DE60223263T2 - Farbbildsensor auf einem transparenten substrat und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Farbbildsensor auf einem transparenten substrat und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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Description

  • die Erfindung betrifft die elektronischen Bildsensoren und insbesondere die Sensoren mit sehr kleinen Maßen, die es erlauben, Miniaturkameras herzustellen, wie zum Beispiel die, die man in ein Mobiltelefon einbauen möchte.
  • Das Dokument US 5 244 817 beschreibt einen Bildsensor mit einem permanenten Substrat und ein Herstellungsverfahren, das ein vorläufiges Substrat verwendet.
  • Neben einem sehr geringen Platzbedarf wünscht man, dass der Bildsensor eine gute Empfindlichkeit bei schwachem Licht und gute kolorimetrische Leistungen hat.
  • Andererseits ist es erforderlich, die ganze Kamera anhand von Verfahren herzustellen, die möglichst wirtschaftlich sind, damit die Kosten des Gerätes nicht inakzeptabel werden.
  • Um das zu verwirklichen, versucht man einerseits, den Bildsensor und die dazugehörenden elektronischen Schaltungen wenn möglich auf einem gleichen Siliziumsubstrat herzustellen, und andererseits versucht man, die Ablagerungen verschiedener Schichten, die Gravuren, die Wärmebehandlungen usw. so weit wie möglich gemeinsam auf einem Siliziumelement (oder „Wafer") mit zahlreichen identischen Sensoren herzustellen, bevor man den Wafer in einzelne Sensoren zerschneidet.
  • Die Herstellungsverfahren und Bildsensorstrukturen, die bisher vorgeschlagen wurden, sind jedoch in dieser Hinsicht nicht völlig zufrieden stellend: Die Herstellungsverfahren sind industriell nicht effizient; sie bleiben zu kostspielig und für große Serienanwendungen nicht leistungsfähig genug, oder die Leistungen des Bildsensors sind nicht gut genug.
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Herstellungsverfahren und einen Bildsensor vorzuschlagen, die die Herstellungskosten minimieren und gleichzeitig gute Qualitäten und insbesondere einen geringen Platzbedarf, eine gute Empfindlichkeit und gute kolorimetrische Leistungen aufweisen.
  • Dazu schlägt die Erfindung ein Herstellungsverfahren eines Bildsensors vor, das Folgendes aufweist:
    • – auf der Vorderseite eines Wafers aus Halbleitermaterial das Bilden einer Reihe aktiver Zonen, die Bilderfassungsschaltungen aufweisen und jeweils einem jeweiligen Bildsensor entsprechen, wobei jede aktive Zone von Eingangs-/Ausgangskontakten umgeben ist,
    • – den Übertrag des Wafers über seine Vorderseite gegen die Vorderseite eines vorläufigen Trägersubstrats,
    • – das Eliminieren des größten Teils der Stärke des Halbleiter-Wafers, wobei auf dem Substrat nur eine dünne Halbleiterschicht, die die Bilderfassungsschaltungen enthält, verbleibt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass
    • – man einerseits später Schichten aus Farbfiltern auf den derart verdünnten Halbleiter-Wafer aufbringt und graviert,
    • – man andererseits nach dem Gravieren der Farbfilter das ganze vorläufige Substrat auf ein endgültiges durchsichtiges Substrat überträgt, das auf der Seite des vorläufigen Substrats, das die Farbfilter trägt, aufgebracht wird,
    • – man dann mindestens den größten Teil des vorläufi gen Substrats entfernt, um einen leichten Zugang zu den Eingangs-/Ausgangskontakten zu erlauben,
    • – und man schließlich das Substrat in einzelne Sensoren schneidet.
  • Das Halbleitermaterial der verdünnten Schicht ist vorzugsweise ein monokristallines Material und insbesondere Silizium für die geläufigsten Anwendungen mit sichtbarem Licht.
  • Das vorläufige Substrat kann komplett entfernt werden, so dass die Eingangs-/Ausgangskontakte freigelegt werden, mit welchen man anschließend Verbindungen nach außerhalb des Sensors verbinden kann. Man kann es aber auch nur teilweise entfernen und eine dünne Schicht belassen, die den Halbleiter-Wafer schützt; in diesem Fall muss man Öffnungen in dieser feinen Schicht ausbilden, um auf die Eingangs-/Ausgangskontakte zu zugreifen.
  • Vorzugsweise weist die aktiven Zone sowohl eine Matrix photosensibler Elemente, als auch dazugehörende Steuerschaltungen der Matrix und Bild-Bearbeitungsschaltungen auf, die Signale empfangen, die von den photosensiblen Elementen der aktiven Zone kommen. Derartige mit der Matrix verbundene Schaltungen werden vorzugsweise vor Licht durch eine Aluminiumsschicht geschützt, wobei nur die Matrix dem Licht ausgesetzt ist. Diese Aluminiumsschicht wird auf dem durchsichtigen Substrat ausgebildet.
  • Der Übertrag des Halbleiter-Wafers auf das vorläufige Substrat kann durch Kleben, herkömmliches Schweißen, Anodenschweißen (unter der angelsächsischen Bezeichnung „anodic bonding" bekannt), oder durch einfaches molekulares Haften (sehr große Berührungskraft zwischen zwei Oberflächen mit großer Ebenheit) erfolgen. Der Übertrag des vorläufigen Substrats auf das endgültige Substrat erfolgt vorzugsweise durch Kleben oder durch molekulares Haften.
  • Das Verdünnen des Wafers nach dem Übertrag auf das Substrat und vor dem Ablagern der farbigen Filter kann auf verschiedene Arten erfolgen: Verdünnen durch Läppen, chemisches Verdünnen, Kombination der zwei Typen (zuerst mechanische, dann chemische Endfertigung oder mechanisches Bearbeiten in Gegenwart von Chemikalien); man kann das Verdünnen auch durch vorheriges Verspröden des Wafers auf dem Niveau der gewünschten Schnittebene vornehmen, insbesondere durch Tiefenimplantieren von Wasserstoff in der gewünschten Schnittebene. In diesem letzteren Fall erfolgt das Implantieren von Wasserstoff mit geringer Tiefe in dem Halbleiter-Wafer vor dem Übertrag des Wafers auf das Substrat. Das Verdünnen erfolgt anschließend durch eine Wärmebehandlung, die den Wafer auf dem Niveau der implantierten Schnittebene dissoziiert und eine dünne Halbleiterschicht in Berührung mit dem Substrat hinterlässt.
  • Das sehr starke Verdünnen des Wafers lässt dessen Stärke von mehreren hundert Mikrometer vor dem Übertrag auf das Substrat auf 3 bis 20 Mikrometer nach dem Übertrag auf das Substrat übergehen. Das Verdünnen ist ein wichtiger Qualitätsfaktor der Sensoren, denn es steigert die kolorimetrischen Leistungen und die Empfindlichkeit. Bei nicht verdünnten Sensoren, die von der Seite, auf der mehrere isolierte Schichten und leitende Schichten zur Definition der Bilderfassungsschaltungen ausgebildet sind, beleuchtet werden, wird das Licht, das ein Farbfilter durchquert hat, auf photosensible Punkte gestreut, die unterschiedlichen Farben entsprechen, was die kolorimetrische Leistungen verschlechtert. Ferner wird die Empfindlichkeit eines verdünnten Sensors verbessert, weil die Photonen auf einer größeren Siliziumzone ankommen als bei nicht verdünnten Sensoren, weil sie nicht von den undurchsichtigen metallischen Schichten aufgehalten werden, die einen großen Teil der Oberfläche, die jedem photo sensiblen Punkt entspricht, belegen.
  • Es ist klar, dass das Verdünnen jedoch die Herstellungsprobleme aufgrund der Tatsache komplizierter macht, dass das Silizium nach dem Verdünnen seine Starrheit verliert und sehr empfindlich wird, und dass außerdem ein Problem mit dem Anschließen der Bilderfassungsschaltungen nach außen entsteht. Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt es, dieser Schwierigkeit abzuhelfen und Bildsensoren mit guter Leistung herzustellen.
