DE102007041076A1

DE102007041076A1 - Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102007041076A1
Application number: DE102007041076A
Authority: DE
Inventors: Jin Ha Echeon Park
Original assignee: Dongbu HitekCo Ltd
Current assignee: DB HiTek Co Ltd
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2008-09-25
Also published as: US20080224137A1; US7732813B2; JP2008227448A; KR100851758B1; CN101266987A; CN101266987B

Abstract

Es werden ein Bildsensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitgestellt. Auf einem Halbleitersubstrat, das einen Schaltkreis-Bereich enthält, wird eine Metall-Verdrahtungs-Schicht ausgebildet, und erste leitfähige Schichten, die durch eine Bildpunkt-Isolations-Schicht voneinander getrennt sind, werden auf der Metall-Verdrahtungs-Schicht ausgebildet. Auf den ersten leitfähigen Schichten wird eine intrinsische Schicht ausgebildet, und auf der intrinsischen Schicht wird eine zweite leitfähige Schicht ausgebildet.

Description

HINTERGRUND
Ein Bildsensor ist allgemein ein Halbleiterbauelement zur Umwandlung optischer Bilder in elektrische Signale, und wird im Allgemeinen klassifiziert als Bildsensor mit ladungsgekoppeltem Bauelement (CCD) oder mit Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS).
Bei CCD-Bauelementen wird eine komplizierte Ansteuerung verwendet, sie haben einen hohen Stromverbrauch und erfordern einen Fotolithografie-Prozess mit einer Vielzahl von Schritten. Dies führt zu dem Nachteil eines komplizierten Herstellungsprozesses. Seit kurzem wurden CMOS-Bildsensoren zur Überwindung der Nachteile des CCD in Betracht gezogen.
Ein CMOS-Bildsensor erfasst elektrische Signale von Bildpunkten sequentiell in einem Schaltschema, indem Fotodioden und MOS-Transistoren in Bildpunkt-Einheiten ausgebildet werden.
Ein CMOS-Bildsensor benutzt ein einfacheres Ansteuerungsverfahren als ein CCD-Bildsensor. Er ist auch in der Lage, eine Vielzahl von Abtastverfahren zu implementieren und integriert die Signalverarbeitung auf einem einzigen Chip, so dass die Miniaturisierung eines Produktes möglich ist. Bei einem CMOS-Bildsensor wird die CMOS-Technologie benutzt, so dass die Herstellungskosten und der Stromverbrauch gering sind.
Ein CMOS-Bildsensor nach dem Stand der Technik weist ein Substrat auf, das in ein Fotodioden-Bereich zum Empfangen eines Lichtsignals und zur Umwandlung des Lichtsignals in ein elektrisches Signal und einen Transistor-Bereich zur Verarbeitung des elektrischen Signals unterteilt ist.
Ein typischer CMOS-Bildsensor weist eine Struktur auf, so dass die Fotodiode und der Transistor horizontal auf dem Halbleitersubstrat angeordnet sind.
Obwohl der CMOS-Bildsensor vom horizontalen Typ einige der Nachteile von CCD-Bildsensoren beseitigt, sind beim Bildsensor vom horizontalen Typ noch einige Probleme vorhanden.
Beim Bildsensor vom horizontalen Typ werden die Fotodiode und der Transistor so ausgebildet, dass sie auf einem Substrat horizontal benachbart zueinander sind. Somit kann die Fotodiode nicht die gesamte Fläche eines Bildpunkt-Bereichs des Bildsensors umfassen, was zu einem reduzierten Füllfaktor oder einer begrenzten Auflösung führt.
Zusätzlich dazu ist es bei einem Bildsensor vom horizontalen Typ nach dem Stand der Technik sehr schwierig, eine Optimierung für einen Prozess zu erreichen, bei dem die Fotodiode und der Transistor gleichzeitig hergestellt werden. Insbesondere ist ein schmaler Übergang für einen geringen Flächenwiderstand in einem schnellen Transistor-Prozess erforderlich, es kann aber sein, dass sich der schmale Übergang nicht für die Fotodiode eignet.
