DE102008046034B4 - Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE102008046034B4
DE102008046034B4 DE102008046034A DE102008046034A DE102008046034B4 DE 102008046034 B4 DE102008046034 B4 DE 102008046034B4 DE 102008046034 A DE102008046034 A DE 102008046034A DE 102008046034 A DE102008046034 A DE 102008046034A DE 102008046034 B4 DE102008046034 B4 DE 102008046034B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
region
substrate
forming
photodiode
semiconductor layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102008046034A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102008046034A1 (de
Inventor
Joon Hwang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DB HiTek Co Ltd
Original Assignee
Dongbu HitekCo Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020080054360A external-priority patent/KR100884903B1/ko
Application filed by Dongbu HitekCo Ltd filed Critical Dongbu HitekCo Ltd
Publication of DE102008046034A1 publication Critical patent/DE102008046034A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102008046034B4 publication Critical patent/DE102008046034B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1463—Pixel isolation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14632—Wafer-level processed structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636—Interconnect structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14687—Wafer level processing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

Bildsensor, umfassend:
ein erstes Substrat (100), das eine Ausleseschaltung (120) umfasst;
ein Zwischenschichtdielektrikum (160) auf dem ersten Substrat;
durch das Zwischenschichtdielektrikum verlaufende Leitungen (150) zum Verbinden mit der Ausleseschaltung, wobei die Leitungen für jedes Bildpunktelement ausgebildet sind;
eine kristalline Halbleiterschicht (200) auf dem Zwischenschichtdielektrikum;
Fotodioden (230) innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht, wobei die Fotodioden mit den Leitungen elektrisch verbunden sind; und
ein Bauelement-Isolationsgebiet (240), das leitende Fremdstoffe umfasst, die in die kristalline Halbleiterschicht (200) durch Ionenimplantation eingebracht sind, so dass die Fotodioden in Übereinstimmung mit jedem Bildpunktelement voneinander isoliert sind.

Description

  • HINTERGRUND
  • Ein Bildsensor ist ein Halbleiterbauelement zum Umwandeln eines optischen Bilds in ein elektrisches Signal. Der Bildsensor wird grob als ladungsgekoppelter (CCD) Bildsensor oder als Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Bildsensor (CIS) klassifiziert.
  • Bei einem Bildsensor ist typischerweise eine Fotodiode durch Ionenimplantation in einem Substrat mit Transistorschaltungen ausgebildet. Da die Größe einer Fotodiode zwecks Erhöhung der Anzahl von Bildpunkten ohne Erhöhung einer Chipgröße immer kleiner wird, verkleinert sich die Fläche eines Licht empfangenden Bereichs, so dass eine Bildqualität abnimmt.
  • Da ferner eine Stapelhöhe nicht im selben Maße wie die Verkleinerung der Fläche des Licht empfangenden Bereichs abnimmt, nimmt auch die Anzahl von auf den Licht empfangenden Bereich fallenden Photonen aufgrund der Beugung des Lichts ab, was als Beugungsscheibchen bezeichnet wird.
  • Als Alternative zum Überwinden dieser Einschränkung wurde versucht, eine Fotodiode unter Verwendung von amorphem Silizium (Si) auszubilden, oder eine Ausleseschaltung in einem Si-Substrat auszubilden und unter Verwendung eines Verfahrens wie Wafer-auf-Wafer-Bonden eine Fotodiode auf der Ausleseschaltung auszubilden (”dreidimensionaler (3D) Bildsensor” genannt). Die Fotodiode ist mit der Ausleseschaltung durch eine Metallleitung verbunden.
  • Nach einer verwandten Technik kann jedoch, wenn ein Graben ausgebildet wird und ein Isolationsgebiet unter Verwendung eines Ätzprozesses ausgebildet wird, um die Fotodiode für jedes Bildpunktelement auszubilden, durch den Ätzprozess ein Defekt auf der Oberfläche der Fotodiode erzeugt werden, so dass ein Dunkelstrom verursacht werden kann.
  • Indessen wird nach einer verwandten Technik, wenn die Oberflächenspannung der Fotodiode durch einfallendes Licht verringert wird, gleichzeitig die Oberflächenspannung eines Spannungsabtastbereichs verringert. Sodann werden, wenn ein Transfertransistor Tx geöffnet und dann geschlossen wird, Spannungen der Source und des Drains des Transfertransistors einander gleich, und eine Potentialdifferenz des Drains wird durch einen Treibertransistor verstärkt. Nach der verwandten Technik tritt, da sowohl die Source als auch das Drain des Transfertransistors stark mit N-Typ-Fremdstoffen dotiert ist, ein Phänomen der Ladungsaufteilung auf. Wenn das Phänomen der Ladungsaufteilung auftritt, wird die Empfindlichkeit eines ausgegebenen Bilds verringert und ein Bildfehler kann erzeugt werden.
  • Ferner wird nach der verwandten Technik, da sich eine Photoladung nicht schnell zwischen der Fotodiode und der Ausleseschaltung bewegt, ein Dunkelstrom erzeugt oder Sättigung und Empfindlichkeit werden herabgesetzt.
  • In der KR 10-2005-0117674 A sind ein Bildsensor sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Bildsensors beschrieben, bei dem ein eine Ausleseschaltung enthaltendes erstes Substrat sowie ein die Fotodioden enthaltendes zweites Substrat miteinander gebondet werden. Die Fotodioden werden innerhalb einer kristallinen Halbleiterschicht des zweiten Substrats erzeugt und nach dem Bonden voneinander separiert.
  • In der KR 10-2007-0000578 A ist ein anderer Bildsensor beschrieben, bei dem Ausleseschaltung und Fotodioden ebenfalls in separaten Substraten hergestellt und anschließend gebondet werden.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Bildsensor, der eine Dunkelstromeigenschaft durch Ausbilden eines Bauelement-Isolationsgebiets zum Isolieren einer Fotodiode für jedes Bildpunktelement mittels Implantation von Fremdstoffen überwinden kann, während er einen Füllfaktor erhöht, und ein Verfahren zu seiner Herstellung bereit.
  • Ausführungsformen stellen außerdem einen Bildsensor, der das Auftreten eines Phänomens der Ladungsaufteilung verhindern kann, während er einen Füllfaktor erhöht, und ein Verfahren zu seiner Herstellung bereit.
  • Ausführungsformen stellen außerdem einen Bildsensor, der eine Dunkelstromquelle durch Bereitstellen eines Pfads für die schnelle Bewegung einer Photoladung zwischen einer Fotodiode und einer Ausleseschaltung minimieren kann und der eine Herabsetzung von Sättigung und Empfindlichkeit verhindern kann, und ein Verfahren zu seiner Herstellung bereit.
  • In einer Ausführungsform kann ein Bildsensor umfassen: ein erstes Substrat, das eine Ausleseschaltung umfasst; ein Zwischenschichtdielektrikum auf dem ersten Substrat; durch das Zwischenschichtdielektrikum verlaufende Leitungen zum Verbinden mit der Ausleseschaltung, wobei die Leitungen für jedes Bildpunktelement ausgebildet sind; eine kristalline Halbleiterschicht auf dem Zwischenschichtdielektrikum; Fotodioden innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht, wobei die Fotodioden mit entsprechenden der Leitungen elektrisch verbunden sind; und ein Bauelement-Isolationsgebiet, das leitende Fremdstoffe umfasst, die in die kristallinen Halbleiterschicht durch Ionenimplantation eingebracht sind, so dass die Fotodioden in Überstimmung mit jedem Bildpunktelement voneinander isoliert sind.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors: Ausbilden einer Ausleseschaltung auf einem ersten Substrat; Ausbilden eines Zwischenschichtdielektrikums auf dem ersten Substrat; Ausbilden einer Leitung, die mit der Ausleseschaltung im Zwischenschichtdielektrikum verbunden ist; Vorbereiten eines zweiten Substrats, das eine kristalline Halbleiterschicht umfasst; Ausbilden von Fotodioden innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht; Implantieren von leitenden Fremdstoffen in die kristalline Halbleiterschicht unter Anwendung einer Ionenimplantationsmaske, um ein Bauelement-Isolationsgebiet derart auszubilden, dass die Fotodioden in Übereinstimmung mit jedem Bildpunktelement voneinander isoliert sind; Bonden des ersten Substrats und des zweiten Substrats, so dass die Leitung des ersten Substrats mit einer der Fotodioden der kristallinen Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist; und Entfernen eines Bereichs des zweiten Substrats derart, dass die kristalline Halbleiterschicht auf dem ersten Substrat verbleibt.
  • Die Einzelheiten von einer oder mehr Ausführungsformen werden in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen ersichtlich sein.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 bis 11 sind Querschnittsansichten, die einen Prozess zum Herstellen eines Bildsensors gemäß einer Ausführungsform darstellen.
  • 12 ist eine Querschnittsansicht eines Bildsensors gemäß einer anderen Ausführungsform.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen eines Bildsensors und ein Verfahren zu seiner Herstellung gemäß einer Ausführungsform werden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Wenn hier die Ausdrücke ”auf” oder ”über” in Bezug auf Schichten, Gebiete, Muster oder Strukturen verwendet werden, versteht es sich, dass sich die Schicht, das Gebiet, das Muster oder die Struktur unmittelbar auf einer anderen Schicht oder Struktur befinden kann oder auch dazwischen liegende Schichten, Gebiete, Muster oder Strukturen vorhanden sein können. Wenn hier die Ausdrücke ”unter” oder ”unterhalb” in Bezug auf Schichten, Gebiete, Muster oder Strukturen verwendet werden, versteht es sich, dass sich die Schicht, das Gebiet, das Muster oder die Struktur unmittelbar unter der anderen Schicht oder Struktur befinden kann oder auch dazwischen liegende Schichten, Gebiete, Muster oder Strukturen vorhanden sein können.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht eines Bildsensors gemäß einer Ausführungsform.
  • Unter Bezugnahme auf 11 kann ein Bildsensor umfassen: ein Zwischenschichtdielektrikum 160 auf einem ersten Substrat 100, das eine Ausleseschaltung 120 umfasst; eine durch das Zwischenschichtdielektrikum 160 verlaufende Leitung 150 zum Verbinden mit der Ausleseschaltung 120, wobei die Leitung 150 für jedes Bildpunktelement ausgebildet ist; eine kristalline Halbleiterschicht 200 auf dem Zwischenschichtdielektrikum 160, das die Leitung 150 umfasst; Fotodioden 230 innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht 200, wobei eine der Fotodioden 230 mit der Leitung 150 elektrisch verbunden ist; und ein Bauelement-Isolationsgebiet 240, das leitende Fremdstoffe umfasst, wobei das Bauelement-Isolationsgebiet innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet ist, so dass die Fotodioden 230 in Überstimmung mit Bildpunktelementen separiert sind.
  • Die Ausleseschaltung 120 des ersten Substrats 100 kann ein elektrisches Übergangsgebiet 140 umfassen, das im ersten Substrat 100 ausgebildet ist; und ein Anschlussgebiet 147 eines ersten Leitungstyps, das mit der Leitung 150 auf dem elektrischen Übergangsgebiet 140 verbunden ist.
  • Eine Fotodiode 230, die ein erstes Fremdstoffgebiet 210 (n-Typ) und ein zweites Fremdstoffgebiet 220 (p-Typ) umfasst, kann innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet sein.
  • Das Bauelement-Isolationsgebiet 240 kann auf Seiten der Fotodiode 230 angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann das Bauelement-Isolationsgebiet 240 aus einem hochkonzentrierten p-Typ-Fremdstoff P+ ausgebildet sein.
  • Eine erste Passivierungsschicht 250, die einen ersten Graben 253 aufweist, kann auf der Fotodiode 230 angeordnet sein. Außerdem kann eine obere Elektrode 260, die mit der Fotodiode 230 verbunden ist, auf der Fotodiode 230 angeordnet sein und mit der Fotodiode durch den ersten Graben Kontakt haben. Die obere Elektrode 260 kann auf einem Bereich der Fotodiode 230 durch den ersten Graben 253 an einem Rand der Fotodiode 230 vorgesehen sein, so dass das Licht empfangende Gebiet der Fotodiode im größtmöglichen Umfang sichergestellt werden kann.
  • Eine zweite Passivierungsschicht 270 kann auf der Fotodiode 230 und der oberen Elektrode 260 angeordnet sein. Ein Farbfilter 280 kann auf einem Bereich der zweiten Passivierungsschicht, welcher der Fotodiode 230 entspricht, angeordnet sein.
  • Gemäß Ausführungsformen kann die Fotodiode 230 in der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet sein. Daher kann ein Füllfaktor durch Anwendung eines 3D-Bildsensors erhöht werden, bei dem die Fotodiode 230 auf der Ausleseschaltung 120 angeordnet ist. Da die Fotodiode 230 innerhalb einer kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet ist, können Defekte der Fotodiode 230 reduziert werden.
  • Da ferner ein Bauelement-Isolationsgebiet 240, das die Fotodiode 230 für jedes Bildpunktelement separiert, durch Implantieren von p-Typ-Fremdstoffen ausgebildet werden kann, kann die Defekterzeugung innerhalb der Fotodiode reduziert werden und folglich kann ein Dunkelstrom verhindert werden.
  • Gemäß Ausführungsformen ist eine Vorrichtung so gestaltet, dass eine Potentialdifferenz zwischen der Source und dem Drain eines Transfertransistors Tx vorliegt, so dass eine Photoladung vollständig ausgegeben werden kann. Da eine von der Fotodiode erzeugte Photoladung an ein schwebendes Diffusionsgebiet ausgegeben wird, kann die Empfindlichkeit eines ausgegebenen Bilds erhöht werden.
  • Das heißt, dass das elektrische Übergangsgebiet 140 im ersten Substrat 100 ausgebildet ist, wo die Ausleseschaltung 120 ausgebildet ist, um die Erzeugung einer Potentialdifferenz zwischen der Source und dem Drain auf Seiten des Transfertransistors Tx 121 zu ermöglichen, so dass eine Photoladung vollständig ausgegeben werden kann. In einer Ausführungsform kann die Ausleseschaltung 120 einen Transfertransistor Tx 121, einen Resettransistor Rx 123, einen Treibertransistor Dx 125 und einen Auswahltransistor Sx 127 umfassen.
  • Eine Ausgabestruktur einer Photoladung gemäß einer Ausführungsform wird im Einzelnen beschrieben.
  • Das elektrische Übergangsgebiet 140 kann eine Ionenimplantationsschicht 143 eines ersten Leitungstyp, die auf einer Wanne 141 eines zweiten Leitungstyps (oder einer Epitaxieschicht eines zweiten Leitungstyps (nicht dargestellt)) ausgebildet ist, und eine Ionenimplantationsschicht 145 des zweiten Leitungstyps, die auf der Ionenimplantationsschicht 143 des ersten Leitungstyps ausgebildet ist, umfassen. Beispielsweise kann das elektrische Übergangsgebiet 140 ein PN-Übergang oder ein PNP-Übergang sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • Im Unterschied zu einem Knoten einer schwebenden Diffusion FD 131, bei dem es sich um einen N+-Übergang handelt, wird der PNP-Übergang 140, bei dem es sich um ein elektrisches Übergangsgebiet 140 handelt und an den eine angelegte Spannung nicht vollständig übertragen wird, bei einer vorbestimmten Spannung abgeschnürt. Diese Spannung wird als Haftspannung bezeichnet, die von den Dotierungskonzentrationen des P0-Gebiets 145 und des N-Gebiets 143 abhängt.
  • Im Besonderen bewegt sich ein von der Fotodiode 230 erzeugtes Elektron zum PNP-Übergang 140 und wird an den Knoten der schwebenden Diffusion FD 131 übertragen und in eine Spannung umgewandelt, wenn der Transfertransistor Tx 121 eingeschaltet wird.
  • Da ein maximaler Spannungswert des P0/N-/P-Wannen-Übergangsgebiets 140 eine Haftspannung wird und ein maximaler Spannungswert des Knotens der schwebenden Diffusion FD 131 eine Schwellenspannung Vth eines Vdd-Rx 123 wird, kann ein von der Fotodiode 230 im oberen Bereich eines Chips erzeugtes Elektron ohne Ladungsaufteilung vollständig an den Knoten der schwebenden Diffusion FD 131 ausgegeben werden, indem eine Potentialdifferenz zwischen der Source und dem Drain des Transfertransistors Tx 121 realisiert wird.
  • Das heißt, dass gemäß einer Ausführungsform ein P0/N-/P-Wannen-Übergang – kein N+/P-Wannen-Übergang – im ersten Substrat 100 ausgebildet ist, um zu ermöglichen, dass während des Rücksetzvorgangs eines aktiven Pixelsensors (APS) mit 4 Transistoren eine + Spannung an das N-Gebiet 143 des P0/N-/P-Wannen-Übergangs angelegt wird und ein Massepotential an die P-Wanne 141 angelegt wird, so dass bei einer vorbestimmten oder einer höheren Spannung als bei einer Bipolartransistor-(BJT)-Struktur eine Abschnürung am P0/N-/P-Wannen-Doppelübergang erzeugt wird. Diese wird als Haftspannung bezeichnet. Daher wird eine Potentialdifferenz zwischen der Source und dem Drain des Transfertransistors Tx 121 erzeugt, um ein Phänomen der Ladungsaufteilung während der Ein/Aus-Schaltungen des Transfertransistors Tx zu verhindern.
  • Daher können im Unterschied zu einem Fall, in dem eine Fotodiode einfach unter Verwendung eines N+-Übergangs wie bei einer verwandten Technik angeschlossen ist, Beschränkungen wie Sättigungsreduktion und Empfindlichkeitsreduktion vermieden werden.
  • Sodann kann ein Anschlussgebiet 147 des ersten Leitungstyps zwischen der Fotodiode und der Ausleseschaltung ausgebildet sein, um einen Pfad für die schnelle Bewegung einer Photoladung bereitzustellen, so dass eine Dunkelstromquelle minimiert wird und Sättigungsreduktion und Empfindlichkeitsreduktion verhindert werden können.
  • Zu diesem Zweck kann das Anschlussgebiet 147 des ersten Leitungstyps für einen ohmschen Kontakt auf der Oberfläche des P0/N-/P-Wannen-Übergangs 140 ausgebildet sein. Indessen kann die Breite des Anschlussgebiets 147 des ersten Leitungstyps minimiert werden, um zu verhindern, dass das Anschlussgebiet 147 des ersten Leitungstyps eine Leckquelle wird. Hierdurch kann ein Dunkelstrom des 3D-Bildsensors reduziert werden.
