DE102008063637A1 - Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE102008063637A1
DE102008063637A1 DE102008063637A DE102008063637A DE102008063637A1 DE 102008063637 A1 DE102008063637 A1 DE 102008063637A1 DE 102008063637 A DE102008063637 A DE 102008063637A DE 102008063637 A DE102008063637 A DE 102008063637A DE 102008063637 A1 DE102008063637 A1 DE 102008063637A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
conductivity type
over
image sensor
photodiode
electrical transition
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.)
Ceased
Application number
DE102008063637A
Other languages
English (en)
Inventor
Ji Yong Park
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
Application filed by Dongbu HitekCo Ltd filed Critical Dongbu HitekCo Ltd
Publication of DE102008063637A1 publication Critical patent/DE102008063637A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14632Wafer-level processed structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14634Assemblies, i.e. Hybrid structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14687Wafer level processing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/1469Assemblies, i.e. hybrid integration
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636Interconnect structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689MOS based technologies

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)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

Ein Bildsensor umfasst eine Schaltung, ein Substrat, ein elektrisches Übergangsgebiet, ein hochkonzentriertes Gebiet eines ersten Leitungstyps und eine Fotodiode. Die Schaltung umfasst einen Transistor und ist auf und/oder über dem Substrat ausgebildet. Das elektrische Übergangsgebiet ist auf einer Seite des Transistors ausgebildet. Das hochkonzentrierte Gebiet des ersten Leitungstyps ist auf und/oder über dem elektrischen Übergangsgebiet ausgebildet. Die Fotodiode ist über der Schaltung ausgebildet.

Description

  • HINTERGRUND
  • Ein Bildsensor ist ein Halbleiterbauelement zum Umwandeln eines optischen Bilds in ein elektrisches Signal. Der Bildsensor kann allgemein entweder als Bildsensor mit ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD) oder als Komplementär-Metall-Oxid-Silizium-(CMOS)-Bildsensor (CIS) klassifiziert werden.
  • Bei der Herstellung von Bildsensoren kann eine Fotodiode durch Ionenimplantation in einem Substrat ausgebildet werden. Da die Größe einer Fotodiode zwecks Erhöhung der Anzahl von Bildpunkten ohne Erhöhung der Chipgröße verkleinert wird, wird auch die Fläche eines Licht empfangenden Bereichs verkleinert, was eine Abnahme der Bildqualität zur Folge hat. Weil ferner die Stapelhöhe unter Umständen nicht im selben Maße wie die Verkleinerung der Fläche des Licht empfangenden Bereichs abnimmt, kann auch die Anzahl von auf den Licht empfangenden Bereich fallenden Photonen aufgrund der als "Beugungsscheibchen" bekannten Lichtbeugung verringert werden.
  • Verwandte Bildsensoren können versuchen, eine Fotodiode unter Verwendung von amorphem Silizium (Si) auszubilden, oder unter Verwendung eines Verfahrens wie Wafer-auf-Wafer-Ronden eine Ausleseschaltung in einem Silizium-(Si)-Substrat auszubilden und dann eine Fotodiode auf und/oder über der Ausleseschaltung auszubilden. Die Fotodiode kann dann durch eine Metallverbindung mit der Ausleseschaltung verbunden werden. Weil sowohl die Source als auch die Drain auf beiden Seiten des Transfertransistors stark mit N-Typ-Fremdstoffen dotiert sein kann, kann ein Phänomen der Ladungsaufteilung auftreten. Wenn solch ein Phänomen der Ladungsaufteilung auftritt, kann die Empfindlichkeit eines ausgegebenen Bilds reduziert werden und ein Bildfehler kann erzeugt werden. Da sich eine Photoladung möglicherweise nicht schnell zwischen der Fotodiode und der Ausleseschaltung bewegt, kann außerdem 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 eine neue Integration einer Schaltung und einer Fotodiode bereitstellen. Ausführungsformen beziehen sich auf einen Bildsensor und ein Verfahren zu seiner Herstellung, bei dem eine Fotodiode des vertikalen Typs aus einem amorphen Halbleiter ausgebildet werden kann und eine Schaltung verwendet wird, die in der Fotodiode des vertikalen Typs erzeugte Elektronen effizient überträgt.
