背照式图像传感器及其制造方法与流程

本公开涉及半导体领域，具体而言，涉及背照式图像传感器及其制造方法。

背景技术

图像传感器是将光信号转换为电信号的半导体器件，在信息时代发挥着重要的作用。半导体图像传感器主要包括电荷耦合器件(chargecoupleddevice,ccd)图像传感器和互补金属氧化物半导体(complementarymetaloxidesemiconductor,cmos)图像传感器。近年来，随着cmos图像传感器制造工艺水平的提高，其凭借低成本、高效率、传输速度高等优势逐渐取代ccd图像传感器成为主流。

cmos图像传感器包括前照式cmos图像传感器与背照式cmos图像传感器两种结构类型。其中，背照式cmos图像传感器以其独特的结构，使得光线可经由不被布线层阻挡的衬底背面直接射入光电转换区，避免了电子线路的干扰，从而显著提高了量子效率和填充因子。

随着工艺的持续发展，器件尺寸不断减小，相应的控制器件不断增加，因此，存在提高背照式cmos图像传感器的填充因子、满阱容量等性能参数以及合理布置器件的需要。

技术实现要素：

本公开的目的之一是提供一种新颖的背照式cmos图像传感器及其制造方法。

根据本公开的第一方面，提供了一种背照式cmos图像传感器，其特征在于，包括：衬底，所述衬底具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面；第一导电区，所述第一导电区填充在从所述第一表面向内凹陷形成的第一开口中；源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管设置在所述第一表面的远离所述第二表面的一侧上的衬底内；第一绝缘层，所述第一绝缘层形成在所述第二表面的远离所述第一表面的一侧上；第二绝缘层，所述第二绝缘层形成在所述第一绝缘层的远离所述第一表面的一侧上；第二导电区，所述第二导电区位于所述第二绝缘层的第二开口中；以及有机光电转化层，所述有机光电转化层形成在所述第二绝缘层的远离所述第一表面的一侧上，其中，所述第一导电区与所述源极跟随晶体管连接，所述第二导电区与所述有机光电转化层连接，并且所述第一导电区、所述第一绝缘层和所述第二导电区形成电容式结构以存储来自所述有机光电转化层的光生载流子。

根据本公开的第二方面，提供了一种用于制造背照式cmos图像传感器的方法，其特征在于，所述方法包括：提供衬底，所述衬底具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面；从所述第一表面向内凹陷形成第一开口，在所述第一开口中进行填充来形成第一导电区；在所述第一表面的远离所述第二表面的一侧上的衬底内设置源极跟随晶体管；在所述第二表面的远离所述第一表面的一侧上依次形成第一绝缘层和第二绝缘层；在所述第二绝缘层中形成第二开口，在所述第二开口中进行填充来形成第二导电区；并且在所述第二绝缘层的远离所述第一表面的一侧上形成有机光电转化层；其中，使所述第一导电区与所述源极跟随晶体管连接，所述第二导电区与所述有机光电转化层连接，所述第一导电区、所述第一绝缘层和所述第二导电区形成电容式结构以存储来自所述有机光电转化层的光生载流子。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1例示了传统4t像素结构的背照式图像传感器的工作电路图。

图2例示了传统4t像素结构的背照式图像传感器的截面示意图。

图3例示了根据本公开的一些示例性实施例的背照式图像传感器的工作电路图。

图4例示了根据本公开的一些示例性实施例的背照式图像传感器的截面示意图。

图5例示了根据本公开的一些示例性实施例的背照式图像传感器的结构布置示意图。

图6例示了根据本公开的另外一些示例性实施例的背照式图像传感器的结构布置示意图。

图7例示了根据本公开的一些示例性实施例的用于制造背照式图像传感器的方法的流程图。

图8a至8d例示了根据本公开的一些示例性实施例的制造背照式图像传感器的过程的截面示意图。

图9例示了根据本公开的另外一些示例性实施例的背照式图像传感器的截面示意图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

图像传感器中通常包括多个像素，像素的结构对于图像传感器的性能有很大影响。传统的，4t像素结构以更小的噪声和优越的性能成为当前主流的像素结构。图1例示了传统4t像素结构的背照式图像传感器的工作电路图。参照图1，4t像素结构包括：光电转换区pd、传输晶体管tx、重置晶体管rx、源极跟随晶体管sx、选择晶体管ax，以及浮置扩散区fd。传输晶体管tx、重置晶体管rx、源极跟随晶体管sx、选择晶体管ax分别包括传输栅极tg、重置栅极rg、源极跟随栅极sf、选择栅极sel。

