DE102019120380A1 - Verbund-bsi-aufbau und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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Wei Chuang Wu
Dun-Nian Yaung
Feng-Chi Hung
Jen-Cheng Liu
Jhy-Jyi Sze
Keng-Yu Chou
Yen-Ting Chiang
Ming-Hsien Yang
Chun-Yuan Chen
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Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
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Abstract

Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung richten sich auf Bildsensoren, die Verbundaufbauten mit rückwärtiger Beleuchtung (CBSI) aufweisen, um die Leistungsfähigkeit zu verbessern. Bei einigen Ausführungsformen erstreckt sich ein erster Grabenisolationsaufbau bis zu einer ersten Tiefe in eine Rückseite eines Substrats, und umfasst er ein Paar von ersten Grabenisolationssegmenten. Ein Photodetektor befindet sich in dem Substrat zwischen den ersten Grabenisolationssegmenten und grenzt an diese an. Ein zweiter Grabenisolationsaufbau befindet sich zwischen den ersten Grabenisolationssegmenten und erstreckt sich bis zu einer zweiten Tiefe, die geringer als die erste Tiefe ist, in die Rückseite des Substrats. Der zweite Grabenisolationsaufbau umfasst ein Paar von zweiten Grabenisolationssegmenten. Ein Absorptionssteigerungsaufbau liegt über dem Photodetektor und zwischen den zweiten Grabenisolationssegmenten, und ist in die Rückseite des Halbleitersubstrats vertieft. Der Absorptionssteigerungsaufbau und der zweite Grabenisolationsaufbau definieren zusammen einen CBSI-Aufbau.

Description

  • BEZUGNAHME AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 15. August 2018 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/764,964 , deren Inhalte hiermit durch Nennung zur Gänze aufgenommen werden.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Integrierte Schaltungen (ICs) mit Bildsensoren werden in einer Vielzahl von modernen elektronischen Vorrichtungen wie etwa, zum Beispiel, Kameras und Mobiltelefonen verwendet. In den letzten Jahren sind Komplementärmetalloxidhalbleiter(complementary metal-oxide semiconductor, CMOS)-Bildsensoren verbreitet in Verwendung gelangt und ersetzen sie zu einem großen Teil Bildsensoren mit ladungsgekoppeltem Bauteil (charged coupled device, CCD). Verglichen mit CCD-Bildsensoren werden CMOS-Bildsensoren aufgrund des geringen Stromverbrauchs, der geringen Größe, einer raschen Datenverarbeitung, einer direkten Datenausgabe, und niedrigen Herstellungskosten bevorzugt. Eine Art von CMOS-Bildsensor ist ein rückwärtig belichteter (backside illuminated, BSI) CMOS-Bildsensor.
  • Figurenliste
  • Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung werden am besten aus der folgenden ausführlichen Beschreibung verstanden, wenn diese mit den beiliegenden Figuren gelesen wird. Es wird angemerkt, dass verschiedene Merkmale gemäß der Standardpraxis in der Industrie nicht maßstabgetreu gezeichnet sind. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zur Klarheit der Besprechung beliebig vergrößert oder verkleinert sein.
    • 1A und 1B veranschaulichen Querschnittansichten von verschiedenen Ausführungsformen von Bildsensoren, die Verbundaufbauten mit rückwärtiger Beleuchtung (composite backside illuminated, CBSI) umfassen, um die Leistungsfähigkeit zu verbessern.
    • 2A bis 2D veranschaulichen obere Gestaltungen von verschiedenen Ausführungsformen eines CBSI-Aufbaus in 1A und 1B.
    • 3A und 3B veranschaulichen Querschnittansichten von einigen alternativen Ausführungsformen der Bildsensoren von 1A und 1B, wobei die Bildsensoren Verbundgitter umfassen.
    • 4A und 4B veranschaulichen Querschnittansichten von einigen alternativen Ausführungsformen der Bildsensoren von 1A und 1B, wobei Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten an Außenränder von Absorptionssteigerungsaufbauten angrenzen und davon versetzt sind.
    • 5 veranschaulicht eine obere Gestaltung von einigen Ausführungsformen eines CBSI-Aufbaus in 4A und 4B.
    • 6A und 6B veranschaulichen Querschnittansichten von einigen alternativen Ausführungsformen der Bildsensoren von 4A und 4B, wobei die Bildsensoren Verbundgitter umfassen.
    • 7 veranschaulicht eine Querschnittansicht von einigen alternativen Ausführungsformen des Bildsensors von 1A, wobei Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten von Absorptionssteigerungsaufbauten beabstandet sind.
    • 8 veranschaulicht eine obere Gestaltung von einigen Ausführungsformen eines CBSI-Aufbaus in 7.
    • 9 veranschaulicht eine Querschnittansicht von einigen alternativen Ausführungsformen des Bildsensors von 7, wobei die Absorptionssteigerungsaufbauten jeweils mehrere Vorsprünge umfassen.
    • 10 veranschaulicht eine Querschnittansicht von einigen alternativen Ausführungsformen des Bildsensors von 7, wobei der Bildsensor ein Verbundgitter umfasst.
    • 11A und 11B veranschaulichen Querschnittansichten von verschiedenen alternativen Ausführungsformen des Bildsensors von 1A, wobei Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten säulenförmige Profile aufweisen und örtlich auf Mitten von Absorptionssteigerungsaufbauten begrenzt sind.
    • 12 veranschaulicht eine obere Gestaltung von einigen Ausführungsformen eines CBSI-Aufbaus in 11A und 11B.
    • 13 veranschaulicht eine Querschnittansicht von einigen alternativen Ausführungsformen des Bildsensors von 11A, wobei die CBSI-Aufbauten jeweils mehrere Absorptionssteigerungsaufbauten und mehrere Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten umfassen.
    • 14A und 14B veranschaulichen Querschnittansichten von einigen alternativen Ausführungsformen der Bildsensoren von 11A und 11B, wobei die Bildsensoren Verbundgitter umfassen.
    • 15 veranschaulicht eine Querschnittansicht von einigen Ausführungsformen eines 3D-BSI-Bildsensors, der CBSI-Aufbauten umfasst, um die Leistungsfähigkeit zu verbessern.
    • 16 bis 20 veranschaulichen Querschnittansichten von einigen Ausführungsformen eines Verfahrens zur Bildung eines Bildsensors, der CBSI-Aufbauten umfasst.
    • 21 veranschaulicht ein Blockdiagramm von einigen Ausführungsformen des Verfahrens von 16 bis 20.
    • 22 bis 28 veranschaulichen Querschnittansichten von einigen alternativen Ausführungsformen eines Verfahrens zur Bildung eines Bildsensors, der CBSI-Aufbauten umfasst, wobei der Bildsensor ferner ein Verbundgitter umfasst.
    • 29 veranschaulicht ein Blockdiagramm von einigen Ausführungsformen des Verfahrens von 22 bis 28.
    • 30 bis 46 veranschaulichen Querschnittansichten von einigen Ausführungsformen eines Verfahrens zur Bildung eines 3D-BSI-Bildsensors, der CBSI-Aufbauten umfasst, um die Leistungsfähigkeit zu verbessern.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Offenbarung bietet viele verschiedene Ausführungsformen, oder Beispiele, zur Ausführung verschiedener Merkmale dieser Offenbarung. Nachstehend werden bestimmte Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese stellen selbstverständlich lediglich Beispiele dar und sollen nicht beschränkend sein. Zum Beispiel kann die Bildung eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Merkmal in einem direkten Kontakt gebildet werden, und kann sie auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal zusätzliche Merkmale gebildet werden können, so dass das erste und das zweite Merkmal möglicherweise nicht in einem direkten Kontakt stehen. Zudem kann die vorliegende Offenbarung bei den verschiedenen Beispielen Bezugszeichen und/oder -buchstaben wiederholen. Diese Wiederholung dient dem Zweck der Einfachheit und Klarheit und schreibt selbst keine Beziehung zwischen den verschiedenen besprochenen Ausführungsformen und/oder Ausgestaltungen vor.
  • Ferner können räumlich bezogene Ausdrücke wie etwa „darunter“, „unterhalb“, „unter“, „darüber“, „über“ und dergleichen hier zur Einfachheit der Beschreibung verwendet werden, um die in den Figuren dargestellte Beziehung eines Elements oder Merkmals zu (einem) anderen Element(en) oder Merkmal(en) zu beschreiben. Die räumlich bezogenen Ausdrücke sollen zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung in Verwendung oder im Betrieb umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht sein oder sich in anderen Ausrichtungen befinden), und die hier verwendeten räumlich bezogenen Ausdrücke können ebenfalls entsprechend interpretiert werden.
  • Ein Komplementärmetalloxidhalbleiter(CMOS)-Bildsensor umfasst ein Halbleitersubstrat, und umfasst ferner eine Anordnung von Pixelsensoren in dem Halbleitersubstrat. Die Pixelsensoren umfassen jeweilige Photodetektoren, die in das Halbleitersubstrat eingebettet sind, und umfassen ferner jeweilige Pixeltransistoren, die auf einer Fläche des Halbleitersubstrats angeordnet sind. Die Photodetektoren sind ausgebildet, um einfallende Strahlung zu absorbieren und ein elektrisches Signal, das der einfallenden Strahlung entspricht, zu erzeugen.
  • Häufig, aber nicht immer, ist das Halbleitersubstrat aufgrund der geringen Kosten und der Verbreitung monokristalliner Siliziumwafer in der Halbleiterindustrie monokristallines Silizium oder umfasst es dieses. Doch monokristallines Silizium verfügt über einen niedrigen Absorptionskoeffizienten im Hinblick auf Strahlung mit einer hohen Wellenlänge, die Nahinfrarotstrahlung (NIR) und Infrarotstrahlung umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist. Als Ergebnis weisen die Photodetektoren einen niedrigen Quantenwirkungsgrad im Hinblick auf Strahlungen mit einer hohen Wellenlänge auf und kann es sein, dass der CMOS-Sensor für eine Verwendung mit Strahlung mit einer hohen Wellenlänge ungeeignet ist. Zudem strebt die Halbleiterindustrie ständig nach einer Verringerung des Pixelabstands und einer Erhöhung der Pixeldichte. Doch mit der Abnahme des Pixelabstands nimmt die optische Leistungsfähigkeit ab, da die Pixelsensoren eine verkleinerte Fläche zur Absorption von Strahlung aufweisen. Daher tendiert die Halbleiterindustrie in eine Richtung, die die Herausforderungen, die mit dem auf monokristallinem Silizium beruhenden CMOS-Bildsensor verbunden sind, verschärft.
  • Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung richten sich auf einen Bildsensor, der eine Vielzahl von Pixelsensoren mit einem Verbundaufbau mit rückwärtiger Beleuchtung (CBSI) für eine verbesserte Leistungsfähigkeit umfasst. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Bildsensor ein Substrat, einen ersten Grabenisolationsaufbau, einen Photodetektor, einen zweiten Grabenisolationsaufbau, und einen Absorptionssteigerungsaufbau. Der erste Grabenisolationsaufbau erstreckt sich bis zu einer ersten Tiefe in eine Rückseite des Substrats und umfasst ein Paar von ersten Grabenisolationssegmenten. Der Photodetektor befindet sich in dem Substrat zwischen den ersten Grabenisolationssegmenten und grenzt an diese. Der zweite Grabenisolationsaufbau befindet sich zwischen den ersten Grabenisolationssegmenten und erstreckt sich bis zu einer zweiten Tiefe, die geringer als die erste Tiefe ist, in die Rückseite des Substrats. Der zweite Grabenisolationsaufbau umfasst ein Paar von zweiten Grabenisolationssegmenten. Der Absorptionssteigerungsaufbau liegt über dem Photodetektor zwischen den zweiten Grabenisolationssegmenten, und ist in die Rückseite des Halbleitersubstrats vertieft. Der Absorptionssteigerungsaufbau und der zweite Grabenisolationsaufbau definieren zusammen einen CBSI-Aufbau.
