DE102008030256A1 - Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Es werden ein Bildsensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitgestellt. Der Bildsensor kann ein vertikal angeordneter Bildsensor sein, wobei die Fotodiode über den Schaltkreisen auf dem Substrat bereitgestellt wird. Die Fotodiode kann auf einer unteren Elektrode ausgebildet werden, die elektrisch mit einem CMOS-Schaltkreis auf einem Substrat verbunden ist. Die Fotodiode kann eine PIN- oder PI-Fotodioden-Struktur haben, die eine intrinsische Schicht auf der unteren Elektrode und eine Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs auf der intrinsiuf der intrinsischen Schicht angeordnet werden, und die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs kann auf der Salizid-Schicht angeordnet werden. Die intrinsische Schicht kann ausgebildet werden, um einen Licht sammelnden Teil zu erzeugen, der eine konvex geformte obere Oberfläche bereitstellt.

Description

  • HINTERGRUND
  • Ein Bildsensor ist ein Halbleiterbauelement, das ein optisches Bild in ein elektrisches Signal umwandelt. Ein Bildsensor kann allgemein als Bildsensor mit ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD) oder als Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Bildsensor (CIS) klassifiziert werden.
  • Der CIS enthält eine Fotodiode und einen MOS-Transistor in einer Bildpunkt-Einheit. Der CIS detektiert die elektrischen Signale von Bildpunkt-Einheiten sequentiell in einem Schaltmodus, um ein Bild zu erzeugen.
  • Ein typischer CIS enthält einen Fotodioden-Bereich und einen Transistor, die für jede Bildpunkt-Einheit horizontal in einem Halbleitersubstrat angeordnet sind. Ein Lichtsignal wird im Fotodioden-Bereich in ein elektrisches Signal umgewandelt, und der Transistor verarbeitet das elektrische Signal.
  • Die Fotodiode eines solchen typischen CIS ist auf dem Substrat horizontal benachbart zu dem Transistor. Daher wird ein zusätzlicher Teil des Substrates für jede Bildpunkt-Einheit benötigt, um den Fotodioden-Bereich auszubilden.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG
  • Ausführungen der vorliegenden Erfindung liefern einen Bildsensor, in dem ein Transistor-Schaltkreis und eine Fotodiode vertikal integriert werden können, und ein Verfahren zur Herstellung des Bildsensors.
  • In einer Ausführung enthält ein Bildsensor: eine untere Elektrode auf einer Metall-Verbindung, die mit einem CMOS-Schaltkreis auf einem Halbleitersubstrat verbunden ist, wobei die Metall-Verbindung durch ein Zwischenschicht-Dielektrikum ausgebildet ist; eine intrinsische Schicht auf dem Zwischenschicht-Dielektrikum und der unteren Elektrode; eine Salizid-Schicht auf der intrinsischen Schicht; eine Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs auf der Salizid-Schicht; und eine obere Elektrode auf der Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs. In einer weiteren Ausführung kann die intrinsische Schicht einen konvex geformten oberen Oberflächen-Teil haben.
  • In einer anderen Ausführung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors: Ausbilden eines Transistor-Schaltkreises auf einem Halbleitersubstrat; Ausbilden eines Zwischenschicht-Dielektrikums und einer Metall-Verbindung auf dem Halbleitersubstrat, wobei die Metall-Verbindung mit dem Transistor-Schaltkreis auf dem Halbleitersubstrat verbunden ist; Ausbilden einer unteren Elektrode auf der Metall-Verbindung; Ausbilden einer intrinsischen Schicht auf dem Zwischenschicht-Dielektrikum und der unteren Elektrode; Ausbilden einer Salizid-Schicht auf der intrinsischen Schicht; Ausbilden einer Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs auf der Salizid-Schicht; und Ausbilden einer obere Elektrode auf der Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs.
