一種圖像傳感器結(jié)構(gòu)及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圖像傳感器結(jié)構(gòu)及其制作方法，通過在CMOS圖像傳感器結(jié)構(gòu)中環(huán)繞接觸下電極設(shè)置導(dǎo)電屏蔽環(huán)，形成電場(chǎng)隔離，可利用施加在其上的電壓限制光敏量子點(diǎn)薄膜中光生載流子的流動(dòng)方向，將連續(xù)的薄膜分成不同的區(qū)域，從而降低了像素間串?dāng)_；同時(shí)，通過施加不同的屏蔽電壓還可以改變分隔所成區(qū)域的大小，適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，從而取得分辨率和靈敏度的平衡；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作時(shí)可不增加額外工藝步驟與成本，且抗串?dāng)_效果顯著。
【專利說明】
一種圖像傳感器結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種低串?dāng)_的圖像傳感器結(jié)構(gòu)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像傳感器是把光學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的器件。傳統(tǒng)的固態(tài)圖像傳感器可包括CCD(電荷耦合裝置)圖像傳感器和CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器兩大類。
[0003]CMOS圖像傳感器由于在像素陣列中采用了有源像素傳感器，且采用CMOS集成電路工藝制程，可將像素陣列光敏結(jié)構(gòu)和其他CMOS模擬、數(shù)字電路集成到同一塊芯片上。高度集成不但可減少整機(jī)芯片數(shù)量，降低整機(jī)功耗和封裝成本，而且芯片內(nèi)部直接信號(hào)連接還有利于信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量和速度，從而提高圖像轉(zhuǎn)換的質(zhì)量。因此，CMOS圖像傳感器已成為目前市場(chǎng)上的主流技術(shù)。
[0004]然而，傳統(tǒng)的CMOS圖像技術(shù)仍具有一定的局限性。在CMOS圖像傳感器結(jié)構(gòu)中，緊鄰于電路的光敏元件通常是注入硅襯底的Pn結(jié)。由于堆疊于襯底表面上的CMOS電路所需要的金屬層數(shù)量增加，pn結(jié)被放置在深阱的底部，為避免光串?dāng)_，必須使用昂貴又復(fù)雜的光學(xué)部件。另一方面，相鄰像素Pn結(jié)之間缺乏很好的電隔離措施，光生載流子可能會(huì)穿過襯底到達(dá)鄰近像素，造成像素間的串?dāng)_。
[0005]為克服上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中提出了一種在襯底讀出電路之上制作光敏層的像素結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參閱圖1，圖1是現(xiàn)有的一種光敏層制作在襯底讀出電路之上的圖像傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該圖像傳感器自下而上包括制作有晶體管和電容201的硅基襯底101，制作有通孔202、金屬互連線203和接觸下電極204的金屬間介質(zhì)層205，位于金屬間介質(zhì)層205上、作為光敏層的光敏量子點(diǎn)薄膜301以及透明導(dǎo)電上電極401。