  • Der CBSI-Aufbau gestattet, dass Strahlung ungehindert in das Substrat gelangt, und dient als Reflektor für die Strahlung, nachdem die Strahlung in das Substrat gelangt ist. Dies kann bei Ausführungsformen, bei denen der CBSI-Aufbau ein Material mit einem niedrigeren Brechungsindex als jenem des Substrats ist oder umfasst, durch eine totale innere Reflexion (TIR) erreicht werden. Durch das Reflektieren der Strahlung verhindert der zweite Grabenisolationsaufbau, dass die Strahlung von dem Photodetektor zu einem benachbarten Photodetektor übergeht, wodurch er ein Quersprechen verhindert. Ferner reflektiert der zweite Grabenisolationsaufbau die Strahlung zu dem Photodetektor zurück, wodurch er die Absorption der Strahlung erhöht. Der Absorptionssteigerungsaufbau reflektiert die Strahlung im ähnlicher Weise zu dem Photodetektor zurück und steigert dadurch die Absorption der Strahlung. Doch der Absorptionssteigerungsaufbau konzentriert sich auf Teile der Strahlung, die nicht absorbiert durch das Substrat verlaufen sind und zu der Rückseite des Substrats zurück reflektiert wurden (z.B. durch einen darunter befindlichen Zwischenverbindungsaufbau). Angewinkelte Seitenwände des Absorptionssteigerungsaufbaus können zum Beispiel die Wahrscheinlichkeit einer TIR erhöhen und dadurch das Reflexionsvermögen steigern und die Menge der Strahlung, die zu dem Photodetektor reflektiert wird, erhöhen.
  • Unter Bezugnahme auf 1A wird eine Querschnittansicht 100A von einigen Ausführungsformen eines Bildsensors, der CBSI-Aufbauten 102 umfasst, um die Bildleistungsfähigkeit zu verbessern, bereitgestellt. Der Bildsensor kann zum Beispiel ein rückwärtig belichteter (BSI) CMOS-Bildsensor oder ein anderer geeigneter Bildsensor sein. Mehrere Pixelsensoren 104 befinden sich auf einer Vorderseite 106f eines Halbleitersubstrats 106, und die Pixelsensoren 104 umfassen individuelle Photodetektoren 108 in dem Halbleitersubstrat 106. Das Halbleitersubstrat 106 kann zum Beispiel ein Massivsiliziumsubstrat, ein Silizium-auf-Isolator(SOI)-Substrat, oder ein anderes geeignetes Halbleitersubstrat sein oder umfassen. Die Pixelsensoren 104 können zum Beispiel aktive Pixelsensoren (APSs) oder andere geeignete Pixelsensoren sein, und die Photodetektoren 108 können zum Beispiel Photodioden oder andere geeignete Photodetektoren sein oder umfassen. Bei einigen Ausführungsformen beträgt ein Abstand P der Pixelsensoren 104 etwa 0,5 bis 4,4 Mikrometer, etwa 0,4 bis 2,45 Mikrometer, oder etwa 2,45 bis 4,4 Mikrometer. Bei einigen Ausführungsformen beträgt eine Breite Wp der Pixelsensoren 104 etwa 0,8 Mikrometer, 0,9 Mikrometer, 1 Mikrometer, 1,1 Mikrometer, oder etwa 0,8 bis 1,1 Mikrometer. Für die Pixelsensoren 104 können jedoch andere Abstände und/oder Breiten verwendet werden.
  • Die CBSI-Aufbauten 102 sind einzeln für die Pixelsensoren 104 bereitgestellt und liegen an einer Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 über den Pixelsensoren 104. Ferner bilden die CBSI-Aufbauten 102 einen Teil einer rückseitigen dielektrischen Schicht 110 an der Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 und umfassen individuelle Absorptionssteigerungsaufbauten 112 und individuelle Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114. Zu Erläuterungszwecken wurde die Schraffierung zwischen den Absorptionssteigerungsaufbauten 112, den Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 und einem Rest der rückseitigen dielektrischen Schicht 110 verändert. Unabhängig von der Veränderung der Schraffierung sollte sich verstehen, dass die Absorptionssteigerungsaufbauten 112 und die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 dennoch einen Teil der rückseitigen dielektrischen Schicht 110 bilden. Die rückseitige dielektrische Schicht 110 kann zum Beispiel Siliziumoxid, ein Dielektrikum mit hohem k, ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika), oder jede beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten sein oder umfassen. Ein Dielektrikum mit hohem k kann zum Beispiel ein Dielektrikum mit einer Dielektrizitätskonstante sein, die höher als etwa 3,9, 10 oder 20 ist.
  • Die Absorptionssteigerungsaufbauten 112 springen in die Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 vor und weisen angewinkelte Seitenwände auf. Bei einigen Ausführungsformen grenzen die Absorptionssteigerungsaufbauten 112 an die Photodetektoren 108 an und/oder weisen sie dreieckige Unterprofile auf. Es sind jedoch andere Unterprofile verwendbar. Die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 grenzen an die Absorptionssteigerungsaufbauten 112 an und springen bis zu einer ersten Tiefe D1 in die Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 vor. Die erste Tiefe D1 kann zum Beispiel 0,1 bis 3,0 Mikrometer, etwa 0,10 bis 1,55 Mikrometer, etwa 1,55 bis 3,0 Mikrometer, etwa 0,5 Mikrometer, oder etwa 0,55 Mikrometer betragen oder umfassen. Für die erste Tiefe D1 können jedoch andere geeignete Werte verwendet werden. Die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 umfassen individuelle Paare von Intrapixel-Grabenisolationssegmenten (nicht einzeln beschriftet), und die Absorptionssteigerungsaufbauten 112 befinden sich zwischen den Intrapixel-Grabenisolationssegmenten von entsprechenden Paaren.
  • Ein Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116 trennt die Pixelsensoren 104 voneinander und bildet einen Teil der rückseitigen dielektrischen Schicht 110. Ferner springt der Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116 bis zu einer zweiten Tiefe D2 in die Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 116 vor. Die zweite Tiefe D2 ist größer als die erste Tiefe D1 und kann zum Beispiel etwa 1 bis 5 Mikrometer, etwa 1 bis 3 Mikrometer, etwa 3 bis 5 Mikrometer, etwa 1,5 Mikrometer, oder etwa 2 Mikrometer betragen. Für die zweite Tiefe D2 können jedoch andere geeignete Werte verwendet werden.
  • Während des Betriebs des Bildsensors empfängt der Bildsensor Strahlung 118 von der Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106. Die Strahlung 118 kann zum Beispiel eine Strahlung mit einer hohen Wellenlänge oder eine andere geeignete Strahlung sein oder umfassen. Die Strahlung mit einer hohen Wellenlänge umfasst Strahlung von 850 Nanometer und Strahlung von 940 Nanometer (gemeinsam NIR-Strahlung) und/oder Strahlung mit Wellenlängen über etwa 850 oder 940 Nanometern. Die Strahlung 118 trifft auf die Photodetektoren 108 und wird durch diese absorbiert, wodurch elektrische Signale erzeugt werden, die eine Bilderfassung gestatten. Die CBSI-Aufbauten 102 und der Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116 verringern ein Quersprechen zwischen den Pixelsensoren 104 und erhöhen die Absorption der Strahlung 118, wodurch der Quantenwirkungsgrad und die Leistungsfähigkeit des Bildsensors gesteigert werden. Wenn angenommen wird, dass die Breite Wp der Pixelsensoren 104 etwa ein Mikrometer beträgt, zeigen Simulationen, dass die CBSI-Aufbauten 102 zum Beispiel den Quantenwirkungsgrad für Strahlung von 850 Nanometer und Strahlung von 940 Nanometer verglichen mit einem Bildsensor ohne die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 jeweils um etwa 3,3 % bzw. etwa 0,3 % steigern können.
  • Die CBSI-Aufbauten 102 gestatten, dass die Strahlung 118 ungehindert in das Halbleitersubstrat 106 gelangt, und dienen als Reflektoren für die Strahlung 118, nachdem die Strahlung 118 in das Halbleitersubstrat 106 gelangt ist. Dies kann bei Ausführungsformen, bei denen die CBSI-Aufbauten 102 ein Material mit einem niedrigeren Brechungsindex als jenem des Halbleitersubstrats 106 sind oder umfassen, zum Beispiel durch eine TIR erreicht werden. Zum Beispiel können die CBSI-Aufbauten 102 Siliziumoxid sein oder umfassen, und kann das Halbleitersubstrat 106 monokristallines Silizium sein oder umfassen, da Siliziumoxid einen Brechungsindex aufweist, der niedriger als jener von monokristallinem Silizium ist. Nach dem Snellschen Gesetz kommt es an den CBSI-Aufbauten 102 für Teile der Strahlung 118, die sich von dem Halbleitersubstrat 106 zu den CBSI-Aufbauten 102 bewegen, aber nicht für Teile der Strahlung 118, die sich von den CBSI-Aufbauten 102 zu dem Halbleitersubstrat 106 bewegen, zu einer TIR.
  • Durch das Reflektieren der Strahlung 118 verhindern die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114, dass die Strahlung zwischen den Pixelsensoren 104 verläuft, wodurch sie ein Quersprechen verhindern. Ferner reflektieren die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 die Strahlung 118 zu den Photodetektoren zurück, wodurch sie die Absorption der Strahlung 118 erhöhen. Die Absorptionssteigerungsaufbauten 112 reflektieren die Strahlung 118 in ähnlicher Weise zu den Photodetektoren 108 zurück und steigern dadurch die Absorption der Strahlung 118. Doch die Absorptionssteigerungsaufbauten 112 konzentrieren sich auf Teile der Strahlung 118, die nicht absorbiert durch das Halbleitersubstrat 106 verlaufen sind und von einem darunter befindlichen Zwischenverbindungsaufbau (nicht gezeigt) zu der Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 zurück reflektiert wurden. Die geneigten Seitenwände der Absorptionssteigerungsaufbauten 112 können zum Beispiel die Wahrscheinlichkeit einer TIR für diese Teile der Strahlung 118 erhöhen.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Halbleitersubstrat 106 entlang der Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 eine nanoporöse Schicht 106np, um die Absorption der Strahlung 118 weiter zu steigern. Die nanoporöse Schicht 106np weist in Bezug auf einen Rest des Halbleitersubstrats 106 eine vergleichsweise hohe Konzentration an Nanoporen auf, und kann zum Beispiel nanoporöses Silizium oder ein anderes geeignetes Material sein oder umfassen. Die hohe Konzentration an Nanoporen verringert die Bandlücke der nanoporösen Schicht 106np wirksam und erhöht dadurch den Absorptionskoeffizienten des Halbleitersubstrats 106 entlang der Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 und an den Absorptionssteigerungsaufbauten 112.
  • Ähnlich wie die CBSI-Aufbauten 102 dient der Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116 als Reflektor für die Strahlung 118. Bei Ausführungsformen, bei denen der Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116 ein Material mit einem niedrigeren Brechungsindex als jenem des Halbleitersubstrats 106 ist, kann das Reflexionsvermögen zum Beispiel durch eine TIR erreicht werden. Zusätzlich, oder alternativ, kann das Reflexionsvermögen durch ein reflektierendes Material (z.B. ein Metall oder ein anderes geeignetes reflektierendes Material) erreicht werden. Durch das Reflektieren der Strahlung 118 verhindert der Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116, dass die Strahlung 118 zwischen den Pixelsensoren 104 verläuft, wodurch er ein Quersprechen verringert. Ferner reflektiert der Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116 die Strahlung zu den Photodetektoren 108 zurück, wodurch er die Absorption der Strahlung 118 erhöht.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind Farbfilter 120 und/oder Mikrolinsen 122 über den Pixelsensoren 104 und der rückseitigen dielektrischen Schicht 110 gestapelt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur einige der Farbfilter 120 mit 120 beschriftet und nur einige der Mikrolinsen 122 mit 122 beschriftet. Die Farbfilter 120 übertragen zugeordnete Wellenlängen der Strahlung 118, während sie nicht zugeordnete Wellenlängen der Strahlung 118 blockieren. Zum Beispiel kann eines der Farbfilter 120 rote Strahlungswellenlängen übertragen, während es blaue Strahlungswellenlängen blockiert, wohingegen ein anderes der Farbfilter 120 blaue Strahlungswellenlängen übertragen kann, während es rote Strahlungswellenlängen blockiert. Die Mikrolinsen 122 fokussieren die Strahlung 118 auf die Photodetektoren 108, wodurch sie die Absorption der Strahlung 118 steigern.
  • Unter Bezugnahme auf 1B wird eine Querschnittansicht 100B einiger alternativer Ausführungsformen des Bildsensors von 1A bereitgestellt, in der die Unterprofile der Absorptionssteigerungsaufbauten 112 flach sind. Es können jedoch andere Profile verwendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 2A wird eine obere Gestaltung 200A einiger Ausführungsformen eines beliebigen der CBSI-Aufbauten 102 in 1A und 1B bereitgestellt. Die Querschnittansicht des CBSI-Aufbaus in 1A und 1B kann zum Beispiel entlang der Linie A geschnitten sein. Zur Klarheit veranschaulicht die obere Gestaltung 200A den Absorptionssteigerungsaufbau 112 und den Intrapixel-Grabenisolationsaufbau 114 gesondert, und veranschaulicht sie ferner eine Kombination aus dem Absorptionssteigerungsaufbau 112 und dem Intrapixel-Grabenisolationsaufbau 114. Es sollte sich verstehen, dass das, was dem CBSI-Aufbau 102 in 1A und 1B entspricht, die Kombination ist.