下面将参考图1描述传统4t像素结构的图像感测原理。首先，使得选择晶体管ax和重置晶体管rx导通，使用电源电压vdd重置浮置扩散区fd，并通过vout读出fd的电压。然后断开rx，导通传输晶体管tx，曝光阶段产生的电荷(电子或空穴)会转移并累积到浮置扩散区fd中，从而引起源极跟随晶体管sx的栅极sf的偏置电压发生变化，通过vout读出此时fd的电压。通过对两次fd电压的取样结果进行差值计算得到了光生电荷引起的fd的电压变化，从而实现了从光信号到电信号的转变。使用两次取样的方法能够达到减少噪声的目的。

图2例示了传统4t像素结构的背照式图像传感器的截面示意图。如图2所示，图像传感器1包括：衬底100，其包括第一表面100a和第二表面100b；光电转换区pd1、pd2，其设置在所述衬底100中，分别包括第一杂质区110和第二杂质区120；绝缘层160和第一导电区170，其设置在衬底100中并且将光电转换区pd1、pd2隔开；掺杂层150、151，其沿着绝缘层160的表面形成，掺杂层151可以连接至第一电压v1；传输晶体管210，设置在第一表面100a上的第一杂质区110的底面上；氧化层200，位于衬底100与传输晶体管210之间；金属互连层300，其形成在第一表面100a的外表面上，并且包括将第一导电区170连接到源极跟随晶体管的互连结构220，互连结构220可以用于将第二电压v2施加到第一导电区170，第二电压v2可以是正偏置电压；浮置扩散区fd1，设置在第二杂质区120上，并且与传输晶体管210相邻；源极跟随晶体管(未显示在图中)，设置在第一表面100a的远离第二表面100b的一侧上的衬底内；滤色器400，设置在第二表面100b的外表面上；微透镜700，设置在滤色器400的远离第二表面100b的表面上。

参考图2，若光线照射在微透镜700上，则通过滤色器400和第二表面100b入射到衬底100中。当入射光到达光电转换区pd1、pd2时，会产生电子-空穴对，电荷(电子或空穴)通过传输晶体管210转移到浮置扩散区fd1中，引起源极跟随晶体管的电压变化，从而输出电信号。

然而，本申请的发明人发现，在上述图像传感器中，需要较多的控制器件，并且一个像素必须包含一个浮置扩散区来存储光生载流子。随着器件尺寸不断减小，这会对填充因子与满阱容量等性能参数带来不利影响。为了满足提高填充因子、满阱容量等性能参数以及合理布置器件的需要，申请人提出了改进的有机背照式cmos图像传感器及其制造方法。

下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。在图中，为了便于说明，放大或缩小了层和区域的厚度，所示大小并不代表实际尺寸。尽管这些图并不能完全准确地反映出器件的实际尺寸，但是它们还是完整地反映了区域和组成结构之间的相互位置，特别是组成结构之间的上下和相邻关系。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本发明的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

为了更全面、清楚地理解本发明，下面将结合附图来阐述根据本公开的新颖的技术。

图3例示了根据本公开的一些示例性实施例的有机背照式图像传感器的工作电路图。如图3所示，背照式图像传感器包括：有机光电转换区pd3、重置晶体管rx、源极跟随晶体管sx、选择晶体管ax，以及存储电容c3。重置晶体管rx、源极跟随晶体管sx、选择晶体管ax分别包括重置栅极rg、源极跟随栅极sf、选择栅极sel。在该示例性实施例中，可以使用有机光电转换区pd3代替如图1中所示的光电转换区pd，并且可以使用存储电容c3代替如图1中所示的传输晶体管tx和浮置扩散区fd来存储电荷。如此，节省了传输晶体管tx和浮置扩散区fd的空间。节省的空间可以用来放置其他器件以实现更多先进的功能，或者也可以不放器件从而提高填充因子。

尽管图3中仅示出了单个有机光电转换区pd3和三个晶体管rx、sx、ax，但是本发明的构思可以不限于此。在一些实施例中，背照式图像传感器可以包括多个有机光电转换区pd3和多个晶体管rx、sx、ax，并且重置晶体管rx、源极跟随晶体管sx、选择晶体管ax可以由相邻的像素共用，从而可以提高图像传感器的集成度。

