DE102016100013A1 - Zusätzlicher dotierter Bereich für rückseitige tiefe Grabenisolation - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen CMOS-Bildsensor, der einen dotierten Bereich hat, der zwischen tiefen Grabenisolationsstrukturen und einem Bildabtastelement angeordnet ist, und ein zugehöriges Verfahren zu seiner Herstellung. Bei einigen Ausführungsformen hat der CMOS-Bildsensor einen Pixelbereich, der in einem Halbleitersubstrat angeordnet ist. Der Pixelbereich hat ein Bildabtastelement, das so konfiguriert ist, dass es Strahlung in ein elektrisches Signal umwandelt. Eine Vielzahl von BDTI-Strukturen (BDTI: backside deep trench isolation; rückseitige tiefe Grabenisolation) reicht in das Halbleitersubstrat auf gegenüberliegenden Seiten des Pixelbereichs. Ein dotierter Bereich ist seitlich zwischen den BDTI-Strukturen angeordnet und trennt das Bildabtastelement von den BDTI-Strukturen und der Rückseite des Halbleitersubstrats. Das Trennen des Bildabtastelements von den BDTI-Strukturen verhindert, dass das Bildabtastelement mit Grenzflächenfehlern in der Nähe der Ränder der BDTI-Strukturen wechselwirkt, und verringert dadurch den Dunkelstrom und die Anzahl von weißen Pixeln.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Digitale Kameras und optische Bildgebungsvorrichtungen verwenden Bildsensoren. Bildsensoren wandeln optische Bilder in digitale Daten um, die als digitale Bilder dargestellt werden können. Ein Bildsensor umfasst normalerweise eine Anordnung von Pixelsensoren, die Einheits-Bauelemente für die Umwandlung eines optischen Bilds in elektrische Signale sind. Pixelsensoren sind oft als ladungsgekoppelte Bauelemente (charge-coupled devices; CCDs) oder CMOS-Bauelemente (CMOS: complementary metal-oxid semicondoctor; komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter) realisiert. CMOS-Pixelsensoren haben jedoch in letzter Zeit mehr Aufnerksamkeit erhalten. Im Vergleich zu CCD-Pixelsensoren bieten CMOS-Pixelsensoren einen niedrigeren Stromverbrauch, eine geringere Größe und eine schnellere Datenverarbeitung. Außerdem ermöglichen CMOS-Pixelsensoren eine direkte digitale Ausgabe von Daten und haben im Allgemeinen niedrigere Herstellungskosten als CCD-Pixelsensoren.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Aspekte der vorliegenden Erfindung lassen sich am besten anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstehen. Es ist zu beachten, dass entsprechend der üblichen Praxis in der Branche verschiedene Elemente nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Vielmehr können der Klarheit der Erörterung halber die Abmessungen der verschiedenen Elemente beliebig vergrößert oder verkleinert sein.
  • 1 zeigt eine Schnittansicht einiger Ausführungsformen eines CMOS-Bildsensors, der ein Lichtabtastelement hat, das von einer DTI-Struktur (DTI: deep trench isolation; tiefe Grabenisolation) durch einen dotierten Bereich getrennt ist.
  • 2 zeigt eine Schnittansicht einiger Ausführungsformen eines integrierten Chips, der eine Fotodiode aufweist, die von einer BDTI-Struktur (BDTI: backside deep trench isolation; rückseitige tiefe Grabenisolation) durch einen dotierten Bereich getrennt ist.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht einiger weiterer Ausführungsformen eines BSI-CMOS-Bildsensors (BSI: backside illumination; Rückseitenbeleuchtung), der eine Fotodiode aufweist, die von einer BDTI-Struktur durch einen p-dotierten Bereich getrennt ist.
  • Die 4 bis 11 erläutern einige Ausführungsformen von Schnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen eines BSI-CMOS-Bildsensors zeigen, der einen dotierten Bereich hat, der eine Fotodiode und eine BDTI-Struktur trennt.
  • 12 zeigt ein Ablaufdiagramm einiger Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen eines BSI-CMOS-Bildsensors, der einen dotierten Bereich hat, der ein Bildabtastelement von einer BDTI-Struktur trennt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die nachstehende Beschreibung liefert viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale des bereitgestellten Gegenstands. Nachstehend werden spezielle Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu vereinfachen. Diese sind natürlich lediglich Beispiele und sollen nicht beschränkend sein. Zum Beispiel kann die Herstellung eines ersten Elements über oder auf einem zweiten Element in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Element in direktem Kontakt ausgebildet werden, und sie kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element so ausgebildet werden können, dass das erste und das zweite Element nicht in direktem Kontakt sind. Darüber hinaus können in der vorliegenden Erfindung Bezugszahlen und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholt werden. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Klarheit und schreibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen erörterten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
  • Darüber hinaus können hier zur Vereinfachung der Beschreibung der Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Element(en) oder Merkmal(en), die in den Figuren dargestellt sind, räumlich relative Begriffe verwendet werden, wie etwa „darunter”, „unter”, „untere(r)”/„unteres”, „über”, „obere(r)”/„oberes” und dergleichen. Die räumlich relativen Begriffe sollen zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung andere Orientierungen des in Gebrauch oder in Betrieb befindlichen Bauelements abdecken. Die Vorrichtung kann anders orientiert werden (90 Grad gedreht oder in anderen Orientierungen), und die räumlich relativen Deskriptoren, die hier verwendet werden, können entsprechend ähnlich interpretiert werden.
  • Zahlreiche tragbare elektronische Geräte (z. B. Kameras, Mobiltelefone, Computer usw.) weisen einen Bildsensor zum Aufnehmen von Bildern auf. Ein Beispiel für einen solchen Bildsensor ist ein CMOS-Bildsensor (CMOS image sensor; CIS), der eine Anordnung aktiver Pixelsensoren (APSs) umfasst. Oftmals sind DTI-Strukturen zwischen benachbarten Pixeln eines CIS angeordnet, um benachbarte Pixel zu trennen. Diese DTI-Strukturen werden mittels eines Ätzprozesses hergestellt, um einen tiefen Graben in dem Halbleitersubstrat auszubilden, der dann mit einem Isoliermaterial gefüllt wird. Bei einigen Anwendungen wird eine Funktionsschicht auf einer Oberseite des Halbleitersubstrats abgeschieden, bevor der tiefe Graben geätzt wird. Die Funktionsschicht kann die Leistung des Halbleiter-Bauelements verbessern, enthält aber auch eine oder mehrere potentielle Verunreinigungen für das Substrat.
  • In einigen Fällen werden diese Verunreinigungen aus der Funktionsschicht bei dem Ätzprozess, der zum Herstellen des tiefen Grabens verwendet wird, dissoziiert, und diese dissoziierten Verunreinigungen diffundieren dann durch die Seitenwände des tiefen Grabens in das Halbleitersubstrat ein, wenn der tiefe Graben hergestellt wird. Diese Verunreinigungen können durch den Einbau von Grenzflächenfehlern in der Nähe des Rands der DTI-Struktur die Leistung des CIS verringern. Die Grenzflächenfehler können zu einem Anstieg des Dunkelstroms und/oder der Anzahl von weißen Pixeln führen. Der Anstieg des Dunkelstroms führt dazu, dass sich Ladungen auch dann ansammeln, wenn kein Licht auf die Bildsensoren fälit, wodurch sie zu einer Hauptquelle des Rauschens werden, das die Bildgüte von digitalen bildgebenden Vorrichtungen beeinträchtigen kann.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen CMOS-Bildsensor, der einen dotierten Bereich aufweist, der zwischen tiefen Grabenisolationsstrukturen und einem Bildabtastelement angeordnet ist, das so konfiguriert ist, dass es den Dunkelstrom und die Anzahl von weißen Pixeln verringert, und ein zugehöriges Verfahren zu seiner Herstellung. Bei einigen Ausführungsformen hat der CMOS-Bildsensor einen Pixelbereich, der in einem Halbleitersubstrat angeordnet ist. Der Pixelbereich hat ein Bildabtastelement, das so konfiguriert ist, dass es Strahlung in ein elektrisches Signal umwandelt. Eine Vielzahl von BDTI-Strukturen (BDTI: backside deep trench isolation; rückseitige tiefe Grabenisolation) reicht in das Halbleitersubstrat auf gegenüberliegenden Seiten des Pixelbereichs. Ein dotierter Bereich ist seitlich zwischen den BDTI-Strukturen angeordnet und trennt das Bildabtastelement von den BDTI-Strukturen und der Rückseite des Halbleitersubstrats. Das Trennen des Bildabtastelements von den BDTI-Strukturen verhindert, dass das Bildabtastelement mit Grenzflächenfehlern in der Nähe der Ränder der BDTI-Strukturen wechselwirkt, und verringert dadurch effektiv den Dunkelstrom und verbessert die von der Anzahl von weißen Pixeln abhängige Leistung ohne eine negative Auswirkung.
  • 1 zeigt eine Schnittansicht einiger Ausführungsformen eines CMOS-Bildsensors 100, der ein Lichtabtastelement hat, das durch einen dotierten Bereich von einer DTI-Struktur (DTI: tiefe Grabenisolation) getrennt ist.
  • Der CMOS-Bildsensor 100 weist ein Halbleitersubstrat 102 auf, das eine Vielzahl von Pixelbereichen 103a–103c hat. Jeder der Vielzahl von Pixelbereichen 103a–103c weist ein Bildabtastelement 104 auf, das so konfiguriert ist, dass es eine einfallende Strahlung 120 (z. B. Photonen) in ein elektrisches Signal umwandelt. Bei einigen Ausführungsformen kann das Bildabtastelement 104 eine Fotodiode aufweisen. Bei diesen Ausführungsformen kann die Fotodiode in dem Halbleitersubstrat 102 einen ersten Bereich mit einer ersten Dotierungsart (z. B. n-Dotierung) und einen angrenzenden zweiten Bereich mit einer zweiten Dotierungsart (z. B. p-Dotierung) aufweisen, die von der ersten Dotierungsart verschieden ist. Bei einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Pixelbereichen 103a–103c in dem Halbleitersubstrat 102 in einem Array aus Zeilen und/oder Spalten angeordnet sein.
  • Die Pixelbereiche 103a–103c sind von angrenzenden Pixelbereichen 103a–103c durch DTI-Strukturen 111 getrennt, die in das Halbleitersubstrat 102 hinein reichen und ein oder mehrere dielektrische Materialien 112–114 umfassen. Bei einigen Ausführungsformen können das eine oder die mehreren dielektrischen Materialien 112–114 zum Beispiel eine Passivierungsschicht 112 und eine dielektrische Füllschicht 114 (z. B. ein Oxid) umfassen. Bei einigen Ausführungsformen können die DTI-Strukturen 111 BDTI-Strukturen umfassen, die vertikal von einer Rückseite des Halbleitersubstrats 102 zu einer Stelle in dem Halbleitersubstrat 102 verlaufen. Die Rückseite des Halbleitersubstrats 102 liegt einem BEOL-Metallisierungsstapel (BEOL: back end of line) gegenüber, der eine Vielzahl von Metallverbindungsschichten 108 umfasst, die in einer ILD-Schicht 106 angeordnet sind.
  • Eine Vielzahl von Farbfiltern 116 ist auf der Rückseite des Halbleitersubstrats 102 angeordnet. Die mehreren Farbfilter 116 sind jeweils so konfiguriert, dass sie spezielle Wellenlängen der einfallenden Strahlung 120 durchlassen. Zum Beispiel kann ein erstes Farbfilter (z. B. ein rotes Farbfilter) Licht durchlassen, das Wellenlängen in einem ersten Bereich hat, während ein zweites Farbfilter Licht durchlassen kann, das Wellenlängen in einem zweiten Bereich hat, der von dem ersten Bereich verschieden ist. Über der Vielzahl von Farbfiltern 116 ist eine Vielzahl von Mikrolinsen 118 angeordnet. Die einzelnen Mikrolinsen 118 sind seitlich an die Farbfilter 116 angeglichen und überlagern die Pixelbereiche 103a–103c. Die Mikrolinsen 118 sind so konfiguriert, dass sie die einfallende Strahlung 120 (z. B. Licht) auf die Pixelbereiche 103a–103c fokussieren.
