DE102009034951A1 - Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE102009034951A1
DE102009034951A1 DE102009034951A DE102009034951A DE102009034951A1 DE 102009034951 A1 DE102009034951 A1 DE 102009034951A1 DE 102009034951 A DE102009034951 A DE 102009034951A DE 102009034951 A DE102009034951 A DE 102009034951A DE 102009034951 A1 DE102009034951 A1 DE 102009034951A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
metal contact
layer
via hole
doping layer
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009034951A
Other languages
English (en)
Inventor
Tae Gyu Masan Kim
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DB HiTek Co Ltd
Original Assignee
Dongbu HitekCo Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongbu HitekCo Ltd filed Critical Dongbu HitekCo Ltd
Publication of DE102009034951A1 publication Critical patent/DE102009034951A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14687—Wafer level processing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14632—Wafer-level processed structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636—Interconnect structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689—MOS based technologies

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

Ein Bildsensor und ein Verfahren zu seiner Herstellung werden bereitgestellt. Gemäß einer Ausführungsform wird ein Halbleitersubstrat bereitgestellt, das eine Ausleseschaltung umfasst. Eine mit der Ausleseschaltung elektrisch verbundene Verbindung und ein Zwischenschichtdielektrikum sind über dem Halbleitersubstrat angeordnet. Eine Bilderfassungseinheit ist über dem Zwischenschichtdielektrikum angeordnet und umfasst eine erste Dotierungsschicht und eine zweite Dotierungsschicht, die darin gestapelt sind. Ein die Verbindung freilegendes erstes Durchkontaktierungsloch ist durch die Bilderfassungseinheit ausgebildet. Ein vierter Metallkontakt ist im ersten Durchkontaktierungsloch ausgebildet, um die Verbindung und die erste Dotierungsschicht elektrisch zu verbinden. Ein fünfter Metallkontakt ist über dem vierten Metallkontakt ausgebildet, wobei der fünfte Metallkontakt gegen den vierten Metallkontakt elektrisch isoliert und mit der zweiten Dotierungsschicht elektrisch verbunden ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Bildsensor.
  • Ein Bildsensor ist ein Halbleiterbauelement zum Umwandeln eines optischen Bilds in ein elektrisches Signal. Der Bildsensor kann grob als ladungsgekoppelter (CCD) Bildsensor und als Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Bildsensor (CIS) klassifiziert werden.
  • Der CMOS-Bildsensor umfasst ein Fotodiodengebiet, das ein empfangenes optisches Signal in ein elektrisches Signal umwandelt, und ein Transistorgebiet, welches das elektrische Signal verarbeitet, wobei das Fotodiodengebiet und das Transistorgebiet horizontal angeordnet sind.
  • Bei einem solchen horizontalen Bildsensor sind das Fotodiodengebiet und das Transistorgebiet horizontal auf einem Halbleitersubstrat angeordnet. Daher weist der horizontale Bildsensor eine Einschränkung beim Ausdehnen eines optischen Erfassungsgebiets in einer begrenzten Fläche auf, wovon im Allgemeinen als von einem Füllfaktor gesprochen wird.
  • Als Alternative zum Überwinden dieser Einschränkung wurde versucht, eine Fotodiode unter Verwendung von amorphem Silizium (Si) auszubilden, oder unter Verwendung eines Verfahrens wie Wafer-auf-Wafer-Bonden eine Schaltung in einem Silizium-(Si)-Substrat auszubilden und eine Fotodiode auf und/oder über der Schaltung auszubilden (”dreidimensionaler (3D) Bildsensor” genannt). Die Fotodiode ist mit der Schaltung durch eine Metallverbindung verbunden.
  • Doch kann eine Bindungsfestigkeit zwischen Wafern wegen einer unebenen Bindungsoberfläche des Wafers gemindert sein. Da, heißt das, die Metallverbindungen zwischen der Fotodiode und Schaltungen auf der Oberfläche eines Zwischenschichtdielektrikums freiliegen, kann die Zwischenschicht ein unebenes Oberflächenprofil aufweisen. Dies führt zu einer Minderung der Bindungsfestigkeit mit der auf dem Zwischenschichtdielektrikum ausgebildeten Fotodiode.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG
  • Ausführungsformen stellen einen Bildsensor, der eine vertikale Integration einer Ausleseschaltung und einer Fotodiode verwendet und den Füllfaktor der Fotodiode verbessert, und ein Verfahren zu seiner Herstellung bereit.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein Bildsensor: ein Halbleitersubstrat, das eine Ausleseschaltung umfasst, eine mit der Ausleseschaltung verbundene Verbindung und ein Zwischenschichtdielektrikum über dem Halbleitersubstrat; eine Bilderfassungseinheit über dem Zwischenschichtdielektrikum, wobei die Bilderfassungseinheit eine erste Dotierungsschicht und eine zweite Dotierungsschicht umfasst, die darin gestapelt sind; ein die Verbindung freilegendes erstes Durchkontaktierungsloch durch die Bilderfassungseinheit; einen vierten Metallkontakt im ersten Durchkontaktierungsloch zum elektrischen Verbinden der Verbindung und der ersten Dotierungsschicht; und einen fünften Metallkontakt über dem vierten Metallkontakt, wobei der fünfte Metallkontakt gegen den vierten Metallkontakt elektrisch isoliert und mit der zweiten Dotierungsschicht elektrisch verbunden ist.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors: Ausbilden einer mit einer Ausleseschaltung verbundenen Verbindung und eines Zwischenschichtdielektrikums über einem Halbleitersubstrat, das die Ausleseschaltung umfasst; Ausbilden einer Bilderfassungseinheit, die eine erste Dotierungsschicht und eine zweite Dotierungsschicht umfasst, die über dem Zwischenschichtdielektrikum gestapelt sind; Ausbilden eines ersten Durchkontaktierungslochs, das die Bilderfassungseinheit durchdringt, um die Verbindung freizulegen; Ausbilden einer ersten Barrierenstruktur auf Seitenwänden des ersten Durchkontaktierungslochs derart, dass sie die zweite Dotierungsschicht bedeckt und die erste Dotierungsschicht teilweise freilegt; Ausbilden eines vierten Metallkontakts im ersten Durchkontaktierungsloch zum elektrischen Verbinden der Verbindung und der ersten Dotierungsschicht; Ausbilden einer zweiten Barrierenstruktur über dem vierten Metallkontakt im ersten Durchkontaktierungsloch; und Ausbilden eines fünften Metallkontakts über der zweiten Barrierenstruktur und in elektrischer Verbindung mit der zweiten Dotierungsschicht.
  • 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
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Bildsensors gemäß einer Ausführungsform.
  • 2 zeigt ein Diagramm des Spannungspotentials zur Erläuterung eines Transistorbetriebs gemäß einer Ausführungsform.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht eines Bildsensors gemäß einer anderen Ausführungsform.
  • Die 4 bis 12 sind Querschnittsansichten, die einen Prozess zur Herstellung eines Bildsensors gemäß einer Ausführungsform darstellen.
  • 13 ist eine Draufsicht, die den Bildsensor von 12 darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der Beschreibung von Ausführungsformen versteht es sich, dass, wenn von einer Schicht (oder einem Film) gesagt wird, dass sie (bzw. er) ”auf” einer anderen Schicht oder einem anderen Substrat ist, sich diese Schicht (bzw. dieser Film) unmittelbar auf einer anderen Schicht oder einem anderen Substrat befinden kann oder auch Zwischenschichten vorhanden sein können. Ferner versteht es sich, dass, wenn von einer Schicht gesagt wird, dass sie ”unter” einer anderen Schicht ist, sich diese Schicht unmittelbar unter einer anderen Schicht befinden kann oder auch eine oder mehrere Zwischenschichten vorhanden sein können. Des Weiteren versteht es sich, dass, wenn von einer Schicht gesagt wird, dass sie ”zwischen” zwei Schichten ist, es sich um die einzige Schicht zwischen den zwei Schichten handeln kann oder außerdem eine oder mehrere Zwischenschichten vorhanden sein können.
  • Nachstehend werden ein Bildsensor und ein Verfahren zu seiner Herstellung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Die Ausführungsform ist nicht auf einen CMOS-Bildsensor beschränkt, sondern auf einen beliebigen Bildsensor (z. B. CCD-Bildsensor) anwendbar, der einer Fotodiode bedarf.
  • 12 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht, die einen Bildsensor gemäß einer Ausführungsform darstellt. Die 1 und 3 zeigen detailliertere Ansichten des Substrats mit einer Ausleseschaltung und Verbindungen gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Ein Bildsensor gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Halbleitersubstrat 100, das eine Ausleseschaltung 120 umfasst, eine Verbindung 150, die mit der Ausleseschaltung 120 elektrisch verbunden ist, und ein Zwischenschichtdielektrikum 160 über dem Halbleitersubstrat 100; eine Bilderfassungseinheit 200 über dem Zwischenschichtdielektrikum 160, wobei die Bilderfassungseinheit 200 eine erste Dotierungsschicht 210 und eine zweite Dotierungsschicht 220 umfasst, die darin gestapelt sind; ein erstes Durchkontaktierungsloch 240, das die Verbindung 150 freilegt, durch die Bilderfassungseinheit 200; einen vierten Metallkontakt 275 im ersten Durchkontaktierungsloch zum elektrischen Verbinden der Verbindung 150 und der ersten Dotierungsschicht 210; und einen fünften Metallkontakt 300 über dem vierten Metallkontakt 275, der gegen den vierten Metallkontakt 275 elektrisch isoliert und mit der zweiten Dotierungsschicht 220 elektrisch verbunden ist.
  • Da der fünfte Metallkontakt 300 über dem vierten Metallkontakt 275 ausgebildet ist, sind die vierten und fünften Me tallkontakte 275 und 300 längs der selben Linie gefluchtet. Somit sind die Verbindungen in einem minimalen Raum der Bilderfassungseinheit 200 ausgebildet und verbessern dadurch den Füllfaktor der Bilderfassungseinheit 200.
  • Ein Bildpunkttrenngebiet 310 ist in der Bilderfassungseinheit 200 ausgebildet, um die Bilderfassungseinheit 200 nach Bildpunkteinheit aufzuteilen.
  • Da das Bildpunkttrenngebiet 310 so ausgebildet ist, dass es an den vierten Kontakt 275 und den fünften Metallkontakt 300 angrenzt, kann insbesondere das Licht empfangende Gebiet der Bilderfassungseinheit 200 sichergestellt werden. Wie in 13 dargestellt, kann das Bildpunkttrenngebiet 310 auch mit einem Gittermuster ausgebildet sein, um die Bilderfassungseinheit 200 nach Bildpunkteinheit aufzuteilen.
  • Eine fünfte Metallleitung 320 kann auf dem fünften Metallkontakt 300 ausgebildet sein, um ein elektrisches Signal an den fünften Metallkontakt 300 zu übermitteln.
  • Die fünfte Metallleitung 320 kann mit einem Gittermuster in Einklang mit der Ausbildeposition des Bildpunkttrenngebiets 310 ausgebildet sein, um das Licht empfangende Gebiet der Bilderfassungseinheit 200 sicherzustellen.
  • Eine erste Barrierenstruktur 260 kann auf der Seitenwand des ersten Durchkontaktierungslochs 240 so ausgebildet sein, dass sie einen Bereich der ersten Dotierungsschicht 210 freilegt und verhindert, dass der verbleibende Bereich der ersten Dotierungsschicht 210 und die zweite Dotierungsschicht 220 mit dem vierten Metallkontakt 275 in Kontakt kommen.
  • Eine zweite Barrierenstruktur 285 kann zwischen dem vierten Metallkontakt 275 und dem fünften Metallkontakt 300 ausgebildet sein, um den vierten Metallkontakt 275 gegen den fünften Metallkontakt 300 elektrisch zu isolieren.
  • Ein Graben 290 kann in der zweiten Dotierungsschicht 220 in Übereinstimmung mit einem oberen Teil der zweiten Barrierenstruktur 285 ausgebildet sein. Demgemäß kann der fünfte Metallkontakt 300 so im Graben 290 ausgebildet sein, dass er mit der zweiten Dotierungsschicht 220 elektrisch verbunden ist.
  • Bezugsziffern, die nicht erläutert wurden, werden mit Bezug auf das folgende Herstellungsverfahren beschrieben.
  • Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß einer Ausführungsform mit Bezug auf 1 bis 13 beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf 1 werden eine Verbindung 150 und ein Zwischenschichtdielektrikum 160 über dem Halbleitersubstrat 100 ausgebildet, das eine Ausleseschaltung 120 umfasst.
  • Das Halbleitersubstrat 100 kann ein mono- oder polykristallines Siliziumsubstrat sein, und es kann ein Substrat sein, das mit P-Typ-Fremdstoffen oder N-Typ-Fremdstoffen dotiert ist. Beispielsweise wird eine Bauelement-Isolierschicht 110 im Halbleitersubstrat 100 ausgebildet, um ein aktives Gebiet festzulegen. Eine Ausleseschaltung 120, die Transistoren für jede Bildpunkteinheit umfasst, wird im aktiven Gebiet ausgebildet.