  • Das heißt, dass ein Grund dafür, gemäß einer Ausführungsform nur einen kontaktbildenden Bereich lokal und stark mit N-Typ-Fremdstoffen zu dotieren, darin besteht, die Bildung eines ohmschen Kontakts zu erleichtern und zugleich ein Dunkelsignal zu minimieren. Im Falle der starken Dotierung des gesamten Transfertransistors (Tx Source), kann ein Dunkelsignal durch eine freie Bindung in der Si-Oberfläche verstärkt werden.
  • Bezugsziffern, die bei 11 nicht erläutert werden, werden unten bei einem Herstellungsverfahren desselben erläutert.
  • Unter Bezugnahme auf 1 bis 11 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf 1 kann eine Ausleseschaltung 120 auf dem ersten Substrat 100 ausgebildet werden.
  • Eine Bauelement-Isolierschicht 110, die ein aktives Gebiet und ein Feldgebiet festlegt, kann im ersten Substrat 100 ausgebildet werden. Die Ausleseschaltung 120, die Transistoren umfasst, kann auf dem aktiven Gebiet des ersten Substrats 100 ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Ausleseschaltung 120 den Transfertransistor Tx 121, den Resettransistor Rx 123, den Treibertransistor Dx 125 und den Auswahltransistor Sx 127 umfassen. Nach dem Ausbilden von Gates der Transistoren können das schwebende Diffusionsgebiet FD 131 und Ionenimplantationsgebiete 130, die Source/Drain-Gebiete der jeweiligen Transistoren umfassen, ausgebildet werden.
  • Das Ausbilden der Ausleseschaltung 120 auf dem ersten Substrat 100 kann das Ausbilden des elektrischen Übergangsgebiets 140 im ersten Substrat 100 und das Ausbilden des Anschlussgebiets 147 eines ersten Leitungstyps, das mit der Leitung 150 verbunden ist, umfassen.
  • Das elektrische Übergangsgebiet 140 kann ein PN-Übergang 140 sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann das elektrische Übergangsgebiet 140 eine Ionenimplantationsschicht 143 eines ersten Leitungstyps, die auf einer Wanne 141 eines zweiten Leitungstyps (oder einer Epitaxieschicht eines zweiten Leitungstyps) ausgebildet ist, und eine Ionenimplantationsschicht 145 des zweiten Leitungstyps, die auf der Ionenimplantationsschicht 143 des ersten Leitungstyps ausgebildet ist, umfassen. Dementsprechend kann, wie in 1 dargestellt, der PN-Übergang 140 der P0 (145)/N-(143)/P-(141)Übergang sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Des Weiteren kann das erste Substrat 100 ein Substrat vom zweiten Leitungstyp sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das elektrische Übergangsgebiet 140 im ersten Substrat 100 ausgebildet werden, wo die Ausleseschaltung 120 ausgebildet ist, um die Erzeugung einer Potentialdifferenz zwischen der Source und dem Drain des Transfertransistors Tx 121 zu ermöglichen, so dass eine Photoladung vollständig ausgegeben werden kann.
  • Das heißt, dass gemäß einer Ausführungsform eine Vorrichtung so gestaltet wird, dass eine Potentialdifferenz zwischen der Source und dem Drain eines Transfertransistors Tx vorliegt, so dass eine Photoladung vollständig ausgegeben werden kann. Beispielsweise kann eine Vorrichtung so gestaltet werden, dass eine Potentialdifferenz zwischen der Source und dem Drain eines Transfertransistors Tx erzeugt wird, indem die Dotierungskonzentration des N-Gebiets 143 niedriger als die Dotierungskonzentration des schwebenden Diffusionsgebiets FD 131 gemacht wird.
  • Dann kann gemäß einer Ausführungsform das Anschlussgebiet 147 des ersten Leitungstyps für einen ohmschen Kontakt auf der Oberfläche des P0/N-/P-Übergangs 140 ausgebildet werden. Beispielsweise kann ein N+-Gebiet 147 für einen ohmschen Kontakt auf der Oberfläche des P0/N-/P-Übergangs 140 ausgebildet werden. Das N+-Gebiet 147 kann so ausgebildet werden, dass es durch das P0-Gebiet 145 verläuft, um mit dem N-Gebiet 143 Kontakt zu haben.
  • Indessen kann die Breite des Anschlussgebiets 147 des ersten Leitungstyps minimiert werden, um zu verhindern, dass das Anschlussgebiet 147 des ersten Leitungstyps eine Leckquelle wird. Zum diesem Zweck kann nach dem Ätzen eines Durchkontaktierungslochs für einen ersten Metallkontakt 151a eine Plug-Implantation ausgeführt werden. Doch sind die Ausführungsformen nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können auf dem ersten Substrat 100 Ionenimplantationsstrukturen (nicht dargestellt) ausgebildet werden, und dann kann das Anschlussgebiet 147 des ersten Leitungstyps unter Verwendung der Ionenimplantationsstrukturen als Ionenimplantationsmaske ausgebildet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Anschlussgebiet 147 des ersten Leitungstyps zwischen der Fotodiode und der Ausleseschaltung 120 ausgebildet werden, um eine Dunkelstromquelle zu minimieren und Sättigungsreduktion und Empfindlichkeitsreduktion zu verhindern.
  • Ein Zwischenschichtdielektrikum 160 kann auf dem ersten Substrat 100 ausgebildet werden und die Leitung 150 kann ausgebildet werden. Die Leitung kann den ersten Metallkontakt 151a, ein erstes Metall 151, ein zweites Metall 152, ein drittes Metall 153 und einen vierten Metallkontakt 154a umfassen, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • Die Leitung 150 kann für jedes Bildpunktelement ausgebildet werden, um die Fotodiode 230, die später beschrieben wird, mit der Ausleseschaltung 120 zu verbinden und eine Photoladung der Fotodiode 230 zu übertragen. Während die mit der Ausleseschaltung 120 verbundene Leitung 150 ausgebildet wird, kann gleichzeitig eine mit einem peripheren Schaltungsgebiet für die Signalverarbeitung verbundene Leitung 170 ausgebildet werden.
  • Die Leitung 150 kann aus verschiedenartigen leitenden Materialien inklusive Metall, Legierung und Silizid ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Leitung 150 aus Aluminium, Kupfer, Kobalt oder Wolfram ausgebildet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 2 kann ein zweites Substrat 20, das eine kristalline Halbleiterschicht 200 umfasst, vorbereitet werden. Das zweite Substrat 20 kann ein einkristallines oder polykristallines Siliziumsubstrat sein, und es kann ein mit p-Typ-Fremdstoffen oder n-Typ-Fremdstoffen dotiertes Substrat sein. Die kristalline Halbleiterschicht 200 kann auf dem zweiten Substrat 20 ausgebildet werden. Beispielsweise kann die kristalline Halbleiterschicht 200 durch epitaktisches Aufwachsen auf dem zweiten Substrat 20 ausgebildet werden.
  • Obgleich nicht dargestellt, kann eine Wasserstoffionenimplantationsschicht durch Implantieren von Wasserstoffionen in eine Grenzfläche zwischen dem zweiten Substrat und der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden. Das Implantieren der Wasserstoffionen kann auch nach der Ionenimplantation für die Fotodiode ausgeführt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 3 kann eine Fotodiode 230 innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden. Die Fotodiode 230 kann ein erstes Fremdstoffgebiet 210 und ein zweites Fremdstoffgebiet 220 umfassen.
  • In einer Ausführungsform kann das erste Fremdstoffgebiet 210 durch Implantieren von n-Typ-Fremdstoffen in ein flaches Gebiet der kristallinen Halbleiterschicht 200 nahe einer Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden. Das zweite Fremdstoffgebiet 220 kann durch Implantieren von p-Typ-Fremdstoffen in ein tiefes Gebiet der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden. In einer Ausführungsform kann das zweite Fremdstoffgebiet 220 zuerst ausgebildet werden und dann kann das erste Fremdstoffgebiet 210 auf dem zweiten Fremdstoffgebiet 220 ausgebildet werden. Das zweite Fremdstoffgebiet 220 und das erste Fremdstoffgebiet 210 stellen eine PN-Übergangsstruktur bereit.
  • Unter Bezugnahme auf 4 kann zusätzlich eine ohmsche Kontaktschicht 205 auf dem ersten Fremdstoffgebiet 210 bei einer Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden. Die ohmsche Kontaktschicht 205 kann durch Implantieren hochkonzentrierter n-Typ-Fremdstoffe (n+) ausgebildet werden. Die ohmsche Kontaktschicht 205 kann den Kontaktwiderstand zwischen der Fotodiode 230 und der Leitung 150 verringern. Nachstehend erfolgt die Beschreibung anhand eines Beispiels, in dem die ohmsche Kontaktschicht 205 unter der Fotodiode 230 weggelassen ist.
  • Unter Bezugnahme auf 5 kann ein Bauelement-Isolationsgebiet 240 innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden, um die Fotodiode 230 in Übereinstimmung mit einem Bildpunktelement zu separieren. Das Bauelement-Isolationsgebiet 240 kann durch Ausbilden einer Ionenimplantationsmaske (nicht dargestellt) auf der kristallinen Halbleiterschicht 200 und anschließendes Ausführen einer Ionenimplantation ausgebildet werden. Bei den in das Bauelement-Isolationsgebiet 240 implantierten Ionen kann es sich um hochkonzentrierte p-Typ-Fremdstoffe handeln. Da das Bauelement-Isolationsgebiet 240 unter Verwendung eines Ionenimplantationsprozesses ausgebildet wird, kann die Defekterzeugung innerhalb der Fotodiode 230 reduziert werden, und folglich kann eine Dunkelstromeigenschaft überwunden werden.
  • Unter Bezugnahme auf 6 können das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 20, das die kristalline Halbleiterschicht 200 umfasst, miteinander gebondet werden. Insbesondere können das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 20 derart miteinander gebondet werden, dass die nach Bildpunktelementen separierten Fotodioden 230 mit entsprechenden der Leitungen 150 verbunden sind. Bevor das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 20 miteinander gebondet werden, kann an diesem Punkt das Bonden durch Erhöhen der Oberflächenenergie einer durch Plasmaaktivierung gebondeten Oberfläche ausgeführt werden. Indessen kann in bestimmten Ausführungsformen das Bonden mit einem Dielektrikum oder einer Metallschicht erfolgen, das bzw. die auf einer Bondgrenzfläche ausgebildet ist, um die Bondkraft zu erhöhen.
  • Wenn das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 20 gebondet werden, können der vierte Metallkontakt 154a und das erste Fremdstoffgebiet 210 der Fotodiode 230 miteinander verbunden werden. Daher kann eine von der Fotodiode 230 erzeugte Photoladung durch die Leitung 150 an die Ausleseschaltung 120 übertragen werden.
  • Insbesondere können die durch das Bauelement-Isolationsgebiet 240 für jeweilige Bildpunktelemente separierten Fotodioden 230 mit jeweiligen vierten Metallkontakten 154a verbunden werden, die für die jeweiligen Bildpunktelemente im ersten Substrat 100 angeordnet sind.
  • Obgleich nicht dargestellt, kann danach bei Ausführungsformen, die eine Wasserstoffionenimplantationsschicht einbeziehen, die Wasserstoffionenimplantationsschicht durch Ausführen einer Wärmebehandlung in eine Wasserstoffgasschicht umgewandelt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 7 kann das zweite Substrat 20 derart entfernt werden, dass die kristalline Halbleiterschicht 200 auf dem ersten Substrat 100 verbleibt. Das heißt, dass ein Bereich des zweiten Substrats 20 unter Verwendung einer Klinge entfernt werden kann, wobei die Fotodioden 230 auf dem ersten Substrat 100 verbleiben, indem die Wasserstoffgasschicht (nicht dargestellt) als Bezug verwendet wird, so dass die Fotodioden 230 freigelegt werden können.
  • Daher kann die kristalline Halbleiterschicht 200, welche die Fotodioden 230 und das Bauelement-Isolationsgebiet 240 umfasst, auf dem ersten Substrat 100 gelassen werden.
  • Unter Bezugnahme auf 8 kann ein Freilegungsbereich 115, der Bereiche des Zwischenschichtdielektrikums 160 und eine Leitung 170 des peripheren Gebiets freilegt, durch Entfernen eines Bereichs der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden. An diesem Punkt kann die seitliche Seite der Fotodiode 230, die sich bei einem äußeren Gebiet des Chips befindet, ebenfalls freigelegt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 9 kann eine erste Passivierungsschicht 250, die einen ersten Graben 253 umfasst, auf dem Zwischenschichtdielektrikum 160 ausgebildet werden, auf dem die kristalline Halbleiterschicht 200 und der Freilegungsbereich 115 ausgebildet sind. Die erste Passivierungsschicht 250 kann durch Abscheiden einer Oxidschicht oder einer Nitridschicht auf dem Zwischenschichtdielektrikum 160, auf dem die Fotodiode 230 ausgebildet ist, ausgebildet werden.
  • Der erste Graben 253 kann durch einen Fotolithografieprozess und einen Ätzprozess in der ersten Passivierungsschicht 250 ausgebildet werden, um die Oberfläche der Fotodiode 230 selektiv freizulegen. Der erste Graben 253 kann auf einem Randgebiet der Fotodiode 230 ausgebildet werden, so dass er das Licht empfangende Gebiet der Fotodiode 230 nicht abschirmen kann. Während der erste Graben 253 ausgebildet wird, kann ferner gleichzeitig ein zweiter Graben 255 ausgebildet werden, um die Leitung 170 des peripheren Schaltungsgebiets freizulegen.
  • Unter Bezugnahme auf 10 kann eine obere Elektrode 260 auf der ersten Passivierungsschicht 250 einschließlich im ersten Graben 253 ausgebildet werden. Die obere Elektrode 260 kann im ersten Graben 253 ausgebildet werden, so dass sie mit der Fotodiode 230 elektrisch verbunden sein kann.
  • Da die obere Elektrode 260 durch den ersten Graben 253 selektiv mit einem Bereich der Fotodiode 230 verbunden ist, kann die obere Elektrode 260 so ausgebildet werden, dass sie auf die Fotodiode 230 fallendes Licht nicht abschirmen kann. Außerdem kann die obere Elektrode 260 durch den zweiten Graben 255 mit der Leitung 170 des peripheren Schaltungsgebiets verbunden sein. Da die obere Elektrode 260 die seitliche Seite der Fotodiode 230 abschirmt, kann sie ferner Licht blockieren. In bestimmten Ausführungsformen kann die obere Elektrode 260 aus verschiedenartigen leitenden Materialien inklusive Aluminium, Kupfer, Titan und Wolfram ausgebildet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 11 kann eine zweite Passivierungsschicht 270 auf der ersten Passivierungsschicht 250 und der oberen Elektrode 260 ausgebildet werden. Beispielsweise kann die zweite Passivierungsschicht 270 eine Nitridschicht oder eine Oxidschicht sein.
  • Außerdem kann ein Farbfilter 280 auf einem Bereich der zweiten Passivierungsschicht 270, welcher der Fotodiode 230 entspricht, für jedes Bildpunktelement ausgebildet werden.
  • 12 ist eine Querschnittsansicht eines Bildsensors gemäß einer anderen Ausführungsform.
  • Unter Bezugnahme auf 12 kann ein Bildsensor umfassen: ein erstes Substrat 100, das eine Leitung 150 und eine Ausleseschaltung 120 umfasst; und eine auf der Ausleseschaltung 120 ausgebildete kristalline Halbleiterschicht 200, die eine Fotodiode und ein Bauelement-Isolationsgebiet umfasst. Die Ausleseschaltung 120 des ersten Substrats 100 kann umfassen: ein elektrisches Übergangsgebiet 140, das im ersten Substrat 100 ausgebildet ist; und ein Anschlussgebiet 148 eines ersten Leitungstyps, das mit einer Leitung 150 auf einer Seite des elektrischen Übergangsgebiets 140 verbunden ist.
  • Die in 12 dargestellte Ausführungsform kann das technische Merkmal der mit Bezug auf 1 bis 11 beschriebenen Ausführungsformen übernehmen.
  • Gemäß der in 12 dargestellten Ausführungsform ist eine Vorrichtung so gestaltet, dass eine Potentialdifferenz zwischen der Source und dem Drain eines Transfertransistors Tx vorliegt, so dass eine Photoladung vollständig ausgegeben werden kann. Da eine von der Fotodiode erzeugte Photoladung an ein schwebendes Diffusionsgebiet ausgegeben wird, kann die Empfindlichkeit eines ausgegebenen Bilds erhöht werden.
  • Auch ist gemäß einer Ausführungsform ein Ladungsanschlussgebiet zwischen der Fotodiode und der Ausleseschaltung ausgebildet, um einen Pfad für die schnelle Bewegung einer Photoladung bereitzustellen, so dass eine Dunkelstromquelle minimiert wird und Sättigungsreduktion und Empfindlichkeitsreduktion verhindert werden können.
  • Indessen stellt diese Ausführungsform im Unterschied zu einer mit Bezug auf 11 beschriebenen Ausführungsform ein Anschlussgebiet 148 eines ersten Leitungstyps im ersten Substrat 100 auf einer Seite des elektrischen Übergangsgebiets 140 bereit.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann ein N+-Anschlussgebiet 148 für einen ohmschen Kontakt auf dem P0/N-/P-Übergang 140 ausgebildet sein. An diesem Punkt kann ein Prozess zum Ausbilden des N+-Anschlussgebiets 148 und eines M1C-Kontakts 151a eine Leckquelle schaffen, da die Vorrichtung mit einer an den P0/N-/P-Übergang 140 angelegten Sperrvorspannung arbeitet und so ein elektrisches Feld EF auf der Si-Oberfläche erzeugt werden kann. Ein während des Prozesses zum Ausbilden des Kontakts erzeugter Kristalldefekt im elektrischen Feld fungiert als Leckquelle.
  • Falls das N+-Anschlussgebiet 148 auf der Oberfläche des P0/N-/P-Übergangs 140 ausgebildet ist, wird außerdem gemäß einer Ausführungsform ein elektrisches Feld aufgrund des N+/P0-Übergangs 148/145 hinzugefügt. Dieses elektrische Feld fungiert auch als Leckquelle.
  • Daher wird ein Layout bereitgestellt, in dem ein erster Kontaktplug 151a in einem aktiven Gebiet ausgebildet ist, das nicht mit einer P0-Schicht dotiert ist, sondern ein N+-Anschlussgebiet 148 umfasst. Sodann ist der erste Kontaktplug 151a durch das N+-Anschlussgebiet 148 mit dem N-Übergang 143 verbunden.
  • Gemäß Ausführungsformen wird das elektrische Feld nicht auf der Si-Oberfläche erzeugt, was zur Verminderung eines Dunkelstroms eines dreidimensional integrierten CIS beitragen kann.
  • 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 Erfindung 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 Abwandlungen der Bauteile und/oder der Anordnungen sind alternative Verwendungen gleichfalls für Fachleute ersichtlich.

Claims (20)

  1. Bildsensor, umfassend: ein erstes Substrat (100), das eine Ausleseschaltung (120) umfasst; ein Zwischenschichtdielektrikum (160) auf dem ersten Substrat; durch das Zwischenschichtdielektrikum verlaufende Leitungen (150) zum Verbinden mit der Ausleseschaltung, wobei die Leitungen für jedes Bildpunktelement ausgebildet sind; eine kristalline Halbleiterschicht (200) auf dem Zwischenschichtdielektrikum; Fotodioden (230) innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht, wobei die Fotodioden mit den Leitungen elektrisch verbunden sind; und ein Bauelement-Isolationsgebiet (240), das leitende Fremdstoffe umfasst, die in die kristalline Halbleiterschicht (200) durch Ionenimplantation eingebracht sind, so dass die Fotodioden in Übereinstimmung mit jedem Bildpunktelement voneinander isoliert sind.
  2. Bildsensor nach Anspruch 1, bei dem die Ausleseschaltung ein elektrisches Übergangsgebiet (140) im ersten Substrat umfasst, das mit einer entsprechenden Leitung der Leitungen elektrisch verbunden ist, wobei das elektrische Übergangsgebiet umfasst: ein Ionenimplantationsgebiet (143) eines ersten Leitungstyps im ersten Substrat; und ein Ionenimplantationsgebiet (145) eines zweiten Leitungstyps auf dem Ionenimplantationsgebiet des ersten Leitungstyps.
  3. Bildsensor nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Anschlussgebiet (147) des ersten Leitungstyps, das mit der entsprechenden Leitung auf dem elektrischen Übergangsgebiet verbunden ist.
  4. Bildsensor nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Anschlussgebiet (148) des ersten Leitungstyps, das mit der entsprechenden Leitung auf einer Seite des elektrischen Übergangsgebiets elektrisch verbunden ist.
  5. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Potentialdifferenz zwischen einer Source und einem Drain eines Transistors der Ausleseschaltung vorgesehen ist.
  6. Bildsensor nach Anspruch 5, bei dem der Transistor einen Transfertransistor (121) umfasst und eine Ionenimplantationskonzentration der Source des Transistors geringer als eine Ionenimplantationskonzentration eines schwebenden Diffusionsgebiets am Drain des Transistors ist.
  7. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: eine aus einem Dielektrikum auf der Fotodiode ausgebildete Passivierungsschicht (250), wobei die Passivierungsschicht einen Graben umfasst, der die Fotodiode selektiv freilegt; und eine obere Elektrode (260) auf der Passivierungsschicht und durch den Graben mit der Fotodiode verbunden.
  8. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Fotodiode umfasst: ein erstes Fremdstoffgebiet (210) in einem Bereich der kristallinen Halbleiterschicht, wobei das erste Fremdstoffgebiet mit den Leitungen verbunden ist; und ein zweites Fremdstoffgebiet (220) auf dem ersten Fremdstoffgebiet.
  9. Bildsensor nach Anspruch 8, bei dem das Bauelement-Isolationsgebiet (240) und das zweite Fremdstoffgebiet (220) p-Typ-Fremdstoffe umfassen.
  10. Bildsensor nach Anspruch 8 oder 9, ferner umfassend eine ohmsche Kontaktschicht (205) unter dem ersten Fremdstoffgebiet, wobei die ohmsche Kontaktschicht aus hochkonzentrierten n-Typ-Fremdstoffen ausgebildet ist.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden einer Ausleseschaltung (120) auf einem ersten Substrat (100); Ausbilden eines Zwischenschichtdielektrikums (160) auf dem ersten Substrat; Ausbilden einer Leitung (150), die mit der Ausleseschaltung im Zwischenschichtdielektrikum verbunden ist; Vorbereiten eines zweiten Substrats, das eine kristalline Halbleiterschicht (200) umfasst; Ausbilden von Fotodioden (230) innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht; Implantieren von leitenden Fremdstoffen in die kristalline Halbleiterschicht unter Anwendung einer Ionenimplantationsmaske, um ein Bauelement-Isolationsgebiet (240) derart auszubilden, dass die Fotodioden in Übereinstimmung mit jedem Bildpunktelement voneinander isoliert sind; Bonden des ersten Substrats und des zweiten Substrats, so dass die Leitung des ersten Substrats mit einer der Fotodioden der kristallinen Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist; und Entfernen eines Bereichs des zweiten Substrats derart, dass die kristalline Halbleiterschicht auf dem ersten Substrat verbleibt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Ausbilden der Ausleseschaltung ein Ausbilden eines elektrischen Übergangsgebiets im ersten Substrat umfasst, wobei das Ausbilden des elektrischen Übergangsgebiets umfasst: Ausbilden eines Ionenimplantationsgebiets (143) eines ersten Leitungstyps im ersten Substrat; und Ausbilden eines Ionenimplantationsgebiets (145) eines zweiten Leitungstyps auf dem Ionenimplantationsgebiet des ersten Leitungstyps.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend ein Ausbilden eines Anschlussgebiets (147) des ersten Leitungstyps im ersten Substrat, das mit der Leitung auf dem elektrischen Übergangsgebiet verbunden ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das Ausbilden des Anschlussgebiets des ersten Leitungstyps nach einer Kontaktätzung für die Leitung ausgeführt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend ein Ausbilden eines Anschlussgebiets (148) des ersten Leitungstyps im ersten Substrat, das mit der Leitung auf einer Seite des elektrischen Übergangsgebiets verbunden ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, ferner umfassend: Ausbilden einer Passivierungsschicht (250) auf der Fotodiode; Ausbilden eines Grabens in der Passivierungsschicht, um die Fotodiode selektiv freizulegen; und Ausbilden einer oberen Elektrode (260) im Graben zum elektrischen Verbinden mit der Fotodiode.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die obere Elektrode mit einem Bereich eines Randgebiets der Fotodiode Kontakt hat.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei dem das Ausbilden der Fotodioden umfasst: Ausbilden eines ersten Fremdstoffgebiets (210) innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht; und Ausbilden eines zweiten Fremdstoffgebiets (220) innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend ein Ausbilden einer ohmschen Kontaktschicht auf dem ersten Fremdstoffgebiet.
