DE10033144A1 - Optische Barriere - Google Patents
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Abstract
Eine optische Barriere besteht aus Wolfram (W) oder Titan-Wolfram (TiW). Eine Schicht des Materials für eine optische Barriere wird über einer lichtdurchlässigen Schicht, wie beispielsweise Indiumzinnoxid (ITO), aufgebracht. Das Material für eine optische Barriere wird danach unter Verwendung von Photolithographieprozeßschritten und Wasserstoffperoxid als ein Ätzmittel strukturiert. Das strukturierte Material für eine optische Barriere wirkt über ein Lichterfassungsbauelement als eine Lichtabschirmschicht, um ein Dunkelreferenzbauelement oder ein Dunkelpixel zu bilden.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf
eine Herstellung von integrierten Schaltungen und spezieller
auf integrierte Schaltungen, die optische Bauelemente oder
Bilderzeugungsbauelemente enthalten.
Dunkelpixel werden bei Lichterfassungs- und Bilderzeugungs-
Bauelementen verwendet, um Signalkomponenten zu kompensie
ren, die aus anderen Gründen, als daß Licht auf einen Licht
sensor fällt, erzeugt werden. Diese Signalkomponenten können
als ein Dunkelstrom bezeichnet werden. Um den Dunkelstrom zu
kompensieren, ist ein Lichtsensor (der auch als Pixel be
kannt ist) oder sind mehrere Lichtsensoren von dem Empfang
jeglichen Lichts ausgeschlossen. Diese können als Dunkel
pixel bezeichnet werden. Um den Dunkelstrom zu kompensieren,
kann das Ausgangssignal von den Dunkelpixeln von den
Ausgangssignalen der lichtempfangenden Pixel abgezogen
werden, um eine Komponente des Dunkelstroms von den Aus
gangssignalen der lichtempfangenden Pixel zu entfernen.
Ein photoelektrisches Bauelement ist mit einer durchsich
tigen Schicht hergestellt, um ein Pixel zu bilden. Diese
durchsichtige Schicht ermöglicht es typischerweise, daß
Licht zu einem lichtempfindlichen Bereich durchgeht, während
dieselbe dennoch leitfähig ist. Indem dieselbe noch leit
fähig ist, kann die lichtdurchlässige Schicht strukturiert
und als eine Elektrode oder ein weiterer Leiter bei der Bil
dung des Lichterfassungs- oder Bilderzeugungs-Bauelements
verwendet werden. Diese lichtdurchlässige Schicht kann aus
einer Gruppe ausgewählt werden, die Indiumzinnoxid (ITO),
Indiumoxid, Zinnoxid, Zinkoxid, Cadmiumoxid, Cadmiumzinn
oxid, Titanoxid und Dünnfilmgold umfaßt.
Um ein Dunkelpixel zu bilden, wird der lichtempfangende Be
reich eines Pixels mit einer Lichtabschirmschicht überzogen,
die verhindert, daß dieses Pixel Licht empfängt. Bekannte
Bauelemente sind aus dieser Lichtabschirmschicht aus Alu
minium (Al) oder einer Aluminiumlegierung, wie beispielswei
se Al-Si, Al-Ti, Al-Cu, Al-Si-Ti und Al-Si-Cu oder anderen
Aluminiumlegierungen, aufgebaut.
Wenn es gewünscht wird, die Lichtabschirmschicht über die
lichtdurchlässige Schicht zu setzen, ist unglücklicherweise
ein Strukturieren dieser Lichtabschirmmaterialien schwierig.
Zusätzliche Prozeßschritte und Photomasken können benötigt
werden, um ein Beschädigen des Indiumzinnoxids (ITO) zu
verhindern, wenn die Lichtabschirmschicht unter Verwendung
von Ätzmaterialien, die für diese Materialien typisch sind,
geätzt wird. Folglich besteht ein Bedarf für eine Lichtab
schirmschicht, die leicht geätzt werden kann, ohne das ITO
zu ätzen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, um eine Lichtab
schirmschicht für ein optisches Bauelement oder ein Bilder
zeugungsbauelement herzustellen und zu strukturieren, ohne
daß die lichtdurchlässige Schicht beschädigt wird.