  • Ausführungsformen beziehen sich auf einen Bildsensor, der mindestens eines von Folgendem umfassen kann: eine Schaltung, die einen Transistor umfasst, über einem Substrat; ein elektrisches Übergangsgebiet auf einer Seite des Transistors; ein hochkonzentriertes Gebiet eines ersten Leitungstyps über dem elektrischen Übergangsgebiet; und eine Fotodiode über der Schaltung.
  • Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, das mindestens eines von Folgendem umfassen kann: Ausbilden einer Schaltung, die einen Transistor umfasst, auf und/oder über einem Substrat; Ausbilden eines elektrischen Übergangsgebiets auf einer Seite des Transistors; Ausbilden eines hochkonzentrierten Gebiets eines ersten Leitungstyps auf und/oder über dem elektrischen Übergangsgebiet; und Ausbilden einer Fotodiode auf und/oder über der Schaltung.
  • ZEICHNUNGEN
  • Die Beispiele von 1 bis 3 veranschaulichen einen Bildsensor und ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen.
  • Das Beispiel von 4 ist ein Diagramm, das Wirkungen eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen veranschaulicht.
  • BESCHREIBUNG
  • Das Beispiel von 1 ist eine Querschnittsansicht eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen. Wie im Beispiel von 1 dargestellt, kann ein Bildsensor umfassen: eine Schaltung, die einen Transistor 120 umfasst, über einem Substrat 100; ein elektrisches Übergangsgebiet 140 auf einer Seite des Transistors 120; ein hochkonzentriertes Gebiet 147 eines ersten Leitungstyps über dem elektrischen Übergangsgebiet 140; und eine Fotodiode 220 über der Schaltung. Demnach ist, wie im Beispiel von 1 dargestellt, eine vertikale Integration der Schaltung und der Fotodiode gegeben.
  • Obgleich Ausführungsformen eine Fotodiode als unter Verwendung einer amorphen Schicht ausgebildet beschreiben, ist die Fotodiode nicht hierauf beschränkt, sondern kann ebenso in einer kristallinen Schicht ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Fotodiode 220 auf und/oder über der Schaltung umfassen: eine intrinsische Schicht 223, die mit der Schaltung elektrisch verbunden ist, und eine leitende Schicht 225 eines zweiten Leitungstyps auf und/oder über der intrinsischen Schicht 223, sie ist aber nicht hierauf beschränkt.
  • Das elektrische Übergangsgebiet 140 kann ein PN-Übergang sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann das elektrische Übergangsgebiet 140 ein PNP-Übergang wie ein P0 (145)/N– (143)/P– (141)-Übergang sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Das hochkonzentrierte leitende Gebiet 147 des ersten Leitungstyps kann durch eine Plug-Implantation teilweise auf und/oder über dem elektrischen Übergangsgebiet 140 ausgebildet werden, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann das hochkonzentrierte leitende Gebiet 147 des ersten Leitungstyps ein durch eine Plug-Implantation durch ein Kontaktloch teilweise auf und/oder über dem elektrischen Übergangsgebiet 140 ausgebildetes N+ -Gebiet sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • Gemäß Ausführungsformen kann eine vertikale Integration der Schaltung und der Fotodiode bereitgestellt werden. Da in einer Fotodiode des vertikalen Typs erzeugte Elektronen durch das elektrische Übergangsgebiet übertragen werden, kann außerdem die Bildqualität verbessert werden.
  • Wie im Beispiel von 2 dargestellt, kann ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen das Bereitstellen eines ersten Substrats 100 umfassen, in dem eine Schaltung ausgebildet ist, die eine Metallverbindung 150 umfasst. Das erste Substrat 100 kann ein Substrat eines zweiten Leitungstyps sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann eine Bauelement-Isolierschicht 110 im ersten Substrat 100 des zweiten Leitungstyps ausgebildet werden, um hierdurch ein aktives Gebiet festzulegen. Eine Schaltung, die mindestens einen Transistor umfasst, kann im akti ven Gebiet ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Schaltung einen Transfertransistor (Tx) 121, einen Resettransistor (Rx) 123, einen Treibertransistor (Dx) 125 und einen Auswahltransistor (Sx) 127 umfassen. Ein schwebendes Diffusionsgebiet (FD) 131 von Ionenimplantationsgebieten 130, die Source/Drain-Gebiete 133, 135 und 137 von jeweiligen Transistoren umfassen, kann dann ebenso ausgebildet werden.
