DE102007060838A1

DE102007060838A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors

Info

Publication number: DE102007060838A1
Application number: DE102007060838A
Authority: DE
Inventors: Sang Gi Booecheon Lee
Original assignee: Dongbu HitekCo Ltd
Current assignee: DB HiTek Co Ltd
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2008-07-10
Also published as: KR20080060419A; JP2008166783A; CN101211838A; US20080160667A1; KR100851751B1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, das Schritte des Ausbildens eines ersten Isolationsbereichs und eines ersten Justierungs-Schlüssels in einem Halbleitersubstrat unter Verwendung eines ersten Masken-Musters als Maske; und dann Ausbilden einer ersten Fotodiode im Halbleitersubstrat unter Verwendung eines zweiten Masken-Musters als Maske umfassen kann.

Description

HINTERGRUND
Ein Bildsensor ist ein Halbleiterbauelement zur Umwandlung eines Bildes in ein elektrisches Signal. Bildsensoren können in ladungsgekoppelte Bauelemente (CCD) und in Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Bildsensoren klassifiziert werden. Ein CCD-Bildsensor kann eine Vielzahl von MOS-Kondensatoren enthalten, die durch Licht erzeugte Ladungsträger bewegen. Ein CMOS-Bildsensor kann eine Vielzahl von Einheitspixeln und einen CMOS-Logik-Schaltkreis enthalten, der die Ausgangssignale der Einheitspixel steuert.
Ein Bildsensor kann ein Substrat, eine Vielzahl von Fotodioden, einschließlich einer Fotodiode für rot, einer Fotodiode für grün und einer Fotodiode für blau, eine Vielzahl von Anschlüssen zur Übertragung der in jeder Fotodiode erzeugten elektrischen Signale an die Oberfläche des Halbleitersubstrates und einen Transistor zur Übertragung der elektrischen Signale enthalten. In einem solchen Bildsensor kann die Isolation zwischen Bildelementen wichtig sein. Fremdatome für die elektrische Isolation zwischen den Bildpunkten können implantiert werden, indem ein Muster-Prozess angewendet wird, so dass ein Isolationsbereich im Halbleitersubstrat hergestellt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Ausführungen beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, welche das Ausbilden eines Isolationsbereichs zwischen Fotodioden und einen Justierungs-Schlüssel unter Verwendung einer Maske umfassen kann.
Ausführungen beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, das die Gesamtzahl von Prozessen zum Ausbilden eines Isolationsbereichs zwischen Fotodioden unter Verwendung einer Maske und das anschließende Ausbilden eines Justierungs-Schlüssels unter Verwendung derselben Maske verringern kann.
Ausführungen beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, das mindestes einen der folgenden Schritte enthalten kann:
Ausbilden eines ersten Isolationsbereichs und eines ersten Justierungs-Schlüssels in einem Halbleitersubstrat unter Verwendung eines ersten Masken-Musters als Maske;
und dann Ausbilden einer ersten Fotodiode im Halbleitersubstrat unter Verwendung eines zweiten Masken-Musters als Maske.
Ausführungen beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, das mindestes einen der folgenden Schritte enthalten kann:
Ausbilden eines ersten Masken-Musters über einem Halbleitersubstrat, wobei das erste Masken-Muster eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung hat;
Ausbilden eines Isolationsbereichs im Halbleitersubstrat an der ersten Öffnung unter Verwendung des ersten Masken-Musters als Maske;
Ausbilden eines Justierungs-Schlüssels im Halbleiter an der zweiten Öffnung unter Verwendung des ersten Masken-Musters als Maske;
Entfernen des ersten Masken-Musters;
Ausbilden eines zweiten Masken-Musters über dem Halbleitersubstrat, das den Isolationsbereich enthält; und
dann Ausbilden einer ersten Fotodiode unter Verwendung des zweiten Masken-Musters als Maske, und Entfernen des zweiten Masken-Musters.
Ausführungen beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, das mindestes einen der folgenden Schritte enthalten kann:
Ausbilden eines ersten Isolationsbereichs und eines ersten Justierungs-Schlüssels in einem Halbleitersubstrat unter Verwendung eines ersten Masken-Musters als Maske und dann Entfernen des ersten Masken-Musters;
Ausbilden einer ersten Fotodiode im Halbleitersubstrat unter Verwendung eines zweiten Masken-Musters als Maske, und Entfernen des zweiten Masken-Musters;
Ausbilden einer ersten Epitaxieschicht über dem Halbleitersubstrat;
Ausbilden eines zweiten Isolationsbereichs und eines zweiten Justierungs-Schlüssels in der ersten Epitaxieschicht unter Verwendung eines dritten Masken-Musters als Maske und dann Entfernen des dritten Masken-Musters;
Ausbilden einer zweiten Fotodiode in der ersten Epitaxieschicht unter Verwendung eines vierten Masken-Musters als Maske und dann Entfernen des vierten Masken-Musters;
Ausbilden einer zweiten Epitaxieschicht über der ersten Epitaxieschicht;
Ausbilden eines dritten Isolationsbereichs und eines dritten Justierungs-Schlüssels in der zweiten Epitaxieschicht unter Verwendung eines fünften Masken-Musters als Maske und dann Entfernen des fünften Masken-Musters; und dann
Ausbilden einer dritten Fotodiode in der zweiten Epitaxieschicht unter Verwendung eines sechsten Masken-Musters als Maske.
ZEICHNUNGEN
Die beispielhaften 1 bis 4 zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß Ausführungen.
BESCHREIBUNG
In der Beschreibungen der Ausführung versteht sich von selbst, dass wenn eine Schicht (eine Beschichtung), ein Bereich, ein Muster oder eine Struktur als "auf/oberhalb von/über/obere" oder "unter/unterhalb von/unten/untere" einer anderen Schicht (oder Beschichtung), einem anderen Bereich, einem anderen Muster oder einer anderen Struktur bezeichnet wird, sie direkt auf der anderen Schicht (oder Beschichtung), dem anderen Bereich, dem anderen Muster oder der anderen Struktur liegen kann, oder zusätzlich eine dazwischen liegende Schicht (oder Beschichtung), ein anderer Bereich, ein anderes Muster oder eine andere Struktur dazwischen vorhanden sein können. Die Bedeutung muss somit entsprechend der technischen Idee der Erfindung bewertet werden.
Wie in der beispielhaften 1 gezeigt, kann um einen ersten Justierungs-Schlüssel 13 und einen ersten Isolationsbereich 15 vor dem Ausbilden einer ersten Fotodiode auszubilden, ein erstes Fotolack-Muster P11 auf und/oder über dem Halbleitersubstrat 10 ausgebildet werden. Das erste Fotolack-Muster P11 kann eine erste Öffnung 13a und eine zweite Öffnung 15a enthalten, die darin ausgebildet sind. Die erste Öffnung 13a und die zweite Öffnung 15a können in einem Bereich ausgebildet werden, in dem der erste Justierungs-Schlüssel 13, bzw. der erste Isolationsbereich 15 ausgebildet werden.
Das erste Fotolack-Muster P11 kann ausgebildet werden, indem eine Maske zum Ausbilden des Justierungs-Schlüssels benutzt wird, um einen ersten Isolationsbereich und einen Justierungs-Schlüssel-Bereich offen zu legen. Der erste Isolationsbereich 15 kann dann im ersten Isolationsbereich des Halbleitersubstrates 10 ausgebildet werden, indem Dotierungs-Ionen, wie z. B. Bor (B), in das Halbleitersubstrat 10 implantiert werden, wozu das erste Fotolack-Muster P11 als Vor-Maske verwendet wird. Dann kann ein Ätzprozess durchgeführt werden, um den ersten Justierungs-Schlüssel 13 auszubilden. Das erste Fotolack-Muster P11 kann dann entfernt werden. Folglich können zwei Prozesse zum Ausbilden des ersten Isolationsbereichs 15 und des ersten Justierungs-Schlüssels 13 durch einen Muster-Prozess unter Verwendung einer Maske gleichzeitig ausgeführt werden.
Im Ätzprozess wird ein geätzter Teil im ersten Isolationsbereich 15 ausgebildet. Der geätzte Teil hat aber einen geringen Einfluss auf die Isolationsqualität des ersten Isolationsbereichs 15.
Wie in 2 gezeigt, kann dann auf und/oder über dem Halbleitersubstrat 10 ein zweites Fotolack-Muster P12 zum Ausbilden einer Fotodiode 14 für rot ausgebildet werden. Das zweite Fotolack-Muster P12 wird auf und/oder über dem ersten Isolationsbereich 15 ausgebildet. Eine erste Fotodiode, wie z. B. die Fotodiode 14 für rot kann dann ausgebildet werden, indem Dotierungs-Ionen, wie z. B. Arsen (As) implantiert werden, wobei das zweite Fotolack-Muster P12 als Maske verwendet wird. Der zweite Fotolack P12 kann dann entfernt werden.
Wie in 3 gezeigt, kann dann eine Epitaxieschicht 17 durch Aufwachsen auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates 10 ausgebildet werden, in dem die Fotodiode 14 für rot ausgebildet ist. Dann kann ein drittes Fotolack-Muster P13 zum Ausbilden eines zweiten Justierungs-Schlüssels 16 und eines zweiten Isolationsbereichs 19 ausgebildet werden. Das dritte Fotolack-Muster P13 kann eine dritte Öffnung 16a und eine vierte Öffnung 19a enthalten, die darin ausgebildet sind. Die dritte Öffnung 16a und die vierte Öffnung 19a können in einem Bereich ausgebildet werden, in dem der zweite Justierungs-Schlüssel 16, bzw. der zweite Isolationsbereich 19 ausgebildet sind.
Das dritte Fotolack-Muster P13 kann unter Verwendung einer Maske zum Ausbilden des zweiten Justierungs-Schlüssels 16 ausgebildet werden, um den zweiten Isolationsbereich 19 zusammen mit dem Bereich des zweiten Justierungs-Schlüssels 16 offen zu legen.
Der zweite Isolationsbereich 19 kann dann ausgebildet werden, indem Dotierungs-Ionen, wie z. B. Bor (B) in die Epitaxieschicht 17 implantiert werden, wozu das dritte Fotolack-Muster P13 als Maske benutzt wird. Dann kann ein Ätzprozess durchgeführt werden, um den zweiten Justierungs-Schlüssel 16 auszu bilden. Das dritte Fotolack-Muster P13 kann dann entfernt werden. Folglich können durch eine Muster-Verarbeitung unter Verwendung einer Maske zwei Prozesse zum Ausbilden des zweiten Isolationsbereichs 19 und des zweiten Justierungs-Schlüssels 16 gleichzeitig ausgeführt werden.
In dem Ätzprozess wird ein geätzter Teil im zweiten Isolationsbereich 19 ausgebildet. Der geätzte Teil hat aber nur einen geringen Einfluss auf die Isolationsqualität des zweiten Isolationsbereichs 19.
Wie in der beispielhaften 4 gezeigt, kann dann auf und/oder über der Epitaxieschicht 17 ein viertes Fotolack-Muster P14 zum Ausbilden einer zweiten Fotodiode, wie z. B. der Fotodiode 18 für grün ausgebildet werden. Das vierte Fotolack-Muster P14 kann dann auf und/oder über dem zweiten Isolationsbereich 19 ausgebildet werden. Die Fotodiode 18 für grün kann dann ausgebildet werden, indem Dotierungs-Ionen, wie z. B. Arsen (As) implantiert werden, wobei das vierte Fotolack-Muster P14 als Maske verwendet wird.
Als nächstes können, nachdem eine weitere Epitaxieschicht durch Aufwachsen einer weiteren Epitaxieschicht ausgebildet wurde, Prozesse, mit denen eine dritte Fotodiode, wie z. B. eine Fotodiode für blau ausgebildet werden, durchgeführt werden, um einen vertikalen Bildsensor herzustellen.
Gemäß Ausführungen kann obwohl eine vorhandene Maske benutzt wird, die Anzahl der Masken-Prozesse verringert werden, so dass ein Prozess zur Herstellung des Bildsensors vereinfacht werden kann, dessen Herstellungskosten verringert werden können und dessen Isolationseigenschaften verbessert werden können.
Obwohl Ausführungen mit Bezug auf eine Anzahl beispielhafter Ausführungen beschrieben wurden, sei bemerkt, dass zahlreiche weitere Abwandlungen und Ausführungen durch Fachkundige entworfen werden können, welche unter Prinzip und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fallen. Insbesondere sind viele Änderungen und Abwandlungen der Bauteile und/oder der Anordnungen der fraglichen Kombinationsanordnung innerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung, der Zeichnungen und der beigefügten Ansprüche möglich. Zusätzlich zu Änderungen und Abwandlungen der Bauteile und/oder der Anordnungen sind alternative Verwendungen gleichfalls für Fachkundige ersichtlich.

Claims

Ein Verfahren, umfassend: Ausbilden eines ersten Masken-Musters über einem Halbleitersubstrat, wobei das erste Masken-Muster eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung hat; Ausbilden eines Isolationsbereichs im Halbleitersubstrat an der ersten Öffnung unter Verwendung des ersten Masken-Musters als Maske; Ausbilden eines Justierungs-Schlüssels im Halbleiter in der zweiten Öffnung unter Verwendung des ersten Masken-Musters als Maske; Entfernen des ersten Masken-Musters; Ausbilden eines zweiten Masken-Musters über dem Halbleitersubstrat einschließlich des ersten Isolationsbereichs; und dann Ausbilden einer ersten Fotodiode unter Verwendung des zweiten Masken-Musters als Maske, und Entfernen des zweiten Masken-Musters.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die erste Fotodiode eine beliebige aus einer Fotodiode für rot und einer Fotodiode für grün ist.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, das ferner das Ausbilden einer zweiten Fotodiode nach dem Ausbilden der ersten Fotodiode umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Ausbilden der zweiten Fotodiode folgendes umfasst: Ausbilden einer ersten Epitaxieschicht über dem Halbleitersubstrat; Ausbilden eines dritten Masken-Musters über der Epitaxieschicht, wobei das dritte Masken-Muster eine dritte Öffnung und eine vierte Öffnung hat; Ausbilden eines zweiten Isolationsbereichs in der ersten Epitaxieschicht an der dritten Öffnung unter Verwendung des dritten Masken-Musters als Maske; Ausbilden eines zweiten Justierungs-Schlüssels in der ersten Epitaxieschicht an der vierten Öffnung unter Verwendung des dritten Masken-Musters als Maske; Entfernen des dritten Masken-Musters; Ausbilden eines vierten Masken-Musters über der ersten Epitaxieschicht einschließlich des zweiten Isolationsbereichs; und dann Ausbilden der zweiten Fotodiode unter Verwendung des vierten Masken-Musters als Maske, und Entfernen des zweiten Masken-Musters.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei die zweite Fotodiode eine beliebige aus einer Fotodiode für rot und einer Fotodiode für grün ist.
Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 3 bis 5, das ferner das Ausbilden einer dritten Fotodiode nach dem Ausbilden der zweiten Fotodiode umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Ausbilden der dritten Fotodiode folgendes umfasst: Ausbilden einer zweiten Epitaxieschicht über der ersten Epitaxieschicht; Ausbilden eines fünften Masken-Musters über der zweiten Epitaxieschicht, wobei das fünfte Masken-Muster eine fünfte Öffnung und eine sechste Öffnung hat; Ausbilden eines dritten Isolationsbereichs in der zweiten Epitaxieschicht an der fünften Öffnung unter Verwendung des fünften Masken-Musters als Maske; Ausbilden eines dritten Justierungs-Schlüssels in der zweiten Epitaxieschicht an der sechsten Öffnung unter Verwendung des fünften Masken-Musters als Maske; Entfernen des fünften Masken-Musters; Ausbilden eines sechsten Masken-Musters über der zweiten Epitaxieschicht einschließlich des dritten Isolationsbereichs ; und dann Ausbilden der dritten Fotodiode unter Verwendung des sechsten Masken-Musters als Maske.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei die dritte Fotodiode eine Fotodiode für blau ist.
Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8, wobei das erste Masken-Muster ein Fotolack-Muster ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Ausbilden des ersten Isolationsbereichs das Implantieren von Dotierstoffen unter Verwendung der ersten Masken-Musters als Maske umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Dotierstoffe Bor umfassen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Ausbilden des ersten Justierungs-Schlüssels das Ätzen des Halbleitersubstrates unter Verwendung des ersten Masken-Musters als Maske umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Ausbilden der ersten Fotodiode das Implantieren von Dotierstoffen in das Halbleitersubstrat unter Verwendung des zweiten Masken-Musters als Maske umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Dotierstoffe Arsen umfassen.
Verfahren, umfassend: Ausbilden eines ersten Isolationsbereichs und eines ersten Justierungs-Schlüssels in einem Halbleitersubstrat, wobei das erste Masken-Muster als Maske verwendet wird, und dann Entfernen des ersten Masken-Musters; Ausbilden einer ersten Fotodiode im Halbleitersubstrat unter Verwendung eines zweiten Masken-Musters als Maske, und Entfernen des zweiten Masken-Musters; Ausbilden einer ersten Epitaxieschicht über dem Halbleitersubstrat; Ausbilden eines zweiten Isolationsbereichs und eines zweiten Justierungs-Schlüssels in der ersten Epitaxieschicht unter Verwendung eines dritten Masken-Musters als Maske, und dann Entfernen des dritten Masken-Musters; Ausbilden einer zweiten Fotodiode in der ersten Epitaxieschicht unter Verwendung des vierten Masken-Musters als Maske, und dann Entfernen des vierten Masken-Musters; Ausbilden einer zweiten Epitaxieschicht über der ersten Epitaxieschicht; Ausbilden eines dritten Isolationsbereichs und eines dritten Justierungs-Schlüssels in der zweiten Epitaxieschicht unter Verwendung eines fünften Masken-Musters als Maske und dann Entfernen des fünften Masken-Musters; und dann Ausbilden einer dritten Fotodiode in der zweiten Epitaxieschicht unter Verwendung eines sechsten Masken-Musters als Maske.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das erste Masken-Muster, das zweite Masken-Muster, das dritte Masken-Muster, das vierte Masken-Muster, das fünfte Masken-Muster und das sechste Masken-Muster jeweils ein Fotolack-Muster umfassen.
Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 16, wobei die erste Fotodiode, die zweite Fotodiode und die dritte Fotodiode jeweils aus arsenhaltigem Material zusammengesetzt sind.
Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 17, wobei die erste Fotodiode eine Fotodiode für rot ist, die zweite Fotodiode eine Fotodiode für grün ist und die dritte Fotodiode eine Fotodiode für blau ist.
Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 18, wobei der erste Isolationsbereich, der zweite Isolationsbereich und der dritte Isolationsbereich jeweils aus borhaltigem Material zusammengesetzt sind.
Verfahren, umfassend: Ausbilden eines ersten Isolationsbereichs und eines ersten Justierungs-Schlüssels in einem Halbleitersubstrat unter Verwendung eines ersten Masken-Musters als Maske; und dann Ausbilden einer ersten Fotodiode im Halbleitersubstrat unter Verwendung eines zweiten Masken-Musters als Maske.