Diese Aufgabe wird durch Vorrichtungen gemäß Anspruch 1, 4
oder 7 und ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung schafft
eine optische Barriere oder eine Lichtabschirmschicht. Diese
Schicht kann unter Verwendung herkömmlicher Prozeßschritte
für integrierte Schaltungen aufgebracht werden. Diese
Schicht kann ferner auf der Oberseite von Indiumzinnoxid
(ITO) plaziert werden und mit einem Ätzmittel, das mit dem
ITO nicht nachteilig reagiert, geätzt werden. Dies ermög
licht, daß das ITO eine Ätzstoppschicht darstellt, was die
Anzahl von Prozeßschritten, die benötigt werden, um eine
Lichtabschirmschicht auf der Oberseite des ITO aufzubauen,
vereinfacht.
Eine optische Barriere gemäß der Erfindung weist Wolfram (W)
oder Titan-Wolfram (TiW) auf. Eine Schicht des Materials für
eine optische Barriere wird über dem ITO aufgebracht. Das
Material für eine optische Barriere kann danach unter Ver
wendung von gut bekannten Photolithographiephotolacken, Pro
zeßschritten und Wasserstoffperoxid als ein Ätzmittel struk
turiert werden. Die strukturierte optische Barriere kann da
raufhin über einem Lichterfassungsbauelement als eine Licht
abschirmschicht wirken, um ein Dunkelpixel zu bilden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittdarstellung eines Dunkelpixels mit
einer optischen Barriere.
Fig. 2 eine Flußdiagrammdarstellung eines Prozesses, der
eine optische Barriere aus Wolfram oder Titan-
Wolfram erzeugen kann.
Fig. 1 ist eine Querschnittdarstellung eines Dunkelpixels
mit einer optischen Barriere. Ein Lichterfassungsbauelement
106 ist in oder an dem Substrat 104 hergestellt. Dieses
Lichterfassungsbauelement 106 kann jede Art eines Lichter
fassungsbauelements sein, das unter Verwendung jeder Art
eines Materials hergestellt ist. Bauelemente, die dieses
Lichterfassungsbauelement sein können, umfassen eine Photo
diode, einen Phototransistor, ein ladungsgekoppeltes Bau
element (CCD), eine Photovoltaik-Zelle, einen Photowider
stand, einen Photovaristor oder andere Bauelemente. Materia
lien, die zum Aufbauen dieser Bauelemente verwendet werden,
können einkristallines Silizium, amorphes Silizium, Poly
silizium, Cadmiumsulfid, Zinntellurid, Galliumarsenid,
Siliziumcarbid, Germanium, Germanium-Silizium oder andere
Materialien umfassen. Bei dem bevorzugten Ausführungs
beispiel ist das Lichterfassungsbauelement 106 eine
Photodiode, die unter Verwendung von amorphem Silizium
aufgebaut ist.
Eine lichtdurchlässige Schicht 102 ist auf der oberen Seite
des Lichterfassungsbauelements aufgebracht. Die lichtdurch
lässige Schicht 102 ermöglicht, daß Licht zu einem Licht
erfassungsbereich des Lichterfassungsbauelements 106 durch
geht, während dieselbe dennoch leitfähig ist. Indem die
lichtdurchlässige Schicht 102 noch leitfähig ist, kann die
selbe strukturiert werden und als eine Elektrode oder ein
weiterer Leiter bei der Bildung des Lichterfassungsbauele
ments 106 verwendet werden. Die lichtdurchlässige Schicht
102 kann aus einem Material bestehen, das aus einer Gruppe
ausgewählt ist, die Indiumzinnoxid (ITO), Indiumoxid, Zinn
oxid, Zinkoxid, Cadmiumoxid, Cadmiumzinnoxid, Titanoxid,
Dünnfilmgold und andere Materialien umfaßt. Bei dem bevor
zugten Ausführungsbeispiel ist die lichtdurchlässige Schicht
102 aus Indiumzinnoxid (ITO) gefertigt.