  • Das Ausbilden der Schaltung auf und/oder über dem ersten Substrat 100 kann das Ausbilden eines elektrischen Übergangsgebiets 140 im ersten Substrat 100 und das Ausbilden eines hochkonzentrierten Verbindungsgebiets 147 eines ersten Leitungstyps in einem oberen Bereich des elektrischen Übergangsgebiets 140 und mit einer Metallverbindung 150 elektrisch verbunden umfassen. Das elektrische Übergangsgebiet 140 kann ein PN-Übergang sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • Beispielsweise kann das elektrische Übergangsgebiet 140 eine Ionenimplantationsschicht 143 des ersten Leitungstyps, die auf und/oder über einer Wanne 141 des zweiten Leitungstyps oder einer Epitaxieschicht des zweiten Leitungstyps ausgebildet ist, und eine Ionenimplantationsschicht 145 des zweiten Leitungstyps umfassen, die auf und/oder über der Ionenimplantationsschicht 143 des ersten Leitungstyps ausgebildet ist. Wie im Beispiel von 2 dargestellt, kann der PN-Übergang 140 ein P0 (145)/N– (143)/P– (141)-Übergang sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • Ein Zwischenschichtdielektrikum 160 kann auf und/oder über dem ersten Substrat 100 ausgebildet werden. Dann kann die Metallverbindung 150 so ausgebildet werden, dass sie sich durch das Zwischenschichtdielektrikum 160 erstreckt und mit einem Verbindungsgebiet 147 des ersten Leitungstyps elektrisch ver bunden ist. Die Metallverbindung 150 kann einen 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.
  • Wie im Beispiel von 3 dargestellt, kann eine mit der Metallverbindung 150 elektrisch verbundene Fotodiode 220 auf und/oder über der Schaltung ausgebildet werden. Obgleich Ausführungsformen die Fotodiode 220 als in einer amorphen Schicht ausgebildet beschreiben, ist die Fotodiode 220 nicht hierauf beschränkt, sondern kann ebenso in einer kristallinen Schicht ausgebildet sein.
  • Die Fotodiode 220 kann beispielsweise umfassen: eine intrinsische Schicht 223, die mit der Metallverbindung 150 elektrisch verbunden ist, und eine leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps auf und/oder über der intrinsischen Schicht 223. Gemäß Ausführungsformen kann ein Bildsensor ferner eine untere Elektrode 210 umfassen, die mit der Metallverbindung 150 verbunden ist. Beispielsweise kann die Metallverbindung 150 ferner eine aus Cr oder dergleichen ausgebildete untere Elektrode 210 umfassen. Alternativ kann gemäß Ausführungsformen ein Bildsensor des Weiteren eine leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps zwischen einer unteren Elektrode 210 und einer intrinsischen Schicht 223 umfassen.
  • Eine untere Elektrode 210 kann aus Cr oder dergleichen derart ausgebildet sein, dass die untere Elektrode 210 mit einem vierten Metallkontakt 154a Kontakt hat oder elektrisch verbunden ist. Eine leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps kann auf oder über der unteren Elektrode 210 ausgebildet sein. Falls erwünscht, kann ein nachfolgender Prozess ausgeführt werden, ohne die leitende Schicht 221 des ersten Lei tungstyps auszubilden. Die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps kann als N-Schicht einer in Ausführungsformen verwendeten PIN-Diode dienen. Das heißt, dass die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps eine leitende Schicht vom N-Typ sein kann, jedoch nicht hierauf beschränkt ist.
