DE102008046030A1 - Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

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Abstract

Ein Bildsensor kann ein erstes Substrat umfassen, das einen Bildpunktbereich, in dem eine Ausleseschaltung vorgesehen ist, und einen peripheren Bereich, in dem eine periphere Schaltung vorgesehen ist, umfasst. Ein Zwischenschichtdielektrikum, das Leierbinden mit der Ausleseschaltung und der peripheren Schaltung ausgebildet sein. Eine kristalline Halbleiterschicht kann durch einen Bondprozess auf einem Bereich des Zwischenschichtdielektrikums bereitgestellt werden, der dem Bildpunktbereich entspricht. Die kristalline Halbleiterschicht kann eine erste Fotodiode und eine zweite Fotodiode umfassen. Die ersten und zweiten Fotodioden können durch Bauelementisolationsgräben in der kristallinen Halbleiterschicht festgelegt sein. Eine Bauelement-Isolierschicht kann auf der kristallinen Halbleiterschicht ausgebildet sein, welche die Bauelementisolationsgräben umfasst. Eine obere Elektrodenschicht verläuft zum Verbinden mit einem Bereich der ersten Fotodiode durch die Bauelement-Isolationsschicht. Ein Freilegungsbereich kann in der oberen Elektrodenschicht ausgebildet sein, um ein oberes Gebiet der ersten Fotodiode selektiv freizulegen. Eine Passivierungsschicht kann auf dem ersten Substrat ausgebildet sein, auf dem der Freilegungsbereich vorgesehen ist.

Description

  • BILDSENSOR UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG
  • HINTERGRUND
  • Ein Bildsensor ist ein Halbleiterbauelement zum Umwandeln eines optischen Bilds in ein elektrisches Signal. Der Bildsensor wird grob als ladungsgekoppelter (CCD) Bildsensor oder als Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Bildsensor (CIS) klassifiziert.
  • Im Allgemeinen ist eine Fotodiode eines Bildsensors durch Zonenimplantation in einem Substrat mit Ausleseschaltungen ausgebildet. Da jedoch die Größe einer Fotodiode zwecks Erhöhung der Anzahl von Bildpunkten ohne Erhöhung einer Chipgröße immer kleiner wird, verkleinert sich die Fläche eines Licht empfangenden Bereichs, so dass eine Bildqualität abnimmt.
  • Da ferner eine Stapelhöhe nicht im selben Maße wie die Verkleinerung der Fläche des Licht empfangenden Bereichs abnimmt, nimmt auch die Anzahl von auf den Licht empfangenden Bereich fallenden Photonen aufgrund der Beugung des Lichts ab, was als Beugungsscheibchen bezeichnet wird.
  • Als Alternative zum Überwinden dieser Einschränkung wurde versucht, eine Fotodiode unter Verwendung von amorphem Silizium (Si) auszubilden, oder eine Ausleseschaltung in einem Si-Substrat auszubilden und unter Verwendung eines Verfahrens wie Wafer-auf-Wafer-Bonden eine Fotodiode auf der Ausleseschaltung auszubilden ("dreidimensionaler (3D) Bildsensor" genannt). Die Fotodiode ist mit der Ausleseschaltung durch eine Metallleitung verbunden.
  • Nach einer verwandten Technik erfolgt die Bauelementisolation zwischen Bildpunkten nicht vollständig.
  • Außerdem kann entsprechend einem Bildsensor nach der verwandten Technik aufgrund peripherer Faktoren wie eine Leitung und eine Temperatur, die einen Dunkelstrom verursachen kann, ein Leckstrom erzeugt werden.
  • Ferner tritt nach einer verwandten Technik, da sowohl die Source als auch das Drain des Transfertransistors stark mit n-Typ-Fremdstoffen dotiert ist, ein Phänomen der Ladungsaufteilung auf, wie in 19 dargestellt ist. Wenn das Phänomen der Ladungsaufteilung auftritt, wird die Empfindlichkeit eines ausgegebenen Bilds verringert und ein Bildfehler kann erzeugt werden.
  • Da sich eine Photoladung nicht schnell zwischen der Fotodiode und der Ausleseschaltung bewegt, wird ferner nach der verwandten Technik ein Dunkelstrom erzeugt oder nehmen Sättigung und Empfindlichkeit ab.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen Bildsensor und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein Bildsensor bereitgestellt, der umfassen kann: ein erstes Substrat, das einen Bildpunktbereich, in dem eine Ausleseschaltung vorgesehen ist, und einen peripheren Bereich, in dem eine periphere Schaltung vorgesehen ist, umfasst; ein Zwischenschichtdielektrikum auf dem ersten Substrat, wobei das Zwischenschichtdielektrikum mit der Ausleseschaltung verbundene erste Lei tungen und eine mit der peripheren Schaltung verbundene zweite Leitung umfasst; eine kristalline Halbleiterschicht auf einem Bereich des Zwischenschichtdielektrikums, der dem Bildpunktbereich entspricht; eine erste Fotodiode und eine zweite Fotodiode in der kristallinen Halbleiterschicht, wobei die erste Fotodiode und die zweite Fotodiode durch Bauelementisolationsgräben getrennt sind, wobei die erste Fotodiode und die zweite Fotodiode mit entsprechenden der ersten Leitungen verbunden sind; eine Bauelement-Isolierschicht auf der kristallinen Halbleiterschicht einschließlich in den Bauelementisolationsgräben; eine durch die Bauelement-Isolierschicht auf der kristallinen Halbleiterschicht verlaufende obere Elektrodenschicht zum Verbinden mit einem Bereich der ersten Fotodiode; ein Freilegungsbereich in der oberen Elektrodenschicht, wobei der Freilegungsbereich einen oberen Bereich der ersten Fotodiode selektiv freilegt; und eine Passivierungsschicht auf dem ersten Substrat, auf dem der Freilegungsbereich vorgesehen ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann ein Dummy-Bildpunkt an einem Rand des Bildpunktbereichs eines Chips vorgesehen sein. Dieser Dummy-Bildpunkt kann zur Prüfung verwendet werden.