图4例示了根据本公开的一些示例性实施例的背照式图像传感器2的截面示意图。如图4所示，背照式图像传感器2包括：衬底100，其具有第一表面100a以及与第一表面100a相对的第二表面100b；第一导电区170，其填充在从第一表面100a向内凹陷形成的第一开口中；源极跟随晶体管(未显示在图中)，其设置在第一表面100a的远离第二表面100b的一侧上的衬底内；第一绝缘层500，其形成在第二表面100b的远离第一表面100a的一侧上；第二绝缘层510，其形成在第一绝缘层500的远离第一表面100b的一侧上；第二导电区505，其位于第二绝缘层510的第二开口中；以及有机光电转化层pd3，其形成在第二绝缘层510的远离第一表面100a的一侧上，其中，第一导电区170与源极跟随晶体管连接，第二导电区505与有机光电转化层pd3连接，并且第一导电区170、第一绝缘层500和第二导电区505形成电容式结构c3以存储来自有机光电转化层pd3的光生载流子。

在一些实施例中，衬底100可以包括多个像素。衬底100可以例如是硅衬底。衬底100可以包括第一导电类型的杂质，如p型杂质(例如，铝、硼、铟、镓等)。在一些实施例中，衬底可以包括一元半导体材料或化合物半导体材料(诸如碳化硅、硅锗、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟等)或其组合。

在一些实施例中，衬底100还可以包括形成在其中的光电转换区pd1、pd2。光电转换区pd1、pd2被第一导电区170隔开。光电转换区pd1、pd2中的每一个可以包括第一杂质区110和第二杂质区120。第一杂质区110可以是掺杂有第一导电类型的杂质的区域，并且可以用作阱区，例如p阱。第二杂质区120可以是掺杂有第二导电类型的杂质的区域，例如n型掺杂区。第一杂质区110可以形成在第一表面100a的内侧面上，或者与第一表面100a隔开一定距离地形成在衬底100内部。第二杂质区120可以形成在第一杂质区110中。尽管图4中仅例示了光电转换区pd1、pd2，但是光电转换区并不限于两个，其可以包括多个光电转换区，多个光电转换区可以设置在衬底100中并且彼此之间被多个第一导电区隔开。

在一些实施例中，衬底100还可以包括传输晶体管210。传输晶体管210可以设置在第一表面100a上的对应于第一杂质区110的表面上。传输晶体管210的传输栅极tg可以延伸到第一杂质区110中。传输晶体管210与衬底100之间可以设置有栅极氧化层200。

在一些实施例中，衬底100还可以包括掺杂层150和绝缘层160。绝缘层160可以形成在第一导电区170的外侧表面上，并且沿着第一导电区170的外侧表面延伸。绝缘层160可以例如由含硅的材料(例如，二氧化硅，氮化硅等)和/或高k电介质材料(例如，氧化铝、氧化铪等)中的至少一种形成。掺杂层150可以形成在绝缘层160的外侧表面上，其可以掺杂有与衬底100不同的导电类型的杂质，例如，第二导电类型的杂质。此外，掺杂层150可以包含有沿着第一表面100a延伸的突起151。掺杂层150、151与衬底之间可以形成势垒，并且掺杂层151可以连接至第一电压v1，则界面处缺陷引起的电子由于势垒的存在会从第一电压v1导电线引走，而不会流入光电转换区pd1和pd2。

如图4中所示，第一导电区170上下连通衬底100的第一表面100a和第二表面100b。在一些实施例中，第一导电区170可以由掺杂多晶硅或金属(例如，铝、钨等)中的至少一种形成。在一些实施例中，第一导电区170可以通过深沟槽隔离技术形成。

如图4中所示，第一绝缘层500可以沿着衬底100的第二表面100b的外表面延伸。第一绝缘层500的下表面可以与第一导电区170的顶面和衬底100的第二表面100b直接接触，第一绝缘层500的上表面可以与第二导电区505的底面和第二绝缘层510的下表面直接接触。在一些实施例中，第一绝缘层500可以例如由含硅的材料(例如，二氧化硅，氮化硅等)形成。

如图4中所示，第二绝缘层510可以沿着第一绝缘层500的上表面延伸。在一些实施例中，第二绝缘层510可以具有比第一绝缘层更大的厚度。第二绝缘层510可以例如由含硅的材料(例如，二氧化硅，氮化硅等)形成。