  • Die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps kann aus n-dotiertem amorphem Silizium ausgebildet werden, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Das heißt, dass die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps aus a-Si:H, a-SiGe:H, a-SiC, a-SiN:H, a-SiO:H oder dergleichen ausgebildet werden kann, das gebildet werden kann, indem Ge, C, N, O oder dergleichen zu amorphem Silizium hinzugefügt wird.
  • Die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps kann durch eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ausgebildet werden und kann beispielsweise durch eine plasmaaktivierte CVD (PECVD) ausgebildet werden. Beispielsweise kann die leitende Schicht 221 des ersten Leitungstyps aus amorphem Silizium durch eine PECVD ausgebildet werden, bei der PH3, P2H5 und dergleichen mit Silan-(SiH4)-Gas gemischt werden.
  • Eine intrinsische Schicht 223 kann auf und/oder über der leitenden Schicht 221 des ersten Leitungstyps ausgebildet werden. Die intrinsische Schicht 223 kann als I-Schicht einer in Ausführungsformen verwendeten PIN-Diode dienen. Die intrinsische Schicht 223 kann aus amorphem Silizium ausgebildet werden und sie kann durch eine CVD wie beispielsweise eine PECVD ausgebildet werden. Beispielsweise kann die intrinsische Schicht 223 aus amorphem Silizium durch eine PECVD unter Verwendung von Silan-(SiH4)-Gas ausgebildet werden.
  • Eine leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps kann auf der intrinsischen Schicht 223 ausgebildet werden. Die leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps und die intrinsische Schicht 223 können beispielsweise in situ ausgebildet werden. Die leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps kann als P-Schicht einer in Ausführungsformen verwendeten PIN-Diode dienen. Das heißt, dass die leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps eine leitende Schicht vom P-Typ sein kann, jedoch nicht hierauf beschränkt ist. Die leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps kann durch eine CVD wie beispielsweise eine PECVD ausgebildet werden. Beispielsweise kann die leitende Schicht 225 des zweiten Leitungstyps aus amorphem Silizium durch eine PECVD ausgebildet werden, bei der Bor (B) oder dergleichen mit Silan-(SiH4)-Gas gemischt wird.
  • Eine obere Elektrode 240 kann 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. Beispielsweise kann die obere Elektrode 150 aus Indiumzinnoxid (ITO), Cadmiumzinnoxid (CTO) oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Das Beispiel von 4 ist ein Diagramm, das Wirkungen eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen veranschaulicht. Das heißt, dass das Beispiel von 4 eine Differenz bei der Haftspannung (Vpin), wenn eine N+-Implantation und ein Kontakt ausgebildet sind, bei einem Vergleichsbeispiel (Alt) und bei einem Bildsensor gemäß Ausführungsformen (Neu) darstellt.
  • Falls ein Bildsensor ein 4T-CIS ist, der vier Transistoren umfasst, kann beispielsweise ein Transfertransistor (Tx) in einer Grenzfläche eines Substrats ausgebildet sein, wird ein Signal an einen Treibertransistor übertragen, um von einer Fotodiode (PD) empfangenes Licht in ein Signal umzuwandeln, und ist es wesentlich, einen Strompfad zu einer schwebenden Diffusion (FD) in einer Oberfläche des Substrats auszubilden, was durch eine hochkonzentrierte Ionenimplantation des ersten Leitungstyps, beispielsweise eine N+-Implantation (XN imp) ausgeführt wird.
  • Weil die N+-Implantation unter Umständen an einem Bereich unter dem Transfertransistor (Tx) ausgeführt wird, kann bei einem verwandten Bildsensor eine Verarmungszone schmal werden, was sich nachteilig auf ein gleichmäßiges Pinning auswirkt. Die Auswirkung auf das gleichmäßige Pinning ersieht man aus den Versuchsergebnissen des Beispiels von 4. Das heißt, dass im Vergleichsbeispiel (Alt) eine Haftspannung von 3,21 V gemessen wurde, was ein Wert nahe eines Kippwerts von 3,3 V ist. Die gemessene Haftspannung zeigt, dass die Verarmung bei einem Gebiet nahe eines Endbereichs des Transfertransistors (Tx) erzeugt wird und dass ein starkes elektrisches Feld gebildet werden kann, so dass wahrscheinlich kein normaler Transistorbetrieb erfolgt.
