DE102004062970A1 - CMOS-Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Chang Hun Icheon Han
Bum Sik Suwon Kim
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Abstract

Beschrieben sind ein CMOS-Bildsensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung, bei dem ein Defekt, der durch Dotierungsionenimplantation an der Grenze zwischen einem aktiven Bereich unter einer Gate-Elektrode eines Transistors, der einen CMOS-Bildsensor bildet, und einer Bauelement-Isolierschicht verursacht ist, minimiert werden kann. Der CMOS-Bildsensor umfaßt ein Halbleitersubstrat (601) einer ersten Leitfähigkeitsart mit mehreren Transistoren, einen aktiven Bereich, der jede Gate-Elektrode (123) der Transistoren überdeckt, eine Bauelement-Isolierschicht (602), benachbart dem aktiven Bereich, und einen stark dotierten Dotierungsionenbereich (604) der ersten Leitfähigkeitsart, der zwischen dem aktiven Bereich und der Bauelement-Isolierschicht (602) ausgebildet ist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen CMOS-Bildsensor und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung. Insbesondere bezieht sie sich auf einen CMOS-Bildsensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung, bei dem ein durch Dotierungsionenimplantation verursachter Defekt an der Grenze zwischen einem aktiven Bereich unter einer Gate-Elektrode eines Transistors, der einen CMOS-Bildsensor bildet, und einer Bauelement-Isolierschicht minimiert werden kann.
  • Erörterung des Standes der Technik
  • Im allgemeinen ist ein Bildsensor eine Halbleitervorrichtung, die optische Bilder in elektrische Signale umwandelt. Bildsensoren werden in ladungsgekoppelte Bauelemente (CCD) und Komplementär-MOS (CMOS)-Bildsensoren unterteilt. Der CCD überträgt Ladungsträger an und in einen Kondensator und speichert sie dort, wobei entsprechende MOS-Kondensatoren nahe beieinander liegen. Der CMOS-Bildsensor verwendet einen Schaltmodus, wobei MOS-Transistoren entsprechend der Pixelanzahl bereitgestellt sind, unter Anwendung der CMOS-Technologie auf der Grundlage von Peripherieschaltungen, wie einer Steuerschaltung und einer Signalverarbeitungsschaltung, und erfaßt Ausgangssignale der MOS-Transistoren.
  • Der CCD hat mehrere Nachteile. So hat er eine hohe Leistungsaufnahme und weist eine komplizierte Ansteuerung auf. Zudem kann, da zahlreiche Maskenverfahrensschritte erforderlich sind, in einem CCD-Chip keine Signalverarbeitungsschaltung verwirklicht werden.
  • Zur Beseitigung dieser Nachteile wurden jüngst Untersuchungen mit einem auf der Submikron-CMOS-Technologie beruhenden CMOS-Bildsensor durchgeführt. Im CMOS-Bildsensor werden Bilder durch Ausbildung einer Photodiode und eines MOS-Transistors in einer Pixeleinheit und durch Erfassen von Signalen in einem Schaltmodus gewonnen. In diesem Fall ist aufgrund der eingesetzten CMOS-Technologie eine geringere Leistungsaufnahme gegeben. Da zwanzig Masken benötigt werden, sind die Verfahrensschritte zudem einfacher als beim CCD, der dreißig bis vierzig Masken erfordert. Damit kann eine Signalverarbeitungsschaltung in einem Chip integriert werden. Dies ermöglicht ein Produkt geringer Größe und verschiedene Anwendungen des Produktes.