在一些实施例中，背照式图像传感器2还可以包括滤色器410和420。如图4中所示，滤色器410和420可以被有机光电转化层pd3覆盖并且设置在第二绝缘层510中。滤色器410和420可以分别对应地覆盖在光电转换区pd1和pd2上，并且被第二导电区505隔开。如图5所示，滤色器410可以被构造为允许红光lr通过而阻止蓝光lb通过，滤色器420可以被构造为允许蓝光lb通过而阻止红光lr通过。在光电转换区pd1中，红光lr可以产生第一光电信号s1，在光电转换区pd2中，蓝光lb可以产生第二光电信号s2。

注意，尽管图4和图5仅示出了一对滤色器410和420，但是本领域技术人员应当理解，如图6中所示，滤色器还可以为包括多对滤色器的滤色器阵列。另外，本领域技术人员还应当理解，尽管这里仅示出了滤色器410允许红光lr通过而滤色器420允许蓝光lb通过，但是滤色器410也可以构造为允许蓝光lb或绿光lg中的任意一种通过而阻止其他颜色的光通过，滤色器420也可以构造为允许红光lr或绿光lg中的任意一种通过而阻止其他颜色的光通过，只要相邻的滤色器所允许通过的光的颜色不同，并且所允许通过的光与有机光电转化层pd3所吸收的光的颜色不同即可。

如图4中所示，第二导电区505可以位于第二绝缘层510中、滤色器410和420之间的第二开口中。在一些实施例中，第二导电区505可以由掺杂多晶硅或金属(例如，铝、钨等)中的至少一种形成。在一些实施例中，第二导电区505可以通过浅沟槽隔离技术形成。

在一些实施例中，背照式图像传感器2还可以包括透明电极610和620。透明电极610可以设置在第二绝缘层510中，并且设置在滤色器410和420上方。透明电极610可以与第二导电区505的顶面直接接触，从而使有机光电转化层pd3与第二导电区505连接。透明电极610可以与有机光电转化层pd3的下表面直接接触，但是与滤色器410和420不接触。透明电极620可以沿着有机光电转化层pd3的上表面延伸并且与有机光电转化层pd3直接接触。透明电极620可以施加有第三电压v3。第三电压v3可以是正偏置电压。在一些实施例中，第三电压v3可以是用于操作有机光电转换层pd3的操作电压。当将第三电压v3施加到透明电极620时，在有机光电转换层pd3中形成的电子或空穴可以通过透明电极610和第二导电区505转移到第二导电区505与第一绝缘层500的接触面处，从而相应地在第一导电区170中感应出电势。透明电极610和620可以例如由透明导电氧化物形成。

如图4所示，有机光电转化层pd3形成在第二绝缘层510和透明电极610上。在一些实施例中，有机光电转化层pd3可以包括构成pn结的p型有机半导体材料和n型有机半导体材料。参考图5，有机光电转化层pd3可以被构造为吸收绿光lg，并且从绿光lg生成电子-空穴对，从而产生第三光信号s3。因此，不需要对有机光电转化层pd3提供相应的滤色器。有机光电转化层pd3所产生的光生载流子通过第二导电区505流动，从而存储在由第二导电区505、第一绝缘层500、第一导电区170形成的电容式结构c3中。尽管图4和图5仅示出了有机光电转化层pd3吸收绿光lg的示例，但是本领域技术人员应当理解，有机光电转化层pd3也可以构造为吸收红光lr、绿光lg、蓝光lb三种颜色的光中的任意一种，只要其与滤色器410和420所吸收的光的颜色不同即可。

在一些实施例中，背照式图像传感器2还可以包括微透镜700。微透镜700可以设置在有机光电转化层pd3的上面，并且各个微透镜对应地覆盖在各个滤色器上。尽管图4仅示出了一对微透镜700，但是本领域技术人员应当理解，与滤色器相对应地，微透镜也可以为包括多个微透镜的微透镜阵列。

在一些实施例中，背照式图像传感器2还可以包括金属互连层300。金属互连层300形成于第一表面100a的外表面上。金属互连层300包括使源极跟随晶体管与第一导电区170连接的互连结构220。尽管未示出，但是金属互连层300也可以包括多层。

