地，氢离子注入的执行温度范围为室温至400℃；和/或，氢注入层的深度精度为
±
0.03μm
‑±
0.05μm。
56.优选地，步骤s12进一步包括：在氢离子注入前，通过pecvd(等离子增强化学气相淀积)在锗供体晶圆的正面形成注入保护层，所述注入保护层为二氧化硅层；以及，完成氢离子注入后去除所述注入保护层。通过pecvd形成10nm～90nm的二氧化硅作为所述注入保护层，通过稀释hf或者缓冲氧化物刻蚀去除二氧化硅。步骤s14中通过热处理或者等离子体处理锗转移层和硅目标晶圆的待键合表面来完成初次键合。
57.更进一步地，步骤s14中通过对锗供体晶圆和/或硅目标晶圆施加压力以完成初次键合。所述等离子体自ar、nh3、ne、h2o、n2或o2产生。步骤s15中通过能量源脉冲来剥离所述氢注入层处，能量源为热源、冷源或机械力源。步骤s15中被剥离的表面的粗糙度小于60nm；和/或，步骤s15中通过在400℃以下退火或者施加电压来完成最终键合。步骤s13中进一步包括：在研磨蚀刻阻挡层上形成减反射层。步骤s9还包括：通过抛光和蚀刻以去除缓冲氧化层和研磨蚀刻阻挡层。步骤s9之后进一步包括：在所述减反射层上形成滤波层和棱镜层。
58.步骤s7还包括：在锗转移层上形成第一互连层并在第一互连层上形成第一对准标记，其中第一互连层包括沟道和过孔；步骤s8中所述硅电路晶圆还包括至少一个第二互连层，其中第二互连层包括沟道和过孔，第二互连层上形成有第二对准标记；步骤s8还包括：将第一对准标记对准于第二对准标记，进行第一互连层和第二互连层的键合以连接混合晶圆和硅电路晶圆，并退火。
59.下面结合附图，对本发明作进一步详细解释和说明。如图1-图10所示，以cmos(互补型金属氧化物半导体)图像传感器为例，介绍本发明一实施例的包含横向光电二极管的图像传感器件的制作方法。
60.参考图1，提供一混合晶圆1，所述混合晶圆由锗转移层11和目标晶圆12通过键合形成，并且抛光所述锗转移层的表面；其中可选地，所述目标晶圆12为硅目标晶圆，从而所述混合晶圆1为锗硅混合晶圆。
61.在具体实施过程中，所述硅目标晶圆的正面可依次形成缓冲氧化层121、研磨蚀刻阻挡层122以及减反射层123。
62.参考图2，在锗转移层11的正面形成隔离沟道20，相邻所述隔离沟道限定横向pin光电二极管的阵列区域，也就是图像传感器件的像素区域。在本实施例中，以正方形像素作为示例，例如每个像素为5μm
×
5μm的正方形，即隔离沟道将锗转移层11的正面划分成多个5μm
×
5μm的正方形区域，每个正方形区域中用于形成光电二极管。其中，隔离沟道宽度范围例如为0.05μm到2μm，隔离沟道的深度例如为0.5μm到10μm。这里图2仅以示例性方式示出像素区域中一个单独像素的示意图，整个阵列区域包含了多个类似的像素。
63.依然参考图2，采用可流动电介质材料2填充所述隔离沟道20以使所述隔离沟道充满可流动电介质材料以及使锗供体晶圆的正面被可流动电介质材料所覆盖，例如覆盖于锗转移层11的正面可流动电介质材料的厚度为1μm～3μm。
64.具体来说，可以先通过例如反应离子刻蚀去除锗转移层11的正面的一部分以形成隔离沟道，随后通过低温化学沉积在隔离沟道中填充可流动氧化硅。
65.在另一优选实施例中，还可以通过旋涂式电介质材料(spin-on dielectric，sod)形成可流动电介质材料，例如采用聚酰亚胺进行旋涂。
66.参考图3，通过cmp减薄覆盖于锗供体晶圆锗转移层11正面的可流动电介质材料2，减薄后的可流动电介质材料的厚度为10nm～100nm。
67.接下来参考图4-图5，在所述阵列区域中，在锗转移层的正面形成第一掩模31(例如光刻胶)，未被第一掩模31覆盖的区域为第一开放区域41；对第一开放区域进行第一导电类型离子注入(例如p+离子)以在与第一开放区域相对应的锗转移层的正面中形成第一导电类型掺杂区域51(n型掺杂区域)，去除第一掩模并退火。离子注入剂量为1
×
10
20
atoms/cm3，第一开放区域41宽度例如为1μm至2.45μm。
68.参考图6-图7，在锗转移层的正面形成第二掩模32(例如光刻胶)，未被第二掩模32覆盖的区域为第二开放区域42；对第二开放区域进行第二导电类型离子(b+离子)注入以在与第二开放区域相对应的锗转移层的正面中形成第二导电类型掺杂区域52(p型掺杂区域)，去除第二掩模并退火，其中第一开放区域41和第二开放区域42完全不重叠，第一导电类型掺杂区域51、第二导电类型掺杂区域52以及介于第一导电类型掺杂区域和第二导电类型掺杂区域之间的本征区域10共同构成横向pin光电二极管。其中，离子注入的剂量为1