Darüber hinaus werden bei einem CMOS-Bildsensor vom horizontalen Typ nach dem Stand der Technik zusätzliche Funktionen auf dem Chip zum Bildsensor hinzugefügt, so dass sich die Größe der Bildpunkt-Einheiten erhöht oder verringert, um die Empfindlichkeit des Bildsensors aufrecht zu erhalten. Wenn sich die Größe der Bildpunkt-Einheit erhöht, verringert sich die Auflösung des CMOS-Bildsensors vom horizontalen Typ. Zusätzlich dazu verringert sich, wenn die Fläche der Fotodiode verringert wird, die Empfindlichkeit des CMOS-Bildsensors vom horizontalen Typ. Somit besteht in der Technik der Bedarf nach einem CMOS-Bildsensor und einem Herstellungsverfahren mit einem verbesserten Füllfaktor.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Ausführungen der vorliegenden Erfindung liefern einen Bildsensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung, das in der Lage ist, einen Transistor-Schaltkreis und eine Fotodiode vertikal zu integrieren.
Ein Bildsensor gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung enthält: eine Metall-Verdrahtungs-Schicht, ausgebildet auf einem Halbleitersubstrat, das einen Schaltkreis-Bereich enthält; erste leitfähige Schichten, die durch Bildpunkt-Isolations-Schichten auf der Metall-Verdrahtungs-Schicht voneinander getrennt sind; eine auf den ersten leitfähigen Schichten ausgebildete intrinsische Schicht; und auf der intrinsischen Schicht ausgebildete zweite leitfähige Schichten.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst auch die Schritte: Ausbilden einer Metall-Verdrahtungs-Schicht auf einem Halbleitersubstrat, das einen Schaltkreis-Bereich enthält; Ausbilden einer ersten leitfähigen Schicht auf der Metall-Verdrahtungs-Schicht; Ausbilden erster leitfähiger Schichten durch Implantieren erster Dotierstoffe in der ersten Halbleiter-Schicht; Ausbilden einer intrinsischen Schicht auf den ersten leitfähigen Schichten; Ausbilden einer zweiten leitfähigen Schicht auf der intrinsischen Schicht; und optio nal Ausbilden einer oberen Elektrode auf der zweiten leitfähigen Schicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 bis 6 sind Querschnitts-Ansichten, die ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.
7 ist eine Kurve, welche die Charakteristiken eines Laser-Ausheil-Prozesses zeigt, der in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann.
8 ist eine Querschnitts-Ansicht eines Bildsensors gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wenn hier unter Bezug auf Schichten, Bereiche, Muster oder Strukturen die Begriffe "auf" oder "über" verwendet werden, versteht sich von selbst, dass die Schicht, der Bereich, das Muster oder die Struktur sich direkt auf einer anderen Schicht oder Struktur befinden kann, oder auch dazwischen liegende Schichten, Bereiche, Muster oder Strukturen vorhanden sein können. Wenn unter Bezug auf Schichten, Bereiche, Muster oder Strukturen die Begriffe "unter" oder "unterhalb" verwendet werden, versteht sich von selbst, dass die Schicht, der Bereich, das Muster oder die Struktur sich direkt unter einer anderen Schicht oder Struktur befinden kann, oder auch dazwischen liegende Schichten, Bereiche, Muster oder Strukturen vorhanden sein können.
Mit Bezug auf 6 enthält ein Bildsensor gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung: eine Metall-Verdrahtungs-Schicht 130, ausgebildet auf einem Halbleitersubstrat 100, das einen Schaltkreis-Bereich enthält; erste leitfähige Schichten 201, die auf der Metall-Verdrahtungs-Schicht 130 ausgebildet sind; eine auf den ersten leitfähigen Schichten 201 ausgebildete intrinsische Schicht 401; und eine auf der intrinsischen Schicht 401 ausgebildete zweite leitfähige Schicht 501.
Eine Bildpunkt-Isolations-Schicht 202 ist zwischen den ersten leitfähigen Schichten 201 ausgebildet, um die ersten leitfähigen Schichten 201 in Bildpunkt-Einheiten zu trennen. Die Bildpunkt-Isolations-Schicht 202 hilft bei der Vermeidung von Übersprechen.
In einer Ausführung kann eine obere Elektrode 600 auf der zweiten leitfähigen Schicht 501 ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführung, wie in 8 gezeigt, kann eine untere Elektrode 150 zwischen der ersten leitfähigen Schicht 201 und jeder Metall-Verdrahtung 120 ausgebildet sein.
Der Bildsensor der vorliegenden Erfindung kann eine vertikale Integration eines Transistor-Schaltkreises und einer Fotodiode bereitstellen.
Die vertikale Integration des Transistors und der Fotodiode ermöglicht es, dass der Füllfaktor 100% erreicht.
Die vertikale Integration macht es auch möglich, eine höhere Empfindlichkeit zu erreichen als der Stand der Technik für dieselbe Bildpunkt-Größe.
Zusätzlich dazu verringert die vertikale Integration die Prozesskosten zum Erreichen derselben Auflösung im Vergleich zum Stand der Technik.
Weiterhin können die Bildpunkt-Einheiten eines Bildsensors der vorliegenden Erfindung einen komplexen Schaltkreis implementieren, ohne dass sich die Empfindlichkeit verringert.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 6 beschrieben.
Mit Bezug auf 1 können eine Metall-Verdrahtungs-Schicht 130, die eine Vielzahl von Metall-Verdrahtungen 120, und eine Zwischenschicht-Dielektrikum-Schicht 110 enthält, auf einem Halbleitersubstrat 100 hergestellt werden, auf dem ein Schaltkreis-Bereich (nicht gezeigt) ausgebildet ist.
In einer Ausführung kann ein Bauelemente-Isolations-Film (nicht gezeigt), der einen aktiven Bereich und einen Feld-Bereich festlegt, auf dem Halbleitersubstrat 100 ausgebildet werden. Ein Schaltkreis-Bereich auf dem Halbleitersubstrat 100 kann zum Beispiel einen Transfer-Transistor, einen Reset-Transistor, einen Ansteuerungs-Transistor und einen Auswahl-Transistor enthalten.
Die Vielzahl von Metall-Verdrahtungen 120 kann aus jedem geeigneten leitfähigen Material gebildet werden, wie z. B. aus Metall, einer Legierung oder einem Silizid. Zum Beispiel kann die Vielzahl von Metall-Verdrahtungen 120 aus Aluminium, Kupfer, Kobalt oder Wolfram neben anderen Materialien ausgebildet werden.
Beim Ausbilden der Vielzahl von Metall-Verdrahtungen 120 in der Zwischenschicht-Dielektrikum-Schicht 110 kann eine Metall-Verdrahtung 120 in jeder Bildpunkt-Einheit ausgebildet werden, um die Fotodiode mit dem Schaltkreis-Bereich zu verbinden. Andere Metall-Verdrahtungen (nicht gezeigt) können für Stromversorgungs- und Signal-Leitungen enthalten sein.
Eine Fotodiode kann auf der Metall-Verdrahtungs-Schicht 130 ausgebildet werden und elektrisch mit der Metall-Verdrahtung 120 verbunden sein.
In einer Ausführung, wie in 8 gezeigt, kann vor dem Ausbilden der Fotodiode eine untere Elektrode 150 für die Fotodiode auf jeder Metall-Verdrahtung 120 ausgebildet werden. Die Größe der unteren Elektrode 150 kann wie gewünscht gewählt werden. Zum Beispiel kann die untere Elektrode 150 kleiner, größer oder mit der gleichen Größe ausgebildet werden, wie die erste leitfähige Schicht 201 für einen Bildpunkt. 8 zeigt eine untere Elektrode 150, die kleiner ist als die erste leitfähige Schicht 201. Gemäß Ausführungen kann die untere Elektrode aus einem Metall, wie Cr, Ti, TiW oder Ta hergestellt werden. Alternativ wird keine untere Elektrode ausgebildet, wie in 1–6 gezeigt.
Die Fotodiode kann auf der Metall-Verdrahtungs-Schicht 130 ausgebildet werden und empfängt von außen einfallendes Licht, um es in ein elektrisches Signal umzuwandeln und in elektrischer Form zu speichern. Die Fotodiode kann eine P-I-N-Struktur haben.