  • Die Ausleseschaltung 120 kann eine Schaltung des Typs 3T, 4T oder 5T sein. Beispielsweise kann die Ausleseschaltung 120 als 4T-Schaltung einen Transfertransistor (Tx) 121, einen Resettransistor (Rx) 123, einen Treibertransistor (Dx) 125 und einen Auswahltransistor (Sx) 127 umfassen. Ein Ionenimplantationsgebiet 130 kann ausgebildet werden, das ein schwebendes Diffusionsgebiet (FD) 131 und Source/Drain-Gebiete 133, 135 und 137 für die Transistoren umfasst.
  • Das Ausbilden der Ausleseschaltung 120 auf dem ersten Substrat 100 kann das Ausbilden eines elektrischen Übergangsgebiets 140 im ersten Substrat 100 und das Ausbilden einer ersten leitenden Verbindung 147 umfassen, die mit der Verbindung 150 bei einem oberen Teil des elektrischen Übergangsgebiets 140 verbunden ist.
  • Beispielsweise kann das elektrische Übergangsgebiet 140 ein P-N–Übergang 140 sein, doch sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann das elektrische Übergangsgebiet 140 eine Ionenimplantationsschicht 143 eines 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 umfassen, die auf der Ionenimplantationsschicht 143 des ersten Leitungstyps ausgebildet ist. Wie in 1 dargestellt, kann der P-N–Übergang 140 beispielsweise ein P0(145)/N–(143)/P-(141)-Übergang sein, doch sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt. Des Weiteren kann das erste Substrat 100 ein Substrat des zweiten Leitungstyps sein, doch sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Vorrichtung so gestaltet, dass eine Potentialdifferenz zwischen der Source und dem Drain des Transfertransistors (Tx) vorliegt, wodurch sie die vollständige Ausgabe einer Photoladung ermöglicht. Demgemäß werden in der Fotodiode erzeugte Photoladungen an ein schwebendes Diffusionsgebiet ausgegeben, wodurch die Ausgabebildempfindlichkeit erhöht wird.
  • Das heißt, dass diese Ausführungsform das elektrische Übergangsgebiet 140 im ersten Substrat 100, das die Ausleseschaltung 120 umfasst, ausbildet, um eine Potentialdifferenz zwischen der Source und dem Drain des Transfertransistors (Tx) 121 bereitzustellen und dadurch die vollständige Ausgabe der Photoladungen zu ermöglichen.
  • Nachstehend wird eine Ausgabestruktur einer Photoladung gemäß einer Ausführungsform mit Bezug auf die 1 und 2 im Einzelnen beschrieben.
  • In einer Ausführungsform wird im Gegensatz zu einem Knoten einer schwebenden Diffusion (FD) 131 eines N+ -Übergangs der P/N/P-Übergang 140 des elektrischen Übergangsgebiets 140 bei einer vorbestimmten Spannung abgeschnürt, ohne dass eine angelegte Spannung vollständig daran übertragen wird. Diese Spannung wird als ”Haftspannung” bezeichnet. Die Haftspannung ist abhängig von der Dotierungskonzentration von P0 (145) und N– (143).
  • Im Besonderen werden in der Fotodiode erzeugte Elektronen an den PNP-Übergang 140 übertragen und sie werden an den Knoten der schwebenden Diffusion (FD) 131 übertragen, um in eine Spannung umgewandelt zu werden, wenn der Transfertransistor Tx 121 eingeschaltet wird.
  • Die maximale Spannung des P0/N–/P- -Übergangs 140 wird die Haftspannung und die maximale Spannung des Knotens FD 131 wird Vdd abzüglich der Schwellenspannung (Vth) des Resettransistors (Rx). Wie in 2 dargestellt, können aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen der Source und dem Drain des Tx 121 Elektronen, die in der Fotodiode im oberen Teil des Chips erzeugt werden, ohne Ladungsaufteilung vollständig an den Knoten FD 131 ausgegeben werden.
  • Das heißt, dass in einer Ausführungsform anstelle eines N+/P-Wanne-Übergangs ein P0/N–/P-Wanne-Übergang in einem Siliziumsubstrat (Si-Sub) des Halbleitersubstrats 100 ausgebildet wird. Dies deshalb, weil beim Rücksetzvorgang eines 4T-Aktivpixelsensors (APS) eine positive (+) Spannung an das N– -Gebiet (143) im P0/N–/P-Wanne-Übergang angelegt wird und ein Massepotential an das P0-Gebiet (145) und die P-Wanne (141) angelegt wird und folglich ein P0/N–/P-Wanne-Doppelübergang bei einer vorbestimmten oder höheren Spannung eine Abschnürung wie bei einer BJT-Struktur hervorruft. Diese wird als ”Haftspannung” bezeichnet. Daher tritt eine Potentialdifferenz zwischen der Source und dem Drain des Tx 121 auf, wodurch ermöglicht wird, ein Ladungsaufteilungs-Phänomen durch die vollständige Ausgabe von Photoladungen von der N–Wanne an FD durch Tx während der Ein-/Aus-Schaltung des Tx zu verhindern.
  • Im Unterschied zu dem der verwandten Technik entsprechenden Fall, in dem eine Fotodiode einfach mit einem N+ -Übergang verbunden wird, ermöglicht es daher diese Ausführungsform, Sättigungsreduktion und Empfindlichkeitsabnahme zu verhindern.
  • Eine erste leitende Verbindung 147 ist zwischen der Fotodiode und der Ausleseschaltung ausgebildet, um einen glatten Transferpfad einer Photoladung zu erzeugen und dadurch zu ermöglichen, eine Dunkelstromquelle zu minimieren und Sättigungsreduktion und Empfindlichkeitsabnahme zu verhindern.
  • Zu diesem Zweck kann ein N+ -Dotierungsgebiet als eine erste leitende Verbindung 147 für einen ohmschen Kontakt auf der Oberfläche des P0/N–/P- -Übergangs 140 ausgebildet werden. Das N+ -Gebiet (147) kann derart ausgebildet werden, dass es das P0-Gebiet (145) durchstößt, um das N– -Gebiet (143) zu kontaktieren.
  • Des Weiteren kann die Breite der ersten leitenden Verbindung 147 minimiert werden, um zu verhindern, dass die erste leitende Verbindung 147 eine Leckquelle ist.
