高光电转换效率和低暗电流的图像传感器制造技术

示例实施方式涉及一种配置为实现高光电转换效率和低暗电流的图像传感器。该图像传感器包括：第一电极和第二电极、提供在第一电极与第二电极之间的多个光探测层、以及提供在光探测层之间的夹层。光探测层将入射光转换成电信号并包括半导体材料。夹层包括具有电导率各向异性的金属性材料或半金属性材料。

【技术实现步骤摘要】
高光电转换效率和低暗电流的图像传感器
示例实施方式涉及图像传感器和/或涉及配置为实现高光电转换效率和/或低暗电流的图像传感器。
技术介绍
图像传感器通常指用于将光学图像转换成电信号的光电器件，并且被用在例如照相机、动作识别照相机、触摸面板、光探测和测距(LiDAR)系统、以及三维(3D)传感器的各种各样的领域中。目前，正在开发可容易地生产并且高可靠的硅基互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。当在低光度下或者在LiDAR系统或3D传感器中使用时，图像传感器可以探测小的光信号。照此，能够实现高光电转换效率的图像传感器是有益的。
技术实现思路
示例实施方式涉及能够既实现高光电转换效率又实现低暗电流的图像传感器。额外的示例实施方式将在以下描述中被部分地阐述且部分将自该描述明显或者可以通过示例实施方式的实践而被了解。根据一示例实施方式，一种图像传感器包括：彼此间隔开的第一电极和第二电极，提供在第一电极与第二电极之间用于将入射光转换成电信号并包括半导体材料的多个光探测层，以及提供在光探测层之间并包括具有电导率各向异性的金属性材料或半金属性材料的夹层。夹层可以在基本上垂直于该夹层的方向上具有与基本上平行于该夹层的方向上的电导率相比更低的电导率。光电流可以由于入射光而在光探测层与夹层之间产生。夹层可以包括WTe2或具有至少一个层的石墨烯。夹层可以具有约0.05nm到约10cm的厚度。例如，夹层可以具有约0.1nm到约100μm的厚度。光探测层可以包括例如硅(Si)、过渡金属二硫族化合物(TMDC)、量子点和有机半导体材料中的至少一种。TMDC可以包括例如诸如钼(Mo)、钨(W)、铌(Nb)、钒(V)、钽(Ta)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、锝(Tc)、铼(Re)和铜(Cu)的一种过渡金属、以及诸如硫(S)、硒(Se)和碲(Te)的一种硫族元素。第一电极和第二电极中的至少一个可以是透明电极。透明电极可以包括例如透明导电氧化物(TCO)或石墨烯。光电转换效率和暗电流可以通过控制光探测层和夹层中的至少一个的费米能级而被调节。或者，光电转换效率和暗电流可以通过控制夹层的厚度以及光探测层和夹层中的至少一个的掺杂密度而被调节。根据一示例实施方式，一种图像传感器包括：基板，与基板间隔开并提供在基板上方的第一电极，提供在第一电极与基板之间用于将入射光转换成电信号并包括半导体材料的多个光探测层，以及提供在光探测层之间并包括具有电导率各向异性的金属性材料或半金属性材料的夹层。基板可以包括导电基板。导电基板可以包括例如硅基板。图像传感器还可以包括提供在基板与基板上方所提供的光探测层之间的绝缘层。在这种情况下，基板与基板上方所提供的光探测层可以通过提供在绝缘层中的通路孔而彼此电连接。图像传感器还可以包括提供在绝缘层与绝缘层上方所提供的光探测层之间的第二电极。基板可以包括绝缘基板。在这种情况下，图像传感器还可以包括提供在基板上的第二电极。夹层在垂直于该夹层的方向上具有与平行于该夹层的方向上的电导率相比更低的电导率。夹层可以包括例如WTe2或具有至少一个层的石墨烯。夹层可以具有例如约0.05nm到约10cm的厚度。光探测层可以包括例如硅(Si)、过渡金属二硫族化合物(TMDC)、量子点和有机半导体材料中的至少一种。第一电极可以是透明电极。透明电极可以包括例如透明导电氧化物(TCO)或石墨烯。示例实施方式涉及一种图像传感器，其包括：由多个光探测层隔开的第一电极和第二电极，所述多个光探测层中的一个或更多个包括半导体材料；以及在光探测层之间的夹层，夹层具有电导率各向异性。附图说明这些和/或另外的示例实施方式将由以下结合附图的对实施方式的描述变得明显且更易理解，附图中：图1是根据一示例实施方式的图像传感器的剖视图；图2A是具有一般结构的图像传感器的剖视图；图2B是根据一示例实施方式的图像传感器的剖视图；图3是对比地示出图2A和2B中所示的图像传感器的暗电流和光电转换效率的曲线图。图4A和4B是示出基于根据一示例实施方式的图像传感器中的夹层的厚度变化的暗电流和光电转换效率的曲线图；图5是根据另一示例实施方式的图像传感器的剖视图；图6是根据另一示例实施方式的彩色图像传感器的剖视图；图7是根据另一示例实施方式的图像传感器的透视图；图8是图7中所示的图像传感器的剖视图；图9是根据另一示例实施方式的图像传感器的透视图；图10是图9中所示的图像传感器的剖视图；图11是根据另一示例实施方式的图像传感器的剖视图；图12A和12B示出根据至少一个示例实施方式的探测生物特征区域(biometricregion)的方法的一示例；图13是示出根据一些示例实施方式的包括光学相位阵列(OPA)的光探测和测距(LiDAR)系统的配置的图；图14是图13的LiDAR系统的透视图；以及图15是示出根据至少一个示例实施方式的深度图像测量系统的示意性配置的图。具体实施方式现在将详细参照其示例在附图中示出的示例实施方式，其中相同的附图标记始终指相同的元件。在这方面，示例实施方式可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于的此所阐明的描述。因此，下面仅通过参照图来描述示例实施方式。诸如“中的至少一个”的表述当在一列元素之后时，修饰整列元素，而不修饰该列中的个别元素。当术语“大约”或“基本上”在本说明书中结合数值使用时，意思是相关的数值包括围绕所述及的数值±10％的公差。此外，当本说明书中提及百分数时，意思指这些百分数是基于重量的，即重量百分数。表述“多达”包括零到所表述的上限的量以及其间的所有值。当范围被指定时，该范围包括其间的所有值，诸如0.1％的增量。此外，当词语“大体上”和“基本上”结合几何形状使用时，意思是不要求所述几何形状的准确性，而是对该形状的偏离在本公开的范围内。虽然实施方式的管状元件可以是圆柱形的，但是其它管状剖面形式也就预料中的，诸如正方形、矩形、椭圆形、三角形等等。图1是根据一示例实施方式的图像传感器100的剖视图。参照图1，图像传感器100包括彼此间隔开的第一电极111和第二电极112、提供在第一电极111与第二电极112之间的第一光探测层121和第二光探测层122、以及提供在第一光探测层121与第二光探测层122之间的夹层130。第一电极111和第二电极112可以分别是例如上电极和下电极。第一电极111和第二电极112中的至少一个可以是透明电极。例如，当外部光入射到用作上电极的第一电极111上时，第一电极111可以是透明电极。在这种情况下，第二电极112可以是金属电极。然而，第二电极112不限于此，并且也可以像第一电极111那样是透明电极。透明电极可以包括例如透明导电氧化物(TCO)或石墨烯。这里，TCO可以包括从例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、ZnO、SnO2、锑掺杂的锡氧化物(ATO)、铝掺杂的锌氧化物(AZO)、镓掺杂的锌氧化物(GZO)、TiO2和氟掺杂的锡氧化物(FTO)中选择的至少一种材料。然而，TCO不限于此。石墨烯可以具有单层或多层结构。金属电极可以包括从由例如铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)和铬(Cr)组成的组中选择的至少一种材料。然而，金属电极不限于此。当外部光入射到用作下电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：彼此间隔开的第一电极和第二电极；在所述第一电极与所述第二电极之间并配置为将入射光转换成电信号的多个光探测层，所述多个光探测层中的一个或更多个包括半导体材料；以及夹层，其在所述多个光探测层之间并包括具有电导率各向异性的金属性材料或半金属性材料。

【技术特征摘要】
2016.11.08 KR 10-2016-01481861.一种图像传感器，包括：彼此间隔开的第一电极和第二电极；在所述第一电极与所述第二电极之间并配置为将入射光转换成电信号的多个光探测层，所述多个光探测层中的一个或更多个包括半导体材料；以及夹层，其在所述多个光探测层之间并包括具有电导率各向异性的金属性材料或半金属性材料。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述夹层在垂直于所述夹层的方向上具有与平行于所述夹层的方向上的电导率相比更低的电导率。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中光电流由于入射光而在所述多个光探测层与所述夹层之间产生。4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述夹层包括WTe2或具有至少一个层的石墨烯。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述夹层具有约0.05nm到约10cm的厚度。6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中所述夹层具有约0.1nm到约100μm的厚度。7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个光探测层包括硅(Si)、过渡金属二硫族化合物、量子点和有机半导体材料中的至少一种。8.根据权利要求7所述的图像传感器，其中所述过渡金属二硫族化合物包括钼(Mo)、钨(W)、铌(Nb)、钒(V)、钽(Ta)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、锝(Tc)、铼(Re)和铜(Cu)中的一种以及硫(S)、硒(Se)和碲(Te)中的一种。9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一电极和所述第二电极中的至少一个是透明电极。10.根据权利要求9所述的图像传感器，其中所述透明电极包括透明导电氧化物或石墨烯。11.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个光探测层和所述夹层中的至少一个被配置为经由费米能级的控制而调节光电转换效率和暗电流。12.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述夹层被配置为经由其厚度的控制而调节光电转换效率和暗电流，以及所述多个光探测层和所述夹层中的至少一个被配置为经由其掺杂密度而调节光电转换效率和暗电流。13.一种图像传感器，包括：基板；与所述基板间隔开并在所述基板上方的第一电极；在所述第一电极与所述基板之间并...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵常玹，李载昊，李殷奎，朴晟准，李基荣，许镇盛，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR