圖像傳感單元及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種圖像傳感單元及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像傳感器，或稱(chēng)感光元件，是一種將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)的設(shè)備，它被廣泛地應(yīng)用在數(shù)碼相機(jī)和其他電子光學(xué)設(shè)備中。早期的圖像傳感器采用模擬信號(hào)，如攝像管(video camera tube)。如今,傳統(tǒng)的圖像傳感器主要分為感光稱(chēng)合元件(charge-coupleddevice, CO))和互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體有源像素傳感器(CMOS Active pixel sensor)兩種。上述圖像傳感器主要通過(guò)硅光電二極管接受光信號(hào)并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。傳統(tǒng)圖像傳感器的體積較大，并且靈敏度和受光范圍都有待進(jìn)一步的提聞。
[0003]有機(jī)圖像傳感器是一種新型的圖像傳感器，現(xiàn)有的有機(jī)圖像傳感器采用有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層取代傳統(tǒng)的硅光電二極管作為光電轉(zhuǎn)換單元。有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層接收光信號(hào)后產(chǎn)生電子，通過(guò)位于有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層下方的像素電極與圖像傳感器下層的電路進(jìn)行電學(xué)連接，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像輸出。
[0004]有機(jī)圖像傳感器不但具有更小的體積，而且提高了光線的入射角，有利于提高圖像傳感器的感光性能。并且與傳統(tǒng)的圖像傳感器相比，有機(jī)圖像傳感器的工藝流程更加簡(jiǎn)單，可以降低生產(chǎn)成本。
[0005]現(xiàn)有的有機(jī)圖像傳感器的性能還有待進(jìn)一步的提聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種圖像傳感單元及其形成方法，提高圖像傳感單元的性能。
[0007]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種圖像傳感單元的形成方法，包括:提供基底，所述基底內(nèi)形成有金屬插塞，所述金屬插塞的表面與基底表面齊平；形成覆蓋所述基底表面和金屬插塞表面的介質(zhì)層；在所述介質(zhì)層表面形成具有開(kāi)口的掩膜層，所述開(kāi)口位于金屬插塞表面正上方；沿所述開(kāi)口，刻蝕所述介質(zhì)層，形成凹槽，所述凹槽底部暴露出金屬插塞的頂部表面；去除所述掩膜層；在所述凹槽內(nèi)壁表面形成像素電極層；在所述像素電極層表面形成填充滿所述凹槽并覆蓋所述介質(zhì)層的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層。
[0008]可選的，所述開(kāi)口的寬度等于或大于所述金屬插塞頂部表面的寬度。
[0009]可選的，所述掩膜層的材料為光刻膠。
[0010]可選的,采用各向同性刻蝕工藝刻蝕所述介質(zhì)層。
[0011]可選的，所述各向同性刻蝕工藝為濕法刻蝕工藝。
[0012]可選的，所述各向同性刻蝕工藝為干法刻蝕工藝。
[0013]可選的，所述凹槽的頂部寬度大于凹槽的底部寬度。
[0014]可選的，所述凹槽的截面形狀為側(cè)壁傾斜的倒梯形。
[0015]可選的，所述凹槽的側(cè)壁呈圓弧狀。
[0016]可選的，形成所述像素電極層的方法包括:在所述介質(zhì)層表面和凹槽內(nèi)壁表面形成像素電極材料層；以所述介質(zhì)層為停止層，對(duì)所述像素電極材料層進(jìn)行平坦化，去除位于所述介質(zhì)層表面的部分像素電極材料層，形成位于所述凹槽內(nèi)壁表面的像素電極層。
[0017]可選的，所述像素電極層的厚度為1nm?300nm。
[0018]可選的，所述像素電極層的材料為T(mén)iN、T1、TaN或Ta。
[0019]可選的，所述介質(zhì)層的材料至少包括Si02、SiN, S1N, S1C, S1NC中的一種。
[0020]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案還提供一種圖像傳感單元，包括:基底，所述基底內(nèi)具有金屬插塞，所述金屬插塞的表面與基底表面齊平；覆蓋所述基底表面和金屬插塞表面的介質(zhì)層；位于所述介質(zhì)層內(nèi)的凹槽，所述凹槽底部暴露出金屬插塞的頂部表面；位于所述凹槽內(nèi)壁表面的像素電極層；位于在所述像素電極層表面，填充滿所述凹槽并覆蓋所述介質(zhì)層的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層。
[0021]可選的，所述凹槽的頂部寬度等于或大于金屬插塞頂部表面的寬度。
[0022]可選的，所述凹槽的頂部寬度大于凹槽的底部寬度。
[0023]可選的，所述凹槽的截面形狀為側(cè)壁傾斜的倒梯形。
