图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种图像传感器及其制造方法。该图像传感器可以包括位于衬底上的晶体管电路和设置在该晶体管电路上方的光电二极管。该光电二极管可以包括碳纳米管和位于碳纳米管上的导电聚合物层。可以将透明导电电极设置在碳纳米管上。本发明专利技术可以提高量子效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。技术背景典型CMOS图像传感器包括用于接收光学信号以将光学信号转换为电 信号的光电二极管区域和用于处理电信号的晶体管区域。依据现有技术，光电二极管和晶体管被水平设置在CMOS图像传感器中。换言之，在依据现有技术的CMOS图像传感器中，将光电二极管和晶体 管设置在衬底上，以使它们水平地互相邻近。因此，需要额外的用于光电二 极管的区域。因此，可能减小填充系数区域(fill factor area)，进而使分辨 率受到限制。另外，在同时制造光电二极管和晶体管时，依据现有技术的CMOS图像 传感器难以使制造工艺最优化。此外，在依据现有技术的CMOS图像传感器中，如果像素的尺寸增加， 则CMOS图像传感器的分辨率会降低。同样地，如果用于光电二极管的区域 减小，则图像传感器的灵敏度会减小。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及一种。本专利技术的实施例提供一种，该图像传感器包括 能够提升量子效率的光电二极管。依据实施例，提供一种能够提高分辨率和灵敏度的图像传感器及其制造 方法。本专利技术实施例采用垂直设置的光电二极管。此外，实施例可以防止在光 电二极管中形成某些缺陷。依据实施例的图像传感器可包括衬底上的电路、连接至该衬底上的电 路的低互连、低互连上的碳纳米管(carbon nanotube)、碳纳米管上的导电 聚合物层和碳纳米管上的透明导电电极。依据实施例的制造图像传感器的方法可包括在衬底上形成电路；在衬 底上形成连接至电路的低互连；在低互连上形成碳纳米管；在碳纳米管上形 成导电聚合物层；以及在碳纳米管上形成透明导电电极。本专利技术能够提高量子效率。附图说明图1是显示依据本专利技术实施例的图像传感器的横截面视图。 图2A至图2F是用于描述依据本专利技术实施例的图像传感器的制造方法的 横截面视图。图3是依据本专利技术实施例的图像传感器的横截面视图。 图4是依据本专利技术实施例的图像传感器的横截面视图。 图5是依据本专利技术实施例的图像传感器的横截面视图。 图6是依据本专利技术实施例的图像传感器的横截面视图。具体实施方式此后，将参考所附附图描述依据实施例的。 在实施例的描述中，应理解的是，在层被称为在另一层或衬底上时， 它可以直接在另一层或衬底上，或者还可以存在中间层。另外，应理解的是， 在层被称为在另一层下时，它可以直接在另一层下，或者还可以存在 一层或多层中间层。此外，还应理解的是，在层被称为在两层之间时， 它可以是在这两层之间的唯一层，或者还可以存在一层或多层中间层。参考图l，图像传感器可以包括形成在衬底UO上的光电二极管。光电 二极管可以包括碳纳米管150和形成在碳纳米管150上的导电聚合物层 (conductive polymer layer) 160。透明导电电极(TCE) 170可以形成在碳纳 米管150和导电聚合物层160上。尽管在图中没有示出，但衬底110配置有 用于各个像素的电路。低互连(lower interconnection) 140可以通过例如形 成在位于衬底110上的层间介电层120上的互连130而将光电二极管连接到衬底110上的电路。依据实施例，在碳纳米管150中传送电子的过程可以如下。具体地，可以通过外部光而在导电聚合物层160中产生电子和空穴。然后，可方便地、快速地通过碳纳米管150将电子传送至低互连140。根据碳纳米管150的结构，其可以具有金属性质或半导体性质。此外，碳纳米管150可以具有单壁结构或多壁结构。在这种情况中，单壁结构指的是以单圆柱形结构制造碳纳米管150，多壁结构指的是碳纳米管150具有多层结构。在另一实施例中，图像传感器可以包括像素之间的绝缘体180，以禁止像素之间的串扰(cross-talk)。在实施例中，可以在光电二极管之间设置绝缘体180。在具体实施例中，绝缘体180包括第一绝缘部件182、金属部件184和第二绝缘部件186。在又一实施例中，可以在光电二极管上形成滤色镜190和微透镜200。 因此，本专利技术可以将晶体管电路和光电二极管垂直集成。 依据本专利技术的实施例，可以使用碳纳米管来形成光电二极管。通过使用碳纳米管，可以升高量子效率。此外，由于晶体管电路和光电二极管的垂直集成，因此填充因数可以接近100%。