[发明专利]一种量子点薄膜图像传感器结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种量子点薄膜图像传感器结构及其制造方法，量子点薄膜图像传感器结构自下而上至少包括：衬底层，金属互连层，光电转换层，光电转换层通过位于金属互连层上的隔离结构的隔离，形成与图像传感器像素单元对应并分割的多个光电转换单元，各光电转换单元设有用于进行光电转换的量子点薄膜，量子点薄膜与金属互连层电性连接。本发明通过使用光线敏感度更强的量子点薄膜进行光线的吸收和转换，并将其设置在金属互连层之上，使其更接近镜头，同时采用隔离结构作为像素单元之间的隔离，使得本发明的量子点薄膜图像传感器即使在小尺寸的像素设计中，也可以保证输出图像的质量。

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，更具体地，涉及一种采用量子点薄膜进行光电转换的图像传感器结构及其制造方法。

背景技术

图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置。目前广泛应用的主要有CCD图像传感器和CMOS图像传感器。

量子点(quantum dot)是一种准零维的纳米晶体，其由少量的原子构成，形态上一般为球形或类球形，是由半导体材料(通常由IIB～ⅥB或IIIB～VB元素组成)制成的、稳定直径在2～20nm的纳米粒子，它能在特定的波长下发光。采用量子点技术的屏幕在生产时更容易校准，拥有更准确的色彩表现，并且在色彩饱和度方面拥有明显的优势。采用量子点薄膜制作的图像传感器有着更轻薄的体积，更强的光线敏感度，更大的动态范围，和优化的稳定成像。

传统的图像传感器是通过令像素变得更小来提高分辨率的。这意味着每个像素对光线的敏感度更低，从而降低了图像质量。相对CMOS技术，现有的量子点薄膜是采取涂在凸镜下面的方式形成光电转换单元的，这种更接近镜头的特性使其能更充分地捕捉光线，从而能够更有效地改善镜头性能。

这种由新技术打造的量子点薄膜图像传感器，能够收集高于传统图像传感器芯片两倍的光线，并以两倍的效率将其转变为电信号，同时其生产成本很低。

因此，使用量子点薄膜后，一方面可以降低图像传感器摄像头的厚度和体积，另一方面也可以大大提高图像传感器的低光拍摄性能和图像的动态范围等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用量子点薄膜进行光电转换的新型量子点薄膜图像传感器结构及其制造方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种量子点薄膜图像传感器结构，自下而上至少包括：衬底层，金属互连层，光电转换层；其中，所述光电转换层通过位于金属互连层上的隔离结构的隔离，形成与图像传感器像素单元对应并分割的多个光电转换单元，各光电转换单元设有用于进行光电转换的量子点薄膜，所述量子点薄膜与金属互连层电性连接。

优选地，光电转换层外围设有焊盘，所述量子点薄膜、焊盘通过金属电极、焊盘连线分别连接金属互连层中的金属连线。

优选地，所述隔离结构为在竖直方向上形成的多层叠层结构。

优选地，所述隔离结构是位于像素单元之间的从上到下依次由氮化硅、二氧化硅和氮化硅组成的三层岛状结构，并作为像素单元之间的隔离。

一种量子点薄膜图像传感器结构的制造方法，用于制造上述的量子点薄膜图像传感器结构，包括以下步骤：

步骤S01：提供一衬底，在所述衬底上形成金属互连层；

步骤S02：在所述金属互连层上形成对应图像传感器像素单元的多个金属电极；

步骤S03：在所述金属互连层上形成覆盖金属电极的第一保护层；

步骤S04：在像素区域外围的第一保护层上定义并形成焊盘；

步骤S05：在所述焊盘及第一保护层表面覆盖形成第二保护层；