[发明专利]具有有机光电二极管的图像传感器及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请与标题为“具有双电子阻挡层的有机光电二极管(Organic Photodiode with Dual Electron-Blocking Layers)(代理卷号TSMC2013-0287)”的美国专利申请第____号以及标题为“具有电子阻档和空穴传输层的有机光敏器件(Organic Photosensitive Device with an Electron-Blocking and Hole-Transport Layer)(代理卷号TSMC2013-0288)”的美国专利申请第____号相关。上述申请的全部内容结合于此作为参考。本申请和上述申请在同一天提交。

技术领域

本发明涉及具有有机光电二极管的图像传感器及其制造方法。

背景技术

包括前照式(FSI)图像传感器芯片和背照式(BSI)图像传感器芯片的图像传感器芯片广泛地用于诸如照相机的应用中。在图像传感器芯片的形成中，图像传感器(诸如光电二极管)和逻辑电路形成在硅衬底(或晶圆)上，然后在晶圆的前侧上形成互连结构。在前照式图像传感器芯片中，滤色镜和微透镜形成于互连结构上方。在BSI图像传感器芯片的形成中，在形成互连结构之后，使晶圆变薄，并且在硅衬底的背侧上形成诸如滤色镜和微透镜的背侧结构。当使用图像传感器芯片时，光投射到图像传感器上，在图像传感器中光转换为电信号。

图像传感器芯片中的图像传感器响应于光子的刺激产生电信号。光敏器件的量子效率(QE)度量撞击器件的光敏表面的产生电荷载流子的光子的百分比。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种光电二极管，包括：第一电极层；N型层，其中，多个沟槽形成在所述N型层中；有机P型层，位于所述N型层上方，其中，所述有机P型层填充所述N型层中的所述沟槽；以及第二电极层，位于所述有机P型层上方。

在上述光电二极管中，其中，所述有机P型层是共轭聚合物。

在上述光电二极管中，其中，所述有机P型层由噻吩基共轭聚合物、苯并二噻吩基共轭聚合物、噻吩[3,4-c]吡咯-4,6-二酮(TPD)基共轭聚合物、二酮-吡咯-吡咯(DPP)基共轭聚合物、联噻唑(BTz)基共轭聚合物、苯并噻二唑(BT)基共轭聚合物、噻吩[3,2-b]噻吩(TT)基共轭聚合物或它们的组合制成。

在上述光电二极管中，其中，所述有机P型层由聚(3-己基噻吩)(P3HT)制成。

在上述光电二极管中，其中，所述多个沟槽的每个沟槽均具有矩形截面。

在上述光电二极管中，其中，所述多个沟槽围绕所述N型层的岛。

在上述光电二极管中，其中，所述多个沟槽围绕所述N型层的岛，其中，所述N型层的所述岛为矩形、圆形或椭圆形。

在上述光电二极管中，其中，所述多个沟槽形成于所述N型层的顶部中。

在上述光电二极管中，其中，所述第二电极是透明的。

在上述光电二极管中，进一步包括：电子传输层，位于所述第一电极和所述N型层之间。

在上述光电二极管中，进一步包括：空穴传输层，位于所述P型层和所述第二电极层之间，其中，所述空穴传输层是透明的。

在上述光电二极管中，其中，所述图像传感器是前侧图像传感器。

根据本发明的另一方面，还提供了一种光电二极管，包括：第一电极层；N型层，其中，所述N型层共形地位于多个第一沟槽上方；有机P型层，形成于所述N型层上方，其中，所述有机P型层填充所述N型层中的沟槽；以及第二电极层，位于所述有机P型层上方。

在上述光电二极管中，其中，多个第二沟槽形成于所述第一电极层中，并且其中，所述多个第一沟槽直接形成于所述多个第二沟槽上方。

在上述光电二极管中，进一步包括：电子传输层，位于所述第一电极层和所述N型层之间，并且所述电子传输层形成所述多个第一沟槽。

在上述光电二极管中，进一步包括：空穴传输层，位于所述P型层和所述第二电极层之间，其中，所述空穴传输层是透明的。

在上述光电二极管中，其中，所述第二电极层是透明的，其中，所述光电二极管是前侧图像传感器的一部分。

根据本发明的又一方面，还提供了一种前侧图像传感器，包括：有机光电二极管，在N型层和有机P型层之间的界面处具有沟槽，衬底，具有器件和互连结构，其中，所述有机光电二极管位于所述互连结构上方；滤色镜层，位于所述有机光电二极管上方；以及微透镜，位于所述滤色镜层上方。