DE102007046501A1 - Infrarot-Bildsensor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Bildsensor mit neuem Aufbau, wobei die Strahlungsabsorption verbessert ist. Dies erfolgt durch die Anordnung der Kontaktierungspads nicht wie bisher auf der Lichteintrittsseite, sondern auf der anderen Seite des Wafers.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Bildsensor mit neuem Aufbau, wobei die Strahlungsabsorption verbessert ist.
  • Bei den heutigen Bildaufnehmern für sichtbares Licht wie Digitalkameras, Videokameras, etc. werden als Detektorchip CCD (Charge coupled device) oder CMOS (Complementary Metaloxide Semiconductor) Chips mit mehreren Megapixel Auflösung verwendet. Speziell CMOS Chips setzen sich immer mehr gegenüber CCD Chips durch, da diese CMOS Chips bereits sehr viel Logik im Chip integriert haben. Diese Bildaufnehmer haben eine typische Baugröße von einigen mm2 bei einer Pixelgröße zwischen 2 und 10 μm. Die Chips werden aus Silizium gefertigt.
  • Bei den Detektorchips besteht immer der Bedarf, die Lichtempfindlichkeit zu steigern.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Bildsensor zur Verfügung zu stellen, bei dem die Lichtempfindlichkeit gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Bildaufnehmer, einen Detektorchip mit einer Lichteintrittsseite und einer Kontaktierungsseite umfassend, wobei die Lichteintrittsseite nicht die Kontaktierungsseite ist.
  • Bei bisherigen Detektorchips sind die Kontaktierungsseite, also die Seite des Wafers, auf der die Kontaktierungspads angeordnet sind, und die Lichteintrittsseite die gleichen, da der Lichteintritt nicht durch den Wafer hindurch erfolgen kann, wenn es sich um sichtbares Licht und einen Siliziumwafer handelt.
  • Für den Fall jedoch, dass infrarote Strahlung detektiert werden soll, wurde gefunden, dass die Beleuchtung durch das Substrat, also den Silizium-Wafer hindurch, realisierbar ist.
  • Somit kann entweder für eine geeignete Strahlung, also beispielsweise IR-Strahlung bei Siliziumwafern und bei geeigneten Substraten, also für die zu detektierende Strahlung transparente Substrate eine Anordnung realisiert werden, auf der Kontaktierungsseite und Lichteintrittsseite nicht gleich sind.
  • Mit der Erfindung wird für den infraroten Spektralbereich für Wellenlängen größer als ca. 1,2 μm eine sehr effektive und äußert praktikable Herstellung von CMOS Bildsensoren vorgeschlagen, womit sich Detektoren in diesem Spektralbereich kostengünstig herstellen lassen.
  • Zur Herstellung des CCD oder CMOS Chips wird auf einem Silizium Wafer, genau wie bei der herkömmlichen Technologie, bei der sich Kontaktierung und Lichteintrittsseite auf der gleichen Seite des Si-Wafers befinden, die Logik des Chips prozessiert.
  • Als Lichtabsorber in den Photodioden der Pixel wird ein Material verwendet, das in dem gewählten Spektralbereich aus Licht Ladungsträger erzeugt.
  • Diese Ladungsträger werden von den CMOS Schaltkreisen ausgewertet und zur Bilderzeugung genutzt. Erfindungsgemäß erfolgt beispielsweise der Lichteintritt von der Unterseite durch den Silizium Wafer hindurch, da Silizium für den oben genannten Spektralbereich im Infraroten transparent ist und sich die Kontaktierung auf der Oberseite des Wafers befindet.
  • Das infrarote Licht wird von dem nur aus Silizium bestehenden CMOS Chip transmittiert und erst in dem Absorber der Photodioden in Ladungsträger umgewandelt. Somit kann die Oberseite des Wafers, ohne den Lichteintritt zu behindern, zur Kontaktierung verwendet werden.
  • Im weiteren Verlauf des Herstellungsprozesses wird dann die abbildende Optik ebenfalls auf Waferlevel aus Silizium hergestellt. Dazu werden die entsprechenden Linsen mit bekannter Silizium-Technologie hergestellt und anschließend beispielsweise von unten mit dem Wafer verbunden. Abschließend können die CMOS Sensoren dann vereinzelt werden.
  • Durch die Verwendung von Silizium als Wafer-Substrat, Logikschaltungs-Material und Linse ist der Detektor komplett in Silizium Technologie kostengünstig herstellbar, weil beispielsweise eine Kombination von Plastiklinsen und Siliziumchips entfällt. Die Kontaktierungsseite und Lichteintrittsseite sind die beiden entgegen gesetzten Seiten des Wafers, was eine einfachere Weiterverarbeitung des Chips erlaubt.
  • Bei der Herstellung durchläuft der Si-Wafer bis zu 150 Prozessschritte, wobei nach dem Gesamtprozess der Kontaktierungspad bevorzugt auf der Oberseite des Wafers zu finden ist.
  • Auf der Unterseite erfolgt der Lichteintritt, da Silizium für den IR-Spektralbereich transparent ist. Ebenso wird auf der Unterseite des Wafers anschließend eine abbildende Optik angebracht.
  • Im Folgenden wird die Erfindung noch anhand zweier Figuren, die beispielhafte Ausführungsformen eines CMOS Bildsensor-Wafers zeigen, näher erläutert:
  • 1 zeigt einen Silizium-Wafer 1 mit einer Kontaktierung 2 auf der Oberseite 3 des Wafers 1 und dem Lichteintritt auf der Unterseite 4 des Wafers 1.
  • 2 zeigt eine Kombination eines Silizium Wafers 1 mit einer Silizium-Abbildungs-Optik 5, die auf der Unterseite 4 des Wafers 1 angeordnet ist, wobei die Kontaktierung 2 wieder auf der Oberseite 3 des Wafers angeordnet ist. Der Lichteintritt 6 erfolgt wieder über die Unterseite 4 des Wafers 1 auf der die abbildende Optik 5 angeordnet ist.
  • Der Lichteintritt kann auch über die Oberseite des Wafers erfolgen, dabei wird die Kontaktierung dann auf der Unterseite angeordnet sein.
  • Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Bildsensor mit neuem Aufbau, wobei die Strahlungsabsorption verbessert ist. Dies erfolgt durch die Anordnung der Kontaktierungspads nicht wie bisher auf der Lichteintrittsseite, sondern auf der anderen Seite des Wafers.

Claims (4)

  1. Bildaufnehmer, einen Detektorchip mit einer Lichteintrittsseite und einer Kontaktierungsseite umfassend, wobei die Lichteintrittsseite nicht die Kontaktierungsseite ist.
  2. Bildaufnehmer nach Anspruch 1, als Detektorchip einen CCD oder einen CMOS Chip auf einem Siliziumwafer umfassend.
  3. Bildaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Kontaktierungsseite des Chips die Oberseite des Wafers und die Lichteintrittsseite die Unterseite des Wafers sind.
  4. Bildaufnehmer nach einem der vorstehenden Ansprüche, der den Spektralbereich mit Wellenlängen größer 1,2 μm detektiert.
DE200710046501 2007-09-28 2007-09-28 Infrarot-Bildsensor Ceased DE102007046501A1 (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3217895A1 (de) * 1981-05-15 1982-12-02 Rockwell International Corp., 90245 El Segundo, Calif. Infrarot-strahlungsdetektor
US6259085B1 (en) * 1996-11-01 2001-07-10 The Regents Of The University Of California Fully depleted back illuminated CCD
US6429036B1 (en) * 1999-01-14 2002-08-06 Micron Technology, Inc. Backside illumination of CMOS image sensor

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