DE102008063979A1 - Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

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Dongbu HitekCo Ltd
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Abstract

Ein Bildsensor kann ein erstes Substrat, eine Isolierschicht, eine Fotodiode und einen Durchkontaktierungsplug umfassen. Eine Schaltung, die eine Verbbildet sein. Die Isolierschicht wird so über dem ersten Substrat ausgebildet, dass die Isolierschicht die Verbindung bedeckt. Die Fotodiode wird in einer kristallinen Halbleiterschicht ausgebildet und dann auf das erste Substrat gebondet, wobei sie zugleich mit der Isolierschicht Kontakt hat. Der Durchkontaktierungsplug wird bereitgestellt, indem Bereiche der Fotodiode und der Isolierschicht entfernt werden, um einen oberen Bereich der Verbindung freizulegen, um ein Durchkontaktierungsloch auszubilden, und indem das Durchkontaktierungsloch mit einem leitfähigen Metall gefüllt wird. Der Durchkontaktierungsplug verbindet die Fotodiode elektrisch mit der Verbindung.

Description

  • HINTERGRUND
  • Im Allgemeinen ist ein Bildsensor ein Halbleiterbauelement zum Umwandeln eines optischen Bilds in ein elektrisches Signal. Der Bildsensor kann grob als Bildsensor mit ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD) oder als Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Bildsensor (CIS) klassifiziert werden.
  • Ein CIS umfasst eine Fotodiode und einen MOS-Transistor, die in einem Bildpunktelement ausgebildet sind, und erhält ein Bild, indem er schaltend sequentiell elektrische Signale von Bildpunktelementen detektiert.
  • Bei einer CIS-Struktur nach der verwandten Technik sind eine Fotodiode und ein Transistor horizontal angeordnet.
  • Obgleich der CIS des horizontalen Typs nach der verwandten Technik bestimmte Einschränkungen von CCD-Bildsensoren behoben hat, weist er nach wie vor einige Probleme auf.
  • Bei einem der verwandten Technik entsprechenden CIS des horizontalen Typs sind eine Fotodiode und ein Transistor horizontal nebeneinander liegend auf einem Substrat ausgebildet. Daher ist ein zusätzliches Gebiet zum Ausbilden der Fotodiode erforderlich, was den Füllfaktor verringern und die Auflösungsmöglichkeit begrenzen kann.
  • Außerdem ist es bei dem der verwandten Technik entsprechenden CIS des horizontalen Typs sehr schwierig, den optimierten Prozess zum gleichzeitigen Ausbilden der Fotodiode und des Transistors zu verwirklichen. Das heißt, dass ein flacher Übergang, obgleich er für einen geringen Schichtwiderstand in einem schnellen Transistor-Prozess erforderlich ist, in einer Fotodiode nicht zweckmäßig ist.
  • Des Weiteren muss bei einem CIS des horizontalen Typs nach der verwandten Technik, sowie zusätzliche On-Chip-Funktionen zum Bildsensor hinzugefügt werden, die Größe eines Bildpunktelements zunehmen, um die Empfindlichkeit des Bildsensors zu bewahren, oder die Fotodiodenfläche muss abnehmen, um die Bildpunktgröße zu bewahren. Doch die Zunahme der Bildpunktgröße verringert die Auflösung des Bildsensors, und die Abnahme der Fotodiodenfläche verringert die Empfindlichkeit des Bildsensors.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen Bildsensor und ein Verfahren zu seiner Herstellung, die eine neue Integration einer Schaltung und einer Fotodiode bereitstellen können.
  • Ausführungsformen beziehen sich auf einen Bildsensor und ein Verfahren zu seiner Herstellung, die sowohl die Auflösung als auch die Empfindlichkeit des Bildsensors verbessern können.
  • Ausführungsformen beziehen sich auf ein Bild und ein Verfahren zu seiner Herstellung, die unter Verwendung einer Fotodiode des vertikalen Typs eine hervorragende physikalische und elektrische Bondkraft zwischen einer Fotodiode und einer Schaltung bereitstellen können.
  • Ausführungsformen beziehen sich auf einen Bildsensor und ein Verfahren zu seiner Herstellung, die Defekte innerhalb einer Fotodiode unter Verwendung einer Fotodiode des vertikalen Typs verringern können.