  • Nun wird ein bekannter CMOS-Bildsensor anhand von 1 und 2 beschrieben. 1 und 2 zeigen ein Schaltbild und ein Layout, die den Aufbau einer Pixeleinheit eines bekannten CMOS-Bildsensors betreffen. Zwar können drei oder mehr Transistoren zum Aufbau eines CMOS-Bildsensors verwendet werden; der Einfachheit halber wird jedoch ein auf drei Transistoren beruhender CMOS-Bildsensor beschrieben.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt ist, umfaßt eine Pixeleinheit 100 des CMOS-Bildsensors eine Photodiode 110 und drei NMOS-Transistoren. Die Photodiode 110 dient als Sensor. Von den drei Transistoren transferiert ein Rücksetz-Transistor Rx 120 optische Ladungen, die in der Photodiode 10 entstehen, und entlädt diese Ladungen, um Signale zu erfassen. Ein anderer Transistor, nämlich ein Treibertransistor Dx 130, dient als Emitterfolger. Ein weiterer Transistor, der Ansteuertransistor Sx 140, dient zum Schalten und Adressieren.
  • Indessen dient die Photodiode 110 im Bildsensor der Pixeleinheit als Quelle für den Rückstell-Transistor Rx 120, um den Ladungstransfer zu erleichtern. Zu diesem Zweck umfassen die Verarbeitungsschritte zur Herstellung eines Bildsensors einer Pixeleinheit den Schritt der schwachen oder starken Implantation von Dotierungsionen in einen Bereich, der einen Teil der Photodiode umfaßt, wie dies in 2 gezeigt ist.
  • Die Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bildsensors einer Pixeleinheit gemäß dem Schnitt entlang der Linie A-A' der 2 wird anhand der 3A bis 3C beschrieben. Zum Vergleich ist in 2 ein aktiver Bereich 160 mit einer durchgezogenen Linie dargestellt.
  • Wie in 3A gezeigt ist, werden eine Gate-Isolierschicht 122 und eine Gate-Elektrode 123 nacheinander auf einem P-Halbleitersubstrat P++-sub 101 ausgebildet, in dem eine Bauelement-Isolierschicht 121 durch ein Verfahren zur Isolierung mit flachen Gräben (STI) gebildet wird. In diesem Fall kann zuvor eine P-Epitaxialschicht P–-epi im P-Halbleitersubstrat 101 gebildet sein. Anschließend wird eine Photolackschicht auf die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrates 101 aufgebracht. Dann wird auf einem Drain-Bereich auf einer Seite der Gate-Elektrode 123 photolithographisch ein Photolack-Muster 124 erzeugt, um einen schwach dotierten Dotierungsionenbereich für eine schwach dotierte Drain (LDD)-Struktur festzulegen. Dabei ist die Gate-Elektrode vom Photolack-Muster 124 nicht freigelegt.
  • Zu diesem Zeitpunkt werden schwach dotierte Dotierungsionen, z. B. N-Dotierungsionen, in die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrates implantiert, um einen schwach dotierten Dotierungsionenbereich LDD n- für die LDD-Struktur im Halbleitersubstrat 101 zu bilden.
  • Anschließend wird, wie dies in 3B gezeigt ist, ein weiteres Photolack-Muster 125 erzeugt, um einen schwach dotierten Dotierungsionenbereich n- für eine Photodiode zu bilden, wobei das Photolack-Muster 125 als Ionenimplantationsmaske verwendet wird. Dabei ist der schwach dotierte Dotierungsionenbereich LDD n- nicht durch das Photolack-Muster 125 freigelegt.
  • Danach werden, wie dies in 3C gezeigt ist, an Seitenwänden der Gate-Elektrode 123 ein Abstandshalter 126 und auf dem N-Dotierungsionenbereich n- ein P-Dotierungsionenbereich P0 gebildet. Damit sind die Verfahrensschritte zur Erzeugung einer Photodiode abgeschlossen. Zu einem Zeitpunkt, zu dem die Photodiode fertiggestellt ist, werden stark dotierte Dotierungsionen selektiv in den Drain-Bereich der Gate-Elektrode 123 implantiert, um einen stark dotierten Dotierungsionenbereich n+ zu bilden. Schließlich werden die dem Schnitt entlang der Linie A-A' der 2 entsprechenden Verfahrensschritte abgeschlossen.