In vielen Ausführungen wird die P-I-N-Diode so ausgebildet, dass ein amorphes Silizium vom n-Typ, ein intrinsisches amorphes Silizium und ein amorphes Silizium vom p-Typ verbunden sind. Die Leistungsfähigkeit der Fotodiode wird auf der Grundlage des Wirkungsgrades, mit dem Licht von außen empfangen und das Licht in elektrische Signale umgewandelt wird, und der Gesamt-Ladungs-Kapazität bestimmt. Typische in einem Substrat hergestellte Fotodioden erzeugen und speichern Ladungen in einem Verarmungsbereich, der durch einen Hetero-Übergang, wie z. B. P-N, N-P, N-P-N oder P-N-P, erzeugt wird. Die P-I-N-Diode in Ausführungen der vorliegenden Erfindungen ist jedoch eine Fotodiode, die eine intrinsische amorphe Silizium-Schicht aufweist, wobei es sich um einen reinen Halbleiter zwischen einer p-Typ-Silizium-Schicht und einer n-Typ-Silizium-Schicht handelt. Die PIN-Diode ist vorteilhaft bei der Erzeugung und Speicherung von Ladungen, da die gesamte intrinsische amorphe Silizium-Schicht, die zwischen der p-Typ-Silizium-Schicht und der n-Typ-Silizium-Schicht ausgebildet ist, zum Verarmungsbereich wird.
In Ausführungen kann die P-I-N-Diode als Fotodiode verwendet werden, und die Struktur der P-I-N-Diode kann als P-I-N oder N-I-P ausgebildet sein. Zum Beispiel wird in einer Ausführung, in der die P-I-N-Diode die P-I-N-Struktur hat, das amorphe Silizium vom n-Typ als erste leitfähige Schicht 201 bezeichnet, das intrinsische amorphe Silizium wird als intrinsische Schicht 401 bezeichnet, und das amorphe Silizium vom p-Typ wird als zweite leitfähige Schicht 501 bezeichnet.
Mit Bezug auf 1 wird, um die erste leitfähige Schicht 201 auszubilden, die in vielen Ausführungen eine "N"-Schicht einer P-I-N-Diode ist, eine erste Halbleiter-Schicht 200 auf der Metall-Verdrahtungs-Schicht 130 ausgebildet. Die erste Halbleiter-Schicht 200 kann durch chemische Abscheidung aus der Gasphase (CVD), wie z. B. plasmaunterstützte chemische Abscheidung aus der Gasphase (PECVD) ausgebildet werden. Zum Beispiel kann die erste Halbleiter-Schicht 200 aus amorphem Silizium durch PECVD unter Verwendung von Silan-Gas SiH₄ ausgebildet werden.
Mit Bezug auf 2 kann ein Fotolack-Film auf die erste Halbleiter-Schicht 200 aufgebracht werden, um ein Masken-Muster 301 auszubilden. Das Masken-Muster 301 kann so ausgebildet werden, dass mindestens der Teil der ersten Halbleiter-Schicht 200, die jede Metall-Verdrahtung 120 abdeckt, freigelegt wird.
Als nächstes kann die erste leitfähige Schicht 201 ausgebildet werden, indem ein n-Typ-Dotierstoff in die erste Halbleiter-Schicht 200 implantiert wird, wobei das Fotolack-Muster 301 als Implantations-Maske benutzt wird. Zum Beispiel können die n-Typ-Dotierstoffe Gruppe-V-Elemente sein, wie Phosphor (P) und/oder Arsen (As). Zur Implantation der n-Typ-Dotierstoffe kann ein Ionenimplantations-Verfahren benutzt werden.
Somit kann die erste Halbleiter-Schicht 200 in die ersten leitfähigen Schichten 201, von denen jede mit der Metall-Verdrahtung 120 verbunden ist, und die Bildpunkt-Isolations-Schicht 202, die zwischen den ersten leitfähigen Schichten 201 ausgebildet ist und nicht mit der Metall-Verdrahtung 120 verbunden ist, unterteilt werden.
Folglich werden jede Metall-Verdrahtung 120 und die erste leitfähige Schicht 201 in einen Bildpunkt isoliert.