  • Zu diesem Zweck kann nach dem Ätzen eines Kontaktlochs für einen ersten Metallkontakt 151a eine Stöpsel-Implantation ausgeführt werden, doch sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt. Als ein weiteres Beispiel kann eine Ionenimplantationsstruktur (nicht dargestellt) ausgebildet werden und die Struktur kann als Ionenimplantationsmaske verwendet werden, um die erste leitende Verbindung 147 auszubilden.
  • Das heißt, dass ein Grund dafür, dass eine N+ -Dotierung lokal nur auf einem Kontaktbildungsgebiet ausgeführt wird, darin besteht, ein Dunkelsignal zu minimieren und die reibungslose Ausbildung eines ohmschen Kontakts zu realisieren. Wenn das gesamte Source-Gebiet des Tx N+ -dotiert ist, kann sich ein Dunkelsignal aufgrund einer ungesättigten Bindung an der Si-Oberfläche verstärken.
  • 3 stellt eine andere Struktur einer Ausleseschaltung dar. Wie in 3 dargestellt, kann ein erstes leitendes Verbindungsgebiet 148 auf einer Seite des elektrischen Übergangsgebiets 140 ausgebildet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 3 kann ein N+ -Verbindungsgebiet 148 für einen ohmschen Kontakt mit einem P0/N–/P- -Übergang 140 ausgebildet werden. Während des Prozesses zum Ausbilden eines N+ -Verbindungsgebiets 148 und eines M1C-Kontakts 151a in der in 1 gezeigten Ausführungsform kann eine Leckquelle erzeugt werden. Das liegt daran, dass durch den Betrieb während des Anlegens einer Sperrvorspannung am P0/N–/P- -Übergang 140 ein elektrisches Feld (EF) über der Si-Oberfläche erzeugt werden kann. Ein während des Prozesses zum Ausbilden des Kontakts erzeugter Kristalldefekt im elektrischen Feld kann eine Leckquelle werden.
  • Außerdem kann, wenn das N+ -Verbindungsgebiet 148 über der Oberfläche des P0/N–/P- -Übergangs 140 ausgebildet wird, ein elektrisches Feld wegen des N+/P0-Übergangs 148/145 zusätzlich erzeugt werden. Dieses elektrische Feld kann ebenfalls eine Leckquelle werden.
  • Dementsprechend wird in der in 3 gezeigten Ausführungsform ein Layout bereitgestellt, bei dem der erste Kontaktstöpsel 151a auf einem aktiven Gebiet ausgebildet ist, das nicht mit einer P0-Schicht dotiert ist, sondern das N+ -Verbindungsgebiet 148 umfasst, das mit dem N– -Übergang 143 elektrisch verbunden ist.
  • In dieser Ausführungsform wird das elektrische Feld nicht über der Oberfläche des Halbleitersubstrats 100 erzeugt, was zur Verringerung eines Dunkelstroms eines dreidimensionalen integrierten CIS beitragen kann.
  • Mit Bezug auf die 1 und 3 können ein Zwischenschichtdielektrikum 160 und eine Verbindung 150 über dem Halbleitersubstrat 100 ausgebildet werden. Die Verbindung 150 kann einen zweiten Metallkontakt 151a, ein erstes Metall 151, ein zweites Metall 152 und ein drittes Metall 153 umfassen, doch sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt. Nach dem Ausbilden des dritten Metalls 153 kann eine Dielektrikumschicht ausgebildet werden, um das dritte Metall 153 zu bedecken, und ein Planarisierungsprozess kann ausgeführt werden, um das Zwischenschichtdielektrikum 160 auszubilden. So kann die Oberfläche des Zwischenschichtdielektrikums 160, das ein gleichmäßiges Oberflächenprofil aufweist, auf dem Halbleitersubstrat 100 freigelegt werden.
  • Mit Bezug auf 4 wird eine Bilderfassungseinheit 200 auf dem Zwischenschichtdielektrikum 160 des Halbleitersubstrats 100 ausgebildet. Die Bilderfassungseinheit 200 kann eine erste Dotierungsschicht 210 und eine zweite Dotierungsschicht 220 umfassen, um eine PN-Übergang-Fotodiodenstruktur aufzuweisen. Außerdem kann eine ohmsche Kontaktschicht (N+) 230 unter der ersten Dotierungsschicht 210 ausgebildet werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass das dritte Metall 153 und das Zwischenschichtdielektrikum 160, die in 4 abgebildet sind, einen Teil der Verbindung 150 und des Zwischenschichtdielektrikums 160 darstellen, die in 1 abgebildet sind. Das heißt, dass hier ein Teil der Ausleseschaltung 120 und der Verbindung 150 aus Gründen der einfacheren Darlegung weggelassen wurde.
  • Beispielsweise kann die Bilderfassungseinheit 200 mit einem gestapelten Aufbau der ersten Dotierungsschicht 210 und der zweiten Dotierungsschicht 220 ausgebildet werden, indem N-Typ-Fremdstoffe (N–) und P-Typ-Fremdstoffe (P+) wechselweise in ein kristallines P-Typ-Trägersubstrat (nicht dargestellt). ionenimplantiert werden. Des Weiteren können hochkonzentrierte N-Typ-Fremdstoffe (N+) auf einer Oberfläche der ersten Dotierungsschicht 210 ionenimplantiert werden, um die ohmsche Kontaktschicht 230 auszubilden. Die ohmsche Kontaktschicht 230 kann den Kontaktwiderstand zwischen der Bilderfassungseinheit 200 und der Verbindung 150 verringern.
  • In der Ausführungsform kann die erste Dotierungsschicht 210 so ausgebildet werden, dass sie ein ausgedehnteres (breiteres) Gebiet als die zweite Dotierungsschicht 220 aufweist. In solchen Ausführungsformen ist die Verarmungszone hiervon erweitert, um die Erzeugung von Fotoelektronen zu steigern.
  • Nach dem Anordnen der ohmschen Kontaktschicht 230 des Trägersubstrats (nicht dargestellt) auf der dielektrischen Zwischenschicht 160 wird ein Bondprozess ausgeführt, um das Halbleitersubstrat 100 und das Trägersubstrat zu bonden. Dann wird bei Ausführungsformen, bei denen das Trägersubstrat eine Wasserstoffschicht hierin aufweist, das Trägersubstrat durch einen Spaltprozess entfernt, um die Bilderfassungseinheit 200 freizulegen, die auf das Zwischenschichtdielektrikum 160 gebondet ist.