  • Die Details einer oder mehrerer Ausführungen werden in den begleitenden Zeichnungen und der unten stehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Eigenschaften werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen deutlich.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1 bis 10 sind Querschnitts-Ansichten, die einen Prozess zur Herstellung eines Bildsensors gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Im Folgenden werden ein Bildsensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung detailliert mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Wenn hier unter Bezug auf Schichten, Bereiche, Muster oder Strukturen die Begriffe "auf" oder "über" verwendet werden, versteht sich von selbst, dass die Schicht, der Bereich, das Muster oder die Struktur sich direkt auf einer anderen Schicht oder Struktur befinden kann, oder auch dazwischen liegende Schichten, Bereiche, Muster oder Strukturen vorhanden sein können. Wenn unter Bezug auf Schichten, Bereiche, Muster oder Strukturen die Begriffe "unter" oder "unterhalb" verwendet werden, versteht sich von selbst, dass die Schicht, der Bereich, das Muster oder die Struktur sich direkt unter einer anderen Schicht oder Struktur befinden kann, oder auch dazwischen liegende Schichten, Bereiche, Muster oder Strukturen vorhanden sein können.
  • 10 ist eine Querschnitts-Ansicht eines Bildsensors gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • Mit Bezug auf 10 kann ein Halbleitersubstrat 10 mit einem Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Schaltkreis (gezeigt durch Transistor 11) bereitgestellt werden.
  • Der CMOS-Schaltkreis kann für jede Bildpunkt-Einheit bereitgestellt werden. In einer Ausführung kann der CMOS-Schaltkreis ein Schaltkreis des Typs mit vier Transistoren sein (Typ 4-Tr). Zum Beispiel enthält der Schaltkreis vom Typ 4-Tr einen Transfer-Transistor, einen Reset-Transistor, einen Ansteuerungs-Transistor und einen Auswahl-Transistor. Der Transfer-Transistor ist mit der Fotodiode verbunden, um eine empfangene Fotoladung in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Gemäß einer Ausführung kann der Transistor 11 ein Transfer-Transistor sein, und der Source-Bereich des Transfer-Transistors kann über eine Metall-Verbindung elektrisch mit der über dem CMOS-Schaltkreis angeordneten Fotodiode verbunden sein, wie in 10 gezeigt. Natürlich können andere CMOS-Schaltkreis-Designs verwendet werden, wie z. B. ein Schaltkreis vom Typ 3-Tr und vom Typ 5-Tr.
  • Ein Zwischenschicht-Dielektrikum 20, das eine Metall-Verbindung 31 und eine Kontaktfläche 32 enthält, ist auf einem Halbleitersubstrat 10 angeordnet. Das Zwischenschicht-Dielektrikum 20 kann eine Vielzahl von Schichten enthalten, und die Metall-Verbindung 31 kann vielfach bereitgestellt werden. Bestimmte der Metall-Verbindungen 31 können dazu benutzt werden, eine Fotodiode elektrisch mit dem CMOS-Schaltkreis zu verbinden.
  • Eine untere Elektrode 41 kann auf einer obersten Oberfläche der Metall-Verbindung 31 angeordnet werden. In bestimmten Ausführungen kann die untere Elektrode 41 aus einem Metall ausgebildet werden, wie Chrom (Cr), Titan (Ti), Titan-Wolfram (TiW) und Tantal (Ta).
  • Die untere Elektrode 41 kann auf der Metall-Verbindung 31 und dem Zwischenschicht-Dielektrikum 20 angeordnet werden, um die Metall-Verbindung 31 abzudecken. Eine untere Elektrode 41 kann auf einer Oberseite der Metall-Verbindung 31 angeordnet wer den, die für jede Bildpunkt-Einheit bereitgestellt wird. Die unteren Elektroden 41 können für jede Bildpunkt-Einheit voneinander getrennt sein.
  • Eine Fotodiode 80 kann auf dem Zwischenschicht-Dielektrikum 20 und der unteren Elektrode 41 angeordnet werden.
  • Die Fotodiode 80 kann eine intrinsische Schicht 50 und eine Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 umfassen. In einer Ausführung kann die intrinsische Schicht 50 eine intrinsische amorphe Silizium-Schicht umfassen, und die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 kann eine amorphe Silizium-Schicht vom p-Typ umfassen.
  • Gemäß bestimmter Ausführungen kann die intrinsische Schicht 50 eine Dicke im Bereich von ungefähr 2000 Å, bis ungefähr 20000 Å, haben, und die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 kann eine Dicke im Bereich von ungefähr 50 Å bis ungefähr 500 Å haben.