  • Ein Bildsensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann umfassen: ein erstes Substrat, auf dem eine Schaltung ausgebildet ist, die eine Verbindung enthält; eine Isolierschicht auf dem ersten Substrat, wobei die Isolierschicht mit der Verbindung Kontakt hat; eine Fotodiode, die auf das erste Substrat gebondet ist und zugleich mit der Isolierschicht Kontakt hat und mit der Verbindung elektrisch verbunden ist; und einen Durchkontaktierungsplug, der bereitgestellt wird, indem Bereiche der Fotodiode und der Isolierschicht entfernt werden, um einen oberen Bereich der Verbindung freizulegen, um ein Durchkontaktierungslochs auszubilden, und indem das Durchkontaktierungsloch mit einem leitfähigen Metall gefüllt wird.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß einer Ausführungsform kann umfassen: Bereitstellen eines ersten Substrats, auf dem eine Schaltung ausgebildet ist, die eine Verbindung enthält; Ausbilden einer Isolierschicht, die mit der Verbindung Kontakt hat, auf dem ersten Substrat; Bereitstellen eines zweiten Substrats, auf dem eine Fotodiode ausgebildet ist; Bonden des ersten Substrats und des zweiten Substrats derart, dass die Fotodiode und die Isolierschicht miteinander Kontakt haben; Entfernen eines Bereichs des gebondeten zweiten Substrats, um die Fotodiode freizulegen; Ausbilden eines Durchkontaktierungslochs durch Entfernen eines Bereichs der Fotodiode und der Isolierschicht derart, dass ein oberer Bereich der Verbindung freiliegt; und Ausbilden eines Durchkontaktierungsplugs durch Füllen des Durchkon taktierungslochs mit einem leitfähigen Metall und Entfernen eines Bereichs des leitfähigen Metalls.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 bis 13 veranschaulichen einen Bildsensor und ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen.
  • 1 zeigt einen Querschnitt eines Bildsensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 zeigt eine Draufsicht eines Bildsensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 3 bis 13 zeigen Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Bildsensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ein Bildsensor und ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Einzelnen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • In der Beschreibung der Ausführungen versteht sich, dass wenn eine Schicht (ein Film) als "auf" einer anderen Schicht oder einem Substrat bezeichnet wird, sie direkt auf der anderen Schicht oder dem Substrat liegen kann, oder dazwischen liegende Schichten vorhanden sein können. Ferner versteht sich, dass wenn eine Schicht als "unter" einer anderen Schicht bezeichnet wird, sie direkt unter einer anderen Schicht liegen kann, oder eine oder mehrere dazwischen liegende Schichten vorhanden sein können. Zusätzlich dazu versteht sich, dass wenn eine Schicht als "zwischen" zwei Schichten bezeichnet wird, sie die einzige Schicht zwischen den Schichten sein kann, oder ein oder mehrere dazwischen liegende Schichten vorhanden sein können.
  • Es versteht sich, dass die Figuren und Beschreibungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vereinfacht wurden, um Elemente zu veranschaulichen, die für ein klares Verständnis der Erfindung von Bedeutung sind, während aus Gründen der Klarheit andere Elemente, die gut bekannt sein mögen, weggelassen wurden.
  • 2 zeigt eine Draufsicht eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und 1 stellt eine Querschnittsansicht entlang der Linie I-I' von 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereit.
  • Mit Bezug auf 1 und 2 kann ein Bildsensor gemäß einer Ausführungsform umfassen: ein erstes Substrat 100 mit einer Schaltung (nicht dargestellt), die eine Verbindung 110 umfasst; eine Isolierschicht 120 auf dem ersten Substrat 100, wobei die Isolierschicht 120 selektiv Kontakt mit der Verbindung 110 hat; eine auf das erste Substrat 100 gebondete Fotodiode 210, die zugleich mit der Isolierschicht 120 Kontakt hat und mit der Verbindung 110 elektrisch verbunden ist; und einen Durchkontaktierungsplug 220. Die Fotodiode 210 kann eine hochkonzentrierte leitende Schicht 212 eines ersten Leitungstyps, eine leitende Schicht 214 des ersten Leitungstyps und eine leitende Schicht 216 eines zweiten Leitungstyps umfassen. Gemäß einer Ausführungsform kann der Durchkontaktierungsplug 220 mit der hochkonzentrierten leitenden Schicht 212 des ersten Leitungstyps und der leitenden Schicht 214 des ersten Leitungstyps Kontakt haben.
  • Eine Bondkraft zwischen dem ersten Substrat 100 und der Fotodiode 210 kann verstärkt werden, indem die Isolierschicht 120 zwischen dem ersten Substrat 100 und der Fotodiode 210 angeordnet wird. Beispielsweise kann die Isolierschicht 120 eine Siliziumoxidschicht sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • Außerdem können gemäß Ausführungsformen von der Fotodiode erzeugte Elektronen durch den mit der Verbindung 110 verbundenen Durchkontaktierungsplug 220 effizient aus dem Innern der Fotodiode 210 an die Schaltung auf dem ersten Substrat 100 übertragen werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der Durchkontaktierungsplug 220 ausgebildet werden, indem leitfähiges Metall in das Durchkontaktierungsloch H (siehe 9) gefüllt wird. Das Durchkontaktierungsloch kann ausgebildet werden, indem Bereiche der Fotodiode 210 und der Isolierschicht 120 selektiv entfernt werden, um einen oberen Bereich der Verbindung 110 freizulegen.
  • In einer bestimmten Ausführungsform kann die Fotodiode 210 eine hochkonzentrierte leitende Schicht 212 des ersten Leitungstyps, eine leitende Schicht 214 des ersten Leitungstyps und eine leitende Schicht 216 des zweiten Leitungstyps umfassen. Gemäß einer Ausführungsform kann der Durchkontaktierungsplug 220 mit der hochkonzentrierten leitenden Schicht 212 des ersten Leitungstyps und der leitenden Schicht 214 des ersten Leitungstyps Kontakt haben. In bestimmten Ausführungsformen hat der Durchkontaktierungsplug 220 keinen Kontakt mit der leitenden Schicht 216 des zweiten Leitungstyps. In einer Ausführungsform kann die leitende Schicht 216 des zweiten Leitungstyps an Masse gelegt (mit einer Masse verbunden) sein.
  • In einer Ausführungsform kann der Durchkontaktierungsplug 220 derart ausgebildet sein, dass er nur mit der leitenden Schicht 212 des ersten Leitungstyps Kontakt hat.
  • Die Fotodiode 210 kann auf einer Bildpunktbasis separiert sein. Beispielsweise kann die Fotodiode 210 je nach Bildpunktelement separiert sein. In einer Ausführungsform kann eine zweite Isolierschicht 230 zum Separieren der Fotodiode 210 auf einer Bildpunktbasis verwendet werden. Die zweite Isolierschicht 230 kann auch auf dem Durchkontaktierungsplug 220 ausgebildet sein und den verbleibenden Bereich des Durchkontaktierungslochs füllen. Die zweite Isolierschicht 230 kann eine Oxidschicht sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • In einer Ausführungsform kann die Fotodiode 210 eine leitende Schicht 214 des ersten Leitungstyps innerhalb einer kristallinen Halbleiterschicht 210a (siehe 4) und eine leitende Schicht 216 des zweiten Leitungstyps innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht auf der leitenden Schicht 214 des ersten Leitungstyps umfassen. Beispielsweise kann die Fotodiode 210 eine niedrigkonzentrierte leitende Schicht 214 des N-Typs innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht 210a und eine hochkonzentrierte leitende Schicht 216 des P-Typs auf der niedrigkonzentrierten leitenden Schicht 214 des N-Typs umfassen. Doch sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise ist der erste Leitungstyp nicht auf den N-Typ beschränkt, sondern kann der P-Typ sein.
  • Des Weiteren kann die Fotodiode 210 ferner eine hochkonzentrierte leitende Schicht 212 des ersten Leitungstyps unter der leitenden Schicht 214 des ersten Leitungstyps und auf der Isolierschicht 120 umfassen. Beispielsweise kann eine hochleitende leitende Schicht 212 des N+-Typs ausgebildet sein, um zu einem ohmschen Kontakt beizutragen.
