圖像傳感單元及其形成方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種圖像傳感單元及其形成方法。
【背景技術】
[0002]圖像傳感器，或稱感光元件，是一種將光學圖像轉換成電子信號的設備，它被廣泛地應用在數碼相機和其他電子光學設備中。早期的圖像傳感器采用模擬信號，如攝像管(video camera tube)。如今,傳統的圖像傳感器主要分為感光稱合元件(charge-coupleddevice, CO))和互補式金屬氧化物半導體有源像素傳感器(CMOS Active pixel sensor)兩種。上述圖像傳感器主要通過硅光電二極管接受光信號并將光信號轉換成電信號。傳統圖像傳感器的體積較大，并且靈敏度和受光范圍都有待進一步的提聞。
[0003]有機圖像傳感器是一種新型的圖像傳感器，現有的有機圖像傳感器采用有機光電轉換層取代傳統的硅光電二極管作為光電轉換單元。有機光電轉換層接收光信號后產生電子，通過位于有機光電轉換層下方的像素電極與圖像傳感器下層的電路進行電學連接，將電信號轉換成圖像輸出。
[0004]有機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。并且與傳統的圖像傳感器相比，有機圖像傳感器的工藝流程更加簡單，可以降低生產成本。
[0005]現有的有機圖像傳感器的性能還有待進一步的提聞。
【發明內容】
[0006]本發明解決的問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]為解決上述問題，本發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層；在所述介質層表面形成具有開口的掩膜層，所述開口位于金屬插塞表面正上方；沿所述開口，刻蝕所述介質層，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層的有機光電轉換層。
[0008]可選的，所述開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壁傾斜的倒梯形。
[0015]可選的，所述凹槽的側壁呈圓弧狀。
[0016]可選的，形成所述像素電極層的方法包括:在所述介質層表面和凹槽內壁表面形成像素電極材料層；以所述介質層為停止層，對所述像素電極材料層進行平坦化，去除位于所述介質層表面的部分像素電極材料層，形成位于所述凹槽內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TiN、T1、TaN或Ta。
[0019]可選的，所述介質層的材料至少包括Si02、SiN, S1N, S1C, S1NC中的一種。
[0020]為解決上述問題，本發明的技術方案還提供一種圖像傳感單元，包括:基底，所述基底內具有金屬插塞，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層；位于所述介質層內的凹槽，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層的有機光電轉換層。
[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壁傾斜的倒梯形。
[0024]可選的，所述凹槽的側壁呈圓弧狀。
[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TiN、T1、TaN或Ta。
[0027]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點:
[0028]本發明的技術方案，在介質層中形成暴露出基底內金屬插塞表面的凹槽，在所述凹槽內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光電轉換層。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壁表面的部分。與現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際的表面積，提高所述像素電極層與后續在像素電極層表面形成的有機光電轉換層之間的接觸面積，從而提高有機光電轉換層中的電子向像素電極中傳輸的效率，從而提高圖像傳感單元的性能。
[0029]進一步的，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壁表面，部分入射光透過有機光電轉換層在像素電極層的一側表面被反射后，會再次遇到另一側的像素電極層的表面，再次被反射，繼續在有機光電轉換層內傳播，直到從有機光線轉換層中射出。與現有技術相比，可以提高入射光在有機光電轉換層內的傳播距離，提高入射光對光電轉換層內載流子的激發效率，在同樣光照強度的情況下產生更多的電子載流子，使得所述圖像傳感單元對光強的敏感度提高，從而提高本實施例中圖像傳感單元的性能。
【附圖說明】
[0030]圖1至圖11是本發明的實施例的圖像傳感單元的形成過程的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031]如【背景技術】中所述，現有技術中形成的有機圖像傳感器的性能還有待進一步提聞。
[0032]研究發現，影響有機圖像傳感器的性能的一個主要因素是有機光電轉換層與像素電極之間的接觸面積，提高所述有機光電轉換層與像素電極之間的接觸面積可以提高像素電極對于有機光電轉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光電轉換層的接觸面積，是提高有機圖像傳感器性能的有效方法。另一個重要因素是光線在光電轉換層內的傳播路徑的長短，提高入射光在光電轉換層內的傳播路徑，可以是入射光在光電轉換層內激發出更多的電子，提高有機光電轉換層會光線的敏感度。
[0033]本發明的實施例，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層中的凹槽內壁表面，可以提高像素電極層與有機光電轉換層的接觸面積并且可以對入射光進行多次的反射，從而提高圖像傳感單元的性能。
[0034]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
[0035]請參考圖1，提供基底100，所述基底100內形成所有金屬插塞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作為層間介質層，形成于其他介質層或半導體襯底表面。所述基底內還可以形成有其他金屬互連結構，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用于連接后續在其表面形成的像