  • Der Intrapixel-Grabenisolationsaufbau 114 weist eine quadratringförmige Gestaltung auf, und der Absorptionssteigerungsaufbau 112 weist eine rautenförmige Gestaltung auf. Es können jedoch andere Gestaltungen verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen beträgt eine Breite Wti des Intrapixel-Grabenisolationsaufbaus 114 etwa 0,05 bis 1,00 Mikrometer, etwa 0,05 bis 0,50 Mikrometer, etwa 0,5 bis 1,0 Mikrometer, etwa 0,17 Mikrometer, oder etwa 0,12 Mikrometer. Bei einigen Ausführungsformen beträgt eine Breite Wae des Absorptionssteigerungsaufbaus 112 etwa 0,05 bis 1,0 Mikrometer, etwa 0,05 bis 0,50 Mikrometer, etwa 0,5 bis 1,0 Mikrometer. Für die Breiten Wti , Wae können jedoch andere geeignete Werte verwendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 2B bis 2D werden obere Gestaltungen 200B bis 200D von verschiedenen alternativen Ausführungsformen des CBSI-Aufbaus 102 von 2A bereitgestellt. Der Intrapixel-Grabenisolationsaufbau 114 weist in 2B eine rautenförmige ringförmige Gestaltung auf, und der Intrapixel-Grabenisolationsaufbau 114 weist in 2C und 2D verschiedene kreuzförmige Gestaltungen auf. Es können jedoch zusätzliche Gestaltungen verwendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 3A wird eine Querschnittansicht 300A von einigen alternativen Ausführungsformen des Bildsensors von 1A bereitgestellt, wobei der Bildsensor an der Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 ein Verbundgitter 302 umfasst. Das Verbundgitter 302 nimmt die Farbfilter 120 auf, und die Mikrolinsen 122 liegen über den Farbfiltern 120 und dem Verbundgitter 302. Das Verbundgitter 302 umfasst ein Metallgitter 304, ein dielektrisches Gitter 306 und ein Hartmaskengitter 308. Bei alternativen Ausführungsformen wird auf das Hartmaskengitter 308 verzichtet. Das dielektrische Gitter 306 liegt über dem Metallgitter 304, und das Hartmaskengitter 308 liegt über dem dielektrischen Gitter 306.
  • Eine Metallschicht 312, eine rückseitige dielektrische Schicht 314 und eine Hartmaskenschicht 316 definieren jeweils das Metallgitter 304, das dielektrische Gitter 306 und das Hartmaskengitter 308. Die Metallschicht 312 kann zum Beispiel Wolfram, Aluminiumkupfer, Titannitrid, (ein) andere(s) geeignete(s) Metall(e), oder jede beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten sein oder umfassen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Metallschicht 312 eine Titannitridschicht, und umfasst sie ferner eine Wolframschicht, die über der Titannitridschicht liegt. Bei alternativen Ausführungsformen umfasst die Metallschicht 312 eine obere Titannitridschicht und eine untere Titannitridschicht, und umfasst sie ferner eine Aluminiumkupferschicht zwischen der oberen und der unteren Titanschicht. Bei alternativen Ausführungsformen umfasst die Metallschicht 312 die obere Titannitridschicht und die Aluminiumkupferschicht, aber nicht die untere Titannitridschicht. Die rückseitige dielektrische Schicht 31 kann zum Beispiel Siliziumoxid und/oder ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) sein oder umfassen. Die Hartmaskenschicht 316 kann zum Beispiel Siliziumnitrid und/oder ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) sein oder umfassen.
  • Eine erste rückseitige Verkleidung 318 und eine zweite rückseitige Verkleidung 320 verkleiden eine Unterseite der rückseitigen dielektrischen Schicht 314, und sind so angeordnet, dass sich die zweite rückseitige Verkleidung 320 zwischen der ersten rückseitigen Verkleidung 318 und der rückseitigen dielektrischen Schicht 314 befindet. Ferner trennen die erste und die zweite rückseitige Verkleidung 318, 320 die rückseitige dielektrische Schicht 314 von den CBSI-Aufbauten 102, und definieren sie zusammen mit der rückseitigen dielektrischen Schicht 314 den Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116. Die erste rückseitige Verkleidung 318 und/oder die CBSI-Aufbauten 102 können zum Beispiel Siliziumoxid und/oder ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) sein oder umfassen. Bei einigen Ausführungsformen sind oder umfassen die erste rückseitige Verkleidung 318 und/oder die CBSI-Aufbauten 102 das gleiche Material und/oder sind sie Teile der gleichen Abscheidung. Die zweite rückseitige Verkleidung 320 kann zum Beispiel Hafniumoxid, Tantaloxid, ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) mit hohem k, oder jede beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten sein oder umfassen.
  • Unter Bezugnahme auf 3B wird eine Querschnittansicht 300B von einigen alternativen Ausführungsformen des Bildsensors von 3A bereitgestellt, wobei die Unterprofile der Absorptionssteigerungsaufbauten 112 flach sind. Es können jedoch andere Profile verwendet werden. Unter der Annahme, dass die Pixelsensoren 104 eine Breite Wp von etwa ein Mikrometer aufweisen, zeigen Simulationen, dass die CBSI-Aufbauten 102 zum Beispiel den Quantenwirkungsgrad für Strahlung von 850 Nanometer und Strahlung von 940 Nanometer verglichen mit einem Bildsensor ohne die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 jeweils um etwa 6,3 % bzw. etwa 2,8 % steigern können.
  • Unter Bezugnahme auf 4A und 4B werden Querschnittansichten 400A, 400B von einigen alternativen Ausführungsformen der Bildsensoren von 1A und 1B bereitgestellt, wobei die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 an die Absorptionssteigerungsaufbauten 112 angrenzen und von Außenrändern der Absorptionssteigerungsaufbauten 122 um einen Versatz O versetzt sind.
  • Unter Bezugnahme auf 5 wird eine obere Gestaltung 500 von einigen Ausführungsformen eines beliebigen der CBSI-Aufbauten 102 in 4A und 4B bereitgestellt. Die Querschnittansicht des CBSI-Aufbaus in 4A und 4B kann zum Beispiel entlang der Linie B geschnitten sein. Die obere Gestaltung 500 entspricht mit Ausnahme des Versatzes O der Beschreibung der Querschnittansicht 200A von 2A. Somit weist der Intrapixel-Grabenisolationsaufbau 114 eine quadratringförmige Gestaltung auf, und weist der Absorptionssteigerungsaufbau 112 eine rautenförmige Gestaltung auf. Es können jedoch andere Gestaltungen verwendet werden. Zum Beispiel kann der Intrapixel-Grabenisolationsaufbau 114 eine Gestaltung wie in einer beliebigen von 2B bis 2D aufweisen.
  • Unter Bezugnahme auf 6A und 6B werden Querschnittansichten 600A, 600B von einigen alternativen Ausführungsformen der Bildsensoren von 4A und 4B bereitgestellt, wobei die Bildsensoren an den Rückseiten 106b der Halbleitersubstrate 106 Verbundgitter 302 umfassen. Die Querschnittansichten 600A, 600B entsprechen mit Ausnahme des Versatzes O der Beschreibung der Querschnittansichten 300A, 300B von 3A und 3B.
  • Unter Bezugnahme auf 7 wird eine Querschnittansicht 700 von einigen alternativen Ausführungsformen des Bildsensors von 1A bereitgestellt, wobei die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 von den Absorptionssteigerungsaufbauten 112 beabstandet sind. Unter der Annahme, dass die Pixelsensoren 104 eine Breite Wp von etwa ein Mikrometer aufweisen, zeigen Simulationen, dass die CBSI-Aufbauten 102 zum Beispiel den Quantenwirkungsgrad für Strahlung von 850 Nanometer und Strahlung von 940 Nanometer verglichen mit einem Bildsensor ohne die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 jeweils um etwa 6,3 % bzw. etwa 2,8 % steigern können. Wie oben unter Bezugnahme auf 1 angemerkt umfassen die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 individuelle Paare von Intrapixel-Grabenisolationssegmenten (nicht einzeln beschriftet). Bei alternativen Ausführungsformen des Bildsensors von 7 grenzen Ränder der Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 an Ränder der Absorptionssteigerungsaufbauten 112 an, während die Absorptionssteigerungsaufbauten 112 vollständig zwischen den Intrapixel-Grabenisolationssegmenten von entsprechenden Paaren verbleiben.
  • Unter Bezugnahme auf 8 wird eine obere Gestaltung 800 von einigen Ausführungsformen eines beliebigen der CBSI-Aufbauten 102 in 7 bereitgestellt. Die Querschnittansicht des CBSI-Aufbaus in 7 kann zum Beispiel entlang der Linie C geschnitten sein. Die obere Gestaltung entspricht mit Ausnahme des Umstands, dass der Absorptionssteigerungsaufbau 112 von dem Intrapixel-Grabenisolationsaufbau 114 beabstandet ist, der Beschreibung der oberen Gestaltung 200A von 2A. Somit weist der Intrapixel-Grabenisolationsaufbau 114 eine quadratringförmige Gestaltung auf, und weist der Absorptionssteigerungsaufbau 112 eine rautenförmige Gestaltung auf. Es können jedoch andere Gestaltungen verwendet werden. Zum Beispiel kann der Intrapixel-Grabenisolationsaufbau 114 eine quadratringförmige Gestaltung oder eine andere ringförmige Gestaltung aufweisen, die den absorptionsseigernden Aufbau 112 umschreibt.
  • Unter Bezugnahme auf 9 wird eine Querschnittansicht 900 von einigen alternativen Ausführungsformen des Bildsensors von 7 bereitgestellt, wobei die Absorptionssteigerungsaufbauten 112 jeweils mehrere Vorsprünge aufweisen. Zum Beispiel weisen die Absorptionssteigerungsaufbauten 112 wie dargestellt jeweils zwei Vorsprünge mit dreieckigen Profilen auf. Es können jedoch mehr als zwei Vorsprünge und/oder andere Vorsprungsprofile verwendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 10 wird eine Querschnittansicht 1000 von einigen alternativen Ausführungsformen des Bildsensors von 7 bereitgestellt, wobei der Bildsensor an der Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 ein Verbundgitter 302 umfasst. Die Querschnittansicht 900 entspricht mit Ausnahme des Umstands, dass die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 von den Absorptionssteigerungsaufbauten 112 beabstandet sind, der Beschreibung der Querschnittansichten 300A, 300B von 3A und 3B. Bei alternativen Ausführungsformen weisen die Absorptionssteigerungsaufbauten 112 jeweils mehrere Vorsprünge auf, wofür ein Beispiel in 9 gezeigt ist.
  • Unter Bezugnahme auf 11A wird eine Querschnittansicht 1100A von einigen alternativen Ausführungsformen des Bildsensors von 1A bereitgestellt, wobei die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 säulenförmige Profile aufweisen und örtlich auf Mitten der Absorptionssteigerungsaufbauten 112 begrenzt sind. Es können jedoch andere Profile verwendet werden. Unter der Annahme, dass die Pixelsensoren 104 eine Breite Wp von etwa ein Mikrometer aufweisen, zeigen Simulationen, dass die CBSI-Aufbauten 102 zum Beispiel den Quantenwirkungsgrad für Strahlung von 850 Nanometer und Strahlung von 940 Nanometer verglichen mit einem Bildsensor ohne die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 jeweils um etwa 2,2 % bzw. etwa 0,8 % steigern können.
  • Unter Bezugnahme auf 11B wird eine Querschnittansicht 1100B von einigen alternativen Ausführungsformen des Bildsensors von 11A bereitgestellt, wobei ein Unterprofil der Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 dreieckig ist. Es können jedoch andere Profile verwendet werden. Geneigte Seitenwände an der Unterseite der Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 können zum Beispiel bei Ausführungsformen, bei denen die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 ein Material mit einem kleineren Brechungsindex als jenem des Halbleitersubstrats 106 sind oder umfassen, die TIR steigern. Als Ergebnis wird Strahlung, die nicht absorbiert durch das Halbleitersubstrat 106 verlaufen ist und von einem darunterliegenden Zwischenverbindungsaufbau (nicht gezeigt) zu der Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 zurück reflektiert wurde durch die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 wahrscheinlicher zu den Photodetektoren 108 zurück reflektiert werden. Dies wiederum steigert den Quantenwirkungsgrad der Photodetektoren 108.