[0024]可選的，所述凹槽的側(cè)壁呈圓弧狀。
[0025]可選的，所述像素電極層的厚度為1nm?300nm。
[0026]可選的，所述像素電極層的材料為T(mén)iN、T1、TaN或Ta。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028]本發(fā)明的技術(shù)方案，在介質(zhì)層中形成暴露出基底內(nèi)金屬插塞表面的凹槽，在所述凹槽內(nèi)壁表面形成像素電極層，然后再所述像素電極層表面形成填充滿凹槽的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層。所述像素電極層包括位于凹槽底部表面的部分和位于凹槽側(cè)壁表面的部分。與現(xiàn)有的平面的像素電極層相比，在占用相同水平面積的情況下，可以提高像素電極層實(shí)際的表面積，提高所述像素電極層與后續(xù)在像素電極層表面形成的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層之間的接觸面積，從而提高有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層中的電子向像素電極中傳輸?shù)男?，從而提高圖像傳感單元的性能。
[0029]進(jìn)一步的，所述凹槽的頂部寬度大于底部寬度，有利于接受入射光。由于部分像素電極層位于凹槽的側(cè)壁表面，部分入射光透過(guò)有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層在像素電極層的一側(cè)表面被反射后，會(huì)再次遇到另一側(cè)的像素電極層的表面，再次被反射，繼續(xù)在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層內(nèi)傳播，直到從有機(jī)光線轉(zhuǎn)換層中射出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以提高入射光在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層內(nèi)的傳播距離，提高入射光對(duì)光電轉(zhuǎn)換層內(nèi)載流子的激發(fā)效率，在同樣光照強(qiáng)度的情況下產(chǎn)生更多的電子載流子，使得所述圖像傳感單元對(duì)光強(qiáng)的敏感度提高，從而提高本實(shí)施例中圖像傳感單元的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1至圖11是本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感單元的形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有技術(shù)中形成的有機(jī)圖像傳感器的性能還有待進(jìn)一步提聞。
[0032]研究發(fā)現(xiàn)，影響有機(jī)圖像傳感器的性能的一個(gè)主要因素是有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層與像素電極之間的接觸面積，提高所述有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層與像素電極之間的接觸面積可以提高像素電極對(duì)于有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層中的電荷的收集能力。在不增大像素電極體積的情況下，提高像素電極與有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層的接觸面積，是提高有機(jī)圖像傳感器性能的有效方法。另一個(gè)重要因素是光線在光電轉(zhuǎn)換層內(nèi)的傳播路徑的長(zhǎng)短，提高入射光在光電轉(zhuǎn)換層內(nèi)的傳播路徑，可以是入射光在光電轉(zhuǎn)換層內(nèi)激發(fā)出更多的電子，提高有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層會(huì)光線的敏感度。
[0033]本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種圖像傳感單元，所述圖像傳感單元的像素電極層形成在介質(zhì)層中的凹槽內(nèi)壁表面，可以提高像素電極層與有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層的接觸面積并且可以對(duì)入射光進(jìn)行多次的反射，從而提高圖像傳感單元的性能。
[0034]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0035]請(qǐng)參考圖1，提供基底100，所述基底100內(nèi)形成所有金屬插塞101，所述金屬插塞101表面與基底100表面齊平。
[0036]所述基底100的材料為介質(zhì)材料，可以是Si02、SiN, S1N, S1C, S1NC中的一種或幾種。
[0037]所述基底100作為層間介質(zhì)層，形成于其他介質(zhì)層或半導(dǎo)體襯底表面。所述基底內(nèi)還可以形成有其他金屬互連結(jié)構(gòu)，所述基底下方還形成有晶體管等器件。
[0038]所述金屬插塞101的材料為W或Cu,所述金屬插塞101用于連接后續(xù)在其表面形成的像