  • Die intrinsische Schicht 50 kann einen konvex geformten Licht sammelnden Teil 51 auf der Oberfläche der intrinsischen Schicht 50 haben. Folglich kann die auf der intrinsischen Schicht 50 angeordnete Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 auch eine Halbkugel-Form haben, die der Form des Licht sammelnden Teils 51 folgt. Somit kann die Oberfläche der Fotodiode 80 eine konvexe Form ähnlich der einer Mikrolinse haben, um die Effizienz des Sammelns von Licht der Fotodiode 80 zu verbessern.
  • Eine Salizid-Schicht 65 kann zwischen der intrinsischen Schicht 50 und der Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 bereitgestellt werden. In einer Ausführung kann die Salizid- Schicht 65 aus Cr oder Molybdän (Mo) ausgebildet sein. In einer speziellen Ausführung kann die Salizid-Schicht 65 eine Dicke im Bereich von ungefähr 50 Å bis ungefähr 500 Å haben.
  • Die Salizid-Schicht 65 kann auf der intrinsischen Schicht 50 angeordnet sein, um eine ungesättigte Bindung zu beseitigen, die in der intrinsischen Schicht 50 erzeugt werden.
  • In einer weiteren Ausführung kann eine obere Elektrode 90 auf der Fotodiode 80 angeordnet sein.
  • Die obere Elektrode 90 kann eine transparente Elektrode umfassen, die eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit und eine hohe Leitfähigkeit hat.
  • Zum Beispiel kann die obere Elektrode 90 aus Indium-Zinn-Oxid (ITO), Cadmium-Zinn-Oxid (CTO) oder Zinkoxid (ZnO2) ausgebildet sein.
  • Wie oben beschrieben, können der CMOS-Schaltkreis (repräsentiert durch Transistor 11) und die Fotodiode 80 vertikal integriert sein, um einen Füllfaktor eines Bildsensors zu erhöhen.
  • Zusätzlich dazu kann die Oberfläche der Fotodiode 80 eine konvexe Form haben, wie die einer Mikrolinse, um die Effizienz des Sammelns von Licht des Bildsensors zu verbessern.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß einer Ausführung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Mit Bezug auf 1 kann ein Zwischenschicht-Dielektrikum 20, das eine Metall-Verbindung 31 enthält, auf einem Halbleitersubstrat 10 ausgebildet werden, das einen CMOS-Schaltkreis (repräsentiert durch Transistor 11) enthält.
  • Obwohl nicht gezeigt, kann eine Bauelemente-Isolationsschicht im Halbleitersubstrat 10 ausgebildet werden, um einen aktiven Bereich und einen Feld-Bereich zu definieren.
  • Der CMOS-Schaltkreis 11 kann in einer Bildpunkt-Einheit ausgebildet werden, die im aktiven Bereich ausgebildet ist. In einer Ausführung, in der ein Schaltkreis vom Typ 4-Tr verwendet wird, kann der CMOS-Schaltkreis einen Transfer-Transistor, einen Reset-Transistor, einen Ansteuerungs-Transistor und einen Auswahl-Transistor enthalten. Der Transfer-Transistor ist mit einer Fotodiode verbunden, die über dem CMOS-Schaltkreis ausgebildet ist, um eine empfangene Fotoladung in ein elektrisches Signal umzuwandeln.
  • Das Zwischenschicht-Dielektrikum 20 und die Metall-Verbindungen 31 sind auf dem Halbleitersubstrat 10 ausgebildet, das den CMOS-Schaltkreis enthält, um den CMOS-Schaltkreis mit Stromversorgungsleitungen und Signalleitungen entsprechend einem geeigneten Design zu verbinden.
  • Das Zwischenschicht-Dielektrikum 20 kann eine Vielzahl von Schichten umfassen. Gemäß vielen Ausführungen kann das Zwischenschicht-Dielektrikum 20 eine Oxidschicht umfassen.
