DE10008032A1 - Verfahren zum Herstellen eines CMOS-kompatiblen Photosensors - Google Patents

Abstract

Beim Ausbilden des Photosensors in CMOS-Technologie wird nach Oxidation des Gateoxids die Gateelektrodenschicht abgeschieden, die durch anschließende Photolithographie- und Ätzschritte so strukturiert wird, dass die für die Photodioden vorgesehenen Oberflächenbereiche bedeckt bleiben. Diese Schutzschicht bleibt während der Strukturierung der Transistoren erhalten und wird erst zur Ausbildung der Photodioden entfernt, so dass diese an der perfekten Grenzfläche des Gateoxids mit dem Siliziumsubstrat hergestellt werden können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines CMOS-kompatiblen Photosensors. In elektronischen Bildverar­ beitungssystemen werden zunehmend in CMOS-Technik hergestell­ te Photosensoren eingesetzt. Diese sind gegenüber den mit konventioneller CCD-Technologie hergestellten Bildsensoren einfacher aufgebaut. Darüber hinaus ist der Systempreis bei der mit dem CMOS-Prozeß möglichen 1-Chip-Lösung günstiger. Weiterhin ist es bei CCD-Photosensoren schwierig, die Signal­ schaltkreise, die typischerweise in CMOS-Technologie gefer­ tigt werden, auf dem Sensorchip zu integrieren. CMOS- Photosensoren dagegen lassen sich insbesondere aufgrund der Fortschritte in der CMOS-Technologie sehr gut miniaturisieren und bieten darüber hinaus eine große Vielfalt von Anwendungs­ möglichkeiten.

CMOS-kompatible Photosensoren enthalten im Allgemeinen pro Bildpunkt eine Photodiode und mehrere Transistoren, um die elektrischen Ladungen, die die Photodiode beim Auftreffen von Strahlungsenergie erzeugt, auszulesen und um anschließend die Schaltung wieder zurückzusetzen. Eine wesentliche Anforde­ rung, die an die in CMOS-Technologie hergestellten Photodio­ den gestellt wird, ist es, eine hohe Quanteneffizienz zu er­ reichen, d. h. einen hohen Anteil von Ladungsträgern zu er­ zeugen, die durch die auf der Photodiode auftreffenden Photo­ nen generiert, dann zum Photostrom beitragen. Weiterhin ist es Zielsetzung, bei den Photodioden die Leckströme so gering wie möglich zu halten, um einen ausreichenden Signal/Rausch- Abstand der Photodiode zu gewährleisten.

Mit Hilfe der CMOS-Technologie lassen sich eine Vielzahl ver­ schiedener Photodioden erzeugen, die insbesondere durch ihr unterschiedliches Dotierprofil gekennzeichnet sind. Als Pho­ todioden lassen sich dabei p/n⁺-Übergänge, p⁺/n-Übergänge und p/n-Übergänge nutzen, wobei die die beiden erstgenannten Übergänge nutzenden Photodioden S/D(Source/Drain)-Dioden und die den letztgenannten Übergang nutzenden Dioden LDD(Light Doped Drain)-Dioden genannt werden. S/D-Dioden zeigen jedoch nur eine niedrige Quanteneffizienz insbesondere im blauen Spektralbereich des Lichts, da am hochdotierten p/n-Übergang die dort vor allem durch blaues Licht erzeugten Ladungsträger sofort rekombinieren. LDD-Dioden, die einen niederdotierten p/n-Übergang besitzen, weisen gegenüber S/D-Dioden eine we­ sentlich höhere Quanteneffizienz, insbesondere für blaues Licht auf.

