[发明专利]图像传感器结构及其制作方法

说明书

本发明提供一种图像传感器结构及其制作方法，所述图像传感器结构包括衬底、背栅、栅氧介质层和量子点层，所述衬底上设置有接触电极，所述背栅设置在所述衬底上，所述栅氧介质层覆盖在所述背栅上，所述量子点层设置在所述栅氧介质层上，所述量子点层与所述接触电极连接。在本发明提供的图像传感器结构及其制作方法中，所述图像传感器结构采用背栅来对量子点层的载流子迁移率进行控制，背栅上覆盖有栅氧介质层，通过在背栅上加不同的电压，来影响量子点层由光产生的载流子的迁移率，从而影响光敏电流的大小，进而可以调控光电效应的灵敏度，解决现有图像传感器中动态范围不足的问题。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种图像传感器结构及其制作方法。

背景技术

图像传感器是把光学图像信息转化成电信号的器件，传统的固态图像传感器可包括CCD(电荷耦合装置)图像传感器和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器两大类，通常是采用光电二极管。

目前，新兴的图像传感器采用量子点(quantum dot)材料制成，其探测波长随量子点大小可调，同时具有较高的响应度，如现有技术中的图像传感器，通过接触电极收集量子点的电荷信息，从而获得图像信息。相比传统CMOS图像传感器，量子点图像传感器具有灵敏度高，串扰小，填充率高，快门速度快等优势。在图像传感器中的一个重要指标是动态范围，动态范围小则感光范围小，在高光强是容易过曝光，通常传感器的光电响应度灵敏度越高，则低光成像越好，但高光强越容易过曝光。现有技术的量子点图像传感器因为其探测器有很高的灵敏度所以在微光场景下成像不错，但带来的问题是高光强场景下则容易过曝光。

因此，图像传感器的动态范围不足是本领域技术人员需要解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图像传感器结构及其制作方法，以解决现有技术中图像传感器的动态范围不足问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种图像传感器结构，包括衬底、背栅、栅氧介质层和量子点层，所述衬底上设置有接触电极，所述背栅设置在所述衬底上，所述栅氧介质层覆盖在所述背栅上，所述量子点层设置在所述栅氧介质层上，所述量子点层与所述接触电极连接。

可选的，在所述图像传感器结构中，所述图像传感器结构还包括信号器件，所述信号器件设置在所述衬底中，所述信号器件连接所述接触电极或所述背栅，所述信号器件包含晶体管和/或电容。

可选的，在所述图像传感器结构中，所述接触电极的材料包括功函数大于4.8eV的高功函数材料和功函数小于4.4eV的低功函数材料，所述高功函数材料包括金、钨、铜、氧化铟锡、氟化氧化锡或氮化钛中一种及其组合，所述低功函数材料包括铝、镁或氮化钽中一种及其组合。

可选的，在所述图像传感器结构中，所述背栅的材料为氮化钛、金、铝或氮化钽中一种及其组合，所述栅氧介质层的材料为二氧化硅、氧化铝、氮化硅、氧化锆或氧化铪中一种及其组合。

可选的，在所述图像传感器结构中，所述接触电极的厚度为50nm～500nm，所述背栅的厚度为100nm～500nm，所述栅氧介质层的厚度为50nm～200nm，所述量子点层的厚度为100nm～500nm。

可选的，在所述图像传感器结构中，所述量子点层上还设有保护层，所述保护层的材料为二氧化硅或氮化硅，所述保护层的厚度为100nm～500nm。

本发明还提供一种图像传感器结构的制作方法，包括：提供衬底，在所述衬底中形成信号器件以及与所述信号器件连接的若干导线；在所述衬底上形成接触电极，所述接触电极连接导线以连接所述信号器件；在所述衬底上形成背栅层，所述背栅连接导线以连接所述信号器件；在所述衬底上形成栅氧介质层，光刻所述栅氧介质层形成通孔；在所述栅氧介质层上形成量子点层，所述量子点层通过所述通孔连接所述接触电极。