  • Des Weiteren kann ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors umfassen: Ausbilden einer Ausleseschaltung auf einem Bildpunktbereich eines ersten Substrats und einer peripheren Schaltung auf einem peripheren Bereich des ersten Substrats; Ausbilden eines Zwischenschichtdielektrikums, das mit der Ausleseschaltung verbundene erste Leitungen und eine mit der peripheren Schaltung auf dem ersten Substrat verbundene zweite Leitung umfasst; Ausbilden eines zweiten Substrats, das eine kristalline Halbleiterschicht umfasst; Ausbilden einer Fotodiodenschicht in der kristallinen Halbleiterschicht; Bon den des ersten Substrats mit dem zweiten Substrat, das die Fotodiodenschicht umfasst; Entfernen eines Bereich des zweiten Substrats, um die Fotodiodenschicht auf dem ersten Substrat freizulegen; Ausbilden von Bauelementisolationsgräben in der kristallinen Halbleiterschicht, die Gebiete der Fotodiodenschicht separieren, um eine erste Fotodiode und eine zweite Fotodiode auszubilden, die jeweils mit den ersten Leitungen verbunden sind; Ausbilden einer Bauelement-Isolierschicht auf der kristallinen Halbleiterschicht einschließlich in den Bauelementisolationsgräben; Ausbilden einer oberen Elektrodenschicht auf der Bauelement-Isolierschicht derart, dass die obere Elektrodenschicht mit einem Bereich der ersten Fotodiode verbunden ist; Entfernen eines Bereichs der oberen Elektrodenschicht, um einen Freilegungsbereich auszubilden, der ein oberes Gebiet der ersten Fotodiode selektiv freilegt; und Ausbilden einer Passivierungsschicht auf dem Zwischenschichtdielektrikum, auf dem der Freilegungsbereich ausgebildet ist.
  • Die Einzelheiten von einer oder mehr Ausführungsformen werden in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen ersichtlich sein.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1 bis 16 sind Querschnittsansichten, die einen Prozess zur Herstellung eines Bildsensors gemäß einer Ausführungsform darstellen.
  • 17 ist eine partielle Detailansicht eines Bildsensors gemäß einer anderen Ausführungsform.
  • 18 ist eine Ansicht, die eine Photoladungsausgabestruktur einer Ausleseschaltung gemäß einer Ausführungsform darstellt.
  • 19 ist eine Ansicht, die eine Photoladungsausgabestruktur einer Ausleseschaltung gemäß einer verwandten Technik darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen eines entsprechenden Bildsensors und ein Verfahren zu seiner Herstellung werden im Einzelnen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • 16 ist eine Querschnittsansicht eines Bildsensors gemäß einer Ausführungsform.
  • Der Bildsensor kann umfassen: ein erstes Substrat 100, das einen Bildpunktbereich A, in dem eine Ausleseschaltung 120 ausgebildet ist, und einen peripheren Bereich B, in dem eine periphere Schaltung ausgebildet ist, umfasst; ein auf dem ersten Substrat 100 ausgebildetes Zwischenschichtdielektrikum 160 mit Leitungen 150 und 150a zum Verbinden mit der Ausleseschaltung 120 und Leitung 170 zum Verbinden mit der peripheren Schaltung; eine kristalline Halbleiterschicht 200 auf einem Bereich des Zwischenschichtdielektrikums 160, der dem Bildpunktbereich A entspricht; eine erste Fotodiode 205 und eine zweite Fotodiode 205a, die in der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet, durch einen Bauelementisolationsgraben 235 (siehe 8) für jedes Bildpunktelement isoliert und mit den Leitungen 150 beziehungsweise 150a verbunden sind; eine Bauelement-Isolierschicht 250, die auf der kri stallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet ist, die den Bauelementisolationsgraben 235 umfasst; eine obere Elektrodenschicht 260, die zum Verbinden mit einem Bereich der ersten Fotodiode 205 durch die Bauelement-Isolierschicht 250 verläuft; ein Freilegungsbereich 265, der in der oberen Elektrodenschicht 260 ausgebildet ist, um ein oberes Gebiet der ersten Fotodiode 205 selektiv freizulegen; und eine Passivierungsschicht 270, die auf dem ersten Substrat 100 und einschließlich im Freilegungsbereich 265 ausgebildet ist.
  • Die erste Fotodiode 205 kann ein Hauptbildpunkt sein, der mit der oberen Elektrodenschicht 260 durch ein erstes Durchkontaktierungsloch 255 elektrisch verbunden ist, um eine wesentliche Arbeit auszuführen. Die zweite Fotodiode 205a kann ein Dummy-Bildpunkt sein, der nicht mit der oberen Elektrodenschicht 260 verbunden ist. Da die als Dummy-Bildpunkt dienende zweite Fotodiode 205a einen Leckfaktor der oberen Elektrodenschicht 260 ausschließen kann, kann sie als Referenzbildpunkt zum Messen eines exakten Leckstroms verwendet werden. Beispielsweise kann die zweite Fotodiode 205a bei einem Randgebiet eines Chips vorgesehen sein.
  • Eine erste Passivierungsschicht 270 und eine zweite Passivierungsschicht 280 können auf dem ersten Substrat 100 angeordnet sein, auf dem die obere Elektrodenschicht 260 ausgebildet ist. Die erste Passivierungsschicht 270 kann auf der Bauelement-Isolierschicht 250 durch den ersten Freilegungsbereich 265 der oberen Elektrodenschicht 260 ausgebildet sein.
  • Die Bauelement-Isolierschicht 250 kann in der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet sein, um die Fotodiode 205 für jedes Bildpunktelement zu isolieren.
  • Ferner können die erste Passivierungsschicht 270 und die zweite Passivierungsschicht 280 auf dem Zwischenschichtdielektrikum 160 ausgebildet sein, auf dem die kristalline Halbleiterschicht 200 ausgebildet ist, um die Fotodiode 205 und die Leitung 170 des peripheren Bereichs B zu schützen.
  • Bezugsziffern, die bei 16 nicht erläutert werden, werden unten bei einem Herstellungsverfahren erläutert.
  • Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß einer Ausführungsform mit Bezug auf 1 bis 16 beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf 1 können Ausleseschaltungen und Leitungen 150 und 150a auf dem Bildpunktbereich A des ersten Substrats 100 ausgebildet werden.
  • Das erste Substrat 100 kann ein einkristallines oder polykristallines Siliziumsubstrat sein, und es kann ein mit p-Typ-Fremdstoffen oder n-Typ-Fremdstoffen dotiertes Substrat sein. Ein Bauelement-Isolationsgebiet 110 kann im ersten Substrat 100 ausgebildet werden, um ein aktives Gebiet festzulegen. Die Ausleseschaltung 120, die einen Transistor für jedes Bildpunktelement umfasst, kann in dem aktiven Gebiet ausgebildet werden.
