DE102008019129A1 - Bildsensor - Google Patents
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Abstract
Ein Bildsensor, der eine zweite Leitung enthält, die in einem oberen Teil eines Fotodioden-Bereichs als transparente Elektrode zum Weiterleiten von Licht ausgebildet ist. Die zweite Leitung besteht aus einem polymeren Material, das transparent und leitfähig ist.
Description
- Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht gemäß 35 U.S.C 119 die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2007-0039207 - HINTERGRUND
- Bildsensoren sind Halbleiterbauelemente zur Umwandlung optischer Bilder in elektrische Signale, und werden im Allgemeinen in Bildsensoren mit ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD) und in Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS) Bildsensoren unterteilt.
- Ein CCD-Bildsensor hat Nachteile, wie z. B. ein kompliziertes Ansteuerungsverfahren, eine hohe Stromaufnahme und einen komplizierten Herstellungsprozess, bei dem ein mehrphasiger Fotoprozess erforderlich ist.
- Als Folge der oben erwähnten Nachteile der CCD-Bildsensoren werden CMOS-Bildsensoren als nächste Generation der Bildsensoren angesehen. CMOS-Bildsensoren können einen Fotodioden-Bereich zum Empfangen eines Lichtsignals und zur Umwandlung des empfangenen Lichtsignals in ein elektrisches Signal, und einen Transistor-Bereich zur Verarbeitung des elektrischen Signals enthalten. In diesem Zusammenhang kann ein CMOS-Bildsensor eine Fotodiode und einen MOS-Transistor in einem Bildelement enthalten. Der CMOS-Bildsensor kann ein Bild erzeugen, indem er unter Verwendung der Fotodiode und des MOS-Transistors in einem Schalt-Modus elektrische Signale sequentiell erkennt.
- Die Fotodioden in einem CMOS-Bildsensor können horizontal mit den Transistoren angeordnet sein. Insbesondere werden die Fotodioden und die Transistoren horizontal benachbart nebeneinander auf und/oder über einem Halbleitersubstrat angeordnet. Daher ist zusätzlicher Platz oder zusätzliche Oberfläche für die Fotodiode erforderlich. Es kann sein, das das Erfordernis des zusätzlichen Platzes oder zusätzlicher Oberfläche nicht wünschenswert ist, da dadurch der Füllfaktor verringert und die Auflösung begrenzt werden. Darüber hinaus kann es sein, dass es schwierig ist, einen Prozess zum gleichzeitigen Ausbilden von Fotodioden und Transistoren auf und/oder über einem Halbleitersubstrat zu optimieren.
- Um diese Nachteile zu beseitigen, wurde ein Verfahren zur vertikalen Integration der Transistorschaltung und einer Fotodiode eingeführt.
- Das in
1 gezeigte Beispiel zeigt einen Bildsensor vom Typ mit vertikaler Integration, der ein Substrat110 , eine erste Leitung130 , die auf und/oder über dem Substrat110 ausgebildet ist, eine intrinsische Schicht150 , die auf und/oder über der ersten Leitung130 ausgebildet ist, eine zweite leitfähige Schicht160 , die auf und/oder über der intrinsischen Schicht150 ausgebildet ist, und eine zweite Leitung170 , die auf und/oder über dem Substrat110 ausgebildet ist, umfasst. Hier kann ein COM-Schaltkreis (nicht gezeigt), der eine untere Leitung120 hat, auf und/oder über dem Substrat110 ausgebildet werden. Die erste leitfähige Schicht140 kann zwischen der ersten Leitung130 und der intrinsischen Schicht150 ausgebildet sein. - Die erste Leitung
130 kann aus verschiedenen leitfähigen Materialien bestehen, wie z. B. einem Metall, einer Legierung und Siliziden. Zum Beispiel kann die erste Leitung130 aus Aluminium, Kupfer und Kobalt bestehen. Die erste Leitung130 kann durch ein Fotodioden-Bildelement oder durch ein Fotodioden-Bildelement mit einem Muster versehen sein, nachdem die erste leitfähige Schicht140 auf und/oder über der ersten Leitung130 ausgebildet wurde. - Die erste leitfähige Schicht
140 kann selektiv ausgebildet werden und als N-Schicht einer PIN-Diode dienen. Insbesondere kann die erste leitfähige Schicht140 aus einer leitfähigen Schicht vom N-Typ bestehen, die durch N-dotiertes amorphes Silizium ausgebildet wird. Die erste leitfähige Schicht140 kann aus a-Si:H, a-SiGe:H, a-SiC, a-SiN:H und a-SiO:H zusammengesetzt sein, indem Germanium, Kohlenstoff, Nitrid oder Sauerstoff zum amorphen Silizium hinzu gegeben wird. - Die intrinsische Schicht
150 kann als I-Schicht einer PIN-Diode dienen. Zum Ausbilden der intrinsischen Schicht150 kann N-dotiertes amorphes Silizium benutzt werden. Die zweite leitfähige Schicht160 kann als P-Schicht einer PIN-Diode dienen, insbesondere als leitfähige Schicht vom p-Typ. Die zweite leitfähige Schicht160 kann aus P-dotiertem amorphem Silizium bestehen. Die zweite Leitung170 kann als obere Elektrode einer Fotodiode dienen und elektrisch mit der offen liegenden unteren Leitung120a verbunden sein. Die zweite Leitung170 kann auch als transparente Elektrode ausgebildet sein, die eine hohe Lichtdurchlässigkeit und eine hohe Leitfähigkeit hat. Die zweite Leitung kann aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Cardium-Zinn-Oxid (CTO) bestehen. - Ein solcher Bildsensor vom Typ mit vertikaler Integration hat zahlreiche Nachteile. Zum Beispiel arbeitet die zweite Leitung
170 als obere Elektrode einer Fotodiode und ist somit ein Kernelement des Bildsensors mit vertikaler Integration. Weil die zweite Leitung170 aus einem Metall-Material, wie z. B. ITO, bestehen kann, kann sie wegen mangelnder Flexibilität leicht brechen oder sich ablösen. Hierdurch wird die Qualität und Zuverlässigkeit eines Produktes, bei dem ein solcher Bildsensor mit vertikaler Integration eingesetzt wird, beträchtlich verringert. - ZUSAMMENFASSUNG
- Folglich beziehen sich Ausführungen auf einen Bildsensor, der eine obere Elektrode einer Fotodiode hat, die aus einem polymeren Material besteht, das eine bessere Flexibilität hat.
- Ausführungen beziehen sich auf einen Bildsensor, bei dem ein leitfähiges, transparentes, Polymer-Material als transparente Elektrode zum Weiterleiten des Lichtes benutzt wird, die in einem oberen Bereich eines Fotodioden-Bereichs ausgebildet ist.
- Ausführungen beziehen sich auf einen Bildsensor, der eine transparente Elektrode enthält, die anstelle eines metallischen Materials aus einem leitfähigen, transparenten, polymeren Material besteht.
- Ausführungen beziehen sich auf einen Bildsensor, der eine Elektrode zum Weiterleiten des Lichtes enthalten kann, die über einem Substrat auf einem oberen Bereich eines Fotodioden-Bereichs ausgebildet ist, wobei die Elektrode aus einem transparenten, leitfähigen polymeren Material besteht.
- Ausführungen beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, das mindestens einen der folgenden Schrit te umfassen kann: Ausbilden einer ersten Leitung über einem Substrat; und dann Ausbilden einer intrinsischen Schicht über der ersten Leitung; und dann Ausbilden einer leitfähigen Schicht über der intrinsischen Schicht; und dann Ausbilden einer zweiten Leitung als Elektrode zum Weiterleiten von Licht in einem oberen Bereich eines Fotodioden-Bereichs, wobei die zweite Leitung aus einem transparenten, leitfähigen, polymeren Material besteht.
- Ausführungen beziehen sich auf einen Bildsensor, der mindestens eines der folgenden Dinge enthalten kann: Eine untere Leitung, die über einem Substrat ausgebildet ist; eine untere leitfähige Schicht, die über der ersten Leitung ausgebildet ist; eine intrinsische Schicht, die über der ersten leitfähigen Schicht ausgebildet ist; eine obere leitfähige Schicht, die über der intrinsischen Schicht ausgebildet ist; und eine obere Leitung, die über dem Substrat ausgebildet ist, das die obere leitfähige Schicht enthält, wobei die obere Leitung aus einem polymeren Material besteht.
- ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt beispielhaft einen Bildsensor des Typs mit vertikaler Integration. -
2 zeigt beispielhaft einen Bildsensor des Typs mit vertikaler Integration entsprechend den Ausführungen. -
3 zeigt beispielhaft ein Diagramm, das die Leitfähigkeit eines leitfähigen Polymers, wie z. B. Polythiophen, entsprechend den Ausführungen zeigt. - BESCHREIBUNG
- Wie in der beispielhaften
2 gezeigt, kann ein Bildsensor gemäß Ausführungen eine erste Leitung130 , die auf und/oder über einem Substrat110 ausgebildet ist, eine erste leitfähige Schicht140 , die auf und/oder über der ersten Leitung130 ausgebildet ist, eine intrinsische Schicht150 , die auf und/oder über der ersten leitfähigen Schicht140 ausgebildet ist, eine zweite leitfähige Schicht160 , die auf und/oder über der intrinsischen Schicht150 ausgebildet ist, und eine zweite Leitung170 , die auf und/oder über dem Substrat110 ausgebildet ist, das die zweite leitfähige Schicht160 enthält, enthalten. Das Substrat110 kann einen CMOS-Schaltkreis (nicht gezeigt) enthalten, der eine untere Leitung120 hat. - In dem Bildsensor entsprechend Ausführungen kann eine zweite Leitung
170' als obere Elektrode einer Fotodiode ausgebildet werden. Insbesondere kann die zweite Leitung170' als transparente Elektrode ausgebildet werden, die eine verbesserte Lichtdurchlässigkeit und Leitfähigkeit hat. Folglich kann die zweite Leitung170' aus einem leitfähigen polymeren Material bestehen, das verbesserte physikalische Eigenschaften hat, insbesondere eine ausgezeichnete Flexibilität. Ein solches leitfähiges Polymer-Material kann eines sein, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polyacetylen, Polyanilin, Poly(p-Phenylin), Polypyrol, Polythiopen, Poly(p-Phenylin-Vinylen), Poly(3,4-Ethylendioxy-Thiopen) und Poly(Thienylen-Vinylen) besteht. Obwohl die oben erwähnten polymeren Materialien speziell erwähnt wurden, kann jedes polymere Material ausgewählt werden, das transparent und leitfähig ist. - Solche polymeren Materialien werden zum Ausbilden der zweiten Leitung
170' ausgewählt, da sie eine verbesserte Lichtdurchlässigkeit haben, d. h. sie haben einen geringen Absorptions index und haben auch eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit, wie in dem Beispiel in3 gezeigt. - Eine aus einer dünnen Schicht bestehende zweite Leitung
170' aus einem leitfähigen polymeren Material kann durch mindestens einen der Prozesse Rotationsbeschichtung, chemisches Abscheiden aus der Gasphase (CVD) und Copolymerisation ausgebildet werden. - Beim Rotationsbeschichtungs-Prozess kann ein viskoses flüssiges Polymer auf und/oder über dem Substrat
110 aufgebracht werden. Eine Polymer-Schicht kann dann auf und/oder über der gesamten Oberfläche des Substrates110 aufgebracht werden, indem man das Substrat110 rotieren lässt. Die ausgebildete Polymer-Schicht kann dann durch einen Härtungsprozess gehärtet werden. - Beim Copolymerisations-Prozess kann ein polymeres Material, das aus Monomeren besteht, mit einem Elektrolyten gemischt werden, und eine Polymer-Schicht kann dann auf und/oder über dem Substrat
110 ausgebildet werden, indem das Polymer durch einen elektrochemischen Planting-Prozess (ECP) polymerisiert wird. Die als dünne Schicht ausgebildete Polymer-Schicht kann dann mit mindestens einem der Prozesse Trockenätzen, Nassätzen und Veraschung mit einem Muster versehen werden. Da solche Ätz- und Veraschungs-Prozesse einem Fachmann wohlbekannt sind, wird von einer detaillierten Beschreibung abgesehen. - Das beschriebene Ausbildungs-Verfahren ist ein subtraktives Verfahren zum Ausbilden einer Leitung durch Herstellen von Mustern. Das subtraktive Verfahren wurde umfangreich eingesetzt, um eine Metallleitung auszubilden, indem ein bestimm tes Material, in dem leicht Muster hergestellt werden können, wie z. B. Aluminium (Al), mit einem Muster versehen wird.
- Darüber hinaus kann ein Damaszener-Verfahren benutzt werden, um eine Leitung auszubilden. Das Damaszener-Verfahren wurde umfangreich eingesetzt, um eine Leitung aus einem Material auszubilden, das nicht einfach mit einem Muster zu versehen ist, wie z. B. Kupfer (Cu). Beim Damaszener-Verfahren wird eine Metallleitung ausgebildet, indem ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP) durchgeführt wird, nachdem eine Aussparung in einem Graben mit einem vorher festgelegten Material, wie z. B. Kupfer, gefüllt wurde.
- Gemäß Ausführungen kann die zweite Leitung
170' , die aus einem leitfähigen Polymer besteht, ausgebildet werden, indem mindestens eines des subtraktiven Verfahrens und des Damaszener-Verfahrens verwendet wird. - Wie oben beschrieben, kann der Bildsensor gemäß Ausführungen eine transparente Elektrode enthalten, die aus einem flexiblen Material, wie z. B. einem polymeren Material, besteht. Daher kann die Qualität und Zuverlässigkeit eines Produktes, in dem ein solcher Bildsensor eingesetzt wird, erhöht werden, indem verhindert wird, dass die transparente Elektrode bricht oder sich vom Substrat ablöst.
- Obwohl hier 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.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - KR 10-2007-0039207 [0001]
Claims (20)
- Ein Bildsensor, umfassend: Eine Elektrode zum Weiterleiten von Licht, die über einem Substrat in einem oberen Bereich eines Fotodioden-Bereichs ausgebildet ist, wobei die Elektrode aus einem transparenten, leitfähigen, polymeren Material gebildet ist.
- Der Bildsensor gemäß Anspruch 1, wobei die Elektrode durch mindestens einen der Prozesse Rotationsbeschichtung, chemisches Abscheiden aus der Gasphase (CVD) und Copolymerisation ausgebildet wird.
- Der Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das transparente, leitfähige, polymere Material eines ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polyacetylen, Polyanilin, Poly(p-Phenylin), Polypyrol, Polythiopen, Poly(p-Phenylin-Vinylen), Poly(3,4-Ethylendioxy-Thiopen) und Poly(Thienylen-Vinylen) besteht.
- Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Elektrode ausgebildet wird, indem mindestens eines des subtraktiven Verfahrens und des Damaszener-Verfahrens verwendet wird.
- Ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, umfassend: Ausbilden einer ersten Leitung über einem Substrat; und dann Ausbilden einer intrinsischen Schicht über der ersten Leitung; und dann Ausbilden einer leitfähigen Schicht über der intrinsischen Schicht; und dann Ausbilden einer zweiten Leitung als Elektrode zum Weiterleiten von Licht in einem oberen Bereich eines Fotodioden-Bereichs, wobei die Elektrode aus einem transparenten, leitfähigen, polymeren Material gebildet ist.
- Das Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das Ausbilden der zweiten Leitung ferner ein Ausbilden eines Musters in dem transparenten, leitfähigen, polymeren Material umfasst.
- Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei das transparente, leitfähige, polymere Material durch mindestens einen der Prozesse Rotationsbeschichtung, chemisches Abscheiden aus der Gasphase (CVD) und Copolymerisation ausgebildet wird.
- Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das transparente, leitfähige, polymere Material eines ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polyacetylen, Polyanilin, Poly(p-Phenylin), Polypyrol, Polythiopen, Poly(p-Phenylin-Vinylen), Poly(3,4-Ethylendioxy-Thiopen) und Poly(Thienylen-Vinylen) besteht.
- Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das transparente, leitfähige, polymere Material mit mindestens einem der Prozesse Trockenätzen, Nassätzen und Veraschung mit einem Muster versehen wird.
- Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die zweite Leitung ausgebildet wird, indem mindestens eines des subtraktiven Verfahrens und des Damaszener-Verfahrens verwendet wird.
- Ein Bildsensor, umfassend: eine untere Leitung, die über einem Substrat ausgebildet ist; eine untere leitfähige Schicht, die über der ersten Leitung ausgebildet ist; eine intrinsische Schicht, die über der ersten leitfähigen Schicht ausgebildet ist; eine obere leitfähige Schicht, die über der intrinsischen Schicht ausgebildet ist; und eine obere Leitung, die über dem Substrat ausgebildet ist, das die obere leitfähige Schicht enthält, wobei die obere Leitung aus einem polymeren Material gebildet ist.
- Der Bildsensor gemäß Anspruch 11, wobei die obere Leitung eine Elektrode zum Weiterleiten von Licht umfasst.
- Der Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei die obere Leitung über dem Substrat in einem oberen Bereich eines Fotodioden-Bereichs ausgebildet wird.
- Der Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die obere Leitung durch mindestens einen der Prozesse Rotationsbeschichtung, chemisches Abscheiden aus der Gasphase (CVD) und Copolymerisation ausgebildet wird.
- Der Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das polymere Material eines ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polyacetylen, Polyanilin, Poly(p-Phenylin), Polypyrol, Polythiopen, Poly(p-Phenylin-Vinylen), Poly(3,4-Ethylendioxy-Thiopen) und Poly(Thienylen-Vinylen) besteht.
- Der Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die obere Leitung ausgebildet wird, indem mindestens ei nes des subtraktiven Verfahrens und des Damaszener-Verfahrens verwendet wird.
- Der Bildsensor gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 16, wobei das polymere Material ein transparentes polymeres Material umfasst.
- Der Bildsensor gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 17, wobei das polymere Material ein leitfähiges polymeres Material umfasst.
- Der Bildsensor gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 18, wobei das polymere Material ein transparentes, leitfähiges, polymeres Material umfasst.
- Der Bildsensor gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 19, wobei der Bildsensor einen Bildsensor vom Typ mit vertikaler Integration umfasst.
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
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