[发明专利]一种图像传感器及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。

背景技术

图像传感器是将光学图像信号转换为电信号的半导体器件。在种类繁多的图像传感器中，互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)图像传感器因其体积小、功耗低、价格低廉的优点而得到广泛应用。

现有的CMOS图像传感器主要包括前照式(Front-side Illumination，简称FSI)CMOS图像传感器和后照式(Back-side Illumination，简称BSI)CMOS图像传感器两种。其中，后照式CMOS图像传感器因其更好的光电转换效果(即量子转化效率高)而获得的更广泛的应用，所述后照式CMOS图像传感器也可以称为背照式CMOS图像传感器。

但是，在实际应用中，光线在到达CMOS图像传感器的感光二极管(也可称为光电二极管)后，还存在着少量的光子(如波长较长的红光)会穿透感光二极管并进入到感光二极管以下的结构(例如金属层连线)中。这些少量光子的存在导致现有CMOS图像传感器无法完全吸收所有的进光量，影响器件的量子效率。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何提高图像传感器的量子效率。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；介质层，所述介质层位于所述半导体衬底表面，所述介质层内形成有光电转换薄膜；其中，所述光电转换薄膜的位置与所述光电二极管的位置一一对应，以使得穿过所述光电二极管的光线传输至对应的光电转换薄膜。

可选的，所述光电转换薄膜为有机光电转换薄膜。

可选的，所述半导体衬底内还形成有MOS晶体管，所述介质层覆盖所述MOS晶体管的栅极。

可选的，所述光电转换薄膜的感光面积不小于对应的光电二极管的感光面积。

可选的，所述光电二极管的输出端与对应的光电转换薄膜电连接。

可选的，所述光电转换薄膜的边缘朝向对应的光电二极管弯折。

本发明实施例还提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；在所述半导体衬底表面形成介质层，所述介质层内具有光电转换薄膜；其中，所述光电转换薄膜的位置与所述光电二极管的位置一一对应，以使得穿过所述光电二极管的光线传输至对应的光电转换薄膜。

可选的，所述光电转换薄膜为有机光电转换薄膜。

可选的，所述在所述半导体衬底表面形成介质层包括：在所述半导体衬底表面形成第一介质层；对所述第一介质层进行刻蚀以形成凹槽，所述凹槽的位置与所述光电二极管的位置一一对应；在所述凹槽内填充所述光电转换薄膜；形成第二介质层，所述第二介质层覆盖所述光电转换薄膜和第一介质层；其中，所述介质层包括所述第一介质层和第二介质层。

可选的，所述光电转换薄膜的边缘朝向对应的光电二极管弯折。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；介质层，所述介质层位于所述半导体衬底表面，所述介质层内形成有光电转换薄膜；其中，所述光电转换薄膜的位置与所述光电二极管的位置一一对应，以使得穿过所述光电二极管的光线传输至对应的光电转换薄膜。较之现有的图像传感器，本实施例所述图像传感器通过光电二极管实现光电转换的基础上，还设置有所述光电转换薄膜，以将穿透所述光电二极管的入射光(即捕捉被光电二极管遗漏的光线)转换为光生电荷，确保入射光线能够尽可能被完全吸收，有效提高图像传感器的量子效率。进一步，所述光电转换薄膜与光电二极管是一一对应的，能够有效避免相邻像素间的光线串扰。

进一步，所述光电二极管的输出端与对应的光电转换薄膜电连接，以在曝光周期内将光电二极管和对应的光电转换薄膜采集到的光生电荷集合至一起进行传输，避免产生图像拖尾现象。

进一步，所述光电转换薄膜的边缘朝向对应的光电二极管弯折，以更好地避免相邻像素间的光线串扰。