DE19737771C2 - Aktive Pixelsensorzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Aktive Pixelsensorzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft eine aktive Pixelsensorzelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß Anspruch 12.
Ladungsspeicherchips (CCDs) waren bisher die Hauptstützen bekannter Abbildungsschaltkreise zur Umwandlung von Lichtenergie in ein elektrisches Signal, das der Intensität der Lichtenergie entspricht. Im allgemeinen werden bei CCDs zum Umwandeln von Lichtenergie in elektrische Energie ein Photogate und eine Reihe von Elektroden verwendet, die die an dem Photogate gesammelte Ladung zum Auslesen an einen Ausgang weiterleiten.
Obwohl CCDs viele Vorteile haben, wozu eine hohe Empfindlichkeit und Anordnungsdichte zählen, sind sie jedoch auch mit einer Reihe von Nachteilen behaftet. Besonders nachteilig sind die begrenzten Ausleseraten und die dynamischen Bereichsbeschränkungen, die das Integrieren von CCDs mit CMOS- gestützten Mikroprozessoren erschweren.
Um die Beschränkungen der CCD-gestützten Abbildungsschaltkreise zu überwinden, sind seit kurzem Abbildungsschaltkreise bekannt, die bipolargestützte aktive Pixelsensorzellen zur Umwandlung von Lichtenergie in ein elektrisches Signal verwenden.
Die beigefügte Fig. 2 zeigt beispielhaft einen Querschnitt einer vorbekannten bipolargestützten aktiven Pixelsensorzelle 10 mit einem kapazitiv gekoppelten Basisbereich.
Die Zelle 10 umfaßt eine n-Wanne 14, die als Kollektor arbeitet und in einem p-Typ Substrat 12 ausgebildet ist, einen p-Typ Bereich 16, der als Basis arbeitet und in dem Kollektorbereich 14 ausgebildet ist, und einen n+ Bereich 18, der als Emitter arbeitet und im Basisbereich 16 ausgebildet ist.
Die Zelle 10 umfaßt ferner einen Feldoxidbereich FOX, der im Kollektorbereich 14 an den Basisbereich 16 angrenzend ausgebildet ist, eine Gateoxidschicht 20, die auf dem Basisbereich 16 und einem äußeren Teil des Emitterbereichs 18 ausgebildet ist und eine n+ Polysiliciumleitung 22 ("Polyleitung"), die auf dem Feldoxidbereich FOX und einem Teil der Gateoxidschicht 20 über dem Basisbereich 16 angeordnet ist.
Die Polyleitung 22 ist üblicherweise n+ dotiert anstelle von p+, da zusätzliche Maskierungsschritte erforderlich wären, um die Polyleitung 22 mit einem p-Typ Material zu dotieren. Ferner kann ein in die Polyleitung 22 stark implantiertes p-Typ Material leicht in die Gateoxidschicht 20 diffundieren und diese schädigen.
Die Zelle 10 umfaßt zusätzlich eine Oxidschicht 24, die auf der Polyleitung 22 und einem Teil der Gateoxidschicht 20 angeordnet ist, und einen Metallkontakt 26, der auf einem Mittelstück des Emitterbereichs 18 angrenzend an die Oxidschicht 24 ausgebildet ist.
Der Betrieb der aktiven Pixelsensorzelle 10 wird in zwei Schritten ausgeführt: einem Bildintegrationsschritt, bei dem die Lichtenergie gesammelt und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, und einem Ausleseschritt, bei dem das Signal ausgelesen wird.
Zu Beginn des Bildintegrationsschrittes wird der Basis-Emitter-Übergang durch Anlegen einer konstanten Spannung an die Polyleitung 22 in Sperrichtung vorgespannt. Die an die Polyleitung 22 angelegte Spannung ist durch einen Kopplungskondensator, der die Polyleitung 22 als obere Platte, die Gateoxidschicht 20 als Dielektrikum und dem Basisbereichs 16 als untere Platte nutzt, an den Basisbereich 16 kapazitiv gekoppelt.
Ferner ist der Kollektor-Basis-Übergang durch Anlegen einer konstanten Spannung wie z. B. Vcc, an den Kollektorbereich 14 ebenfalls in Sperrichtung vorgespannt.
Während des Bildintegrationsschrittes trifft Lichtenergie in Form von Photonen auf die Zelle 10, wodurch eine Anzahl von Elektronenlochpaaren gebildet wird. Unter diesen Bedingungen bleiben die im Basisbereich 16 gebildeten Löcher in dem Basisbereich 16, während die im Kollektorbereich 14 und dem Emitterbereich 18 gebildeten Löcher zum Basisbereich 16 diffundieren, wo jedes zusätzliche Loch im Basisbereich 16 die Ladung in dem Basisbereich 16 erhöht.
Am Ende des Bildintegrationsschrittes wird die Zelle 10 ausgelesen, indem positive Spannungsimpulse an die Polyleitung 22 angelegt werden, die wiederum die Spannung auf dem Basisbereich 16 erhöhen. Die erhöhte Spannung führt in Kombination mit der aufgrund der gesammelten Löcher erhöhten Ladung zu einem Vorspannen des Basis-Emitter-Übergangs in Durchlaßrichtung, wodurch ein verstärkter Strom vom Emitterbereich 18 in den Metallkontakt 26 fließt, der proportional zu der Anzahl gesammelter Löcher ist.
Nachteilig bei der Zelle 10 ist jedoch, daß die Kapazität des Kopplungskondensators aufgrund der begrenzten Fläche, die zur Bildung des Kondensators verfügbar ist, relativ niedrig ist. Dies hat zur Folge, daß die konstante Spannung und die Spannungsimpulse, die am Basisbereich 10 anliegen, wesentlich niedriger sind als die konstante Spannung und die Spannungsimpuse, die an die Polyleitung 22 angelegt werden, wodurch der dynamische Bereich der Zelle 10 eingeschränkt wird.
Nachteilig bei der Zelle 10 ist ferner, daß die an die Polyleitung 22 angelegte Spannung dazu führen kann, daß die Oberfläche des Basisbereichs 16 invertiert wird, wodurch die Größe des Emitterbereichs 18 wirksam erhöht wird. Mit einer Erhöhung der effektiven Größe des Emitterbereichs 18 steigt auch der mit dem p-n-Übergang verknüpfte Leckstrom, wodurch der Störpegel ansteigt.
Eine aus der US 5 309 013 A bekannte aktive Pixelsensorzelle umfaßt einen Transistor mit einem Emitterbereich, einem Kollektorbereich und einem Basisbereich, wobei letzterer von isolierenden Bereichen aus SiO2, Poysilicium oder einem N+ Bereich umrandet wird. Eine Schicht aus dielektrischem Material erstreckt sich über einen Teil des isolierenden Bereichs und einen Teil des Basisbereichs und trägt eine kapazitiv an den Basisbereich gekoppelte, einen kleinen Abschnitt des Basisbereichs überdeckende Elektrode.
Schließlich ist aus der EP 0 562 523 A1 ein Halbleiterstrahldetektor mit einem einen Basis- und einen Emitterbereich umfassenden bipolaren Transistor sowie einem Dreiplattenkondensator bekannt, dessen untere Elektrode durch den Basisbereich, dessen mittlere Elektrode durch eine beabstandet vom Basisbereich diesen überdeckend angeordnete Polysiliciumschicht und dessen obere Elektrode durch eine weitere, von der mittleren Elektrode beabstandet angeordnete Polysiliciumschicht gebildet wird. Die mittlere Elektrode steht hierbei in elektrischem Kontakt mit dem in den Basisbereich eingebetteten Emitterbereich, so daß der untere Teil des Dreiplattenkondensators ein Basis-Emitter- Kondensator ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine aktive Pixelsensorzelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß Anspruch 12 zu schaffen, bei der der dynamische Bereich erhöht und der Störpegel verringert ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 12 gelöst.
Hierdurch wird eine aktive Pixelsensorzelle geschaffen, bei der der dynamische Bereich durch eine Erhöhung der Fläche und damit der Kapazität des Kopplungskondensators erhöht ist. Die Größe des Kopplungskondensators wird durch ein Ausbilden des Kondensators über einem Teil sowohl des Basisbereich als auch des Feldoxidbereichs der Zelle erhöht. Damit wird eine erhöhte kapazitive Kopplung an den Basisbereich der Zelle erreicht. Die Anordnung des Materials, das den Teil einer unteren Platte des Kondensators bildet, im direkten Kontakt mit dem Basisbereich, führt zu einer Reduzierung des Störpegels.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das leitfähige Material eines ersten Bereichs, das einen Teil der unteren Platte des Kondensators bildet, stark dotiert, und zwar mit einem gleichen Leitfähigkeitstyp wie der Basisbereich der Zelle. Hierdurch wird der Störpegel weiter reduziert.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer bipolargestützten aktiven Pixelsensorzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 2 zeigt eine bekannte aktive Pixelsensorzelle.
Fig. 3A-3D zeigen Querschnitte, die die Herstellung einer Pixelsensorzelle veranschaulichen.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine Pixelsensorzelle nach einem Ausbilden einer Opferschicht.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Pixelsensorzelle nach dem Ätzen einer ONO-Schicht und einer Polysiliciumschicht zum Ausbilden von gestapelten ONO/Poly-p-Strukturen.
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf eine Pixelsensorzelle nach dem Ätzen einer ONO-Schicht und einer Polysiliciumschicht zum Ausbilden gestapelter ONO/Poly- p-Streifen.
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf eine Pixelsensorzelle nach einem Ätzen einer Polysiliciumschicht.
Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf eine Pixelsensorzelle nach einem selbstjustierenden Ätzen einer Polysiliciumschicht.
Fig. 9 zeigt einen Querschnitt einer p-n-p bipolaren aktiven Pixelsensorzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt eine bipolargestützte aktive Pixelsensorzelle 100 ("Zelle") mit erhöhter kapazitiver Kopplung an den Basisbereich. Die Zelle 100 umfaßt eine n- Wanne 114, die als Kollektor arbeitet, der in einem p-Typ Substrat 112 ausgebildet ist, einen p-Typ-Bereich 116, der als Basis arbeitet und in einem Kollektorbereich 114 ausgebildet ist, und einen n+ Bereich 118, der als Emitter arbeitet und in dem Basisbereich 116 ausgebildet ist. Die Zelle 100 enthält auch einen Feldoxidbereich FOX, der in dem Kollektor 114 angrenzend an den Basisbereich 116 ausgebildet ist.
Die Zelle 100 enthält ferner eine stark dotierte p-Typ Polysiliciumschicht ("Poly-p-Schicht") 120, die auf einem Teil des Feldoxidbereichs FOX und des Basisbereichs 116 ausgebildet ist, eine Schicht Interpolydielektrikum 122, die auf der Poly-p-Schicht 120 ausgebildet ist und eine stark dotierte n-Typ Polysiliciumleitung 124 ("Poly-n-Leitung"), die über der Schicht Interpolydielektrikum 122 und einem Teil des Feldoxidbereichs FOX angeordnet ist. Alternativ kann die Poly-n-Leitung 124 mit einem p-Typ-Material anstelle eines n-Typ-Materials dotiert sein.
Die Zelle 100 enthält weiterhin eine Oxidschicht 126, die auf der Poly-n- Leitung 124, einem Teil des Basisbereichs 116 und einem äußeren Teil des Emitterbereichs 118 ausgebildet ist, und einen Metallkontakt 128, der auf einem mittigen Gebiet des Emitterbereichs 118 angrenzend an die Oxidschicht 126 ausgebildet ist.
Der Betrieb der Zelle 100 ist der gleiche wie bei der vorbekannten Zelle 10 der Fig. 2 mit der Ausnahme, daß die konstante Spannung und die Spannungsimpulse nicht an die Polyleitung 22, sondern an die Poly-n-Leitung 124 angelegt sind. Die Spannungen, die an die Poly-n-Leitung 124 angelegt sind, sind durch einen Kopplungskondensator, der die Poly-n-Leitung 124 als die obere Platte, die Schicht Interpolydielektrikum 122 als das Dielektrikum und die Poly-p- Schicht 120 sowie den Basisbereich 116 als die untere Platte benutzt, kapazitiv an den Basisbereich 116 gekoppelt.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Gestaltung ist, daß die Fläche des Kopplungskondensators und folglich die Kapazität durch Ausbilden des Kopplungskondensators über einem Teil des Feldoxidbereichs FOX deutlich erhöht wird. Durch Erhöhung der Kapazität des Kopplungskondensators wird auch der dynamische Bereich der Zelle 100 wesentlich erhöht. Zusätzlich kann die Größe des Kopplungskondensators durch Verwendung einer Mehrschichtenstruktur ähnlich zu denen, die in DRAM-Strukturen verwendet werden, weiter erhöht werden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, liegt ein weiterer Vorteil darin, daß bei der stark dotierten Poly-p-Schicht 120 einige der p+ Dotanden während des thermischen Behandlungsschrittes, der zur Bildung der Zelle 100 durchgeführt wird, in den Basisbereich 116 diffundieren, wodurch p+ Bereiche an der Oberfläche des Basisbereichs 116 gebildet werden.
Durch die Bildung von p+ Bereichen an der Oberfäche des Basisbereichs 116 bleibt die Oberfäche des Basisbereichs 116 während des Betriebs in Anreicherung, wodurch eine effektive Vergrößerung des Emitterbereichs 118 und die daraus folgende Erhöhung des Verluststroms vermieden wird. Die mit Borschäden an der Gateoxidschicht verbundenen Probleme sind eliminiert, da die Gateoxidschicht von der Zelle 100 eliminiert worden ist.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Zelle liegt darin, daß diese in einen herkömmlichen CMOS-Doppel-Polyfabrikationsprozeß mit der Notwendigkeit nur eines einzigen zusätzlichen Maskierungsschrittes eingefügt werden kann.
Wie in Fig. 3A dargestellt, beginnt ein Verfahren zur Herstellung einer Zelle 100 mit der üblichen Ausbildung einer n-Wanne 114 und einer p-Wanne (nicht dargestellt) in einem p-Typ-Substrat 112, gefolgt von der Ausbildung eines Feldoxidbereichs FOX mittels des bekannten LOCOS-Verfahrens (Local oxidation of silicon process). Danach wird über den Wannen und den freiliegenden Bereichen des Substrats 112 eine Opferoxidschicht 130 mit einer Dicke von etwa 40 nm aufgebracht. Fig. 4 zeigt eine Draufsicht, die die Gestaltung der Zelle 100 nach der Bildung der Opferschicht 130 zeigt.
Als nächstes wird, wie in Fig. 3B dargestellt, eine Basismaske 132 ausgebildet und strukturiert, um die n-Wanne 114 freizulegen. Danach wird zur Bildung des Basisbereichs 116 Bor mit einer Dosis von 1013-1014 cm-2 und einer Implantationsenergie von 40-100 keV in die n-Wanne 114 implantiert. Die Implantationsdosis und -energie bestimmen die Tiefe der Basis, die dann wieder die Stromverstärkung (Beta) des Bipolartransistors bestimmt. Sobald der Basisbereich 116 gebildet ist, werden die Maske 132 und die Oxidschicht 130 entfernt.
Wie in Fig. 3C dargestellt, wird dann eine erste Schicht Polysilicium ("Poly") 134 aufgebracht und mit Bor dotiert. Alternativ können zusätzliche Maskierungsschritte durchgeführt werden, um die Bereiche der Polyschicht 134, die der Poly-p-Schicht 120 entsprechen, mit einem p-Typ-Material zu dotieren, während die Bereiche der Polyschicht 134, die anderen Strukturen entsprechen, wie den unteren Platten des Kondensators, mit einem n-Typ-Material dotiert werden.
Sobald die Polyschicht 134 aufgebracht und dotiert ist, wird eine Oxid- Nitrid-Oxid-Schicht ("ONO")-Schicht 136 über der Polysiliciumschicht 134 aufgebracht. Als nächstes wird eine Polymaske 138 auf der ONO-Schicht 136 ausgebildet und strukturiert, um die von der Polyschicht 134 und der ONO-Schicht 136 gebildeten Strukturen zu definieren.
Nachdem die Maske 138 ausgebildet worden ist, werden die unmaskierten Bereiche der ONO-Schicht 136 und der darunter liegenden Polyschicht 134 zur Bildung gestapelter ONO/Poly-p-Strukturen 144 oder, alternativ, gestapelter ONO/Poly-p-Streifen, einer Kondensatordielektrikumschicht 142 und einer darunter liegenden unteren Kondensatorpatte 140 einer Kondensatorkappe verbunden mit einem CMOS-Schaltkreis entfernt.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Gestaltung der Zelle 100 nach der Bildung gestapelter ONO/Polystrukturen 144. Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf die Gestaltung der Zelle 100 nach der Bildung der gestapelten ONO/Polystreifen 146.