  • Beim Verfahren zur Herstellung des bekannten CMOS-Bildsensors werden in den aktiven Bereich, welcher der duchgezogenen Linie in 2 entspricht, mehrmals Dotierungsionen implantiert, um eine Photodiode und einen Diffusionsbereich zu bilden. Beim Schritt des mehrmaligen Implantierens von Dotierungsionen gemäß dem Schnitt entlang der Linie B-B' in 2 wird auf dem Halbleitersubstrat, einschließlich der Gate-Elektrode, eine Ionenimplantationsmaske 127 zur Implantation von Dotierungsionen in einem Bearbeitungszustand gebildet, in dem die Gate-Isolierschicht und die Gate-Elektrode auf der Bauelement-Isolierschicht und dem aktiven Bereich des Halbleitersubstrates gebildet sind, wobei der aktive Bereich durch die Bauelement-Isolierschicht festgelegt ist, wie die 4 zeigt. Die Ionenimplantationsmaske läßt den aktiven Bereich frei. Der Schritt der Implantation von Dotierungsionen umfaßt die Implantation schwach dotierter Ionen für die LDD-Struktur (siehe 3A), die Implantation stark dotierter Dotierungsionen für den Source- und den Drain-Bereich (siehe 3C) und die Dotierungsionenimplantation für die Photodiode (siehe 3B).
  • Wie zuvor beschrieben, werden die Dotierungsionen in den aktiven Bereich nach dessen Festlegung implantiert. Dabei tritt an der Grenze A zwischen dem aktiven Bereich und der Bauelement-Isolierschicht benachbart dem aktiven Bereich aufgrund der Ionenimplantation ein Defekt auf. Dieser durch die Ionenimplantation bedingte Defekt tritt in den Gate-Elektroden aller Transistoren auf, welche die Pixeleinheiten des CMOS-Bildsensors bilden. Zudem bewirkt der Defekt einen Defektelektronen-Träger und stellt einen Wiedervereinigungsbereich für die Defektelektronen dar, wodurch der Leckstrom verstärkt wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich daher auf einen CMOS-Bildsensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung, der/das eines oder mehrere durch Beschränkungen und Nachteile des nächsten Standes der Technik bedingte Probleme im wesentlichen beseitigt.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines CMOS-Bildsensors und eines Verfahrens zu dessen Herstellung, bei dem ein durch Dotierungsionenimplantation verursachter Defekt an der Grenze zwischen einem aktiven Bereich unter einer Gate-Elektrode eines Transistors, der einen CMOS-Bildsensor bildet, und einer Bauelement-Isolierschicht minimiert werden kann.
  • Zusätzliche Vorteile, Ziele und Merkmale der Erfindung sind teils in der nachfolgenden Beschreibung erörtert und ergeben sich für den Durchschnittsfachmann teils beim Studium der nachfolgenden Beschreibung oder bei der Ausführung der Erfindung. Diese Ziele und weitere Vorteile der Erfindung können durch die insbesondere in der vorliegenden schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen sowie in den beigefügten Zeichnungen dargelegte Struktur verwirklicht und erreicht werden.
  • Um diese Ziele und andere Vorteile zur erreichen, und gemäß dem Zweck der Erfindung, wie sie hier ausgeführt und allgemein beschrieben ist, umfaßt ein CMOS-Bildsensor ein Halbleitersubstrat einer ersten Leitfähigkeitsart mit mehreren Transistoren, einen aktiven Bereich, der jede Gate-Elektrode der Transistoren überdeckt, eine Bauelement-Isolierschicht benachbart dem aktiven Bereich und einen stark dotierten Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart, der zwischen dem aktiven Bereich und der Bauelement-Isolierschicht ausgebildet ist.