依据题述(subject)图像传感器的实施例，其灵敏度高于同样像素尺寸 的现有技术的灵敏度。此外，与常规技术的制造成本相比，在实现同样的分辨率时，依据题述 图像传感器的实施例可以降低制造成本。因为电路和光电二极管的垂直集成，在不降低灵敏度下，可以在各个单 位像素中实现更复杂的电路。此外，可以在光电二极管下方设置附加的片上电路(on-chip circuitry) 以提高图像传感器的性能。另外，可以实现小尺寸元件并且降低制造成本。因为可以采用垂直集成的光电二极管，所以可以减少光电二极管中出现 的缺陷。此后，将参考图2A至图2F来描述依据实施例的图像传感器的制造方法。 参考图2A，可以将衬底110设置为具有形成在其上的电路(未示出)。可以在衬底110上形成层间介电层120和互连130。可以在层间介电层120上形成低互连层140，以与互连130电连接。接下来，可以在低互连140上形成催化剂层152。在某些实施例中，催 化剂层152可以包括具有铁磁性质的钴(Co)、铁(Fe)或镍(Ni)。依据实施例，由于可以在包含具有铁磁性质的Co、 Fe或Ni的层上沉积 碳纳米管150，所以可以利用催化剂层152选择性地沉积碳纳米管150。因此，如图2B中所示，通过光刻工艺可以选择性地将催化剂层152和 低互连140图案化，提供将沉积碳纳米管150的区域。参考图2C，可以接着将碳纳米管150选择性地沉积在剩余的催化剂层 152上。例如，可以在催化剂层152上垂直沉积厚度在IOA至100000A范围 内的碳纳米管150。依据实施例，在沉积碳纳米管150之前，可以通过等离子体处理来激活 催化剂层152。激活的等离子体处理可以促使碳纳米管150的选择性沉积。参照图2D，可以使用导电聚合物层160来涂敷碳纳米管150。导电聚合 物层160可以包括共轭聚合物(conjugated polymer)。例如，导电聚合物层160可以包括但不限于聚噻吩(polythiophene)及 其衍生物(诸如3,4-乙烯二氧噻吩(3,4-ethylenedioxythiophene))和聚苯胺 及其衍生物(诸如聚吡咯(polypyrrol))。可选择地，导电聚合物层160可 以包括具有共轭结构的聚合物。通过热固化工艺或UV固化工艺，可以将聚 合物材料涂敷在衬底上，。在一个实施例中，实质上，可以通过将上述导电 聚合物的单体涂敷在原位置上来形成导电聚合物层160。接下来，可以在碳纳米管150上沉积透明导电电极(TCE) 170。参考图2E，通过光刻和蚀刻工艺，可以将所得到的结构图案化，以形成 包含有碳纳米管150的光电二极管，其中该光电二极管被例如单位像素分离。参考图2F，可以设置绝缘体180以阻止像素之间的串扰。绝缘体180 可以包括第一绝缘部件182、金属部件184和第二绝缘部件186。第一绝缘 部件182和第二绝缘部件186可以为氧化层。在一个实施例中，可以通过顺序形成第一氧化层、金属层和第二氧化层， 然后实施诸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：衬底，包括晶体管电路；低互连，位于所述衬底上，连接至所述晶体管电路；碳纳米管，位于所述低互连上；和导电聚合物层，位于所述碳纳米管上。

【技术特征摘要】
KR 2007-5-16 10-2007-00475891.一种图像传感器，包括衬底，包括晶体管电路；低互连，位于所述衬底上，连接至所述晶体管电路；碳纳米管，位于所述低互连上；和导电聚合物层，位于所述碳纳米管上。2. 依据权利要求1所述的图像传感器，其中所述碳纳米管掺杂有第二导 电类型材料。3. 依据权利要求2所述的图像传感器，进一步包括第一导电类型导电 层，位于所述低互连上且位于所述碳纳米管下。4. 依据权利要求3所述的图像传感器，进一步包括本征层，位于所述第 一导电类型导电层上且位于所述碳纳米管下。5. 依据权利要求1所述的图像传感器，其中碳纳米管掺杂有第一导电类 型材料。6. 依据权利要求5所述的图像传感器，进一步包括第二导电类型导电 层，位于所述碳纳米管上。7. 依据权利要求6所述的图像传感器，进一步包括本征层，位于所述碳 纳米管上且位于第二导电类型导电层下。8. 依据权利要求1所述的图像传感器，其中所述导电聚合物层包括彩色 聚合物。9. 依据权利要求1所述的图像传感器，进一步包括在碳纳米管上的透明 导电电极。10. —种图像传感器的制造方法，包括步骤 提供包括晶体管电路的衬底；在所述衬底上形成低互连，所述低互连连接到所述晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈千万，
申请(专利权)人：东部高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]