图像传感器及其形成方法技术

一种图像传感器及其形成方法，所述图像传感器包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管以及浮置扩散区，所述半导体衬底划分为多个像素区；有机光电结构，覆盖所述半导体衬底的一部分像素区，所述有机光电结构包括上极板、下极板以及有机光电材料，其中，所述下极板与所述浮置扩散区电连接，所述有机光电材料堆叠于所述下极板，所述上极板堆叠于所述有机光电材料；滤色器结构，覆盖所述半导体衬底的另一部分像素区。本发明专利技术方案可以结合有机光电传感器以及传统CIS的特点，从而更好的满足降低滤色器厚度和/或改善暗角效应的需求。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
技术介绍
图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以CMOS图像传感器(CMOSImageSensors，CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。具体地，CIS可以包括前照式(Front-sideIllumination，FSI)CIS和后照式(Back-sideIllumination，BSI)CIS，所述后照式CIS也可以称为背照式CIS。在前照式CIS中，光线从半导体衬底的正面照射到光电二极管上产生光生载流子，进而形成电信号。在背照式CIS中，光线从半导体衬底的背面照射到光电二极管上产生光生载流子，进而形成电信号。在现有技术中，有机光电传感器采用有机光电材料吸收光线后产生光电子，得到了广泛关注。具体地，有机光电传感器包括上极板、有机光电材料、下极板，通过在上极板上加电压，实现在下极板收集光电子。然而，现有的有机光电传感器的工艺成熟度有待加强，亟需一种图像传感器，可以采用传统CIS的成熟工艺形成有机光电传感器，降低研发难度，并且可以结合有机光电传感器以及传统CIS的特点，更好的满足用户需求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，可以结合有机光电传感器以及传统CIS的特点，从而更好的满足降低滤色器厚度和/或改善暗角效应的需求。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管以及浮置扩散区，所述半导体衬底划分为多个像素区；有机光电结构，覆盖所述半导体衬底的一部分像素区，所述有机光电结构包括上极板、下极板以及有机光电材料，其中，所述下极板与所述浮置扩散区电连接，所述有机光电材料堆叠于所述下极板，所述上极板堆叠于所述有机光电材料；滤色器结构，覆盖所述半导体衬底的另一部分像素区。可选的，所述有机光电结构和滤色器结构设置于所述半导体衬底的背面，所述浮置扩散区形成于所述半导体衬底的正面，所述图像传感器还包括：金属线，形成于所述半导体衬底内，所述下极板经由所述金属线与所述浮置扩散区电连接。可选的，所述图像传感器还包括：防反射薄膜，覆盖所述半导体衬底的背面；延伸部，与所述金属线连接且贯穿所述防反射薄膜；其中，所述有机光电结构的下极板位于所述防反射薄膜的表面，且通过所述延伸部与所述金属线电连接。可选的，所述半导体衬底具有第一P型掺杂，所述金属线周围预设范围内的半导体衬底具有第二P型掺杂，且所述第二P型掺杂的掺杂浓度大于所述第一P型掺杂的掺杂浓度。可选的，所述图像传感器还包括：隔离栅格，所述隔离栅格隔离所述多个像素区以及各个像素区上的有机光电结构以及滤色器结构。可选的，所述隔离栅格的顶部表面被所述上极板覆盖。可选的，所述隔离栅格的材料为介质材料。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管以及浮置扩散区，所述半导体衬底划分为多个像素区；形成有机光电结构，所述有机光电结构覆盖所述半导体衬底的一部分像素区，所述有机光电结构包括上极板、下极板以及有机光电材料，其中，所述下极板与所述浮置扩散区电连接，所述有机光电材料堆叠于所述下极板，所述上极板堆叠于所述有机光电材料；形成滤色器结构，所述滤色器结构覆盖所述半导体衬底的另一部分像素区。可选的，所述有机光电结构和滤色器结构设置于所述半导体衬底的背面，所述浮置扩散区形成于所述半导体衬底的正面，所述方法还包括：在所述半导体衬底内形成金属线，所述有机光电结构的下极板经由所述金属线与所述浮置扩散区电连接。可选的，在形成所述有机光电结构和滤色器结构之前，所述图像传感器的形成方法还包括：在所述半导体衬底的背面形成防反射薄膜；形成延伸部，所述延伸部与所述金属线连接且贯穿所述防反射薄膜内；其中，所述有机光电结构的下极板位于所述防反射薄膜的表面，且通过所述延伸部与所述金属线电连接。可选的，形成延伸部包括：对所述防反射薄膜进行刻蚀，以形成薄膜沟槽，所述薄膜沟槽的底部暴露出所述金属线；在所述薄膜沟槽内填充所述延伸部。可选的，所述半导体衬底具有第一P型掺杂，所述金属线周围预设范围内的半导体衬底具有第二P型掺杂，且所述第二P型掺杂的掺杂浓度大于所述第一P型掺杂的掺杂浓度。可选的，所述半导体衬底的正面具有金属互连结构，在所述半导体衬底内形成金属线包括：刻蚀所述半导体衬底以形成金属线沟槽；向所述金属线沟槽内填充金属材料，以形成所述金属线；对所述半导体衬底的背面进行减薄，以暴露出所述金属线的底部；其中，所述金属线与所述浮置扩散区通过所述金属互连结构电连接。可选的，向所述金属线沟槽内填充金属材料，以形成所述金属线包括：在所述金属线沟槽内形成隔离介质薄膜，所述隔离介质薄膜覆盖所述金属线沟槽的侧壁；向所述金属线沟槽内填充所述金属材料，以形成所述金属线。