一种CMOS图像传感器及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种CMOS图像传感器及其制作方法，该方法包括以下步骤：提供基质层；形成感光单元于基质层中，感光单元包括在水平方向上依次排列的透明电极层、感光层及金属电极层。本发明专利技术中，感光单元可以作为像素结构中的感光部件以替代光电二极管，由于感光层的感光表面纵向设置，因此可以极大提高像素密度，且由于不需要额外的滤光板，像素尺寸易于进一步做小。感光单元也可以作为像素结构之间的隔离结构，一光电二极管四周的感光层可以吸收该光电二极管射向临近光电二极管的光线，并转化为光电信号，因此，入射光线的能量利用率较高，像素的满阱容量也较高，且光学串扰可以得到有效抑制，并且由于入射光线的能量利用率较高，像素尺寸可以做得更小。

【技术实现步骤摘要】
一种CMOS图像传感器及其制作方法
本专利技术属于光学
，涉及一种CMOS图像传感器及其制作方法。
技术介绍
传统的基于拜尔滤色镜(Bayerfilters)的彩色CMOS图像传感器(CIS)，其色彩不同的感光单元顶部具有不同的滤光板，其感光单元为光电二极管。随着人们对成像分辨率要求的不断提高，CIS中感光二极管的面积越做越小。然而感光二极管的感光灵敏度以及满阱容量随着其面积越小而变差，因此像素(pixel)尺寸的缩小受到了限制；同时感光单元顶部的滤光板也进一步限制了像素尺寸的缩小。因此，如何在保证感光性能的同时进一步减小像素尺寸，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种CMOS图像传感器及其制作方法，用于解决传统光电二极管尺寸难以进一步缩小的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种CMOS图像传感器的制作方法，包括以下步骤：提供一基质层；形成感光单元于所述基质层中，所述感光单元包括在水平方向上依次排列的透明电极层、感光层及金属电极层。可选地，形成所述感光单元于所述基质层中包括以下步骤：形成通孔于所述基质层中；形成所述感光层于所述通孔中，所述感光层覆盖所述通孔的侧壁；形成所述透明电极层于所述通孔中，所述透明电极层覆盖所述感光层的侧壁；形成光疏介质层于所述通孔中，所述光疏介质层覆盖所述透明电极层的侧壁；去除所述感光层四周的所述基质层；形成所述金属电极层于所述感光层的四周。可选地，形成多个所述感光单元于所述基质层中，相邻两个所述感光单元的所述金属电极层相连。可选地，形成多个所述感光单元于所述基质层中，多个所述感光单元包括多个第一感光单元、多个第二感光单元及多个第三感光单元，所述第一感光单元包括第一感光层，所述第二感光单元包括第二感光层，所述第三感光单元包括第三感光层，所述第一感光层用于感应红光，所述第二感光层用于感应绿光，所述第三感光层用于感应蓝光。可选地，多个所述第一感光单元、多个所述第二感光单元及多个所述第三感光单元呈拜耳阵列排布或蜂窝阵列排布。可选地，还包括形成读出电路的步骤，所述读出电路与所述感光单元电连接以读出所述感光单元产生的光电信号。可选地，还包括形成微结构及光线反射层的步骤，所述微结构位于所述感光单元的上表面以散射光线，所述光线反射层位于所述感光单元的下表面。可选地，形成所述感光单元于所述基质层中包括以下步骤：形成隔离槽于所述基质层中；形成隔离层于所述隔离槽中，所述隔离层覆盖所述隔离槽的侧壁；形成所述透明电极层于所述隔离槽中，所述透明电极层覆盖所述隔离层的侧壁；形成所述感光层于所述隔离槽中，所述感光层覆盖所述透明电极层的侧壁；形成所述金属电极层于所述隔离槽中，所述金属电极层覆盖所述感光层的侧壁。可选地，所述基质层中设有在水平方向上间隔排列的多个光电二极管，所述隔离槽位于相邻所述光电二极管之间。可选地，多个所述光电二极管包括第一光电二极管、第二光电二极管及第三光电二极管，所述第一光电二极管用于感应红光，所述第二光电二极管用于感应绿光，所述第三光电二极管用于感应蓝光，所述感光层用于感应可见光范围内的光线。可选地，还包括形成读出电路的步骤，所述读出电路与所述感光单元电连接以读出所述感光单元产生的光电信号。可选地，还包括形成滤光片及微透镜的步骤，所述滤光片位于所述光电二极管与所述微透镜之间。可选地，所述感光层包括有机感光材料。可选地，所述有机感光材料包括富勒烯衍生物。可选地，所述感光层的厚度范围是50-100nm。本专利技术还提供一种CMOS图像传感器，包括：基质层；感光单元，位于所述基质层中，所述感光单元包括在水平方向上依次排列的透明电极层、感光层及金属电极层。可选地，所述感光单元包括光疏介质层，所述透明电极层环绕于所述光疏介质层四周，所述感光层环绕于所述透明电极层四周，所述金属电极层环绕所述感光层四周。可选地，所述CMOS图像传感器包括多个所述感光单元，相邻两个所述感光单元的所述金属电极层相连。可选地，所述CMOS图像传感器包括多个所述感光单元，多个所述感光单元包括多个第一感光单元、多个第二感光单元及多个第三感光单元，所述第一感光单元包括第一感光层，所述第二感光单元包括第二感光层，所述第三感光单元包括第三感光层，所述第一感光层用于感应红光，所述第二感光层用于感应绿光，所述第三感光层用于感应蓝光。可选地，多个所述第一感光单元、多个所述第二感光单元及多个所述第三感光单元呈拜耳阵列排布或蜂窝阵列排布。可选地，所述CMOS图像传感器还包括读出电路，所述读出电路与所述感光单元电连接以读出所述感光单元产生的光电信号。可选地，所述CMOS图像传感器还包括微结构及光线反射层，所述微结构位于所述感光单元的上表面以散射光线，所述光线反射层位于所述感光单元的下表面。可选地，所述基质层中设有在水平方向上间隔排列的多个光电二极管，不同所述光电二极管分别被不同的所述感光单元所环绕，其中，所述透明电极层环绕于所述光电二极管四周，所述感光层环绕于所述透明电极层四周，所述金属电极层环绕于所述感光层四周，相邻两个所述感光单元的所述金属电极层相连。可选地，所述CMOS图像传感器还包括设于所述光电二极管与所述感光单元之间的隔离层。可选地，多个所述光电二极管包括第一光电二极管、第二光电二极管及第三光电二极管，所述第一光电二极管用于感应红光，所述第二光电二极管用于感应绿光，所述第三光电二极管用于感应蓝光，所述感光层用于感应可见光范围内的光线。可选地，所述CMOS图像传感器还包括读出电路，所述读出电路与所述感光单元电连接以读出所述感光单元产生的光电信号。可选地，所述CMOS图像传感器还包括滤光片及微透镜，所述滤光片位于所述光电二极管与所述微透镜之间。可选地，所述感光层包括有机感光材料。可选地，所述有机感光材料包括富勒烯衍生物。可选地，所述感光层的厚度范围是50-100nm。如上所述，本专利技术的CMOS图像传感器及其制作方法中，感光单元包括在水平方向上依次排列的透明电极层、感光层及金属电极层，其中所述感光单元可以作为像素结构中的感光部件，用以替代传统的光电二极管，由于感光层的感光表面纵向设置，因此可以极大提高像素密度，且由于不需要额外的滤光板，像素的尺寸易于进一步做小。本专利技术中，所述感光单元也可以作为像素结构之间的隔离结构，一光电二极管四周的感光层可以吸收该光电二极管射向临近光电二极管的光线，并转化为光电信号，因此，入射光线的能量利用率较高，像素的满阱容量也较高，且光学串扰可以得到有效抑制，并且由于入射光线的能量利用率较高，像素的尺寸可以做得更小，使得CMOS图像传感器的像素密度得到提高。附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：/n提供一基质层；/n形成感光单元于所述基质层中，所述感光单元包括在水平方向上依次排列的透明电极层、感光层及金属电极层。/n

