有机图像传感器及其形成方法_2

文档序号:8414121阅读:来源:国知局
具有高温或刻蚀离子的工艺对有机光电转化层的损伤。
[0034]进一步,每个有机光电转化层上的上电极中孔缝呈规则分布,使得每个有机光电转化层上的上电极的光线的透过率保持一致。所述孔缝宽度为80?120纳米,相邻孔缝之间的上电极的宽度为20?30纳米,使得光线的透过效率最佳,并且不会影响有机光电转换层对光线的感应。
[0035]本发明的有机图形传感器相邻有机光电转换层之间具有隔离层,防止相邻像素单元之间的干扰和暗电流的产生,并且所述上电极中具有孔缝,提高了外部光线的透过效率,提高了有机图像传感器的检测灵敏度和性能。
【附图说明】
[0036]图1?图10为本发明实施例有机图形传感器形成过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]经研究,现有的有机图像传感器的结构包括:基底,位于基底上的若干分立的像素下电极;位于像素下电极上的有机光电转换层;位于有机光电转换层上的上电极。当外界光线从上电极上方入射时,有机光电转化层感应光线产生电荷,通过上电极和对应的像素下电极接收感应产生的电荷。但是由于现有的有机光电转换层为整层结构,在进行光线的感应时,相邻像素单元之间容易产生干扰,并且当外界光线以一定的倾斜角度入射时,某一个像素单元上方的入射光线也会照射到相邻的像素单元对应的有机光电转换层中,从而在相邻的像素单元中形成暗电流。
[0038]为此,本发明提供了一种有机图像传感器及其形成方法,本发明的有机图形传感器的形成方法,在半导体衬底的第二表面上形成矩阵排布的若干像素下电极后;在像素电极上形成若干分立的有机光电转化层,每个有机光电转化层覆盖相应的像素下电极,相邻有机光电转化层之间以及相邻像素下电极之间具有隔离层。通过形成隔离层,使得每个有机光电转换层与相应的像素电极对应,从而实现了不同像素单元对应的有机光电转换层之间的隔离,防止了光线感应时,不同像素单元之间的干扰。另外,所述上电极中具有孔缝,提高了外部光线的透过效率,提高了有机图像传感器的检测灵敏度和性能。
[0039]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。在详述本发明实施例时,为便于说明,示意图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明的保护范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0040]图1?图10为本发明实施例有机图形传感器形成过程的结构示意图。
[0041]首先,请参考图1,提供半导体衬底200,所述半导体衬底200包括第一表面和与第一表面相对的第二表面(图中未标不),所述半导体衬底201的第一表面上形成有像素电路201。
[0042]所述半导体衬底200的材料可以为硅(Si)、锗(Ge)、或硅锗(GeSi)J^K-(SiC);也可以是绝缘体上娃(SOI),绝缘体上锗(GOI);或者还可以为其它的材料,例如砷化镓等II1- V族化合物。
[0043]所述半导体衬底200包括若干矩阵排布的像素区域,每个像素区域与后续形成的有机图像传感器的每个像素单元对应。
[0044]半导体衬底200具有第一表面(正面),采用现有的CMOS制作工艺在半导体衬底的200的第一表面上形成若干像素电路201,每个像素区域对应形成有像素电路201,若干像素电路201在半导体衬底200的第一表面上呈矩阵排布。所述像素电路201用于接收和处理后续形成的每个像素单元中的有机光电转换层中感应产生的电荷。像素电路201包括位于半导体衬底200的第一表面上的若干有源器件和/或无源器件,所述有缘器件包括晶体管、二极管、三极管等,所述无源器件包括电感、电阻、电容等。
[0045]在形成像素电路201后:在半导体衬底200的第一表面上形成介质层202,所述介质层202覆盖所述像素电路201,所述介质层202中形成有与像素电路201连接的互连结构(图中未标示)。
[0046]所述介质层202为单层或多层堆叠结构,相应的所述互连结构为单层或多层堆叠结构。互连结构为多层堆叠结构时,所述互连结构包括多层金属层和将多层金属层相连的金属插塞。
[0047]所述半导体衬底200还具有第二表面,第二表面与第一表面正对,后续在半导体衬底的第二表面上形成有机图像传感器。本发明实施例中,充分利用半导体衬底200的第一表面和第二表面的空间,在半导体衬底200的第一表面上形成像素电路和互连层,在半导体衬底200的第二表面上形成有机图像传感器,保证了制作工艺的灵活性,减小了制作工艺和布线的难度,并有利于提高形成的有机图像传感器的集成度,减小了有机图像传感器占据的体积。
[0048]在形成介质层202和位于介质层202中的互连结构后,减薄半导体衬底200的第二表面,刻蚀半导体衬底200的第二表面,形成硅通孔,所述硅通孔暴露出部分的像素电路201,在硅通孔中填充金属,形成通孔互连结构203。所述通孔互连结构203将半导体衬底200的第一表面上的像素电路201与后续在半导体衬底200的第二表面上形成的有机图像传感器的像素下电极电连接。
[0049]接着,请参考图2,在半导体衬底200的第二表面上形成下电极金属层204。
[0050]所述下电极金属层204用于形成若干矩阵排布的像素下电极。
[0051]所述下电极金属层204的材料为TiN、TaN、W、Al、Cu、T1、Ta或Co。下电极金属层204的形成工艺为溅射、蒸镀、电镀或沉积工艺。
[0052]接着,请参考图3,在下电极金属层204上形成牺牲层205。
[0053]所述牺牲层205后续可以作为刻蚀下电极金属层204时的掩膜以及形成隔离层时的研磨停止层,并且后续在所述牺牲层205中形成开口后,开口之间牺牲层的位置和厚度限定了有机光电转换层的位置和厚度。
[0054]所述牺牲层205的材料无定形娃、多晶娃、无定形碳或娃锗。
[0055]接着,请参考图4,刻蚀所述牺牲层205和下电极金属层204(参考图3),在牺牲层205和下电极金属层204中形成暴露半导体衬底200的第二表面的若干开口 206,相邻开口206之间剩余的下电极金属层为像素下电极207。
[0056]在刻蚀所述牺牲层205之前,还包括在牺牲层表面形成图形化的掩膜层。
[0057]刻蚀所述牺牲层205和下电极金属层204采用等离子体刻蚀工艺,等离子体刻蚀工艺采用气体为含氟或含氯的气体。
[0058]所述开口 206中后续填充隔离材料形成隔离层。相邻开口 206之间是相互贯通的,在半导体衬底200的第二表面上呈现出若干“井”字型。
[0059]通过刻蚀下电极金属层204,在半导体衬底的第二表面上形成矩阵排布的若干像素下电极201,每个像素下电极201的位置与半导体衬底200的第一表面上像素电路201的位置相对应,每个像素下电极207通过位于半导体衬底200中的通孔互连结构203与相应的像素电路201相连。
[0060]接着,请参考图5,在所述开口 206(参考图4)中填充满隔离材料,形成隔离层20
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