-
HINTERGRUND
-
Ein
Bildsensor ist ein Halbleiterbauelement zur Umwandlung eines optischen
Bildes in ein elektrisches Signal. Ein Bilsensor kann als Bildsensor
mit ladungsgekoppeltem Bauelement (CCD) und/oder Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Bildsensoren (CIS)
klassifiziert werden.
-
Ein
CIS kann eine Fotodiode und einen MOS-Transistor enthalten, die
in einer Bildpunkt-Einheit ausgebildet sind und kann ein Bild erfassen,
indem er elektrische Signale der Bildpunkt-Einheiten sequentiell
mit einem Schaltverfahren detektiert. In einem CIS kann ein Fotodioden-Bereich
ein Lichtsignal in ein elektrisches Signal umwandeln, und ein Transistor
kann das elektrische Signal verarbeiten. Ein Fotodioden-Bereich und ein Transistor
können horizontal
auf und/oder über
einem Halbleiter-Substrat angeordnet sein. In einem CIS vom horizontalen Typ
nach der verwandten Technik können
eine Fotodiode und ein Transistor horizontal benachbart zueinander
auf und/oder über
einem Substrat ausgebildet sein. Daher kann ein zusätzlicher
Bereich zum Ausbilden einer Fotodiode erforderlich sein.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Ausführungen
beziehen sich auf einen Bildsensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung, bei
dem eine Fotodiode vom vertikalen Typ verwendet werden kann, die
den Integrationsgrad eines Bauelementes erhöhen kann.
-
Gemäß Ausführungen
kann ein Bildsensor mindestens eines von Folgendem enthalten. Transistoren
auf und/oder über
einem Bildpunkt-Bereich eines ersten Substrats. Ein erstes Dielektrikum
auf und/oder über
dem ersten Substrat, wobei das erste Dielektrikum erste Metall-Verbindungen
enthält,
die jeweils mit den Transistoren verbunden sind. Eine kristalline
Halbleiterschicht auf und/oder über
dem ersten Dielektrikum. Eine Fotodiode, die durch Implantieren
von Fremdstoffen in die kristalline Halbleiterschicht ausgebildet
wird, um dem Bildpunkt-Bereich zu entsprechen. Einen Dummy-Bereich
in der kristallinen Halbleiterschicht, der einen Bereich für die Fotodiode
ausschließt.
Durchkontaktierungen, die den Dummy-Bereich durchdringen und mit den ersten
Metall-Verbindungen verbunden sind. Ein zweites Dielektrikum, das
eine Vielzahl von zweiten Metall-Verbindungen über der kristallinen Halbleiterschicht
enthält,
wobei die Vielzahl von zweiten Metall-Verbindungen die Durchkontaktierungen
elektrisch mit der Fotodiode verbindet.
-
Gemäß Ausführungen
kann ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors mindestens
eines von Folgendem umfassen. Ausbilden von Transistoren auf und/oder über einem
Bildpunkt-Bereich
eines ersten Substrats. Ausbilden eines ersten Dielektrikums, das
erste Metall-Verbindungen enthält,
auf und/oder über
dem ersten Substrat, wobei die ersten Metall-Verbindungen jeweils mit den Transistoren verbunden
sind. Bereitstellen eines zweiten Substrats, das eine kristalline
Halbleiterschicht enthält.
Selektives Implantieren von Fremdionen in die kristalline Halbleiterschicht,
um in einem Teil der kristallinen Halbleiterschicht, der dem Bildpunkt-Bereich
entspricht, eine Fotodiode auszubilden, und in dem anderen Teil
der kristallinen Halbleiterschicht einen Dummy-Bereich auszubilden.
Verbinden des ersten und des zweiten Substrats miteinander. Trennen
des zweiten Substrats von der kristallinen Halbleiterschicht, um
die kristalline Halbleiterschicht auf dem ersten Substrat übrig zu
lassen. Ausbilden von Durchkontaktierungen, die den Dummy-Bereich durchdringen
können
und mit den ersten Metall-Verbindungen verbunden werden können. Ausbilden
eines zweiten Dielektrikums, das eine Vielzahl von zweiten Metall-Verbindungen
auf und/oder über
der kristallinen Halbleiterschicht enthält, wobei die Vielzahl von
zweiten Metall-Verbindungen die Durchkontaktierungen elektrisch
mit der Fotodiode verbindet.