  • Demgemäß kann die Bilderfassungseinheit 200 über der Ausleseschaltung 120 angeordnet sein und hierdurch einen Füllfaktor erhöhen und einen Defekt in der Bilderfassungseinheit 200 verhindern. Außerdem ist die Bilderfassungseinheit 200 auf die Oberfläche des Zwischenschichtdielektrikums 160 mit einem gleichmäßigen Oberflächenprofil gebondet, wodurch die Bindungsfestigkeit erhöht wird.
  • Mit Bezug auf 5 wird ein erstes Durchkontaktierungsloch 240 ausgebildet, das die Bilderfassungseinheit 200 und das Zwischenschichtdielektrikum 160 durchdringt. Das erste Durchkontaktierungsloch 240 ist ein tiefes Durchkontaktierungsloch, das imstande ist, die Oberfläche des dritten Metalls 153 freizulegen.
  • Eine erste Barrierenstruktur 260 wird auf der Seitenwand des ersten Durchkontaktierungslochs 240 in Übereinstimmung mit einem Bereich der ersten Dotierungsschicht 210 und der zweiten Dotierungsschicht 220 der Bilderfassungseinheit 200 ausgebildet. Die Barrierenstruktur 260 kann aus einem Oxid oder einem Nitrid ausgebildet werden.
  • Das heißt, dass die erste Barrierenstruktur 260 die gesamte zweite Dotierungsschicht 220 und einen Bereich der ersten Dotierungsschicht 210 abdeckt, der an die zweite Dotierungsschicht 220 angrenzt. Ein Bereich der ersten Dotierungsschicht 210 und die ohmsche Kontaktschicht 230 liegen zum ersten Durchkontaktierungsloch 240 hin frei.
  • Obgleich nicht dargestellt, wird ein Verfahren zum Ausbilden des ersten Durchkontaktierungslochs 240 und der ersten Barrierenstruktur 260 wie folgt beschrieben. Nachdem eine gemäß Bildpunkteinheit strukturierte Hartmaske 250 auf der Bilderfassungseinheit 200 ausgebildet wurde, wird die Bilderfassungseinheit 200 unter Verwendung der Hartmaske 250 geätzt, um ein anfängliches Durchkontaktierungsloch (nicht dargestellt) in einem dem dritten Metall 153 entsprechenden Gebiet auszubilden. Das anfängliche Durchkontaktierungsloch (nicht dargestellt) reicht nur mit einem Teil in die Bilderfassungseinheit hinein, um die zweite Dotierungsschicht 220 und teilweise die erste Dotierungsschicht 210 in Übereinstimmung mit einem Gebiet über dem dritten Metall 153 freizulegen. Nachdem eine erste Barriereschicht (nicht dargestellt) im anfänglichen Durchkontaktierungsloch (nicht dargestellt) ausgebildet wurde, wird ein Ätzprozess ausgeführt, um die erste Barriereschicht von der Bodenfläche des anfänglichen Durchkontaktierungslochs (und der oberen Oberfläche der Hartmaske 250) zu entfernen, wodurch die erste Barrierenstruktur 260 nur auf den Seitenwänden des anfänglichen Durchkontaktierungslochs ausgebildet wird. Dann kann das erste Durchkontaktierungsloch 240 zum Freilegen des dritten Metalls 153 durch die Bilderfassungseinheit 200 und das Zwischenschichtdielektrikum 160 unter Verwendung der Hartmaske 250 und der ersten Barrierenstruktur 260 als Ätzmaske ausgebildet werden.
  • Mit Bezug auf 6 wird ein Kontaktstöpsel 270 ausgebildet, um die Bilderfassungseinheit 200 und die Ausleseschaltung 120 elektrisch zu verbinden. Der Kontaktstöpsel 270 kann aus mindestens einem von Metallmaterialien wie Cu, Al, Ti, Ta, TiN, TaN und W ausgebildet werden.
  • Der Kontaktstöpsel 270 kann mit dem dritten Metall 153 elektrisch verbunden sein, indem er die Bilderfassungseinheit 200 und das Zwischenschichtdielektrikum 160 durch das erste Durchkontaktierungsloch 240 durchdringt. Des Weiteren wird die Barrierenstruktur 260 teilweise auf den Seitenwänden des Kontaktstöpsels ausgebildet, um den Kontaktstöpsel 270 elektrisch gegen die zweite Dotierungsschicht 220 zu isolieren.
  • Demgemäß können in der Bilderfassungseinheit 200 erzeugte Photoladungen durch den Kontaktstöpsel 270 an die Auslese schaltung 120 abgegeben werden. Da die erste Barrierenstruktur 260 den Kontaktstöpsel 270 gegen die zweite Dotierungsschicht 220 isoliert, kann die Bilderfassungseinheit 200 überdies normal betrieben werden.
  • Mit Bezug auf 7 werden ein zweites Durchkontaktierungsloch 265 und ein vierter Metallkontakt (M4C) 275 ausgebildet, indem der obere Teil des Kontaktstöpsels 270 entfernt wird. Das zweite Durchkontaktierungsloch 265, das durch selektives Ätzen des Kontaktstöpsels 270 bis auf eine der zweiten Dotierungsschicht 220 entsprechende Tiefe ausgebildet wird, kann die erste Barrierenstruktur 260 auf Seiten der zweiten Dotierungsschicht 220 freilegen. Beispielsweise kann das zweite Durchkontaktierungsloch 265 durch Steuern eines Vertiefungsprozesses ausgebildet werden, um die erste Barrierenstruktur 260 bis auf eine der zweiten Dotierungsschicht 220 entsprechende Tiefe freizulegen. Der vierte Metallkontakt 275 ist der unter dem Durchkontaktierungsloch 265 verbleibende Kontaktstöpsel 270.
  • Mit Bezug auf 8 wird eine zweite Barriereschicht 280 im zweiten Durchkontaktierungsloch 265 und über der Bilderfassungseinheit 200 ausgebildet. Nachdem die zweite Barriereschicht 280 das zweite Durchkontaktierungsloch 265 und die Hartmaske 250 bedeckt hat, wird ein Planarisierungsprozess auf der zweiten Barriereschicht 280 ausgeführt. Da die zweite Barriereschicht 280 das zweite Durchkontaktierungsloch 265 füllt, wird die zweite Barriereschicht 280 in diesem Fall über den vierten Metallkontakt 275 gefüllt.
  • Die zweite Barriereschicht 280 kann aus einem Oxid oder einem Nitrid ausgebildet werden.