  • Indessen kann gemäß Ausführungsformen (Neu), nachdem ein elektrisches Übergangsgebiet 140 ausgebildet wurde, ein erstes Metallkontaktloch ausgebildet werden und das N+-Gebiet 147 kann durch eine N+-Implantation durch eine Plug-Implantation unter Verwendung des Kontaktlochs vom Transfertransistor (Tx) beabstandet werden, so dass ein Strompfad durch das elektrische Übergangsgebiet 140 ausgebildet werden kann. Infolgedessen wird die Bildung eines starken elektrischen Felds unter dem Transfertransistor (Tx) minimiert, um einen Verarmungsraum zu bilden und dadurch einen normalen Betrieb herbeizuführen. In den Versuchsergebnissen des Beispiels von 4 betrug die Haftspannung eines Bildsensors gemäß Ausführungs formen 1,748 V, was ein der Haftspannung eines normalen CIS ähnlicher Wert ist.
  • Obgleich ein normaler CIS eine mittlere Haftspannung von –1,4 V haben kann, werden, um diese Haftspannung zu erreichen, Fremdionen derart implantiert, dass ein N+-Gebiet ungefähr in der Mitte des elektrischen Übergangsgebiets 140 ausgebildet wird, wobei eine kreisförmige, elliptische oder polygonale Maske für die N+-Implantation verwendet wird. Indem dies mit einem Prozess nach dem Ausbilden des M1-Kontakts geschieht, kann eine Störung minimiert werden, die von einer Kontaktgröße und Gleichförmigkeit, wie sie nach dem Ausbilden des M1-Kontakts ausgeführt wurde, erzeugt werden kann.
  • Der Bildsensor und das Verfahren zu seiner Herstellung gemäß Ausführungsformen können eine vertikale Integration der Schaltung und der Fotodiode bereitstellen und die Bildqualität verbessern, da in der Fotodiode des vertikalen Typs erzeugte Elektronen durch das elektrische Übergangsgebiet übertragen werden können. Gemäß Ausführungsformen ermöglicht die vertikale Integration der Schaltung und der Fotodiode des Weiteren einen Füllfaktor nahe bei 100%.
  • Gemäß Ausführungsformen kann die vertikale Integration der Schaltung und der Fotodiode überdies eine höhere Empfindlichkeit als die bei verwandten Sensoren von einer ungefähr gleichen Bildpunktgröße bereitstellen. Zudem können gemäß Ausführungsformen Herstellungskosten zum Erzielen einer gewählten Auflösung minimiert werden.
  • Außerdem kann gemäß Ausführungsformen jedes Bildpunktelement eine komplexere Schaltung ohne Verringerung der Empfindlichkeit einsetzen. Ferner kann zusätzliche Schaltung auf dem Chip, die durch Ausführungsformen integriert werden kann, die Leistung des Bildsensors maximieren, Bauelementgrößen minimieren und die Herstellungskosten minimieren.
  • Obgleich sich Ausführungsformen allgemein auf einen Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Bildsensor beziehen, sind solche Ausführungsformen nicht nur auf CMOS-Bildsensoren beschränkt, sondern können einen beliebigen Bildsensor umfassen, der einer Fotodiode bedarf.
  • Für den Fachmann wird es naheliegend und offenkundig sein, dass verschiedene Abwandlungen und Änderungen an den offenbarten Ausführungsformen vorgenommen werden können. Daher ist es beabsichtigt, dass die offenbarten Ausführungsformen die naheliegenden und offenkundigen [die] Abwandlungen und Änderungen abdecken, sofern sie unter den Umfang der angefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.

Claims (20)

  1. Bildsensor, umfassend: eine Schaltung, die einen Transistor umfasst, über einem Substrat; ein elektrisches Übergangsgebiet auf einer Seite des Transistors; ein hochkonzentriertes Gebiet eines ersten Leitungstyps über dem elektrischen Übergangsgebiet; und eine Fotodiode über der Schaltung.