  20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem das zweite Fremdstoffgebiet und das Bauelement-Isolationsgebiet p-Typ-Fremdstoffe umfassen.
DE102008046034A 2007-09-06 2008-09-05 Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung Expired - Fee Related DE102008046034B4 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2007-0090645 2007-09-06
KR20070090645 2007-09-06
KR1020080054360A KR100884903B1 (ko) 2007-09-06 2008-06-10 이미지 센서 및 그 제조방법
KR10-2008-0054360 2008-06-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008046034A1 DE102008046034A1 (de) 2009-04-16
DE102008046034B4 true DE102008046034B4 (de) 2012-04-12

Family

ID=40430896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008046034A Expired - Fee Related DE102008046034B4 (de) 2007-09-06 2008-09-05 Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8004027B2 (de)
JP (1) JP2009065160A (de)
DE (1) DE102008046034B4 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100694470B1 (ko) * 2005-07-11 2007-03-12 매그나칩 반도체 유한회사 이미지 센서 제조 방법
KR100882990B1 (ko) * 2007-12-27 2009-02-12 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
KR100855405B1 (ko) * 2007-12-27 2008-08-29 주식회사 동부하이텍 이미지 센서의 제조 방법
KR101046060B1 (ko) * 2008-07-29 2011-07-01 주식회사 동부하이텍 이미지센서 제조방법
KR101024815B1 (ko) * 2008-09-30 2011-03-24 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
JP2012009697A (ja) * 2010-06-25 2012-01-12 Panasonic Corp 固体撮像素子
WO2016002576A1 (ja) * 2014-07-03 2016-01-07 ソニー株式会社 固体撮像素子、および電子装置
US10204952B2 (en) * 2014-08-29 2019-02-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor device having recess filled with conductive material and method of manufacturing the same
JP6570417B2 (ja) * 2014-10-24 2019-09-04 株式会社半導体エネルギー研究所 撮像装置および電子機器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050117674A (ko) * 2004-06-11 2005-12-15 이상윤 3차원 구조의 영상센서와 그 제작방법
KR20070000578A (ko) * 2005-06-28 2007-01-03 (주)실리콘화일 3차원 구조를 갖는 이미지 센서의 분리형 단위화소 및 그제조방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62273767A (ja) * 1986-05-21 1987-11-27 Toshiba Corp 固体撮像装置の製造方法
JP3238160B2 (ja) * 1991-05-01 2001-12-10 株式会社東芝 積層形固体撮像装置
JPH06151801A (ja) * 1992-11-13 1994-05-31 Canon Inc 光電変換装置及び光電変換装置の製造方法
JP4271268B2 (ja) * 1997-09-20 2009-06-03 株式会社半導体エネルギー研究所 イメージセンサおよびイメージセンサ一体型アクティブマトリクス型表示装置
JP3719947B2 (ja) * 2001-04-18 2005-11-24 シャープ株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
US6730914B2 (en) * 2002-02-05 2004-05-04 E-Phocus, Inc. Photoconductor-on-active-pixel (POAP) sensor utilizing equal-potential pixel electrodes
US6798033B2 (en) * 2002-08-27 2004-09-28 E-Phocus, Inc. Photoconductor-on-active-pixel (POAP) sensor utilizing a multi-layered radiation absorbing structure
KR101009091B1 (ko) 2002-12-27 2011-01-18 크로스텍 캐피탈, 엘엘씨 누화현상을 감소시킨 시모스 이미지센서 및 그 제조방법
US8071438B2 (en) * 2003-06-24 2011-12-06 Besang Inc. Semiconductor circuit
CN1922732B (zh) * 2004-02-25 2010-06-09 S.O.I.Tec绝缘体上硅技术公司 光电检测装置
KR100577312B1 (ko) 2004-07-05 2006-05-10 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스 이미지 센서의 포토트랜지스터 및 그 제조 방법
JP2006245527A (ja) * 2005-02-07 2006-09-14 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像素子
JP4911445B2 (ja) * 2005-06-29 2012-04-04 富士フイルム株式会社 有機と無機のハイブリッド光電変換素子
JP4511441B2 (ja) * 2005-09-30 2010-07-28 富士フイルム株式会社 感度可変型撮像素子及びこれを搭載した撮像装置
DE102008046030A1 (de) * 2007-09-07 2009-06-10 Dongbu Hitek Co., Ltd. Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050117674A (ko) * 2004-06-11 2005-12-15 이상윤 3차원 구조의 영상센서와 그 제작방법
KR20070000578A (ko) * 2005-06-28 2007-01-03 (주)실리콘화일 3차원 구조를 갖는 이미지 센서의 분리형 단위화소 및 그제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009065160A (ja) 2009-03-26
US8004027B2 (en) 2011-08-23
DE102008046034A1 (de) 2009-04-16
US20090065825A1 (en) 2009-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008046034B4 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008046101B4 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102006060253B4 (de) Halbleiterbauelement mit Photodiode und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008046036A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008046030A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102018130470A1 (de) Pixelvorrichtung auf struktur tiefer grabenisolierung (dti) für bildsensor
DE60034389T2 (de) Festkörperbildaufnahmevorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102005062952B4 (de) CMOS-Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102018124677A1 (de) SPAD-Bildsensor und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE102005026629B4 (de) Bildsensor und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE102007060836A1 (de) CMOS-Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008046260A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008046033A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008061820A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008062493A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10310537A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102008062608A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10256201A1 (de) Halbleiterbaugruppe, die einen Festkörper-Bildsensor mit unterdrückter Änderung der Störstellenkonzentrationsverteilung in einem Halbleitersubstrat hat, und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008060543A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008046031A1 (de) Bildsensor und Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors
DE102008063738A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008046035A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008063979A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008046037A1 (de) Bildsensor und Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors
DE102008051449A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20120713

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140401