Einer der Vorteile dieses Verfahrens liegt darin, daß die Bildung von gestapelten ONO/Poly-p-Strukturen 144 und Streifen 146 unempfindlich ist gegenüber Versatzfehlern. Werden, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, ONO/Poly- p-Strukturen 144-A oder Streifen 146-A aufgrund eines Versatzfehlers nach rechts verschoben, wird dadurch der Umfang der Poly-p-Schicht 120, der in Kontakt steht mit der rechten Seite des Basisbereichs 116, verringert, so daß dann ebenfalls die gestapelten ONO/Poly-p-Strukturen 144-B oder Streifen 146-B nach rechts verschoben werden, wodurch der Umfang der Poly-p-Schicht 120, der in Kontakt steht mit einer linken Seite des Basisbereichs 116, in gleichem Umfang vergrößert wird. Folglich bleibt die gleiche Größe an Poly-p-Schicht 120 in Kontakt mit dem Basisbereich 116, und zwar ungeachtet jeglicher Versatzfehler.
Nachdem gestapelte ONO/Poly-p-Strukturen 144 oder Streifen 146 ausgebildet worden sind, wird eine p-Kanal-Schwellenspannungsmaske (nicht dargestellt) zum Freilegen der p-Kanalbereiche des Substrats 112 aufgebracht und strukturiert. Danach wird in die p-Kanalbereiche Bor implantiert, um die Schwellenspannungen der zu bildenden p-Kanal-CMOS-Bauelemente festzulegen. Die p-Kanal-Schwellenspannungsmaske wird dann entfernt und der Verfahrensschritt wird wiederholt, um die Schwellenspannungen der n-Kanal- CMOS-Bauelemente festzulegen.
Wie in Fig. 3D dargestellt, wächst als nächstes eine Gateoxidschicht 150 sowohl über dem Substrat 112 in den n- und p-Kanalbereichen als auch über den freiliegenden Bereichen des Basisbereichs 114. Zusätzlich zur Bildung der Gateoxidschicht 150 schließt dieser Oxidationsschritt auch die Seiten der Poly-p- Schicht 120 und der Polyschicht 140 ab.
Alternativ kann die ONO-Schicht 136 aufgebracht werden, nachdem die Polyschicht 134 zum Abschließen der Seiten der Poly-p-Schicht 120 und der Polyschicht 140 definiert worden ist. Die ONO-Schicht 136 liefert einen besseren Verschluß, erfordert jedoch einen zusätzlichen Maskierungsschritt.
Die Verwendung der ONO-Schicht 136 zur Bildung der Interpolydielektrikumschicht 122 des Kopplungskondensators anstelle der Gateoxidschicht, wie dies sonst üblich ist, bringt den Vorteil, daß die Dicke der Gateoxidschicht 150 nunmehr auf die Bedürfnisse des CMOS-Bauelements optimiert werden kann.
In Fig. 3D wird eine zweite Polysiliciumschicht 152 aufgebracht und dotiert, nachdem die Gateoxidschicht 150 ausgebildet worden ist. Danach wird eine Polymaske 154 ausgebildet und strukturiert, um die von der Polyschicht 152 gebildeten Strukturen zu definieren. Als nächstes werden die unmaskierten Bereiche der Polyschicht 152 entfernt, so daß Poly-n-Leitungen 124, die Gates 156 der n- und p-Kanal-CMOS-Bauelemente und die obere Platte 158 der Kondensatorkappe, verbunden mit dem CMOS-Schaltkreis, ausgebildet werden.
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf die Zelle 100 nach dem Ätzen der Poly-n- Leitungen 152. Die Polyschicht 152 ist mit einer Öffnung 162 ausgebildet, die geringfügig größer ist als das gateoxidabgedeckte Basis-Emittergebiet. Durch Verwendung einer geringfügig größeren Öffnung wird die Polyschicht 152 ebenfalls gegenüber Versatzfehlern unempfindlich. Alternativ können Öffnungen in anderen Größen in der Polyschicht 152 ausgebildet sein.