  • Ein dotierter Bereich 110 ist entlang einer Oberfläche der Pixelbereiche 103a–103c gegenüber einer Stelle angeordnet, die sich zwischen den Pixelbereichen 103a–103c und der Vielzahl von Farbfiltern 116 befindet. Der dotierte Bereich 110 trennt die Bildabtastelemente 104 in den Pixelbereichen 103a–103c von den DTI-Strukturen 111. Der dotierte Bereich 110 hat eine höhere Konzentration von Dotanden als die Pixelbereiche 103a–103c. Bei einigen Ausführungsformen kann der dotierte Bereich 110 einen p-Bereich umfassen, während bei anderen Ausführungsformen der dotierte Bereich 110 einen n-Bereich umfassen kann. Durch die höhere Dotierungskonzentration in dem dotierten Bereich 100 entsteht ein Bereich, der das Bildabtastelement 104 von Grenzflächenfehlern trennt, die sich entlang den Rändern der DTI-Strukturen 111 befinden, und dadurch werden der Dunkelstrom und/oder die Anzahl von weißen Pixeln des CMOS-Bildsensors 100 verringert.
  • 2 zeigt eine Schnittansicht einiger Ausführungsformen eines integrierten Chips 200, der eine Fotodiode 202 aufweist, die durch einen dotierten Bereich von einer BDTI-Struktur getrennt ist.
  • Die Fotodiode 202 weist einen ersten Bereich 202a und einen darunter liegenden zweiten Bereich 202b auf, die in dem Halbleitersubstrat 102 angeordnet sind. Der erste Bereich 202a hat eine erste Dotierungsart, und der zweite Bereich 202b hat eine zweite Dotierungsart, die von der ersten Dotierungsart verschieden ist. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der erste Bereich 202a einen n-Bereich und der zweite Bereich 202b umfasst einen p-Bereich.
  • Eine Vielzahl von BDTI-Strukturen 204a–204b ist auf einer Rückseite 102b des Halbleitersubstrats 102 angeordnet und verläuft von der Rückseite 102b des Halbleitersubstrats 102 zu einer Stelle, die seitlich von der Fotodiode 202 getrennt ist. Die Vielzahl von BDTI-Strukturen umfasst ein oder mehrere dielektrische Materialien 112–114, die in einem Graben in dem Halbleitersubstrat 102 angeordnet sind. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Vielzahl von BDTI-Strukturen 204a–204b bis in eine Tiefe dBDTI, die größer als oder gleich etwa 0,5 μm ist, in das Halbleitersubstrat 102 hinein reichen.
  • Ein dotierter Bereich 110 ist vertikal zwischen der Fotodiode 202 und der Rückseite 102b des Halbleitersubstrats 102 angeordnet. Der dotierte Bereich 110 hat eine Dotierungsart, die der des ersten Bereichs 202a der Fotodiode 202 entgegengesetzt ist, sodass der dotierte Bereich 110 die Fotodiode 202 von der Vielzahl von BDTI-Strukturen 204a–204b trennt. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsformen der erste Bereich 202a eine n-Dotierung haben, während der dotierte Bereich 110 einen p-Bereich umfassen kann. Bei anderen Ausführungsformen kann der erste Bereich 202a eine p-Dotierung haben, während der dotierte Bereich 110 einen n-Bereich umfassen kann.
  • Die Fotodiode 202 kann vertikal bis zu einer Position verlaufen, die an den dotierten Bereich 110 angrenzt. Bei einigen Ausführungsformen kann der dotierte Bereich 110 entlang den Seitenwänden der Fotodiode 202 angeordnet sein, sodass der dotierte Bereich 110 seitwärts den ersten Bereich 202a der Fotodiode 202 von der Vielzahl von BDTI-Strukturen 204a–204b trennt und vertikal den ersten Bereich 202a von einer oder mehreren dielektrischen Materialien 112–114 trennt, die die Rückseite 102b des Halbleitersubstrats 102 bedecken. Der dotierte Bereich 110 erstreckt sich seitwärts zwischen den Seitenwänden der Vielzahl von BDTI-Strukturen 204a–204b. Zum Beispiel erstreckt sich der dotierte Bereich 110 seitwärts von einer Seitenwand einer ersten BDTI-Struktur 204a bis zu einer Seitenwand einer zweiten BDTI-Struktur 204b.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann der dotierte Bereich 110 eine Dotierungskonzentration haben, die größer als oder gleich etwa 5·1015 Dotanden/cm3 ist. Bei einigen weiteren Ausführungsformen kann der dotierte Bereich 110 eine Dotierungskonzentration haben, die größer als oder gleich etwa 1017 Dotanden/cm3 ist. Der dotierte Bereich 110 hat eine Tiefe dp, die kleiner als die Tiefe dBDTI der Vielzahl von BDTI-Strukturen 204a–204b ist, sodass die Vielzahl von BDTI-Strukturen 204a–204b vertikal durch den dotierten Bereich 110 verläuft. Zum Beispiel kann bei verschiedenen Ausführungsformen der dotierte Bereich 110 bis in eine Tiefe dp in dem Halbleitersubstrat 102 reichen, die größer als oder gleich etwa 0,1 μm ist.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht einiger weiterer Ausführungsformen eines BSI-CMOS-Bildsensors (BSI: backside illumination; Rückseitenbeleuchtung) 300, der eine Fotodiode aufweist, die von einer BDTI-Struktur durch einen p-dotierten Bereich getrennt ist.
  • Der BSI-CMOS-Bildsensor 300 weist einen Pixelbereich 301 auf, der in einem Halbleitersubstrat 102 angeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen kann der Pixelbereich 301 von benachbarten Pixelbereichen durch eine oder mehrere Isolationsstrukturen 306 (z. B. flache Grabenisolationsbereiche) getrennt sein, die in dem Halbleitersubstrat 102 auf gegenüberliegenden Seiten des Pixelbereichs 301 angeordnet sind. Die eine oder die mehreren Isolationsstrukturen 306 können ein Isoliermaterial umfassen, das in einem Graben auf einer Vorderseite 102f des Halbleitersubstrats 102 angeordnet ist.
  • Der Pixelbereich 301 weist eine Fotodiode 302 auf, die einen ersten Bereich 302a mit einer ersten Dotierungsart (z. B. n-Dotierung) und einen zweiten Bereich 302b mit einer zweiten Dotierungsart (z. B. p-Dotierung) hat, die von der ersten Dotierungsart verschieden ist. Der erste Bereich 302a erstreckt sich vertikal von dem zweiten Bereich 302b bis zu einem p-Bereich 303. Bei einigen Ausführungsformen kann der p-Bereich 303 eine Dotierungskonzentration haben, die größer als oder gleich etwa 5·1015 Atome/cm3 ist. Bei einigen Ausführungsformen kann der p-Bereich 303 entlang einer Rückseite 102b des Halbleitersubstrats 102 angeordnet sein.