  • Mit Bezug auf 9 wird ein Graben 290 ausgebildet, um die zweite Dotierungsschicht 220 der Bilderfassungseinheit 200 selektiv freizulegen. Die verbleibende zweite Barriereschicht 280 unter dem Graben 290 bildet die zweite Barrierenstruktur 285 und ist zwischen dem Boden des Grabens 290 und dem vierten Metallkontakt 275 angeordnet.
  • Zum Ausbilden des Grabens 290 wird auf der zweiten Barriereschicht 280 eine Fotolackstruktur 500 ausgebildet, welche die zweite Barriereschicht 280 in Übereinstimmung mit dem vierten Metallkontakt 275 freilegt. In diesem Fall kann die Fotolackstruktur 500 so ausgebildet werden, dass sie eine Breite D2 hat, die größer als eine Breite D1 des ersten Durchkontaktierungslochs 240 einschließlich der ersten Barrierenstruktur 260 ist. Der Graben 290 kann ausgebildet werden, indem die freiliegende zweite Barriereschicht 280, die Hartmaske 250 und die zweite Dotierungsschicht 220 unter Verwendung der Fotolackstruktur 500 als Ätzmaske geätzt werden. Hier kann der Ätzprozess durch das Steuern der Ätzbedingungen gestoppt werden, wenn ein Bereich der zweiten Dotierungsschicht 220 freiliegt. Da die Fotolackstruktur 500 eine größere Breite als die des ersten Durchkontaktierungslochs 240 hat, kann überdies die zweite Dotierungsschicht 200 an den Randgebieten 290 des Bodens des Grabens 290 freigelegt werden.
  • Wenn ein Bereich der zweiten Dotierungsschicht 220 durch das Steuern des Ätzprozesses während des Ausbildens des Grabens 290 freigelegt wird, dann wird das Ätzen gestoppt, und die zweite Barrierenstruktur 285 wird unter dem Graben 290 ausgebildet.
  • Danach wird, wenn die Fotolackstruktur 500 entfernt wird, eine dritte Barrierenstruktur 287 freigelegt, die der Teil der Barriereschicht 280 ist, der von der Fotolackstruktur 500 verdeckt wurde.
  • Mit Bezug auf 10 wird ein fünfter Metallkontakt (M5C) 300 im Graben 290 ausgebildet. Der fünfte Metallkontakt 300 wird im Graben 290 so ausgebildet, dass er mit der zweiten Dotierungsschicht 220 elektrisch verbunden ist.
  • Der fünfte Metallkontakt 300 kann ausgebildet werden, indem ein Planarisierungsprozess ausgeführt wird, nachdem eine Metallschicht auf der Bilderfassungseinheit 200 einschließlich des Grabens 290 abgeschieden wurde. Beispielsweise kann es sich beim Planarisierungsprozess um einen chemischmechanischen (CMP) Prozess handeln, und ein Polierendpunkt kann die dritte Barrierenstruktur 287 sein. Ferner kann der fünfte Metallkontakt 300 aus einem von Metallmaterialien wie Cu, Al, Ti, Ta, TiN, TaN und W ausgebildet werden.
  • Der fünfte Metallkontakt 300 wird im Graben 290 so ausgebildet, dass er nur mit der zweiten Dotierungsschicht 220 der Bilderfassungseinheit 200 elektrisch verbunden ist, und dient als Massekontakt.
  • Da der fünfte Metallkontakt 300 durch die zweite Barrierenstruktur 285 gegen den vierten Metallkontakt 275 elektrisch isoliert wird, kann ein Massepotential nur an die zweite Dotierungsschicht 220 angelegt werden.
  • Wie oben beschrieben, wird der vierte Metallkontakt 275 durch die zweite Barrierenstruktur 285 gegen den fünften Metallkontakt 300 elektrisch isoliert. Da der vierte Metallkontakt 275 durch die erste Barrierenstruktur 260 mit einem Bereich der ersten Dotierungsschicht 210 und/oder der ohmschen Kontakt schicht 230 elektrisch verbunden ist, können in der Bilderfassungseinheit 200 erzeugte Photoladungen durch den vierten Metallkontakt 275 an die Ausleseschaltung 120 abgegeben werden.
  • Da die zweite Barrierenstruktur 285 zwischen den vierten Metallkontakt 275 und den fünften Metallkontakt 300 eingefügt ist, kann überdies ein Licht empfangendes Gebiet der Bilderfassungseinheit 200 sichergestellt werden, wodurch der Füllfaktor verbessert wird. Das heißt, dass das Licht empfangende Gebiet der Bilderfassungseinheit 200 maximal sichergestellt werden kann, weil der vierte Metallkontakt 275 und der fünfte Metallkontakt längs der selben Linie gefluchtet sind.
  • Mit Bezug auf 11 wird ein Bildpunkttrenngebiet 310 in der Bilderfassungseinheit 200 ausgebildet, um die Bilderfassungseinheit 200 nach Bildpunkteinheit aufzuteilen. Das Bildpunkttrenngebiet 310 wird so ausgebildet, dass es die Bilderfassungseinheit 200 vollständig durchdringt, um die Bilderfassungseinheit 200 nach Bildpunkteinheit aufzuteilen. Das Bildpunkttrenngebiet 310 kann angrenzend an den vierten Metallkontakt 275 und den fünften Metallkontakt 300 ausgebildet werden.
  • Das Bildpunkttrenngebiet 310 kann durch einen Flachgrabenisolations-(STI)-Prozess oder einen Ionenimplantationsprozess ausgebildet werden. Beispielsweise kann das Bildpunkttrenngebiet 310 beim STI-Prozess ausgebildet werden, indem ein Isoliermaterial in einen Graben gefüllt wird, der in der Bilderfassungseinheit 200 ausgebildet ist.
  • Mit Bezug auf 12 wird ein fünftes Metall 325 auf dem fünften Metallkontakt 300 ausgebildet. Das fünfte Metall 325 kann durch Ausführen einer Strukturierung nach dem Abscheiden einer Metallschicht so ausgebildet werden, dass es mit dem fünften Metallkontakt 300 elektrisch verbunden ist. Das fünfte Metall 325 kann auf dem fünften Metallkontakt 300 und dem Bildpunkttrenngebiet 310 ausgebildet werden.
  • Wie in 13 dargestellt, kann das fünfte Metall 325 ausgebildet werden, indem eine Strukturierung derart ausgeführt wird, dass ein Bereich einer fünften Metallleitung 320 beim Ausbilden der fünften Metallleitung 320 mit dem fünften Metall 325 verbunden wird.
  • Die fünfte Metallleitung 320 kann mit einem Gittermuster entlang der Ausbildelinie des Bildpunkttrenngebiets 310 ausgebildet werden. Da das fünfte Metall 325 bei der fünften Metallleitung 320 in Übereinstimmung mit einem Randgebiet des Bildpunkttrenngebiets 310 ausgebildet wird, kann ein Licht empfangendes Gebiet der Bilderfassungseinheit 220 maximal sichergestellt werden.
  • Wie in 13 dargestellt, werden das fünfte Metall 325 und der fünfte Metallkontakt 300 am Randgebiet der einer Bildpunkteinheit A entsprechenden Bilderfassungseinheit 200 ausgebildet. Obgleich nicht dargestellt, wird ein vierter Metallkontakt 275 unter dem fünften Metallkontakt 300 ausgebildet, wo eine zweite Barriereschicht 280 eingefügt ist.
  • Wie oben beschrieben, werden der fünfte Metallkontakt 300 und das fünfte Metall 325 über dem vierten Metallkontakt 275 ausgebildet, und die vierten und fünften Metallkontakte 275 und 300 werden angrenzend an das Bildpunkttrenngebiet 310 ausgebildet. Demgemäß kann das Licht empfangende Gebiet der einer Bildpunkteinheit entsprechenden Bilderfassungseinheit 200 ma ximal sichergestellt und dadurch der Füllfaktor des Bildsensors verbessert werden. Daher können die Empfindlichkeits- und Sättigungseigenschaften des Bildsensors verbessert werden.
  • Obgleich nicht dargestellt, können ein Farbfilter und eine Mikrolinse zusätzlich über der Bilderfassungseinheit 200 ausgebildet werden.
  • 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 Ausdrucks weisen 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 eine Eigenschaft in Verbindung mit anderen der Ausführungen zu bewirken.
  • Obgleich Ausführungsformen mit Bezug auf eine Anzahl erläuternder Ausführungsformen hiervon beschrieben wurden, versteht es sich von selbst, 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: ein Halbleitersubstrat, das eine Ausleseschaltung umfasst; eine mit der Ausleseschaltung verbundene Verbindung und ein Zwischenschichtdielektrikum über dem Halbleitersubstrat; eine Bilderfassungseinheit über dem Zwischenschichtdielektrikum, wobei die Bilderfassungseinheit eine erste Dotierungsschicht und eine zweite Dotierungsschicht umfasst, die darin gestapelt sind; ein die Verbindung freilegendes erstes Durchkontaktierungsloch durch die Bilderfassungseinheit; einen vierten Metallkontakt im ersten Durchkontaktierungsloch zum elektrischen Verbinden der Verbindung und der ersten Dotierungsschicht; und einen fünften Metallkontakt über dem vierten Metallkontakt, wobei der fünfte Metallkontakt gegen den vierten Metallkontakt elektrisch isoliert und mit der zweiten Dotierungsschicht elektrisch verbunden ist.
  2. Bildsensor nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Bildpunkttrenngebiet, das die Bilderfassungseinheit durchdringt, um die Bilderfassungseinheit nach Bildpunkteinheit aufzuteilen, wobei das Bildpunkttrenngebiet angrenzend an den vierten Metallkontakt und den fünften Metallkontakt ausgebildet ist.
  3. Bildsensor nach Anspruch 2, ferner umfassend eine fünfte Metallleitung, die über dem fünften Metallkontakt ausgebildet und mit dem fünften Metallkontakt elektrisch verbunden ist.
  4. Bildsensor nach Anspruch 3, bei dem die fünfte Metallleitung entsprechend einer Ausbildeposition des Bildpunkttrenngebiets mit einem Gittermuster ausgebildet ist.
  5. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend eine erste Barrierenstruktur auf Seitenwänden des ersten Durchkontaktierungslochs, die zugleich einen Bereich der ersten Dotierungsschicht freilegt und die zweite Dotierungschicht und den verbleibenden Bereich der ersten Dotierungsschicht bedeckt.
  6. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine zweite Barrierenstruktur zwischen dem vierten Metallkontakt und dem fünften Metallkontakt.
  7. Bildsensor nach Anspruch 6, bei dem der fünfte Metallkontakt in einem Graben ausgebildet ist, der einen Bereich der zweiten Dotierungsschicht und die zweite Barrierenstruktur freilegt.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, umfassend: Ausbilden einer mit einer Ausleseschaltung verbundenen Verbindung und eines Zwischenschichtdielektrikums über einem Halbleitersubstrat, das die Ausleseschaltung umfasst; Ausbilden einer Bilderfassungseinheit, die eine erste Dotierungsschicht und eine zweite Dotierungsschicht umfasst, die über dem Zwischenschichtdielektrikum gestapelt sind; Ausbilden eines ersten Durchkontaktierungslochs, das die Bilderfassungseinheit durchdringt, um die Verbindung freizulegen; Ausbilden einer ersten Barrierenstruktur auf Seitenwänden des ersten Durchkontaktierungslochs, wobei die erste Barrieren struktur die zweite Dotierungsschicht bedeckt und die erste Dotierungsschicht teilweise freilegt; Ausbilden eines vierten Metallkontakts im ersten Durchkontaktierungsloch zum elektrischen Verbinden der Verbindung und der ersten Dotierungsschicht; Ausbilden einer zweiten Barrierenstruktur über dem vierten Metallkontakt im ersten Durchkontaktierungsloch; und Ausbilden eines fünften Metallkontakts über der zweiten Barrierenstruktur, wobei der fünfte Metallkontakt mit der zweiten Dotierungsschicht elektrisch verbunden ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, umfassend ein Ausbilden einer fünften Metallleitung über dem fünften Metallkontakt und in elektrischer Verbindung mit dem fünften Metallkontakt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, ferner umfassend ein Ausbilden eines Bildpunkttrenngebiets, das die Bilderfassungseinheit durchdringt, um die Bilderfassungseinheit nach Bildpunkteinheit aufzuteilen, wobei die Bildpunkttrenneinheit angrenzend an den vierten Metallkontakt und den fünften Metallkontakt ausgebildet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend ein Ausbilden einer fünften Metallleitung über dem fünften Metallkontakt und in elektrischer Verbindung mit dem fünften Metallkontakt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die fünfte Metallleitung mit einem Gittermuster über dem Bildpunkttrenngebiet ausgebildet wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem das Ausbilden des vierten Metallkontakts umfasst: Ausbilden eines Kontaktstöpsels im ersten Durchkontaktierungsloch, das die erste Barrierenstruktur aufweist; und Freilegen eines der zweiten Dotierungsschicht entsprechenden Bereichs der Barrierenstruktur durch Ausführen eines Vertiefungsprozesses auf dem Kontaktstöpsel.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem das Ausbilden der zweiten Barrierenstruktur umfasst: Ausbilden einer zweiten Barriereschicht über der Bilderfassungseinheit, die den vierten Metallkontakt umfasst; Ausbilden einer Fotolackstruktur über der zweiten Barriereschicht, um einen dem ersten Durchkontaktierungsloch entsprechenden Bereich der zweiten Barriereschicht freizulegen, wobei der freigelegte Bereich der zweiten Barriereschicht eine größere Breite als die des ersten Durchkontaktierungslochs hat; und Ausbilden unter Verwendung der Fotolackstruktur als Ätzmaske eines Grabens, der die zweite Dotierungsschicht teilweise freilegt, wobei das Ausbilden des Grabens das Steuern eines Ätzprozesses umfasst, um einen Bereich der zweiten Barriereschicht im ersten Durchkontaktierungsloch zu belassen.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Ausbilden des fünften Metallkontakts umfasst: Abscheiden einer Metallschicht über der Bilderfassungseinheit und auch im Graben; und Ausführen eines Planarisierungsprozesses derart, dass die Metallschicht nur im Graben verbleibt.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, bei dem die erste Barrierenstruktur und die zweite Barrierenstruktur aus einer Isolierschicht gebildet werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 16, bei dem das Ausbilden des ersten Durchkontaktierungslochs und das Ausbilden der ersten Barrierenstruktur umfassen: Ausbilden eines anfänglichen Durchkontaktierungslochs, das einen Bereich der Bilderfassungseinheit in einem der Verbindung entsprechenden Gebiet durchdringt, wobei das anfängliche Durchkontaktierungsloch die erste Dotierungsschicht teilweise freilegt; Ausbilden einer ersten Barriereschicht über der Bilderfassungseinheit und auch im anfänglichen Durchkontaktierungsloch; Entfernen der ersten Barriereschicht vom Boden des anfänglichen Durchkontaktierungslochs derart, dass die erste Barriereschicht auf den Seitenwänden des anfänglichen Durchkontaktierungslochs verbleibt, um die erste Barrierenstruktur zu bilden; und Freilegen der Verbindung durch den Boden des anfänglichen Durchkontaktierungslochs, um das erste Durchkontaktierungsloch auszubilden.
DE102009034951A 2008-07-29 2009-07-28 Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung Withdrawn DE102009034951A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2008-0074169 2008-07-29
KR1020080074169A KR101002158B1 (ko) 2008-07-29 2008-07-29 이미지센서 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009034951A1 true DE102009034951A1 (de) 2010-02-11

Family

ID=41501545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009034951A Withdrawn DE102009034951A1 (de) 2008-07-29 2009-07-28 Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8222711B2 (de)
JP (1) JP2010034562A (de)
KR (1) KR101002158B1 (de)
CN (1) CN101640207A (de)
DE (1) DE102009034951A1 (de)
TW (1) TW201005933A (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9398237B2 (en) * 2014-04-30 2016-07-19 Sony Corporation Image sensor with floating diffusion interconnect capacitor
JP2018107227A (ja) * 2016-12-26 2018-07-05 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体装置、半導体装置の製造方法、及び、固体撮像素子
FR3074962A1 (fr) * 2017-12-08 2019-06-14 Stmicroelectronics (Crolles 2) Sas Dispositif electronique capteur d'images

Family Cites Families (15)

* 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
US6649993B2 (en) * 2001-03-16 2003-11-18 Agilent Technologies, Inc. Simplified upper electrode contact structure for PIN diode active pixel sensor
KR100542691B1 (ko) * 2001-07-27 2006-01-16 매그나칩 반도체 유한회사 필팩터를 증가시킬 수 있는 씨모스 이미지 센서 및 그구동 방법
US7276749B2 (en) * 2002-02-05 2007-10-02 E-Phocus, Inc. Image sensor with microcrystalline germanium photodiode layer
JP3808092B2 (ja) * 2003-08-08 2006-08-09 松下電器産業株式会社 電子デバイスおよびその製造方法
JP4511441B2 (ja) 2005-09-30 2010-07-28 富士フイルム株式会社 感度可変型撮像素子及びこれを搭載した撮像装置
US8049256B2 (en) * 2006-10-05 2011-11-01 Omnivision Technologies, Inc. Active pixel sensor having a sensor wafer connected to a support circuit wafer
US7482646B2 (en) * 2006-10-18 2009-01-27 Hejian Technology (Suzhou) Co., Ltd. Image sensor
KR100922931B1 (ko) * 2006-12-27 2009-10-22 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법
US7485940B2 (en) 2007-01-24 2009-02-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Guard ring structure for improving crosstalk of backside illuminated image sensor
DE102008046030A1 (de) * 2007-09-07 2009-06-10 Dongbu Hitek Co., Ltd. Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
KR100860141B1 (ko) * 2007-09-10 2008-09-24 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
KR100882990B1 (ko) * 2007-12-27 2009-02-12 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
KR100882469B1 (ko) * 2007-12-28 2009-02-09 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
KR100999740B1 (ko) * 2008-07-29 2010-12-08 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20100025803A1 (en) 2010-02-04
JP2010034562A (ja) 2010-02-12
CN101640207A (zh) 2010-02-03
US8222711B2 (en) 2012-07-17
KR101002158B1 (ko) 2010-12-17
KR20100012656A (ko) 2010-02-08
TW201005933A (en) 2010-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008046101B4 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE60034389T2 (de) Festkörperbildaufnahmevorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102006060253B4 (de) Halbleiterbauelement mit Photodiode und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102016100013B4 (de) Zusätzlicher dotierter Bereich für rückseitige tiefe Grabenisolation
DE102008046030A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008046036A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102018130470A1 (de) Pixelvorrichtung auf struktur tiefer grabenisolierung (dti) für bildsensor
DE102007060836A1 (de) CMOS-Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102007062126A1 (de) CMOS-Bildsensor und Herstellungsverfahren desselben
DE102008046033A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008062608A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102006058007A1 (de) Vertikales-Farbfilter-Detektor-Gruppe und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102008046034B4 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008046260A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008060543A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102007062127A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008046031A1 (de) Bildsensor und Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors
DE102008063979A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008063738A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102009043255A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102009034951A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008051449A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008046035A1 (de) Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008046037A1 (de) Bildsensor und Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors
DE102008046253A1 (de) Verfahren zur Herstellung des Bildsensors

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130201