在一些实施例中，背照式图像传感器2还可以包括载片800。载片800可以与金属互连层300键合在一起。

图7例示了根据本公开的一些示例性实施例的用于制造背照式图像传感器的方法的流程图。图8a至8d例示了根据本公开的一些示例性实施例的制造背照式图像传感器的过程的截面示意图。注意，图8a至图8d以图4所示的背照式图像传感器2的结构为例进行了例示，但本领域的技术人员将理解，通过用于制造背照式图像传感器的方法700可以实现多种图像传感器结构，包括但不限于图4所示的背照式图像传感器2。

下面将结合图7和图8a至图8d来进行说明。

如图7所示，在步骤710中，提供衬底，所提供的衬底具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面。在步骤720中，从所述第一表面向内凹陷形成第一开口，在所述第一开口中进行填充来形成第一导电区。在一些实施例中，步骤710和720所对应的图像传感器的截面图可以如图8a所示。提供衬底100，其具有第一表面100a以及与第一表面相对的第三表面100c。参考图8a，可在衬底100中形成多个光电转换区，例如光电转换区pd1和pd2，多个光电转换区被第一导电区170隔开。可在衬底100的第一表面100a上形成掩膜层(未图示)，从第一表面100a侧对掩膜层暴露出的衬底100进行刻蚀以形成第一开口。接下来，通过在第一表面100a的远离第三表面100c的一侧上形成掩膜图案并进行n型离子注入可以在衬底中形成掺杂层150和151，之后再移除掩膜图案。接下来，可以通过在第一开口中通过化学气相沉积cvd来形成绝缘层160和第一导电区170。绝缘层160可以沿着第一开口的侧表面延伸，第一导电区170可以形成在绝缘层160中。

继续参考图7，在步骤730中，在第一表面100a的远离第三表面100c的一侧上的衬底内设置源极跟随晶体管。在一些实施例中，步骤730所对应的背照式图像传感器的截面图可以如图8b所示。参照图8b，源极跟随晶体管(未示出)可以设置在第一表面100a上的对应于第一导电区170和浮置扩散区fd1的底面上的衬底内。在一些实施例中，可以在第一表面100a上的对应于第一杂质区110的底面上设置传输晶体管210，并且使传输晶体管210与浮置扩散区fd1相邻。在一些实施例中，还可以在第一表面100a的远离第三表面100c的一侧上形成金属互连层300，使得第一导电区170经由金属互连层300连接到源极跟随晶体管。金属互连层300可以包含源极跟随晶体管和传输晶体管210的一部分。

接下来，如图8c所示，将金属互连层300与载片800键合在一起。然后可以对衬底100的第三表面100c进行减薄和平坦化处理，使得第一导电区170的顶面露出，同时获得减薄后的第二表面100b。然后，继续参考图7，在步骤740中，在第二表面100b的远离第一表面100a的一侧上依次形成第一绝缘层500和第二绝缘层510。第一绝缘层500可以通过原子层沉积ald形成。第二绝缘层510可以通过化学气相沉积cvd形成，例如，可以通过常压化学气相沉积apcvd、低压化学气相沉积lpcvd、超高真空化学气相沉积uhvcvd、激光化学气相沉积lcvd、金属有机物化学气相沉积mocvd、等离子体增强化学气相沉积pecvd等形成。

继续参照图7，在步骤750中，在第二绝缘层510中形成第二开口，在第二开口中进行填充来形成第二导电区505，所填充的可以是多晶硅或金属(例如，铝、钨等)中的至少一种。第二导电区505位于第一导电区170的上方，并且通过第一绝缘层500与第一导电区170隔开。

在一些实施例中，如图8d所示，还可以在第二绝缘层510中设置滤色器阵列，例如，滤色器410和420。滤色器阵列被有机光电转化层pd3覆盖，其中，可以使滤色器阵列中的各个滤色器对应地覆盖在多个光电转换区中的各个光电转换区上并且被第二导电区505隔开。在一些实施例中，滤色器阵列可以包括一对或多对滤色器。在一些实施例中，可以将滤色器阵列中的各个滤色器构造为允许红r、绿g、蓝b三种颜色中的、与有机光电转化层pd3所吸收的光的颜色不同的一种颜色的光通过，并且相邻的滤色器允许通过的光的颜色不同。

继续参考图7，在步骤760中，在第二绝缘层510的远离第一表面100a的一侧上形成有机光电转化层pd3。在步骤770中，使第一导电区170与源极跟随晶体管连接，第二导电区505与有机光电转化层pd3连接，第一导电区170、第一绝缘层500和第二导电区170形成电容式结构c3以存储来自有机光电转化层pd3的光生载流子。在一些实施例中，可以将有机光电转化层pd3构造为吸收红r、绿g、蓝b三种颜色的光中的任意一种。