  • Auf der Vorderseite 102f des Halbleitersubstrats 102 ist ein Übertragungstransistor 309 angeordnet. Der Übertragungstransistor 309 weist eine dielektrische Gate-Schicht 308, die auf der Vorderseite des Halbleitersubstrats 102 angeordnet ist, und eine Gate-Elektrode 310 auf, die auf der dielektrischen Gate-Schicht 308 angeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen sind Seitenwand-Abstandshalter 312 auf gegenüberliegenden Seiten der Gate-Elektrode 310 angeordnet. Der Übertragungstransistor 309 ist seitlich zwischen der Fotodiode 302 und einer Float-Diffusionswanne 304 angeordnet.
  • Eine ILD-Schicht (ILD: interlevel dielectric; Zwischenebenen-Dielektrikum) 106 ist entlang der Vorderseite 102f des Halbleitersubstrats 102 angeordnet. Die ILD-Schicht 106 umfasst ein oder mehrere ILD-Materialien. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die ILD-Schicht 106 eine oder mehrere dielektrische Low-k-Schichten (d. h. ein Dielektrikum mit einer Dielektrizitätskonstante, die kleiner als etwa 3,9 ist), eine dielektrische Ultra-Low-k-Schicht oder ein Oxid (z. B. Siliciumoxid) umfassen. In der ILD-Schicht 106 sind leitende Kontakte 314 angeordnet. Die leitenden Kontakte 314 reichen von der Gate-Elektrode 310 und der Float-Diffusionswanne 304 bis zu einer oder mehreren Metalldrahtschichten (nicht dargestellt). Bei verschiedenen Ausführungsformen können die leitenden Kontakte 314 ein leitendes Metall umfassen, wie zum Beispiel Kupfer oder Wolfram.
  • In der Rückseite 102b des Halbleitersubstrats 102 sind entlang den Rändern des Pixelbereichs 310 BDTI-Strukturen 315 angeordnet. Die Vielzahl von BDTI-Strukturen 315 kann eine Passivierungsschicht 316 umfassen, die auf den Seitenwänden eines Grabens angeordnet ist, der in die Rückseite 102b des Halbleitersubstrats 102 hinein reicht. Eine dielektrische High-k-Schicht 318 trennt vertikal und seitwärts die Passivierungsschicht 316 von einer dielektrischen Füllschicht 114, die den übrigen Graben füllt. Bei einigen Ausführungsformen können sich die Passivierungsschicht 316 und die dielektrische High-k-Schicht 318 über die Rückseite 102b des Halbleitersubstrats 102 zwischen einem ersten Graben und einem zweiten Graben erstrecken. Bei einigen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 316 einen Antireflexbelag (anti-reflective coating; ARC) umfassen, wie zum Beispiel eine untere Antireflex-Abdeckschicht (bottom resist anti-reflective coating; BARC). Bei anderen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 316 ein organisches Polymer oder ein Metalloxid umfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann die dielektrische High-k-Schicht 318 zum Beispiel Hafniumoxid (HfO), Hafnium-Siliciumoxid (HfSiO), Hafnium-Aluminiumoxid (HfAlO) oder Hafnium-Tantaloxid (HfTaO) umfassen.
  • Eine Schicht 320 aus dielektrischem Material trennt vertikal eine Vielzahl von Farbfiltern 116 von der Rückseite 102b des Halbleitersubstrats 102. Bei einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Farbfiltern 116 in einer Gitterstruktur 322 angeordnet sein, die sich auf der Schicht 320 aus dielektrischem Material befindet. Bei einigen Ausführungsformen kann die Gitterstruktur 322 ein Stapelgitter umfassen, das ein Metallgerüst hat, das von einem dielektrischen Material umgeben ist. Bei einigen Ausführungsformen können die Dielektrisches-Material-Schicht 320 und das Stapelgitter das gleiche dielektrische Material [z. B. Siliciumdioxid (SiO2)] haben.
  • Über der Vielzahl von Farbfiltern 116 ist eine Vielzahl von Mikrolinsen 118 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen hat die Vielzahl von Mikrolinsen 118 jeweils eine im Wesentlichen ebene Unterseite, die an die Vielzahl von Farbfiltern 116 angrenzt, und eine gekrümmte Oberseite. Die gekrümmte Oberseite ist so konfiguriert, dass sie einfallende Strahlung zu dem darunter liegenden Pixelbereich 301 fokussiert.
  • Bei Betrieb des BSI-CMOS-Bildsensors 300 wird einfallende Strahlung von der Mikrolinse 118 auf den darunter liegenden Pixelbereich 301 fokussiert. Wenn einfallende Strahlung mit ausreichender Energie auf die Fotodiode 302 auftrifft, erzeugt sie ein Elektronen-Loch-Paar, das einen Fotostrom erzeugt. Der Übertragungstransistor 309 steuert die Ladungsübertragung von der Fotodiode 302 zu der Float-Diffusionswanne 304. Wenn der Ladungspegel in der Float-Diffusionswanne 301 hoch genug ist, wird ein Sourcefolgertransistor 324 aktiviert und Ladungen werden entsprechend der Aktivierung eines für die Adressierung verwendeten Zeilenwähltransistors 326 selektiv abgegeben. Ein Rücksetztransistor 328 ist so konfiguriert, dass er die Fotodiode 302 zwischen Belichtungsperioden zurücksetzt.
  • Die 4 bis 11 erläutern einige Ausführungsformen von Schnittansichten 400–1100, die ein Verfahren zum Herstellen eines BSI-CMOS-Bildsensors zeigen, der einen dotierten Bereich hat, der eine Fotodiode von einer BDTI-Struktur trennt.
  • Wie in der Schnittansicht 400 von 4 gezeigt ist, wird eine Dotandenspezies 404 in ein Halbleitersubstrat 402 implantiert, um einen dotierten Bereich 406 herzustellen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Halbleitersubstrat 402 jede Art von Halbleiterkörper (z. B. kompaktes Silicium-/CMOS-Material, SiGe, SOI usw.) umfassen, wie etwa einen Halbleiterwafer oder ein oder mehrere Chips auf einem Wafer, sowie jede andere Art von Halbleiter- und/oder Epitaxialschichten, die darauf hergestellt sind und/oder auf andere Weise damit assoziiert sind. Bei einigen Ausführungsformen kann die Dotandenspezies 404 einen p-Dotanden (z. B. Bor) umfassen, der in eine Vorderseite 402f des Halbleitersubstrats 402 implantiert wird. Bei anderen Ausführungsformen kann die Dotandenspezies 404 einen n-Dotanden (z. B. Phosphor) umfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Dotandenspezies 404 in die Rückseite 402b des Halbleitersubstrats 402 implantiert werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Dotandenspezies 404 durch eine Deck-Implantation (d. h. eine unmaskierte Implantation) implantiert werden. Bei anderen Ausführungsformen kann die Dotandenspezies 404 durch eine selektive Implantation (d. h. eine maskierte Implantation) implantiert werden.
  • Wie in der Schnittansicht 500 von 5 gezeigt ist, wird ein Übertragungstransistor 309 auf einer Vorderseite 402f des Halbleitersubstrats 402 hergestellt. Der Übertragungstransistor 309 kann durch Abscheiden einer dielektrischen Gate-Schicht und einer Gate-Elektrodenschicht auf dem Halbleitersubstrat 402 hergestellt werden. Die dielektrische Gate-Schicht und die Gate-Elektrodenschicht werden anschließend so strukturiert, dass eine dielektrische Gate-Schicht 308 und eine Gate-Elektrodenschicht 310 entstehen. Auf den äußeren Seitenwänden der Gate-Elektrode 310 können Seitenwand-Abstandshalter 312 hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen können die Abstandshalter 312 durch Abscheiden von Nitrid auf der Vorderseite 402f des Halbleitersubstrats 402 und selektives Ätzen des Nitrids hergestellt werden.
  • Implantationsprozesse werden in der Vorderseite 402f des Halbleitersubstrats 402 durchgeführt, um eine Fotodiode 302 entlang einer ersten Seite des Übertragungstransistors 309 und eine Float-Diffusionswanne 304 entlang einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Übertragungstransistors 309 herzustellen. Die Fotodiode 302 kann hergestellt werden durch selektives Implantieren des Halbleitersubstrats 402 mit einem ersten Implantationsprozess zum Ausbilden eines ersten Bereichs 302a, der eine erste Dotierungsart (z. B. n-Dotierung) hat, und mit einem zweiten, nachfolgenden Implantationsprozess zum Ausbilden eines angrenzenden zweiten Bereichs 302b, der eine zweite Dotierungsart (z. B. n-Dotierung) hat, die von der ersten Dotierungsart verschieden ist. Bei einigen Ausführungsformen kann der erste Bereich 302a vertikal an den dotierten Bereich 406 angrenzen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Halbleitersubstrat 402 entsprechend einer strukturierten Maskierungsschicht (nicht dargestellt), die ein Fotoresist umfasst, selektiv implantiert werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere Isolationsstrukturen 306 (z. B. flache Grabenisolationsbereiche) in der Vorderseite 402f des Halbleitersubstrats 402 auf gegenüberliegenden Seiten eines Pixelbereichs 301 hergestellt werden. Die eine oder die mehreren Isolationsstrukturen 306 können dadurch ausgebildet werden, dass die Vorderseite 402f des Halbleitersubstrats 402 selektiv geätzt wird, um flache Gräben herzustellen, und anschließend ein Oxid in den flachen Gräben abgeschieden wird. Bei einigen Ausführungsformen können die eine oder die mehreren Isolationsstrukturen 306 vor der Herstellung des Übertragungstransistors 309, der Fotodiode 302 und/oder der Float-Diffusionswanne 304 hergestellt werden.
  • Wie in der Schnittansicht 600 von 6 gezeigt ist, wird ein BEOL-Metallisierungsstapel, der eine Vielzahl von Metallverbindungsschichten 108 umfasst, die in einer ILD-Schicht 106 angeordnet sind, auf der Vorderseite 402f des Halbleitersubstrats 402 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen kann der BEOL-Metallisierungsstapel dadurch hergestellt werden, dass die ILD-Schicht 306, die eine oder mehrere Schichten aus ILD-Material umfasst, auf der Vorderseite 402f des Halbleitersubstrats 402 hergestellt wird. Die ILD-Schicht 106 wird anschließend geätzt, um Kontaktlöcher und/oder Metallgräben herzustellen. Die Kontaktlöcher und/oder Metallgräben werden dann mit einem leitenden Material gefüllt, um die Vielzahl von Metallverbindungsschichten 108 herzustellen. Bei einigen Ausführungsformen kann die ILD-Schicht 106 mit einem physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren (z. B. PVD, CVD usw.) abgeschieden werden. Die Vielzahl von Metallverbindungsschichten 108 kann unter Verwendung eines Abscheidungsverfahrens und/oder eines Plattierungsverfahrens (z. B. Elektroplattierung, stromlose Plattierung usw.) hergestellt werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Metallverbindungsschichten 108 zum Beispiel Wolfram, Kupfer oder Aluminiumkupfer umfassen.
  • Wie in der Schnittansicht 700 von 7 gezeigt ist, wird die ILD-Schicht 106 auf ein Handle-Substrat 702 gebondet. Bei einigen Ausführungsformen kann für den Bondprozess eine Oxid-Bond-Zwischenschicht (nicht dargestellt) verwendet werden, die zwischen der ILD-Schicht 106 und dem Handle-Substrat 702 angeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen kann der Bondprozess einen Schmelzbondprozess umfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Handle-Substrat 702 einen Siliciumwafer umfassen.
  • Wie in der Schnittansicht 800 von 8 gezeigt ist, wird die Dicke des Halbleitersubstrats 102 verringert. Durch Verdünnen des Halbleitersubstrats 102 wird die Dicke des Substrats von einer ersten Dicke t1 auf eine zweite Dicke t2 verringert, damit die Strahlung durch die Rückseite 102b des Halbleitersubstrats 102 hindurch zu der Fotodiode 302 gehen kann. Bei einigen Ausführungsformen kann das Halbleitersubstrat 102 durch Ätzen der Rückseite 402b des Halbleitersubstrats verdünnt werden. Bei anderen Ausführungsformen kann das Halbleitersubstrat 102 durch mechanisches Schleifen der Rückseite 402b des Halbleitersubstrats verdünnt werden.