  2. Bildsensor nach Anspruch 1, bei dem das elektrische Übergangsgebiet einen PN-Übergang umfasst.
  3. Bildsensor nach Anspruch 1, bei dem das elektrische Übergangsgebiet einen PNP-Übergang umfasst.
  4. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das hochkonzentrierte Gebiet des ersten Leitungstyps durch eine Implantation zumindest teilweise über dem elektrischen Übergangsgebiet ausgebildet ist.
  5. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Fotodiode umfasst: eine intrinsische Schicht, die mit der Schaltung elektrisch verbunden ist; und eine leitende Schicht eines zweiten Leitungstyps über der intrinsischen Schicht.
  6. Bildsensor nach Anspruch 2, bei dem die Fotodiode umfasst: eine intrinsische Schicht, die mit der Schaltung elektrisch verbunden ist; und eine leitende Schicht eines zweiten Leitungstyps über der intrinsischen Schicht.
  7. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: eine Metallverbindung, die über dem hochkonzentrierten Gebiet des ersten Leitungstyps ausgebildet und mit dem elektrischen Übergangsgebiet und der Fotodiode elektrisch verbunden ist.
  8. Bildsensor nach Anspruch 7, umfassend: eine Zwischendielektrikumschicht, die über dem elektrischen Übergangsgebiet und dem hochkonzentrierten Gebiet des ersten Leitungstyps ausgebildet ist, und wobei sich die Metallverbindung durch die Zwischendielektrikumschicht erstreckt.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, umfassend: Ausbilden einer Schaltung, die einen Transistor umfasst, über einem Substrat; Ausbilden eines elektrischen Übergangsgebiets auf einer Seite des Transistors; Ausbilden eines hochkonzentrierten Gebiets eines ersten Leitungstyps über dem elektrischen Übergangsgebiet; und Ausbilden einer Fotodiode über der Schaltung.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Ausbilden des elektrischen Übergangsgebiets ein Ausbilden eines PN-Übergangs umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Ausbilden des elektrischen Übergangsgebiets ein Ausbilden eines PNP-Übergangs umfasst.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem das hochkonzentrierte Gebiet des ersten Leitungstyps durch eine Plug-Implantation unter Verwendung eines Kontaktlochs zumindest teilweise über dem elektrischen Übergangsgebiet ausgebildet wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem das hochkonzentrierte Gebiet des ersten Leitungstyps vor dem Ausbilden eines Kontaktlochs durch eine Implantation unter Verwendung einer Maskenstruktur zumindest teilweise über dem elektrischen Übergangsgebiet ausgebildet wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem das Ausbilden der Fotodiode über der Schaltung umfasst: Ausbilden einer intrinsischen Schicht, die mit der Schaltung elektrisch verbunden ist; und Ausbilden einer leitenden Schicht eines zweiten Leitungstyps über der intrinsischen Schicht.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Ausbilden der intrinsischen Schicht eine chemische Gasphasenabscheidung umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die chemische Gasphasenabscheidung eine plasmaaktivierte chemische Gasphasenabscheidung umfasst.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem das Ausbilden der leitenden Schicht des zweiten Leitungstyps eine chemische Gasphasenabscheidung umfasst.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, umfassend: Ausbilden einer Metallverbindung, die so gestaltet ist, dass sie die Fotodiode und das hochkonzentrierte Gebiet des ersten Leitungstyps elektrisch verbindet.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, umfassend: Ausbilden über dem hochkonzentrierten Gebiet des ersten Leitungstyps und dem elektrischen Übergangsgebiet einer Zwischendielektrikumschicht, durch die sich die Metallverbindung erstreckt.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 19, bei dem mindestens ein Bereich der Fotodiode unter Verwendung von amorphem Silizium ausgebildet wird.