  • Die Metall-Verbindung 31 läuft durch das Zwischenschicht-Dielektrikum 20 und kann vielfach ausgebildet sein. In einer Ausführung kann die Metall-Verbindung 31 aus einem oder mehreren leitfähigen Materialien ausgebildet sein, einschließlich eines Metalls, einer Legierung oder eines Salizides. In einer speziellen Ausführung kann die Metall-Verbindung 31 Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Kobalt (Co) oder Wolfram (W) enthalten.
  • Eine Kontaktfläche 32 kann auch ausgebildet werden, wenn die Metall-Verbindung 31 ausgebildet wird. In einer Ausführung enthält die Metall-Verbindung 31 eine letzte Durchkontaktierung. Die zum Ausbilden des Zwischenschicht-Dielektrikums 20, der Metall-Verbindungen 31 und der Kontaktfläche 32 benutzten Verfahren und Schichten umfassen geeignete Verfahren und Schichten, die in der Technik bekannt sind.
  • Mit Bezug auf die 2 und 3 kann eine untere Elektrode 41 auf dem Zwischenschicht-Dielektrikum 20, das die Metall-Verbindung 31 enthält, ausgebildet werden.
  • Um die untere Elektrode 41 auf der Metall-Verbindung 31 auszubilden, die für jede Bildpunkt-Einheit ausgebildet wurde, kann eine Metallschicht 40 auf dem Zwischenschicht-Dielektrikum 20 ausgebildet werden und dann durch Fotolithografie und Ätzprozesse mit einem Muster versehen werden. Die Metallschicht 40 kann zum Beispiel ein Metall, wie Cr, Ti, TiW oder Ta sein. In einer speziellen Ausführung kann die Metallschicht 40 eine Chrom-Schicht (Cr) sein.
  • Die Metall-Verbindung 31 und die untere Elektrode 41 können für jede Bildpunkt-Einheit ausgebildet werden, um den CMOS-Schaltkreis 11 mit einer Fotodiode 80 zu verbinden, was im Folgenden beschrieben wird.
  • Da die Metall-Verbindung 31 und die untere Elektrode 41 für jede Bildpunkt-Einheit ausgebildet werden, kann die Fotodiode 80 für jede Bildpunkt-Einheit elektrisch mit einem Muster ver sehen werden. Das heißt, die Fotodiode 80 erfordert keine getrennte Isolation für jede Bildpunkt-Einheit und kann für jede Bildpunkt-Einheit effektiv entsprechend der mit einem Muster versehenen unteren Elektrode 41 benutzt werden.
  • Die Fotodiode 80 kann auf dem Zwischenschicht-Dielektrikum 20, das die Metall-Verbindung 31 enthält, und der unteren Elektrode 41 ausgebildet werden, so dass die Fotodiode 80 elektrisch mit jeder Metall-Verbindung 31 verbunden ist.
  • Die auf dem Zwischenschicht-Dielektrikum 20 ausgebildete Fotodiode 80 empfängt Licht, das von außen einfällt, um das einfallende Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln und das umgewandelte elektrische Signal zu speichern.
  • Die Leistungsfähigkeit einer Fotodiode hängt von ihrem Wirkungsgrad der Umwandlung des einfallenden Lichtes in elektrische Ladungen und ihrer Ladungskapazität ab. Eine typische Fotodiode erzeugt und speichert elektrische Ladungen in einem Verarmungsbereich, der durch einen Hetero-Übergang erzeugt wird, der in der Form P-N, N-P, N-P-N oder P-N-P bereitgestellt wird.
  • Im Gegensatz dazu nutzt eine IP-(oder PIN-)Diode ihre geschichtete Struktur, in der eine intrinsische Schicht zwischen einer amorphen Silizium-Schicht vom p-Typ und einem Metall (oder einer amorphen Silizium-Schicht vom n-Typ) geschichtet ist, um einen Verarmungsbereich bereitzustellen. Die gesamte amorphe intrinsische Silizium-Schicht, die zwischen der amorphen Silizium-Schicht vom p-Typ und dem Metall (oder der amorphen Silizium-Schicht vom n-Typ) ausgebildet ist, ist ein Verarmungsbereich. Daher können elektrische Ladungen vorteilhaft erzeugt und gespeichert werden.
  • Gemäß Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann eine PIN-Diode als Fotodiode benutzt werden. Die PIN-Diode kann z. B. eine P-I-N- oder N-I-P-Struktur haben. Die Struktur der PIN-Diode kann auch eine I-P-Struktur nutzen.