×
10
20
atoms/cm3，第二开放区域42宽度例如为1μm至2.45μm。本征区域的宽度范围例如为0.1μm～3μm。离子注入的工艺参数和能量可能因目标剂量范围而异。
69.接下来参考图8，去除残留的覆盖于锗转移层正面的可流动电介质材料并抛光锗转移层的正面。
70.参考图9，提供包括用于控制和读取横向pin光电二极管的电路的硅电路晶圆8，使横向pin光电二极管层借由互连层7与硅电路晶圆8相连，其中互连层可以由两部分构成，例如设置在横向pin光电二极管层上的一互连层和设置于硅电路晶圆上的另一互连层，通过这两个互连层的联结使得横向pin光电二极管层和硅电路晶圆相连。其中，所述互连层中的互连是金属互连，电介质材料对金属互连进行绝缘(即分离“金属线”)。
71.参考图10，通过抛光和蚀刻以去除所述目标晶圆、缓冲氧化层和研磨蚀刻阻挡层，并在所述减反射层上形成滤波层124和棱镜层125。目标晶圆优选为硅目标晶圆。
72.在本实施例的具体实现过程中，参考图11-图18所述锗硅混合晶圆通过以下处理步骤形成：
73.s11：提供一锗供体晶圆9(参考图11)；将锗供体晶圆表面清洗干净，必要时抛光其表面。通过pecvd在锗供体晶圆的正面形成10nm至90nm的注入保护层(图中未示出)，所述注入保护层为二氧化硅层。
74.s12：对锗供体晶圆的正面进行氢离子注入以在锗供体晶圆中形成氢注入层91，锗供体晶圆的正面与所述氢注入层之间的锗层构成锗转移层11(参考图11)；具体来说，氢离子注入的剂量为5
×
10
16
atoms/cm2，氢离子注入的能量范围为150kev，氢离子注入的执行温度为室温，并且氢注入层的深度精度为
±
0.05μm。当然，本领域技术人员应当理解，进行氢离子注入时的上述各取值也可以根据实际需要进行相应调整，完成氢离子注入后通过稀释hf或者缓冲氧化物刻蚀去除所述注入保护层。
75.s13：提供一硅目标晶圆12，并在硅目标晶圆的正面依次形成缓冲氧化层121和研磨蚀刻阻挡层122(参考图12)；硅目标晶圆可以是低成本的牺牲性硅晶圆。
76.s14：使锗转移层11面对硅目标晶圆12的正面进行锗转移层和硅目标晶圆的初次键合(参考图13)；其中通过热处理或者等离子体处理锗转移层和硅目标晶圆的待接合表面来完成初次键合。必要时通过对锗供体晶圆和/或硅目标晶圆施加压力以完成初次键合，压力的大小需要避免氢注入层处造成断裂或者氢气从锗供体晶圆中溢出。所述等离子体自ar、nh3、ne、h2o、n2或o2产生。
77.s15：通过切割和剥离所述氢注入层处使锗转移层从锗供体晶圆分离以形成锗硅混合晶圆，对锗硅混合晶圆进行退火以完成锗转移层11和硅目标晶圆12的最终键合，抛光锗转移层的表面(参考图14)。具体来说，通过能量源脉冲来切割所述氢注入层处，能量源例如为机械力源。并且被切割的表面的粗糙度小于60nm，之后通过在400℃以下退火(例如300℃持续3小时)或者施加电压来完成最终键合。其中，分离后的锗供体晶圆可以在抛光表面和清洁后重复使用以产生更多的锗转移层。
78.当然，本领域技术人员应当理解，上述能量源也可以为热源(例如激光、加热灯)或冷源。
79.接下来参考图15-图16，图17a-图17c，在锗转移层11上形成第一互连层131并在第一互连层131上形成第一对准标记，其中第一互连层131包括沟道和过孔。同时，提供一硅电路晶圆8，所述硅电路晶圆包括：用于控制和读取横向pin光电二极管102的电路和至少一个第二互连层132，其中第二互连层132包括沟道和过孔，第二互连层上形成有第二对准标记。在这一实施例中，第二互连层132形成于硅电路晶圆8中。
80.在本实施例中，第一互连层和第二互连层可采用相同的结构，当然，本领域技术人员应当理解，第一互连层和第二互连层的结构并不要求一定相同，在具体实践中也可以采用不同的结构。本实施例仅以第一互连层为例，介绍其形成方式。第一互连层具有“工”字形截面，其包括沟道和过孔，沟道位于“工”字的两端，而过孔则连接两端沟道。当然，上述“工”字形截面只是互连中沟道和过孔所形成结构的粗略表示，它们的组合实际上可以形成各种不同的形状。当然，除了“工”字型结构之外，本领域技术人员还可以采用其他构造的互连层形式。首先，通过pvd在第一互连层的沟道和过孔的侧壁填充阻挡金属，例如钛/氮化钛，或者钽/氮化钽；接着通过pvd在第一互连层的沟道和过孔的侧壁形成铜种子(cu seeds)；最后通过ecd在第一互连层的沟道和过孔中形成铜，如果有多余的铜和阻挡金属超出了沟道和过孔的高度并溢出第一互连层的表面，那么去除多余的铜和阻挡金属。
81.接着主要参考图18，将第一对准标记对准于第二对准标记，进行第一互连层和第二互连层的键合以连接锗硅混合晶圆和硅电路晶圆，并退火，具体可以在150℃至350℃(最好低于310℃)的高温下退火混合键合表面。其中图17a-图17c示出了一种对准标记的表现形式和对准的情况。例如图17b表示第一对准标记，图17a表示第二对准标记，而图17c则示出了第一对准标记和第二对准标记相对准的情况。本领域技术人员还可以采用其他形式的对准标记。
82.在一优选实施例中，在所述初次键合之前还包括第一清洁步骤，所述第一清洁步骤包括：
83.对于锗转移层的待键合表面，分别采用丙酮、甲醇或乙醇、去离子水进行超声波清
洗，或者，先采用丙酮混合甲醇或丙酮混合乙醇进行超声波清洗，再采用去离子水进行超声波清洗；优选地，采用稀释的双氧水(比例可以为20:1)进一步清洗；优选地，采用稀释的hf(比例可以为50:1)进行再次清洗；优选地，再采用稀释的双氧水(比例可以为20:1)进行再次清洗；
84.对于硅目标晶圆的待键合表面，去除待键合表面的氧化物；通过rca清洗；采用双氧水-硫酸清洗；干燥以去除待键合表面的残留液体或颗粒物；优选地，所述第一清洁步骤还包括：在hf中浸渍待键合表面；
85.对于介质表面：分别采用丙酮、甲醇或乙醇、去离子水进行超声波清洗，或者，先采用丙酮混合甲醇或丙酮混合乙醇进行超声波清洗，再采用去离子水进行超声波清洗；其中，所述介质表面具体可以包括硅目标晶圆上的缓冲氧化层、研磨蚀刻阻挡层和减反射层的表面，特别是减反射层的表面(如果在键合之前先将其沉积在硅目标晶圆的正面)或者是研磨蚀刻阻挡层的表面(如果在键合之前没有先将减反射层沉积到硅目标晶圆上)。
86.另外，优选地，在进行第一互连层和第二互连层的键合时可采用混合键合方式，具体可以包括铜-铜键合和氧化物-氧化物键合；
87.其中，在铜-铜键合工艺流程中，在第一互连层和第二互连层的沟道和过孔中形成铜之后，可通过化学机械抛光去除多余的铜，露出铜连接垫和电介质场；将两个晶圆面对面键合(具体可在晶圆上施加压力，以在界面处进行混合键合)并退火(具体在150至350℃(最好低于310℃)的高温下退火混合键合表面)，以形成坚固连接；在铜晶粒生长过程中，通过铜的相互扩散来连接上侧铜连接垫和下侧铜连接垫；通过脱水缩合反应连接上部和下部电介质场。
88.在进行第一互连层和第二互连层的键合之前还包括第二清洁步骤，所述第二清洁步骤包括：
89.采用灰化法去除待键合表面的有机质(有机质具体可来自抗蚀剂材料中)；
90.采用冲洗液(例如去离子水)冲洗待键合表面，以去除粘合在表面的污染颗粒；
91.采用等离子体激活待键合表面，所述等离子体自ar、nh3、ne、h2o、n2或o2产生或其组合而产生；通过表面活化增加了完整杂化键的总键能；
92.清除待键合表面的颗粒物；
93.优选地，所述清除待键合表面的颗粒物的步骤包括：
94.物理移除或溶解待键合表面的颗粒物；
95.在待键合表面上涂抹清洗液，所述清洗液含有双氧水、四甲基氢氧化铵、有机酸、无机酸中的至少一种；
96.对清洗液进行超音速搅拌，以去除待键合表面的颗粒物。
97.参考图19，在另一优选实施例中，在处理硅目标晶圆时，还包括在研磨蚀刻阻挡层上形成减反射层123。之后的步骤同上，完成锗转移层的转移之后，得到如图19所示的结构。之后与硅电路晶圆的键合步骤与如上所述实施例相同，并且最后在所述减反射层上形成滤波层和棱镜层。
98.其中，减反射层123能够增强光的传播并且减少表面反射，滤波层124则是用于选择性地使得特定波长的光透过，而棱镜层125则用于改善光的聚焦并将其引导至相应的像素点，由此减少光串扰以及噪声并由此改善cmos图像传感器的填充因子，提高光的吸收。
99.即使在可见光波长下(0.4μm
–
0.75μm)，锗的光吸收率也比硅高，并且波长吸收延伸至1.6μm，其性能与砷化铟镓相当。本发明所述的基于锗的短波红外cmos图像传感器可捕获来自可见光和更远波长(直到1.6μm波长)的图像。利用本发明所公开的方法，将优质锗层从单晶锗供体晶圆转移到硅目标晶圆，与在硅目标晶圆上直接外延生长锗相比，具有更高的质量和更少的缺陷。
100.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。