[发明专利]一种图像传感器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，具体涉及一种图像传感器及其制作方法。

背景技术

图像传感器是指利用光电器件的光-电转换功能，将其感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的图像电信号的一种功能器件，广泛应用于图像处理、电视、自动控制、测量和机器人等领域。目前广泛应用的主要有CCD图像传感器和CMOS图像传感器。

每个图像传感器都是由大量感光器件组成的感光器件阵列。每个感光器件对应图像传感器中的一个像点。硅基感光器件的结构为光电二极管，由于光电二极管只能感应光的强度，不能直接捕获入射光的色彩信息，因此必须在感光器件上方覆盖彩色滤光片来获得红、绿、蓝三种基色，如附图1所示。但是在感光器件上面制作彩色滤光片工艺过程中会产生颗粒、空洞、位错、混色以及表面损伤等问题，这些问题影响了感光元件对光线的接收和反馈，大大降低了传感器的整体性能和成品率。据统计，彩色滤光片的工艺可以造成传感器5％～10％的良率损失。

量子点(quantum dot)是准零维的纳米晶体，由少量的原子构成，形态上一般为球形或类球形，是由半导体材料(通常由II B～ⅥB或IIIB～VB元素组成)制成的、稳定直径在2～ 10nm的纳米粒子。量子点是纳米尺寸的半导体晶粒，它具有禁带宽度随尺寸可调的特性，其光吸收特性也是随之可调。它能在特定的波长下发光，通过选择合适的量子点材料和薄膜直径大小，量子点薄膜能发出不同颜色的单色光，若能在图像传感器中利用这个性质，就不需要添加彩色滤光片，从而避免了图像传感器的整体性能和成品率的降低以及良率的损失。同时现有技术中的RGB拜耳彩色排布阵列已经不能满足目前像素的灵敏度和动态范围，无法进一步提高输出图像的对比度和色彩饱和度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为提供一种图像传感器及其制作方法，所述图像传感器利用量子点薄膜可自身发光的性质，通过制备不同直径大小的量子点薄膜，发出红、绿、蓝三种基色，并采用了WRGB排布阵列，同时提高了输出图像的质量、分辨率、对比度和色彩饱和度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种图像传感器，从下往上依次包括：衬底、晶体管、金属连线、凹槽和微透镜，还包括填充在晶体管、金属连线和凹槽之间的层间介质；所述凹槽镶嵌在层间介质顶端，其数量大于等于4，且每个凹槽被层间介质隔离开，所述凹槽包括白色像素凹槽、红色像素凹槽、绿色像素凹槽和蓝色像素凹槽，且每个颜色的像素凹槽数量不少于一个，所述白色像素凹槽中填充全透光薄膜，其余凹槽中填充量子点薄膜，一个凹槽中的量子点薄膜由直径相同的量子点组成，且位于不同凹槽中的量子点的直径不完全相同；所述微透镜覆盖在凹槽上方，呈球形凸状结构，并和凹槽一一对应。

进一步地，所述全透光薄膜为热硬化树脂组合物或光硬化树脂组合物。

进一步地，所述量子点薄膜包括能够显示蓝光的蓝光量子点薄膜、能够显示绿光的绿光量子点薄膜和能够显示红光的红光量子点薄膜，分别填充在蓝色像素凹槽、绿色像素凹槽和红色像素凹槽中。

进一步地，每个凹槽中的量子点薄膜或全透光薄膜具有相同的厚度。

进一步地，所述白色像素凹槽、红色像素凹槽、绿色像素凹槽和蓝色像素凹槽按照 WRGB阵列排布。

进一步地，所述蓝光量子点薄膜中的量子点直径为2nm。

进一步地，所述绿光量子点薄膜中的量子点直径为3nm。

进一步地，所述红光量子点薄膜中的量子点直径为8nm。

本发明提供的一种图像传感器的制作方法，包括以下步骤：

S01：在衬底上形成晶体管；

S02：在晶体管周围及其上方形成层间介质，并在层间介质中填充金属连线；

S03：在金属连线上方制备镶嵌在层间介质顶端的凹槽，所述凹槽的数量大于等于4，且每个凹槽被层间介质隔离开；

S04：将全透光薄膜填充在白色像素凹槽中；

S05：制备直径不完全相同的量子点薄膜，在剩余凹槽中填充量子点薄膜，且一个凹槽中的量子点薄膜由直径相同的量子点组成，位于不同凹槽中的量子点的直径不完全相同；

S06：在每个凹槽上方制作球形凸状结构的微透镜，形成图像传感器。

进一步地，步骤S04中量子点薄膜的制作方法为金属有机合成法、水相合成法、连续离子层吸附反应法、微乳液法、溶胶-凝胶法、溶剂热法以及共沉淀法中的一种。