  • Gemäß einem anderen Aspekt umfaßt ein Verfahren zur Herstellung eines CMOS-Bildsensors die Erzeugung einer Bauelement-Isolierschicht, die einen aktiven Bereich auf einem Halbleitersubstrat einer ersten Leitfähigkeitsart festlegt, welcher ein erstes Photolack-Muster festlegt, das einen vorbestimmten Teil des aktiven Bereichs freiläßt, und die Erzeugung eines starkt dotierten Dotierungsionenbereichs der ersten Leitfähigkeitsart im freigelegten Substrat durch Implantieren stark dotierter Dotierungsionen der ersten Leitfähigkeitsart in die gesamte Oberfläche des Substrates.
  • Vorzugsweise umfaßt das Verfahren nach der Erzeugung stark dotierter Dotierungsionen der ersten Leitfähigkeitsart nacheinander ferner das Erzeugen einer Gate-Isolierschicht und einer Gate-Elektrode auf dem aktiven Bereich und der Bauelement-Isolierschicht, und das Erzeugen eines zweiten Photolack-Musters, um einen Teil, in dem die Bauelement-Isolierschicht und der stark dotierte Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart gebildet sind, nicht freizulegen.
  • Der stark dotierte Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart hat vorzugsweise eine Breite im Bereich von 200 Å bis 400 Å.
  • Vorzugsweise wird der stark dotierte Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart durch Ionenimplantation mit einer Konzentration von 1E12 bis 1E15 Ionen/cm2 gebildet.
  • Die Dotierungsionen der ersten Leitfähigkeitsart sind vorzugsweise entweder B-Ionen oder BF2-Ionen.
  • Vorzugsweise hat die beim ersten Photolack-Muster freigelegte Bauelement-Isolierschicht eine Breite im Bereich von 50 Å bis 2500 Å.
  • Der beim zweiten Photolack-Muster freigelegte Bereich ist vorzugsweise ein Bereich, in den Dotierungsionen einer zweiten Leitfähigkeitsart implantiert werden, um einen Diffusionsbereich für eine LDD-Struktur, Source- und Drain-Bereiche und/oder einen schwebenden Diffusionsbereich zu bilden.
  • Im aktiven Bereich, der die Gate-Elektroden überdeckt, welche den CMOS-Bildsensor gemäß der vorliegenden Erfindung bilden, wird der stark dotierte Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart an der Grenze zwischen dem aktiven Bereich unter jeder Gate-Elektrode und der Bauelement-Isolierschicht benachbart dem aktiven Bereich erzeugt. In diesem Fall ist es möglich, ein Problem, wie einen an der Grenze zwischen der Bauelement-Isolierschicht und dem aktiven Bereich durch die Implantation von Dotierungsionen der zweiten Leitfähigkeitsart verursachten Elektronenträger, zu lösen.
  • Es versteht sich, daß sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und erläuternd sind und zur näheren Erläuterung der beanspruchten Erfindung dienen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen, die dazu dienen, die Erfindung noch verständlicher zu machen, und in diese Anmeldung aufgenommen sowie Teil derselben sind, zeigen eine Ausführungsformen) der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 ein Schaltbild, das den Aufbau einer Pixeleinheit eines bekannten CMOS-Bildsensors darstellt,
  • 2 ein Layout, das eine Pixeleinheit eines bekannten CMOS-Bildsensors zeigt,
  • 3A bis 3C Schnittdarstellungen, welche die Verfahrensschritte zur Herstellung eines bekannten CMOS-Bildsensors entlang der Linie A-A' in 2 darstellen,
  • 4 eine Schnittdarstellung, die einen Aufbau eines bekannten CMOS-Bildsensors entlang der Linie B-B' in 2 veranschaulichen,
  • 5 ein Layout, das eine Pixeleinheit eines CMOS-Bildsensors gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
  • 6 eine Schnittdarstellung durch den Aufbau entlang der Linie C-C' in 5, und
  • 7A bis 7C Schnittdarstellungen, welche die Verfahrensschritte zur Herstellung eines CMOS-Bildsensors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nun wird näher auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingegangen, die anhand von Beispielen in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. In den Zeichnungen sind, soweit möglich, durchgehend die gleichen Bezugszeichen zur Kennzeichnung gleicher oder ähnlicher Teile verwendet.
  • Nachfolgend werden ein CMOS-Bildsensor gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zu dessen Herstellung wie folgt beschrieben:
    5 ist ein Layout, das eine Pixeleinheit eines CMOS-Bildsensors gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie 5 zeigt, ist ein aktiver Bereich auf einem Halbleitersubstrat einer ersten Leitfähigkeitsart einer Pixeleinheit durch einen Feldbereich definiert. Der aktive Bereich entspricht einem Bereich innerhalb einer durchgezogenen Linie in 5. Der Feldbereich kennzeichnet einen Bereich, in dem eine (nicht gezeigte) Bauelement-Isolierschicht ausgebildet ist, und entspricht einem Bereich außerhalb des aktiven Bereichs. Eine Gate-Elektrode eines Rücksetz-Transistors Rx 120, eine Gate-Elektrode eines Treibertransistors Dx 130 und eine Gate-Elektrode eines Ansteuertransistors Sx 140 sind so angeordnet, daß sie einen vorbestimmten Teil des aktiven Bereichs überdecken. Auf einer Seite des aktiven Bereichs ist eine von der Bauelement-Isolierschicht umgebene Photodiode ausgebildet.
  • Im aktiven Bereich, der die Gate-Elektroden überdeckt, ist ein stark dotierter Dotierungsionenbereich P+ 604 der ersten Leitfähigkeitsart an der Grenze zwischen dem aktiven Bereich unter jeder Gate-Elektrode und der Bauelement-Isolierschicht benachbart dem aktiven Bereich ausgebildet.
  • Der aktive Bereich, der die Gate-Elektroden überdeckt und diesen benachbart ist, entspricht einem Dotierungsionenimplantationsbereich einer zweiten Leitfähigkeitsart zur Ausbildung eines Diffusionsbereichs für eine LDD-Struktur, von Source- und Drain-Bereichen oder eines schwebenden Diffusionsbereich durch die Verfahrensschritte zur Herstellung eines typischen CMOS-Bildsensors.
  • Nun wird der Aufbau des CMOS-Bildsensors eines Schnitts entlang der Linie C-C' der 5 anhand der 6 beschrieben. Die Linie C-C' der 5 kennzeichnet den Schnitt eines Teils, in dem die Gate-Elektrode des Rücksetz-Transistors gebildet ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Gate-Elektrode des Treibertransistors und die Gate-Elektrode des Ansteuertransistors im Schnitt den gleichen Aufbau haben wie die Gate-Elektrode des Rücksetz-Transistors.
  • Wie 6 zeigt, ist auf einem Halbleitersubstrat 601 einer ersten Leitfähigkeitsart, z. B. auf einem P++-Monosiliziumsubstrat, eine P–-Epitaxialschicht P–-epi gebildet. In einem Feldbereich des Halbleitersubstrates 601 ist eine Bauelement-Isolierschicht 602 ausgebildet, um einen aktiven Bereich des Halbleitersubstrates 601 zu definieren. Die Bauelement-Isolierschicht 602 wird durch ein STI-Verfahren oder ein Verfahren zur lokalen Oxidation von Silizium (LOCOS) gebildet. An der Grenze zwischen der Bauelement-Isolierschicht 602 und dem aktiven Bereich ist ein stark dotierter Dotierungsionenbereich P+ 604 einer ersten Leitfähigkeitsart gebildet. Der stark dotierte Dotierungsionenbereich P+ 604 der ersten Leitfähigkeitsart hat eine Breite im Bereich von 200 Å bis 400 Å.
  • Indessen entspricht, wie zuvor beschrieben, der durch die Bauelement-Isolierschicht 602 festgelegte aktive Bereich einem Dotierungsionenbereich einer zweiten Leitfähigkeitsart zur Ausbildung eines Diffusionsbereichs für eine LDD-Struktur, von Source- und Drain-Bereichen oder eines schwebenden Diffusionsbereichs. Der stark dotierte Dotierungsionenbereich 604 der ersten Leitfähigkeitsart fängt Elektronenträger ein, die durch einen mittels Ionenimplantation an der Grenze zwischen der Bauelement-Isolierschicht 602 und dem aktiven Bereich verursachten Defekt entstehen, und stellt einen Wiedervereinigungsbereich zwischen Elektionen- und Defektelektronenträgern her, die im stark dotierten Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart vorliegen.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des zuvor erwähnten CMOS-Bildsensor gemäß der vorliegenden Erfindung näher beschrieben: Wie in 7A gezeigt ist, wird ein Halbleitersubstrat 601, z. B. das P-Monosiliziumsubstrat P++-sub 601, vorbereitet. Zuvor kann im P-Halbleitersubstrat 601 eine P–-Epitaxialschicht P–-epi gebildet sein. Die P–-Epitaxialschicht bildet tief in einer Photodiode einen Sperrschichtbereich, um die Fähigkeit einer Photodiode, bei niedriger Spannung optische Ladungen zu sammeln, zu erhöhen und die optische Empfindlichkeit zu verbessern.
  • Anschließend wird im Feldbereich des Halbleitersubstrates 601 die Bauelement-Isolierschicht 601 durch das STI-Verfahren oder das LOCOS-Verfahren ausgebildet, um den aktiven Bereich des Halbleitersubstrates 601 zu definieren. Die Bauelement-Isolierschicht 602 kann durch ein Polypuffer-LOCOS (PBL)-Verfahren oder durch ein „recessed LOCOS (R-LOCOS)"-Verfahren gebildet werden.
  • In einem Zustand, in dem die Bauelement-Isolierschicht 602 gebildet ist, wie dies in 7B gezeigt ist, wird eine Photolack-Schicht auf die gesamte Oberfläche des Substrates 601 aufgebracht. Die Photolack-Schicht wird photolithogiaphisch selektiv strukturiert, um ein Photolack-Muster 603 zu erzeugen. Der aktive Bereich und die Bauelement-Isolierschicht 602 sind durch das Photolack-Muster 603 teilweise freigelegt, d.h. ein vorbestimmter Teil, in dem sich der aktive Bereich an die Bauelement-Isolierschicht 602 anschließt, ist durch das Photolack-Muster 603 freigelassen. Die Breite des durch das Photolack-Muster 603 freigelassenen aktiven Bereichs beträgt 200 Å bis 400 Å, während die Breite der durch die Photolack-Schicht 603 freigelassenen Bauelement-Isolierschicht 602 50 Å bis 2500 Å beträgt. Diese Abmessungen hängen von einer Lichtquelle ab, die während eines Belichtungsvorgangs des typischen Photolithographie-Verfahrens verwendet wird.
  • Im einzelnen umfaßt das Photolithographieverfahren zur Bildung des Photolack-Musters dessen Aufbringung, Belichtung, Entwicklung und Entfernung. Der Belichtungsvorgang ist ein Hauptfaktor für ein präzises Profil der Photolack-Schicht. Beim Belichtungsvorgang wird ein vorbestimmter Teil der Photolack-Schicht unter Verwendung von UV-Licht oder DUV-Licht als Lichtquelle belichtet. Wegen der hohen Packungsdichte von Halbleiterbauteilen sinkt gegenwärtig die Wellenlänge der Lichtquelle stetig. Die I-Linie, die derzeit als Lichtquelle verbreitet zum Einsatz kommt, hat eine Wellenlänge von 365 nm.
  • Für den Fall, daß die Photolack-Schicht mit der I-Linie als Lichtquelle strukturiert wird, liegt aufgrund von Faktoren, wie der Wellenlängenbreite, eine Abweichung von 0,15 μm zwischen dem ursprünglich vorgegebenen Profil und dem erzeugten Photolack-Muster vor.
  • Von diesen technischen Gegebenheiten ausgehend, wird die Breite des aktiven Bereichs und der vom Photolack-Muster offen gelassenen Bauelement-Isolierschicht 602 unter Berücksichtigung der Belichtungsabweichung der I-Linie eingestellt.
  • Wenn das Photolack-Muster erzeugt ist, werden die stark dotierten Dotierungsionen der ersten Leitfähigkeitsart in die gesamte Oberfläche des Substrates 601 implantiert. Dabei können B-Ionen oder BF2-Ionen als Dotierungsionen der ersten Leitfähigkeitsart verwendet werden, die vorzugsweise in einer Konzentration von IE12 bis IE15 Ionen/cm2 implantiert werden. Durch Ionenimplantation in das Substrat 601 des aktiven Bereichs, der sich an die Bauelement-Isolierschicht 601 anschließt, wird der stark dotierte Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart gebildet.
  • Indessen werden die Dotierungsionen der ersten Leitfähigkeitsart vorzugsweise vor der Implantation der Dotierungsionen der zweiten Leitfähigkeitsart implantiert, um einen Diffusionsbereich für eine LDD-Struktur, einen Source- und Drain-Bereich oder einen schwebenden Diffusionsbereich im aktiven Bereich zu bilden.
  • In einem Zustand, in dem der Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart gebildet ist, wie dies in 7C gezeigt ist, werden nacheinander eine Gate-Isolierschicht 605 und eine Gate-Elektrode 606 auf dem aktiven Bereich und auf der Bauelement-Isolierschicht 602 gebildet. Dabei werden die stark dotierten Dotierungsionen der zweiten Leitfähigkeitsart in die gesamte Oberfläche des Substrates 601 implantiert. Zu diesem Zeitpunkt werden die Bauelement-Isolierschicht 602 oder sowohl die Bauelement-Isolierschicht 602 als auch der Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart mit einer Ionenimplantationsmaske, wie z. B. einem Photolack-Muster 607, maskiert.
  • Der Diffusionsbereich für eine LDD-Struktur, die Source- und Drain-Bereiche oder der schwebende Diffusionsbereich wird (werden) im aktiven Bereich durch Implantation von Dotierungsionen der ersten Leitfähigkeitsart gebildet. In diesem Fall liefert der Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart Defektelektronenträger, da der Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart zuvor an der Grenze zwischen dem aktiven Bereich und der Bauelement-Isolierschicht 602 gebildet wurde, und bewirkt eine Defektelektronen-Rekombinierung. Somit kann man ein Problem, wie durch einen Defekt an der Grenze zwischen der Bauelement-Isolierschicht 602 und dem aktiven Bereich durch die Implantation von Dotierungsionen der zweiten Leitfähigkeitsart verursachte Elektronenträger, lösen.
  • Zwar wurde das Verfahren zur Herstellung eines CMOS-Bildsensors gemäß der vorliegenden Erfindung anhand des Schnittes entlang der Linie C-C' der 5 beschrieben, doch trifft dies in gleichem Maße auf den Aufbau im Schnitt durch die Gate-Elektroden aller einen CMOS-Bildsensor bildenden Transistoren zu.
  • Ferner können bei Ausführung der vorliegenden Erfindung, wenngleich ein auf drei Transistoren beruhender CMOS-Bildsensor beschrieben wurde, auch andere CMOS-Bildsensoren unter Vermeidung einer Beschädigung des Substrates aufgrund einer Ionenimplantation an der Grenze zwischen dem aktiven Bereich und der Bauelement-Isolierschicht verwirklicht werden.