  • In einer Ausführungsform kann die kristalline Halbleiterschicht 210a (siehe 4), ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein, eine einkristalline Halbleiterschicht sein und sie kann eine polykristalline Halbleiterschicht sein.
  • Auch wenn die Schaltung des ersten Substrats 100 nicht dargestellt ist, kann jede geeignete CIS-Schaltung verwendet werden. Beispielsweise kann die Schaltung wie ein Vier-Transistor-(4 Tr)-CIS eingerichtet sein. In anderen Ausführungsformen können beispielsweise 1-Tr-CIS-, 3-Tr-CIS-, 5-Tr-CIS- oder 1,5-Tr-CIS- (CIS mit aufgeteiltem Transistor)-Anordnungen verwendet werden.
  • Die Verbindung 110 auf dem ersten Substrat 100 kann ein Metall (nicht dargestellt) und einen Plug (nicht dargestellt) umfassen. Des Weiteren kann die Verbindung 110 aus mehreren Schichten ausgebildet sein. Der oberste Bereich der Verbindung 110 kann als eine untere Elektrode der Fotodiode dienen.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann ein oberes Metall (nicht dargestellt) zusätzlich auf der Fotodiode 210 ausgebildet sein. In einer noch weiteren Ausführungsform kann ein Farbfilter über der Fotodiode 210 ausgebildet sein.
  • 3 bis 13 sind Querschnittsansichten, die ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß Ausführungsformen veranschaulichen.
  • Unter Bezugnahme auf 3 wird ein erstes Substrat 100 bereitgestellt, auf dem eine Verbindung 110 und eine Schaltung (nicht dargestellt) ausgebildet sind. Auch wenn die Schaltung des ersten Substrats 100 nicht dargestellt ist, kann die Schaltung eine beliebige geeignete Transistoranordnung sein. Beispielsweise kann eine Vier-Transistor-Anordnung (4 Tr CIS) verwendet werden, doch sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt.
  • Die Verbindung 110 kann Metallschichten umfassen, die durch Plugs verbunden sind.
  • Dann kann auf dem ersten Substrat 100 eine Isolierschicht 120 ausgebildet werden, welche die Verbindung 110 bedeckt.
  • Gemäß Ausführungsformen kann eine Bondkraft zwischen dem ersten Substrat 100 und der Fotodiode 210 verstärkt werden, indem die Isolierschicht 120 zwischen dem ersten Substrat 100 und der Fotodiode 210 ausgebildet wird. In einer Ausführungsform kann die Isolierschicht 120 eine Siliziumoxidschicht sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • Unter Bezugnahme auf 4 kann eine kristalline Halbleiterschicht 210a auf einem zweiten Substrat 200 ausgebildet werden. Durch das Ausbilden einer Fotodiode 210 in einer kristallinen Halbleiterschicht 210a können Defekte innerhalb der Fotodiode 210 reduziert werden.
  • In einer Ausführungsform kann die kristalline Halbleiterschicht 210a auf dem zweiten Substrat 200 epitaktisch ausgebildet werden. Dann kann eine Wasserstoffionenimplantationsschicht 207a ausgebildet werden, indem Wasserstoffionen in eine Grenzfläche zwischen dem zweiten Substrat 200 und der kristallinen Halbleiterschicht 210a implantiert werden. Alternativ kann die Implantation der Wasserstoffionen nach der Ionenimplantation zum Ausbilden der Fotodiode 210 ausgeführt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 5 kann eine Fotodiode 210 durch Implantieren von Ionen in die kristalline Halbleiterschicht 210a ausgebildet werden.
  • Beispielsweise kann eine leitende Schicht 216 eines zweiten Leitungstyps in einem unteren Bereich der kristallinen Halbleiterschicht 210a ausgebildet werden. Eine hochkonzentrierte leitende Schicht 216 des P-Typs kann im unteren Bereich der kristallinen Halbleiterschicht 210a ausgebildet werden, indem Ionen ohne Maske ganzflächig über dem zweiten Substrat 200 implantiert werden. Beispielsweise kann die leitende Schicht 216 des zweiten Leitungstyps eine Übergangstiefe von weniger als ungefähr 0,5 μm haben.