  • Die PIN-Diode, die eine I-P-Struktur hat, wird mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Die intrinsische Schicht kann eine Schicht aus intrinsischem amorphem Silizium sein, und die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs kann eine Schicht aus Silizium vom p-Typ sein. Ausführungen sind jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Mit Bezug auf 4 kann eine intrinsische Schicht 50 auf dem Zwischenschicht-Dielektrikum 20 ausgebildet werden. Die intrinsische Schicht 50 kann als eine I-Schicht der IP-Diode dienen.
  • In einer Ausführung kann die Leitungs-Schicht eines n-Leitungs-Typs ausgebildet werden, bevor die intrinsische Schicht 50 ausgebildet wird, um eine N-I-P-Diodenstruktur bereitzustellen. Die Leitungs-Schicht eines n-Leitungs-Typs kann mit einem in der Technik bekannten geeigneten Verfahren ausgebildet werden.
  • Wie oben beschrieben, kann die intrinsische Schicht 50 aus intrinsischem amorphem Silizium ausgebildet werden. Die intrinsische Schicht 50 kann unter Verwendung eines chemischen Gasphasenabscheidungs-Verfahrens (CVD), wie z. B. einer plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD) ausgebildet werden. Zum Beispiel kann die intrinsische Schicht 50 aus dem intrinsischen amorphen Silizium ausgebildet werden, indem eine PECVD unter Verwendung von Silan (SiH4) durchgeführt wird.
  • Hierbei kann die Dicke der intrinsischen Schicht 50 ungefähr zehnmal bis eintausendmal größer sein als die der Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70. Die intrinsische Schicht 50 wird dick ausgebildet, weil der Verarmungsbereich der PIN-Diode sich vergrößert, wenn die Dicke der intrinsischen Schicht 50 sich vergrößert. Daher können viele Fotoelektronen vorteilhaft erzeugt und gespeichert werden. In bestimmten Ausführungen kann die intrinsische Schicht 50 eine Dicke zwischen ungefähr 2000 Å und ungefähr 20.000 Å haben.
  • Dann kann in einer Ausführung ein Fotolack-Muster 100 auf der intrinsischen Schicht 50 ausgebildet werden.
  • Das Fotolack-Muster 100 kann ausgebildet werden, indem eine Fotolack-Schicht auf die intrinsische Schicht 50 aufgebracht wird und der Fotolack entsprechend jeder Bildpunkt-Einheit mit einem Muster versehen wird. Das Fotolack-Muster 100 kann so ausgebildet werden, dass es eine Halbkugel-Form hat, indem ein Reflow-Prozess ausgeführt wird.
  • Mit Bezug auf 5 kann ein konvex geformter Licht sammelnder Teil 51 auf einer Oberfläche der intrinsischen Schicht 50 ausgebildet werden, indem die intrinsische Schicht 50 geätzt wird, wobei das Fotolack-Muster 100 als Ätzmaske verwendet wird.
  • Weil der Licht sammelnde Teil 51 mit Halbkugel-Form auf einer Oberfläche der intrinsischen Schicht 50 ausgebildet ist, können die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 und eine obere Elektrode 90, die auf der intrinsischen Schicht 50 ausgebildet ist, auch eine konvexe Form oder eine Halbkugel-Form haben.
  • Der Licht sammelnde Teil 51, der für jede Bildpunkt-Einheit die konvexe Halbkugel-Form hat, kann auf der intrinsischen Schicht 50 ausgebildet sein, um das Sammeln des Lichtes zu unterstützen, das auf die Fotodiode trifft. Das vom Licht sammelnden Teil 51 gesammelte Licht wird in Elektronen umgewandelt, und die umgewandelten Elektronen werden über die untere Elektrode 41 und die Metall-Verbindung 31 zum CMOS-Schaltkreis 11 übertragen. Da das auf die Fotodiode fallende Licht vom Licht sammelnden Teil 51 gesammelt wird, kann verhindert werden, dass das Licht zwischen benachbarten unteren Elektroden 41 übergeht. Daher kann verhindert werden, dass Übersprechen und Störungen auftreten.
  • Um den Licht sammelnden Teil 51 auf der Oberfläche der intrinsischen Schicht 50 auszubilden, kann ein Trockenätz- oder ein Nassätz-Prozess ausgeführt werden. Wenn die intrinsische Schicht 50 geätzt wird, kann durch den Ätzprozess jedoch eine Oberflächenbindung eines Materials, das die intrinsische Schicht 50 bildet, beschädigt werden. Das heißt, der Ätzprozess kann ungesättigte Bindungen erzeugen.
  • Die ungesättigten Bindungen erzeugen einen Zustand, in dem Ladungen leicht thermisch erzeugt werden können – sogar ohne einfallendes Licht. Wenn eine Vielzahl ungesättigter Bindungen vorhanden ist, tritt somit ein Dunkelstrom auf. Daher zeigt der Bildsensor einen anormalen Zustand, in dem er sich sogar im Dunkeln ohne jedes Licht so verhält, als ob Licht einfällt.
  • Durch Ausbilden einer Salizid-Schicht 65 auf der intrinsischen Schicht 50 können die ungesättigten Bindungen und die Dunkelstrom-Defekte vermieden werden.
  • Mit Bezug auf 6 kann eine Metallschicht 60 zum Ausbilden einer Salizid-Schicht auf der intrinsischen Schicht 50 abgeschieden werden. In bestimmten Ausführungen kann die Metallschicht 60 aus Cr oder Mo unter Verwendung eines Verfahrens zur physikalischen Abscheidung aus der Dampfphase (PVD) ausgebildet werden. In einer speziellen Ausführung ist die Metallschicht 60 aus Cr ausgebildet.
  • Mit Bezug auf die 7 und 8 kann ein Prozess zur thermischen Behandlung durchgeführt werden, um die auf der intrinsischen Schicht 50 ausgebildete Metallschicht zu einem Salizid zu wandeln. Zum Beispiel kann der Prozess zur thermischen Behandlung bei einer Temperatur von ungefähr 200°C bis ungefähr 400°C durchgeführt werden.
  • Die Metallschicht 60 in Kontakt zu einer Oberfläche der intrinsischen Schicht 50 wird durch den thermischen Prozess zur Bildung der Salizid-Schicht 65 in ein Salizid gewandelt. In einer Ausführung kann die Salizid-Schicht 65 eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 50 Å bis ungefähr 500 Å haben.
  • Da die Salizid-Schicht 65 eine relativ geringe Dicke hat, die im Bereich von ungefähr 50 Å bis ungefähr 500 Å liegt, hat die Salizid-Schicht 65 keinen negativen Effekt auf das Licht, das durch sie auf die intrinsische Schicht 50 fällt.
  • Bei der Bildung der Salizid-Schicht 65 wird die Metallschicht 60 in ein Salizid gewandelt, um die ungesättigten Bindungen an der Oberfläche der intrinsischen Schicht 50, die darunter angeordnet ist, zu entfernen.
  • Die auf der intrinsischen Schicht 50 erzeugten ungesättigten Bindungen können durch Ausbilden der Salizid-Schicht 65 ent fernt werden, um zu verhindern, dass der Dunkelstrom des Bildsensors erzeugt wird.
  • Da die intrinsische Schicht 50 eine halbkugelförmige Oberfläche hat, kann die Salizid-Schicht 65 auch eine halbkugelförmige oder konvex geformte Struktur haben. Somit kann das durch die Salizid-Schicht 65 auf die intrinsische Schicht 50 fallende Licht weiter gesammelt werden, um die Effizienz des Sammelns von Licht zu verbessern. Danach kann ein restliches Metall-Material, das nicht mit der intrinsischen Schicht 50 reagiert, entfernt werden. In einer Ausführung kann die auf der Salizid-Schicht 65 auf der intrinsischen Schicht 50 verbleibende Metallschicht 60 entfernt werden, indem Cer-Ammonium-Nitrat (NH4)2Ce(NO3) (CAN) benutzt wird.
  • Mit Bezug auf 9 kann eine Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 auf dem Halbleitersubstrat 10 ausgebildet werden, das die intrinsische Schicht 50 enthält.