  • Die Ausleseschaltung 120 und die Leitung 150 werden unter Bezugnahme auf 2 im Einzelnen beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf 2 kann die Ausleseschaltung 120 einen Transfertransistor Tx 121, einen Resettransistor Rx 123, einen Treibertransistor Dx 125 und einen Auswahltransistor Sx 127 umfassen. Nach dem Ausbilden von Gates für die Transisto ren können Ionenimplantationsgebiete ausgebildet werden, die ein schwebendes Diffusionsgebiet FD 131 und Source/Drain-Gebiete 133, 135 und 137 der jeweiligen Transistoren umfassen. Indessen kann die Ausleseschaltung 120 in verschiedenartigen Ausführungsformen aus 3Tr, 4Tr oder 5Tr gebildet sein.
  • Das Ausbilden der Ausleseschaltung 120 auf dem ersten Substrat 100 kann das Ausbilden eines elektrischen Übergangsgebiets 140 im ersten Substrat 100 und das Ausbilden eines Anschlussgebiets 147 eines ersten Leitungstyps, das mit der Leitung 150 auf dem elektrischen Übergangsgebiet 140 verbunden ist, umfassen.
  • Beispielsweise kann das elektrische Übergangsgebiet 140 ein PN-Übergang 140 sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann das elektrische Übergangsgebiet 140 eine Ionenimplantationsschicht 143 des ersten Leitungstyps, die auf einer Wanne 141 eines zweiten Leitungstyps (oder einer Epitaxieschicht eines zweiten Leitungstyps) ausgebildet ist, und eine Ionenimplantationsschicht 145 des zweiten Leitungstyps, die auf der Ionenimplantationsschicht 143 des ersten Leitungstyps ausgebildet ist, umfassen. Beispielsweise kann der PN-Übergang 140 ein P0 (145)/N- (143)/P- (141) Übergang sein, wie in 2 dargestellt, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. In einer Ausführungsform kann das erste Substrat 100 mit Fremdstoffen des zweiten Leitungstyps dotiert sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist ein Bauelement derart gestaltet, dass eine Potentialdifferenz zwischen einer Source und einem Drain eines Transfertransistors Tx erzeugt wird, so dass eine Photoladung vollständig ausgegeben werden kann. Demgemäß kann, da eine von der Fotodiode erzeugte Photoladung vollständig an ein schwebendes Diffusionsgebiet ausgegeben wird, die Empfindlichkeit eines ausgegebenen Bilds erhöht werden.
  • Das heißt, dass gemäß einer Ausführungsform das elektrische Übergangsgebiet 140 im ersten Substrat 100 ausgebildet ist, wo die Ausleseschaltung 120 ausgebildet ist, um die Erzeugung einer Potentialdifferenz zwischen der Source und dem Drain auf den Seiten des Transfertransistors Tx 121 zu ermöglichen, so dass eine Photoladung vollständig ausgegeben werden kann.
  • Nachstehend wird eine Ausgabestruktur einer Photoladung gemäß einer Ausführungsform im Einzelnen beschrieben.
  • Im Unterschied zu einem Knoten einer schwebenden Diffusion FD 131, bei dem es sich um einen N+-Übergang handelt, wird der PNP P/N/P-Übergang 140, bei dem es sich um ein elektrisches Übergangsgebiet 140 handelt und an den eine angelegte Spannung nicht vollständig übertragen wird, bei einer vorbestimmten Spannung abgeschnürt. Diese Spannung wird als "Haftspannung" bezeichnet, die von den Dotierungskonzentrationen des P0-Gebiets 145 und des N–-Gebiets 143 abhängt.
  • Im Besonderen bewegt sich ein von der Fotodiode 205 erzeugtes Elektron zum PNP-Übergang 140 und wird an den Knoten der schwebenden Diffusion FD 131 übertragen und in eine Spannung umgewandelt, wenn der Transfertransistor Tx 121 eingeschaltet wird.
  • Da ein maximaler Spannungswert des P0/N–/P-Übergangs 140 eine Haftspannung wird und ein maximaler Spannungswert des Knotens der schwebenden Diffusion FD 131 eine Schwellenspannung Vth eines Vdd-Rx 123 wird, kann ein von der Fotodiode 205 im oberen Bereich eines Chips erzeugtes Elektron durch eine Po tentialdifferenz zwischen beiden Seiten des Transfertransistors Tx 121 ohne Ladungsaufteilung vollständig an den Knoten der schwebenden Diffusion FD 131 ausgegeben werden, wie es in 18 dargestellt ist.
  • Das heißt, dass gemäß einer Ausführungsform der P0/N–/P-Wannen-Übergang – kein N+/P-Wannen-Übergang – im ersten Substrat ausgebildet ist, um zu ermöglichen, dass während des Rücksetzvorgangs eines aktiven Pixelsensors (APS) mit 4 Transistoren eine + Spannung an das N-Gebiet 143 des P0/N–/P-Wannen-Übergangs angelegt wird und ein Massepotential an P0 145 und an die P-Wanne 141 angelegt wird, so dass bei einer vorbestimmten oder einer höheren Spannung als bei einer Bipolartransistor-(BJT)-Struktur eine Abschnürung am P0/N–/P-Wannen-Doppelübergang erzeugt wird. Diese wird als Haftspannung bezeichnet. Daher wird eine Potentialdifferenz zwischen der Source und dem Drain des Transfertransistors Tx 121 erzeugt, um eine Photoladung von der N-Wanne an die schwebende Diffusion FD 131 durch den Transfertransistor Tx vollständig auszugeben und so ein Phänomen der Ladungsaufteilung während der Ein/Aus-Schaltungen des Transfertransistors Tx zu verhindern.
  • Daher können im Unterschied zu einem Fall, in dem eine Fotodiode wie bei einer verwandten Technik einfach mit einem N+-Übergang verbunden ist, Beschränkungen wie Sättigungsreduktion und Empfindlichkeitsreduktion vermieden werden.
  • Sodann kann ein Anschlussgebiet 147 des ersten Leitungstyps zwischen der Fotodiode und der Ausleseschaltung ausgebildet sein, um einen Pfad für die schnelle Bewegung einer Photoladung bereitzustellen, so dass eine Dunkelstromquelle mini miert wird und Sättigungsreduktion und Empfindlichkeitsreduktion verhindert werden können.
  • Zu diesem Zweck kann gemäß einer Ausführungsform ein n+-dotiertes Gebiet wie das Anschlussgebiet 147 des ersten Leitungstyps für einen ohmschen Kontakt auf der Oberfläche des P0/N–/P-Übergangs 140 ausgebildet sein. Das N+-Gebiet 147 kann so ausgebildet sein, dass es durch P0 145 verläuft, um das N–-Gebiet 143 zu kontaktieren.
  • Indessen kann die Breite des Anschlussgebiets 147 des ersten Leitungstyps minimiert werden, um zu verhindern, dass das Anschlussgebiet 147 des ersten Leitungstyps eine Leckquelle wird. Zum diesem Zweck kann in einer Ausführungsform nach dem Ätzen eines Durchkontaktierungslochs für einen ersten Metallkontakt 151a eine Plug-Implantation ausgeführt werden. In einer anderen Ausführungsform können Ionenimplantationsstrukturen (nicht dargestellt) ausgebildet werden, und dann kann das Anschlussgebiet 147 des ersten Leitungstyps unter Verwendung der Ionenimplantationsstrukturen als Ionenimplantationsmaske ausgebildet werden.
  • Das heißt, dass ein Grund dafür, in dieser Ausführungsform nur einen kontaktbildenden Bereich lokal und stark mit n-Typ-Fremdstoffen zu dotieren, darin besteht, die Bildung eines ohmschen Kontakts zu erleichtern und zugleich ein Dunkelsignal zu minimieren. Im Falle der starken Dotierung des gesamten Transfertransistors (Tx Source) wie bei einer verwandten Technik kann ein Dunkelsignal durch eine freie Bindung in der Si-Oberfläche verstärkt werden.
  • Ein Zwischenschichtdielektrikum 160 und eine Leitung 150 können auf dem ersten Substrat 100 ausgebildet sein. Die Leitung 150 kann den ersten Metallkontakt 151a, ein erstes Metall 151, ein zweites Metall 152, ein drittes Metall 153 und einen vierten Metallkontakt 154a umfassen, doch sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt.
  • Die Leitung 150 kann für jedes Bildpunktelement ausgebildet sein, um die Fotodiode 205 mit der Ausleseschaltung 120 zu verbinden, um eine Photoladung der Fotodiode 205 zu übertragen. Während die mit der Ausleseschaltung 120 verbundene Leitung 150 ausgebildet wird, kann auch eine mit dem peripheren Bereich B verbundene Leitung 170 ausgebildet werden. Die Leitungen 150 und 170 können aus verschiedenartigen leitenden Materialien inklusive Metall, einer Legierung oder Silizid ausgebildet sein.
  • Die im Bildpunktbereich A ausgebildeten Leitungen 150 sind für jedes Bildpunktelement ausgebildet, um eine Photoladung der Fotodiode an die Ausleseschaltung 120 zu übertragen. Beispielsweise ist die erste Leitung 150 des Bildpunktbereichs A mit einem Bildpunktelement verbunden, das eine wesentliche Arbeit ausführt, und die zweite Leitung 150a kann mit einem Dummy-Bildpunkt verbunden sein. Während des Prozessschritts zum Ausbilden des dritten Metalls 153 der Leitung 150, kann eine Kontaktfläche 180 im peripheren Bereich B ausgebildet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 3 kann ein zweites Substrat 20, das eine kristalline Halbleiterschicht 200 umfasst, vorbereitet werden. Das zweite Substrat 20 ist ein einkristallines oder polykristallines Siliziumsubstrat und kann ein mit p-Typ-Fremdstoffen oder n-Typ-Fremdstoffen dotiertes Substrat sein. Die kristalline Halbleiterschicht 200 kann durch Ausführen eines epitaktischen Prozesses auf dem zweiten Substrat 20 ausgebildet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 4 kann eine Fotodiodenschicht 201 in der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden. Die Fotodiodenschicht 201 kann durch Herstellen eines ersten Fremdstoffgebiets 220 vom n-Typ und eines zweiten Fremdstoffgebiets 230 vom p-Typ in der kristallinen Halbleiterschicht 200 mittels Ionenimplantation ausgebildet werden. Entsprechend kann ein PN-Übergang in der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden.
  • Außerdem kann eine ohmsche Kontaktschicht 210 durch Implantieren von hochkonzentrierten n-Typ-Fremdstoffen in die Oberfläche des ersten Fremdstoffgebiets 220 ausgebildet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann ein Ladungsspeichervermögen erhöht werden, da das erste Fremdstoffgebiet 220 dicker als das zweite Fremdstoffgebiet 230 ausgebildet wird. Das heißt, dass die N-Schicht dicker ausgebildet wird, um eine Verarmungsfläche zu vergrößern, so dass ein Vermögen, das eine Photoladung aufnehmen kann, verbessert werden kann.
  • Obgleich nicht dargestellt, kann eine Wasserstoffionenschicht zwischen der kristallinen Halbleiterschicht 200 und dem zweiten Substrat 20 ausgebildet werden. Alternativ kann ein Dielektrikum zwischen der kristallinen Halbleiterschicht 220 und dem zweiten Substrat 20 vergraben werden. Das Dielektrikum kann durch einen Nassätzprozess entfernt werden, nachdem das zweite Substrat 20 entfernt wurde. Die Wasserstoffionenschicht und das Dielektrikum sind zum Trennen des zweiten Substrats von der kristallinen Halbleiterschicht 200 vorgesehen.
  • Unter Bezugnahme auf 5 sind das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 20, das die kristalline Halbleiterschicht 200 umfasst, miteinander gebondet. Die Oberfläche der ohmschen Kontaktschicht 210 kann auf dem Zwischenschichtdielektrikum 160 angeordnet werden, bei dem es sich um die Oberfläche des ersten Substrats 100 handelt, und dann wird das Bonden ausgeführt. Dann sind die untere Leitung 150 und die ohmsche Kontaktschicht 210 elektrisch verbunden.
  • Unter Bezugnahme auf 6 kann das zweite Substrat 20 entfernt werden, um die Fotodiodenschicht 201 freizulegen. Das heißt, dass die kristalline Halbleiterschicht 200 eines Dünnfilms auf dem ersten Substrat 100 verbleibt, wenn das zweite Substrat 20 entfernt wird. Beispielsweise kann das zweite Substrat 20 unter Verwendung eines Messers oder eines Prozesses zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP) unter Verwendung einer Wasserstoffionenschicht (nicht dargestellt) oder einer Dielektrikumschicht (nicht dargestellt) als Bezug entfernt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 7 können Bauelementisolationsstrukturen 240 auf der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden. Die Bauelementisolationsstrukturen 240 können ausgebildet werden, indem ein Dielektrikum wie eine Oxidschicht auf der Fotodiodenschicht 201 ausgebildet wird und dann dasselbe strukturiert wird, so dass es die kristalline Halbleiterschicht 200 selektiv freilegen kann. Außerdem können die Bauelementisolationsstrukturen 240 einen Bereich der kristallinen Halbleiterschicht 200 freilegen, der dem peripheren Bereich B entspricht.
  • Unter Bezugnahme auf 8 können Bauelementisolationsgräben 235 in der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden. Die Bauelementisolationsgräben 235 können durch selektives Ätzen der kristallinen Halbleiterschicht 200 unter Verwendung der Bauelementisolationsstrukturen 240 als Ätzmaske ausgebildet werden. Hierdurch wird die Fotodiodenschicht 201 im Bildpunktbereich A durch die Bauelementisolationsgräben 235 isoliert und kann mit der für jedes Bildpunktelement getrennten Leitung 150 verbunden werden.
  • Das heißt, dass die mit der Leitung 150 verbundene erste Fotodiode 205 ein Bildpunktelement sein kann, das in einer wesentlichen Weise arbeitet, und die mit der Leitung 150a verbundene zweite Fotodiode 205a kann ein Dummy-Bildpunkt sein. Ferner wird, während die Isolationsgräben zum Festlegen der ersten und zweiten Fotodioden 205 und 205a ausgebildet werden, ein Bereich der kristallinen Halbleiterschicht 200 im peripheren Bereich B entfernt, so dass ein Bereich des Zwischenschichtdielektrikums 160 und der Leitung 170 im peripheren Bereich B freiliegen.
  • Unter Bezugnahme auf 9 kann eine Bauelement-Isolierschicht 250 auf dem ersten Substrat 100 ausgebildet werden, auf dem die Bauelementisolationsgräben 235 ausgebildet sind. Die Bauelement-Isolierschicht 250 kann unter Verwendung eines transparenten Dielektrikums wie einer Oxidschicht ausgebildet werden. Da die Bauelement-Isolierschicht 250 auf dem Zwischenschichtdielektrikum 160 ausgebildet wird, während das Innere der Bauelementisolationsgräben 235 gefüllt wird, können die ersten und zweiten Fotodioden 205 und 205a voneinander isoliert werden. Da außerdem die Bauelement-Isolierschicht 250 über der gesamten Oberfläche des Zwischenschichtdielektrikums 160 ausgebildet wird, kann sie die ersten und zweiten Fotodioden 205 und 205a und die Leitung 170 im peripheren Bereich B schützen.
  • Unter Bezugnahme auf 10 können erste und zweite Durchkontaktierungslöcher 255 und 257 in der Bauelement-Isolierschicht 250 ausgebildet werden. Die ersten und zweiten Durchkontaktierungslöcher 255 und 257 können durch Entfernen von Bereichen der Bauelement-Isolierschicht 250 ausgebildet werden und sie können eine Teiloberfläche der ersten Fotodiode 205 beziehungsweise die Leitung 170 freilegen.
  • Unter Bezugnahme auf 11 kann eine obere Elektrodenschicht 260 auf der Bauelement-Isolierschicht 250 einschließlich in den ersten und zweiten Durchkontaktierungslöchern 255 und 257 ausgebildet werden. Die obere Elektrodenschicht 260 kann durch Abscheiden eines leitenden Materials auf der Bauelement-Isolierschicht 250, welche die ersten und zweiten Durchkontaktierungslöcher 255 und 257 umfasst, ausgebildet werden. Beispielsweise kann die obere Elektrodenschicht 260 aus einer opaken Metallschicht wie Ti, Al, Cu, Co und W ausgebildet werden.
  • Die obere Elektrodenschicht 260 kann durch das erste Durchkontaktierungsloch 255 mit der für jedes Bildpunktelement isolierten ersten Fotodiode 205 elektrisch verbunden sein. Außerdem kann die obere Elektrodenschicht 260 durch das zweite Durchkontaktierungsloch 257 mit der Leitung 170 im peripheren Bereich B elektrisch verbunden sein. Die obere Elektrodenschicht 260 erstreckt sich vom ersten Durchkontaktierungsloch 255 zum zweiten Durchkontaktierungsloch 257, um die obere Oberfläche der zweiten Fotodiode 205a abzuschirmen. Daher kann auf die zweite Fotodiode 205a gerichtetes Licht durch die obere Elektrodenschicht 260 blockiert werden.
  • Die obere Elektrodenschicht 260 ist nur mit der ersten Fotodiode 205 (nicht mit der zweiten Fotodiode 205a) verbunden, so dass die erste Fotodiode 205 eine wesentliche Arbeit ausführt. Da ferner die obere Elektrodenschicht 262 mit der zweiten Fotodiode 205a nicht elektrisch verbunden ist, kann die zweite Fotodiode 205a als Dummy-Bildpunkt dienen. Im Allgemeinen kann ein Leckstromfaktor beim Messen eines Leckstroms auf eine untere Leitung und eine obere Leitung zurückzuführen sein. Gemäß einer Ausführungsform, bei der kein Leckstrom der Leitung 150 erzeugt wird, ist der Dummy-Bildpunkt nicht mit der oberen Elektrodenschicht 260 verbunden, bei der es sich um eine Reset-Leitung handelt, so dass ein Leckstromfaktor der Reset-Leitung ausgeschlossen werden kann und daher eine genaue Messung eines Leckstroms vorgenommen werden kann. Da dieser Leckstrom einen direkten Einfluss auf ein Dunkelsignal hat, wird die zweite Fotodiode 205a als Dummy-Bildpunkt verwendet, so dass die zweite Fotodiode 205a als Referenzbildpunkt für ein Dunkelsignal verwendet werden kann.
  • Da ferner die obere Elektrodenschicht 260 als Blockierschicht der zweiten Fotodiode 205a dient, werden Signaldifferenzen aufgrund der Temperatur auf der Innen- und der Außenseite verglichen, so dass ein mit einem Hotpixel in Verbindung stehendes ausgegebenes Bild verbessert werden kann.
  • Unter Bezugnahme auf 12 kann ein erster Freilegungsbereich 265 in der oberen Elektrodenschicht 260 ausgebildet werden, um ein Licht empfangendes Gebiet der für jedes Bildpunktelement ausgebildeten ersten Fotodiode 205 freizulegen. Der erste Freilegungsbereich 265 kann das Licht empfangende Gebiet der ersten Fotodiode 205 durch Entfernen eines Be reichs der oberen Elektrodenschicht 260 in Entsprechung mit der für jedes Bildpunktelement ausgebildeten ersten Fotodiode 205 sicherstellen.
  • Außerdem kann, während der erste Freilegungsbereich 265 ausgebildet wird, ein zweiter Freilegungsbereich 267 ausgebildet werden, der einen Bereich der Bauelement-Isolierschicht 250 freilegt, welcher der Kontaktfläche 180 entspricht.
  • Unter Bezugnahme auf 13 können eine erste Passivierungsschicht 270 und eine zweite Passivierungsschicht 280 auf dem Zwischenschichtdielektrikum 160 ausgebildet werden, auf dem der erste Freilegungsbereich 265 und der zweite Freilegungsbereich 267 ausgebildet sind. Die erste Passivierungsschicht 270 kann mit der Bauelement-Isolierschicht 250 durch den ersten Freilegungsbereich 265 Kontakt haben. In bestimmten Ausführungsformen kann die erste Passivierungsschicht 270 eine Oxidschicht oder eine Nitridschicht sein. Des Weiteren kann die zweite Passivierungsschicht 280 eine Nitridschicht oder eine Oxidschicht sein.
  • Unter Bezugnahme auf 14 kann ein Kontaktflächenloch 285, das die Kontaktfläche 180 freilegt, im peripheren Bereich B ausgebildet werden. Das Kontaktflächenloch 285 kann die Kontaktfläche 180 durch Entfernen des Zwischenschichtdielektrikums 160, der Bauelement-Isolierschicht 250, der ersten Passivierungsschicht 270 und der zweiten Passivierungsschicht 280 in Entsprechung mit der Kontaktfläche 180 freilegen.
  • Unter Bezugnahme auf 15 kann eine Kontaktflächen-Passivierungsschicht 290 auf dem Zwischenschichtdielektrikum 160 ausgebildet werden, in dem das Kontaktflächenloch 285 ausgebildet ist. Die Kontaktflächen-Passivierungsschicht 290 ist vorgesehen, um die Kontamination der Kontaktfläche 180 während nachfolgender Prozesse zum Ausbilden von Farbfiltern 300 und Mikrolinsen (nicht dargestellt) zu verhindern. Beispielsweise kann die Kontaktflächen-Passivierungsschicht 290 eine Tetraethylorthosilikat-(TEOS)-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 10–200 Å sein.
  • Unter Bezugnahme auf 16 können Farbfilter 300 und Mikrolinsen (nicht dargestellt) auf Bereichen der Kontaktflächen-Passivierungsschicht 290 ausgebildet werden, die den ersten und zweiten Fotodioden 205 und 205a entsprechen. Ein Farbfilter 300 kann für jedes Bildpunktelement ausgebildet werden, um Farbe von einfallendem Licht zu scheiden.
  • 17 ist eine partielle Detailansicht eines Bildsensors gemäß einer anderen Ausführungsform.
  • Unter Bezugnahme auf 17 kann der Bildsensor umfassen: ein erstes Substrat 100, in dem eine Ausleseschaltung 120 ausgebildet ist; eine Leitung 150, die derart auf dem ersten Substrat 100 ausgebildet ist, dass sie mit der Ausleseschaltung 120 elektrisch verbunden ist; und eine Fotodiode (nicht dargestellt), die mit der Leitung 150 elektrisch verbunden und in einer kristallinen Halbleiterschicht auf dem ersten Substrat 100 ausgebildet ist.
  • Diese Ausführungsform kann die technischen Merkmale der mit Bezug auf 2 bis 16 beschriebenen Ausführungsformen übernehmen.
  • Beispielsweise kann jede erste Fotodiode 205 in Übereinstimmung mit einem Bildpunktelement durch einen Bauelementisolationsgraben 235 und eine Bauelement-Isolierschicht 250 iso liert sein. Außerdem kann eine Passivierungsschicht 270 auf einem Zwischenschichtdielektrikum 160, auf dem die erste Fotodiode 205 ausgebildet ist, ausgebildet sein, um die Fotodiode 205 und andere Bauelemente zu schützen. Ferner kann zum Messen eines Leckstroms eine zweite Fotodiode 205a ausgebildet sein, bei der es sich um einen Dummy-Bildpunkt handelt, der mit einer oberen Elektrodenschicht 260 nicht elektrisch verbunden ist.
  • Im Unterschied zu einer oben beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht indessen die in 17 dargestellte Ausführungsform ein Anschlussgebiet 148 eines ersten Leitungstyps, das auf einer Seite des elektrischen Übergangsgebiets 140 ausgebildet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann ein N+-Anschlussgebiet 148 für einen ohmschen Kontakt beim P0/N–/P-Übergang 140 ausgebildet sein. An diesem Punkt kann ein Prozess zum Ausbilden des N+-Anschlussgebiets 148 und eines M1C-Kontakts 151a eine Leckquelle schaffen, da das Bauelement mit einer an den P0/N–/P-Übergang 140 angelegten Sperrvorspannung arbeitet und so ein elektrisches Feld EF auf der Si-Oberfläche erzeugt werden kann. Ein während des Prozesses zum Ausbilden des Kontakts erzeugter Kristalldefekt im elektrischen Feld fungiert als Leckquelle.
  • Falls ferner das N+-Anschlussgebiet 148 auf der Oberfläche des P0/N–/P-Übergangs 140 ausgebildet ist, wird außerdem ein elektrisches Feld aufgrund des N+/P0-Übergangs 148/145 hinzugefügt. Dieses elektrische Feld fungiert auch als Leckquelle.
  • Daher schlägt diese Ausführungsform ein Layout vor, in dem ein erster Kontaktplug 151a in einem aktiven Gebiet ausgebil det ist, das nicht mit einer P0-Schicht dotiert ist, sondern ein N+-Anschlussgebiet 148 umfasst. Sodann ist der erste Kontaktplug 151a durch das N+-Anschlussgebiet 148 mit dem N-Übergang 143 verbunden.
  • Gemäß Ausführungsformen wird das elektrische Feld nicht auf der Si-Oberfläche erzeugt, was zur Verminderung eines Dunkelstroms eines dreidimensional integrierten CIS beitragen kann.
  • In der vorliegenden Beschreibung bedeutet jeder Verweis auf "eine Ausführung", "Ausführung", "beispielhafte Ausführung", usw., dass ein spezielles Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft, welches bzw. welche in Verbindung mit der Ausführung beschrieben wird, in mindestens einer Ausführung der Erfindung enthalten ist. Das Auftreten derartiger Ausdrucksweisen an verschiedenen Stellen in der Beschreibung verweist nicht notwendig sämtlich auf die gleiche Ausführung. Ferner sei bemerkt, dass, wenn ein besonderes Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft beschrieben wird, es sich innerhalb des Bereichs der Möglichkeiten eines Fachmanns befindet, ein derartiges Merkmal, eine Struktur oder ein Kennmerkmal in Verbindung mit anderen der Ausführungen zu bewirken.
  • Obwohl Ausführungen mit Bezug auf eine Anzahl erläuternder Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sei bemerkt, dass zahlreiche weitere Abwandlungen und Ausführungen durch Fachleute entworfen werden können, welche unter Prinzip und Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen. Insbesondere sind verschiedene Änderungen und Abwandlungen der Bauteile und/oder der Anordnungen der fraglichen Kombinationsanordnung innerhalb des Umfangs der Offenbarung, der Zeichnungen und der beigefügten Ansprüche möglich. Zusätzlich zu Änderungen und Abwandlungen der Bauteile und/oder der Anordnungen sind alternative Verwendungen gleichfalls für Fachleute ersichtlich.

Claims (19)

  1. Bildsensor, umfassend: ein erstes Substrat, das einen Bildpunktbereich, in dem eine Ausleseschaltung vorgesehen ist, und einen peripheren Bereich, in dem eine periphere Schaltung vorgesehen ist, umfasst; ein Zwischenschichtdielektrikum auf dem ersten Substrat, wobei das Zwischenschichtdielektrikum mit der Ausleseschaltung verbundene erste Leitungen und eine mit der peripheren Schaltung verbundene zweite Leitung umfasst; eine kristalline Halbleiterschicht auf einem Bereich des Zwischenschichtdielektrikums, der dem Bildpunktbereich entspricht; eine erste Fotodiode und eine zweite Fotodiode in der kristallinen Halbleiterschicht, wobei die erste Fotodiode und die zweite Fotodiode durch Bauelementisolationsgräben getrennt sind, wobei die erste Fotodiode und die zweite Fotodiode mit entsprechenden der ersten Leitungen verbunden sind; eine Bauelement-Isolierschicht auf der kristallinen Halbleiterschicht einschließlich in den Bauelementisolationsgräben; eine durch die Bauelement-Isolierschicht auf der kristallinen Halbleiterschicht verlaufende obere Elektrodenschicht zum Verbinden mit einem Bereich der ersten Fotodiode; ein Freilegungsbereich in der oberen Elektrodenschicht, wobei der Freilegungsbereich einen oberen Bereich der ersten Fotodiode selektiv freilegt; und eine Passivierungsschicht auf dem ersten Substrat, auf dem der Freilegungsbereich vorgesehen ist.
  2. Bildsensor nach Anspruch 1, bei dem ein Bereich der Bauelement-Isolierschicht auf der kristallinen Halbleiterschicht ein erstes Durchkontaktierungsloch umfasst, das die erste Fo todiode freilegt, und bei dem die obere Elektrodenschicht mit der ersten Fotodiode durch das erste Durchkontaktierungsloch elektrisch verbunden ist.
  3. Bildsensor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die erste Fotodiode einen Hauptbildpunkt umfasst, der mit der oberen Elektrodenschicht verbunden ist, um eine wesentliche Arbeit auszuführen, und bei dem die zweite Fotodiode einen Dummy-Bildpunkt umfasst, der nicht mit der oberen Elektrodenschicht verbunden ist.
  4. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Ausleseschaltung ein elektrisches Übergangsgebiet im ersten Substrat umfasst, wobei das elektrische Übergangsgebiet umfasst: ein Ionenimplantationsgebiet eines ersten Leitungstyps im ersten Substrat; und ein Ionenimplantationsgebiet eines zweiten Leitungstyps auf dem Ionenimplantationsgebiet des ersten Leitungstyps.
  5. Bildsensor nach Anspruch 4, ferner umfassend ein Anschlussgebiet des ersten Leitungstyps, das mit der ersten Leitung auf dem elektrischen Übergangsgebiet elektrisch verbunden ist.
  6. Bildsensor nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das elektrische Übergangsgebiet einen PNP-Übergang umfasst.
  7. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Ausleseschaltung eine zwischen einer Source und einem Drain auf Seiten eines Transistors erzeugte Potentialdifferenz aufweist.
  8. Bildsensor nach Anspruch 7, bei dem der Transistor ein Transfertransistor ist und eine Ionenimplantationskonzentration der Source des Transistors geringer als eine Ionenimplantationskonzentration eines schwebenden Diffusionsgebiets am Drain des Transistors ist.
  9. Bildsensor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, ferner umfassend ein Anschlussgebiet des ersten Leitungstyps, das mit der ersten Leitung auf einer Seite des elektrischen Übergangsgebiets elektrisch verbunden ist.
