DE4122595A1 - Verfahren zum herstellen eines selbstjustierenden ccd-sensors - Google Patents
Verfahren zum herstellen eines selbstjustierenden ccd-sensorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
selbstjustierenden CCD-Bildsensors, wobei sich insbesondere
die Eigenschaften des lichtaufnehmenden Bereichs nicht ver
schlechtern und Licht nur auf den lichtaufnehmenden Bereich
einfallen kann, während der verbleibende Bereich vollkommen
gegenüber einfallendem Licht abgeschirmt ist; dadurch wird
das Auftreten von Bildverschmierungen verhindert.
Ein CCD-Bildsensor ist ein dynamisch arbeitendes Bauelement,
bei dem eine Signalladung, gesteuert durch Taktimpulse sich
entlang einem vorgegebenen Pfad bewegt; dieses Bauelement
besteht im allgemeinen aus einem lichtaufnehmenden Bereich
und einem Transmissionsbereich zum Übertragen einer Signal
ladung entsprechend dem einfallenden Licht. CCD-Bildsensoren
werden im großen Umfange verwendet in Speichern, in logi
schen Spaltkreisen und in Signal- oder Bildverarbeitungsein
richtungen.
Ein bekannter CCD-Bildsensor weist eine lichtabschirmende
Schicht aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, auf, um
sicherzustellen, daß Licht nur in dem Lichtaufnahmebereich
einfallen kann (vgl. den Vorschlag der Mitsubishi
Electronics Ind. Co., Ltd. in der Zeitschrift der "Japanese
TV Society" (Bd. 10 Nr. 4, April 1990)).
Das Verfahren zum Herstellen bekannter CCD-Bildsensoren mit
einer lichtabschirmenden Schicht aus Metall wird nachstehend
mit Bezug auf die Fig. 2a bis d näher erläutert. Gemäß
Fig. 2a werden Ionen des n-Typs in bestimmte Bereiche eines
Siliziumsubstrats 1 und bis zu einer vorgegebenen Tiefe
injiziert, um eine Photodiode 2 auszubilden, die als
lichtaufnehmender Bereich dient; als Übertragungsbereich zum
Transportieren von Signalladungen dient eine vertikale la
dungsgekoppelte Einrichtung (VCCD). Die gesamte Oberfläche
des Substrats 1 wird mit einem Oxidfilm 4 und einem Polysi
liziumfilm 5 jeweils für das Gate abgedeckt, wobei die Poly
siliziumschicht 5 auf der Oxidschicht 4 liegt. Danach wird
die Polysiliziumschicht 5 in dem Abschnitt über der Photo
diode 2 durch übliches Photo-Ätzverfahren entfernt. Danach
wird gemäß Fig. 2b eine Schicht aus Borphosphorsilikatglas
(BPSG) vorgegebener Dicke als Isolierschicht auf der geätz
ten Oberfläche verteilt und anschließend mit einer lichtab
schirmenden Schicht 7 vorgegebener Dicke gemäß Fig. 2c abge
deckt. (Dabei kann anstelle der BPSG-Schicht eine Niedertem
peratur-Oxidschicht (LTO) verwendet werden.) Beim nächsten
Verfahrensschritt wird die lichtabschirmende Schicht ledig
lich an dem Abschnitt über der Photodiode durch ein übliches
Photo-Ätzverfahren entfernt, so daß Licht nur auf die Photo
diode 2 einfallen kann (siehe Fig. 2d). Dabei wird üblicher
weise als lichtabschirmende Schicht Aluminium verwendet, da
Aluminium meist für Speicherelemente oder bipolare Bauele
mente verwendet wird und als lichtabschirmende Schicht bei
hoher Reflektivität (etwa 100%) geeignet ist.
Dieses vorbekannte Verfahren hat jedoch die folgenden Nach
teile:
- 1. Die Entfernung der lichtabschirmenden Schicht 7 ledig lich im Bereich über der Photodiode 2 führt zu einem Lichteintritt in die VCCD 3 durch die verbleibende Poly siliziumschicht 5 des Gates, so daß sich Verschmierungs effekte ergeben (vgl. Fig. 3).
- 2. Die Stapelstruktur der Polysiliziumschicht 5 des Gates und der lichtabschirmenden Schicht 7 erschwert den Photo-Ätzprozeß beim Entfernen der lichtabschirmenden Schicht lediglich in dem Abschnitt über der Photodiode 2, so daß die lichtabschirmende Schicht sich in den Be reich der Photodiode 2 hinein erstrecken kann. Dadurch verringert sich der offene Bereich der Photodiode 2 um 2Y, so daß der Füllfaktor ebenfalls abnimmt (vgl. Fig. 3).
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zum Herstellen eines selbstjustierenden CCD-Bild
sensors anzugeben, bei dem eine Verringerung des lichtauf
nehmenden Bereichs und das Auftreten optischer Verschmie
rungseffekte verhindert werden. Diese Aufgabe wird mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a-d Querschnittsansichten eines CCD-Bildsensors bei
der Herstellung gemäß der Erfindung,
Fig. 2a-d Querschnittsansichten eines üblichen CCD-Bild
sensors bei der Herstellung, und
Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung des Verschmie
rungseffekts bei einem üblichen CCD-Bildsensor.
Gemäß Fig. 1a werden Ionen des n-Typs in ein Siliziumsub
strat 11 des p-Typs in einem vorgegebenen Abstand injiziert,
um eine Photodiode 12 als Lichtaufnahmebereich und eine ver
tikale ladungsgekoppelte Einrichtung (VCCD) 13 als Übertra
gungsbereich auszubilden. Anstelle der Photodiode 12 kann
eine Schottky-Diode verwendet werden; die VCCD 13 kann als
vergrabene ladungsgekoppelte Einrichtung (BCCD) ausgebildet
sein. Die gesamte Oberfläche des Siliziumsubstrats 11 wird
durch eine Oxidschicht 14 und darüber mit einer Polysili
ziumschicht 15 jeweils für das Gate abgedeckt. Die Polysili
ziumschicht 15 für das Gate ist selektiv an dem Abschnitt
über der Photodiode 12 durch Photo-Ätzprozesse zum Ausbilden
eines Fensters entfernt, so daß Licht auf die Photodiode 12
einfallen kann. Ferner wird auf der gesamten Oberfläche der
geätzten Gate-Polysiliziumschicht 15 temperaturbeständiges
Metall 16, wie Ti, Mo oder Pt, mit vorgegebener Dicke durch
Dampfphasenabscheidung (PVD) niedergeschlagen (vgl. Fig.
1b). Durch ein Alterungsverfahren oder Glühverfahren unter
vorgegebenen Bedingungen reagiert das temperaturbeständige
Metall 16 gemäß nachstehender Formel (1) und wird in eine
Silizidschicht 17 an dem Abschnitt umgewandelt, der mit der
Gate-Polysiliziumschicht in Berührung steht (vgl. Fig. 1c).
Ti + Si = Ti₂Si (1)
Da das hitzebeständige Metall 16 nicht mit der Oxidschicht
14 reagiert, bleibt es in dem Abschnitt, wo es in Kontakt
mit der Gate-Oxidschicht 14 tritt, unverändert. Das tempera
turbeständige Metall 16 wird somit in ein Silizid umgewan
delt mit Ausnahme des Bereichs über der Photodiode 12.
Der nächste Schritt ist ein Naß-Ätzprozeß gemäß Fig. 1d zum
selektiven Ätzen des temperaturbeständigen Metalls 16. Bei
dem Naß-Ätzprozeß wird das temperaturbeständige Metall 16 in
dem Abschnitt über der Photodiode 12 entfernt, während die
Silizidschicht 17 unverändert bleibt. Dadurch wird lediglich
der Abschnitt über der Photodiode 12 selbstausrichtend ge
öffnet, um ein Fenster zum Durchlassen von Licht auszubil
den.
Anstelle des Naß-Ätzprozesses zum Entfernen des temperatur
beständigen Metalls kann auch ein Trocken-Ätzprozeß angewen
det werden.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird insbesondere fol
gendes erreicht:
- 1. Das temperaturbeständige Metall 16 wird in die Silizid schicht 17 in dem Abschnitt umgewandelt, in dem es mit der Gate-Polysiliziumschicht 15 in Berührung steht; da durch kann Licht nur auf die Photodiode 12 einfallen. Auf die Gate-Polysiliziumschicht einfallendes Licht wird abgeschirmt. Da die Silizidschicht 17 vertikal auf bei den Seiten der Photodiode 12 durch Selbstausrichtung er zeugt wird, wird der Lichteinfall auf die vertikalen Seitenflächen der geätzten Gate-Polysiliziumschicht 15 verhindert. Optische Verschmierungseffekte durch Ein dringen von Lichtsignalladungen in den Übertragungsbe reich VCCD durch die Gate-Polysiliziumschicht können da durch vollständig verhindert werden.
- 2. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird eine Lichtab schirmschicht aus Aluminium 7 durch Vakuumaufdampfen auf der Gate-Polysiliziumschicht 5 bei der vorliegenden Er findung nicht verwendet, so daß eine Verringerung der Öffnungsfläche der Photodiode 2 vermieden und dadurch der Füllfaktor der Photodiode 2 maximiert wird.
Claims (3)
1. Verfahren zum Herstellen eines selbstausgerichteten CCD-
Bildsensors mit den folgenden Verfahrensschritten:
- a) Ausbilden eines lichtaufnehmenden Bereichs und eines Übertragungsbereichs durch Injizieren von Ionen in ein Substrat bis zu einer vorgegebenen Tiefe, wobei der Typ der injizierten Ionen sich von dem des Sub strats unterscheidet,
- b) Abdecken der Oberfläche des Substrats mit einer Gate- Oxidschicht und darauf einer Gate-Polysilizium schicht,
- c) Entfernen der Gate-Polysiliziumschicht lediglich an dem Abschnitt über dem lichtaufnehmenden Bereich durch einen Photo-Ätzprozeß,
- d) Aufbringen von hitzebeständigem Metall auf der ge samten geätzten Oberfläche durch ein Vakuumaufdampf verfahren,
- e) Umwandeln des hitzebeständigen Metalls in ein Silizid durch ein Alterungs- oder Glühverfahren an den Ab schnitten, die in Berührung mit der Gate-Polysili ziumschicht stehen, und
- f) Entfernen des hitzebeständigen Metalls an dem nicht umgewandelten Abschnitt, das auf der Gate-Oxidschicht verbleibt, durch einen Ätzprozeß.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als hitzebeständiges Metall Mo, Pt oder Ti verwendet
wird.
3. CCD-Bildsensor, herstellbar mit einem Verfahren nach An
spruch 1 oder 2.
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: HYNIX SEMICONDUCTOR INC., ICHON, KYONGGI, KR |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: MAGNACHIP SEMICONDUCTOR, LTD., CHEONGJU, KR |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: CROSSTEK CAPITAL, LLC, WILMINGTON, DEL., US |
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R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |