本实用新型涉及材料科学与工程领域，具体而言，涉及一种影像传感器芯片、影像传感器以及生物活体影像监控系统。
背景技术：
CCD及CMOS影像传感器大约在1970年由美国的技术团队实用新型，但是后来有很长的一段时间是由CCD影像传感器主宰市场，主要是因为当时的半导体制程无法制造出够高效能的CMOS影像传感器，因此其产出的影像质量(例如分辨率)远逊于CCD影像传感器所提供者。到了1990 年代，VLSI技术突飞猛进，此状况逐渐改观，CMOS影像传感器重新获得工业界重视而投注大量心力于其技术改良与产品开发上。如今这两种技术及产品属于并存、竞争的状态，自2000年起，CMOS影像传感器的市场占有率快速扩大中，已经凌驾CCD影像传感器。就发展的技术面来看，现在的CMOS的工艺已经很成熟，相对有利，如果再来发展CCD关键性技术，意义不大，但若能以CMOS技术为基础，进而发展CMOS专用之制程将远比发展CCD技术更有机会。时至今日部份相机大厂如Canon、Sony、 Olympus，在近几年开始采用CMOS影像传感器在数字单眼相机方面，让 CMOS逐步吞食CCD的高阶相机市场。
目前，无论是CCD还是CMOS影像传感器，都无法在近红外光的环境中获取清晰理想的影像，以及无法同时把可见光与近红外光的像敏单元做在同一影像传感器芯片中。
技术实现要素：
本实用新型的目的之一在于提供一种影像传感器芯片，该影像传感器芯片能够提供现有CMOS传感器在近红外光下无法获取清晰理想影像的技术方案。
为了解决上述技术问题中的至少一个，本实用新型提供了以下技术方案：
一种影像传感器芯片，包括芯片层和像敏单元阵列，所述像敏单元阵列形成于所述芯片层上且与所述芯片层电性连接，每个所述像敏单元包括：
钼电极，形成于芯片层顶面的绝缘材料层上；
p型铜铟镓硒层，形成于所述钼电极上；
缓冲层，形成于所述铜铟镓硒层上；
本征氧化锌i-ZnO层，形成于所述缓冲层上；
导电透明层，形成于所述i-ZnO层上；以及
微透镜，形成于所述导电透明层上；
其中，所述钼电极通过钨通孔与所述芯片层电性连接。
进一步地，还包括：形成于所述导电透明层上的近红外滤光层。
进一步地，所述导电透明层包括第一n型导电透明层和第二n型导电透明层，所述第一n型导电透明层形成于所述i-ZnO层上，所述第二n型导电透明层形成于第一n型导电透明层上。
进一步地，所述第一n型导电透明层的厚度为100nm～1000nm，所述第二n型导电透明层的厚度为100nm～2000nm。
进一步地，在本实用新型的可选实施例中，相邻的像敏单元之间设置有绝缘层；优选地，所述绝缘层依次贯穿所述钼电极、铜铟镓硒层、缓冲层、i-ZnO层以及第一n型导电透明层，以使相邻两个所述像敏单元所对应的所述钼电极、铜铟镓硒层、缓冲层、i-ZnO层以及第一n型导电透明层彼此绝缘，所述绝缘层的上下表面分别与所述第一n型导电透明层以及所述芯片层顶面的绝缘材料层连接；优选地，所述绝缘层的位置基本对应于相邻两个所述微透镜的间隙设置。
进一步地，所述缓冲层为硫化镉薄膜CdS或者硫化锌薄膜ZnS。
进一步地，所述铜铟镓硒为CuIn1-XGaXSe2，x＝0～1。
进一步地，x＝0.1～0.9。
本实用新型还提供一种影像传感器，包括上述的影像传感器芯片。
本实用新型还提供一种生物活体影像监控侦测系统，包括上述的影像传感器。
进一步地，在本实用新型的可选实施例中，还包括数据驱动电路模块以及扫描驱动电路模块。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的影像传感器芯片、影像传感器以及生物活体影像监控系统，使用时，能够在近红外光环境下取影像。该系统可以应用在侦测皮肤底层血管，其原理主要是近红外线可分辨静脉血红蛋白浓度变化的透射和吸收与周遭皮肤的透射和吸收的差异，该系统可被配置成收集与记录与血红蛋白浓度变化相对应的近红外光信息。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本实用新型实施例提供的生物活体影像监控侦测系统的示意图；
图2是图1中的局部剖面示意图，其中像敏单元阵列做了简化处理；
图3是图1中的局部剖面示意图，其中芯片层做了简化处理；
图4是五种半导体材料的入射光波长对量子效率的比较。
图标：1-像敏阵列；2-芯片层；3-绝缘材料层；4-绝缘层；5-钨通孔； 6-钼电极；7-铜铟镓硒层；8-缓冲层；9-i-ZnO层；10-第一n型导电透明层； 11-第二n型导电透明层；12-近红外滤光层；13-保护层；14-微透镜；15- 钨通孔；16：CMOS闸极通孔；17-金属导线。
具体实施方式
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
参照图1所示，为本实施例提供的一种生物活体影像监控侦测系统的示意图。该系统可以通过单体集成电路以及影像传感器芯片整合而成。该系统可以检测近红外光(近红外线)，并将近红外光的信息转化成电信号输出。该系统可以结合显示设备，或者通讯设备使用。显示设备用于将将系统输出的电信号转化为动态或者静态的影像信息。显示设备可以是液晶显示器或者其他类型的显示器，显示设备可以为非触控显示器或触控显示器。例如显示设备可以是平板计算机或者可携式通讯设备(例如手机)等。
室温下的物体会有近红外线(Near Infrared，NIR)的黑体辐射效应， NIR通常可以比中红外辐射穿透更深入样品或组织。例如人体以及人体组织自身会散发近红外光。该系统可以应用在侦测皮肤底层血管，其原理主要是血管中的血红蛋白浓度变化时，近红外线会对血红蛋白浓度变化的透射和吸收，该系统可被配置成收集与记录与血红蛋白浓度变化相对应的近红外光信息。
该系统可以包括无线通讯设备，进而可以通过数据网络与手机等可携式通讯设备进行数据传输，例如可以通过手机获取以及显示皮肤底层血管画面。
进一步地，请参阅图2和图3，本实施例提供了一种影像传感器芯片，包括芯片层2和像敏单元阵列1。进一步地，请参考图2，芯片层2包括底材(未标注)、二极管(未标注)、CMOS闸极通孔16、金属导线17以及钨通孔15(Tungsten via)。像敏单元阵列1形成于芯片层2上且与芯片层2 电性连接。
请参考图3，每一个像敏单元从下至上依次包括钼电极6、p型铜铟镓硒层7、缓冲层8、本征氧化锌i-ZnO层9、导电透明层以及微透镜14。
钼电极6形成于芯片层2顶面的绝缘材料层3上。钼电极6通过钨通孔5与芯片层2电性连接。
进一步地，p型铜铟镓硒层7形成于钼电极6上。
现有的感光材料主要分为两大类：带隙(Energy Gap)在1eV以下的半导体材料及传统硅基材料。
其中，三五族的砷化镓GaAs、InGaAS、PbS、SiGe混合化合物及HgTe 等等材料。这些都是带隙(Energy Gap)在1eV以下的半导体材料。然而，就材料的化学性质而言，现有的这些化合物共通特性是具有毒性及需要高温制程，这不利于环保及工艺条件的掌握。
CCD及CMOS常采用的Si硅材料，应用范围限于可见光下，若是需要在近红外光底下，拍摄图像，硅材料并不是最好的感光材料。
本实用新型提出以铜铟镓硒(CuIn1-XGaXSe2硒化铜铟镓，简称铜铟镓硒)材料做为感光二极管搭配成熟的CMOS工艺，可以得到一个在近红外线有很高灵敏度的近红外线图像传感器。
进一步地，在本实用新型的可选实施例中，铜铟镓硒为 CuIn1-XGaXSe2，x＝0～1。铜铟镓硒也称为CIGS材料。
根据经由调配Ga与In的原子比例X(X＝Ga/(In+Ga))的不同，可以改变影像传感器在近红外线的侦测范围。
例如，从入射光波长738nm(X＝1，对应的铜铟镓硒包括 CuGaSe2)至1180nm(X＝0的CuInSe2)皆是影像传感器在近红外线的侦测范围。
在作为传感器的电学性质而言，CIGS材料有比上述材料更低的暗电流，因此信号噪声比S/N比较高，有利于信号的正确收集，减少了集成电路的抑制噪声负荷与设计困难度。
优选地，铜铟镓硒为CuIn1-XGaXSe2，x＝0.1～0.9。
如图4所示，在近红外线感光方面而言，就CIGS及CIS材料与其他几种现在主流市场产品来做比较，在长波长的近红外线的量子效率上，CIGS 及CIS比较有优势作为近红外光的传感器。
进一步地，缓冲层8形成于铜铟镓硒层7上。在本实用新型的可选实施例中，缓冲层8为硫化镉薄膜CdS或者硫化锌薄膜ZnS。
进一步地，本征氧化锌i-ZnO层9形成于缓冲层8上。
进一步地，导电透明层形成于i-ZnO层9上。在本实用新型的可选实施例中，导电透明层包括第一n型导电透明层和第二n型导电透明层，第一n型导电透明层形成于i-ZnO层9上，第二n型导电透明层形成于第一n 型导电透明层上。进一步地，在本实用新型的可选实施例中，第一n型导电透明层的厚度为100nm～1000nm，第二n型导电透明层的厚度为 100nm～2000nm。
进一步地，在本实用新型的可选实施例中，还包括：形成于导电透明层上的近红外滤光层12(NIR color filter，简称NIR)。进一步地，当导电透明层包括上述第一n型导电透明层和第二n型导电透明层时，近红外滤光层12形成于第二n型导电透明层上。
进一步地，当没有设置近红外滤光层12时，微透镜14形成于导电透明层上。设置近红外滤光层12时，微透镜14形成于近红外滤光层12上。
进一步地，还可以设置保护层13，该保护层13设置于近红外滤光层 12之上且在微透镜14之下，也即是说该保护层13位于近红外滤光层12与微透镜14之间。
进一步地，在本实用新型的可选实施例中，相邻的像敏单元之间还设置有绝缘层4。优选地，绝缘层4依次贯穿钼电极6、铜铟镓硒层7、缓冲层8、i-ZnO层9以及第一n型导电透明层，以使相邻两个像敏单元所对应的钼电极6、铜铟镓硒层7、缓冲层8、i-ZnO层9以及第一n型导电透明层彼此绝缘，绝缘层4的上下表面分别与第一n型导电透明层10以及芯片层2顶面的绝缘材料层3连接。优选地，绝缘层4的位置基本对应于相邻两个微透镜14的间隙设置。
定义一个像素可受光面积与像素总面积的比值Fill Factor(简称FF)。 CIGS CMOS传感器的FF比传统的要高，即便是最新的所谓Back Side illustration CMOS传感器，也不过是把FF从30％提高到了60％，而CIGS CMOS传感器的FF可以达到80％以上。因为CIGS CMOS传感器的感光层薄膜是外延式镀在CMOS读出电路的上层，不在同一平面，并且这一层的上方并没有电路的布线设计，不受光的地方是不可避免的相邻两个像素需要隔开的区域，这已经把受光面积使用到了极大值。
本实用新型实施例还提供一种影像传感器芯片的制备方法，其包括以下步骤：
S1：通过物理气相沉积法PVD在芯片层2顶面的绝缘材料层3上镀钼层。
S2：然后在钼层蚀刻出钼电极6。
S3：在20～450℃的温度条件下采用PVD在钼电极6上溅镀铜铟镓硒层 7。进一步地，在本实用新型的可选实施例中，铜铟镓硒层7的厚度为 0.3～5μm。
S4：在铜铟镓硒层7上形成缓冲层8。优选地，在本实用新型的可选实施例中，缓冲层8为硫化镉薄膜CdS或者硫化锌薄膜ZnS。
优选地，在本实用新型的可选实施例中，缓冲层8采用化学浴沉积、 PVD或者电镀法沉积中的任一种方法制备。
S5：采用PVD在缓冲层8上镀i-ZnO层9。优选地，在本实用新型的可选实施例中，i-ZnO层9的厚度为50nm～500nm。
S6：采用PVD在i-ZnO层9镀第一n型导电透明层10。优选地，在本实用新型的可选实施例中，第一n型导电透明层10的厚度为 100nm～1000nm。
S7：蚀刻贯穿钼电极6、铜铟镓硒层7、缓冲层8、i-ZnO层9以及第一n型导电透明层10的第一凹槽，在第一凹槽内沉积绝缘层4。
等钼电极6、铜铟镓硒层7、缓冲层8、i-ZnO层9以及第一n型导电透明层10沉积后再进行黄光蚀刻，可避免CIGS蚀刻时产生之金属离子污染空乏区层(缓冲层8CdS,ZnS、iZnO)，而造成影像传感器芯片电性破坏。
S8：接着采用PVD在i-ZnO层9镀第二n型导电透明层11，第二n型导电透明层11覆盖第一n型导电透明层10以及绝缘层4。在本实用新型的可选实施例中，第二n型导电透明层11的厚度为100nm～2000nm。
S9：在第二n型导电透明层11上安装微透镜14。
进一步地，在本实用新型的可选实施例中，还包括制作红外光滤光层的步骤：在第二n型导电透明层11上涂布近红外滤光层12，然后在近红外滤光层12蚀刻出与绝缘层4位置对应且贯穿至第二n型导电透明层11上表面的第二凹槽，接着形成覆盖近红外滤光层12以及第二n型导电透明层 11的保护层13；然后在保护层13上表面形成微透镜14。
本实用新型还提供一种影像传感器，该影像传感器可包括安装基板(图中未示出)和安装在安装基板上的影像传感器芯片。影像传感器芯片可安装在安装基板的上表面上。
影像传感器可包括用于图像拾取的有效像素区域和用于控制从有效像素区域输出信号的逻辑区域。
本实用新型的生物活体影像监控系统，有别于传统的CCD(Charge Coupled Device电荷耦合组件、CCD图像传感器)系统，为了减低红外线干扰，一般天文用的CCD，常以液态氮或半导体冷却。本实用新型的生物活体影像监控系统不需要使用冷却机制。
本实用新型实施例的生物活体影像侦测系统，可以整合CMOS集成电路及侦测宽波长的CIGS材料于系统芯片(Monolithic SoC)影像侦测即显示系统：活体影像显示包含数据驱动电路、扫描驱动电路。这两个电路模块是由多任务系统电路(Multiplexer processor)建构。
上述影像传感器芯片制程流程以最低制造成本的2P4M制程逻辑控制电路及每一个像敏单元也即是每一个格点(CIGS Pixel)的制程整合。也就是以单体(Monolithic)集成电路及CIGS材料整合于生物活体影像监控系统。
生物活体影像侦测系统，可以包括多电源输出模块，多电源输出模块包含高压110V到低压1.8V的可调整电源输出，是由电路中的数字与模拟转换(DAC)电路运算输出，可供应给不同功率消耗的警报系统装置，以提高效率。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。