DE102008061820A1 - Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

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Joon Cheongju Hwang
Seoung Hyun Pocheon Kim
Jin Su Seongnam Han
Kwang Soo Seongnam Kim
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Abstract

Ausführungsformen beziehen sich auf einen Bildsensor. Gemäß Ausführungsformen kann ein Bildsensor eine Schaltung, ein erstes Substrat, eine Fotodiode, eine Metallverbindung und ein elektrisches Übergangsgebiet umfassen. Die Schaltung und die Metallverbidnung können auf und/oder über dem ersten Substrat ausgebildet sein. Die Fotodiode kann mit der Metallverbindung Kontakt haben und auf und/oder über dem ersten Substrat ausgebildet sein. Die Schaltung kann ein elektrisches Übergangsgebiet auf und/oder über dem ersten Substrat und ein Gebiet eines ersten Leitungstyps auf und/oder über dem elektrischen Übergangsgebiet und mit der Metallverbindung verbunden umfassen. Gemäß Ausführungsformen können ein Bildsensor und ein Verfahren zu seiner Herstellung eine vertikale Integration einer Schaltung und einer Fotodiode bereitstellen.

Description

  • HINTERGRUND
  • Ein Bildsensor kann ein Halbleiterbauelement sein, das ein optisches Bild in ein elektrisches Signal umwandeln kann. Ein Bildsensor kann in Kategorien wie ladungsgekoppelter (CCD) Bildsensor und Komplementär-Metall-Oxid-Silizium-(CMOS)-Bildsensor (CIS) klassifiziert werden.
  • Während eines Herstellungsprozesses eines Bildsensors kann eine Fotodiode durch Zonenimplantation in einem Substrat ausgebildet werden. Eine Größe einer Fotodiode kann reduziert werden, um eine Anzahl von Bildpunkten zu erhöhen, ohne eine Chipgröße zu erhöhen. Dies kann eine Fläche eines Licht empfangenden Bereichs verkleinern. Die Bildqualität kann hierdurch herabgesetzt werden.
  • Da eine Stapelhöhe unter Umständen nicht im selben Maße wie eine Verkleinerung einer Fläche eines Licht empfangenden Bereichs abnimmt, wird überdies unter Umständen eine Anzahl von auf einen Licht empfangenden Bereich fallenden Photonen aufgrund einer als "Beugungsscheibchen" bezeichneten Beugung des Lichts reduziert.
  • Um diese Einschränkung zu beheben, kann eine Fotodiode unter Verwendung von amorphem Silizium (Si) ausgebildet werden. Überdies kann durch ein Verfahren wie Wafer-auf-Wafer-Bonden eine Ausleseschaltung in einem Silizium-(Si)-Substrat ausgebildet werden, und eine Fotodiode kann auf und/oder über der Ausleseschaltung ausgebildet werden ("dreidimensionaler (3D) Bildsensor" genannt). Eine Fotodiode kann mit der Ausleseschaltung durch eine Metallverbindung verbunden werden.
  • Nach der verwandten Technik kann es schwierig sein, eine Fotodiode mit einer Ausleseschaltung elektrisch zu verbinden. Das heißt, dass eine Metallverbindung auf und/oder über der Ausleseschaltung ausgebildet werden kann und dass ein Wafer-auf-Wafer-Bonden derart ausgeführt werden kann, dass eine Metallverbindung mit der Fotodiode Kontakt haben kann. Deshalb kann ein Kontakt zwischen einer Metallverbindung problematisch sein, und ein ohmscher Kontakt zwischen einer Metallverbindung und einer Fotodiode kann problematisch sein.
  • Da sowohl eine Source als auch ein Drain auf beiden Seiten eines Transfertransistors stark mit N-Typ-Fremdstoffen dotiert sein kann, kann ein Phänomen der Ladungsaufteilung auftreten. Wenn ein Phänomen der Ladungsaufteilung auftritt, kann eine Empfindlichkeit eines ausgegebenen Bilds reduziert werden und ein Bildfehler kann erzeugt werden. Da sich eine Photoladung unter Umständen nicht schnell zwischen einer Fotodiode und einer Ausleseschaltung bewegt, kann überdies ein Dunkelstrom erzeugt werden und/oder Sättigung und Empfindlichkeit können reduziert werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ausführungsformen beziehen sich auf einen Bildsensor und ein Verfahren zu seiner Herstellung, die ein Auftreten einer Ladungsaufteilung verhindern und zugleich einen Füllfaktor erhöhen können.
  • Ausführungsformen beziehen sich auf einen Bildsensor und ein Verfahren zu seiner Herstellung, die eine Dunkelstromquelle minimieren können und eine Herabsetzung von Sättigung und Empfindlichkeit durch Bereitstellen eines Pfads für die schnelle Bewegung für eine Photoladung zwischen einer Fotodiode und einer Ausleseschaltung verhindern können.
  • Gemäß Ausführungsformen kann ein Bildsensor mindestens eines von Folgendem umfassen:
    ein erstes Substrat, auf und/oder über dem eine Schaltung ausgebildet sein kann, die eine Metallverbindung umfasst;
    eine Fotodiode in Kontakt mit der Metallverbindung und auf und/oder über dem ersten Substrat, wobei eine Schaltung ein elektrisches Übergangsgebiet auf und/oder über dem ersten Substrat umfassen kann;
    ein Gebiet eines ersten Leitungstyps, das mit der Metallverbindung verbunden sein kann, auf und/oder über dem elektrischen Übergangsgebiet.
  • Gemäß Ausführungsformen kann ein Bildsensor mindestens eines von Folgendem umfassen:
    ein erstes Substrat, auf und/oder über dem eine Schaltung ausgebildet sein kann, die eine Metallverbindung umfasst;
    eine Fotodiode, die mit der Metallverbindung Kontakt hat und auf und/oder über dem ersten Substrat ausgebildet ist, wobei das erste Substrat einen oberen Bereich haben kann, der mit einem zweiten Leitungstyp dotiert ist.
  • Gemäß Ausführungsformen kann die Schaltung mindestens eines von Folgendem umfassen:
    einen Transistor im ersten Substrat;
    ein elektrisches Übergangsgebiet, das auf einer Seite des Transistors ausgebildet ist;
    ein Gebiet eines ersten Leitungstyps, das mit der Metallverbindung verbunden ist und mit dem elektrischen Übergangsgebiet Kontakt hat.
  • Gemäß Ausführungsformen kann ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors mindestens eines von Folgendem umfassen:
    Ausbilden einer eine Metallverbindung umfassenden Schaltung auf und/oder über einem ersten Substrat;
    Ausbilden einer Fotodiode auf und/oder über der Metallverbindung.
  • Gemäß Ausführungsformen kann das Ausbilden der Schaltung mindestens eines von Folgendem umfassen:
    Ausbilden eines elektrischen Übergangsgebiets im ersten Substrat;
    Ausbilden eines Gebiets eines ersten Leitungstyps, das mit der Metallverbindung verbunden ist, über dem elektrischen Übergangsgebiet.
  • ZEICHNUNGEN
  • Die Beispiele von 1 bis 7 veranschaulichen einen Bildsensor und ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen.
  • BESCHREIBUNG
  • Ein Bildsensor und ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen werden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Das Beispiel von 1 ist eine Querschnittsansicht eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen. Mit Bezug auf das Beispiel von 1 kann ein Bildsensor gemäß Ausführungsformen ein erstes Substrat 100 umfassen. Eine Metallverbindung 150 und eine Schaltung 120 können auf und/oder über dem ersten Substrat 100 ausgebildet sein. Ein Bildsensor kann auch eine Fotodiode 210 umfassen, die mit der Metallverbindung 150 Kontakt hat. Die Fotodiode 210 kann auf und/oder über dem ersten Substrat 100 ausgebildet sein. Gemäß Ausführungsformen kann die Schaltung 120 des ersten Substrats 100 ein im ersten Substrat 100 ausgebildetes elektrisches Übergangsgebiet 140 und ein auf und/oder über dem elektrischen Übergangsgebiet 140 ausgebildetes hochkonzentriertes Gebiet 147 eines ersten Leitungstyps umfassen, das mit der Metallverbindung 150 verbunden sein kann.
  • Gemäß Ausführungsformen kann die Fotodiode 210 in einer kristallinen Halbleiterschicht 210a (Beispiel von 3) ausgebildet sein. Gemäß Ausführungsformen kann die Erzeugung von Defekten innerhalb einer Fotodiode verhindert werden, da ein Bildsensor eine Fotodiode des vertikalen Typs einsetzen kann, bei der eine Fotodiode über einer Schaltung angeordnet sein kann, und die Fotodiode in der kristallinen Halbleiterschicht ausgebildet sein kann.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen wird mit Bezug auf die Beispiele von 2 bis 6 beschrieben. Mit Bezug auf das Beispiel von 2 kann ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen das Vorbereiten eines ersten Substrats 100 umfassen, auf und/oder über dem eine Metallverbindung 150 und eine Schaltung 120 ausgebildet werden können. Gemäß Ausführungsformen kann das erste Substrat 100 ein Substrat eines zweiten Leitungstyps sein. Gemäß Ausführungsformen kann das erste Substrat 100 ein Substrat eines beliebigen Leitungstyps sein.
  • Gemäß Ausführungsformen kann eine Bauelement-Isolierschicht 110 im ersten Substrat 100 des zweiten Leitungstyps ausgebildet werden und sie kann hierdurch ein aktives Gebiet festlegen. Die Schaltung 120, die mindestens einen Transistor umfassen kann, kann in einem aktiven Gebiet ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann die Schaltung 120 einen Transfertransistor (Tx) 121, einen Resettransistor (Rx) 123, einen Treibertransistor (Dx) 125 und einen Auswahltransistor (Sx) 127 umfassen. Gemäß Ausführungsformen kann dann ein floatendes Diffusionsgebiet (FD) 131 von Ionenimplantationsgebieten 130 ausgebildet werden. Das floatende Diffusionsgebiet (FD) 131 kann Source/Drain-Gebiete 133, 135 und 137 von jeweiligen Transistoren umfassen.
  • Gemäß Ausführungsformen kann das Ausbilden der Ausleseschaltung 120 auf und/oder über dem ersten Substrat 100 das Ausbilden eines elektrischen Übergangsgebiets 140 im ersten Substrat 100 und das Ausbilden eines Verbindungsgebiets 147 eines ersten Leitungstyps in einem oberen Gebiet des elektrischen Übergangsgebiets 120 umfassen. Das Verbindungsgebiet 147 des ersten Leitungstyps kann mit der Metallverbindung 150 elektrisch verbunden sein. Gemäß Ausführungsformen kann das elektrische Übergangsgebiet 140 ein PN-Übergang sein. Gemäß Ausführungsformen kann das elektrische Übergangsgebiet 140 ein beliebiger Übergangstyp sein.
  • Gemäß Ausführungsformen kann das elektrische Übergangsgebiet 140 eine Ionenimplantationsschicht 143 des ersten Leitungstyps umfassen, die auf und/oder über entweder einer Wanne 141 des zweiten Leitungstyps oder einer Epitaxieschicht des zweiten Leitungstyps ausgebildet ist. Das elektrische Übergangsgebiet 140 kann außerdem eine Ionenimplantationsschicht 145 des zweiten Leitungstyps umfassen, die auf und/oder über der Ionenimplantationsschicht 143 des ersten Leitungstyps ausgebildet ist. Gemäß Ausführungsformen kann der PN-Übergang 140 ein P0(145)/N–(143)/P–(141)-Übergang sein.
  • Der P0/N–/P–-Übergang 140, der als Fotodiode in einer 4T-CIS-Struktur fungieren kann, kann im ersten Substrat 100 ausgebildet sein. Im Unterschied zu einem Knoten des floatenden Diffusionsgebiets (FD) 131, bei dem es sich um einen N+-Übergang handeln kann, kann der P/N/P-Übergang 140 ein elektrisches Übergangsgebiet sein, an das eine angelegte Spannung unter Umständen nicht vollständig übertragen wird. Der P/N/P-Übergang 140 kann folglich bei einer vorbestimmten Spannung abgeschnürt werden. Diese Spannung kann als "Haftspannung" bezeichnet werden und sie kann von einer Dotierungskonzentration des P0-Gebiets 145 und des N–-Gebiets 143 abhängen.
  • Gemäß Ausführungsformen kann sich ein von der Fotodiode 210 erzeugtes Elektron zum PNP-Übergang 140 bewegen und es kann an einen Knoten des floatenden Diffusionsgebiets (FD) 131 übertragen und in eine Spannung umgewandelt werden, wenn der Transfertransistor (Tx) 121 eingeschaltet wird.