  • Danach kann eine leitende Schicht eines ersten Leitungstyps auf der leitenden Schicht 216 des zweiten Leitungstyps ausgebildet werden. Eine niedrigkonzentrierte leitende Schicht 214 des N-Typs kann auf der leitenden Schicht 216 des zweiten Leitungstyps ausgebildet werden, indem Ionen ohne Maske ganzflächig über dem zweiten Substrat 200 implantiert werden. Beispielsweise kann die niedrigkonzentrierte leitende Schicht 214 des ersten Leitungstyps mit einer Übergangstiefe in einem Bereich von ungefähr 1,0 μm bis 2,0 μm ausgebildet werden.
  • Ausführungsformen können ferner das Ausbilden einer hochkonzentrierten leitenden Schicht 212 des ersten Leitungstyps auf der leitenden Schicht 214 des ersten Leitungstyps umfassen. Beispielsweise kann eine hochkonzentrierte leitende Schicht 212 des N+-Typs auf der leitenden Schicht des ersten Leitungstyps durch ganzflächiges Implantieren von Ionen ohne Maske über dem zweiten Substrat ausgebildet werden und hierdurch zu einem ohmschen Kontakt beitragen.
  • Unter Bezugnahme auf 6 können das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 zusammengebondet werden, um die Fotodiode 210 mit der Isolierschicht 120 zu verbinden. In einer Ausführungsform kann das Bonden durch Erhöhen der Oberflächenenergie einer gebondeten Oberfläche durch Aktivierung durch Plasma vor dem Bonden des ersten Substrats 100 auf das zweite Substrat 200 ausgeführt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 7 kann die Wasserstoffionenimplantationsschicht 207a in eine Wasserstoffgasschicht 207 umgewandelt werden, indem bezüglich des zweiten Substrats 200 eine Wärmebehandlung ausgeführt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 8 kann ein Bereich des zweiten Substrats 200 mit Bezug auf die Wasserstoffgasschicht 207 unter Verwendung einer Klinge entfernt werden, um die Fotodiode 210 freizulegen.
  • Dann wird ein mit der Verbindung 110 zu verbindender Durchkontaktierungsplug 220 innerhalb der Fotodiode 210 ausgebildet.
  • Unter Bezugnahme auf 9 wird beispielsweise ein Durchkontaktierungsloch H ausgebildet, indem Bereiche der Fotodiode 210 und der Isolierschicht 120 unter Verwendung einer Fotolackstruktur (nicht dargestellt) als Ätzmaske selektiv entfernt werden, um den oberen Bereich der Verbindung 110 freizulegen.
  • Unter Bezugnahme auf 10 wird die Fotolackstruktur (nicht dargestellt) entfernt und das Durchkontaktierungsloch H wird mit einem leitfähigen Metall 220a gefüllt. Das leitfähige Metall 220a kann Wolfram (W) sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. In einer anderen Ausführungsform kann das Durchkontaktierungsloch H mit dem leitfähigen Metall 220a gefüllt werden, ohne dass die Fotolackstruktur entfernt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 11 kann das leitfähige Metall 220a selektiv entfernt werden, um einen Durchkontaktierungsplug 220 auszubilden. Beispielsweise kann der Durchkontaktierungsplug 220 durch Ausführen eines Rückätzprozesses auf dem leitfähigen Metall 220a ausgebildet werden. Vor dem Rückätzprozess kann ferner ein Planarisierungsprozess wie CMP (chemisch-mechanisches Polieren) ausgeführt werden. Der Rückätzprozess kann ein Material verwenden, das eine hohe Selektivität von der kristallinen Halbleiterschicht 210a (der Fotodiode 210) zum leitfähigen Metall 220a aufweist.
  • Des Weiteren kann der Durchkontaktierungsplug 220 ausgebildet werden, indem in Ausführungsformen, bei denen die Fotolackstruktur nach dem Ausbilden der Durchkontaktierungslöcher nicht entfernt wird, der obere Bereich des leitfähigen Metalls 220a unter Verwendung der Fotolackstruktur als Maske geätzt wird.