[0006]在圖1的圖像傳感器結(jié)構(gòu)中，晶體管和電容201采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制作在硅基襯底101上，完成像素電路重置、曝光、讀取等操作并存儲(chǔ)采集到的光生電荷;通過通孔202和金屬互連線203完成像素陣列間及與外圍控制電路的連接，同時(shí)將接觸下電極204與重置管和(或)存儲(chǔ)電容相連，便于光生電荷的采集與存儲(chǔ)，接觸下電極204要選擇具有合適功函數(shù)的金屬(例如TiN)，使之與其接觸的量子點(diǎn)薄膜301具有良好的歐姆接觸;量子點(diǎn)薄膜301由彼此獨(dú)立的量子點(diǎn)密集堆積而成，彼此間距一般小于0.5nm，以保證電子能在薄膜中有效地傳導(dǎo);量子點(diǎn)薄膜可采用旋涂(spin coating)或噴涂(spray coating)量子點(diǎn)溶液的方式成膜，量子點(diǎn)溶液可通過化學(xué)合成的方法制成膠體溶液，量子點(diǎn)成分包括但不限于CdS、CdSe、卩(^、(:111113、111?及其殼層((30^-811611)結(jié)構(gòu)；透明導(dǎo)電上電極401位于量子點(diǎn)薄膜之上，其材料包括但不限于氧化銦錫(ITO)、氟化氧化錫(FTO)。在透明導(dǎo)電上電極401上通常還可進(jìn)一步制作鈍化層、濾鏡、微透鏡等結(jié)構(gòu)。
[0007]上述圖像傳感器工作時(shí)，首先由硅基電路進(jìn)行重置操作，此時(shí)接觸下電極將被重置為高電位，同時(shí)與之連接的晶體管和電容將被充電；之后是曝光操作，如圖3所示，由于上電極401接地，量子點(diǎn)薄膜301受到光照激發(fā)出電子空穴對(duì)，受到電場(chǎng)作用，空穴將向透明導(dǎo)電上電極401運(yùn)動(dòng)，電子匯聚于下電極204，從而改變與之相連的晶體管與電容電荷量;之后的讀出操作將電荷量轉(zhuǎn)化為電壓值傳輸?shù)酵鈬娐贰?br>[0008]在上述的圖像傳感器結(jié)構(gòu)中，量子點(diǎn)薄膜光敏層位于讀出電路的最上方，不會(huì)受互連導(dǎo)線的影響，可具有100%的填充系數(shù)；同時(shí)，光敏層很薄，可以抑制部分光生載流子的橫向擴(kuò)散。但是，在此結(jié)構(gòu)中，光敏層往往是一層連續(xù)的薄膜，像素之間沒有明顯界限，因而像素間串?dāng)_也不可能降到很低的水平。如圖2所示，各個(gè)接觸下電極204之間形成具有一定間距的陣列式布局，并在垂直方向上與一個(gè)個(gè)像素相對(duì)應(yīng)?？梢钥闯觯捎谙噜徬袼刂g(即圖示的接觸下電極之間)沒有電隔離結(jié)構(gòu)，使得其上呈連續(xù)狀態(tài)的量子點(diǎn)薄膜也缺少明確的物理邊界。從而如圖3所示，介于兩像素之間的光生電子將可能流向任意一邊電極(如圖示兩側(cè)的斜向箭頭所指)，而遠(yuǎn)離下電極的光生載流子還可能會(huì)流向相鄰像素的電極，從而不能明確像素的邊界，造成像素之間的串?dāng)_。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)中采用的量子點(diǎn)薄膜雖然很薄，可以在一定程度上抑制像素間串?dāng)_效應(yīng)，但要想進(jìn)一步優(yōu)化傳感器的性能，仍需要考慮在形成像素間有效電隔離方面引入新的改進(jìn)設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種圖像傳感器結(jié)構(gòu)及其制作方法，以解決現(xiàn)有CMOS圖像傳感器填充系數(shù)低、串?dāng)_大的問題。
[0011 ]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0012]一種圖像傳感器結(jié)構(gòu)，自下而上包括:
[0013]半導(dǎo)體襯底，其采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制作有晶體管、懸浮電容及其之間的通孔和金屬互連線；
[0014]接觸下電極，其按間隔的水平陣列式分布，并與像素對(duì)應(yīng)；
[0015]導(dǎo)電屏蔽環(huán)，與接觸下電極同層設(shè)置，并環(huán)繞每個(gè)接觸下電極間隔分布，所述導(dǎo)電屏蔽環(huán)通過金屬互連線引出；
[0016]光敏量子點(diǎn)薄膜，覆蓋在接觸下電極和導(dǎo)電屏蔽環(huán)上；以及
[0017]透明導(dǎo)電上電極薄膜，覆蓋在光敏量子點(diǎn)薄膜上。
[0018]優(yōu)選地，所述接觸下電極或?qū)щ娖帘苇h(huán)制作材料包括:高功函數(shù)的金、鎢、銅、氧化銦錫、氟化氧化錫或氮化鈦，或者低功函數(shù)的鋁、鎂或氮化鉭，或者為了調(diào)節(jié)特定功函數(shù)而包含全部或部分上述元素的化合物。
[0019]優(yōu)選地，所述接觸下電極和導(dǎo)電屏蔽環(huán)制作材料相同。
[0020]優(yōu)選地，在工作狀態(tài)下，所述導(dǎo)電屏蔽環(huán)具有不同于接觸下電極的可調(diào)節(jié)電位，以調(diào)節(jié)其產(chǎn)生屏蔽作用的范圍和強(qiáng)度。
[0021]優(yōu)選地，在所述透明導(dǎo)電上電極薄膜上還設(shè)有鈍化層、濾光片以及微透鏡。
[0022]—種上述的圖像傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟:
[0023]步驟SO1:提供一半導(dǎo)體襯底，在其上采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝形成晶體管、懸浮電容及其之間的通孔和金屬互連線；
[0024]步驟S02:沉積一導(dǎo)電薄膜并圖形化，形成接觸下電極陣列和環(huán)繞每個(gè)接觸下電極的導(dǎo)電屏蔽環(huán)結(jié)構(gòu)；
[0025]步驟S03:在接觸下電極陣列上形成光敏量子點(diǎn)薄膜；
[0026]步驟S04:在光敏量子點(diǎn)薄膜上形成透明導(dǎo)電上電極薄膜。
[0027]優(yōu)選地，所述接觸下電極和導(dǎo)電屏蔽環(huán)采用相同材料制作，包括:高功函數(shù)的金、鎢、銅、氧化銦錫、氟化氧化錫、氮化鈦，或低功函數(shù)的鋁、鎂、氮化鉭以及為了調(diào)節(jié)特定功函數(shù)而包含全部或部分上述元素的化合物。
[0028]優(yōu)選地，所述光敏量子點(diǎn)薄膜采用0(15、0(156、？(15、(:111115或11^材料制作。
[0029]優(yōu)選地，所述透明導(dǎo)電上電極薄膜材料包括氧化銦錫、氟化氧化錫或摻鋁氧化鋅。
[0030]優(yōu)選地，還包括步驟S05:在透明導(dǎo)電上電極薄膜上形成鈍化層、濾光片以及微透
Ho
[0031]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明通過在CMOS圖像傳感器結(jié)構(gòu)中環(huán)繞接觸下電極設(shè)置導(dǎo)電屏蔽環(huán)，形成電場(chǎng)隔離，可利用施加在其上的電壓限制光敏量子點(diǎn)薄膜中光生載流子的流動(dòng)方向，將連續(xù)的薄膜分成不同的區(qū)域，從而降低了像素間串?dāng)_；同時(shí)，通過施加不同的屏蔽電壓還可以改變分隔所成區(qū)域的大小，適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，從而取得分辨率和靈敏度的平衡;本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作時(shí)可不增加額外工藝步驟與成本，且抗串?dāng)_效果顯著。
【附圖說明】
[0032]圖1是現(xiàn)有的一種光敏層制作在襯底讀出電路之上的圖像傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是圖1中接觸下電極的平面布局示意圖；
[0034]圖3是圖1中現(xiàn)有圖像傳感器結(jié)構(gòu)中串?dāng)_形成示意圖；
[0035]圖4是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種圖像傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5是圖4中接觸下電極和導(dǎo)電屏蔽環(huán)的平面布局示意圖；
[0037]圖6是圖4中導(dǎo)電屏蔽環(huán)電壓比復(fù)位電壓高時(shí)降低串?dāng)_作用示意圖；