Das Masken-Muster 301 kann dann entfernt werden.
Mit Bezug auf 3 kann ein Ausheil-Prozess durchgeführt werden, um den n-Typ-Dotierstoff der ersten leitfähigen Schicht 201 zu aktivieren.
In vielen Ausführungen ist der Ausheil-Prozess, der zur Aktivierung des n-Typ-Dotierstoffs durchgeführt wird, ein Laser-Ausheil-Prozess.
Wie in 7 gezeigt, kann der Laser-Ausheil-Prozess sofort eine hohe Temperatur (T) auf dem Substrat bereitstellen, an dem der Ausheil-Prozess für eine sehr kurze Zeit (t) durchgeführt wird. Außerdem ist, je kleiner der Bereich des Substrates ist, auf dem das Ausheilen durchgeführt wird, die erreichte Temperatur (T) umso höher.
In Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden die ersten leitfähigen Schichten 201 durch die Bildpunkt-Isolations-Schicht 202 in Bildpunkt-Einheiten getrennt. Diese Isolation der n-dotierten ersten leitfähigen Schicht 201 verhindert wirksam Übersprechen.
Mit Bezug auf 4 wird eine zweite Halbleiter-Schicht auf der ersten leitfähigen Schicht 201 und der Bildpunkt-Isolations-Schicht 202 abgeschieden, um die intrinsische Schicht 401 auszubilden. In vielen Ausführungen dient die intrinsische Schicht 401 als Schicht "I" einer P-I-N-Diode.
Die intrinsische Schicht 401 kann unter Verwendung von amorphem Silizium ausgebildet werden. Die intrinsische Schicht 401 kann durch CVD, wie z. B. PECVD, ausgebildet werden. Zum Beispiel kann die intrinsische Schicht 401 aus amorphem Silizium durch PECVD unter Verwendung von Silan-Gas SiH₄ ausgebildet werden.
In vielen Ausführungen ist die intrinsische Schicht 401 ungefähr 10 bis ungefähr 1000 mal dicker als die erste leitfähige Schicht 201. Dies ist so, weil der Verarmungsbereich der Fotodiode proportional zur Dicke der intrinsischen Schicht 401 vergrößert ist, was zur Speicherung und zur Erzeugung einer großen durch Licht erzeugten Ladung führt.
Als nächstes kann die zweite leitfähige Schicht 501 ausgebildet werden, indem ein p-Typ-Dotierstoff auf die Oberfläche der intrinsischen Schicht 401 implantiert wird, die mit einer großen Dicke ausgebildet wurde. In einer anderen Ausführung kann eine zusätzliche intrinsische Schicht auf der intrinsischen Schicht 401 ausgebildet werden, um den p-Typ-Dotierstoff darin zu implantieren. In einer Ausführung kann der p-Typ-Dotierstoff ein Gruppe-III-Element sein, wie z. B. Bor (B). Zur Implantation des p-Typ-Dotierstoffs kann ein Ionenimplantations-Verfahren benutzt werden. Die p-Typ-Dotierung kann auf der Oberfläche der intrinsischen Schicht 401 ausgebildet werden, indem die Energie beim Implantieren der p-Typ-Dotierungs-Ionen gesteuert wird.
Mit Bezug auf 5a kann ein Ausheil-Prozess durchgeführt werden, um den p-Typ-Dotierstoff der zweiten leitfähigen Schicht 501 zu aktivieren. Zum Beispiel kann der Ausheil-Prozess zur Aktivierung des p-Typ-Dotierstoffs ein Laser-Ausheil-Prozess sein.
Mit Bezug auf 5b kann es andere Verfahren zum Ausbilden der zweiten leitfähigen Schicht 501 geben. In einer Ausfüh rung dient die zweite leitfähige Schicht 501 als Schicht "P" einer P-I-N-Diode.
In einer Ausführung kann die zweite leitfähige Schicht 501 unter Verwendung von p-dotiertem amorphem Silizium ausgebildet werden.
Die zweite leitfähige Schicht 501 kann durch CVD, wie z. B. PECVD, ausgebildet werden. Zum Beispiel kann die zweite leitfähige Schicht 501 aus amorphem Silizium durch PECVD unter Verwendung von Silan-Gas SiH₄ ausgebildet werden.