  • Wie in der Schnittansicht 900 von 9 gezeigt ist, wird das Halbleitersubstrat 102 selektiv geätzt, um tiefe Gräben 902a–902b in der Rückseite 102b des Halbleitersubstrats 102 herzustellen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Halbleitersubstrat 102 durch Herstellen einer Maskierungsschicht 904 auf der Rückseite 102b des Halbleitersubstrats 102 geätzt werden. Das Halbleitersubstrat 102 wird dann mit einem Ätzmittel 906 in den Bereichen behandelt, die nicht von der Maskierungsschicht 904 bedeckt sind. Das Ätzmittel 906 ätzt das Halbleitersubstrat 102 so, dass die tiefen Gräben 902a–902b entstehen, die in das Halbleitersubstrat 102 hinein reichen. Die tiefen Gräben 902a–902b verlaufen durch den dotierten Bereich 110 zu einer Stelle in dem Halbleitersubstrat 102, die seitwärts durch den dotierten Bereich 110 von der Fotodiode 302 getrennt ist.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Maskierungsschicht 904 ein Fotoresist oder ein Nitrid (z. B. SiN) umfassen, das unter Verwendung eines fotolithografischen Prozesses strukturiert wird. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Ätzmittel 906 ein Trockenätzmittel mit einer Ätzchemikalie, die eine Fluorspezies (z. B. CF4, CHF3, C4F8 usw.) umfasst, oder ein Nassätzmittel sein [z. B. Fluorwasserstoffsäure (HF) oder Tetramethylammoniakhydrat (TMAH)].
  • Wie in der Schnittansicht 1000 von 10 gezeigt ist, sind die tiefen Gräben 902a–902b mit einem dielektrischen Material gefüllt. Bei einigen Ausführungsformen wird eine Passivierungsschicht 316 in den tiefen Gräben 902a–902b hergestellt, und eine dielektrische High-k-Schicht 318 wird auf der Passivierungsschicht 316 in den tiefen Gräben 902a–902b hergestellt. Die Passivierungsschicht 316 und die dielektrische High-k-Schicht 318 bedecken die Seitenwände und Unterseiten der tiefen Gräben 902a–902b. Bei einigen Ausführungsformen können sich die Passivierungsschicht 316 und die dielektrische High-k-Schicht 318 über die Rückseite 102b des Halbleitersubstrats 102 zwischen einem ersten tiefen Graben 902a und einem zweiten tiefen Graben 902b erstrecken. Eine dielektrische Füllschicht 114 wird hergestellt, um die übrigen tiefen Gräben 902a–902b zu füllen. Bei einigen Ausführungsformen wird nach dem Herstellen der dielektrischen Füllschicht 114 eine Planarisierung durchgeführt, um eine planare Oberfläche herzustellen, die entlang der Oberseite der dielektrischen High-k-Schicht 318 und der dielektrischen Füllschicht 114 verläuft. Bei einigen Ausführungsformen können die Passivierungsschicht 316, die dielektrische High-k-Schicht 318 und die dielektrische Füllschicht 114 unter Verwendung eines physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahrens abgeschieden werden.
  • Wie in der Schnittansicht 1100 von 11 gezeigt ist, wird eine Vielzahl von Farbfiltern 116 auf der Rückseite 102b des Halbleitersubstrats 102 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Farbfiltern 116 dadurch hergestellt werden, dass eine Farbfilterschicht hergestellt wird, die dann strukturiert wird. Die Farbfilterschicht wird aus einem Material hergestellt, das Strahlung (z. B. Licht) durchlassen kann, das einen spezifischen Wellenlängenbereich hat, während Licht mit Wellenlängen außerhalb des spezifischen Bereichs abgeschirmt wird. Darüber hinaus wird bei einigen Ausführungsformen die Farbfilterschicht nach der Herstellung planarisiert.
  • Über der Vielzahl von Farbfiltern 116 wird eine Vielzahl von Mikrolinsen 118 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Mikrolinsen 118 durch Abscheiden eines Mikrolinsen-Materials auf der Vielzahl von Farbfiltern 116 (z. B. durch ein Aufschleuder- oder ein Abscheidungsverfahren) hergestellt werden. Eine Mikrolinsen-Schablone (nicht dargestellt), die eine gekrümmte Oberseite hat, wird über dem Mikrolinsen-Material strukturiert. Bei einigen Ausführungsformen kann die Mikrolinsen-Schablone ein Fotoresist-Material umfassen, das mit einer verteilten Belichtungslichtdosis belichtet wird (z. B. wird bei einem negativen Fotoresist die Unterseite der Krümmung stärker belichtet und die Oberseite der Krümmung wird schwächer belichtet), entwickelt wird und gehärtet wird, um eine gewölbte Form herzustellen. Die Vielzahl von Mikrolinsen 118 wird dann durch selektives Ätzen des Mikrolinsen-Materials entsprechend der Mikrolinsen-Schablone hergestellt.
  • 12 zeigt ein Ablaufdiagramm einiger Ausführungsformen eines Verfahrens 1200 zum Herstellen eines BSI-CMOS-Bildsensors, der ein Lichtabtastelement hat, das durch einen p-Bereich von den BDTI-Bereichen getrennt ist.
  • Das offenbarte Verfahren 1200 wird hier zwar als eine Serie von Schritten oder Vorgängen erläutert und beschrieben, aber es dürfte wohlverstanden sein, dass die dargestellte Reihenfolge dieser Schritte oder Vorgänge nicht in einem beschränkenden Sinn ausgelegt werden darf. Zum Beispiel können einige Schritte oder Vorgänge in anderen Reihenfolgen als in den hier dargestellten und/oder beschriebenen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Schritten oder Vorgängen erfolgen. Darüber hinaus sind möglicherweise nicht alle angegebenen Schritte erforderlich, um einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der vorliegenden Beschreibung zu implementieren. Außerdem können ein oder mehrere der hier beschriebenen Schritte in einem oder mehreren einzelnen Schritten und/oder Phasen ausgeführt werden.
  • Im Schritt 1202 wird eine Dotandenspezies in ein Halbleitersubstrat implantiert, um einen dotierten Bereich herzustellen. Bei einigen Ausführungsformen wird die Implantation in eine Vorderseite des Halbleitersubstrats durchgeführt. Bei alternativen Ausführungsformen kann die Implantation in die Rückseite des Halbleitersubstrats durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Dotandenspezies einen p-Dotanden umfassen. 4 zeigt eine Schnittansicht, die einigen Ausführungsformen entspricht, die dem Schritt 1202 entsprechen.
  • Im Schritt 1204 wird in der Vorderseite des Halbleitersubstrats ein Bildabtastelement hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen kann das Bildabtastelement eine Fotodiode umfassen, die durch Implantieren einer Dotandenspezies in die Vorderseite des Halbleitersubstrats hergestellt wird. 5 zeigt eine Schnittansicht, die einigen Ausführungsformen entspricht, die dem Schritt 1204 entsprechen.