在一些实施例中，可以在有机光电转化层pd3的上下表面形成透明电极610和620。在一些实施例中，还可以在有机光电转化层pd3的远离第二表面100b的一侧上设置微透镜阵列700，微透镜阵列700中的各个微透镜对应地覆盖在滤色器阵列中的各个滤色器上。

另外，在一些实施例中，还可以在第一绝缘层500与第二绝缘层510之间形成高k介质层504。

图9例示了根据本公开的另外一些示例性实施例的背照式图像传感器3的截面示意图。图9中所示的背照式图像传感器3是图4中所示的背照式图像传感器2的变型例，上面关于背照式图像传感器2所描述的内容也可以适用于图9所示的背照式图像传感器的对应的特征，因此本文仅对二者的不同之处着重进行说明。请注意，图4和图9中的示例都不意图构成对本发明的限制。

如图9所示，背照式图像传感器3还可以包括高k介质层504，高k介质层504可以形成在第一绝缘层500与第二绝缘层510之间。在一些实施例中，高k介质层504可以是在形成第一绝缘层500之后而形成在第一绝缘层500上的，并且可以是通过原子层沉积而形成的。在图9中，第一导电区170、第一绝缘层500、高k介质层504以及第二导电区505形成电容式结构c3。高k介质层504可以吸附由于减薄衬底100而在第二表面100b上产生的缺陷所引起的电荷，从而有效地减少暗电流，进一步改善背照式图像传感器的性能。

综上所述，根据本发明的实施例的背照式图像传感器可以节省传输晶体管tx和浮置扩散区fd的空间。节省的空间可以用来放置其他器件以实现更多先进的功能，使得能够更加合理地布置器件，或者也可以不放器件从而提高填充因子。填充因子的增大提高了背照式图像传感器的满阱容量。此外，根据本发明的背照式图像传感器还可以减轻暗电流，提高信噪比，从而有效提升背照式图像传感器的整体性能。

在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。

如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪音以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。

本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。

应当理解的是，所公开的本发明的实施例不限于本文所公开的特定结构、处理步骤或材料，而是如相关领域的普通技术人员将认识到的那样扩展到其等同物。还应当理解的是，本文采用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制。

此外，所描述的特征、结构或特点可以以任何合适的方式在一个或多个实施例中组合。在以上描述中，提供了众多具体细节以及示例，以提供对本发明实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到的是，本发明可以在没有具体细节中的一个或多个的情况下实践，或者可以用其它方法、部件、材料等来实践。在其它情况下，众所周知的结构、材料或操作未被示出或详细描述，以避免模糊本发明的各方面。

另外，本公开的实施方式还可以包括以下示例：

1)一种背照式cmos图像传感器，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面；

第一导电区，所述第一导电区填充在从所述第一表面向内凹陷形成的第一开口中；

源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管设置在所述第一表面的远离所述第二表面的一侧上的衬底内；

第一绝缘层，所述第一绝缘层形成在所述第二表面的远离所述第一表面的一侧上；

第二绝缘层，所述第二绝缘层形成在所述第一绝缘层的远离所述第一表面的一侧上；

第二导电区，所述第二导电区位于所述第二绝缘层的第二开口中；以及

有机光电转化层，所述有机光电转化层形成在所述第二绝缘层的远离所述第一表面的一侧上，

其中，所述第一导电区与所述源极跟随晶体管连接，所述第二导电区与所述有机光电转化层连接，并且所述第一导电区、所述第一绝缘层和所述第二导电区形成电容式结构以存储来自所述有机光电转化层的光生载流子。

2)根据1所述的背照式cmos图像传感器，其特征在于，还包括：

高k介质层，所述高k介质层形成在所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间。

3)根据1所述的背照式cmos图像传感器，其特征在于，还包括：

金属互连层，所述金属互连层位于所述第一表面的远离所述第二表面的一侧上，并且所述第一导电区经由所述金属互连层连接到所述源极跟随晶体管。

4)根据1所述的背照式cmos图像传感器，其特征在于，还包括：

透明电极，所述透明电极位于所述有机光电转化层的上下表面上。

5)根据1所述的背照式cmos图像传感器，其特征在于：

所述第一导电区与所述第二导电区是利用多晶硅或金属中的至少一种而形成的，

其中，在利用多晶硅的情况下所述第一导电区和所述第二导电区是通过化学气相沉积cvd而形成的，而在利用金属的情况下所述第一导电区和所述第二导电区是通过物理气相沉积pvd而形成的。