Die bekannten CMOS-Photodioden zeichnen sich aber alle durch sehr hohe Leckströme aus. Ein wesentlicher Beitrag zum Leck­ strom bei Photodioden sind Defekte an der Halbleiteroberflä­ che, die durch die CMOS-Prozesse entstehen. Die Halbleiter­ oberfläche wird insbesondere oft durch Überätzen der in CMOS- Bauteilen verwendeten Spacer stark angegriffen und geschä­ digt. Dies ist insbesondere bei LDD-Dioden von Nachteil, da hier der p/n-Übergang aufgrund der geringen Dotierung sehr nahe an der Halbleiteroberfläche liegt, so dass die LDD-Diode besonders empfindlich auf die Oberflächendefekte reagiert. Der Leckstrom ist deshalb bei LDD-Dioden meistens noch we­ sentlich höher als bei S/D-Dioden. LDD-Dioden zeigen darüber hinaus eine hohe Streuung beim Leckstrom, wobei die Gefahr eines "white pixels", d. h. eines Totalausfalls der Diode be­ steht.

Um die Qualität der Oberflächen bei mittels CMOS-Technologie hergestellten Photodioden zu verbessern, wurde versucht mit zusätzlichen Temper- und/oder Oxidationsschritten die Defekte an der Halbleiteroberfläche auszuheilen bzw. die vorhandenen Störstellen abzusättigen. Insbesondere bei Temper-Schritten besteht jedoch die Gefahr, dass sich die elektrischen Parame­ ter der in dem Photosensor und der Auswerteschaltung integ­ rierten Transistoren deutlich verändern. Dies führt dann da­ zu, dass die Transistoren neu charakterisiert werden bzw. völlig neu eingestellt werden müssen. Die Verwendung von zu­ sätzlichen Passivierungschichten, wie z. B. Siliziumnitrid, auf der Photodiode hat im Stand der Technik jedoch bisher nicht eine wesentliche Reduzierung der Leckströme bewirkt, da bei der Schichtherstellung mechanische Spannungen mit der da­ runterliegenden Siliziumoberfläche auftreten, die zu zusätz­ lichen Leckströmen führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von CMOS-kompatiblen Photosensoren bereitzustel­ len, die sich durch einen hohe Quanteneffizienz und einen ge­ ringen Leckstrom auszeichnen, ohne dass sich dabei die elekt­ rischen Parameter der Schaltung auf dem Photosensor verän­ dern.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren entsprechend den Merk­ malen den Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Gateoxid zur O­ berflächenpassivierung der Photodiode benutzt. Dabei wird im CMOS-Prozess nach der Oxidation des Gateoxids eine Schicht auf dem Gateoxid abgeschieden, die der herkömmlicherweise im CMOS-Prozess verwendeten Gateelektrodeschicht entspricht. Als Gateelektrodenschicht wird dabei bevorzugt Polysilizium ein­ gesetzt. Nach dem Abscheiden der Gateelektrodenschicht werden dann auf die übliche Weise mit Hilfe der CMOS-Technologie die Transistoren ausgebildet, wobei die perfekte Grenzfläche zwi­ schen dem Gateoxid und der Siliziumoberfläche in dem für die Photodiode vorgesehenen Oberflächenbereich erhalten bleibt. Nach Abschluss der CMOS-Prozessschritte zum Ausbilden der Transistoren wird dann die Schutzschicht über dem für die Photodiode vorgesehenen Oberflächenbereich entfernt. An­ schließend werden die zur Ausbildung der Photodiode notwendi­ gen Prozessschritte durchgeführt.

Durch den Schutz des Gateoxids auf der für die Photodiode vorgesehenen Siliziumoberfläche wird verhindert, dass die CMOS-Prozessschritte zur Ausbildung der Transistoren im Pho­ tosensor diesen Oberflächenbereich z. B. durch Überätzen von Spacern angreifen und beschädigen, so dass Oberflächendefekte zuverlässig vermieden werden, die zu erhöhten Leckströmen der Photodiode beitragen könnten. Die Photodiode kann so auf der nahezu perfekten Grenzfläche zwischen dem Gateoxid und der Siliziumoberfläche ausgebildet werden. Hierdurch lassen sich Photodioden herstellen, die sich durch sehr niedrige Leck­ ströme und gute Quanteneffizienz auszeichnen. Es ist darüber hinaus kein zusätzlicher Temper-Schritt zum Ausheilen von O­ berflächendefekten und Absättigen von Störstellen, der eine Verschiebung der elektrischen Parameter des Photosensors be­ wirken könnte, erforderlich.

Durch die bevorzugte Verwendung der Gateelektrode als Schutz­ schicht auf dem Gateoxid zur Passivierung der Photodioden­ oberfläche während der Transistorprozessschritte besteht dar­ über hinaus die Möglichkeit, eine Schutzschicht einzusetzen, die im herkömmlichen CMOS-Prozess bereits vorhanden ist. Es wird also keine zusätzliche Passivierungsschicht benötigt, die in den CMOS-Prozess eingeführt werden muss und damit die Eigenschaften der einzelnen Bauelemente im Photosensor nega­ tiv beeinflussen könnte. Durch die Verwendung der Gatee­ lektrode als Schutzschicht lässt sich die erfindungsgemäße Photodiodenherstellung auch leicht in die verschiedenen be­ kannten CMOS-Prozessverfahren integrieren.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird die auf dem Gateoxid vorgesehene Schutzschicht isotrop zurückgeätzt. Hierdurch besteht die Möglichkeit die Photodiode so auszubil­ den, dass sie nicht direkt an die Isolationsfeldoxidschichten auf der Siliziumoberfläche angrenzt, so dass Leckströme ver­ mieden werden, die herkömmlicherweise an den Übergängen zwi­ schen Photodiode und den Isolationsfeldoxidschichten auftre­ ten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Rückätzung der Schutzschicht auf dem Gateoxid und die Dotier­ implantationen der Photodiode mit ein und derselben Maske, so dass gegenüber dem herkömmlichen CMOS-Prozess kaum Mehrkosten bei der Herstellung des Photosensors entstehen. Mit dem er­ findungsgemäßen Herstellungsverfahren ist es insbesondere möglich, einen Photodiodenaufbau mit einem vergrabenen p/n- Übergang zu erzeugen, bei dem der Leckstrom minimiert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Prozessabläufe zur Herstellung eines Photosensors und zur Strukturierung des Gates und der Photodiode;

Fig. 2 eine Photodiode nach vollständiger Polysilizium- Ätzung und Dotierimplantation;

Fig. 3 eine Photodiode nach teilweiser Polysilizium-Ätzung und Dotierimplantation;

Fig. 4 eine stark vergrößerte Aufnahme der Photodiode nach der Polysilizium-Ätzung;

Fig. 5 eine Maskenschrittdarstellung zur Erzeugung eines p⁺-Anschlusses einer Photodiode;

Fig. 6 einen ersten Aufbau einer Photodiode;

Fig. 7 einen zweiten Aufbau einer Photodiode; und

Fig. 8 einen Vergleich der Quanteneffizienz für Photodio­ den, die nach dem herkömmlichen und dem erfindungs­ gemäßen CMOS-Herstellungsverfahren erzeugt wurden.

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines CMOS- Photosensors erläutert, wobei insbesondere auf die erfin­ dungsgemäßen Verfahrensschritte eingegangen wird.

Ein CMOS-Photosensor enthält pro Einheitsbildpunkt im Allge­ meinen eine Photodiode und mehrere Transistoren zum Auslesen der von der Photodiode gesammelten elektrischen Ladung und zum anschließenden Zurücksetzen der Schaltung. Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Prozessablauf beginnt das Verfahren zur Herstellung des CMOS-Photosensors mit einer Scheibenpräpara­ tion des Silizium-Wafers. Hierzu wird auf einem p⁺-Substrat eine p^--Epitaxialschicht aufgetragen. Die Bauelemente können jedoch statt auf der p^--Epitaxialschicht auch unmittelbar auf dem p^--Substrat ausgebildet werden.

Auf der Siliziumoberfläche werden dann in einem ersten Mas­ kenschritt vorzugsweise nach dem LOCOS- oder STI-Verfahren hergestellte Feldoxid-Regionen hergestellt. Nach Erzeugung der Feldoxid-Regionen werden in mehreren Maskenschritten n- und p-Wannen in der Siliziumoberfläche ausgebildet. Dann er­ folgt die Ausbildung der Kanaldotierungen der Transistoren. Vor Ausbildung der Gates der Transistoren wird das Streuoxid, das zur Ionenimplantation der Dotieratome der Wannen und Ka­ näle gedient hat, weggeätzt, um entstandene Verunreinigungen zu beseitigen. Anschließend wird ein qualitativ hochwertiges Gateoxid auf der freigelegten Siliziumoberfläche in der Grö­ ßenordnung von 5 nm bis 20 nm erzeugt. Auf diesem Gateoxid wird dann Polysilizium abgeschieden, das als Gate für die Transistoren des Photosensors dient. Diese Polysilizium­ schicht wird dann entweder durch Ionenimplantation oder Dif­ fusion dotiert.

Zur Festlegung der Polysilizium-Gatebereiche wird weiterhin ein Photolithographieschritt ausgeführt. Hierzu wird auf be­ kannte Weise ein lichtempfindlicher Lack auf der Polysilizi­ umschicht aufgebracht. Dieser Lack wird dann über eine Maske belichtet. Die Maske ist dabei jedoch so ausgeführt, dass nicht nur die Struktur der Polysilizium-Gates als Muster auf der Maske vorgesehen ist, sondern auch die Bereiche, auf de­ nen die Photodioden ausgebildet werden sollen. Anschließend wird der Photolack entwickelt und in den Bereichen, die zur Ätzung vorgesehen sind, entfernt. Dann werden mit den bekann­ ten Ätzverfahren die freigelegten Polysiliziumbereiche wegge­ ätzt. Am Ende des Gatestrukturierungsprozesses bleiben so nur die als Gates vorgesehenen Bereiche auf dem Photosensor sowie die für die Photodioden vorgesehenen Bereich mit der Polysi­ lizium bedeckt. Nach der Gatestrukturierung werden mit den bekannten CMOS-Schritten dann die Transistoren ausgebildet. Hierzu werden durch mehrere Maskenprozesse die LDD-Implan­ tationen für die Source- und Drain-Anschlüsse sowie Spacer- Abscheidungen und -Ätzungen ausgeführt.

Nach der Transistorstrukturierung werden mit weiteren Masken­ schritten die n⁺- und p⁺-Kontaktflächen der Transistoren so­ wie die Photodioden strukturiert. Hierzu werden in einem ers­ ten Photolithographieschritt vorzugsweise die n⁺-Bereiche für Source und Drain im Photosensor definiert. Anschließend wird eine n⁺-Dotierung, vorzugsweise durch Ionenimplantation ein­ gebracht. Nach der Ionenimplantation wird die Photolackmaske wieder entfernt.

Zur Strukturierung der Photodiode wird dann ein Lithographie­ schritt mit einer Photodiodenmaske, die als Muster die Struk­ tur der Photodiode enthält, ausgeführt. Hierzu werden wieder die bekannten Lithographietechniken verwendet. Zuerst wird eine strahlungsempfindliche Photolackmaske 1 aufgetragen und in den für die Photodioden vorgesehenen Bereichen durch die Photodiodenmaske bestrahlt. Mit einem geeigneten Entwickler werden dann die bestrahlten Bereiche des Photolacks entfernt, wodurch der für die Photodiode vorgesehene Oberflächenbereich freigelegt wird, der weiterhin von der Polysiliziumschicht 2 bedeckt ist, die bei der Gatestrukturierung in diesem Ober­ flächenbereich nicht entfernt wurde. Das durch den Lithographieprozess entstandene Lackmuster dient anschließend als Maske zum Ätzen dieser Polysiliziumschicht.

Als Ätzverfahren können hier alle bekannten Verfahren zum Ät­ zen von Polysilizium eingesetzt werden. Insbesondere besteht die Möglichkeit, sowohl eine isotrope Ätzung, bei der der Ätzangriff richtungsunabhängig erfolgt, als auch eine ani­ sotrope Ätzung, bei der eine gerichtete Ätzwirkung gewünscht wird, durchführen. Beim Ausführen eines isotropen Ätzprozes­ ses wird die Polysiliziumschicht 2, die unter der Photolack­ maske 1 ausgebildet ist, untergeätzt. Bei der anisotrophen Ätzung dagegen erfolgt der Ätzabtrag im Wesentlichen nur senkrecht zur Halbleiteroberfläche, so dass exakt nur der durch die Photodiodenmaske festgelegte Bereich aus dem Poly­ silizium herausgeätzt wird. Insbesondere mit der isotropen Ätzung besteht, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die Möglichkeit, die Polysiliziumschicht, die die Photodiode abdeckt, voll­ ständig, bis zu den auf der Photodiode vorgesehenen Spacern 3 zurückzuätzen. Hierdurch wird gewährleistet, dass eventuell vorhandene Polysiliziumrückstände nicht negativ die Funkti­ onsfähigkeit der Photodiode beeinflussen. Fig. 4 zeigt in einer stark vergrößerten Darstellung die Photodiodenbereiche auf der Halbleiteroberfläche nach isotroper Polysilizium- Ätzung.

Nach der Polysilizium-Ätzung wird mit Hilfe der Photolackmas­ ke 1 durch das auf der Halbleiteroberfläche weiterhin vorhan­ dene Gateoxid 4 die Photodiode im Siliziumsubstrat struktu­ riert. Hierbei wird zuerst ein p/n-Übergang hergestellt, in dem entweder sowohl ein n-Gebiet als auch ein p-Gebiet oder nur eines dieser Gebiete, wenn das andere bereits im früheren CMOS-Prozessablauf ausgebildet wurde, erzeugt werden. Die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiele zeigen je­ weils die Herstellung einer Photodiode in einer vorhandenen n-Wanne, wobei diese n-Wanne zusätzlich durch eine Hochener­ gie-Implantation von n-Dotieratomen vertieft ist. Durch die erweiterte n-Wanne 5 wird die Quanteneffizienz der Photodiode gesteigert, da die Grenzfläche, bis zu der Ladungsträger von der Photodiode gesammelt werden, tiefer in das Siliziumsub­ strat hinein verlagert ist, wodurch sich insbesondere die Rotempfindlichkeit der Photodiode wesentlich verbessern lässt.

Das schwachdotierte p-Gebiet 6 der Photodiode wird flach aus­ geführt, so dass der p/n-Übergang nahe an der Oberfläche liegt, wodurch eine hohe Quanteneffizienz im blauen Spektral­ bereich erreicht wird. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausfüh­ rungsform wird die Implantation der schwachen p-Schicht 6 weiterhin so ausgeführt, dass die Ränder dieses p-dotierten Bereiches von den Isolationsfeldoxidschichten 10 beabstandet sind. Hierdurch wird verhindert, dass mechanischer Stress, wie er bei den in Fig. 2 gezeigten direkten Übergang zwi­ schen der schwach p-dotierten Schicht 6 und den Isolations­ feldoxiden 10 auftreten kann, entsteht. Ein solcher mechani­ scher Stress führt zu erhöhten Leckströmen der Photodiode. Diese Leckströme lassen sich durch die in Fig. 3 gezeigte Beabstandung der schwach p-dotierten Schicht 6 von dem Isola­ tionsfeldoxiden 10 verhindert. Um eine solche Beabstandung zu erreichen, wird die Lackmaske 1 so strukturiert, dass nicht der gesamte, von den Isolationsfeldoxiden für die Photodiode begrenzte Bereich freigelegt wird. Anschließend wird dann die Polysiliziumschicht durch isotrope Ätzung auch unterhalb der Lackmaske 1 vollständig entfernt. Nur in dem von der Lackmas­ ke 1 freigelegten Bereich wird dann die flache schwachdotier­ te p-Schicht 6 ausgeprägt.