Das Verfahren einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, eine P-I-N-Diode auf dem Halbleitersubstrat 100 mit einer vertikalen Integration des Transistor-Schaltkreises und der Fotodiode auszubilden. Dies macht es möglich, sich einem Füllfaktor von 100% zu nähern.
Mit Bezug auf 6 kann in einer weiteren Ausführung eine obere Elektrode 600 auf der zweiten leitfähigen Schicht 501 ausgebildet werden.
Die obere Elektrode 600 kann aus einem transparenten Material ausgebildet werden, das gute Lichtdurchlässigkeits-Eigenschaften und eine hohe Leitfähigkeit hat. Zum Beispiel kann die obere Elektrode 600 aus Indium-Zinnoxid (ITO) oder Cadmium-Zinnoxid (CTO) ausgebildet sein. Dann kann ein Muster-Prozess auf der oberen Elektrode 600 durchgeführt werden.
Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, kann in bestimmten Ausführungen ein Prozess durchgeführt werden, um ein Farbfilter und eine Mikrolinse auf der oberen Elektrode 600 oder der zweiten leitfähigen Schicht 501 auszubilden.
Das Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors der vorliegenden Erfindung kann eine vertikale Integration eines Transistor-Schaltkreises und einer Fotodiode bereitstellen.
Die vertikale Integration des Transistors und der Fotodiode erlaubt es, dass sich der Füllfaktor 100% nähert.
Die Integration vom vertikalen Typ macht es auch möglich, eine höhere Empfindlichkeit bei derselben Bildpunkt-Größe in einem Bildsensor der vorliegenden Erfindung zu erreichen als nach dem Stand der Technik.
Zusätzlich dazu verringert die Integration vom vertikalen Typ die Prozesskosten zum Erreichen derselben Auflösung im Vergleich zum Stand der Technik.
Ferner können die Bildpunkt-Einheiten eines Bildsensors der vorliegenden Erfindung einen komplexen Schaltkreis implementieren, ohne die Empfindlichkeit zu reduzieren.
Darüber hinaus liefert das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen Bildsensor mit einer Isolation zwischen den Bildpunkt-Einheiten, was Übersprechen wirksam verhindert und die Zuverlässigkeit des Bildsensors erhöht. Die n-Schicht, i-Schicht und p-Schicht in jeder Bildpunkt-Einheit kann von den entsprechenden Schichten in benachbarten Bildpunkten isoliert sein.
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 Aus führung beschrieben wird, in mindestens einer Ausführung der Erfindung enthalten ist. Das Auftreten derartiger Ausdrucksweisen an verschiedenen Stellen in der Beschreibung verweist nicht notwendig sämtlich auf die gleiche Ausführung. Ferner sei bemerkt, dass, wenn ein besonderes Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft beschrieben wird, es sich innerhalb des Bereichs der Möglichkeiten eines Fachmanns befindet, ein derartiges Merkmal, eine Struktur oder ein Kennmerkmal in Verbindung mit anderen der Ausführungen zu bewirken.
Obwohl Ausführungen mit Bezug auf eine Anzahl erläuternder Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sei bemerkt, dass zahlreiche weitere Abwandlungen und Ausführungen durch Fachleute entworfen werden können, welche unter Prinzip und Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen. Insbesondere sind viele 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

Bildsensor, umfassend: eine Metall-Verdrahtungs-Schicht, die eine Vielzahl von Metall-Verdrahtungen, und ein Zwischenschicht-Dielektrikum enthält, die auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, das einen Schaltkreis-Bereich enthält; erste leitfähige Schichten, die auf der Metall-Verdrahtungs-Schicht ausgebildet und voneinander beabstandet sind; eine Bildpunkt-Isolations-Schicht, die zwischen den ersten leitfähigen Schichten bereitgestellt ist; eine intrinsische Schicht, die auf den ersten leitfähigen Schichten und der Bildpunkt-Isolationsschicht ausgebildet ist; und eine zweite leitfähige Schicht, die auf der intrinsischen Schicht ausgebildet ist; wobei jede erste leitfähige Schicht elektrisch mit einer Metall-Verdrahtung aus der Vielzahl der Metall-Verdrahtungen verbunden ist.
Bildsensor gemäß Anspruch 1, der weiterhin eine obere Elektrode umfasst, die auf der zweiten leitfähigen Schicht ausgebildet ist.
Bildsensor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine untere Elektrode zwischen jeder ersten leitfähigen Schicht und der Vielzahl von Metall-Verdrahtungen der Metall-Verdrahtungs-Schicht ausgebildet ist.
Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die ersten leitfähigen Schichten n-Typ-Dotierstoffe enthalten, die durch einen Laser-Ausheil-Prozess aktiviert wurden.
Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite leitfähige Schicht p-Typ-Dotierstoffe enthält, die durch einen Laser-Ausheil-Prozess aktiviert wurden.
Bildsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die intrinsische Schicht ungefähr 10 mal bis ungefähr 1000 mal dicker ist als die erste leitfähige Schicht.
Verfahren zur Herstellung eines Bildsensors, umfassend: Ausbilden einer Metall-Verdrahtungs-Schicht, die eine Zwischenschicht-Dielektrikum-Schicht und eine Vielzahl von Metall-Verdrahtungen auf einem Halbleitersubstrat enthält, das einen Schaltkreis-Bereich enthält; Ausbilden einer ersten Halbleiter-Schicht auf der Metall-Verdrahtungs-Schicht; Ausbilden erster leitfähiger Schichten, die voneinander getrennt sind, indem ein erster Dotierstoff in die erste Halbleiter-Schicht implantiert wird; Ausbilden einer intrinsischen Schicht, die auf den ersten leitfähigen Schichten ausgebildet ist; und Ausbilden einer zweiten leitfähigen Schicht auf der intrinsischen Schicht.
Verfahren gemäß Anspruch 7, das weiterhin das Ausbilden einer oberen Elektrode auf der zweiten leitfähigen Schicht umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Herstellung der ersten leitfähigen Schichten umfasst: Ausbilden eines Fotolack-Musters auf der ersten Halbleiter-Schicht, das mindestens die Teile der ersten Halbleiter-Schicht freilegt, die die Metall-Verdrahtungen der Vielzahl von Metall-Verdrahtungen abdeckt; Implantieren des ersten Dotierstoffs unter Verwendung der Fotolack-Schicht als Maske; und Bereitstellung einer Bildpunkt-Isolations-Schicht zwischen den ersten leitfähigen Schichten durch Entfernen der Fotolack-Schicht.
Verfahren gemäß Anspruch 9, das weiterhin ein Durchführen eines Ausheil-Prozesses an den ersten leitfähigen Schichten umfasst, um die erste Dotierung zu aktivieren.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die erste Dotierung eine n-Typ-Dotierung ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, das weiterhin ein Durchführen eines Ausheil-Prozesses an den ersten leitfähigen Schichten umfasst, um die erste Dotierung zu aktivieren.
Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 12, wobei der Ausheil-Prozess ein Laser-Ausheil-Prozess ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei das Ausbilden der zweiten leitfähigen Schicht ein Implantieren eines zweiten Dotierstoffs auf der intrinsischen Schicht umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 14, das weiterhin ein Durchführen eines Ausheil-Prozesses an der zweiten leitfähigen Schicht umfasst, um die zweite Dotierung zu aktivieren.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei der Ausheil-Prozess ein Laser-Ausheil-Prozess ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei das Ausbilden der zweiten leitfähigen Schicht folgendes umfasst: Abscheiden einer zweiten intrinsischen Schicht auf der intrinsischen Schicht; und Implantieren eines zweiten Dotierstoffs auf der intrinsischen Schicht.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei das Ausbilden der zweiten leitfähigen Schicht ein Abscheiden einer p-dotierten Schicht aus amorphem Silizium auf der intrinsischen Schicht umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 18, wobei die intrinsische Schicht von ungefähr 10 mal bis ungefähr 1000 mal dicker als die ersten leitfähigen Schichten ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 19, das weiterhin ein Ausbilden einer unteren Elektrode auf jeder Metall-Verdrahtung aus der Vielzahl der Metall-Verdrahtungen umfasst.