-
Ausführungen
beziehen sich auf ein Bauelement, das mindestens eines von Folgendem
enthalten kann: Mindestens einen Transistor über einem Bildpunkt-Bereich
eines ersten Substrats; ein erstes Dielektrikum über dem ersten Substrat, wobei
das erste Dielektrikum mindestens eine erste Metall-Verbindung enthält, die
jeweils mit dem mindestens einen Transistor verbunden ist; eine
kristalline Halbleiterschicht über
dem ersten Dielektrikum; eine Fotodiode in der kristallinen Halbleiterschicht,
die in einem Bereich ausgebildet ist, der dem Bildpunkt-Bereich entspricht;
einen Dummy-Bereich in der kristallinen Halbleiterschicht, der den
Bereich der Fotodiode ausnimmt; mindestens eine Durchkontaktierung,
die den Dummy-Bereich
durchdringt und mit der mindestens einen ersten Metall-Verbindung
verbunden ist; und ein zweites Dielektrikum, das mindestens eine
zweite Metall-Verbindung über
der kristallinen Halbleiterschicht enthält, so dass die mindestens
eine zweite Metall-Verbindung die mindestens eine Durchkontaktierung
elektrisch mit der Fotodiode verbindet.
-
Ausführungen
beziehen sich auf ein Bauelement, das mindestens eines von Folgendem
enthalten kann: Ausbilden eines Transistors über einem Bildpunkt-Bereich
eines ersten Substrats; Ausbilden eines ersten Dielektrikums, das
eine erste Metall-Verbindung
enthält, über dem
ersten Substrat, wobei die erste Metall-Verbindung mit dem Transistor verbunden
ist; Ausbilden einer kristallinen Halbleiterschicht über dem
ersten Dielektrikum; selektives Implantieren von Fremdionen in die
kristalline Halbleiterschicht, um in einem ersten Teil der kristallinen Halbleiterschicht,
der dem Bildpunkt-Bereich entspricht, eine Fotodiode auszubilden,
und in einem zweiten Teil der kristallinen Halbleiterschicht, der nicht
dem Bildpunkt-Bereich entspricht, einen Dummy-Bereich auszubilden;
Ausbilden einer Durchkontaktierung, die den Dummy-Bereich durchdringt
und mit der ersten Metall-Verbindung verbunden ist; und dann Ausbilden
eines zweiten Dielektrikums, das eine zweite Metall-Verbindung enthält, über der
kristallinen Halbleiterschicht, wobei die zweite Metall-Verbindung
die Durchkontaktierung elektrisch mit der Fotodiode verbindet.
-
ZEICHNUNGEN
-
Die
Beispiele von 1 bis 10 zeigen einen
Bildsensor und ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß Ausführungen.
-
BESCHREIBUNG
-
Das
Beispiel von 10 ist eine Querschnitts-Ansicht
eines Bildsensors gemäß Ausführungen.
Mit Bezug auf 10 können die Transistoren 110 in
jeder Bildpunkt-Einheit auf und/oder über einem Bildpunkt-Bereich
des ersten Substrats 100 angeordnet werden. Das erste Substrat 100 kann
eines aus einem einkristallinen Silizium-Substrat und einem mit
Fremdstoffen vom p-Typ oder n-Typ dotierten Substrat sein. Eine
Bauelemente-Isolationsschicht, die einen aktiven Bereich und einen Feld-Bereich
definieren kann, kann im ersten Substrat ausgebildet sein. Dies
kann einen Bildpunkt-Bereich definieren. Transistoren 110 können in
jeder Bildpunkt-Einheit angeordnet sein. Transistoren 110 können mit
einer später
zu beschreibenden Fotodiode verbunden sein und können empfangene Fotoladungen
in ein elektrisches Signal umwandeln. Gemäß Ausführungen können Transistoren 110 einen
Transfer-Transistor, einen Reset-Transistor, einen Ansteuerungs-Transistor
und einen Auswahl-Transistor umfassen. Gemäß Ausführungen können die Transistoren eine
aus den Konfigurationen 3Tr, 4Tr und 5Tr haben.