可选的，所述形成有机光电结构包括：形成所述下极板，所述下极板覆盖所述半导体衬底的一部分像素区；形成所述有机光电材料，所述有机光电材料堆叠于所述下极板；形成所述上极板，所述上极板堆叠于所述有机光电材料；其中，在形成所述上极板之前，所述图像传感器的形成方法还包括：形成隔离栅格，所述隔离栅格隔离所述多个像素区，以及各个像素区上的有机光电结构以及滤色器结构。可选的，所述隔离栅格的顶部表面被所述上极板覆盖。可选的，所述隔离栅格的材料为介质材料。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：在本专利技术实施例中，通过采用传统CIS的成熟工艺，根据同一半导体衬底形成有机光电结构和滤色器结构，可以在图像传感器中结合有机光电传感器以及传统CIS的特点，从而针对不同颜色的光线，采用适当的结构吸收光电子，以更好的满足降低滤色器厚度和/或改善暗角效应的需求，并且可以通过复用成熟的CIS制造工艺，降低研发难度。进一步，通过在所述半导体衬底内形成金属线，所述有机光电结构的下极板经由所述金属线与所述浮置扩散区电连接，相比于现有技术中，有机光电传感器被设计成前照式CIS结构，以使下极板直接连接后段金属连线，导致光线传播路径较远，采用本专利技术实施例的方案，可以实现在背照式CIS结构中形成有机光电传感器，减少光线传播路径。进一步，通过设置所述隔离栅格的顶部表面被所述上极板覆盖，可以更好地对有机光电传感器施加外部电压。进一步，所述隔离栅格的材料为介质材料，可以避免外加电压通过隔离栅格进行导电，有助于确保外加电压仅通过上极板、有机光电材料、下极板、金属线传输至所述浮置扩散区。附图说明图1是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图；图2至图9是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图。具体实施方式在现有技术中，有机光电传感器采用有机光电材料吸收光线后产生光电子，得到了广泛关注。具体地，有机光电传感器包括上极板、有机光电材料、下极板，通过在上极板上加电压，实现在下极板收集光电子。然而，现有的有机光电传感器的工艺成熟度有待加强，亟需一种图像传感器，可以采用传统CIS的成熟工艺形成有机光电传感器，降低研发难度，并且可以结合有机光电传感器以及传统CIS的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管以及浮置扩散区，所述半导体衬底划分为多个像素区；有机光电结构，覆盖所述半导体衬底的一部分像素区，所述有机光电结构包括上极板、下极板以及有机光电材料，其中，所述下极板与所述浮置扩散区电连接，所述有机光电材料堆叠于所述下极板，所述上极板堆叠于所述有机光电材料；滤色器结构，覆盖所述半导体衬底的另一部分像素区。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管以及浮置扩散区，所述半导体衬底划分为多个像素区；有机光电结构，覆盖所述半导体衬底的一部分像素区，所述有机光电结构包括上极板、下极板以及有机光电材料，其中，所述下极板与所述浮置扩散区电连接，所述有机光电材料堆叠于所述下极板，所述上极板堆叠于所述有机光电材料；滤色器结构，覆盖所述半导体衬底的另一部分像素区。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述有机光电结构和滤色器结构设置于所述半导体衬底的背面，所述浮置扩散区形成于所述半导体衬底的正面，所述图像传感器还包括：金属线，形成于所述半导体衬底内，所述下极板经由所述金属线与所述浮置扩散区电连接。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，还包括：防反射薄膜，覆盖所述半导体衬底的背面；延伸部，与所述金属线连接且贯穿所述防反射薄膜；其中，所述有机光电结构的下极板位于所述防反射薄膜的表面，且通过所述延伸部与所述金属线电连接。4.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述半导体衬底具有第一P型掺杂，所述金属线周围预设范围内的半导体衬底具有第二P型掺杂，且所述第二P型掺杂的掺杂浓度大于所述第一P型掺杂的掺杂浓度。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：隔离栅格，所述隔离栅格隔离所述多个像素区以及各个像素区上的有机光电结构以及滤色器结构。6.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述隔离栅格的顶部表面被所述上极板覆盖。7.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述隔离栅格的材料为介质材料。8.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管以及浮置扩散区，所述半导体衬底划分为多个像素区；形成有机光电结构，所述有机光电结构覆盖所述半导体衬底的一部分像素区，所述有机光电结构包括上极板、下极板以及有机光电材料，其中，所述下极板与所述浮置扩散区电连接，所述有机光电材料堆叠于所述下极板，所述上极板堆叠于所述有机光电材料；形成滤色器结构，所述滤色器结构覆盖所述半导体衬底的另一部分像素区。9.根据权利要求8所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述有机光电结构和滤色器结构设置于所述半导体衬底的背面，所述浮置扩散区形成于所述半导体衬底的正面，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄增智，罗加聘，李天慧，黄晓橹，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32