  • Die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 kann als P-Schicht der IP-Diode gemäß einer Ausführung dienen. Das heißt, die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 kann eine Leitungs-Schicht eines P-Leitungs-Typs umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • In einer Ausführung kann die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 ein P-dotiertes amorphes Silizium sein.
  • Die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 kann unter Verwendung eines CVD-Verfahrens, wie z. B. PECVD ausgebildet werden. Zum Beispiel kann die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 aus p-dotiertem amorphem Silizium durch PECVD unter Verwendung von SiH4-Gas, gemischt mit BH3 oder B2H6, ausgebildet werden.
  • In einer Ausführung kann die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 eine Dicke im Bereich von ungefähr 50 Å bis ungefähr 500 Å haben.
  • Die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 kann eine Halbkugelform haben, die der Form der intrinsischen Schicht 50 folgt, da die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 mit einer geringen Dicke auf der intrinsischen Schicht 50 und der Salizid-Schicht 50 ausgebildet wird.
  • Die Fotodiode 80, die die intrinsische Schicht 50 und die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs 70 enthält, ist vertikal mit dem CMOS-Schaltkreis 11 integriert. Daher kann sich ein Füllfaktor der Fotodiode 80 auf fast 100% erhöhen.
  • Mit Bezug auf 10 kann eine obere Elektrode 90 auf der Fotodiode 80 ausgebildet werden.
  • Die obere Elektrode 90 kann eine transparente Elektrode enthalten, die eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit und eine hohe Leitfähigkeit hat. Zum Beispiel kann die obere Elektrode 90 aus ITO, CTO oder ZnO2 ausgebildet werden.
  • Obwohl nicht gezeigt, können ein Farbfilter und eine Mikrolinse zusätzlich auf der oberen Elektrode 90 ausgebildet werden.
  • Gemäß einer Ausführung können, da die Fotodiode 80 über dem Halbleitersubstrat 10 ausgebildet ist, der CMOS-Schaltkreis 11 und die Fotodiode 80 vertikal integriert werden, wodurch sich der Füllfaktor auf fast 100% erhöht.
  • Die Fotodiode 80 und die obere Elektrode 90 können eine konvexe Form ähnlich der Mikrolinse haben, um das einfallende Licht effizient zu sammeln, wodurch Übersprechen und Störungen beseitigt werden.
  • Die Salizid-Schicht 65 kann auf der intrinsischen Schicht 50 der Fotodiode 80 ausgebildet werden, um ungesättigte Bindungen zu beseitigen, die beim Ätzen der intrinsischen Schicht 50 ausgebildet werden, wodurch sich die Bild-Charakteristiken des Bildsensors verbessern.
  • In der vorliegenden Beschreibung bedeutet jeder Verweis auf "eine Ausführung", "Ausführung", "beispielhafte Ausführung", usw., dass ein spezielles Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft, welches bzw. welche in Verbindung mit der Ausführung beschrieben wird, in mindestens einer Ausführung der Offenbarung enthalten ist. Das Auftreten derartiger Ausdrucksweisen an verschiedenen Stellen in der Beschreibung verweist nicht notwendig sämtlich auf die gleiche Ausführung. Ferner sei bemerkt, dass, wenn ein besonderes Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft beschrieben wird, es sich innerhalb des Bereichs der Möglichkeiten eines Fachmanns befindet, ein derartiges Merkmal, eine Struktur oder ein Kennmerkmal in Verbindung mit anderen der Ausführungen zu bewirken.
  • Obwohl Ausführungen mit Bezug auf eine Anzahl erläuternder Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sei bemerkt, dass zahlreiche weitere Abwandlungen und Ausführungen durch Fachleute entworfen werden können, welche unter Prinzip und Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen. Insbesondere sind verschiedene Änderungen und Abwandlungen der Bauteile und/oder der Anordnungen der fraglichen Kombinationsanordnung innerhalb des Umfangs der Offenbarung, der Zeichnungen und der beigefügten Ansprüche möglich. Zusätzlich zu Änderungen und Abwandlun gen der Bauteile und/oder der Anordnungen sind alternative Verwendungen gleichfalls für Fachleute ersichtlich.