Gemäß Ausführungen
können
andere Konfigurationen benutzt werden. Ein Vor-Metall-Dielektrikum
(Pre-metal dielectric) 120, das Kontakt-Zapfen 130 enthält, kann
auf und/oder über
dem ersten Substrat 100 angeordnet sein. Kontakt-Zapfen 130 können elektrisch
mit den Transistoren 110 verbunden sein, die in jeder Bildpunkt-Einheit
angeordnet sind. Ein erstes Dielektrikum 150 kann erste
Metall-Verbindungen 140 enthalten
und kann auf und/oder über dem
Vor-Metall-Dielektrikum 120 angeordnet sein. Die ersten
Metall-Verbindungen 140 können jeweils mit Kontakt-Zapfen
verbunden sein und Fotoladungen der Fotodiode 210 an die
Transistoren 110 liefern. Eine kristalline Halbleiterschicht 200,
die die Fotodiode 210 enthält, kann auf und/oder über dem
ersten Dielektrikum 150 angeordnet sein. Gemäß Ausführungen
kann die kristalline Halbleiterschicht 200 ein einkristallines
Silizium-Substrat sein, das im Wesentlichen gleich dem ersten Substrat 100 ist.
Gemäß Ausführungen
kann die kristalline Halbleiterschicht 200 ein Substrat
vom p-Typ sein.
-
Gemäß Ausführungen
kann die Fotodiode 210 in der kristallinen Halbleiterschicht 200 angeordnet
sein, so dass sie einem Bildpunkt-Bereich des ersten Substrats 100 entspricht.
Die Fotodiode 210 kann mit n-Typ-Fremdstoffen oder mit
p-Typ- Fremdstoffen
dotiert sein. Die Fotodiode 210 kann einen p-n-Übergang oder einen n-p-Übergang
haben. Die Fotodiode 210 kann für jeden Bildpunkt getrennt
werden, indem selektiv Fremd-Bereiche vom n-Typ in der kristallinen
Halbleiterschicht 200 vom p-Typ ausgebildet werden. Da
die Fotodiode 210 in der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet
werden kann, um einem Bildpunkt-Bereich des ersten Substrats 100 zu entsprechen,
kann der Dummy-Bereich 201 in der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet
werden, in der die Fotodiode 210 nicht ausgebildet werden kann.
Die Durchkontaktierung 220 kann im Dummy-Bereich 201 angeordnet
werden und kann elektrisch mit der ersten Metall-Verbindung 140 verbunden
sein. Die Durchkontaktierung 220 kann ausgebildet werden,
indem ein metallisches Material in das Durchkontaktierungs-Loch 205 gefüllt wird,
das im Dummy-Bereich 201 ausgebildet sein kann und kann die
erste Metall-Verbindung 140 freilegen.
-
Wie
im Beispiel der 7 gezeigt, kann die Durchkontaktierung 230 ausgebildet
werden, indem Fremdionen selektiv in den Dummy-Bereich 201 und das
erste Dielektrikum 150 implantiert werden. Die Durchkontaktierung 230 kann
mit der ersten Metall-Verbindung 140 verbunden sein. Die
Durchkontaktierung 230 kann unter Verwendung von n-Typ-Fremdstoffen
oder p-Typ-Fremdstoffen
ausgebildet werden. Die Durchkontaktierung 220 kann den Dummy-Bereich 201 der
kristallinen Halbleiterschicht 200 durchdringen und kann
elektrisch mit der ersten Metall-Verbindung 140 verbunden
sein.
-
Das
zweite Dielektrikum 250 kann eine Vielzahl von zweiten
Metall-Verbindungen 240 enthalten. Das zweite Dielektrikum 250 kann
auf und/oder über der
kristallinen Halbleiterschicht 200 angeordnet sein, die
die Durchkontaktierung 220 und die Fotodiode 210 enthält. Die
zweite Metall-Verbindung 240 kann auf und/oder über der
Durchkontaktierung 220 angeordnet sein. Die zweite Metall-Verbindung 240 kann
mit der Fotodiode 210 verbunden sein und kann Fotoladungen,
die in der Fotodiode 210 erzeugt werden, über die
Durchkontaktierung 220 und die erste Metall-Verbindung 140 an
der Transistor 110 liefern. Die Passivierungsschicht 260 kann
auf und/oder über
dem zweiten Dielektrikum 250, das die zweite Metall-Verbindung 240 enthält, bereitgestellt
werden.
-
Gemäß Ausführungen
kann ein Bildsensor vertikal integriert sein, da die kristalline
Halbleiterschicht 200, die die Fotodiode 210 enthalten
kann, auf und/oder über
dem ersten Substrat ausgebildet sein kann. Ein Bildsensor kann die
Defekte in einer Fotodiode verringern, weil eine Fotodiode in der
kristallinen Halbleiterschicht ausgebildet werden kann.
-
Die
Durchkontaktierung 220, die die Fotoladungen der Fotodiode 210 an
den Transistor 110 liefern kann, kann in der kristallinen
Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden, in der die Fotodiode 210 ausgebildet
werden kann. Das macht es möglich,
einen relativ hohen Integrationsgrad zu realisieren. Gemäß Ausführungen
kann es möglich
sein, ein hoch integriertes Bauelement zu erreichen, da die Fotodiode 210 auf
und/oder über
der ersten Metall-Verbindung 140 ausgebildet werden kann.
-
Ein
Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors wird mit Bezug auf die
Beispiele von 1 bis 10 beschrieben.
Mit Bezug auf das Beispiel von 1 können das
erste Dielektrikum 150 und die erste Metall-Verbindung 140 auf
und/oder über
einem Bildpunkt-Bereich des ersten Substrats 100 ausgebildet
werden. Das erste Substrat 100 kann mindestens eines aus
ei nem einkristallinen Substrat und einem mit Fremdstoffen vom p-Typ
oder n-Typ dotierten Substrat sein. Eine Bauelemente-Isolationsschicht,
die einen aktiven Bereich und einen Feld-Bereich definieren kann, kann im ersten
Substrat 100 ausgebildet sein. Transistoren 110 können in jeder
Bildpunkt-Einheit
angeordnet sein. Transistoren 110 können mit einer später zu beschreibenden
Fotodiode verbunden sein, die empfangene Fotoladungen in ein elektrisches
Signal umwandeln kann. Die Transistoren 110 können einen
Transfer-Transistor, einen Reset-Transistor, einen Ansteuerungs-Transistor
und einen Auswahl-Transistor umfassen. Die Transistoren 110 können eine
aus den Konfigurationen 3Tr, 4Tr und 5Tr haben.
Gemäß Ausführungen können andere
Konfigurationen benutzt werden.
-
Ein
Vor-Metall-Dielektrikum (Pre-metal dielectric) 120, das
Kontakt-Zapfen 130 enthalten kann, kann auf und/oder über dem
ersten Substrat 100 ausgebildet werden. Das Vor-Metall-Dielektrikum 120 kann
aus mindestens einem von Oxid und Nitrid ausgebildet werden. Die
Kontakt-Zapfen 130 können
das Vor-Metall-Dielektrikum 120 durchdringen und können jeweils
mit den Transistoren 110 verbunden sein, die in jeder Bildpunkt-Einheit
ausgebildet sein können.
Das erste Dielektrikum 150, das erste Metall-Verbindungen 140 enthalten
kann, kann auf und/oder über
dem Vor-Metall-Dielektrikum 120 ausgebildet sein, das den
Kontakt-Zapfen 130 enthält. Das
erste Dielektrikum 150 kann aus mindestens einem von Oxid
und Nitrid ausgebildet sein. Die ersten Metall-Verbindungen 140 können auf
und/oder über den
Kontakt-Zapfen 130 ausgebildet sein. Die erste Metall-Verbindung 140 kann
aus verschiedenen leitfähigen
Materialien ausgebildet sein. Die erste Metall-Verbindung 140 kann aus mindestens
einem aus einem Metall, einer Legierung und Silizid ausgebildet sein.
Die erste Metall-Verbindung 140 kann aus mindestens einem
aus Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Kobalt (Co) und Wolfram (W) ausgebildet
sein. Die erste Metall-Verbindung 140 kann in jeder Bildpunkt-Einheit
ausgebildet sein und kann den Transistor 110 elektrisch
mit der später
zu beschreibenden Fotodiode 210 verbinden. Die erste Metall-Verbindung 140 kann
Fotoladungen der Fotodiode 210 liefern.
-
Mit
Bezug auf das Beispiel von 2 kann das
zweite Substrat 20 bereitgestellt werden. Das zweite Substrat
kann die kristalline Halbleiterschicht 200 enthalten. Das
zweite Substrat 20 kann ein einkristallines oder polykristallines
Silizium-Substrat sein. Das zweite Substrat 20 kann ein
mit Fremdstoffen vom p-Typ oder n-Typ dotiertes Substrat sein. Das
zweite Substrat 20 kann im Wesentlichen dieselbe Fläche haben
wie das erste Substrat 100.
-
Gemäß Ausführungen
kann die kristalline Halbleiterschicht 200 auf und/oder über und/oder
unter dem zweiten Substrat 20 ausgebildet werden. Die kristalline
Halbleiterschicht 200 kann unter dem und/oder unterhalb
des zweiten Substrats 20 ausgebildet sein. Die kristalline
Halbleiterschicht 200 kann eine einkristalline oder polykristalline
Struktur haben. Die kristalline Halbleiterschicht 200 kann
ein Substrat sein, das mit Fremdstoffen vom p-Typ oder n-Typ dotiert
ist. Die kristalline Halbleiterschicht 200 kann auf und/oder über dem
zweiten Substrat 20 ausgebildet sein. Die kristalline Halbleiterschicht 200 kann
ein Substrat vom p-Typ sein.
-
Die
Opferschicht 30 kann an einer Grenzfläche zwischen dem zweiten Substrat 20 und
der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden. Die
Opferschicht 30 kann ausgebildet werden, indem Wasserstoff-Ionen
implantiert werden. Gemäß Ausführungen
kann die Fotodiode 210 in der kristallinen Halb leiterschicht 200 auf
und/oder über
der Opferschicht 30 ausgebildet werden. Die Fotodiode 210 kann
in der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden
und kann einem Bildpunkt-Bereich entsprechen. Die Fotodiode 210 kann
Bereiche mit Fremdstoffen vom n-Typ und p-Typ umfassen. Die Fotodiode 210 kann
ausgebildet werden, indem Fremdstoffe in die kristalline Halbleiterschicht 200 implantiert
werden, und kann einen p-n-Übergang
oder einen n-p-Übergang
haben. Ein Bereich mit Fremdstoffen vom n-Typ der Fotodiode 210 kann
breiter ausgebildet werden als ein Bereich mit Fremdstoffen vom
p-Typ. Dies kann
die Erzeugung von Fotoladungen verbessern. Die Fotodiode 210 kann
ausgebildet werden, indem selektiv Fremdionen vom n-Typ in die kristalline
Halbleiterschicht 200 des Substrats vom p-Typ implantiert
werden. Die Fotodiode 210 kann so ausgebildet werden, dass
sie für
jede Bildpunkt-Einheit
getrennt ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass man Bereiche
mit Fremdstoffen vom n-Typ voneinander trennt, indem man eine selektive
Ionenimplantation von n-Typ-Fremdstoffen
in einen tiefen Bereich der kristallinen Halbleiterschicht 200 durchführt, nachdem
ein Fotolack-Muster ausgebildet wurde. Dieses kann die kristalline
Halbleiterschicht 200 vom p-Typ selektiv freilegen. Die
Fotodiode 210 kann in der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden
und kann einem Bildpunkt-Bereich des ersten Substrats 100 entsprechen.
Die kristalline Halbleiterschicht 200 kann bis auf einen
Bereich für
die Fotodiode 210 als Dummy-Bereich 201 dienen.
-
Mit
Bezug auf das Beispiel von 3 kann das
erste Substrat, das den Transistor 110 enthält, mit
einem zweiten Substrat 20 verbunden werden, das die Fotodiode 210 enthält. Das
erste Substrat 100 und das zweite Substrat 20 können durch
einen Verbindungs-Prozess miteinander verbunden werden. Ein Verbindungs-Prozess
kann ausgeführt
werden, indem die Oberfläche
des zweiten Substrats 20, die eine Oberfläche der
Fotodiode 210 sein kann, auf und/oder über dem ersten Dielektrikum 150 des
ersten Substrats 100 platziert wird. Die kristalline Halbleiterschicht 200,
die die Fotodiode 210 enthalten kann, kann mit dem ersten
Substrat 100 verbunden werden. Das erste Substrat 100 und
die kristalline Halbleiterschicht 200, die die Fotodiode 210 enthalten
kann, kann somit eine vertikale Konfiguration haben.