DE102008063637A 2007-12-27 2008-12-18 Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung Ceased DE102008063637A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070139452A KR101002121B1 (ko) 2007-12-27 2007-12-27 이미지센서 및 그 제조방법
KR10-2007-0139452 2007-12-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008063637A1 true DE102008063637A1 (de) 2009-07-16

Family

ID=40758629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008063637A Ceased DE102008063637A1 (de) 2007-12-27 2008-12-18 Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7989860B2 (de)
JP (1) JP2009158930A (de)
KR (1) KR101002121B1 (de)
CN (1) CN101471371A (de)
DE (1) DE102008063637A1 (de)
TW (1) TW200929534A (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101046060B1 (ko) * 2008-07-29 2011-07-01 주식회사 동부하이텍 이미지센서 제조방법
JP5458869B2 (ja) * 2009-12-21 2014-04-02 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法、カメラ
CN103946982B (zh) * 2011-11-22 2017-08-08 松下知识产权经营株式会社 固体摄像装置
JP2014199898A (ja) * 2013-03-11 2014-10-23 ソニー株式会社 固体撮像素子および製造方法、並びに、電子機器
KR102441585B1 (ko) * 2015-02-12 2022-09-07 삼성전자주식회사 광검출 소자 및 그 제조방법과, 이미지 센서 및 그 제조방법
US9490282B2 (en) 2015-03-19 2016-11-08 Omnivision Technologies, Inc. Photosensitive capacitor pixel for image sensor
US11272132B2 (en) 2019-06-07 2022-03-08 Pacific Biosciences Of California, Inc. Temporal differential active pixel sensor
KR20210100409A (ko) 2020-02-06 2021-08-17 삼성전자주식회사 접합형 전계 효과 트랜지스터의 구조를 갖는 광전 소자 및 그 제조 방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59178769A (ja) * 1983-03-30 1984-10-11 Toshiba Corp 固体撮像装置
JPH03270177A (ja) * 1990-03-20 1991-12-02 Fujitsu Ltd 半導体受光装置及びその製造方法
JPH04240771A (ja) * 1991-01-24 1992-08-28 Fujitsu Ltd 積層型固体撮像素子
US6586812B1 (en) * 1999-04-13 2003-07-01 Agilent Technologies, Inc. Isolation of alpha silicon diode sensors through ion implantation
US6476374B1 (en) * 2000-04-25 2002-11-05 Innovative Technology Licensing, Llc Room temperature, low-light-level visible imager
US6730914B2 (en) * 2002-02-05 2004-05-04 E-Phocus, Inc. Photoconductor-on-active-pixel (POAP) sensor utilizing equal-potential pixel electrodes
US20040041930A1 (en) * 2002-08-27 2004-03-04 Calvin Chao Photoconductor-on-active-pixel (POAP) sensor utilizing a multi-layered radiation absorbing structure
US7115855B2 (en) 2003-09-05 2006-10-03 Micron Technology, Inc. Image sensor having pinned floating diffusion diode
JP4572130B2 (ja) * 2005-03-09 2010-10-27 富士フイルム株式会社 固体撮像素子
KR100718878B1 (ko) 2005-06-28 2007-05-17 (주)실리콘화일 3차원 구조를 갖는 이미지 센서의 분리형 단위화소 및 그제조방법
US20090039397A1 (en) * 2007-08-09 2009-02-12 Micromedia Technology Corp. Image sensor structure

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090071220A (ko) 2009-07-01
KR101002121B1 (ko) 2010-12-16
JP2009158930A (ja) 2009-07-16
TW200929534A (en) 2009-07-01
US7989860B2 (en) 2011-08-02
US20090166787A1 (en) 2009-07-02
CN101471371A (zh) 2009-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016100013B4 (de) Zusätzlicher dotierter Bereich für rückseitige tiefe Grabenisolation
DE102008046101B4 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008061820A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008063637A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102018130470A1 (de) Pixelvorrichtung auf struktur tiefer grabenisolierung (dti) für bildsensor
US8368164B2 (en) Phototransistor having a buried collector
DE102008046036A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102007049400A1 (de) Bildsensor und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102008062608A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102007041188B4 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102010043822B4 (de) Fotodiode und Fotodiodenfeld sowie Verfahren zu deren Betrieb
DE69838743T2 (de) Photoelektrische Umwandlungsvorrichtung und Bildsensor
DE102008046034B4 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008046260A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008046033A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008063739A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008046031A1 (de) Bildsensor und Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors
DE102008063738A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008051449A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102007040870A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102007041076A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102009043255A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008046035A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008046037A1 (de) Bildsensor und Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors
DE102008062489A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20121023