  10. Bildsensor nach Anspruch 9, bei dem das Anschlussgebiet des ersten Leitungstyps zwischen einem Bauelement-Isolationsgebiet im ersten Substrat und dem elektrischen Übergangsgebiet vorgesehen ist und mit dem Bauelement-Isolationsgebiet im ersten Substrat und dem elektrischen Übergangsgebiet Kontakt hat.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden einer Ausleseschaltung auf einem Bildpunktbereich eines ersten Substrats und einer peripheren Schaltung auf einem peripheren Bereich des ersten Substrats; Ausbilden eines Zwischenschichtdielektrikums, das mit der Ausleseschaltung verbundene erste Leitungen und eine mit der peripheren Schaltung auf dem ersten Substrat verbundene zweite Leitung umfasst; Ausbilden eines zweiten Substrats, das eine kristalline Halbleiterschicht umfasst; Ausbilden einer Fotodiodenschicht in der kristallinen Halbleiterschicht; Bonden des ersten Substrats mit dem zweiten Substrat, das die Fotodiodenschicht umfasst; Entfernen eines Bereich des zweiten Substrats, um die Fotodiodenschicht auf dem ersten Substrat freizulegen; Ausbilden von Bauelementisolationsgräben in der kristallinen Halbleiterschicht, die Gebiete der Fotodiodenschicht separieren, um eine erste Fotodiode und eine zweite Fotodiode auszubilden, die jeweils mit den ersten Leitungen verbunden sind; Ausbilden einer Bauelement-Isolierschicht auf der kristallinen Halbleiterschicht einschließlich in den Bauelementisolationsgräben; Ausbilden einer oberen Elektrodenschicht auf der Bauelement-Isolierschicht derart, dass die obere Elektrodenschicht mit einem Bereich der ersten Fotodiode verbunden ist; Entfernen eines Bereichs der oberen Elektrodenschicht, um einen Freilegungsbereich auszubilden, der ein oberes Gebiet der ersten Fotodiode selektiv freilegt; und Ausbilden einer Passivierungsschicht auf dem Zwischenschichtdielektrikum, auf dem der Freilegungsbereich ausgebildet ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem während des Ausbildens der Bauelementisolationsgräben ein dem peripheren Bereich entsprechender Bereich der kristallinen Halbleiterschicht entfernt wird, so dass eine Leitung im peripheren Bereich freigelegt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das Ausbilden der oberen Elektrodenschicht umfasst: Ausbilden eines ersten Durchkontaktierungsloch in einem Bereich der Bauelement-Isolierschicht auf der kristallinen Halbleiterschicht, um eine Teiloberfläche der ersten Fotodiode freizulegen; und Ausbilden einer Metallschicht auf der Bauelement-Isolierschicht einschließlich im ersten Durchkontaktierungsloch.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend ein Ausbilden eines zweiten Durchkontaktierungslochs, das eine Leitung im peripheren Bereich freilegt, während das erste Durchkontaktierungsloch ausgebildet wird, wobei die obere Elektrodenschicht durch das zweite Durchkontaktierungsloch mit der Leitung des peripheren Bereichs elektrisch verbunden wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem das Ausbilden der Ausleseschaltung im ersten Substrat ein Ausbilden eines elektrischen Übergangsgebiets im ersten Substrat umfasst, wobei das Ausbilden des elektrischen Übergangsgebiets 140 im ersten Substrat umfasst: Ausbilden eines Ionenimplantationsgebiets eines ersten Leitungstyps im ersten Substrat; und Ausbilden eines Ionenimplantationsgebiets eines zweiten Leitungstyps auf dem Ionenimplantationsgebiet des ersten Leitungstyps.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend ein Ausbilden eines Anschlussgebiets des ersten Leitungstyps, das mit einer der ersten Leitungen auf dem elektrischen Übergangsgebiet verbunden ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Ausbilden des Anschlussgebiets des ersten Leitungstyps nach dem Ausführen einer Kontaktätzung für eine der ersten Leitungen ausgeführt wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, ferner umfassend ein Ausbilden eines Anschlussgebiets des ersten Leitungstyps, das mit einer der ersten Leitungen auf einer Seite des elektrischen Übergangsgebiets verbunden ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Anschlussgebiet des ersten Leitungstyps zwischen einem im ersten Substrat ausgebildeten Bauelement-Isolationsgebiet und dem elektrischen Übergangsgebiet ausgebildet wird und mit dem im ersten Substrat ausgebildeten Bauelement-Isolationsgebiet und dem elektrischen Übergangsgebiet Kontakt hat.
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009065160A (ja) * 2007-09-06 2009-03-26 Dongbu Hitek Co Ltd イメージセンサ及びその製造方法
JP2009065155A (ja) * 2007-09-06 2009-03-26 Dongbu Hitek Co Ltd イメージセンサー
KR100913326B1 (ko) * 2007-11-19 2009-08-20 주식회사 동부하이텍 이미지 센서 및 그의 제조 방법
KR100954927B1 (ko) * 2007-12-14 2010-04-27 주식회사 동부하이텍 이미지 센서 및 그 제조방법
KR101063651B1 (ko) * 2007-12-27 2011-09-14 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
KR100882990B1 (ko) * 2007-12-27 2009-02-12 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
KR101002158B1 (ko) * 2008-07-29 2010-12-17 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
KR101046060B1 (ko) * 2008-07-29 2011-07-01 주식회사 동부하이텍 이미지센서 제조방법
KR101016474B1 (ko) * 2008-09-11 2011-02-24 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
KR101016505B1 (ko) * 2008-09-11 2011-02-24 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
KR101063728B1 (ko) * 2008-10-09 2011-09-14 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
FR2944140B1 (fr) * 2009-04-02 2011-09-16 Commissariat Energie Atomique Dispositif de detection d'image electronique
KR101769969B1 (ko) * 2010-06-14 2017-08-21 삼성전자주식회사 광 블랙 영역 및 활성 화소 영역 사이의 차광 패턴을 갖는 이미지 센서
JP5279782B2 (ja) 2010-09-16 2013-09-04 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
US8435824B2 (en) * 2011-07-07 2013-05-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Backside illumination sensor having a bonding pad structure and method of making the same
WO2013018280A1 (ja) * 2011-08-02 2013-02-07 パナソニック株式会社 固体撮像装置とその製造方法
US9425240B2 (en) 2013-08-28 2016-08-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Image sensors with organic photodiodes and methods for forming the same
JP6598436B2 (ja) * 2014-08-08 2019-10-30 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像システム、及び光電変換装置の製造方法
JP6555867B2 (ja) 2014-09-26 2019-08-07 キヤノン株式会社 撮像装置
JP6671864B2 (ja) * 2015-05-18 2020-03-25 キヤノン株式会社 撮像装置の製造方法および撮像装置
US9784693B2 (en) 2015-07-14 2017-10-10 Dose Smart Imaging Apparatus for radiation detection in a digital imaging system
US10109666B2 (en) 2016-04-13 2018-10-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Pad structure for backside illuminated (BSI) image sensors
CN107195649B (zh) * 2017-06-06 2019-09-17 豪威科技(上海)有限公司 背照式cmos图像传感器及其制造方法
JP6890857B2 (ja) * 2019-07-31 2021-06-18 株式会社京都セミコンダクター 受光素子ユニット
CN112133716B (zh) * 2020-08-24 2023-11-03 上海集成电路研发中心有限公司 一种图像传感器结构
TWI792651B (zh) * 2021-11-01 2023-02-11 友達光電股份有限公司 感光裝置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5936261A (en) 1998-11-18 1999-08-10 Hewlett-Packard Company Elevated image sensor array which includes isolation between the image sensors and a unique interconnection
US6396118B1 (en) 2000-02-03 2002-05-28 Agilent Technologies, Inc. Conductive mesh bias connection for an array of elevated active pixel sensors
JP4046069B2 (ja) * 2003-11-17 2008-02-13 ソニー株式会社 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法
JP5054509B2 (ja) 2004-02-25 2012-10-24 ソワテク 光検出装置
KR20060077082A (ko) 2004-12-30 2006-07-05 매그나칩 반도체 유한회사 광 경로가 단축된 이미지센서 및 그 제조 방법
US7482646B2 (en) * 2006-10-18 2009-01-27 Hejian Technology (Suzhou) Co., Ltd. Image sensor

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