[0038]圖7是圖4中導(dǎo)電屏蔽環(huán)電壓比復(fù)位電壓低時(shí)降低串?dāng)_作用示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0040]需要說明的是，在下述的【具體實(shí)施方式】中，在詳述本發(fā)明的實(shí)施方式時(shí)，為了清楚地表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以便于說明，特對(duì)附圖中的結(jié)構(gòu)不依照一般比例繪圖，并進(jìn)行了局部放大、變形及簡(jiǎn)化處理，因此，應(yīng)避免以此作為對(duì)本發(fā)明的限定來加以理解。
[0041]在以下本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，請(qǐng)參閱圖4，圖4是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種圖像傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，本發(fā)明的一種圖像傳感器結(jié)構(gòu)，自下而上可包括:半導(dǎo)體襯底101、接觸下電極204和導(dǎo)電屏蔽環(huán)206、光敏量子點(diǎn)薄膜301以及透明導(dǎo)電上電極401。
[0042]請(qǐng)參閱圖4。在硅基半導(dǎo)體襯底101上設(shè)置有采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制作的晶體管和懸浮電容201，及其之間的多層通孔202和金屬互連線203，并通過金屬間介質(zhì)層205進(jìn)行金屬之間的隔離。
[0043]接觸下電極204位于金屬間介質(zhì)層205上方。如圖5所示，各個(gè)接觸下電極204在水平方向上呈陣列式分布，且相鄰接觸下電極之間具有一定的間隔，與CMOS圖像傳感器的像素對(duì)應(yīng)。
[0044]其中，圖像傳感器的讀出電路單元、模擬信號(hào)放大單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字處理單元和控制單元都集成在同一塊硅襯底上。晶體管和懸浮電容用于完成像素電路重置、曝光、讀取等操作，并存儲(chǔ)采集到的光生電荷;通過通孔和金屬互連線完成像素陣列間及與外圍控制電路的連接，同時(shí)將接觸下電極與重置管和(或)存儲(chǔ)電容相連，便于光生電荷的采集與存儲(chǔ)。
[0045]請(qǐng)參閱圖4和圖5。導(dǎo)電屏蔽環(huán)206與接觸下電極204同層設(shè)置，并且，每個(gè)導(dǎo)電屏蔽環(huán)206環(huán)繞一個(gè)接觸下電極204布置;導(dǎo)電屏蔽環(huán)與接觸下電極之間具有間隔;較佳地，每個(gè)導(dǎo)電屏蔽環(huán)與其兩側(cè)的接觸下電極之間可具有相等的間隔。導(dǎo)電屏蔽環(huán)將全部的接觸下電極進(jìn)行分隔，其自身可連成網(wǎng)絡(luò)狀。所述導(dǎo)電屏蔽環(huán)通過金屬互連線引出。
[0046]作為可選的實(shí)施方式，接觸下電極和導(dǎo)電屏蔽環(huán)可采用相同的材料，以方便制作。接觸下電極應(yīng)選擇具有合適功函數(shù)的金屬材料制備，使之與其接觸的光敏量子點(diǎn)薄膜具有良好的歐姆接觸。這些適用接觸下電極和/或?qū)щ娖帘苇h(huán)制作的材料可包括但不限于:高功函數(shù)的金(Au)、鎢(W)、銅(Cu)、氧化銦錫(ITO)、氟化氧化錫(FTO)或氮化鈦(TiN)，或者低功函數(shù)的鋁(Al)、鎂(Mg)或氮化鉭(TaN)，或者為了調(diào)節(jié)特定功函數(shù)而形成的包含全部或部分上述元素的化合物。例如，可采用氮化鈦材料制備接觸下電極和導(dǎo)電屏蔽環(huán)。接觸下電極和導(dǎo)電屏蔽環(huán)周圍的空隙可采用金屬間介質(zhì)層進(jìn)行填平。