Werden gestapelte ONO/Poly-p-Streifen 146 verwendet, dann wird die Maske 154 gehärtet und eine zweite Maske (nicht dargestellt) wird zum Schutz des Randes ausgebildet und strukturiert. Die gehärtete Maske 154 und die zweite Maske werden dann als eine selbstjustierende Maske zum Definieren von gestapelten ONO/Poly-p-Strukturen verwendet, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Danach werden die zweite Maske und die Maske 154 entfernt.
Sobald die Masken entfernt worden sind, wird zum Verschließen der Seitenwände der Poly-n-Schicht 124, der Gates 156 und der oberen Platten 158 eine Oxidschicht (nicht dargestellt) ausgebildet. Danach folgen herkömmliche Verfahrensschritte, z. B. pldd, nldd, p+ und n+ Implantationen (der Emitterbereich 118 wird während der n+ Implantationen gebildet), zusammen mit Kontakt- und Durchkontaktbildung.
Somit ist ein Verfahren zum Herstellen der Zelle 100 in einem CMOS- Vefahrensablauf beschrieben worden, das lediglich einen zusätzlichen Maskierungsschritt erfordert, nämlich den Einsatz der Basismaske 132 während der Implantation des Basisbereichs 116.
Außer der Verwendung einer n-p-n bipolaren Zelle kann auch eine p-n-p bipolare Zelle verwendet werden.
Fig. 9 zeigt einen Querschnitt einer p-n-p bipolaren Pixelsensorzelle 200 ("Zelle") gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Wie in Fig. 9 dargestellt ist, enthält die Zelle 200 eine n-Wanne 214, die als Basis arbeitet und in einem p-Typ Substrat 212 ausgebldet ist, das als Kollektor arbeitet, und einen p-Typ-Bereich 216, der als Emitter arbeitet und im Basisbereich 214 ausgebildet ist.
Die Zelle 200 enthält ferner einen Feldoxidbereich FOX, eine stark dotierte n-Typ-Polysiliciumschicht 220 ("Poly-n1-Schicht"), eine Interpolydielektrikumschicht 222, die auf der Poly-n1-Schicht 220 ausgebildet ist, eine stark dotierte n-Typ-Polysiliciumleitung 224 ("Poly-n2-Leitung"), die über der Interpolydielektrikumschicht 222 und einem Teil des Feldoxidbereichs FOX angeordnet ist, eine Oxidschicht 226, die auf der Poly-n2-Leitung 224, einem Teil des Basisbereichs 216 sowie einem äußeren Teil des Emitterbereichs 218 ausgebildet ist, und einen Metallkontakt 228, der auf einem mittigen Gebiet des Emitterbereichs 218 angrenzend an die Oxidschicht 226 ausgebildet ist.
Mit einer p-n-p bipolaren Zelle kann demnach die Zelle 200 ausgebildet werden unter Verwendung aller Merkmale, die in einem Standard-CMOS-Prozeß schon an sich auftreten (Emitterbereich 216 wird ausgebildet während der gleichen Schritte, die verwendet werden zum Ausbilden der p+ Source- und Drainbereiche eines CMOS-Bauelements). Die Zelle 200 kann folglich in einen Standard-Doppel-Poly-CMOS-Prozeß ohne Verwendung jeglicher zusätzlicher Maskierungsschritte eingefügt werden.
Der Nachteil bei der Verwendung der Zelle 200 liegt allerdings darin, daß die n-Wanne 214 deutlich tiefer ist als der Basisbereich 116 der Zelle 100. Die Zelle 200 besitzt deshalb ein niedrigeres Beta und deshalb eine niedrigere Stromverstärkung. Die Zelle 200 kann ebenfalls in Übereinstimmung mit den in bezug auf die Fig. 3A-3D diskutierten Verfahrensschritten gebildet werden, natürlich entsprechend angepaßt an die Änderung von einer n-p-n auf eine p-n-p bipolare Zelle.

Claims (13)

1. Aktive Pixelsensorzelle, ausgebildet in einem Substrat (112, 212) eines ersten Leitfähigkeitstyps, umfassend einen bipolaren Transistor mit einem Emitterbereich (118, 216), einem Kollektorbereich (114, 212) und einem Basisbereich (116, 214), der von einem isolierenden Bereich umrandet wird, wobei sich eine Schicht (122, 222) aus dielektrischem Material über einen Teil des isolierenden Bereichs und einen Teil des Basisbereichs (116, 214) erstreckt und eine kapazitiv an den Basisbereich (116, 214) gekoppelte Elektrode (124, 224) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Bereich ein Feldoxidbereich (FOX) ist, daß ein Bereich (120, 220) aus leitfähigem Material zwischen der Schicht (122, 222) aus dielektrischem Material einerseits und dem Basisbereich (116, 214) und dem Feldoxidbereich (FOX) andererseits angeordnet ist und daß der Bereich (120, 220) aus leitfähigem Material in elektrischem Kontakt mit dem Basisbereich (116, 214) ist.
2. Pixelsensorzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (120, 220) aus leitfähigem Material ein Halbleitermaterial des Leitfähigkeitstyps des Substrats (112, 212) ist.
3. Pixelsensorzelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (120, 220) aus leitfähigem Material stark dotiert ist.
4. Pixelsensorzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (120, 220) aus leitfähigem Material Polysilicium umfaßt.
5. Pixelsensorzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein weiterer Bereich aus leitfähigem Material, auf welchem eine Schicht aus dielektrischem Material angeordnet ist, über einen anderen Teil des Feldoxidbereichs (FOX) und des Basisbereichs (116, 214) erstreckt.
6. Pixelsensorzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Bereich aus leitfähigem Material ein Halbleitermaterial des Leitfähigkeitstyps des Substrats (112, 212) ist.
7. Pixelsensorzelle nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Bereich aus leitfähigem Material stark dotiert ist.
8. Pixelsensorzelle nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Bereich aus leitfähigem Material Polysilicium umfaßt.
9. Pixelsensorzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (124, 224) Polysilicium umfaßt.
10. Pixelsensorzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorbereich (114) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp und in dem Substrat (112) ausgebildet ist, der Basisbereich (116) vom ersten Leitfähigkeitstyp ist und in dem Kollektorbereich (114) ausgebildet ist, der Emitterbereich (118) vom zweiten Leitfähigkeitstyp und in dem Basisbereich (116) ausgebildet ist, und der Feldoxidbereich (FOX) in dem Kollektorbereich (114) angrenzend an den Basisbereich (116) ausgebildet ist.
11. Pixelsensorzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisbereich (214) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp und in dem Substrat (212) ausgebildet ist, der Emitterbereich (216) vom ersten Leitfähigkeitstyp und in dem Basisbereich (214) ausgebildet ist, und der Feldoxidbereich (FOX) in dem Substrat (212) angrenzend an den Basisbereich (214) ausgebildet ist.
12. Verfahren zum Herstellen einer aktiven Pixelsensorzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einem Substrat (112) eines ersten Leitfähigkeitstyps, umfassend die Schritte:
Ausbilden eines Wannenbereichs (114) eines zweiten Leitfähigkeitstyps in dem Substrat (112),
Ausbilden eines Feldoxidbereichs (FOX) in dem Wannenbereich (114),
Ausbilden eines Basisbereichs (116) des ersten Leitfähigkeitstyps in dem Wannenbereich (114),
Ausbilden einer ersten Schicht (134) leitfähigen Materials auf dem Feldoxidbereich (FOX) und dem Basisbereich (116),
Ausbilden einer Schicht (136) dielektrischen Materials auf der ersten Schicht (134) leitfähigen Materials,
Ätzen der Schicht (136) dielektrischen Materials und der darunter liegenden ersten Schicht (134) leitfähigen Materials zur Ausbildung eines Bereichs (120) leitfähigen Materials auf einem Teil des Feldoxidbereichs (FOX) und einem Teil des Basisbereichs (116), und eines dielektrischen Bereichs (122), der über dem Bereich (120) leitfähigen Materials liegt, und
Ausbilden einer zweiten Schicht (152) leitfähigen Materials auf dem Feldoxidbereich (FOX) und dem dielektrischen Bereich (122) und
Ätzen der zweiten Schicht (152) leitfähigen Materials zur Ausbildung einer Elektrode (124) über dem dielektrischen Bereich (122) und einem Teil des Feldoxidbereichs (FOX).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bilden des Basisbereichs (116) ferner ein Aufbringen einer Maske (132) zum Freilegen des Wannenbereichs (114) und Implantieren des Basisbereichs (116) in den Wannenbereich (114) umfaßt.
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