  • In dem endgültigen Sensor wird Licht durch das durchsichtige endgültige Substrat empfangen, wobei sich die Anschlusskontakte auf der anderen Seite befinden, was es erlaubt, den Sensor in Flip-Chip-Technik (Chip umgekehrt, Verbindungskontakte gegen die gedruckte Schaltung) zu montieren. Die Lichtverluste durch das durchsichtige Substrat (das aus Glas oder aus Kunststoff hergestellt wird) sind gering.
  • Das endgültige Substrat und die Siliziumschichten sind in enger Berührung, und die aktiven Schaltungselemente des Wafers sind daher gut geschützt.
  • Beispielhaft beträgt die Stärke des endgültigen Substrats etwa 500 Mikrometer für ein Substrat mit 15 bis 20 cm Durchmesser; die Stärke des Silizium-Wafers beträgt 500 bis 1000 Mikrometer vor dem Verdünnen (Durchmesser von 15 bis 30 cm Zentimeter), dann, nach dem Verdünnen, von 3 bis 20 Mikrometer.
  • Planarisierungsschichten, zum Beispiel aus Polyimid, können auf dem Silizium-Wafer vor dem Übertrag auf das Zwischensubstrat und vor dem Übertrag des Zwischensubstrats auf das endgültige Substrat aufgebracht werden.
  • Es ist zu bemerken, dass das Zwischensubstrat in bestimmten Fällen von einer Herstellung zur nächsten wiederverwendbar ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in einem Bildsensor, der ein durchsichtiges Substrat aufweist, auf dessen oberem Teil in der Reihenfolge eines Mosaiks Farbfilter, eine sehr dünne monokristalline Halbleiterschicht (Stärke von maximal einigen Zehnern Mikrometer) (30), in der ein Matrixnetz photosensibler Zonen ausgebildet ist, und eine Stapelung isolierender und leitender Schichten, die Bilderfassungsschaltungen definieren, die es erlauben, elektrische Ladungen zu sammeln, die durch das Beleuchten der photosensiblen Zonen durch das durchsichtige Substrat hindurch erzeugt werden, überlagert, so dass das Licht in der Reihenfolge durch das durchsichtige Substrat, dann durch die Farbfilter, dann durch die photosensiblen Halbleiterzonen läuft, bevor es die Stapelung aus isolierenden und leitenden Schichten erreicht, ohne auf ein Netz leitender Schichten zu treffen, bevor es das Netz photosensibler Schichten erreicht.
  • Das durchsichtige Substrat besteht vorzugsweise aus Glas oder aus einem Kunststoff, kann aber auch aus Keramik oder kristallinem Material bestehen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der ausführlichen folgenden Beschreibungen, die sich auf anliegende Zeichnungen bezieht, in welchen:
  • 1 den Aufbau eines Bildsensors darstellt, der auf einem Silizium-Wafer hergestellt ist, vor dem Anbringen von Farbfiltern;
  • 2 den Vorgang des Übertrags des Silizium-Wafers über seine Vorderseite auf ein vorläufiges Substrat darstellt;
  • 3 das vorläufige Substrat mit dem Silizium-Wafer nach dem Verdünnen des Wafers darstellt;
  • 4 das vorläufige Substrat darstellt, das eine verdünnte Siliziumschicht trägt, auf die man ein Mosaik aus Farbfiltern aufgebracht hat;
  • 5 das endgültige Substrat darstellt, auf das man über seine Vorderseite, die die Farbfilter trägt, das vorläufige Substrat aufgebracht hat;
  • 6 das endgültige Substrat nach dem Eliminieren der ganzen Stärke des vorläufigen Substrats darstellt;
  • 7 eine Herstellungsvariante darstellt, bei der man den größten Teil aber nicht das ganze vorläufige Substrat eliminiert und Zugangsöffnungen zu Kontakten ausgebildet hat.
  • 1 stellt den allgemeinen Aufbau eines Silizium-Wafers dar, auf dem man anhand herkömmlicher Techniken Bilderfassungsschaltungen mit einer Vielzahl von Bildsensoren hergestellt hat.
  • Der Silizium-Wafer 10 hat eine Stärke von mehreren hundert Mikrometer für einen Durchmesser von 150 bis 300 Millimeter.