  • Im Schritt 1206 wird ein Übertragungstransistor entlang der Vorderseite des Halbleitersubstrats hergestellt. 5 zeigt eine Schnittansicht, die einigen Ausführungsformen entspricht, die dem Schritt 1206 entsprechen.
  • Im Schritt 1208 wird eine Float-Diffusionswanne in der Vorderseite des Halbleitersubstrats hergestellt. 5 zeigt eine Schnittansicht, die einigen Ausführungsformen entspricht, die dem Schritt 1208 entsprechen.
  • Im Schritt 1210 wird ein BEOL-Metallisierungsstapel über dem Übertragungstransistor auf der Vorderseite des Halbleitersubstrats hergestellt. 6 zeigt eine Schnittansicht, die einigen Ausführungsformen entspricht, die dem Schritt 1210 entsprechen.
  • Im Schritt 1212 wird der BEOL-Metallisierungsstapel auf ein Handle-Substrat gebondet. 7 zeigt eine Schnittansicht, die einigen Ausführungsformen entspricht, die dem Schritt 1212 entsprechen.
  • Im Schritt 1214 wird das Halbleitersubstrat durch Entfernen von Material von der Rückseite des Halbleitersubstrats verdünnt. 8 zeigt eine Schnittansicht, die einigen Ausführungsformen entspricht, die dem Schritt 1214 entsprechen.
  • Im Schritt 1216 wird die Rückseite des Halbleitersubstrats selektiv so geätzt, dass tiefe Gräben entstehen, die in das Halbleitersubstrat hinein reichen. 9 zeigt eine Schnittansicht, die einigen Ausführungsformen entspricht, die dem Schritt 1216 entsprechen.
  • Im Schritt 1218 werden die tiefen Gräben mit einem oder mehreren dielektrischen Materialien gefüllt, um BDTI-Strukturen herzustellen, die durch den dotierten Bereich von dem Bildabtastelement getrennt sind. 10 zeigt eine Schnittansicht, die einigen Ausführungsformen entspricht, die dem Schritt 1218 entsprechen.
  • Im Schritt 1220 werden Farbfilter und Mikrolinsen auf der Rückseite des Halbleitersubstrats hergestellt. 11 zeigt eine Schnittansicht, die einigen Ausführungsformen entspricht, die dem Schritt 1220 entsprechen.
  • Somit betrifft die vorliegende Erfindung einen CMOS-Bildsensor, der einen dotierten Bereich, der zwischen tiefen Grabenisolationsstrukturen und einem Bildabtastelement angeordnet ist, aufweist und so konfiguriert ist, dass er den Dunkelstrom und die Anzahl von weißen Pixeln verringert, und ein zugehöriges Verfahren für seine Herstellung.
  • Bei einigen Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung einen CMOS-Bildsensor. Der Bildsensor weist einen Pixelbereich auf, der in einem Halbleitersubstrat angeordnet ist und ein Bildabtastelement aufweist, das so konfiguriert ist, dass es Strahlung in ein elektrisches Signal umwandelt. Der Bildsensor weist weiterhin eine Vielzahl von BDTI-Strukturen auf, die sich von der Rückseite des Halbleitersubstrats zu Stellen in dem Halbleitersubstrat erstrecken, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Pixelbereichs befinden. Der Bildsensor weist weiterhin einen dotierten Bereich auf, der seitlich zwischen der Vielzahl von BDTI-Strukturen angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass er das Bildabtastelement von der Vielzahl von BDTI-Strukturen trennt.
  • Bei einigen Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung einen CMOS-Bildsensor. Der Bildsensor weist eine Fotodiode, die in einem Halbleitersubstrat angeordnet ist, und eine Vielzahl von BDTI-Strukturen auf, die sich von der Rückseite des Halbleitersubstrats bis zu Stellen in dem Halbleitersubstrat erstrecken, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Fotodiode befinden. Der Bildsensor weist weiterhin einen dotierten Bereich auf, der entlang der Rückseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist und so konfiguriert ist; dass er die Fotodiode von der Vielzahl von BDTI-Strukturen trennt. Der Bildsensor weist weiterhin einen BEOL-Metallisierungsstapel auf, der auf der Vorderseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist und eine Vielzahl von Metallverbindungsschichten aufweist, die in einer dielektrischen Zwischenebenenschicht angeordnet sind.
  • Bei weiteren Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Bildsensors. Das Verfahren umfasst das Implantieren einer Dotandenspezies in ein Halbleitersubstrat, um einen dotierten Bereich herzustellen, und das Herstellen eines Bildabtastelements in einer Vorderseite des Halbleitersubstrats. Das Verfahren umfasst weiterhin das Ätzen des Halbleitersubstrats so, dass eine Vielzahl von tiefen Gräben entsteht, die in die Rückseite des Halbleitersubstrats hinein reichen, wobei die Rückseite des Halbleitersubstrats der Vorderseite des Halbleitersubstrats gegenüberliegt. Das Verfahren umfasst weiterhin das Füllen der Vielzahl von tiefen Gräben mit einem oder mehreren dielektrischen Materialien, um BDTI-Strukturen herzustellen, die durch den dotierten Bereich von dem Bildabtastelement getrennt sind.
  • Vorstehend sind Merkmale verschiedener Ausführungsformen beschrieben worden, sodass Fachleute die Aspekte der vorliegenden Erfindung besser verstehen können. Fachleuten dürfte wohlbekannt sein, dass sie die vorliegende Erfindung ohne Weiteres als eine Grundlage zum Konzipieren oder Modifizieren anderer Prozesse und Strukturen zum Erreichen der gleichen Ziele und/oder zum Erzielen der gleichen Vorzüge wie bei den hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden können. Fachleute dürften auch verstehen, dass solche äquivalenten Gestaltungen nicht von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abweichen und dass sie hier verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen vornehmen können, ohne von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (20)

  1. CMOS-Bildsensor mit: einem Pixelbereich, der in einem Halbleitersubstrat angeordnet ist und ein Bildabtastelement aufweist, das so konfiguriert ist, dass es Strahlung in ein elektrisches Signal umwandelt; einer Vielzahl von BDTI-Strukturen (BDTI: backside deep trench isolation; rückseitige tiefe Grabenisolation), die sich von einer Rückseite des Halbleitersubstrats zu Stellen in dem Halbleitersubstrat erstrecken, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Pixelbereichs befinden; und einem dotierten Bereich, der seitlich zwischen der Vielzahl von BDTI-Strukturen angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass er das Bildabtastelement von der Vielzahl von BDTI-Strukturen trennt.
  2. Bildsensor nach Anspruch 1, wobei das Bildabtastelement eine Fotodiode umfasst, die einen ersten Bereich mit einer ersten Dotierungsart und einen zweiten Bereich mit einer zweiten Dotierungsart hat, die von der ersten Dotierungsart verschieden ist, und die gegenüberliegenden Seiten des ersten Bereichs in Kontakt mit dem zweiten Bereich und dem dotierten Bereich sind.
  3. Bildsensor nach Anspruch 2, wobei der dotierte Bereich einen p-Bereich umfasst, der vertikal an den ersten Bereich der Fotodiode angrenzt.
  4. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der dotierte Bereich eine Dotierungskonzentration hat, die größer als etwa 5·1015 Dotanden/cm3 ist.
  5. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der weiterhin Folgendes aufweist: einen BEOL-Metallisierungsstapel (BEOL: back end of line), der auf einer Vorderseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist und eine Vielzahl von Metallverbindungsschichten umfasst, die in einer oder mehreren dielektrischen Zwischenebenenschichten angeordnet sind, wobei die Vorderseite des Halbleitersubstrats der Rückseite des Halbleitersubstrats gegenüberliegt.
  6. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von BDTI-Strukturen vertikal von der Rückseite des Halbleitersubstrats durch den dotierten Bereich zu einer Stelle verläuft, die seitwärts von dem Bildabtastelement getrennt ist.
  7. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von BDTI-Strukturen Folgendes umfasst: eine Passivierungsschicht, die einen Graben in der Rückseite des Halbleitersubstrats bedeckt; und eine Oxidschicht, die in dem Graben angeordnet ist und vertikal und seitwärts durch eine dielektrische High-k-Schicht von der Passivierungsschicht getrennt ist.
  8. Bildsensor nach Anspruch 7, wobei sich die Passivierungsschicht seitwärts über die Rückseite des Halbleitersubstrats zwischen benachbarten BDTI-Strukturen der Vielzahl von BDTI-Strukturen erstreckt.
  9. Bildsensor nach Anspruch 8, wobei der dotierte Bereich an einen Teil der Passivierungsschicht angrenzt, der sich seitwärts über die Rückseite des Halbleitersubstrats erstreckt.
  10. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der dotierte Bereich eine Tiefe hat, die kleiner als etwa 0,5 Mikrometer ist.
  11. CMOS-Bildsensor mit: einer Fotodiode, die in einem Halbleitersubstrat angeordnet ist; einer Vielzahl von BDTI(BDTI: backside deep trench isolation; rückseitige tiefe Grabenisolation)-Strukturen, die sich von einer Rückseite des Halbleitersubstrats zu Stellen in dem Halbleitersubstrat auf gegenüberliegenden Seiten der Fotodiode erstrecken; einem dotierten Bereich, der entlang der Rückseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass er die Fotodiode von der Vielzahl von BDTI-Strukturen trennt; und einem BEOL(BEOL: back end of line)-Metallisierungsstapel, der auf einer Vorderseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist und eine Vielzahl von Metallverbindungsschichten umfasst, die in einer dielektrischen Zwischenebenenschicht angeordnet sind.
  12. Bildsensor nach Anspruch 11, wobei der dotierte Bereich vertikal an die Fotodiode angrenzt.
  13. Bildsensor nach Anspruch 11 oder 12, wobei der dotierte Bereich seitwärts an Seitenwände der Fotodiode angrenzt.
  14. Bildsensor nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei sich die Vielzahl von BDTI-Strukturen vertikal von der Rückseite des Halbleitersubstrats durch den dotierten Bereich zu Stellen erstreckt, die seitwärts von der Fotodiode getrennt sind.
  15. Bildsensor nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Vielzahl von BDTI-Strukturen Folgendes umfasst: eine Passivierungsschicht, die einen Graben in der Rückseite des Halbleitersubstrats auskleidet; und eine Oxidschicht, die in dem Graben angeordnet ist und vertikal und seitwärts durch eine dielektrische High-k-Schicht von der Passivierungsschicht getrennt ist.
  16. Bildsensor nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Fotodiode einen ersten n-Bereich, der an den dotierten Bereich angrenzt, und einen zweiten p-Bereich hat, der vertikal zwischen der Vorderseite des Halbleitersubstrats und dem ersten n-Bereich angeordnet ist, und der dotierte Bereich eine p-Dotierungskonzentration aufweist.
  17. Bildsensor nach einem der Ansprüche 11 bis 16, der weiterhin Folgendes aufweist: einen Übertragungstransistor, der in der Vorderseite des Halbleitersubstrats an einer Stelle angeordnet ist, die sich seitlich zwischen der Fotodiode und einer Float-Diffusionswanne befindet, die in dem Halbleitersubstrat angeordnet ist.
  18. Verfahren zum Herstellen eines Bildsensors mit den folgenden Schritten: Implantieren einer Dotandenspezies in ein Halbleitersubstrat, um einen dotierten Bereich herzustellen; Herstellen eines Bildabtastelements in einer Vorderseite des Halbleitersubstrats; Ätzen der Halbleitersubstrats so, dass eine Vielzahl von tiefen Gräben entsteht, die in eine Rückseite des Halbleitersubstrats hinein reichen, wobei die Rückseite des Halbleitersubstrats der Vorderseite des Halbleitersubstrats gegenüberliegt; und Füllen der Vielzahl von tiefen Gräben mit einem oder mehreren dielektrischen Materialien, um BDTI(BDTI: backside deep trench isolation; rückseitige tiefe Grabenisolation)-Strukturen herzustellen, die durch den dotierten Bereich von dem Bildabtastelement getrennt sind.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, das weiterhin den folgenden Schritt aufweist: Herstellen eines BEOL(BEOL: back end of line)-Metallisierungsstapels auf der Vorderseite des Halbleitersubstrats, wobei der BEOL-Metallisierungsstapel eine Vielzahl von Metallverbindungsschichten umfasst, die in einer oder mehreren dielektrischen Zwischenebenenschichten angeordnet sind.
  20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Dotandenspezies in die Vorderseite des Halbleitersubstrats implantiert wird, bevor die Vielzahl von tiefen Gräben hergestellt wird.
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