-
Mit
Bezug auf das Beispiel von 4 kann das
zweite Substrat 20 entfernt werden. Die kristalline Halbleiterschicht 200,
die die Fotodiode 210 und den Dummy-Bereich 201 enthält, kann
auf und/oder über
dem ersten Substrat 100 bleiben. Da die Opferschicht 30 zwischen
der kristallinen Halbleiterschicht 200 und dem zweiten
Substrat 20 ausgebildet werden kann, kann das zweite Substrat 20 von
der kristallinen Halbleiterschicht 200 getrennt werden.
Das zweite Substrat 20 kann von der kristallinen Halbleiterschicht 200 durch
mindestens einen aus einem Schneid- und einem Abspalt-Prozess getrennt
werden. Die kristalline Halbleiterschicht 200, die die
Fotodiode 210 und den Dummy-Bereich 201 enthalten kann,
kann auf und/oder über
dem ersten Substrat 100 bleiben. Ein Prozess des Ausbildens
einer Durchkontaktierung kann ausgeführt werden und kann die Fotodiode 210 mit
dem Transistor 110 des ersten Substrats 100 verbinden.
Eine Durchkontaktierung kann unter Verwendung eines metallischen Materials
oder eines Fremdstoff-Bereichs ausgebildet werden, so dass sie mit
der ersten Metall-Verbindung 140 verbunden werden kann.
Eine mit einem metallischen Material ausgebildete Durchkontaktierung
kann eine erste Durchkontaktierung 220 sein, und eine mit
Fremdstoffen ausgebildete Durchkontaktierung kann eine zweite Durchkontaktierung 230 sein.
-
Ein
Verfahren zum Ausbilden einer ersten Durchkontaktierung 220 gemäß Ausführungen
wird mit Bezug auf die Beispiele von 5 und 6 beschrieben.
Mit Bezug auf das Beispiel von 5 kann das
Durchkontaktierungs-Loch 205 ausgebildet werden und kann
den Dummy-Bereich 201 der kristallinen Halbleiterschicht 200 und
das erste Dielektrikum 150 durchdringen. Der Dummy-Bereich 201 und das
erste Dielektrikum 150 können selektiv entfernt werden
und können
das Durchkontaktierungs-Loch 205 bilden,
das die erste Metall-Verbindung 140 freilegt. Um das Durchkontaktierungs-Loch 205 auszubilden,
kann das erste Fotolack-Muster 310 ausgebildet werden und
kann einen Teil des Dummy-Bereichs 201 der kristallinen
Halbleiterschicht 200, der der ersten Metall-Verbindung 140 entspricht,
freilegen. Ein hartes Masken-Muster kann unter Verwendung einer Oxidschicht
anstelle des ersten Fotolack-Musters 310 ausgebildet werden.
Der Dummy-Bereich 201 und das erste Dielektrikum 150 können geätzt werden,
wobei das erste Fotolack-Muster 310 als Ätz-Maske
benutzt wird. Das Durchkontaktierungs-Loch 205 kann ausgebildet
werden und sich durch die kristalline Halbleiterschicht 200 und
das erste Dielektrikum 150 erstrecken und kann die erste Metall-Verbindung 140 freilegen.
Das erste Fotolack-Muster 310 kann unter Verwendung von
Veraschungs-Verfahren entfernt werden.
-
Mit
Bezug auf das Beispiel von 6 kann die
erste Durchkontaktierung 220 in dem Durchkontaktierungs-Loch 205 ausgebildet
werden. Die erste Durchkontaktierung 220 kann ausgebildet
werden, indem ein metallisches Material in das Durchkontaktierungs-Loch 205 gefüllt wird.
Die erste Durchkontaktierung 220 kann ausgebildet werden,
indem verschiedene leitfähige
Materialien auf und/oder über der
kristallinen Halbleiterschicht 200 abgeschieden werden,
die mindestens eines aus einem Metall, einer Legierung und einem
Silizid umfassen können. Dann
kann ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP) ausgeführt werden.