  • Die Bilderfassungsschaltungen (Matrix aus photosensiblen Punkten, Transistoren, Zusammenschaltungen) werden auf einer Seite des Silizium-Wafers hergestellt, die man Vorderseite nennen kann, und die auf 1 die obere Seite ist. Das Herstellen bedingt einerseits unterschiedliche Diffusionen und Implantationen in dem Silizium ausgehend von der Oberseite des Wafers her, um insbesondere photosensible Zonen 12 zu bilden, und andererseits aufeinander folgende Ablagerungen und Gravuren leitender 14 und isolierender Schichten 16, die eine Stapelung über photosensiblen Zonen 12 bilden. Die isolierenden und leitenden Schichten gehören zu den Bilderfassungsschaltungen und erlauben das Sammeln der elektrischen Ladungen, die in den photosensiblen Zonen durch ein auf den Sensor projiziertes Bild erzeugt werden.
  • Eine der leitenden Schichten 14, im Prinzip die Schicht, die zuletzt aufgebracht wird, dient zum Ausbilden der Eingangs-/Ausgangskontakte jedes einzelnen Sensors (Kontakte auf 1 nicht sichtbar) um eine aktive Zone, die die Matrix aus photosensiblen Punkten enthält.
  • Wird der Sensor anhand einer herkömmlichen Technik hergestellt, würde man auf der Oberfläche des Wafers ein Mosaik aus Farbfiltern aufbringen.
  • Erfindungsgemäß bringt man in diesem Stadium keine Farbfilter auf, sondern man überträgt den Wafer über seine Vorderseite auf ein vorläufiges Substrat 20 (2). Das vorläufige Substrat ist ein Wafer mit dem gleichen Durchmesser wie der Wafer 10 und mit einer analogen Stärke, um die Starrheit des Aufbaus während der Herstellung sicherzustellen; es kann übrigens aus einem Silizium-Wafer bestehen; der Übertrag kann nach dem Aufbringen einer „Planarisierungsschicht" ausgeführt werden, die dazu dient, Reliefs zu füllen, die auf der Vorderseite des Silizium-Wafers durch die Ablagerungs- und Gravur-Vorgänge der Stapelung leitender und isolierender Zonen entstanden sind. Diese Planarisierungsschicht braucht nicht durchsichtig zu sein.
  • Auf 2 wurde der Aufbau in einem kleineren Maßstab als in 1 dargestellt, um einen ganzen einzelnen Sensor zu zeigen, der eine aktive Zone ZA und Anschlusskontakte 22 um die aktive Zone ZA aufweist. Die Kontakte 22 sind in Berührung mit der leitenden Schicht 14 oder gehören zu einer Schicht 14, die vorzugsweise an der Schnittstelle zwischen den zwei Wafern 10 und 20 bündig ist; wenn eine Planarisierungsschicht aufgebracht wurde, richtet man es vorzugsweise so ein, dass sie die Kontakte 22 nicht bedeckt. Sollten diese Kontakte jedoch durch die Planarisierungsschicht be deckt sein, kann man, wie weiter unten besprochen wird, ohnehin Öffnungen herstellen, um auf diese Kontakte am Ende des Herstellungsprozesses zuzugreifen.
  • Der Übertrag des Silizium-Wafers auf den Träger-Wafer 20 kann durch mehrere Mittel erfolgen, wobei das einfachste Mittel einfach ein Halten durch molekulares Haften sein kann, da die große Ebenheit der Oberflächen in Berührung sehr hohe Kontaktkräfte entwickelt. Ein Kleben ist ebenfalls möglich.
  • Nach dem Übertrag des Silizium-Wafers über seine Vorderseite eliminiert man den größten Teil der Stärke des Silizium-Wafers 10 und lässt nur eine Stärke von etwa 8 bis 30 Mikrometer bestehen, in der die Stärke der Stapelung von Schichten 14, 16 enthalten ist. Was von dem Silizium-Wafer übrig bleibt ist nur noch eine Überlagerung von einigen Mikrometer (zum Beispiel 5 bis 10) für das Stapeln von Schichten 14, 16 und etwa 3 bis 20 Mikrometer für die restliche Stärke Silizium, die die photosensiblen Zonen 12 enthält. Die restliche Stärke ist die Schicht 30 der 3, die die photosensiblen Zonen 12 der 1 enthält.
  • Der Verdünnungsvorgang kann durch mechanisches Bearbeiten (Läppen) erfolgen, das durch ein chemisches Bearbeiten abgeschlossen wird, oder durch mechanischchemisches Bearbeiten oder nur durch chemisches Bearbeiten oder auch durch ein besonderes Abscheidungsverfahren, das vorab eine Implantation einer Versprödungsverunreinigung in die Ebene, die die verdünnte Siliziumschicht abgrenzt, erfordert.
  • In dem Fall dieser Trennung durch Implantieren von Verunreinigungen muss man das Implantieren vor dem Übertrag des Silizium-Wafers auf den Träger-Wafer durchführen. Das Implantieren erfolgt nämlich über die Vorderseite des Silizium-Wafers, auf dessen ganzer Oberfläche und mit einer Tiefe, die die Schnittebene definiert. Das vorherige Implantieren ist vorzugsweise Implantieren von Wasserstoff. Es kann in unterschiedlichen Stadien der Herstellung des Wafers erfolgen, aber das Trennen der Stärke des Wafers entlang der implantierten Schnittebene erfolgt erst, wenn der Silizium-Wafer auf den Träger-Wafer übertragen wurde.
  • Die obere Oberfläche der verdünnten Siliziumschicht 30 kann behandelt werden (Feinläppen, chemisches Reinigen, mechanisch-chemisches Polieren usw.), um die Oberflächemängel zu eliminieren, was zu einem Wafer mit mehreren Sensoren führt, dessen allgemeiner Aufbau der der 3 ist.
  • Ein Mosaik aus Farbfiltern 18 wird dann auf die Oberfläche der Schicht 30 aufgebracht (4). Nach Wunsch kann man eine oder mehrere zusätzliche Schichten vor dem Aufbringen der Farbfilter ablagern, und insbesondere Passivierungsschichten, entspiegelnde Schichten und weitere Schichten, die zum elektrischen Aktivieren der dotierten Siliziumschichten (elektrische Polarisierungsschichten) erforderlich sind.
  • Bei Bedarf wird auf das Mosaik aus Filtern eine Planarisierungsschicht 24 aufgebracht. Sie muss durchsichtig sein, wenn sie die Filter bedeckt. Das vorläufige Substrat 20 wird dann über seine Vorderseite, die die Farbfilter trägt, auf ein endgültiges durchsichtiges Substrat 40 (Glas oder Kunststoff) in Wafer-Form mit einem Durchmesser, der gleich ist wie der des vorläufigen Substrats und des ursprünglichen Silizium-Wafers, übertragen. Die Stärke des endgültigen Substrats beträgt mindestens einige hundert Mikrometer, um die Starrheit des Aufbaus während der Herstellung sicherstellen zu können (5).
  • Der Übertrag des vorläufigen Substrats auf das endgültige Substrat erfolgt durch Kleben (durchsichti ger Klebstoff) oder durch molekulares Haften.
  • Man eliminiert den größten Teil oder sogar das gesamte vorläufige Substrat 20 durch mechanische und/oder chemische Mittel oder zum Beispiel durch Fragilisieren durch Implantation von Wasserstoff, wie bereits erklärt. In diesem letzteren Fall, der zum teilweisen Entfernen des Substrats 20 verwendbar ist, muss das Implantieren von Wasserstoff in den Träger-Wafer 20 vor dem ersten Übertrag des Silizium-Wafers auf den Wafer 20 erfolgt sein; das setzt voraus, dass zwischen dem Übertrag auf den Wafer 20 und dem Übertrag auf das Substrat 40 kein Vorgang mit Temperaturen auftritt, die das Brechen auf der Wasserstoffimplantationsebene verursachen können.
  • In dem Fall, der in 6 dargestellt ist, eliminiert man das Substrat 20 komplett, bis man mit den Anschlusskontakten 22 auf der Oberfläche des Aufbaus bündig ist.
  • In dem Fall der 7 erfolgt das Eliminieren des Substrats 20 nur teilweise. Es verbleibt eine kleine Stärke (wenn möglich höchstens einige Mikrometer), in der man durch chemisches Ätzen oder anderswie Öffnungen 70 ausbildet, um Zugangszonen zu den Anschlusskontakten 22 freizulegen.
  • Die Anschlusskontakte in dem Fall der 7 können für einen Anschluss des Typs „wire-bonding" (Schweißen von Leitern auf die Kontakte) mit einer gedruckten Schaltung dienen. Da das Licht auf der Seite des durchsichtigen endgültigen Substrats 40 eindringen muss, ist es erforderlich, dass die gedruckte Schaltung gegenüber den aktiven photosensiblen Zonen des Sensors offen ist.
  • In dem Fall der 6 sind die Anschlusskontakte 22 auf der Ebene der oberen Oberfläche des Bild sensors bündig. Sie können entweder zum Anschließen des Typs „wire-bonding" oder für einen Anschluss des Typs „Flip-Chip" (Chip umgekehrt mit den Anschlusskontakten gegen entsprechende Kontakte einer gedruckten Schaltung) verwendet werden. In diesem letzteren Fall kann das Beleuchten des Sensors von der Oberseite der gedruckten Schaltung her erfolgen.
  • Sollte man trotz allem wünschen, einen Aufbau des Typs Flip-Chip für den in 7 dargestellten Sensor zu verwenden, bei dem die Anschlusskontakte 22 in den Öffnungen 70 versenkt sind, ginge man wie folgt vor: Man würde eine zusätzliche Metallisierung, die gleichzeitig auf der äußeren Oberfläche des Aufbaus (das heißt auf der oberen Oberfläche des Rests von Substrat 20, in dem diese Öffnungen 70 ausgebildet wurden) und in dem Boden der Öffnungen 70 ruht, aufbringen und gravieren. Die Kontakte zum Anschließen außerhalb des Aufbaus würden dabei außerhalb der Öffnungen 70 ausgebildet.
  • Bei diesen verschiedenen Ausführungsformen kann der Aufbau, der auf dem Substrat 40 ausgebildet wird, auf dem Wafer über Anschlusskontakte getestet werden. Der Test kann in Gegenwart von Licht, Bildmustern usw. erfolgen.
  • Der Aufbau wird erst am Ende dieses Herstellungsprozesses zum Kapseln in einzelne Sensoren geschnitten.
  • Das endgültige Substrat, das eng gegen die dünne Siliziumschicht, die die Farbfilter trägt, aufgebracht wird, schützt sowohl die Filter als auch das Silizium.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Bildsensors mit Folgendem: – auf der Vorderseite eines Wafers aus Halbleitermaterial (10) Bilden einer Reihe aktiver Zonen (ZA), die Bilderfassungsschaltungen aufweisen und jeweils einem jeweiligen Bildsensor entsprechen, wobei jede aktive Zone von Eingangs-/Ausgangskontakten (22) umgeben ist, – Übertrag des Wafers über seine Vorderseite gegen die Vorderseite eines vorläufigen Trägersubstrats (20), – Eliminieren des größten Teils der Stärke des Halbleiter-Wafers, wobei auf dem Substrat nur eine dünne Halbleiterschicht (30), die die Bilderfassungsschaltungen enthält, verbleibt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass – man einerseits später Farbfilterschichten (18) auf den so verdünnten Halbleiter-Wafer aufbringt oder graviert, – man andererseits nach dem Gravieren der Farbfilter das vorläufige Substrat (20) auf ein endgültiges durchsichtiges Substrat (40) überträgt, das auf der Seite des vorläufigen Substrats, das die Farbfilter trägt, aufgebracht wird, – man dann mindestens den größten Teil des vorläufigen Substrats (20) entfernt, um einen leichten Zugang zu den Eingangs-/Ausgangskontakten (22) zu erlauben, – und man schließlich das Substrat in einzelne Sensoren schneidet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vorläufige Substrat komplett entfernt wird, was die Eingangs-/Ausgangskontakte (22) bloß legt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vorläufige Substrat teilweise entfernt wird, wobei eine dünne Schicht belassen wird, die den Halbleiter-Wafer schützt, und dass Öffnungen (70) in dieser dünnen Schicht gebildet werden, um auf die Eingangs-/Ausgangskontakte (22) zuzugreifen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschicht (30) nach dem Verdünnen eine Stärke von etwa 3 bis 20 Mikrometer aufweist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Planarisierungsschicht auf dem Halbleiter-Wafer (10) vor dem Übertrag auf das vorläufige Substrat aufgebracht wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine durchsichtige Planarisierungsschicht (24) auf der verdünnten Halbleiterschicht (30) vor dem Übertrag des Zwischensubstrats auf das endgültige Substrat aufgebracht wird.
  7. Bildsensor mit einem durchsichtigen Substrat (40), auf dessen oberem Teil nacheinander ein Mosaik aus Farbfiltern (18), eine sehr dünne monokristalline Halbleiterschicht (30), in der ein Matrixnetz mit photosensiblen Zonen ausgebildet ist, und eine Stapelung leitender (14) und isolierender (16) Schichten, die Bilderfassungsschaltungen definieren, die es erlauben, elektrische Ladungen zu sammeln, die durch das Beleuchten der photosensiblen Zonen durch das durchsichtige Substrat erzeugt werden, aufgebracht werden, so dass das Licht nacheinander durch das durchsichtige Substrat, dann durch die Farbfilter, dann durch die photosensiblen Halbleiterzonen geht, bevor es die Stapelung isolierender und leitender Schichten erreicht, ohne auf ein Netz leitender Schichten zu treffen, bevor es das Netz photosensibler Zonen erreicht.
  8. Bildsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das durchsichtige Substrat (40) aus Glas, Kunststoff, Keramik oder kristallinem Material besteht.
DE60223263T 2001-08-31 2002-08-30 Farbbildsensor auf einem transparenten substrat und verfahren zu seiner herstellung Expired - Lifetime DE60223263T2 (de)

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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2863773B1 (fr) * 2003-12-12 2006-05-19 Atmel Grenoble Sa Procede de fabrication de puces electroniques en silicium aminci
KR100741920B1 (ko) * 2004-12-30 2007-07-24 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스(cmos) 이미지 센서의 제조 방법
JP4486043B2 (ja) * 2004-12-30 2010-06-23 東部エレクトロニクス株式会社 Cmosイメージセンサー及びその製造方法
US8409970B2 (en) * 2005-10-29 2013-04-02 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of making integrated passive devices
US8791006B2 (en) 2005-10-29 2014-07-29 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of forming an inductor on polymer matrix composite substrate
US8158510B2 (en) 2009-11-19 2012-04-17 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of forming IPD on molded substrate
DE102006014247B4 (de) * 2006-03-28 2019-10-24 Robert Bosch Gmbh Bildaufnahmesystem und Verfahren zu dessen Herstellung
US20090174018A1 (en) * 2008-01-09 2009-07-09 Micron Technology, Inc. Construction methods for backside illuminated image sensors
JP5347520B2 (ja) * 2009-01-20 2013-11-20 ソニー株式会社 固体撮像装置の製造方法
US8310021B2 (en) * 2010-07-13 2012-11-13 Honeywell International Inc. Neutron detector with wafer-to-wafer bonding
TWI730053B (zh) * 2016-02-16 2021-06-11 瑞士商G射線瑞士公司 用於電荷傳輸通過接合界面的結構、系統及方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4758734A (en) * 1984-03-13 1988-07-19 Nec Corporation High resolution image sensor array using amorphous photo-diodes
US4976802A (en) * 1989-10-16 1990-12-11 Xerox Corporation Process for assembling smaller scanning or printing arrays together to form a longer array
JPH05183141A (ja) * 1991-07-12 1993-07-23 Fuji Xerox Co Ltd カラーイメージセンサ
US5244817A (en) * 1992-08-03 1993-09-14 Eastman Kodak Company Method of making backside illuminated image sensors
US6059188A (en) * 1993-10-25 2000-05-09 Symbol Technologies Packaged mirror including mirror travel stops
JPH0945886A (ja) * 1995-08-01 1997-02-14 Sharp Corp 増幅型半導体撮像装置
US6204087B1 (en) * 1997-02-07 2001-03-20 University Of Hawai'i Fabrication of three-dimensional architecture for solid state radiation detectors

Also Published As

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