【技术特征摘要】
1.一种CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一基质层；
形成感光单元于所述基质层中，所述感光单元包括在水平方向上依次排列的透明电极层、感光层及金属电极层。


2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，形成所述感光单元于所述基质层中包括以下步骤：
形成通孔于所述基质层中；
形成所述感光层于所述通孔中，所述感光层覆盖所述通孔的侧壁；
形成所述透明电极层于所述通孔中，所述透明电极层覆盖所述感光层的侧壁；
形成光疏介质层于所述通孔中，所述光疏介质层覆盖所述透明电极层的侧壁；
去除所述感光层四周的所述基质层；
形成所述金属电极层于所述感光层的四周。


3.根据权利要求2所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：形成多个所述感光单元于所述基质层中，相邻两个所述感光单元的所述金属电极层相连。


4.根据权利要求2所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：形成多个所述感光单元于所述基质层中，多个所述感光单元包括多个第一感光单元、多个第二感光单元及多个第三感光单元，所述第一感光单元包括第一感光层，所述第二感光单元包括第二感光层，所述第三感光单元包括第三感光层，所述第一感光层用于感应红光，所述第二感光层用于感应绿光，所述第三感光层用于感应蓝光。


5.根据权利要求4所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：多个所述第一感光单元、多个所述第二感光单元及多个所述第三感光单元呈拜耳阵列排布或蜂窝阵列排布。


6.根据权利要求2所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：还包括形成读出电路的步骤，所述读出电路与所述感光单元电连接以读出所述感光单元产生的光电信号。


7.根据权利要求2所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：还包括形成微结构及光线反射层的步骤，所述微结构位于所述感光单元的上表面以散射光线，所述光线反射层位于所述感光单元的下表面。


8.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，形成所述感光单元于所述基质层中包括以下步骤：
形成隔离槽于所述基质层中；
形成隔离层于所述隔离槽中，所述隔离层覆盖所述隔离槽的侧壁；
形成所述透明电极层于所述隔离槽中，所述透明电极层覆盖所述隔离层的侧壁；
形成所述感光层于所述隔离槽中，所述感光层覆盖所述透明电极层的侧壁；
形成所述金属电极层于所述隔离槽中，所述金属电极层覆盖所述感光层的侧壁。


9.根据权利要求8所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：所述基质层中设有在水平方向上间隔排列的多个光电二极管，所述隔离槽位于相邻所述光电二极管之间。


10.根据权利要求9所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：多个所述光电二极管包括第一光电二极管、第二光电二极管及第三光电二极管，所述第一光电二极管用于感应红光，所述第二光电二极管用于感应绿光，所述第三光电二极管用于感应蓝光，所述感光层用于感应可见光范围内的光线。


11.根据权利要求8所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：还包括形成读出电路的步骤，所述读出电路与所述感光单元电连接以读出所述感光单元产生的光电信号。


12.根据权利要求8所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：还包括形成滤光片及微透镜的步骤，所述滤光片位于所述光电二极管与所述微透镜之间。


13.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：所述感光层包括有机感光材料。


14.根据权利要求13所述的CMO...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡欢，朱克宝，陈世平，陈鹏堃，
申请(专利权)人：联合微电子中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50