[發明專利]圖像傳感器及其形成方法

在審

• 申請號: 202011314862.3
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112331685A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 胡歡;陳世杰;張斌
• 申請（專利權）人: 聯合微電子中心有限責任公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 武振華;張振軍

1.一種圖像傳感器，其特征在于，包括：

半導體襯底，所述半導體襯底內形成有邏輯器件；

金屬互連層，位于所述半導體襯底的表面，所述金屬互連層內具有金屬互連結構；

感光元件層，位于所述金屬互連層的表面，包含多個感光元件，不同的感光元件經由所述金屬互連結構電連接至不同的邏輯器件；

其中，每個感光元件包括堆疊的第一透明電極層、PIN二極管、第二透明電極層。

2.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述PIN二極管是采用多晶硅材料形成的。

3.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述多個感光元件按照橫截面面積劃分為多種，每種感光元件的橫截面面積相同，且不同種的感光元件具有不同的橫截面面積；

所述感光元件的橫截面面積越大，所述感光元件吸收的光線的波長越長。

4.根據權利要求3所述的圖像傳感器，其特征在于，所述多個感光元件按照橫截面面積劃分為三種，第一種感光元件吸收的光線為紅光，第二種感光元件吸收的光線為綠光，第三種感光元件吸收的光線為藍光；

其中，第一種感光元件的橫截面面積大于第二種感光元件的橫截面面積，第二種感光元件的橫截面面積大于第三種感光元件的橫截面面積。

5.根據權利要求3或4所述的圖像傳感器，其特征在于，所述感光元件的橫截面為圓形；

所述感光元件的橫截面的直徑滿足以下一項或多項：

第一種感光元件的橫截面的直徑選自130～150nm；

第二種感光元件的橫截面的直徑選自110～130nm；

第三種感光元件的橫截面的直徑選自60～100nm。

6.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述感光元件層中的多個感光元件的上表面齊平，所述多個感光元件的下表面齊平。

7.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述多個感光元件經排列得到多個最小重復單元，每個最小重復單元包括中心感光元件和呈中心對稱的多個外包圍感光元件，所述多個外包圍感光元件包圍所述中心感光元件。

8.根據權利要求7所述的圖像傳感器，其特征在于，所述中心感光元件的橫截面面積大于各個外包圍感光元件的橫截面面積。

9.根據權利要求7或8所述的圖像傳感器，其特征在于，所述外包圍感光元件滿足以下一項或多項：

所述外包圍感光元件包含多種橫截面面積的感光元件，不同種感光元件數量平均且間隔分布；

或者，

所述外包圍感光元件包含多種橫截面面積的感光元件，不同種感光元件數量平均，每種感光元件相鄰分布。

10.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述半導體襯底內具有光電二極管。

11.根據權利要求1或10所述的圖像傳感器，其特征在于，所述圖像傳感器用于可見光以及紅外光的共同成像。

12.一種圖像傳感器的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底內形成有邏輯器件；

在所述半導體襯底的表面形成金屬互連層，所述金屬互連層內具有金屬互連結構；

在所述金屬互連層的表面形成感光元件層，所述感光元件層包含多個感光元件，不同的感光元件經由所述金屬互連結構電連接至不同的邏輯器件；

其中，每個感光元件包括堆疊的第一透明電極層、PIN二極管、第二透明電極層。

13.根據權利要求12所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，在所述金屬互連層的表面形成感光元件層包括：

淀積介質層；

對所述介質層進行刻蝕，以得到多個感光元件溝槽；

在所述感光元件溝槽內形成感光元件，以得到所述感光元件層。