Nach der Dotierimplantationen wird die Photolackmaske 1 ent­ fernt und die Oberfläche gereinigt. Nach Abschluss der Struk­ turierung der Photodiode werden die p⁺-Bereiche für Source und Drain über einen weiteren Photolithographieschritt defi­ niert. Hierzu wird eine weitere Lackschicht 7 aufgebracht, und mit einer Maske strukturiert, wobei auf dem schwachdo­ tierten p-Bereich der Photodiode, wie Fig. 5 zeigt, ein kleines Gebiet freigelegt wird. Durch diesen freigelegten Bereich wird eine p⁺-Implantation 8 ausgeführt, wodurch ein Kontaktieren des schwachen p-Bereiches ermöglicht wird. Wei­ terhin wird durch diesen stark dotierten p-Bereich eine zu­ sätzliche S/D-Diode in der LDD-Diode erzeugt. Nach Abschluss der p⁺-Strukturierung für Source und Drain werden in einem Temper-Schritt die Dotieratome aktiviert. Dann werden in wei­ teren Maskenschritten die Metallisierungsebenen ausgeführt und abschließend die Kontakte hergestellt.

Fig. 6 zeigt einen ersten Aufbau einer Photodiode, die nach dem vorgenannten Prozessablauf hergestellt ist. Diese Ober­ flächenphotodiode hat die Struktur einer LDD-Diode mit einer tiefen n-Wanne und zeichnet sich durch eine hohe Quanteneffi­ zienz im gesamten Spektralbereich aus.

Fig. 8 zeigt einen Vergleich der Quanteneffizienz über den Lichtwellen-Längenbereich zwischen Photodioden, die mit der herkömmlichen CMOS-Technologie erzeugt wurden, und solche, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden. Aus Fig. 8 ergibt sich deutlich, dass die in Standardtechno­ logie hergestellten S/D-Diode und LDD-Diode eine geringere Quanteneffizienz als eine LDD-Diode besitzen, die mit einer Polysilizium-Abdeckung auf dem für die Photodiode vorgesehe­ nen Oberflächenbereich während der Transistorherstellung ver­ sehen war. Wie sich aus Fig. 8 weiter ergibt, lässt sich dann durch Vorsehen einer tiefen n-Wanne die Quanteneffizienz der LDD-Diode nochmals wesentlich steigern.

Fig. 7 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung einer Pho­ todiode, die nach dem erfindungsgemäßen CMOS-Prozessablauf hergestellt wurde. Diese Photodiode ist direkt im Silizium­ substrat strukturiert, wobei durch die Photodiodenlackmaske eine tiefe n-Schicht 9 implantiert wird. Diese n-Schicht 9 ist dabei so ausgebildet, dass sie Anschluss zu den beiden den Photodiodenbereich begrenzenden n-Wannen besitzt und so angeschlossen wird. Über der tiefen n-Schicht 9 wird dann, ähnlich wie bei der in Fig. 6 gezeigten Photodiode, eine schwach p-dotierte Schicht 6 und ein p⁺-Kontakt 8 ausgebil­ det. Die Photodiode erhält somit eine pin-Struktur, die sich gegenüber der LDD-Diode durch eine verbesserte Quanteneffi­ zienz auszeichnet. Neben den dargestellten Photodiodenstruk­ turen sind jedoch mit dem erfindungsgemäßen Prozessablauf be­ liebige Diodenkonzepte, z. B. eine Photodiode mit vergrabenen Schicht, die als Pinned Photodiode bekannt ist, realisierbar. Auch besteht die Möglichkeit, den p/n-Übergang der Photodiode statt durch Implantierung einer p-Schicht in einer n-Wanne auch durch Implantierung einer n-Schicht in einer p-Wanne zu erzeugen. Der erfindungsgemäße Prozessablauf erlaubt eine einfache Integration in die unterschiedlichsten CMOS- Verfahren.

Mit dem erfindungsgemäßen Prozessablauf wird neben der ver­ besserten Quanteneffizienz insbesondere eine wesentliche Re­ duzierung des Leckstroms erreicht. Die Passivierung durch die Gateoxidschicht auf dem für die Photodiode vorgesehenen Ober­ flächenbereich während der Ausbildung der Transistoren des Photosensors ermöglicht es, auch eine Oberflächenphotodiode so auszulegen, dass kaum Oberflächendefekte auftreten. Insbe­ sondere ist es im Vergleich zu den herkömmlichen CMOS- Prozessabläufen zur Herstellung von Photosensoren nicht mehr notwendig, zur Ausheilung von Oberflächendefekten zusätzliche Temper-Schritte vorzusehen, die die elektrischen Parameter der im CMOS-Prozeß hergestellten Transistoren verschieben könnten. Durch die Verwendung der Polysiliziumschicht zum Schutz des Gateoxids auf der Siliziumoberfläche kann auf eine zusätzliche Schutzschicht verzichtet werden, die im herkömm­ lichen CMOS-Prozess nicht eingesetzt werden würde. Hierdurch wird die Gefahr ausgeschaltet, dass eine solche zusätzliche Schutzschicht die Parameter der im CMOS-Prozeß hergestellten Transistoren negativ beeinflussen könnte. Die erfindungsgemä­ ße Weiterentwicklung des CMOS-Prozesses zur Photosensorher­ stellung ist folglich nur mit minimalen Änderungen des her­ kömmlichen Prozesses verbunden, wobei zur Photodiodenstrukturierung nur eine zusätzliche Photomaske erforderlich ist, so dass kaum Mehrkosten entstehen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmalen der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirkli­ chung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen eines CMOS-kompatiblen Photo­ sensors mit den Schritten:
Herstellen von Feldoxidbereichen auf einer Siliziumscheibe;
Strukturierung von Wannen und Kanälen in der Siliziumscheibe;
Strukturierung der Gates auf der Siliziumscheibe, wobei fol­ gende Schritte durchgeführt werden:
Erzeugung einer Gateoxidschicht,
Erzeugen einer Gateelektrodenschicht,
Photolithographie mit einer Gatemaske zur Definition der Gates und des Photodiodenbereichs in der Gateelektroden­ schicht, und
Ätzung der im Photolithographieschritt nicht definierten Bereiche;
Ausführen der weiteren Strukturierungschritte zum Ausbilden der Transistoren in der Siliziumscheibe;
Strukturierung der Photodiode, wobei folgende Schritte durch­ geführt werden:
Photolithographie mit einer Photodiodenmaske zur Defini­ tion des Photodiodenbereichs,
Ätzung der Gateelektrodeschicht auf dem definierten Pho­ todiodenbereich, und
Ausbilden der Dotierbereiche der Photodiode in der Sili­ ziumscheibe; und
Ausbilden der Kontakte und Metallisierungsebenen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei als Gateelektroden­ schicht Polysilizium verwendet wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Strukturie­ rung der Photodiode mit einer einzelnen Photodiodenmaske er­ folgt.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine vollständige Rückätzung der Gateelektrodenschicht auf dem für die Photodiode vorgesehenen Oberflächenbereich erfolgt.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Photodiode in der Siliziumscheibe so ausgebildet wird, dass die Dotierschichten von Isolations-Feldoxidregionen beabstan­ det sind.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Diode als LDD-Diode mit einem oberflächennahen p/n-Übergang ausgeführt wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei in der LDD-Diode eine durch Hochenergie-Implantation vertiefte Wanne ausgebildet ist.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei ein hochdotier­ ter Kontaktbereich im oberflächennahen p/n-Übergang ausge­ führt ist.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Photodiode mit einer tiefen Elektrode durch Überlappen mit angrenzenden Wannen ausgeführt ist.