Die erste Durchkontaktierung 220 kann aus mindestens einem
aus Al, CU, Co und W ausgebildet sein. Gemäß Ausführungen können andere Materialien benutzt
werden. Die erste Durchkontaktierung 220 kann im ersten
Durchkontaktierungs-Loch 205 ausgebildet werden und kann elektrisch
mit der ersten Metall-Verbindung 140 verbunden sein.
-
Ein
Verfahren zum Ausbilden der zweiten Durchkontaktierung 230 wird
mit Bezug auf das Beispiel von 7 beschrieben.
Mit Bezug auf das Beispiel von 7 kann das
zweite Fotolack-Muster 320 auf und/oder über der
kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden und
kann den Dummy-Bereich 201, der der ersten Metall-Verbindung 140 entspricht,
selektiv freilegen. Ein Ion eines leitfähigen Fremdstoffs kann in den
Dummy-Bereich 201 und das erste Dielektrikum 150 implantiert
werden, wobei das zweite Fotolack-Muster 320 als Ionenimplantations-Maske
verwendet wird. Ein in den Dummy-Bereich 201 und das erste
Dielektrikum 150 implantiertes Ion kann ein Fremdstoff
vom n-Typ oder vom p-Typ sein. Die zweite Durchkontaktierung 230 kann somit
im Dummy-Bereich 201 der kristallinen Halbleiterschicht 200 und
im ersten Dielektrikum 150 ausgebildet werden und kann
elektrisch mit der ersten Metall-Verbindung 140 verbunden
sein. Da die erste Durchkontaktierung 220 oder die zweite
Durchkontaktierung 230 im Dummy-Bereich 201 der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet
werden können, wo
die Fotodiode 210 ausgebildet werden kann, kann es möglich sein,
einen relativ hohen Integrationsgrad eines Bauelementes zu erreichen.
-
Gemäß Ausführungen
kann ein zusätzlicher Prozess
zum Entfernen der kristallinen Halbleiterschicht 200 mit
Ausnahme eines Bereichs für
die Fotodiode 210 weggelassen werden, und somit kann ein
Herstellungsprozess vereinfacht werden. Die Fotodiode 210 und
der Dummy-Bereich 201 können planarisierte
Oberflächen
bereitstellen, da der Dummy-Bereich 201 um die Fotodiode 210 herum
ausgebildet werden kann. Dies kann es relativ einfach machen, während eines
nachfolgenden Prozesses ein Farbfilter und eine Mikrolinse auszubilden.
Ein Graben, der die Fotodiode 210 für jede Bildpunkt-Einheit trennen
kann, kann ausgebildet werden, wenn ein Durchkontaktierungs-Loch
für die
erste Durchkontaktierung 220 ausgebildet wird. Ein Ionenimplantations-Bereich,
der die Fotodiode 210 für
jede Bildpunkt-Einheit trennen kann, kann während eines Ionenimplantations-Prozesses
zum Ausbilden der zweiten Durchkontaktierung 230 ausgebildet
werden.
-
Gemäß Ausführungen
wird ein Beispielfall der Benutzung der ersten Durchkontaktierung 220, die
aus einem metallischen Material ausgebildet ist, beschrieben. Mit
Bezug auf das Beispiel von 8 kann das
zweite Dielektrikum 250, das die zweite Metall-Verbindung 240 enthalten
kann, auf und/oder über
der kristallinen Halbleiterschicht 200 ausgebildet werden,
die die erste Durchkontaktierung 220 enthält. Die
zweite Metall-Verbindung 240 kann dazu benutzt werden,
die erste Durchkontaktierung 220 und die Fotodiode 210 miteinander
zu verbinden. Die zweite Metall-Verbindung 240 kann aus
verschiedenen leitfähigen
Materialien ausgebildet sein, die mindestens eines aus einem Metall,
einer Legierung und Silizid umfassen können. Die zweite Metall-Verbindung 240 kann
aus mindestens einem aus Al, Cu, Co und W ausgebildet sein. Die
zweiten Metall-Verbindungen 240 können so ausgebildet sein, das
sie jeweils mit den ersten Durchkontaktierungen 220 verbunden
sein können.
Die zweiten Metall-Verbindungen 240 können ausgebildet werden, indem
ein metallisches Material auf und/oder über der kristallinen Halbleiterschicht 200,
die die erste Durchkontaktierung 220 enthalten kann, abgeschieden
wird und das abgeschiedene metallische Material mit einem Muster
versehen wird. Die zweite Metall-Verbindung 240 kann mit
einem Muster versehen werden, so dass sie mit der Fotodiode 210 verbunden
sein kann. Die Fotodiode 210 kann mit der zweiten Metall-Verbindung 240 verbunden
sein.
-
Gemäß Ausführungen
kann, wie im Beispiel der 9 gezeigt,
die zweite Metall-Verbindung 240 mit einem Muster versehen
werden, um sich von einem oberen Teil der ersten Durchkontaktierung 220 zu
einem oberen Teil der Fotodiode 210 zu erstrecken. Die
zweite Metall-Verbindung 240 kann mit einem Teil der Fotodiode 210 verbunden
sein und kann als Masse-Kontakt der Fotodiode 210 dienen.
Gemäß Ausführungen
können
in der Fotodiode 210 erzeugte Fotoelektronen über die
zweite Metall-Verbindung 240,
die erste Durchkontaktierung 220 und die erste Metall-Verbindung 140 an
den Transistor 110 geliefert werden. Das zweite Dielektrikum 250 kann dazu
benutzt werden, die zweiten Metall-Verbindungen 240 voneinander
zu isolieren und kann aus mindestens einem von Oxid und Nitrid ausgebildet
sein.
-
Mit
Bezug auf das Beispiel von 10 kann die
Passivierungsschicht 260 auf und/oder über dem zweiten Dielektrikum 250 ausgebildet
werden, das die zweite Metall-Verbindung 240 enthält. Die
Passivierungsschicht 260 kann ein Bauelement, einschließlich der
zweiten Metall-Verbindung 240 und der Fotodiode 210 schützen. Die
zweite Metall-Verbindung 240 kann mindestens eines von
einer Oxidschicht, einer Nitridschicht und eine Vielfachschicht aus
diesen umfassen. Ein Farbfilter und eine Mikrolinse können auf
und/oder über
der Passivierungsschicht 260 ausgebildet werden. Ein Bildsensor
kann eine vertikale Integration bereitstellen, indem ein erstes
Substrat, das Schaltkreise enthält,
und eine kristalline Halbleiterschicht, die eine Fotodiode enthält, miteinander
verbunden werden. Da eine Fotodiode auf und/oder über einem
ersten Substrat ausgebildet werden kann, kann die Brennweite einer
Fotodiode verkürzt
werden. Dies kann die Effizienz des Lichtempfangs verbessern. Zusätzliche
Schaltkreise auf dem Chip, die gemäß Ausführungen integriert werden können, können die
Leistungsfähigkeit
eines Bildsensors erhöhen,
ein Bauelement verkleinern und auch die Herstellungskosten verringern.
-
Gemäß Ausführungen
kann es möglich
sein, Defekte in einer Fotodiode zu verringern und/oder zu verhindern,
da eine Fotodiode ausgebildet werden kann, indem Fremdionen in ein
einkristallines Substrat implantiert werden, während eine Fotodiode vom vertikalen
Typ benutzt wird. Eine Durchkontaktierung, die Fotoladungen einer
Fotodiode liefern kann, kann in einer kristallinen Halbleiterschicht
mit einer ausgebildeten Fotodiode ausgebildet werden. Dies kann
für einen
relativ hohen Integrationsgrad eines Bauelementes sorgen. Eine Fotodiode
kann auf und/oder über
einer ersten Metall-Verbindung ausgebildet werden, die mit einem
Kontakt-Zapfen verbunden sein kann. Es kann daher möglich sein,
einen relativ hohen Integrationsgrad eines Bauelementes zu realisieren.
Da ein Farbfilter und eine Mikrolinse auf und/oder über einer
planarisierten Oberfläche
ausgebildet werden können,
kann die Qualität
eines Bildsensors verbessert werden. Ein Bauelement kann ein Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Bildsensor
sein. Gemäß Ausführungen kann
ein Bauelement jeder Bildsensor sein, der eine Fotodiode erfordert.
-
Obwohl
Ausführungen
mit Bezug auf eine Anzahl erläuternder
Ausführungsbeispiele
hier 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.