  • Wie zuvor erwähnt, haben der CMOS-Bildsensor und das Verfahren zu dessen Herstellung die folgenden Vorteile:
    Im aktiven Bereich, der die Gate-Elektroden überdeckt, welche den CMOS-Bildsensor bilden, wird der stark dotierte Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart an der Grenze zwischen dem aktiven Bereich unter jeder Gate-Elektrode und der Bauelement-Isolierschicht benachbart dem aktiven Bereich erzeugt. So kann man ein Problem, wie an der Grenze zwischen der Bauelement-Isolierschicht und dem aktiven Bereich durch die Implantation von Dotierungsionen der zweiten Leitfähigkeitsart verursachte Elektronenträger, lösen.
  • Für den Fachmann ist es ersichtlich, daß verschiedene Modifikationen und Änderungen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken oder vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Dabei soll die vorliegende Erfindung auch ihre Modifikationen und Änderungen umfassen, sofern diese im unmittelbaren oder äquivalenten Schutzbereich der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims (10)

  1. CMOS-Bildsensor mit: einem Halbleitersubstrat einer ersten Leitfähigkeitsart, das mehrere Transistoren aufweist, einem aktiven Bereich, der jede Gate-Elektrode der Transistoren überdeckt, einer Bauelement-Isolierschicht benachbart dem aktiven Bereich und einem stark dotierten Dotierungsionenbereich einer ersten Leitfähigkeitsart, der zwischen dem aktiven Bereich und der Bauelement-Isolierschicht gebildet ist.
  2. CMOS-Bildsensor nach Anspruch 1, wobei der stark dotierte Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart eine Breite im Bereich von 200 Å bis 400 Å aufweist.
  3. CMOS-Bildsensor nach Anspruch 1, wobei der aktive Bereich einem Bereich entspricht, in den Dotierungsionen einer zweiten Leitfähigkeitsart implantiert werden, um einen Diffusionsbereich für eine LDD-Struktur, Source- und Drain-Bereiche und/oder einen schwebenden Diffusionsbereich zu bilden.
  4. Verfahren zur Herstellung eines CMOS-Bildsensors, bei dem: eine Bauelement-Isolierschicht gebildet wird, die einen aktiven Bereich auf einem Halbleitersubstrat einer ersten Leitfähigkeitsart definiert, ein erstes Photolack-Muster gebildet wird, das einen vorbestimmten Teil der Bauelement-Isolierschicht und einen vorbestimmten Teil des aktiven Bereichs freilegt, und im freigelegten Substrat ein stark dotierter Dotierungsionenbereich einer ersten Leitfähigkeitsart durch Implantieren stark dotierter Dotierungsionen der ersten Leitfähigkeitsart in die gesamte Oberfläche des Substrates gebildet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem nach der Bildung der stark dotierten Dotierungsionen der ersten Leitfähigkeitsart ferner: nacheinander eine Gate-Isolierschicht und eine Gate-Elektrode auf dem aktiven Bereich und auf der Bauelement-Trennschicht erzeugt werden und ein zweites Photolack-Muster gebildet wird, um einen Teil, in dem die Bauelement-Isolierschicht und der stark dotierte Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart gebildet sind, nicht freizulassen.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der stark dotierte Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart eine Breite im Bereich von 200 Å bis 400 Å aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der stark dotierte Dotierungsionenbereich der ersten Leitfähigkeitsart durch Ionenimplantation mit einer Konzentration von IE12 bis IE15 Ionen/cm2 gebildet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Dotierungsionen der ersten Leitfähigkeitsart entweder B-Ionen oder BF2-Ionen sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die durch das erste Photolack-Muster freigelassene Bauelement-Isolierschicht eine Breite im Bereich von 50 Å bis 2500 Å hat.
  10. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der durch das zweite Photolack-Muster freigelassene Bereich ein Bereich ist, in den Dotierungsionen einer zweiten Leitfähigkeitsart implantiert werden, um einen Diffusionsbereich für eine LDD-Struktur, Source- und Drain-Bereiche und/oder einen schwebenden Diffusionsbereich zu bilden.
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