[發(fā)明專利]圖像傳感器及其制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710088406.X
• 申請日: 2007-03-22
• 公開（公告）號: CN101271863A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉應(yīng)勵
• 申請（專利權(quán)）人: 力晶半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號: H01L21/82
• 分類號: H01L21/82;H01L27/146
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 陶鳳波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種圖像傳感器，尤指一種包含有設(shè)于像素電極之間的阻障元件的圖像傳感器。

背景技術(shù)

隨著科技發(fā)展，各種圖像傳感器已被大量應(yīng)用于數(shù)位電子商品中，例如掃描器或數(shù)位相機等產(chǎn)品，而目前較為廣泛的圖像傳感器包括互補式金屬氧化物半導(dǎo)體(complementary?metal?oxide?semiconductors，CMOS)或電荷耦合裝置(charge?coupled?device，CCD)。上述圖像傳感器皆為硅半導(dǎo)體裝置，可用來捕捉光子，然后將光子轉(zhuǎn)換成電子，經(jīng)傳輸后再次轉(zhuǎn)換為可量測的電壓，而得到數(shù)位數(shù)據(jù)。

目前業(yè)界已研發(fā)出一種光導(dǎo)體覆有源像素(photoconductor-on-active-pixel，POAP)圖像傳感器，其結(jié)構(gòu)將含有氫化非晶硅(hydrogenated?amorphous?silicon，α-Si:H)的感光元件堆疊于CCD或CMOS元件上，能得到比傳統(tǒng)CCD或CMOS圖像傳感器有更良好表現(xiàn)的圖像傳感器。由于光導(dǎo)體覆有源像素圖像傳感器具有特殊的堆疊結(jié)構(gòu)，因此具有高集光有效面積比(fill?factor)的優(yōu)點，能使得整個像素面積都能用來感測光子，再配合α-Si:H材料有效轉(zhuǎn)換能量的特性，便能達(dá)到高量子效率。然而，在已知研究中，光導(dǎo)體覆有源像素圖像傳感器仍然有串?dāng)_(cross-talk)、圖像延遲(image?lag)以及漏電流信號等問題。其中，載流子串?dāng)_相鄰像素的問題尤其會造成嚴(yán)重的解析度與均勻性不足的問題，也會在像素間造成色彩上的串?dāng)_，導(dǎo)致色彩失真。

請參考圖1與圖2，圖1為已知一光導(dǎo)體覆有源像素的圖像傳感器10的側(cè)剖面示意圖，圖2為圖1所示的像素電極間的模擬電位圖。已知圖像傳感器10包含多個像素14a、14b以及設(shè)于基底12上的介電層16、設(shè)于各像素14a、14b內(nèi)的多個像素電路(圖未示)、設(shè)于這些像素電路以及介電層16上的多個像素電極18a、18b、設(shè)于像素電極18a、18b上的光導(dǎo)層20、以及設(shè)于光導(dǎo)層20上的透明導(dǎo)電層28，其中光導(dǎo)層20由下至上包含n型層(n-layer)22、本征層(intrinsic?layer，i-layer)24以及p型層(p-type?layer)26，形成所謂的堆疊p-i-n層結(jié)構(gòu)，用來接受光線并將光線依照強度轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電荷量。

然而，在照光情形下，圖像傳感器10的不同像素電極18a、18b會具有不同的電壓，導(dǎo)致相鄰像素14a、14b之間產(chǎn)生具有電壓差的電場。舉例而言，如果照光后像素電極18b具有高電位VH，而像素電極18a具有低電位VL，透明導(dǎo)電層28處于接地狀態(tài)，則在相鄰像素14a、14b之間會發(fā)生漏電流，由具有高電位VH的像素電極18b流至相鄰具有低電位VL的像素電極18a，如圖2中以箭頭表示漏電流的移動方向。因此發(fā)生串?dāng)_問題，而影響了圖像感測的正確性，導(dǎo)致感測結(jié)果失真。

因此，如何改良光導(dǎo)體覆有源像素的圖像傳感器結(jié)構(gòu)，以避免相鄰像素間的串?dāng)_問題而提供良好的圖像感測結(jié)果，仍然為業(yè)界亟需解決的議題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有阻障元件的光導(dǎo)體覆有源像素圖像傳感器，以解決上述已知圖像傳感器的串?dāng)_問題。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種制作圖像傳感器的方法。首先提供基底，其表面定義有多個像素。接著在基底上形成多個設(shè)于各該像素內(nèi)的像素電極，然后在相鄰像素電極之間填入阻障元件，其包含有高介電常數(shù)(high-k)材料。最后在阻障元件以及像素電極上依序形成光導(dǎo)層與透明導(dǎo)電層。

根據(jù)本發(fā)明，另披露一種圖像傳感器，其包含半導(dǎo)體基底、定義于該半導(dǎo)體基底上的多個像素、以及依序設(shè)于像素內(nèi)的各像素電極上的光導(dǎo)層與透明導(dǎo)電層。本發(fā)明圖像傳感器另包含設(shè)于任二相鄰的像素電極之間的阻障元件，且遮蔽元件包含有高介電常數(shù)材料。

由于本發(fā)明在圖像傳感器的各像素電極之間設(shè)置具有高介電常數(shù)材料的阻障元件中，因此在相鄰像素電極之間會形成較大的能障，以避免漏電流由像素電極流向相鄰像素電極或透明導(dǎo)電層中，所以可以有效避免串?dāng)_問題，提高圖像傳感器的正確性。

附圖說明

圖1為已知一光導(dǎo)體覆有源像素的圖像傳感器的側(cè)剖面示意圖。

圖2為圖1所示的像素電極間的模擬電位圖。

圖3至8a為本發(fā)明圖像傳感器的制作方法的工藝示意圖。

圖8b為本發(fā)明圖像傳感器的另一實施例的剖面示意圖。

圖9為已知圖像傳感器與本發(fā)明圖像傳感器的電位圖表。

圖10為本發(fā)明圖像傳感器的兩相鄰像素的模擬電位圖。

附圖標(biāo)記說明