Claims (20)

  1. Bildsensor, umfassend: eine untere Elektrode auf einer Metall-Verbindung, die elektrisch mit einem CMOS-Schaltkreis auf einem Halbleitersubstrat verbunden ist; eine intrinsische Schicht auf der unteren Elektrode; eine Salizid-Schicht auf der intrinsischen Schicht; und eine Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs auf der Salizid-Schicht.
  2. Bildsensor gemäß Anspruch 1, wobei die intrinsische Schicht einen halbkugelförmigen Licht sammelnden Teil hat.
  3. Bildsensor gemäß Anspruch 2, wobei die Salizid-Schicht entsprechend der Oberfläche des halbkugelförmigen Licht sammelnden Teils konvex geformt ist.
  4. Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs entsprechend der obersten Oberfläche der Salizid-Schicht konvex geformt ist.
  5. Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Salizid-Schicht Chrom umfasst.
  6. Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Salizid-Schicht Molybdän umfasst.
  7. Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die intrinsische Schicht eine Dicke im Bereich von ungefähr 2000 Å bis ungefähr 20.000 Å hat, die Salizid-Schicht eine Dicke im Bereich von ungefähr 100 Å bis ungefähr 500 Å hat und die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs eine Dicke im Bereich von ungefähr 50 Å bis ungefähr 500 Å hat.
  8. Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, der ferner eine Leitungs-Schicht eines zweiten Leitungs-Typs auf der unteren Elektrode unter der intrinsischen Schicht enthält.
  9. Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, der ferner eine obere Elektrode auf der Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs enthält.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Halbleitersubstrates, umfassend: einen CMOS-Schaltkreis, und ein Zwischenschicht-Dielektrikums mit einer darin ausgebildeten Metall-Verbindung; Ausbilden einer unteren Elektrode auf der Metall-Verbindung; Ausbilden einer intrinsischen Schicht auf dem Zwischenschicht-Dielektrikum und der unteren Elektrode; Ausbilden einer Salizid-Schicht auf der intrinsischen Schicht; und Ausbilden einer Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs auf der Salizid-Schicht.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, ferner umfassend: Ausbilden einer Start-Mikrolinse auf der intrinsischen Schicht; und Ätzen der intrinsischen Schicht unter Verwendung der Start-Mikrolinse als eine Ätzmaske, um einen Licht sammelnden Teil auszubilden.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Ausbilden der Start-Mikrolinse umfasst: Beschichten der intrinsischen Schicht mit einem Fotolack; Versehen des Fotolacks mit einem Muster, um ein Mikrolinsen-Muster auszubilden; und Ausführen eines Reflow-Prozesses bezüglich des Mikrolinsen-Musters, um die Start-Mikrolinse auszubilden.
  13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Ausbilden der Salizid-Schicht umfasst: Abscheiden einer Metallschicht auf der intrinsischen Schicht; thermische Behandlung des Halbleitersubstrates, das die Metallschicht enthält, um die Salizid-Schicht auszubilden; und Entfernen der unreagierten Metallschicht, die auf dem Halbleitersubstrat verbleibt.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Metallschicht Chrom umfasst.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Metallschicht Molybdän umfasst.
  16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die thermische Behandlung des Halbleitersubstrates die Durchführung einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen ungefähr 200°C und ungefähr 400°C umfasst.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei das Entfernen der unreagierten Metallschicht es umfasst, Cer-Ammonium-Nitrat zu verwenden.
  18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 17, wobei die intrinsische Schicht mit einer Dicke im Bereich von ungefähr 2000 Å bis ungefähr 20.000 Å ausgebildet wird, die Salizid-Schicht mit einer Dicke im Bereich von ungefähr 100 Å bis ungefähr 500 Å ausgebildet wird und die Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs mit einer Dicke im Bereich von ungefähr 50 Å bis ungefähr 500 Å ausgebildet wird.
  19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 18, ferner umfassend ein Ausbilden einer Leitungs-Schicht eines zweiten Leitungs-Typs auf der unteren Elektrode, bevor die intrinsische Schicht ausgebildet wird.
  20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 19, ferner umfassend ein Ausbilden einer oberen Elektrode auf der Leitungs-Schicht eines Leitungs-Typs.
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