  • Unter Bezugnahme auf 12 wird eine obere Gestaltung 1200 von einigen Ausführungsformen eines beliebigen der CBSI-Aufbauten 102 in 11A und 11B bereitgestellt. Die Querschnittansicht des CBSI-Aufbaus in 11A und 11B kann zum Beispiel entlang der Linie D geschnitten sein. Die obere Gestaltung 1200 entspricht mit Ausnahme des Umstands, dass der Intrapixel-Grabenisolationsaufbau 114 eine quadratisch geformte Gestaltung aufweist und örtlich auf eine Mitte des Absorptionssteigerungsaufbaus 112 begrenzt ist, der Beschreibung der oberen Gestaltung 200A von 2A. Es können jedoch andere Gestaltungen verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen erhöht das Vergrößern der Breite Wti des Intrapixel-Grabenisolationsaufbaus 114 den Quantenwirkungsgrad bei einer Strahlung von 850 Nanometer und/oder 940 Nanometer.
  • Unter Bezugnahme auf 13 wird eine Querschnittansicht 1300 von einigen alternativen Ausführungsformen des Bildsensors von 11A bereitgestellt, wobei die CBSI-Aufbauten 102 jeweils mehrere Absorptionssteigerungsaufbauten 112 und mehrere Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 umfassen. Zum Beispiel umfassen die CBSI-Aufbauten 102 wie veranschaulicht jeweils zwei Absorptionssteigerungsaufbauten 112 und zwei Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114. Es können jedoch mehr als zwei Absorptionssteigerungsaufbauten 112 und/oder mehr als zwei Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 verwendet werden. Die Absorptionssteigerungsaufbauten 112 und die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 sind so paarweise bereitgestellt, dass jedes Paar einen Absorptionssteigerungsaufbau und einen Intrapixel-Grabenisolationsaufbau aufweist. Ferner entspricht jedes Paar der Darstellung und Beschreibung eines CBSI-Aufbaus 102 von 11A und/oder 12.
  • Obwohl 13 die Verwendung von Ausführungsformen der Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 in 11A darstellt, können auch Ausführungsformen der Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 in 11B verwendet werden. Somit sollte sich verstehen, dass die Unterprofile der Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 alternativ wie in 11B dargestellt dreieckig sein können. Es können auch andere Unterprofile verwendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 14A und 14B werden Querschnittansichten 1400A, 1400B von einigen alternativen Ausführungsformen der Bildsensoren von 11A und 11B bereitgestellt, wobei die Bildsensoren an den Rückseiten 106b der Halbleitersubstrate 106 Verbundgitter 302 umfassen. Die Querschnittansichten 14A und 14B entsprechen mit Ausnahme des Umstands, dass die Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 säulenförmige Profile aufweisen und örtlich auf Mitten der Absorptionssteigerungsaufbauten 112 begrenzt sind, der Beschreibung der Querschnittansichten 300A, 300B von 3A und 3B. Und obwohl 14A und 14B die CBSI-Aufbauten 102 jeweils mit einem einzelnen Intrapixel-Grabenisolationsaufbau 114 und einem einzelnen Absorptionssteigerungsaufbau 112 darstellen, können die CBSI-Aufbauten 102 bei alternativen Ausführungsformen jeweils zwei oder mehr Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 und zwei oder mehr Absorptionssteigerungsaufbauten 112 aufweisen. Ein Beispiel für eine solche Ausgestaltung ist unter Bezugnahme auf 13 dargestellt und beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf 15 wird eine Querschnittansicht 1500 von einigen Ausführungsformen eines dreidimensionalen (3D) BSI-Bildsensors, der CBSI-Aufbauten 102 umfasst, bereitgestellt. Der 3D-BSI-Bildsensor umfasst einen ersten integrierten Chip 1502 und einen zweiten integrierten Chip 1504, die aneinander gebondet sind. Der erste integrierte Chip 1502 umfasst ein erstes Substrat 106, einen ersten Zwischenverbindungsaufbau 1506, und mehrere Transfertransistoren 1508. Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur einer der Transfertransistoren 1508 mit 1508 beschriftet.
  • Der erste Zwischenverbindungsaufbau 1506 und die Transfertransistoren 1508 befinden sich an einer Vorderseite des ersten Substrats 106, und die Transfertransistoren 1508 befinden sich zwischen dem ersten Zwischenverbindungsaufbau 1506 und dem ersten Substrat 106. Der erste Zwischenverbindungsaufbau 1506 umfasst eine erste dielektrische Zwischenverbindungsschicht 1510, und umfasst ferner mehrere erste Drähte 1512 und mehrere erste Durchkontaktierungen 1514. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur einige der ersten Drähte 1512 mit 1512 beschriftet und nur einige der ersten Durchkontaktierungen 1514 mit 1514 beschriftet. Die ersten Drähte 1512 und die ersten Durchkontaktierungen 1514 sind leitend und abwechselnd in der ersten dielektrischen Zwischenverbindungsschicht 1510 gestapelt, um Leiterbahnen zu definieren. Die Transfertransistoren 1508 umfassen individuelle Transfergatestapel 1516 und individuelle Source/Drain-Bereiche. Erste Source/Drain-Bereiche der Transfertransistoren 1508 sind durch Photodetektoren 108 in dem ersten Substrat 106 definiert, und zweite Source/Drain-Bereiche der Transfertransistoren 1508 sind durch schwebende Diffusions(floating diffusion, FD)bereiche 1518 in dem ersten Substrat 106 definiert. Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur einer der Transfergatestapel 1516 mit 1516 beschriftet, nur einer der Photodetektoren 108 mit 108 beschriftet, und nur einer der FD-Bereiche 1518 mit 1518 beschriftet.
  • Bei einigen Ausführungsformen erstreckt sich ein vorderseitiger Isolationsaufbau 1520 in das erste Substrat 106. Zur Erleichterung der Darstellung ist nur ein Segment des vorderseitigen Isolationsaufbaus 1520 mit 1520 beschriftet. Bei einigen Ausführungsformen trennt der vorderseitige Isolationsaufbau 1520 die Transfertransistoren 1508 und/oder grenzt er an einen Anschlussflächenaufbau 1522 an. Der Anschlussflächenaufbau 1522 ist durch eine Anschlussflächenöffnung 1524 freigelegt und von einer dielektrischen Anschlussflächenverkleidung 1526 und einer dielektrischen Anschlussflächenschicht 1528 umgeben. Der vorderseitige Isolationsaufbau 1520 kann zum Beispiel ein flacher Grabenisolations(shallow trench isolation, STI)aufbau oder ein anderer geeigneter Isolationsaufbau sein oder einen solchen umfassen.
  • Der zweite integrierte Chip 1504 umfasst ein zweites Substrat 1529, einen zweiten Zwischenverbindungsaufbau 1530, und mehrere Logiktransistoren 1532. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur einige der Logiktransistoren 1532 mit 1532 beschriftet. Der zweite integrierte Chip 1504 ist so an den ersten integrierten Chip 1520 gebondet, dass sich der erste und der zweite Zwischenverbindungsaufbau 1506, 1530 zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat 106, 1529 befinden. Der zweite integrierte Chip 1504 kann zum Beispiel Bildsignalverarbeitungs(image signal processing, ISP)schaltungen, Lese- und/oder Schreibschaltungen, oder andere geeignete Schaltungen zum Auslesen der Photodetektoren 108 umfassen.
  • Der zweite Zwischenverbindungsaufbau 1530 und die Logiktransistoren 1532 befinden sich an einer Vorderseite des zweiten Substrats 1529, und die Logiktransistoren 1532 befinden sich zwischen dem zweiten Zwischenverbindungsaufbau 1530 und dem zweiten Substrat 1529. Der zweite Zwischenverbindungsaufbau 1530 umfasst eine zweite dielektrische Zwischenverbindungsschicht 1534, und umfasst ferner mehrere zweite Drähte 1536 und mehrere zweite Durchkontaktierungen 1538. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur einige der zweiten Drähte 1536 mit 1536 beschriftet und nur einige der zweiten Durchkontaktierungen 1538 mit 1538 beschriftet. Die zweiten Drähte 1536 und die zweiten Durchkontaktierungen 1538 sind leitend und abwechselnd in der zweiten dielektrischen Zwischenverbindungsschicht 1534 gestapelt, um Leiterbahnen zu definieren.
  • CBSI-Aufbauten 102 und ein Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116 erstrecken sich in eine Rückseite des ersten Substrats 106. Die CBSI-Aufbauten 102 liegen über den Photodetektoren 108, und der Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116 trennt die Photodetektoren 108. Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur eines von drei dargestellten Segmenten des Interpixel-Grabenisolationsaufbaus 116 mit 116 beschriftet. Die CBSI-Aufbauten 102 und der Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116 können zum Beispiel wie unter Bezugnahme auf eine beliebige der vorhergehenden Figuren (z.B. 1A oder 6B) dargestellt und beschrieben sein. Der Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116 ist durch eine erste rückseitige Verkleidung 318, ein Paar von zweiten rückseitigen Verkleidungen 320a, 320b, die dritte rückseitige Verkleidung 1540, oder jede beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten definiert. Bei alternativen Ausführungsformen sind die CBSI-Aufbauten 102 von diesen Verkleidungen 318, 320a, 320b, 1540 unabhängig. Die erste und die dritte rückseitige Verkleidung 318, 1540 können zum Beispiel Siliziumoxid und/oder ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) sein oder umfassen, und/oder die zweiten rückseitigen Verkleidungen 320a, 320b können zum Beispiel ein Dielektrikum (Dielektrika) mit hohem k und/oder ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) sein oder umfassen.
  • Eine Kappenschicht 1544 bedeckt das erste Metallgitter 1542, und eine Ätzstoppschicht 1546, eine Metallschicht 312, eine rückseitige dielektrische Schicht 314b, und eine Hartmaskenschicht 316 sind über der Kappenschicht 1544 gestapelt. Die Kappenschicht 1544 kann zum Beispiel Siliziumoxid und/oder ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) sein oder umfassen, und/oder die Ätzstoppschicht 1546 kann zum Beispiel Siliziumnitrid und/oder ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) sein oder umfassen. Die Metallschicht 312, die rückseitige dielektrische Schicht 314b, und die Hartmaskenschicht 316 definieren ein zweites Metallgitter 304, ein zweites dielektrisches Gitter 306 und ein Hartmaskengitter 308 (zusammen ein Verbundgitter 302). Ferner definiert die Metallschicht 312 Vorsprünge 1548, die sich in das erste Substrat 106 erstrecken. Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur einer von zwei dargestellten Vorsprüngen 1548 mit 1548 beschriftet.
  • Eine Verbundgitterverkleidung 3140 verkleidet das Verbundgitter 302, und Farbfilter 320 sind über der Verbundgitterverkleidung 3140 in das Verbundgitter 302 eingelassen. Ferner liegen Mikrolinsen 322 über den Farbfiltern 320. Eine Substratdurchkontaktierung (through substrate via, TSV) 1550 ragt durch das erste Substrat 106 und den ersten Zwischenverbindungsaufbau 1506 zu dem zweiten Zwischenverbindungsaufbau 1530 und ist an dem ersten Substrat 106 von einem Paar von TSV-Verkleidungen 1552, 1554 umgeben. Eine erste TSV-Verkleidung 1552 des Paars kann zum Beispiel Siliziumoxid und/oder ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) sein oder umfassen, wohingegen eine zweite TSV-Verkleidung 1554 des Paars zum Beispiel Siliziumnitrid und/oder ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) sein oder umfassen kann.
  • Obwohl 15 die Verwendung von Ausführungsformen der CSBI-Aufbauten 102 in 1A darstellt, versteht sich, dass bei alternativen Ausführungsformen Ausführungsformen der CBSI-Aufbauten 102 in einer beliebigen der vorhergehenden Figuren verwendet werden können. Zum Beispiel kann der 3D-BSI-Bildsensor von 158 alternativ Ausführungsformen der CBSI-Aufbauten 102 in 1B oder 7 aufweisen.