  • Gemäß Ausführungsformen kann der Prozess zum Ausbilden eines Durchkontaktierungsplugs 220 folgende Merkmale haben. Das heißt, dass, wenn die Fotodiode 210 eine hochkonzentrierte leitende Schicht 212 des ersten Leitungstyps, eine leitende Schicht 214 des ersten Leitungstyps und eine leitende Schicht 216 des zweiten Leitungstyps umfasst, der Durchkontaktierungsplug 220 mit der hochkonzentrierten leitenden Schicht 212 des ersten Leitungstyps und der leitenden Schicht 214 des ersten Leitungstyps Kontakt haben kann, während er keinen Kontakt mit der leitenden Schicht 216 des zweiten Leitungstyps hat. Außerdem kann die leitende Schicht 216 des zweiten Leitungstyps an Masse liegen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Durchkontaktierungsplug 220 so ausgebildet sein, dass er nur mit der hochkonzentrierten leitenden Schicht 212 des ersten Leitungstyps Kontakt hat.
  • Unter Bezugnahme auf 12 kann ein Ätzprozess derart ausgeführt werden, dass die Fotodiode 210, die den Durchkontaktierungsplug 220 aufweist, auf einer Bildpunktbasis separiert werden kann.
  • Beispielsweise können Bereiche der kristallinen Halbleiterschicht der Fotodiode 210 an einer Bildpunktgrenze selektiv entfernt werden, um die Isolierschicht 120 freizulegen.
  • Unter Bezugnahme auf 13 kann der geätzte Bereich mit einer zweiten Isolierschicht 230 gefüllt werden. Beispielsweise kann die Fotodiode 210 durch die zweite Isolierschicht auf einer Bildpunktbasis separiert werden. In diesem Fall kann die zweite Isolierschicht 230 auch auf dem Durchkontaktierungsplug 220 ausgebildet werden. Die zweite Isolierschicht 230 kann eine Oxidschicht sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • Danach kann ein Prozess zum Ausbilden einer oberen Elektrode (nicht dargestellt) und eines Farbfilters (nicht dargestellt) ausgeführt werden.
  • Das Verfahren zur Herstellung des Bildsensors gemäß Ausführungsformen kann eine vertikale Integration der Schaltung und der Fotodiode bereitstellen.
  • Überdies können das Substrat, auf dem die Fotodiode ausgebildet ist, und das Substrat, auf dem die Schaltung ausgebildet ist, fest verbunden werden, indem die Isolierschicht dazwischen angeordnet wird.
  • Des Weiteren können von der Fotodiode erzeugte Elektronen effizient an die Schaltung übertragen werden, indem ferner der Durchkontaktierungsplug, der mit der Verbindung der Schaltung verbunden ist, innerhalb der Fotodiode ausgebildet wird.
  • Zudem können Defekte innerhalb der Fotodiode reduziert werden, indem die Fotodiode innerhalb der kristallinen Halbleiterschicht ausgebildet und zugleich die Fotodiode des vertikalen Typs verwendet wird, bei der die Fotodiode auf der Schaltung angeordnet ist.
  • Obgleich sich Ausführungsformen allgemein auf einen Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Bildsensor beziehen, sind solche Ausführungsformen nicht auf denselben beschränkt und können ohne Weiteres auf einen beliebigen Bildsensor angewendet werden, der einer Fotodiode bedarf.
  • Obwohl Ausführungen 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.

Claims (17)

  1. Bildsensor, umfassend: eine Schaltung, die eine Verbindung enthält, auf einem ersten Substrat; eine Isolierschicht über der Verbindung; eine Fotodiode, die auf das erste Substrat gebondet ist und zugleich mit der Isolierschicht Kontakt hat; und einen Durchkontaktierungsplug innerhalb eines Bereichs eines Durchkontaktierungslochs in der Fotodiode und die Fotodiode mit der Verbindung elektrisch verbindend.
  2. Bildsensor nach Anspruch 1, bei dem die Fotodiode eine hochkonzentrierte leitende Schicht eines ersten Leitungstyps, eine leitende Schicht des ersten Leitungstyps und eine leitende Schicht eines zweiten Leitungstyps in einer kristallinen Halbleiterschicht umfasst.