[0047]請(qǐng)繼續(xù)參閱圖4。光敏量子點(diǎn)薄膜301覆蓋在接觸下電極204和導(dǎo)電屏蔽環(huán)206上。光敏量子點(diǎn)薄膜301由彼此獨(dú)立的量子點(diǎn)密集堆積而成，量子點(diǎn)彼此間距通常小于0.5nm，以保證電子能在薄膜中有效地傳導(dǎo)。量子點(diǎn)成分(材料)包括但不限于CdS、CdSe、PdS、CuInS或InP及其殼層(core-shell)結(jié)構(gòu)。
[0048]請(qǐng)繼續(xù)參閱圖4。透明導(dǎo)電上電極薄膜401覆蓋在光敏量子點(diǎn)薄膜301上。制備透明導(dǎo)電上電極的材料可包括但不限于氧化銦錫(ITO)、氟化氧化錫(FTO)或摻鋁氧化鋅(AZO)。
[0049]在透明導(dǎo)電上電極薄膜上還可以依次設(shè)置鈍化層、濾光片以及微透鏡等圖像傳感器其他附屬結(jié)構(gòu)(圖略)。
[0050]本發(fā)明的圖像傳感器工作時(shí)，首先由襯底上的硅基電路進(jìn)行重置操作，此時(shí)接觸下電極將被重置為高電位，同時(shí)與之連接的晶體管和電容將被充電；之后是曝光操作，由于上電極401接地，量子點(diǎn)薄膜301受到光照激發(fā)出電子空穴對(duì)，受到電場(chǎng)作用，空穴將向透明導(dǎo)電上電極401運(yùn)動(dòng)，電子匯聚于下電極204，從而改變與之相連的晶體管與電容201的電荷量;之后的讀出操作將電荷量轉(zhuǎn)化為電壓值傳輸?shù)酵鈬娐贰?br>[0051]與此同時(shí)，可通過設(shè)置的導(dǎo)電屏蔽環(huán)206，采用電場(chǎng)隔離的辦法，控制光生載流子的流動(dòng)方向，從而將連續(xù)的光敏量子點(diǎn)薄膜分成不同的區(qū)域。并且，只需在導(dǎo)電屏蔽環(huán)上施加不同的電位，就可以改變其分隔所成區(qū)域的大小，從而適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。這樣，在工作狀態(tài)下，通過使導(dǎo)電屏蔽環(huán)具有不同于接觸下電極的可調(diào)節(jié)電位，就可以調(diào)節(jié)屏蔽環(huán)產(chǎn)生屏蔽作用的范圍和強(qiáng)度。
[0052]如圖6所示，當(dāng)導(dǎo)電屏蔽環(huán)206電壓比接觸下電極204的重置電壓高時(shí)，量子點(diǎn)薄膜301分成不同的區(qū)域。相鄰像素的接觸下電極之間的量子點(diǎn)薄膜部分區(qū)域303的光生載流子將被吸引到屏蔽環(huán)上導(dǎo)走，而像素下電極采集的電荷則全是由量子點(diǎn)薄膜像素內(nèi)區(qū)域302中量子點(diǎn)產(chǎn)生的(如圖示虛線框范圍所指)，從而可提高分辨率，降低串?dāng)_;但此時(shí)損失了很大一部分光生載流子，因此適合光照條件良好、光生載流子充足的模式下使用。
[0053]如圖7所示，當(dāng)導(dǎo)電屏蔽環(huán)電壓比重置電壓低時(shí)，量子點(diǎn)薄膜也可以分成不同的區(qū)域。由于下電極的電壓更高，所以接觸下電極之間的量子點(diǎn)薄膜部分區(qū)域303產(chǎn)生的電荷也被吸引到了下電極上，相當(dāng)于增加了感光面積(如圖示變大了的虛線框范圍所指的像素內(nèi)區(qū)域302)，提高了靈敏度；同時(shí)，相鄰像素的電荷要想進(jìn)入下電極，需要克服屏蔽環(huán)上的勢(shì)皇，這樣就減小了像素間的串?dāng)_，此時(shí)適用于低光照模式下。
[0054]也可根據(jù)光照條件施加合適的屏蔽電壓，完成量子點(diǎn)薄膜不同區(qū)域大小的劃分，從而實(shí)現(xiàn)靈敏度和分辨率的平衡。
[0055]下面通過【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的一種針對(duì)上述圖像傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0056]請(qǐng)參閱圖4和圖5。本發(fā)明的一種上述的圖像傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法，可包括以下步驟:
[0057]步驟S01:提供一半導(dǎo)體襯底，在其上采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝形成晶體管、懸浮電容及其之間的通孔和金屬互連線。
[0058]所述半導(dǎo)體襯底可采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制作，并具有該技術(shù)節(jié)點(diǎn)CMOS工藝的所有特征。
[0059]首先，可使用常規(guī)的CMOS前道制造工藝，在硅襯底101上形成晶體管和懸浮電容201。
[0060]接著，進(jìn)行CMOS后道金屬互連工藝，可通過光刻、刻蝕、淀積和化學(xué)機(jī)械拋光等工藝，形成通孔202和多層金屬互連線203，并通過金屬層間介質(zhì)層205進(jìn)行金屬之間的隔離。
[0061]上述步驟中將圖像傳感器的讀出電路單元、模擬信號(hào)放大單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字處理單元和控制單元都集成在同一塊硅襯底上。
[0062]步驟S02:沉積一導(dǎo)電薄膜并圖形化，形成接觸下電極陣列和環(huán)繞每個(gè)接觸下電極的導(dǎo)電屏蔽環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0063]隨后，可采用相同材料制作接觸下電極204和導(dǎo)電屏蔽環(huán)206?？赏ㄟ^濺射工藝，在襯底上沉積一層導(dǎo)電薄膜，該導(dǎo)電薄膜材料可包括高功函數(shù)的金(Au)、鎢(W)、銅(Cu)、氧化銦錫(ITO)、氟化氧化錫(FTO)或氮化鈦(TiN)，或者低功函數(shù)的鋁(Al)、鎂(Mg)或氮化鉭(TaN)，或者是為了調(diào)節(jié)特定功函數(shù)而形成的包含全部或部分上述元素的化合物。例如，可在襯底上濺射沉積一層TiN薄膜，并通過光刻、刻蝕以圖形化該薄膜，形成接觸下電極204和屏蔽環(huán)206，以形成像素陣列。
[0064]步驟S03:在接觸下電極陣列上形成光敏量子點(diǎn)薄膜。
[0065]接著，可采用旋涂(spincoating)或噴涂(spray coating)量子點(diǎn)溶液的方式使光敏量子點(diǎn)薄膜成膜。量子點(diǎn)溶液可通過化學(xué)合成的方法制成膠體溶液，量子點(diǎn)成分(即光敏量子點(diǎn)薄膜材料)包括但不限于CdS、CdSe，PdS、CuInS或InP，及其殼層(core-shell)結(jié)構(gòu)。例如，可通過在接觸下電極上滴入PbS量子點(diǎn)膠體溶液，并進(jìn)行旋涂，來形成量子點(diǎn)薄膜301。較佳地，所述量子點(diǎn)薄膜中，由彼此獨(dú)立的量子點(diǎn)密集堆積而成，量子點(diǎn)間距小于0.5納米，以保證電子能在薄膜中有效地傳導(dǎo)。
[0066]步驟S04:在光敏量子點(diǎn)薄膜上形成透明導(dǎo)電上電極薄膜。
[0067]透明導(dǎo)電上電極薄膜材料可包括但不限于氧化銦錫(ΙΤ0)、氟化氧化錫(FTO)或摻鋁氧化鋅(AZO)。例如，可通過在光敏量子點(diǎn)薄膜上以濺射方式沉積ITO薄膜，以形成透明導(dǎo)電上電極401。
[0068]最后，還可繼續(xù)實(shí)施步驟S05:在透明導(dǎo)電上電極薄膜上形成鈍化層、濾光片以及微透鏡，以完成CMOS圖像傳感器的其他輔助結(jié)構(gòu)。
[0069]綜上所述，本發(fā)明通過在CMOS圖像傳感器結(jié)構(gòu)中環(huán)繞接觸下電極設(shè)置導(dǎo)電屏蔽環(huán)，形成電場(chǎng)隔離，可利用施加在其上的電壓限制光敏量子點(diǎn)薄膜中光生載流子的流動(dòng)方向，將連續(xù)的薄膜分成不同的區(qū)域，從而降低了像素間串?dāng)_；同時(shí)，通過施加不同的屏蔽電壓還可以改變分隔所成區(qū)域的大小，適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，從而取得分辨率和靈敏度的平衡;本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作時(shí)可不增加額外工藝步驟與成本，且抗串?dāng)_效果顯著。
[0070]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種圖像傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，自下而上包括: 半導(dǎo)體襯底，其采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制作有晶體管、懸浮電容及其之間的通孔和金屬互連線； 接觸下電極，其按間隔的水平陣列式分布，并與像素對(duì)應(yīng)； 導(dǎo)電屏蔽環(huán)，與接觸下電極同層設(shè)置，并環(huán)繞每個(gè)接觸下電極間隔分布，所述導(dǎo)電屏蔽環(huán)通過金屬互連線引出； 光敏量子點(diǎn)薄膜，覆蓋在接觸下電極和導(dǎo)電屏蔽環(huán)上；以及 透明導(dǎo)電上電極薄膜，覆蓋在光敏量子點(diǎn)薄膜上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述接觸下電極或?qū)щ娖帘苇h(huán)制作材料包括:高功函數(shù)的金、鎢、銅、氧化銦錫、氟化氧化錫或氮化鈦，或者低功函數(shù)的鋁、鎂或氮化鉭，或者為了調(diào)節(jié)特定功函數(shù)而包含全部或部分上述元素的化合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述接觸下電極和導(dǎo)電屏蔽環(huán)制作材料相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，在工作狀態(tài)下，所述導(dǎo)電屏蔽環(huán)具有不同于接觸下電極的可調(diào)節(jié)電位，以調(diào)節(jié)其產(chǎn)生屏蔽作用的范圍和強(qiáng)度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述透明導(dǎo)電上電極薄膜上還設(shè)有鈍化層、濾光片以及微透鏡。6.—種如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟SO1:提供一半導(dǎo)體襯底，在其上采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝形成晶體管、懸浮電容及其之間的通孔和金屬互連線； 步驟S02:沉積一導(dǎo)電薄膜并圖形化，形成接觸下電極陣列和環(huán)繞每個(gè)接觸下電極的導(dǎo)電屏蔽環(huán)結(jié)構(gòu)； 步驟S03:在接觸下電極陣列上形成光敏量子點(diǎn)薄膜； 步驟S04:在光敏量子點(diǎn)薄膜上形成透明導(dǎo)電上電極薄膜。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述接觸下電極和導(dǎo)電屏蔽環(huán)采用相同材料制作，包括:高功函數(shù)的金、鎢、銅、氧化銦錫、氟化氧化錫、氮化鈦，或低功函數(shù)的鋁、鎂、氮化鉭以及為了調(diào)節(jié)特定功函數(shù)而包含全部或部分上述元素的化合物。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述光敏量子點(diǎn)薄膜采用CdS、CdSe、PdS、CuInS或InP材料制作。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述透明導(dǎo)電上電極薄膜材料包括氧化銦錫、氟化氧化錫或摻鋁氧化鋅。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，還包括步驟S05:在透明導(dǎo)電上電極薄膜上形成鈍化層、濾光片以及微透鏡。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK105914216SQ201610291955
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】耿陽, 胡少堅(jiān), 陳壽面
【申請(qǐng)人】上海集成電路研發(fā)中心有限公司