  • Unter Bezugnahme auf 16 bis 20 wird eine Reihe von Querschnittansichten 1600 bis 2000 von einigen Ausführungsformen eines Verfahrens zur Bildung eines Bildsensors, der CBSI-Aufbauten umfasst, bereitgestellt. Die Querschnittansichten 1600 bis 2000 stellen das Verfahren unter Verwendung des Bildsensors von 1A dar, können aber auch verwendet werden, um den Bildsensor in einer beliebigen der 1B, 4A, 4B, 7, 9, 11A, 11B und 13 zu bilden.
  • Wie durch die Querschnittansicht 1600 von 16 dargestellt werden an einer Vorderseite 106f eines Halbleitersubstrats 106 Pixelsensoren 104 gebildet, und wird das Halbleitersubstrat 106 bei einigen Ausführungsformen anschließend verdünnt, um eine Dicke Tss des Halbleitersubstrats 106 zu verringern. Die Pixelsensoren 104 umfassen individuelle Photodetektoren 108 in dem Halbleitersubstrat 106, und umfassen bei einigen Ausführungsformen ferner individuelle Transistoren (nicht gezeigt) an der Vorderseite 106f des Halbleitersubstrats 106. Die Transistoren können zum Beispiel zum Auslesen der Photodetektoren 108 verwendet werden und/oder können zum Beispiel Transfertransistoren, Rücksetztransistoren, Auswahltransistoren, Sourcefolgertransistoren, andere geeignete Transistoren, oder eine beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten umfassen. Die Dicke Tss kann zum Beispiel etwa 3,0 bis 4,0 Mikrometer, etwa 3,5 bis 4,0 Mikrometer, oder bei Abschluss der Verdünnung etwa 3,5 bis 4,0 Mikrometer betragen. Es können jedoch andere Dicken verwendet werden.
  • Wie ebenfalls durch die Querschnittansicht 1600 von 16 dargestellt wird eine Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 strukturiert, um Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 zu bilden. Die Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 sind für die Pixelsensoren 104 individuell und liegen jeweils über diesen. Die Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 werden mit einem dreieckigen Profil gebildet, doch können andere Profile verwendet werden. Zum Beispiel können die Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 mit einem Profil, das den Absorptionssteigerungsaufbauten 112 in einer beliebigen der 1A, 1B, 7, 9, 11A, 11B, oder 13 entspricht, und/oder mit einer oberen Gestaltung, die dem Absorptionssteigerungsaufbau 112 in einer beliebigen der 2A bis 2D, 5, 8, und 12 entspricht, ausgeführt werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird das Strukturieren durch einen Ätzprozess oder einen anderen geeigneten Strukturierungsprozess durchgeführt. Der Ätzprozess kann zum Beispiel 1) das Bilden einer Maske 1604 an der Rückseite 106b des Halbleitersubstrats; 2) das Aufbringen eines oder mehrerer Ätzmittel 1606 auf die Rückseite 106b, während sich die Maske 1604 an ihrer Stelle befindet; und 3) das Abstreifen der Maske 1604 umfassen. Die Maske 1604 kann zum Beispiel ein Photoresist, Siliziumnitrid, ein anderes geeignetes Maskenmaterial, oder jede beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten sein oder umfassen.
  • Wie durch die Querschnittansicht 1700 von 17 veranschaulicht wird die Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 ferner strukturiert, um Intrapixel-Isolationsgräben 1702 zu bilden. Die Intrapixel-Isolationsgräben 1702 sind für die Pixelsensoren 104 individuell und grenzen an die Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 (siehe 16) an und/oder überlappen diese. Die Intrapixel-Isolationsgräben 1702 können mit einem Profil, das den Intrapixel-Grabenisolationsaufbauten 114 in einer beliebigen der 1A, 1B, 7, 9, 11A, 11B, oder 13 entspricht, und/oder mit einer oberen Gestaltung, die dem Intrapixel-Grabenisolationsaufbau 114 in einer beliebigen der 2A bis 2D, 5, 8, und 12 entspricht, ausgeführt werden. Bei alternativen Ausführungsformen werden die Intrapixel-Isolationsgräben 1702 gebildet, bevor die Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 (siehe 16) gebildet werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird das Strukturieren durch einen Ätzprozess oder einen anderen geeigneten Strukturierungsprozess durchgeführt. Der Ätzprozess kann zum Beispiel 1) das Bilden einer Maske 1704 an der Rückseite 106b des Halbleitersubstrats; 2) das Aufbringen eines oder mehrerer Ätzmittel 1706 auf die Rückseite 106b, während sich die Maske 1704 an ihrer Stelle befindet; und 3) das Abstreifen der Maske 1704 umfassen. Die Maske 1704 kann zum Beispiel ein Photoresist, Siliziumnitrid, ein anderes geeignetes Maskenmaterial, oder jede beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten sein oder umfassen.
  • Wie durch die Querschnittansicht 1800 von 18 dargestellt wird die Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 ferner strukturiert, um einen Interpixel-Isolationsgraben 1802 zu bilden. Der Interpixel-Isolationsgraben 1802 trennt die Pixelsensoren 104 voneinander und kann, zum Beispiel, eine gitterförmige obere Gestaltung oder eine andere geeignete obere Gestaltung aufweisen.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird das Strukturieren durch einen Ätzprozess oder einen anderen geeigneten Strukturierungsprozess durchgeführt. Der Ätzprozess kann zum Beispiel 1) das Bilden einer Maske 1804 an der Rückseite 106b des Halbleitersubstrats; 2) das Aufbringen eines oder mehrerer Ätzmittel 1806 auf die Rückseite 106b, während sich die Maske 1804 an ihrer Stelle befindet; und 3) das Abstreifen der Maske 1604 umfassen. Die Maske 1804 kann zum Beispiel ein Photoresist, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, ein anderes geeignetes Maskenmaterial, oder jede beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten umfassen oder sein, und/oder das Abstreifen kann zum Beispiel durch ein Tetramethylammoniumhydroxid(THAH)-Ätzmittel und/oder ein anderes geeignetes Ätzmittel (andere geeignete Ätzmittel) durchgeführt werden.
  • Wie durch die Querschnittansicht 1900 von 19 dargestellt wird eine rückseitige dielektrische Schicht 110 gebildet, die die Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 abdeckt und ferner den Interpixel-Isolationsgraben 1802 (siehe 18), die Intra-Pixel-Isolationsgräben 1702 (siehe 17), und die Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 (siehe 16) füllt. Die rückseitige dielektrische Schicht 110 definiert CBSI-Aufbauten 102 in den Intrapixel-Isolationsgräben 1702 und den Absorptionssteigerungsöffnungen 1602, und definiert ferner einen Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116 in dem Interpixel-Isolationsgraben 1802. Die rückseitige dielektrische Schicht kann zum Beispiel Siliziumoxid, ein Dielektrikum mit hohem k, ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika), oder jede beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten sein oder umfassen. Bei einigen Ausführungsformen ist oder umfasst die rückseitige dielektrische Schicht 110 ein Material mit einem Brechungsindex, der niedriger als jener des Halbleitersubstrats 106 ist, um die TIR zu fördern.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Bildung der rückseitigen dielektrischen Schicht 110 1) das Abscheiden der rückseitigen dielektrischen Schicht 110; und 2) das Durchführen einer Planarisierung in eine obere Fläche oder Oberseite der rückseitigen dielektrischen Schicht 110. Das Abscheiden kann zum Beispiel durch eine chemische Gasphasenabscheidung (chemical vapor deposition CVD), eine physikalische Gasphasenabscheidung (physical vapor deposition, PVD), Sputtern, eine thermische Oxidation, einen anderen geeigneten Abscheidungsprozess (andere geeignete Abscheidungsprozesse), oder jede beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten durchgeführt werden. Die Planarisierung kann zum Beispiel durch ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP) und/oder einen anderen geeigneten Planarisierungsprozess (andere geeignete Planarisierungsprozesse) durchgeführt werden.
  • Wie durch die Schnittansicht 2000 von 20 dargestellt werden Farbfilter 120 und Mikrolinsen 122 auf die rückseitige dielektrische Schicht 110 gestapelt gebildet. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur einige der Farbfilter 120 mit 120 beschriftet und nur einige der Mikrolinsen 122 mit 122 beschriftet.
  • Obwohl die in 16 bis 20 gezeigten Querschnittansichten 1600 bis 2000 unter Bezugnahme auf ein Verfahren beschrieben sind, wird sich verstehen, dass die in 16 bis 20 gezeigten Aufbauten nicht auf das Verfahren beschränkt sind, sondern von dem Verfahren gesondert eigenständig sein können. Obwohl 16 bis 20 als eine Reihe von Handlungen beschrieben sind, wird sich verstehen, dass diese Handlungen nicht beschränkend sind, so dass die Reihenfolge der Handlungen bei anderen Ausführungsformen geändert werden kann, und die offenbarten Verfahren auch auf andere Aufbauten anwendbar sind. Bei anderen Ausführungsformen können einige Handlungen, die dargestellt und/oder beschrieben sind, zur Gänze oder teilweise weggelassen werden.
  • Unter Bezugnahme auf 21 wird ein Blockdiagramm 2100 von einigen Ausführungsformen des Verfahrens von 16 bis 20 bereitgestellt.
  • Bei 2102 werden ein Substrat und ein Photodetektor bereitgestellt, wobei sich der Photodetektor in dem Substrat befindet. Siehe zum Beispiel 16-
  • Bei 2104 wird eine erste Ätzung in eine Rückseite des Substrats durchgeführt, um eine Absorptionssteigerungsöffnung mit geneigten Seitenwänden zu definieren, wobei die Öffnung über dem Photodetektor liegt. Siehe zum Beispiel 16.
  • Bei 2106 wird eine zweite Ätzung in die Rückseite des Substrats durchgeführt, um einen Intrapixel-Isolationsgraben zu definieren, wobei der Intrapixel-Isolationsgraben an die Absorptionssteigerungsöffnung angrenzt. Siehe zum Beispiel 17.
  • Bei 2108 wird eine dritte Ätzung in die Rückseite des Substrats durchgeführt, um einen Interpixel-Isolationsgraben zu bilden, wobei der Interpixel-Isolationsgraben ein Paar von Segmenten umfasst, und wobei der Photodetektor, der Intrapixel-Isolationsgraben, und die Absorptionssteigerungsöffnung zwischen den Segmenten angeordnet sind. Siehe zum Beispiel 18.
  • Bei 2110 wird eine rückseitige dielektrische Schicht gebildet, die die Rückseite des Substrats abdeckt und ferner den Interpixel- und den Intrapixel-Isolationsgraben und die Absorptionssteigerungsöffnung füllt, um einen CBSI-Aufbau und einen Interpixel-Grabenisolationsaufbau zu bilden. Siehe zum Beispiel 19. Ein Teil des CBSI-Aufbaus in dem Intrapixel-Isolationsgraben (d.h., ein Intrapixel-Grabenisolationsaufbau) verhindert, dass Strahlung zwischen Pixelsensoren verläuft, und reflektiert Strahlung, die den Photodetektor verlässt, zu dem Photodetektor zurück. Ebenso reflektiert ein Teil des CBSI-Aufbaus in der Absorptionssteigerungsöffnung (d.h., ein Absorptionssteigerungsaufbau) Strahlung, die den Photodetektor verlässt, zu dem Photodetektor zurück. Der CBSI-Aufbau kann das Reflexionsvermögen zum Beispiel durch eine TIR erreichen und weist die Wirkung des Verringerns von Quersprechen, des Erhöhens der Absorption, und des Erhöhens des Quantenwirkungsgrads auf.
  • Bei 2112 werden Farbfilter und Mikrolinsen auf der rückseitigen dielektrischen Schicht gebildet. Siehe zum Beispiel 20.
  • Obwohl das Blockdiagramm 2100 von 21 hier als eine Reihe von Handlungen oder Ereignissen dargestellt und beschrieben ist, wird sich verstehen, dass die dargestellte Reihenfolge dieser Handlungen oder Ereignisse nicht in einem beschränkenden Sinn interpretiert werden soll. Zum Beispiel können einige Handlungen in unterschiedlichen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen oder Ereignissen neben jenen, die hier dargestellt und/oder beschrieben sind, stattfinden. Ferner kann es sein, dass nicht alle dargestellten Handlungen benötigt werden, um einen oder mehr Gesichtspunkte oder Ausführungsformen der vorliegenden Beschreibung umzusetzen, und können eine oder mehrere der hier dargestellten Handlungen in einer oder mehr gesonderten Handlungen und/oder Phasen ausgeführt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 22 bis 28 wird eine Reihe von Querschnittansichten 2200 bis 2800 von einigen alternativen Ausführungsformen eines Verfahrens zur Bildung eines Bildsensors, der CBSI-Aufbauten umfasst, bereitgestellt, wobei der Bildsensor ferner ein Verbundgitter umfasst. Ferner werden Interpixel-Grabenisolationsaufbauten nach den CBSI-Aufbauten gebildet. Die Querschnittansichten 2200 bis 2800 stellen das Verfahren unter Verwendung des Bildsensors von 3A dar, können aber auch verwendet werden, um den Bildsensor in einer beliebigen der 3B, 6A, 6B, 10, 14A, und 14B zu bilden.
  • Wie durch die Querschnittansicht 2200 von 22 dargestellt werden an einer Vorderseite 106f eines Halbleitersubstrats 106 Pixelsensoren 104 gebildet, und wird das Halbleitersubstrat 106 bei einigen Ausführungsformen verdünnt. Ferner wird eine Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 strukturiert, um Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 und Intrapixel-Isolationsgräben 1702 zu bilden. Die Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 und die Intrapixel-Isolationsgräben 1702 können zum Beispiel wie unter Bezugnahme auf 16 und 17 beschrieben sein und/oder können zum Beispiel wie unter Bezugnahme auf 17 und 17 beschrieben gebildet werden.
  • Wie durch die Querschnittansicht 2300 von 23 dargestellt wird eine CBSI-Schicht 2302 gebildet, die die Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 abdeckt und ferner die Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 (siehe 22) und die Intrapixel-Isolationsgräben 1702 (siehe 22) füllt. Die CSBI-Schicht 2302 kann zum Beispiel Siliziumoxid und/oder ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) sein oder umfassen. Ferner kann die CBSI-Schicht 2302 zum Beispiel einen Brechungsindex aufweisen, der niedriger als jener des Halbleitersubstrats 106 ist. Bei einigen Ausführungsformen wird die CBSI-Schicht 2302 durch CVD, PVD, thermische Oxidation, einen anderen geeigneten Prozess (andere geeignete Prozesse), oder eine beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten gebildet.
  • Wie durch die Querschnittansicht 2400 von 24 dargestellt, wird eine Planarisierung in die CBSI-Schicht 2302 (siehe 23) durchgeführt, bis das Halbleitersubstrat 106 erreicht wird, um CBSI-Aufbauten 102 zu bilden. Ferner wird die Rückseite 106b des Halbleitersubstrats 106 strukturiert, um einen Interpixel-Isolationsgraben 1802 zu bilden. Der Interpixel-Isolationsgraben 1802 trennt die Pixelsensoren 104 voneinander und kann zum Beispiel wie unter Bezugnahme auf 18 beschrieben gebildet werden. Die Planarisierung kann zum Beispiel durch ein CMP oder einen anderen geeigneten Planarisierungsprozess durchgeführt werden.
  • Wie in der Querschnittansicht 2500 von 25 dargestellt werden eine erste rückseitige Verkleidung 318, eine zweite rückseitige Verkleidung 320 und eine erste rückseitige dielektrische Schicht 314a gebildet. Die erste und die zweite rückseitige Verkleidung 318, 320 verkleiden den Interpixel-Isolationsgraben 1802 (siehe 24), und die erste rückseitige dielektrische Schicht 314a füllt den Interpixel-Isolationsgraben 1802 über der ersten und der zweiten rückseitigen Verkleidung 318, 320. Die erste rückseitige Verkleidung 318, die zweite rückseitige Verkleidung 320 und die erste rückseitige dielektrische Schicht 314a definieren zusammen einen Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116 in dem Interpixel-Isolationsgraben 1802. Die erste rückseitige Verkleidung 318 und/oder die erste rückseitige dielektrische Schicht 314a kann zum Beispiel Siliziumoxid und/oder ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) sein oder umfassen. Bei einigen Ausführungsformen sind die erste rückseitige Verkleidung 318 und die erste rückseitige dielektrische Schicht 314a das gleiche Material. Die zweite rückseitige Verkleidung 320 kann zum Beispiel ein Dielektrikum mit hohem k und/oder ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) sein oder umfassen.
  • Die erste und die zweite rückseitige Verkleidung 318, 320 können zum Beispiel durch CVD, PVD, thermische Oxidation, einen anderen geeigneten Abscheidungsprozess (andere geeignete Abscheidungsprozesse), oder jede beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten gebildet werden. Die erste rückseitige dielektrische Schicht 314a kann zum Beispiel durch Abscheiden der ersten rückseitigen dielektrischen Schicht 314a und danach Durchführen einer Planarisierung in die erste rückseitige dielektrische Schicht 314a gebildet werden. Die Planarisierung kann zum Beispiel durch ein CMP oder einen anderen geeigneten Planarisierungsprozess durchgeführt werden.
  • Bei alternativen Ausführungsformen wird auf die Bildung der CBSI-Schicht 2302 in 23 und die Planarisierung in 24 verzichtet. Bei derartigen alternativen Ausführungsformen verkleiden die erste rückseitige Verkleidung 318 und die zweite rückseitige Verkleidung 320 die Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 (siehe 22) und die Intrapixel-Isolationsgräben 1702 (siehe 22). Ferner füllt die erste rückseitige dielektrische Schicht 314a die Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 und die Intrapixel-Isolationsgräben 1702 über der ersten rückseitigen Verkleidung 318 und der zweiten rückseitigen Verkleidung 320. Entsprechend können die CBSI-Aufbauten 102 bei alternativen Ausführungsformen zum Beispiel durch die erste rückseitige Verkleidung 318, die zweite rückseitige Verkleidung 320 und die erste rückseitige dielektrische Schicht 314a definiert werden.
  • Wie durch die Querschnittansicht 2600 von 26 dargestellt, werden eine Metallschicht 312, eine zweite rückseitige dielektrische Schicht 314b, und eine Hartmaskenschicht 316 (zusammen ein Verbundgitterfilm) auf die erste rückseitige dielektrische Schicht 314a gestapelt gebildet.
  • Wie durch die Querschnittansicht 2700 von 27 dargestellt werden die Metallschicht 312, die zweite rückseitige dielektrische Schicht 314b, und die Hartmaskenschicht 316 strukturiert, um ein Verbundgitter 302 zu definieren und Farbfilteröffnungen 2702, die über den Pixelsensoren 104 liegen, zu bilden. Bei einigen Ausführungsformen wird das Strukturieren durch einen Ätzprozess oder einen anderen geeigneten Strukturierungsprozess durchgeführt. Der Ätzprozess kann zum Beispiel 1) das Bilden einer Maske 2704 auf der Hartmaskenschicht 316; 2) das Aufbringen eines oder mehrerer Ätzmittel, während sich die Maske 2704 an ihrer Stelle befindet; und 3) das Abstreifen der Maske 2704 umfassen.
  • Wie durch die Querschnittansicht 2800 von 28 veranschaulicht wird eine Verbundgitterverkleidung 3140 gebildet, die die Hartmaskenschicht 316 abdeckt und die Farbfilteröffnungen 2702 (siehe 27) verkleidet. Ferner werden über der Verbundgitterverkleidung 3140 Farbfilter 120, die die Farbfilteröffnungen 2702 füllen, gebildet, und auf den Farbfiltern 120 Mikrolinsen 122 gebildet. Die Verbundgitterverkleidung 3140 kann zum Beispiel Siliziumoxid oder ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) sein oder umfassen.
  • Obwohl die in 22 bis 28 gezeigten Querschnittansichten 2200 bis 2800 unter Bezugnahme auf ein Verfahren beschrieben sind, wird sich verstehen, dass die in 22 bis 28 gezeigten Aufbauten nicht auf das Verfahren beschränkt sind, sondern von dem Verfahren gesondert eigenständig sein können. Obwohl 22 bis 28 als eine Reihe von Handlungen beschrieben sind, wird sich verstehen, dass diese Handlungen nicht beschränkend sind, so dass die Reihenfolge der Handlungen bei anderen Ausführungsformen geändert werden kann, und die offenbarten Verfahren auch auf andere Aufbauten anwendbar sind. Bei anderen Ausführungsformen können einige Handlungen, die dargestellt und/oder beschrieben sind, zur Gänze oder teilweise weggelassen werden.
  • Unter Bezugnahme auf 29 wird ein Blockdiagramm 2900 von einigen Ausführungsformen des Verfahrens von 22 bis 28 bereitgestellt.
  • Bei 2902 werden ein Substrat und ein Photodetektor bereitgestellt, wobei sich der Photodetektor in dem Substrat befindet. Siehe zum Beispiel 22.
  • Bei 2904 wird eine erste Ätzung in eine Rückseite des Substrats durchgeführt, um eine Absorptionssteigerungsöffnung mit geneigten Seitenwänden zu definieren, wobei die Öffnung über dem Photodetektor liegt. Siehe zum Beispiel 22.
  • Bei 2906 wird eine zweite Ätzung in die Rückseite des Substrats durchgeführt, um einen Intrapixel-Isolationsgraben zu definieren, wobei der Intrapixel-Isolationsgraben an die Absorptionssteigerungsöffnung angrenzt. Siehe zum Beispiel 22.
  • Bei 2908 wird eine erste dielektrische Schicht gebildet, die die Rückseite des Substrats abdeckt und ferner die Absorptionssteigerungsöffnung und den Intrapixel-Isolationsgraben füllt. Siehe zum Beispiel 23.
  • Bei 2910 wird eine Planarisierung bis zu dem Substrat in die erste dielektrische Schicht durchgeführt, um in der Absorptionssteigerungsöffnung und dem Intrapixel-Isolationsgraben einen CBSI-Aufbau zu bilden. Siehe zum Beispiel 24. Der CBSI-Aufbau dient als Reflektor, um die Strahlung unter Verwendung von, zum Beispiel, einer TIR auf das Substrat zu begrenzen. Durch das Begrenzen der Strahlung verringert der CBSI-Aufbau ein Quersprechen, erhöht er die Absorption, und erhöht er den Quantenwirkungsgrad.
  • Bei 2912 wird eine dritte Ätzung in die Rückseite des Substrats durchgeführt, um einen Interpixel-Isolationsgraben zu bilden, wobei der Interpixel-Isolationsgraben ein Paar von Segmenten umfasst, und wobei der Photodetektor und der CBSI-Aufbau zwischen den Segmenten angeordnet sind. Siehe zum Beispiel 24.
  • Bei 2914 wird eine zweite dielektrische Schicht abgeschieden, die die Rückseite des Substrats abdeckt und ferner den Interpixel-Isolationsgraben füllt. Siehe zum Beispiel 25.
  • Bei 2916 wird eine Planarisierung in die zweite dielektrische Schicht durchgeführt, um eine obere Fläche oder Oberseite der zweiten dielektrischen Schicht abzuflachen und in dem Interpixel-Isolationsgraben einen Interpixel-Grabenisolationsaufbau zu bilden. Siehe zum Beispiel 25.
  • Bei 2918 werden ein Verbundgitter, Farbfilter und Mikrolinsen auf der zweiten dielektrischen Schicht gebildet. Siehe zum Beispiel 26 bis 28.
  • Obwohl das Blockdiagramm 2900 von 29 hier als eine Reihe von Handlungen oder Ereignissen dargestellt und beschrieben ist, wird sich verstehen, dass die dargestellte Reihenfolge dieser Handlungen oder Ereignisse nicht in einem beschränkenden Sinn interpretiert werden soll. Zum Beispiel können einige Handlungen in unterschiedlichen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen oder Ereignissen neben jenen, die hier dargestellt und/oder beschrieben sind, stattfinden. Ferner kann es sein, dass nicht alle dargestellten Handlungen benötigt werden, um einen oder mehr Gesichtspunkte oder Ausführungsformen der vorliegenden Beschreibung umzusetzen, und können eine oder mehrere der hier dargestellten Handlungen in einer oder mehr gesonderten Handlungen und/oder Phasen ausgeführt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 30 bis 46 wird eine Reihe von Querschnittansichten 3000 bis 4600 von einigen Ausführungsformen eines Verfahrens zur Bildung eines 3D-BSI-Bildsensors, der CBSI-Aufbauten umfasst, bereitgestellt. Die Querschnittansichten 3000 bis 4600 stellen das Verfahren unter Verwendung des 3D-BSI-Bildensors von 15 dar, können aber auch verwendet werden, um alternative Ausführungsformen des 3D-BSI-Bildsensors mit Ausführungsformen der CBSI-Aufbauten in einer beliebigen der vorhergehenden Figuren zu bilden.
  • Wie durch die Querschnittansicht 3000 von 30 dargestellt werden ein erster integrierter Chip 1502 und ein zweiter integrierter Chip 1504 an ihren Vorderseiten aneinander gebondet. Der erste und der zweite integrierte Chip 1502, 1504 können zum Beispiel wie unter Bezugnahme auf 15 beschrieben sein. Das Bonden kann zum Beispiel durch Schmelzbonden, Hybridbonden, oder einen anderen geeigneten Bondprozess durchgeführt werden.
  • Wie durch die Querschnittansicht 3100 von 31 dargestellt wird ein erstes Substrat 106 des ersten integrierten Chips 1502 verdünnt, um eine Dicke Tss des ersten Substrats 106 zu verringern. Die Dicke Tss kann zum Beispiel auf etwa 2,5 Mikrometer oder eine andere geeignete Dicke verringert werden. Wie ebenfalls dargestellt wird an einer Rückseite des ersten Substrats 106 eine dielektrische Opferschicht 3102 gebildet. Die dielektrische Opferschicht 3102 kann zum Beispiel Siliziumoxid oder ein anderes geeignetes Dielektrikum (andere geeignete Dielektrika) sein oder umfassen.
  • Wie durch die Querschnittansicht 3200 von 32 dargestellt wird eine Rückseite des ersten Substrats 106 strukturiert, um Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 und Intrapixel-Isolationsgräben 1702 zu bilden, die über den Photodetektoren 108 liegen, und um ferner einen Interpixel-Isolationsgraben 1802 zu bilden, der die Photodetektoren 108 trennt. Das Strukturieren kann zum Beispiel gemäß den Handlungen, die unter Bezugnahme auf 16 bis 18 dargestellt und beschrieben wurden, durchgeführt werden. Außerdem wird die dielektrische Opferschicht 3102 (siehe 31) zum Beispiel durch einen Ätzprozess, einen Reinigungsprozess, oder einen anderen geeigneten Beseitigungsprozess beseitigt.
  • Wie durch die Querschnittansicht 3300 von 33 dargestellt werden eine erste rückseitige Verkleidung 318, ein Paar von zweiten rückseitigen Verkleidungen 320a, 320b, eine dritte rückseitige Verkleidung 1540, und eine Metallschicht 3302 auf die Rückseite des ersten Substrats 106 gestapelt gebildet und füllen sie die Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 (siehe 32, die Intrapixel-Isolationsgräben 1702 (siehe 32), und den Interpixel-Isolationsgraben 1802 (siehe 32). Dies bildet CBSI-Aufbauten in den Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 und den Intrapixel-Isolationsgräben 1702, und bildet ferner einen Interpixel-Grabenisolationsaufbau 116 in dem Interpixel-Isolationsgraben 1802 und ein erstes Metallgitter 1542 in dem Interpixel-Isolationsgraben 1802. Es ist zu beachten, dass es aufgrund des Maßstabs der Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 und der Intrapixel-Isolationsgräben 1702 nicht praktisch war, die erste rückseitige Verkleidung 318, das Paar von zweiten rückseitigen Verkleidungen 320a, 320b, und die dritte rückseitige Verkleidung 1540 in den Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 und den Intrapixel-Isolationsgräben 1702 zu zeigen. Daher wurde die Schraffierung der CBSI-Aufbauten 102 verändert und stellt sie die erste rückseitige Verkleidung 318, eine oder beide aus den zweiten rückseitigen Verkleidungen 320a, 320b, die dritte rückseitige Verkleidung 1540, oder jede beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten dar.
  • Bei alternativen Ausführungsformen werden die Absorptionssteigerungsöffnungen 1602 und die Intrapixel-Isolationsgräben 1702 vor dem Bilden der ersten rückseitigen Verkleidung 318 mit einem dielektrischen Material gefüllt. Zum Beispiel kann das dielektrische Material vor dem Bilden der ersten rückseitigen Verkleidung 318 abgeschieden und planarisiert werden. Ein Beispiel dafür ist in 23 und 24 gezeigt.
  • Wie durch die Querschnittansicht 3400 von 34 dargestellt wird eine Rückätzung in die Metallschicht 3302 durchgeführt, um eine obere Fläche der Metallschicht 3302 auf unter eine obere Fläche der dritten rückseitigen Verkleidung 1540 zu vertiefen. Die Rückätzung kann zum Beispiel auch die dritte rückseitige Verkleidung 1540 verdünnen. Zudem wird nach der Rückätzung eine Kappenschicht 1544 gebildet, die die dritte rückseitige Verkleidung 1540 und das erste Metallgitter 1542 abdeckt. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Bildung der Kappenschicht 1544 das Abscheiden der Kappenschicht 1544 und anschließend das Durchführen einer Planarisierung in die Kappenschicht. Es können jedoch andere Prozesse verwendet werden.
  • Wie durch die Querschnittansicht 3500 von 35 dargestellt wird an der Rückseite des ersten Substrats 106 ein Strukturierungsprozess durchgeführt, um eine TSV-Öffnung 3502 zu bilden. Der Strukturierungsprozess kann zum Beispiel durch einen Photolithographie/Ätzprozess oder einen anderen geeigneten Strukturierungsprozess durchgeführt werden. Außerdem wird ein Paar von TSV-Verkleidungen 1552, 1554 gebildet, die die Kappenschicht 1544 abdecken und die TSV-Öffnung 3502 verkleiden.
  • Wie durch die Querschnittansicht 3600 von 36 dargestellt wird an der Rückseite des ersten Substrats 106 ein Strukturierungsprozess durchgeführt, um die TSV-Öffnung 3502 bis zu einem zweiten Zwischenverbindungsaufbau 1530 des zweiten integrierten Chips 1504 zu verlängern. Der Strukturierungsprozess kann zum Beispiel durch einen Photolithographie/Ätzprozess oder einen anderen geeigneten Strukturierungsprozess durchgeführt werden.
  • Wie durch die Querschnittansicht 3700 von 37 dargestellt wird die TSV-Öffnung 3502 (siehe 36) mit einem leitenden Material gefüllt, um in der TSV-Öffnung 3502 eine TSV 1550 zu bilden. Ein Prozess zum Füllen der TSV-Öffnung 3502 kann zum Beispiel das Abscheiden einer leitenden Schicht, die die TSV-Öffnung 3502 füllt, und das Durchführen einer Planarisierung in die leitende Schicht umfassen. Zudem wird eine Ätzstoppschicht 1546 gebildet, die die TSV 1550, die Kappenschicht 1544 und die TSV-Verkleidungen 1552, 1554 abdeckt.
  • Wie durch die Querschnittansicht 3800 von 38 dargestellt, wird an der Rückseite des ersten Substrats 106 ein Strukturierungsprozess durchgeführt, um eine erste Anschlussflächenöffnung 3802 zu bilden. Der Strukturierungsprozess kann zum Beispiel durch einen Photolithographie/Ätzprozess oder einen anderen geeigneten Strukturierungsprozess durchgeführt werden. Außerdem wird eine dielektrische Anschlussfeldverkleidung 1526 gebildet, die die Ätzstoppschicht 1546 abdeckt und die erste Anschlussflächenöffnung 3802 verkleidet.
  • Wie durch die Querschnittansicht 3900 von 39 dargestellt wird an der Rückseite des ersten Substrats 106 ein Strukturierungsprozess durchgeführt, um die erste Anschlussflächenöffnung 3802 bis zu einem ersten Zwischenverbindungsaufbau 1506 des ersten integrierten Chips 1502 zu verlängern. Der Strukturierungsprozess kann zum Beispiel durch einen Photolithographie/Ätzprozess oder einen anderen geeigneten Strukturierungsprozess durchgeführt werden. Außerdem wird über der dielektrischen Anschlussflächenverkleidung 1526 eine Anschlussflächenschicht 3902 gebildet, die die dielektrische Anschlussflächenverkleidung 1526 abdeckt und die (verlängerte) erste Anschlussflächenöffnung 3802 verkleidet.
  • Wie durch die Querschnittansicht 4000 von 40 dargestellt wird die Anschlussflächenschicht 3902 zu einem Anschlussflächenaufbau 1522 strukturiert. Das Strukturieren kann zum Beispiel auch die dielektrische Anschlussflächenverkleidung 1526 verdünnen und/oder kann zum Beispiel durch einen Photolithographie/Ätzprozess oder einen anderen geeigneten Strukturierungsprozess durchgeführt werden. Außerdem wird über dem Anschlussflächenaufbau 1522 eine dielektrische Anschlussflächenschicht 1528 gebildet, die die erste Anschlussflächenöffnung 3802 (siehe 39) füllt.
  • Wie durch die Querschnittansicht 4100 von 41 dargestellt wird die dielektrische Anschlussflächenschicht 1528 strukturiert, um Teile der dielektrischen Anschlussflächenschicht 1528 an Seiten des Anschlussflächenaufbaus 1522 teilweise zu beseitigen. Das Strukturieren kann zum Beispiel durch einen Photolithographie/Ätzprozess oder einen anderen geeigneten Strukturierungsprozess durchgeführt werden.
  • Wie durch die Querschnittansicht 4200 von 42 gezeigt werden die dielektrische Anschlussflächenschicht 1528 und die dielektrische Anschlussflächenverkleidung 1526 vertieft, bis sie örtlich auf die erste Anschlussflächenöffnung 3802 (siehe 39) begrenzt sind. Das Vertiefen kann zum Beispiel durch eine Planarisierung und/oder eine Rückätzung durchgeführt werden. Die Planarisierung kann zum Beispiel durch ein CMP und/oder einen anderen Planarisierungsprozess durchgeführt werden. Das Strukturieren bei 41 kann zum Beispiel die CMP-Belastung verringern, wenn das Vertiefen wenigstens teilweise durch ein CMP durchgeführt wird.
  • Wie durch die Querschnittansicht 4300 von 43 gezeigt wird an der Rückseite des ersten Substrats 106 ein Strukturierungsprozess durchgeführt, um Bodenöffnungen 4202, die das erste Substrat 106 freilegen, zu bilden. Das Strukturieren kann zum Beispiel durch einen Photolithographie/Ätzprozess oder einen anderen geeigneten Strukturierungsprozess durchgeführt werden.
  • Wie durch die Querschnittansicht 4400 von 44 dargestellt wird über der Ätzstoppschicht 1546, der dielektrischen Anschlussflächenschicht 1528 und der dielektrischen Anschlussflächenverkleidung 1526 eine Metallschicht 312 gebildet, die ferner die Bodenöffnungen 4202 (siehe 43) füllt. Außerdem werden über der Metallschicht eine rückseitige dielektrische Schicht 314b und eine Hartmaskenschicht 316 gestapelt gebildet.
  • Wie durch die Querschnittansicht 4500 von 45 dargestellt werden die Metallschicht 312, die rückseitige dielektrische Schicht 314b und die Hartmaskenschicht 316 strukturiert, um ein Verbundgitter 302 zu bilden, das Farbfilteröffnungen 2702 definiert. Das Strukturieren kann zum Beispiel durch einen Photolithographie/Ätzprozess oder einen anderen geeigneten Strukturierungsprozess durchgeführt werden. Außerdem wird eine Verbundgitterverkleidung 3140 gebildet, die das Verbundgitter 302 verkleidet.
  • Wie durch die Querschnittansicht 4600 von 46 dargestellt werden die dielektrische Anschlussflächenschicht 1528 und die Verbundgitterverkleidung 3140 strukturiert, um eine zweite Anschlussflächenöffnung 1524 zu bilden. Das Strukturieren kann zum Beispiel durch einen Photolithographie/Ätzprozess oder einen anderen geeigneten Strukturierungsprozess durchgeführt werden. Ferner werden in den Farbfilteröffnungen 2702 (siehe 45) Farbfilter 120 gebildet und auf den Farbfiltern 120 Mikrolinsen 122 gebildet.
  • Obwohl die in 30 bis 46 gezeigten Querschnittansichten 3000 bis 4600 unter Bezugnahme auf ein Verfahren beschrieben sind, wird sich verstehen, dass die in 30 bis 46 gezeigten Aufbauten nicht auf das Verfahren beschränkt sind, sondern von dem Verfahren gesondert eigenständig sein können. Obwohl 30 bis 46 als eine Reihe von Handlungen beschrieben sind, wird sich verstehen, dass diese Handlungen nicht beschränkend sind, so dass die Reihenfolge der Handlungen bei anderen Ausführungsformen geändert werden kann, und die offenbarten Verfahren auch auf andere Aufbauten anwendbar sind. Bei anderen Ausführungsformen können einige Handlungen, die dargestellt und/oder beschrieben sind, zur Gänze oder teilweise weggelassen werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Anmeldung einen Bildsensor bereit, der ein Substrat; einen ersten Grabenisolationsaufbau, der sich bis zu einer ersten Tiefe in eine Rückseite des Substrats erstreckt und ein Paar von ersten Grabenisolationssegmenten aufweist; einen Photodetektor in dem Substrat, der sich zwischen den ersten Grabenisolationssegmenten befindet und an diese angrenzt; einen zweiten Grabenisolationsaufbau zwischen den ersten Grabenisolationssegmenten, wobei sich der zweite Grabenisolationsaufbau bis zu einer zweiten Tiefe, die geringer als die erste Tiefe ist, in die Rückseite des Substrats erstreckt und ein Paar von zweiten Grabenisolationssegmenten aufweist; und einen Absorptionssteigerungsaufbau, der über dem Photodetektor und zwischen den zweiten Grabenisolationssegmenten liegt, wobei der Absorptionssteigerungsaufbau in die Rückseite des Substrats vertieft ist, umfasst. Bei einigen Ausführungsformen grenzt der Absorptionssteigerungsaufbau an den zweiten Grabenisolationsaufbau an, wobei eine untere Fläche des Absorptionssteigerungsaufbaus flach ist und sich von einem der zweiten Grabenisolationssegmente zu einem anderen der zweiten Grabenisolationssegmente erstreckt. Bei einigen Ausführungsformen weist der Absorptionssteigerungsaufbau geneigte Seitenwände auf. Bei einigen Ausführungsformen ist der Absorptionssteigerungsaufbau von dem zweiten Grabenisolationsaufbau beabstandet und weist er ein dreieckiges Profil auf. Bei einigen Ausführungsformen überlappt der Absorptionssteigerungsaufbau den zweiten Grabenisolationsaufbau und weist er einen abwärts gerichteten Vorsprung mit einem dreieckigen Profil auf. Bei einigen Ausführungsformen weisen der Absorptionssteigerungsaufbau und der zweite Grabenisolationsaufbau ein dielektrisches Material mit einem niedrigeren Brechungsindex als jenem des Substrats auf. Bei einigen Ausführungsformen weist der zweite Grabenisolationsaufbau eine obere Gestaltung auf, die quadratringförmig ist. Bei einigen Ausführungsformen weist der zweite Grabenisolationsaufbau eine obere Gestaltung auf, die kreuzförmig ist. Bei einigen Ausführungsformen weist der Absorptionssteigerungsaufbau eine obere Gestaltung auf, die quadratisch oder rautenförmig ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Anmeldung einen Bildsensor bereit, der ein Substrat; einen Grabenisolationsaufbau, der sich bis zu einer ersten Tiefe in eine rückseitige Fläche des Substrats erstreckt und ein Paar von Grabenisolationssegmenten aufweist; einen Photodetektor in dem Substrat, der zwischen und neben den Grabenisolationssegmenten liegt; und einen dielektrischen Aufbau an der rückseitigen Fläche des Substrats, wobei der dielektrische Aufbau bis zu einer zweiten Tiefe, die geringer als die erste Tiefe ist, in die rückseitige Fläche vorspringt, und wobei der dielektrische Aufbau geneigte Seitenwände aufweist, die über dem Photodetektor liegen und sich von der rückseitigen Fläche zu einem Mittelpunkt zwischen der rückseitigen Fläche und der zweiten Tiefe neigen, umfasst. Bei einigen Ausführungsformen nimmt eine Breite des dielektrischen Aufbaus von der rückseitigen Fläche des Substrats zu dem Mittelpunkt ab und ist sie von dem Mittelpunkt zu der zweiten Tiefe im Wesentlichen gleichmäßig. Bei einigen Ausführungsformen ist ein Unterprofil des dielektrischen Aufbaus M-förmig. Bei einigen Ausführungsformen treffen die geneigten Seitenwände einander an dem Mittelpunkt. Bei einigen Ausführungsformen weist der dielektrische Aufbau einen ringförmigen Abschnitt auf, der die geneigten Seitenwände umgibt und über dem Photodetektor liegt, wobei der ringförmige Abschnitt die zweite Tiefe aufweist.
  • Bei einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zur Bildung eines Bildsensors bereit, wobei das Verfahren das Bilden eines Photodetektors in einem Substrat; das Durchführen einer ersten Ätzung in eine Rückseite des Substrats, um eine Absorptionssteigerungsöffnung (absorption enhancement opening, AEO), die über dem Photodetektor liegt und geneigte Seitenwände aufweist, zu bilden; das Durchführen einer zweiten Ätzung in die Rückseite des Substrats, um einen ersten Isolationsgraben (first isolation trench, FIT), der an die AEO angrenzt, zu bilden; das Durchführen einer dritten Ätzung in die Rückseite des Substrats, um einen zweiten Isolationsgraben (second isolation trench, SIT), der sich bis zu einer größeren Tiefe als der FIT in die Rückseite des Substrats erstreckt, zu bilden, wobei der SIT einander gegenüberliegende Segmente aufweist, zwischen denen der Photodetektor, die AEO und der FIT angeordnet sind; und das Füllen der AEO, des FIT und des SIT mit einem dielektrischen Material umfasst. Bei einigen Ausführungsformen weist die AEO ein dreieckiges Profil auf, und weist der FIT eine obere Gestaltung auf, die quadratringförmig ist. Bei einigen Ausführungsformen wird die zweite Ätzung in das Substrat durch die AEO durchgeführt, so dass die AEO und der FIT einander überlappen. Bei einigen Ausführungsformen weisen die AEO und der SIT obere Gestaltungen auf, die quadratisch und/oder rautenförmig sind. Bei einigen Ausführungsformen weist die Absorptionssteigerungsöffnung nach dem Abschluss der ersten Ätzung ein gleichschenkeliges Trapezprofil auf. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Füllen das Abscheiden einer dielektrischen Schicht in der AEO, dem FIT, und dem SIT, und ferner das Abdecken der Rückseite des Substrats, wobei die dielektrische Schicht das dielektrische Material umfasst; und das Durchführen einer Planarisierung in die dielektrische Schicht.
  • Das Obige umreißt Merkmale von mehreren Ausführungsformen, damit Fachleute die Gesichtspunkte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen können. Fachleute sollten verstehen, dass sie die vorliegende Offenbarung leicht als Basis zur Gestaltung oder Abwandlung anderer Prozesse und Aufbauten zur Ausführung der gleichen Zwecke und/oder zur Erzielung der gleichen Vorteile wie die hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden können. Fachleute sollten auch erkennen, dass derartige gleichwertige Aufbauten nicht von dem Geist und dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen, und dass sie hierin verschiedene Veränderungen, Ersetzungen und Abänderungen vornehmen können, ohne von dem Geist und dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62764964 [0001]

Claims (21)

  1. Beansprucht wird:
  2. Bildsensor, umfassend: ein Substrat; einen ersten Grabenisolationsaufbau, der sich bis zu einer ersten Tiefe in eine Rückseite des Substrats erstreckt und ein Paar von ersten Grabenisolationssegmenten umfasst; einen Photodetektor in dem Substrat, der sich zwischen den ersten Grabenisolationssegmenten befindet und an diese angrenzt; einen zweiten Grabenisolationsaufbau zwischen den ersten Grabenisolationssegmenten, wobei sich der zweite Grabenisolationsaufbau bis zu einer zweiten Tiefe, die geringer als die erste Tiefe ist, in die Rückseite des Substrats erstreckt und ein Paar von zweiten Grabenisolationssegmenten umfasst; und einen Absorptionssteigerungsaufbau, der über dem Photodetektor und zwischen den zweiten Grabenisolationssegmenten liegt, wobei der Absorptionssteigerungsaufbau in die Rückseite des Substrats vertieft ist.
  3. Bildsensor nach Anspruch 1, wobei der Absorptionssteigerungsaufbau an den zweiten Grabenisolationsaufbau angrenzt, und wobei eine untere Fläche des Absorptionsstegerungsaufbaus flach ist und sich von einem der zweiten Grabenisolationssegmente zu einem anderen der zweiten Grabenisolationssegmente erstreckt.
  4. Bildsensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Absorptionssteigerungsaufbau geneigte Seitenwände aufweist.
  5. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Absorptionssteigerungsaufbau von dem zweiten Grabenisolationsaufbau beabstandet ist und ein dreieckiges Profil aufweist.
  6. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Absorptionssteigerungsaufbau den zweiten Grabenisolationsaufbau überlappt und einen abwärts gerichteten Vorsprung mit einem dreieckigen Profil aufweist.
  7. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Absorptionssteigerungsaufbau und der zweite Grabenisolationsaufbau ein dielektrisches Material mit einem niedrigeren Brechungsindex als jenem des Substrats umfassen.
  8. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Grabenisolationsaufbau eine obere Gestaltung aufweist, die quadratringförmig ist.
  9. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei der zweite Grabenisolationsaufbau eine obere Gestaltung aufweist, die kreuzförmig ist.
  10. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei der Absorptionssteigerungsaufbau eine obere Gestaltung aufweist, die quadratisch oder rautenförmig ist.
  11. Bildsensor, umfassend: ein Substrat; einen Grabenisolationsaufbau, der sich bis zu einer ersten Tiefe in eine rückseitige Fläche des Substrats erstreckt und ein Paar von Grabenisolationssegmenten umfasst; einen Photodetektor in dem Substrat, der zwischen und neben den Grabenisolationssegmenten liegt; und einen dielektrischen Aufbau an der rückseitigen Fläche des Substrats, wobei der dielektrische Aufbau bis zu einer zweiten Tiefe, die geringer als die erste Tiefe ist, in die rückseitige Fläche vorspringt, und wobei der dielektrische Aufbau geneigte Seitenwände aufweist, die über dem Photodetektor liegen und sich von der rückseitigen Fläche zu einem Mittelpunkt zwischen der rückseitigen Fläche und der zweiten Tiefe neigen.
  12. Bildsensor nach Anspruch 10, wobei eine Breite des dielektrischen Aufbaus von der rückseitigen Fläche des Substrats zu dem Mittelpunkt abnimmt und von dem Mittelpunkt zu der zweiten Tiefe im Wesentlichen gleichmäßig ist.
  13. Bildsensor nach Anspruch 10 oder 11, wobei ein Unterprofil des dielektrischen Aufbaus M-förmig ist.
  14. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, wobei die geneigten Seitenwände einander an dem Mittelpunkt treffen.
  15. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13, wobei der dielektrische Aufbau einen ringförmigen Abschnitt aufweist, der die geneigten Seitenwände umgibt und über dem Photodetektor liegt, wobei der ringförmige Abschnitt die zweite Tiefe aufweist.
  16. Verfahren zur Bildung eines Bildsensors, wobei das Verfahren das Bilden eines Photodetektors in einem Substrat; das Durchführen einer ersten Ätzung in eine Rückseite des Substrats, um eine Absorptionssteigerungsöffnung (AEO), die über dem Photodetektor liegt und geneigte Seitenwände aufweist, zu bilden; das Durchführen einer zweiten Ätzung in die Rückseite des Substrats, um einen ersten Isolationsgraben (FIT), der an die AEO angrenzt, zu bilden; das Durchführen einer dritten Ätzung in die Rückseite des Substrats, um einen zweiten Isolationsgraben (SIT), der sich bis zu einer größeren Tiefe als der FIT in die Rückseite des Substrats erstreckt, zu bilden, wobei der SIT einander gegenüberliegende Segmente umfasst, zwischen denen der Photodetektor, die AEO und der FIT angeordnet sind; und das Füllen der AEO, des FIT und des SIT mit einem dielektrischen Material umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die AEO ein dreieckiges Profil aufweist, und wobei der FIT eine obere Gestaltung aufweist, die quadratringförmig ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die zweite Ätzung in das Substrat durch die AEO durchgeführt wird, so dass die AEO und der FIT einander überlappen.
  19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die AEO und der SIT obere Gestaltungen aufweisen, die quadratisch und/oder rautenförmig sind.
  20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 18, wobei die Absorptionssteigerungsöffnung nach dem Abschluss der ersten Ätzung ein gleichschenkeliges Trapezprofil aufweist.
  21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 19, wobei das Füllen das Abscheiden einer dielektrischen Schicht in der AEO, dem FIT, und dem SIT, und ferner das Abdecken der Rückseite des Substrats, wobei die dielektrische Schicht das dielektrische Material umfasst; und das Durchführen einer Planarisierung in die dielektrische Schicht umfasst.
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