6)根据1所述的背照式cmos图像传感器，其特征在于，还包括：

多个光电转换区，所述多个光电转换区设置在所述衬底中并且被所述第一导电区隔开。

7)根据6所述的背照式cmos图像传感器，其特征在于，还包括：

滤色器阵列，所述滤色器阵列被所述有机光电转化层覆盖并且位于所述第二绝缘层中，其中，所述滤色器阵列中的各个滤色器对应地覆盖在所述多个光电转换区中的各个光电转换区上并且被所述第二导电区隔开。

8)根据7所述的背照式cmos图像传感器，其特征在于：

所述滤色器阵列包括一对或多对滤色器。

9)根据7所述的背照式cmos图像传感器，其特征在于，还包括：

微透镜阵列，所述微透镜阵列设置在所述有机光电转化层的远离所述第二表面的一侧上，并且所述微透镜阵列中的各个微透镜对应地覆盖在所述滤色器阵列中的各个滤色器上。

10)根据7-9中任意一项所述的背照式cmos图像传感器，其特征在于：

所述有机光电转化层吸收红r、绿g、蓝b三种颜色的光中的任意一种。

11)根据10所述的背照式cmos图像传感器，其特征在于：

所述滤色器阵列中的各个滤色器允许红r、绿g、蓝b三种颜色中的、与所述有机光电转化层所吸收的光的颜色不同的一种颜色的光通过，并且相邻的滤色器允许通过的光的颜色不同。

12)一种用于制造背照式cmos图像传感器的方法，其特征在于，所述方法包括：

提供衬底，所述衬底具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面；

从所述第一表面向内凹陷形成第一开口，在所述第一开口中进行填充来形成第一导电区；

在所述第一表面的远离所述第二表面的一侧上的衬底内设置源极跟随晶体管；

在所述第二表面的远离所述第一表面的一侧上依次形成第一绝缘层和第二绝缘层；

在所述第二绝缘层中形成第二开口，在所述第二开口中进行填充来形成第二导电区；并且

在所述第二绝缘层的远离所述第一表面的一侧上形成有机光电转化层；

其中，使所述第一导电区与所述源极跟随晶体管连接，所述第二导电区与所述有机光电转化层连接，所述第一导电区、所述第一绝缘层和所述第二导电区形成电容式结构以存储来自所述有机光电转化层的光生载流子。

13)根据12所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间形成高k介质层。

14)根据12所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述第一表面的远离所述第二表面的一侧上形成金属互连层，使得所述第一导电区经由所述金属互连层连接到所述源极跟随晶体管。

15)根据12所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述有机光电转化层的上下表面上设置透明电极。

16)根据12所述的方法，其特征在于，还包括：

利用多晶硅或金属中的至少一种来形成所述第一导电区与所述第二导电区，

其中，在利用多晶硅的情况下通过化学气相沉积cvd形成所述第一导电区和所述第二导电区，而在利用金属的情况下通过物理气相沉积pvd形成所述第一导电区和所述第二导电区。

17)根据12所述的方法，其特征在于：

在所述衬底中设置多个光电转换区，所述多个光电转换区被所述第一导电区隔开。

18)根据17中所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述第二绝缘层中设置滤色器阵列，所述滤色器阵列被所述有机光电转化层覆盖，其中，所述滤色器阵列中的各个滤色器对应地覆盖在所述多个光电转换区中的各个光电转换区上并且被所述第二导电区隔开。

19)根据18中所述的方法，其特征在于：

所述滤色器阵列包括一对或多对滤色器。

20)根据18中所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述有机光电转化层的远离所述第二表面的一侧上设置微透镜阵列，所述微透镜阵列中的各个微透镜对应地覆盖在所述滤色器阵列中的各个滤色器上。

21)根据18-20中所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述有机光电转化层构造为吸收红r、绿g、蓝b三种颜色的光中的任意一种。

22)根据21所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述滤色器阵列中的各个滤色器构造为允许红r、绿g、蓝b三种颜色中的、与所述有机光电转化层所吸收的光的颜色不同的一种颜色的光通过，并且相邻的滤色器允许通过的光的颜色不同。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。