Auf der oberen Seite der lichtdurchlässigen Schicht 102 be
findet sich eine optische Barriere 100. Die optische Barrie
re 100 besteht aus Wolfram (W) oder Titan-Wolfram (TiW). Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die optische
Barriere 100 aus Wolfram. Um die optische Barriere 100 zu
fertigen, wird eine Schicht aus W oder TiW unter Verwendung
eines Verfahrens, wie beispielsweise einer physikalische
Dampfabscheidung (d. h. eines Aufdampfens oder Sputterns)
einer chemischen Dampfabscheidung mit Niedrigdruck (LPCVD;
LPCVD = low pressure chemical vapor deposition) oder anderen
Verfahren, abgeschieden. Diese Schicht aus W oder TiW wird
danach unter Verwendung von Wasserstoffperoxid als ein Ätz
mittel in einer Standardphotolacktechnik strukturiert. Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Schicht einer
optischen Barriere unter Verwendung eines Sputterns auf
gebracht.
Die Schicht aus W oder TiW wird derart strukturiert, daß
dieselbe zumindest den Lichterfassungsbereich des Lichter
fassungsbauelements 106, der die optische Barriere 100 bil
det, bedeckt. Die W- oder TiW-Schicht kann ferner wahlweise
strukturiert werden, um leitfähige Spuren für einen Verdrah
tungsschaltungsaufbau oder zur Einrichtung zusätzlicher
lichtundurchlässiger Bereiche herzustellen. Weitere Prozeß
schichten, wie beispielsweise eine Passivierungsschicht,
können wahlweise über dem Lichterfassungsbauelement 106 und
der optischen Barriere 100 aufgebracht werden.
Fig. 2 ist eine Flußdiagrammdarstellung eines Prozesses, der
eine optische Barriere aus Wolfram (W) oder Titan-Wolfram
(TiW) erzeugen kann. In einem Schritt 202 wird eine Schicht
aus Wolfram oder Titan-Wolfram über einem Startmaterial, das
eine lichtundurchlässige Schicht aufweist, aufgebracht. Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist dieses Startmate
rial eine obere lichtdurchlässige Schicht aus Indiumzinnoxid
auf.
In einem Schritt 204 wird ein Photolack über der W- oder
TiW-Schicht aufgebracht, selektiv belichtet und entwickelt.
Standardphotolack-Abscheidungsverfahren, Belichtungsver
fahren, Entwicklungsverfahren usw. können für diesen Schritt
verwendet werden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird ein Photolack SPR3625 verwendet. Dieser Photolack ist
durch die Firma Shipley Co., Marlborough, Massachusetts,
erhältlich. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
dieser Lack belichtet und danach unter Verwendung von
OPD262, das durch die Firma Arch Chemicals, Norwalk,
Connecticut, erhältlich ist, entwickelt. Diese Prozesse
strukturieren den Photolack derart, daß er über den Be
reichen, bei denen die optische Barriere und weitere W- oder
TiW-Strukturen gewünscht sind, verbleibt.
In einem Schritt 205 wird der Photolack hartgebacken, der
art, daß er widerstandsfähiger gegen einen Angriff durch die
Naß-Ätze gemacht wird. Bei dem bevorzugten Ausführungsbei
spiel wird der Photolack unter Ultraviolettlicht (UV-Licht)
bei 200°Celsius für 90 Sekunden gebacken.
In einem Schritt 206 wird die W- oder TiW-Schicht unter Ver
wendung einer Wasserstoffperoxidlösung geätzt. Bei dem be
vorzugten Ausführungsbeispiel wird eine 31%ige Wasserstoff
peroxidlösung bei 40°C zum Ätzen für 3,5 Minuten verwendet.
Dieses entfernt die Abschnitte der W- oder TiW-Schicht, die
nicht durch den strukturierten Photolack geschützt sind,
wodurch die W- oder TiW-Schicht strukturiert wird. Bei dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel wird Wasserstoffperoxid als
ein Ätzmittel verwendet, da dasselbe die lichtdurchlässige
Schicht nicht merklich angreift.
In einem Schritt 208 wird der Photolack entfernt, wodurch
eine strukturierte W- oder TiW-Schicht zurückgelassen wird.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Photolack
unter Verwendung eines naßchemischen Lackabziehprozesses mit
ACT NP-937 entfernt, das von der Firma Ashland-ACT, Easton,
Pennsylvania erhältlich ist, die eine Unternehmenseinheit
von der Electronic Chemicals Division der Ashland Chemical
Company (vormals Advanced Chemical Technologies) ist. Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das W oder TiW
derart strukturiert, daß es zumindest den Lichterfassungs
bereich des Lichterfassungsbauelements, der eine optische
Barriere über einem Dunkelpixel bildet, überdeckt. Weitere
Prozeßschritte, wie beispielsweise ein Zugeben einer Passi
vierungsschicht, können danach verwendet werden, um bei der
optischen Barriere, um diese und auf dieser weitere Bau
elementmerkmale aufzubauen.
Claims (10)
1. Optische Barriere, die eine strukturierte Schicht
(100) aus Wolfram aufweist.
2. Optische Barriere gemäß Anspruch 1, bei der die struk
turierte Schicht (100) über einem Lichterfassungsbau
element (106) liegt, wodurch verhindert wird, daß
Licht auf einen Lichtempfangsbereich des Lichterfas
sungsbauelements (106) auftrifft.
3. Optische Barriere gemäß Anspruch 2, bei der die struk
turierte Schicht eine lichtdurchlässige Schicht (102)
berührt.
4. Optische Barriere, die eine strukturierte Schicht
(100) aus Titan-Wolfram aufweist.
5. Optische Barriere gemäß Anspruch 4, bei der die struk
turierte Schicht (100) über einem Lichterfassungsbau
element (106) liegt ist, wodurch verhindert wird, daß
Licht auf einen Lichtempfangsbereich des Lichterfas
sungsbauelements (106) auftrifft.
6. Optische Barriere gemäß Anspruch 5, bei der die struk
turierte Schicht (100) eine lichtdurchlässige Schicht
(102) berührt.
7. Dunkelpixel mit folgenden Merkmalen:
einem Lichterfassungsbauelement (106), das einen Lichtempfangsbereich aufweist; und
eine Lichtabschirmschicht (100), wobei die Lichtab schirmschicht (100) über dem Lichtempfangsbereich positioniert ist und wobei die Lichtabschirmschicht Wolfram aufweist.
einem Lichterfassungsbauelement (106), das einen Lichtempfangsbereich aufweist; und
eine Lichtabschirmschicht (100), wobei die Lichtab schirmschicht (100) über dem Lichtempfangsbereich positioniert ist und wobei die Lichtabschirmschicht Wolfram aufweist.
8. Verfahren zum Bilden einer optischen Barriere mit fol
genden Schritten:
Aufbringen von Material für eine optische Barriere, das Wolfram aufweist, über einer lichtdurchlässigen Schicht (202);
Strukturieren des Materials für eine optische Barrie re.
Aufbringen von Material für eine optische Barriere, das Wolfram aufweist, über einer lichtdurchlässigen Schicht (202);
Strukturieren des Materials für eine optische Barrie re.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem das Strukturieren
ein Ätzen des Materials für eine optische Barriere mit
einem Ätzmittel, das die lichtdurchlässige Schicht
(206) nicht ätzt, umfaßt.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem das Ätzmittel eine
Wasserstoffperoxidlösung ist.
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