  • Ein maximaler Spannungswert des P0/N–/P–-Übergangs 140 kann eine Haftspannung werden, und ein maximaler Spannungswert eines Knotens des floatenden Diffusionsgebiets (FD) 131 kann eine Schwellenspannung Vth des Vdd-Rx 123 werden. Demgemäß kann ein von der Fotodiode 210 in einem oberen Bereich eines Chips erzeugtes Elektron durch eine Potentialdifferenz zwischen beiden Seiten des Transfertransistors (Tx) 131 ohne Ladungsaufteilung vollständig an einen Knoten des floatenden Diffusionsgebiets (FD) 131 ausgegeben werden.
  • Gemäß Ausführungsformen können im Unterschied zu einem Fall, in dem eine Fotodiode einfach mit einem N+-Übergang verbunden ist, Beschränkungen wie Sättigungsreduktion und Empfindlichkeitsreduktion vermieden werden. Gemäß Ausführungsformen kann eine N+-Schicht 147 auf und/oder über einer Oberfläche des P0/N–/P–-Übergangs 140 ausgebildet werden. Doch die N+-Schicht 147 kann eine Leckquelle werden. Gemäß Ausführungsformen kann zum Minimieren einer Leckquelle eine Plug-Implantation ausgeführt werden, nachdem unter Umständen ein erster Metallkontakt 151a geätzt wurde. Dies kann eine Fläche der N+-Schicht 147 minimieren, was zu einer Verringerung eines Dunkelstroms eines dreidimensional integrierten CIS des vertikalen Typs beitragen kann.
  • Gemäß Ausführungsformen kann ein Zwischenschichtdielektrikum 160 auf und/oder über dem ersten Substrat 100 ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann die Metallverbindung 150 den ersten Metallkontakt 151a, ein erstes Metall 151, ein zweites Metall 152, ein drittes Metall 153 und einen vierten Metallkontakt 154a umfassen.
  • Mit Bezug auf das Beispiel von 3 kann eine kristalline Halbleiterschicht 210a auf und/oder über einem zweiten Sub strat 200 ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann eine Fotodiode in der kristallinen Halbleiterschicht ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann dies einen Defekt in der Fotodiode verhindern.
  • Gemäß Ausführungsformen kann die kristalline Halbleiterschicht 210a durch ein Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen auf und/oder über dem zweiten Substrat 200 ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann eine Wasserstoffionenimplantationsschicht 207a durch Implantieren von Wasserstoffionen zwischen das zweite Substrat 200 und die kristalline Halbleiterschicht 210a ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann eine Implantation von Wasserstoffionen ausgeführt werden, nachdem unter Umständen eine Ionenimplantation zum Ausbilden einer Fotodiode ausgeführt wurde.
  • Mit Bezug auf das Beispiel von 4 können Fremdionen in die kristalline Halbleiterschicht 210a implantiert werden, um die Fotodiode 210 auszubilden. Gemäß Ausführungsformen kann eine leitende Schicht 216 des zweiten Leitungstyps in einem oberen Bereich der kristallinen Halbleiterschicht 210a ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann die hochkonzentrierte leitende Schicht 216 vom P-Typ in einem oberen Bereich einer kristallinen Halbleiterschicht ausgebildet werden, indem beispielsweise eine erste ganzflächige Ionenimplantation auf und/oder über einer gesamten Oberfläche eines zweiten Substrats ohne Maske ausgeführt wird. Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 216 des zweiten Leitungstyps in einer Übergangstiefe von weniger als ungefähr 0,5 μm ausgebildet werden.
  • Gemäß Ausführungsformen kann eine leitende Schicht 214 des ersten Leitungstyps unter und/oder unterhalb der leitenden Schicht 216 des zweiten Leitungstyps ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann die niedrigkonzentrierte leitende Schicht 214 vom N-Typ unter und/oder unterhalb der leitenden Schicht 216 des zweiten Leitungstyps ausgebildet werden, indem eine zweite ganzflächige Ionenimplantation auf und/oder über einer gesamten Oberfläche des zweiten Substrats 200 ohne Maske ausgeführt wird. Gemäß Ausführungsformen kann die niedrigkonzentrierte leitende Schicht 214 vom N-Typ in einer Übergangstiefe in einem Bereich von ungefähr 1,0 μm bis ungefähr 2,0 μm ausgebildet werden.
  • Gemäß Ausführungsformen kann die hochkonzentrierte leitende Schicht 212 des ersten Leitungstyps unter und/oder unterhalb der leitenden Schicht 214 des ersten Leitungstyps ausgebildet werden. Die hochkonzentrierte leitende Schicht 212 des ersten Leitungstyps kann eine hochkonzentrierte leitende Schicht vom N-Typ sein, die zum ohmschen Kontakt beitragen kann.