  3. Bildsensor nach Anspruch 2, bei dem der Durchkontaktierungsplug mit der hochkonzentrierten leitenden Schicht des ersten Leitungstyps und der leitenden Schicht des ersten Leitungstyps der Fotodiode Kontakt hat, indessen aber keinen Kontakt mit der leitenden Schicht des zweiten Leitungstyps hat.
  4. Bildsensor nach Anspruch 2, bei dem der Durchkontaktierungsplug nur mit der hochkonzentrierten leitenden Schicht des ersten Leitungstyps der Fotodiode Kontakt hat.
  5. Bildsensor nach Anspruch 2, bei dem die leitende Schicht des zweiten Leitungstyps der Fotodiode mit einer Masse verbunden ist.
  6. Bildsensor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, ferner umfassend eine zweite Isolierschicht innerhalb des Durchkontaktierungslochs der Fotodiode und in Kontakt mit dem Durchkontaktierungsplug und der leitenden Schicht des zweiten Leitungstyps der Fotodiode.
  7. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Isolierschicht eine Siliziumoxidschicht umfasst.
  8. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Fotodiode auf einer Bildpunktbasis separiert ist.
  9. Bildsensor nach Anspruch 8, ferner umfassend eine zweite Isolierschicht, wobei die Fotodiode durch die zwischen benachbarten Bildpunkten angeordnete zweite Isolierschicht auf der Bildpunktbasis separiert ist.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, umfassend: Bereitstellen eines ersten Substrats, auf dem eine Schaltung ausgebildet ist, die eine Verbindung enthält; Ausbilden einer Isolierschicht, die mit der Verbindung Kontakt hat, über dem ersten Substrat; Bereitstellen eines zweiten Substrats, auf dem eine Fotodiode ausgebildet ist; Bonden des ersten Substrats und des zweiten Substrats derart, dass die Fotodiode und die Isolierschicht miteinander Kontakt haben; Entfernen eines Bereichs des gebondeten zweiten Substrats, um die Fotodiode freizulegen; Ausbilden eines Durchkontaktierungslochs durch selektives Entfernen der freiliegenden Fotodiode und der Isolierschicht derart, dass ein oberer Bereich der Verbindung freiliegt; Füllen des Durchkontaktierungslochs mit einem leitfähigen Metall; und Entfernen eines Bereichs des leitfähigen Metalls im Durchkontaktierungsloch, um einen Durchkontaktierungsplug in einem Bereich des Durchkontaktierungslochs auszubilden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Bereitstellen des zweiten Substrats, auf dem die Fotodiode ausgebildet ist, das Ausbilden einer Fotodiode umfasst, die eine hochkonzentrierte leitende Schicht eines ersten Leitungstyps, eine leitende Schicht des ersten Leitungstyps und eine leitende Schicht eines zweiten Leitungstyps umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Entfernen des Bereichs des leitfähigen Metalls im Durchkontaktierungsloch ein Entfernen des leitfähigen Metalls im Durchkontaktierungsloch umfasst, das mit der leitenden Schicht des zweiten Leitungstyps Kontakt hat.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Entfernen des Bereichs des leitfähigen Metalls im Durchkontaktierungsloch ferner ein Entfernen des leitfähigen Metalls im Durchkontaktierungsloch umfasst, das mit mindestens einem Bereich der leitenden Schicht des ersten Leitungstyps Kontakt hat.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, ferner umfassend, nach dem Ausbilden des Durchkontaktierungsplugs, ein Ausbilden einer zweiten Isolierschicht, die das Durchkontaktierungsloch füllt, um den Durchkontaktierungsplug und die leitende Schicht des zweiten Leitungstyps der Fotodiode zu verbinden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem die Isolierschicht eine Siliziumoxidschicht umfasst.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, ferner umfassend ein Separieren der Fotodiode auf einer Bildpunktbasis nach dem Ausbilden des Durchkontaktierungslochs.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Separieren der Fotodiode auf einer Bildpunktbasis ein selektives Ätzen der Fotodiode in Gebieten, die Bildpunktgrenzen entsprechen, und das Füllen der geätzten Gebiete mit einer zweiten Isolierschicht umfasst.
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