  • Mit Bezug auf das Beispiel von 5 können das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 gebondet werden. Gemäß Ausführungsformen kann die Fotodiode 210 mit der Metallverbindung 150 Kontakt haben. Gemäß Ausführungsformen kann, bevor das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 miteinander gebondet werden, ein Bonden ausgeführt werden, indem die Oberflächenenergie einer zu bondenden Oberfläche durch Aktivierung durch Plasma erhöht wird.
  • Gemäß Ausführungsformen kann eine Wasserstoffionenimplantationsschicht, die im zweiten Substrat 200 ausgebildet werden kann, durch Ausführen einer Wärmebehandlung des zweiten Substrats 200 in eine Wasserstoffgasschicht umgewandelt werden. Gemäß Ausführungsformen kann ein unterer Bereich des zweiten Substrats 200 durch Verwendung eines Schneidgeräts wie bei spielsweise eines Messers relativ leicht von einer Wasserstoffgasschicht entfernt werden. Gemäß Ausführungsformen kann hierdurch die Fotodiode 210 freigelegt werden.
  • Gemäß Ausführungsformen kann ein Ätzprozess ausgeführt werden. Hierdurch kann die Fotodiode 210 für jedes Bildpunktelement separiert werden. Ein geätzter Bereich kann dann mit einem Bildpunktzwischendielektrikum gefüllt werden. Gemäß Ausführungsformen können dann Prozesse zum Ausbilden einer oberen Elektrode und eines Farbfilters ausgeführt werden.
  • Das Beispiel von 7 ist eine Querschnittsansicht eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen. Gemäß Ausführungsformen kann ein Bauelement, wie es im Beispiel von 7 dargestellt ist, mannigfaltige technische Merkmale von den in den Beispielen von 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen übernehmen. Im Unterschied zu den in den Beispielen von 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen können die im Beispiel von 7 dargestellten Ausführungsformen eine Fotodiode 220 umfassen, die in einer amorphen Schicht ausgebildet sein kann.
  • Mit Bezug auf das Beispiel von 7 kann die Fotodiode 220 gemäß Ausführungsformen eine intrinsische Schicht 223 umfassen, die mit einer Metallverbindung 150 elektrisch verbunden sein kann. Die Fotodiode 220 kann außerdem eine Schicht 225 eines zweiten Leitungstyps auf und/oder über der intrinsischen Schicht 223 umfassen. Gemäß Ausführungsformen kann ein Bildsensor eine leitende Schicht 221 eines ersten Leitungstyps umfassen, die zwischen der Metallverbindung 150 und der intrinsischen Schicht 223 ausgebildet sein kann.
  • Ein Verfahren zum Ausbilden der Fotodiode 220 gemäß Ausführungsformen wird nun beschrieben. Mit Bezug auf das Beispiel von 7 kann die Fotodiode 220 ausgebildet werden, in dem die Fotodiode 220 auf und/oder über dem ersten Substrat 100, auf und/oder über dem die Schaltung 120, welche die Metallverbindung 150 umfasst, ausgebildet sein kann, abgeschieden und nicht gebondet wird.
  • Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps auf und/oder über dem ersten Substrat 100 ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps mit der Metallverbindung 150 Kontakt haben. Gemäß Ausführungsformen kann ein nachfolgender Prozess ausgeführt werden, ohne die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps auszubilden. Die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps kann als N-Schicht einer in Ausführungsformen realisierten PIN-Diode dienen. Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps eine leitende Schicht vom N-Typ sein. Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps eine leitende Schicht eines beliebigen Typs sein.
  • Die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps kann aus n-dotiertem amorphem Silizium ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann ein Prozess nicht hierauf beschränkt sein. Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps aus mindestens einem von a-Si:H, a-SiGe:H, a-SiC, a-SiN:H und a-SiO:H ausgebildet werden, die gebildet werden können, indem mindestens eines von Ge, C, N und O zu amorphem Silizium hinzugefügt wird. Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps aus anderen ähnlichen Verbindungen ausgebildet werden.
  • Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps durch eine CVD ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps durch eine PECVD ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 141 des ersten Leitungstyps aus amorphem Silizium durch eine PECVD ausgebildet werden, bei der PH3, P2H5 und/oder andere ähnliche Verbindungen mit Silan-(SiH4)-Gas gemischt werden.
  • Gemäß Ausführungsformen kann die intrinsische Schicht 223 auf und/oder über der leitenden Schicht 221 des ersten Leitungstyps ausgebildet werden. Die intrinsische Schicht 223 kann als I-Schicht einer in Ausführungsformen realisierten PIN-Diode dienen. Gemäß Ausführungsformen kann die intrinsische Schicht 223 aus n-dotiertem amorphem Silizium ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann die intrinsische Schicht 223 durch eine CVD ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann die intrinsische Schicht 223 durch eine PECVD ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann die intrinsische Schicht 223 durch eine PECVD unter Verwendung von Silan-(SiH4)-Gas ausgebildet werden.
  • Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps auf und/oder über der intrinsischen Schicht 223 ausgebildet werden. Die leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps und die intrinsische Schicht 223 können in situ ausgebildet werden. Die leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps kann als P-Schicht einer in Ausführungsformen realisierten PIN-Diode dienen. Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps eine leitende Schicht vom P-Typ sein. Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps eine leitende Schicht eines beliebigen Typs sein.
  • Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps aus Phosphor-(P)-dotiertem amorphem Silizium ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen können andere Prozesse verwendet werden. Die leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps kann durch eine CVD ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps durch eine PECVD ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann die leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps aus amorphem Silizium durch eine PECVD ausgebildet werden, bei der Bor (B) oder ein anderes ähnliches Element mit Silan-(SiH4)-Gas gemischt werden kann.
  • Gemäß Ausführungsformen kann eine obere Elektrode 240 auf und/oder über der leitenden Schicht 225 des zweiten Leitungstyps ausgebildet werden. Die obere Elektrode 240 kann aus einem transparenten Elektrodenmaterial mit einer hohen Lichtdurchlässigkeit und einer hohen Leitfähigkeit ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen kann die obere Elektrode 240 aus Indiumzinnoxid (ITO), Cadmiumzinnoxid (CTO) und/oder einer anderen ähnlichen Verbindung ausgebildet werden.
  • Gemäß Ausführungsformen können ein Bildsensor und ein Verfahren zu seiner Herstellung eine vertikale Integration einer Schaltung und einer Fotodiode bereitstellen. Gemäß Ausführungsformen kann eine Dunkelstromquelle minimiert werden, und Sättigungsreduktion und Empfindlichkeitsreduktion können minimiert oder verhindert werden, indem ein Siliziumsubstrat, das einen Transfertransistor und eine Fotodiode umfasst, gebondet wird.
  • Gemäß Ausführungsformen kann eine vertikale Integration der Schaltung und einer Fotodiode einen Füllfaktor nahe bei 100% verwirklichen. Gemäß Ausführungsformen kann eine vertikale Integration einer Schaltung und einer Fotodiode bei gleicher Bildpunktgröße eine höhere Empfindlichkeit als die bei der verwandten Technik bereitstellen.
  • Obgleich Ausführungsformen mit Bezug auf einen Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Bildsensor beschrieben sein mögen, können die Ausführungsformen nicht auf einen CIS beschränkt sein. Gemäß Ausführungsformen kann ein beliebiger Bildsensor verwendet werden, der einer Fotodiode bedarf.
  • Für den Fachmann wird es naheliegend und offenkundig sein, dass mannigfaltige Abwandlungen und Änderungen an den offenbarten Ausführungsformen vorgenommen werden können. Daher versteht es sich, dass die offenbarten Ausführungsformen die naheliegenden und offenkundigen Abwandlungen und Änderungen abdecken, sofern sie unter den Umfang der angefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.

Claims (20)

  1. Bauelement, umfassend: ein erstes Substrat; eine Schaltung, die eine Metallverbindung umfasst, über dem ersten Substrat; und eine Fotodiode, die mit der Metallverbindung Kontakt hat, über dem ersten Substrat, wobei die Schaltung ein elektrisches Übergangsgebiet über dem ersten Substrat und ein Gebiet eines ersten Leitungstyps über dem elektrischen Übergangsgebiet und verbunden mit der Metallverbindung umfasst.
  2. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem das elektrische Übergangsgebiet umfasst: ein Ionenimplantationsgebiet des ersten Leitungstyps im ersten Substrat; und ein Ionenimplantationsgebiet eines zweiten Leitungstyps über dem Ionenimplantationsgebiet des ersten Leitungstyps.
  3. Bauelement nach Anspruch 2, bei dem das elektrische Übergangsgebiet einen PNP-Übergang umfasst.
  4. Bauelement nach Anspruch 3, bei dem das elektrische Übergangsgebiet einen P0/N–/P–-Übergang umfasst.
  5. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, umfassend einen Kontaktplug über der Metallverbindung, wobei eine Breite des Ionenimplantationsgebiets des ersten Leitungstyps im Wesentlichen gleich der Breite des Kontaktplugs ist.
  6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Fotodiode eine PIN-Diode umfasst, die mit der Metallverbin dung elektrisch verbunden ist, und bei dem eine erste leitende Schicht der PIN-Diode n-dotiertes amorphes Silizium umfasst.
  7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Fotodiode in einer kristallinen Halbleiterschicht ausgebildet ist und mit der Metallverbindung elektrisch verbunden ist.
  8. Bauelement nach Anspruch 7, bei dem die kristalline Halbleiterschicht über einem zweiten Substrat ausgebildet ist, und bei dem das zweite Substrat auf das erste Substrat gebondet ist.
  9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Schaltung mindestens einen von einem Transfertransistor (Tx), einem Resettransistor (Rx), einem Treibertransistor (Dx) und einem Auswahltransistor (Sx) umfasst.
  10. Bauelement, umfassend: ein Halbleitersubstrat; eine Schaltung, die eine Metallverbindung umfasst, über dem Halbleitersubstrat; und eine mit der Metallverbindung in Kontakt befindliche Fotodiode, die über dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, wobei das Halbleitersubstrat einen mit einem zweiten Leitungstyp dotierten oberen Bereich aufweist und wobei die Schaltung umfasst: einen im Halbleitersubstrat ausgebildeten Transistor; ein elektrisches Übergangsgebiet, das auf einer Seite des Transistors ausgebildet ist; und ein Gebiet eines ersten Leitungstyps, das mit der Metallverbindung verbunden ist und mit dem elektrischen Übergangsgebiet Kontakt hat.
  11. Bauelement nach Anspruch 10, bei dem das elektrische Übergangsgebiet umfasst: ein Ionenimplantationsgebiet des ersten Leitungstyps im Halbleitersubstrat; und ein Ionenimplantationsgebiet des zweiten Leitungstyps über dem Ionenimplantationsgebiet des ersten Leitungstyps.
  12. Bauelement nach Anspruch 11, bei dem das Halbleitersubstrat einen mit P-Typ-Fremdstoffen dotierten oberen Bereich umfasst und das elektrische Übergangsgebiet einen PN-Übergang umfasst.
  13. Bauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 12, bei dem der Transistor einen Transfertransistor umfasst.
  14. Bauelement nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem die Schaltung mindestens einen von einem Transfertransistor (Tx), einem Resettransistor (Rx), einem Treibertransistor (Dx) und einem Auswahltransistor (Sx) umfasst.
  15. Verfahren, umfassend: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats; Ausbilden eines elektrischen Übergangsgebiets im Halbleitersubstrat; Ausbilden einer Metallverbindung über dem Halbleitersubstrat; Ausbilden eines mit der Metallverbindung verbundenen Gebiets eines ersten Leitungstyps über dem elektrischen Übergangsgebiet; und Ausbilden einer Fotodiode über der Metallverbindung.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Ausbilden des elektrischen Übergangsgebiets umfasst: Ausbilden eines Ionenimplantationsgebiets des ersten Leitungstyps im Halbleitersubstrat; und Ausbilden eines Ionenimplantationsgebiets eines zweiten Leitungstyps über dem Ionenimplantationsgebiet des ersten Leitungstyps.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Ausbilden des elektrischen Übergangsgebiets das Ausbilden eines PNP-Übergangs umfasst.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das elektrische Übergangsgebiet einen P0/N–/P–-Übergang umfasst.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, umfassend das Ausbilden von mindestens einem von einem Transfertransistor (Tx), einem Resettransistor (Rx), einem Treibertransistor (Dx) und einem Auswahltransistor (Sx) über dem Halbleitersubstrat.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem das Gebiet des ersten Leitungstyps nach dem Ausführen einer Kontaktätzung für die Metallverbindung ausgebildet wird.
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