本發(fā)明涉及圖像傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用量子點薄膜的圖像傳感器及制備方法。

背景技術(shù)：

圖像傳感器是指將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。目前廣泛應(yīng)用的主要有ccd圖像傳感器和cmos圖像傳感器。

量子點(quantumdot)是準零維的納米晶體，由少量的原子構(gòu)成，形態(tài)上一般為球形或類球形，是由半導(dǎo)體材料(通常由iib～ⅵb或iiib～vb元素組成)制成的、穩(wěn)定直徑在2～20nm的納米粒子。它能在特定的波長下發(fā)光，采用量子點技術(shù)的屏幕在生產(chǎn)時更容易校準，擁有更準確的色彩表現(xiàn)，并且在色彩飽和度方面擁有明顯的優(yōu)勢。因此，將量子點應(yīng)用于傳感器中所制備的量子薄膜傳感器有著更輕薄的體積，更強的光線敏感度，更大的動態(tài)范圍、和優(yōu)化的成像穩(wěn)定。

由于傳統(tǒng)的傳感器通過令像素變得更小來提高分辨率，這意味著每個像素對光線的敏感度更低，從而降低了圖像質(zhì)量，而相比之下，量子點薄膜是涂在凸鏡下面的，更接近鏡頭的特性使其能更充分地捕捉光線，從而能夠有效改善鏡頭性能。這種新技術(shù)打造的傳感器能夠收集傳統(tǒng)傳感器芯片兩倍的光線，并以兩倍的效率將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，同時其生產(chǎn)成本很低。使用量子點薄膜后，一方面可以降低攝像頭的厚度和體積，另一方面可以大大提高圖像傳感器低光拍攝性能和圖像的動態(tài)范圍等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種采用量子點薄膜進行光電轉(zhuǎn)換的圖像傳感器及制備方法，從而提高圖像傳感器的性能。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種圖像傳感器，其特征在于，包括：

襯底，在襯底表面設(shè)置有底部隔離層；

位于底部隔離層上的n層隔離層，其中，每層隔離層中設(shè)置有金屬互連線和位于金屬互連線上的金屬接觸孔；每層隔離層中，金屬互連線與其下方的隔離層相接觸，每個金屬接觸孔的底部與相應(yīng)層的金屬互連線的頂部一一對應(yīng)且相接觸；金屬接觸孔的頂部與相應(yīng)層的隔離層的頂部齊平；相鄰上層隔離層的金屬互連線底部與下層隔離層的金屬接觸孔頂部相接觸；n為整數(shù)且n≥1；

位于第n層隔離層上的第n+1層隔離層，第n+1層隔離層中貫穿設(shè)置有第n+1層金屬互連線；第n+1層金屬互連線底部與第n層金屬接觸孔頂部一一對應(yīng)且相接觸；

在第n+1層金屬互連線頂部設(shè)置有金屬電極；

在金屬電極表面和暴露的第n+1層隔離層表面覆蓋有量子點薄膜。

優(yōu)選地，所述第n+1層隔離層的相鄰像素分界處還設(shè)置有像素間隔離結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述金屬互連線的高度為0.4～0.5微米，所述金屬接觸孔的高度為0.4～0.5微米，n層隔離層中，其中一層隔離層的厚度為0.5～1微米。

優(yōu)選地，所述n+1層隔離層中，每個隔離層之間還設(shè)置有氮化硅層。

優(yōu)選地，所述第n+1層隔離層的高度為0.5～0.6微米。

優(yōu)選地，在量子點薄膜周圍的第n+1層金屬互連線上還設(shè)置有焊盤結(jié)構(gòu)；所述焊盤結(jié)構(gòu)和所述第n+1層隔離層是一體的。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種圖像傳感器的制備方法，其包括：

步驟01：提供一襯底；并且，在襯底表面形成底部隔離層；

步驟02：在底部隔離層上形成第一層金屬鋁，并且，圖案化第一層金屬鋁，從而形成第一層金屬互連線；

步驟03：在第一層金屬互連線和暴露的底部隔離層上形成第一層隔離層；第一層隔離層的頂部高出所述第一層金屬互連線的頂部；

步驟04：在對應(yīng)于第一層金屬互連線上的第一層隔離層中刻蝕出第一層接觸孔；

步驟05：在第一層接觸孔中填充金屬鎢，從而形成第一層金屬接觸孔；

步驟06：在第一層金屬接觸孔頂部和第一層隔離層表面形成第二層金屬鋁，并且再重復(fù)循環(huán)步驟02至步驟05k次，直至形成n層隔離層以及相應(yīng)層的金屬互連線和金屬接觸孔；其中，k為整數(shù)且k≥0；n為整數(shù)且n≥1；且k+1＝n；

步驟07：在第n層隔離層和第n層金屬接觸孔上形成第n+1層金屬鋁，并且，圖案化第n+1層金屬鋁，從而形成第n+1層金屬互連線；

步驟08：在第n+1層金屬互連線和第n層隔離層表面覆蓋一層第n+1層隔離層，并且，平坦化第n+1層隔離層頂部；

步驟09：在第n+1層金屬互連線頂部形成金屬電極；

步驟10：在金屬電極表面和暴露的第n+1層隔離層表面覆蓋一層量子點薄膜；平坦化后的第n+1層隔離層頂部仍高于第n+1層金屬互連線頂部。

優(yōu)選地，所述步驟07中，在形成第n+1層金屬互連線之后，在第n+1層金屬互連線和暴露的第n層隔離層表面覆蓋一層氮化硅層。

優(yōu)選地，所述步驟08之后且在步驟09之前，包括：在第n+1層隔離層中定義焊盤結(jié)構(gòu)區(qū)域和非焊盤結(jié)構(gòu)區(qū)域；并且，對應(yīng)于焊盤結(jié)構(gòu)區(qū)域的第n+1層金屬互連線上的第n+1層隔離層中刻蝕出焊盤結(jié)構(gòu)；在刻蝕所述焊盤結(jié)構(gòu)的同時，保留對應(yīng)于相鄰像素分界處的第二層隔離層，從而形成像素間隔離結(jié)構(gòu)；

步驟10具體包括：在非焊盤結(jié)構(gòu)區(qū)域的金屬電極表面和暴露的第n+1層隔離層表面覆蓋一層量子點薄膜。

優(yōu)選地，所述步驟03中，設(shè)置所述第一層隔離層的頂部高出所述第一層金屬互連線的頂部的高度等于所述第一接觸孔的高度；

所述步驟08中，設(shè)置平坦化后的第n+1層隔離層頂部高出第n+1層金屬互連線頂部的高度等于所述焊盤結(jié)構(gòu)的高度。

本發(fā)明的量子薄膜傳感器具有有更強的光線敏感度，更大的動態(tài)范圍和更優(yōu)化的成像穩(wěn)定性，此外，本發(fā)明通過采用量子點薄膜進行光線的吸收和轉(zhuǎn)換，確保在小尺寸的像素的設(shè)計中，也可以獲得高質(zhì)量的輸出圖像。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一個較佳實施例的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本發(fā)明的一個較佳實施例的圖像傳感器的制備方法的流程示意圖

圖3～15為本發(fā)明的一個較佳實施例的圖像傳感器的制備方法的各個制備步驟示意圖

具體實施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

本發(fā)明的圖像傳感器包括：襯底，在襯底表面設(shè)置有底部隔離層；位于底部隔離層上的n層隔離層，其中，每層隔離層中設(shè)置有金屬互連線和位于金屬互連線上的金屬接觸孔；每層隔離層中，金屬互連線與其下方的隔離層相接觸，每個金屬接觸孔的底部與相應(yīng)層的金屬互連線的頂部一一對應(yīng)且相接觸；金屬接觸孔的頂部與相應(yīng)層的隔離層的頂部齊平；相鄰上層隔離層的金屬互連線底部與下層隔離層的金屬接觸孔頂部相接觸；n為整數(shù)且n≥1；位于第n層隔離層上的第n+1層隔離層，第n+1層隔離層中貫穿設(shè)置有第n+1層金屬互連線；第n+1層金屬互連線底部與第n層金屬接觸孔頂部一一對應(yīng)且相接觸；在第n+1層金屬互連線頂部設(shè)置有金屬電極；在金屬電極表面和暴露的第n+1層隔離層表面覆蓋有量子點薄膜；以及，在n+1層隔離層邊緣區(qū)域的第n+1層金屬互連線上設(shè)置有焊盤開口。

以下結(jié)合附圖1～15和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準的比例，且僅用以方便、清晰地達到輔助說明本實施例的目的。

請參閱圖1，本實施例的采用量子點薄膜進行光電轉(zhuǎn)換的圖像傳感器，以具有兩層隔離層為例來說明，但這不用于限制本發(fā)明的n+1層隔離層的范圍，其中n為整數(shù)且n≥1。本實施例中，采用的金屬互連線為鋁互連線，采用的金屬接觸孔為鎢接觸孔。

一襯底1，在襯底1表面設(shè)置有底部隔離層2；具體的，這里的襯底1可以但不限于為n型或p型雙面拋光硅片。底部隔離層2的材料可以為氧化硅，底部隔離層2的氧化硅的生長可以但不限于采用熱生長方式，也可以通過化學(xué)氣相沉積方法生長，底部隔離層2的氧化硅的厚度可以但不限于為0.5～1微米。

位于底部隔離層2上的第一層隔離層4，其中，第一層隔離層4中設(shè)置有第一層鋁互連線3和位于第一層鋁互連線3上的第一層鎢接觸孔，第一鎢接觸孔由位于第一鎢接觸孔中的緩沖層5和鎢金屬6；第一層隔離層4中，鋁互連線3的底部與底部隔離層2相接觸，每個第一層鎢接觸孔的底部與相應(yīng)的第一層鋁互連線3的頂部一一對應(yīng)且相接觸；第一層鎢接觸孔的頂部與第一層隔離層4的頂部齊平；較佳的，第一層鋁互連線3的高度為0.4～0.5微米，第一層鎢接觸孔的高度為0.4～0.5微米，第一層隔離層4的厚度為0.5～1微米；需要說明的是，本發(fā)明的其它具有n層隔離層中，其中一層隔離層的厚度為0.5～1微米。這里，緩沖層5由鈦層和氮化鈦層復(fù)合而成，這里的鈦層的厚度為0.02～0.04微米，氮化鈦層的厚度為0.02～0.04微米。

位于第一層隔離層4上的第二層隔離層8'，第二層隔離層8'中貫穿設(shè)置有第二層鋁互連線7；第二層鋁互連線7底部與第一層鎢接觸孔頂部一一對應(yīng)且相接觸；這里的第二層隔離層8'位于非焊盤區(qū)域的高度可以為0.5～0.6微米。

在第一層隔離層4表面和第二層鋁互連線7表現(xiàn)還設(shè)置有氮化硅層(未示出)，用于隔離第一層鎢接觸孔和第二層鋁互連線7。

在第二層鋁互連線7頂部設(shè)置有金屬電極9；

在非焊盤區(qū)域的金屬電極9表面和暴露的第二層隔離層8'表面覆蓋有量子點薄膜10；

在量子點薄膜10周圍的第二層鋁互連線上設(shè)置有焊盤結(jié)構(gòu)8，焊盤結(jié)構(gòu)8區(qū)域中設(shè)置有焊盤開口。這里，焊盤結(jié)構(gòu)8和第二層隔離層8'是一體的。本實施例中，襯底1上的像素有多個，在第二層隔離層8'的相鄰像素分界處還設(shè)置有隔離結(jié)構(gòu)11。隔離結(jié)構(gòu)11、焊盤結(jié)構(gòu)8和第二層隔離層8'均可以是一體制備而成的。

需要說明的是，本實施例中以具有兩層隔離層的圖像傳感器為例進行描述，然在本發(fā)明的其它實施例中，還具有三層或以上隔離層的圖像傳感器結(jié)構(gòu)，對于三層或以上隔離層以及相應(yīng)層的鋁互連線和鎢接觸孔的描述可以參考該實施例的兩層的隔離層及其相應(yīng)的鋁互連線和鎢接觸孔的描述，這里不再贅述。

接下來詳細描述本實施例的上述圖像傳感器的制備方法，請參閱圖2，包括：

步驟01：請參閱圖3，提供一襯底1；并且，在襯底1表面形成底部隔離層2；

具體的，這里的襯底1可以但不限于為n型或p型雙面拋光硅片。底部隔離層2的材料可以為氧化硅，底部隔離層2的氧化硅的生長可以但不限于采用熱生長方式，也可以通過化學(xué)氣相沉積方法生長，底部隔離層2的氧化硅的厚度可以但不限于為0.5～1微米。

步驟02：請參閱圖4，在底部隔離層2上形成第一層金屬鋁，并且，圖案化第一層金屬鋁，從而形成第一層鋁互連線3；

具體的，可以但不限于采用物理氣相沉積方法來沉積第一層金屬鋁。然后，可以但不限于采用光刻和各向異性干法刻蝕工藝來刻蝕第一層金屬鋁，并去除殘留光刻膠后，形成第一層鋁互連線3。

步驟03：請參閱圖5，在第一層鋁互連線3和暴露的底部隔離層2上形成第一層隔離層4；具體的，可以但不限于采用化學(xué)氣相沉積法來沉積第一層隔離層4，第一層隔離層4的材料可以為二氧化硅，第一層隔離層4的厚度可以為0.5～1微米，并且，采用化學(xué)機械拋光工藝來平坦化第一層隔離層4頂部。這里，第一層隔離層4的頂部高出第一層鋁互連線的頂部；設(shè)置第一層隔離層4的頂部高出第一層鋁互連線3的頂部的高度等于后續(xù)形成的第一接觸孔的高度。

步驟04：請參閱圖6，在對應(yīng)于第一層鋁互連線3上的第一層隔離層4中刻蝕出第一層接觸孔；

具體的，可以但不限于采用光刻和各向異性干法刻蝕工藝來刻蝕第一層隔離層4，從而在第一層隔離層4中且對應(yīng)于每根第一層鋁互連線3上刻蝕出第一層接觸孔。

步驟05：請參閱圖7～8，在第一層接觸孔中填充金屬鎢6，從而形成第一層鎢接觸孔；

具體的，首先，請參閱圖7，可以但不限于采用物理氣相沉積工藝在第一層接觸孔的底部和側(cè)壁以及第一層隔離層4表面沉積緩沖層5，然后，請參閱圖8，可以但不限于采用化學(xué)氣相沉積方法在緩沖,5上沉積金屬鎢6，金屬鎢6填充滿第一層接觸孔；最后，可以但不限于采用化學(xué)機械拋光工藝研磨掉第一層隔離層4表面的緩沖層5和金屬鎢6，從而形成第一層鎢接觸孔。

步驟06：在第一層鎢接觸孔頂部和第一層隔離層表面形成第二層金屬鋁，并且再重復(fù)循環(huán)步驟02至步驟05k次，直至形成n層隔離層以及相應(yīng)層的鋁互連線和鎢接觸孔；其中，k為整數(shù)且k≥0；n為整數(shù)且n≥1；且k+1＝n；

具體的，由于本實施例的上述圖像傳感器中只具有兩層隔離層，因此，這里的k為0，n為1，也就是無需再循環(huán)重復(fù)步驟02～05了。

步驟07：在第n層隔離層和第n層鎢接觸孔上形成第n+1層金屬鋁，并且，圖案化第n+1層金屬鋁，從而形成第n+1層鋁互連線；

具體的，請參閱圖9，可以但不限于采用物理氣相沉積法在第一層鎢接觸孔頂部和第一層隔離層4表面沉積第二層金屬鋁7'。這里，第二層金屬鋁7'的高度略高于第一層金屬鋁4的高度。然后，請參閱圖10，可以但不限于采用光刻和各向異性干法刻蝕工藝來刻蝕第二層金屬鋁7'，并去除殘留光刻膠后，形成第二層鋁互連線7。

本實施例中，在形成第二層鋁互連線7之后，可以但不限于采用化學(xué)氣相沉積方法在第二層鋁互連線7表面和第一層隔離層4暴露的表面還覆蓋一層氮化硅層(未示出)。氮化硅層的厚度可以為0.05～0.1微米。

步驟08：在第n+1層鋁互連線和第n層隔離層表面覆蓋一層第n+1層隔離層，并且，平坦化第n+1層隔離層頂部；

具體的，請參閱圖11，可以但不限于采用化學(xué)氣相沉積方法在氮化硅層表面沉積第二層隔離層8'，第二層隔離層8'的材料可以為二氧化硅，第二層隔離層8'的厚度可以為0.8～1微米。

這里，平坦化后的第二層隔離層8'頂部高于第二層鋁互連線7頂部，用于設(shè)置平坦化后的第二層隔離層8'頂部高出第二層鋁互連線7頂部的高度等于焊盤結(jié)構(gòu)的高度。

在步驟08之后，且在步驟09之前，還包括：在第n+1層隔離層中定義焊盤結(jié)構(gòu)區(qū)域和非焊盤結(jié)構(gòu)區(qū)域；并且，對應(yīng)于焊盤結(jié)構(gòu)區(qū)域的第n+1層金屬互連線上的第n+1層隔離層中刻蝕出焊盤結(jié)構(gòu)；

具體的，請參閱圖12，在定義的焊接結(jié)構(gòu)區(qū)域中，第二層鋁互連線7上的第二層隔離層8'中可以但不限于采用光刻和各向異性干法刻蝕工藝來刻蝕出焊盤結(jié)構(gòu)8的開口，在刻蝕焊盤結(jié)構(gòu)8的開口的同時，保留對應(yīng)于相鄰像素分界處的第二層隔離層8'，從而形成像素間隔離結(jié)構(gòu)11。

步驟09：在第n+1層鋁互連線頂部形成金屬電極；

具體的，這里在非焊盤結(jié)構(gòu)區(qū)域的第二層鋁互連線頂部形成金屬電極；請參閱圖13，在第二層鋁互連線7頂部、第二層隔離層8'表面、焊盤結(jié)構(gòu)8的表面和側(cè)壁、以及隔離結(jié)構(gòu)11暴露的表面和側(cè)壁上形成金屬電極9，金屬電極9的材料可以是氮化鈦?？梢缘幌抻诓捎梦锢須庀喑练e方法來沉積金屬電極9，金屬電極9的厚度可以為0.05～0.2微米，較佳的為0.1微米。然后，請參閱圖14，可以但不限于采用光刻和各向異性干法刻蝕工藝來刻蝕去除第二層鋁互連線7頂部之外的金屬電極9，保留第二層鋁互連線7頂部的金屬電極9，也即是保留非焊盤結(jié)構(gòu)區(qū)域的電極，并且去除光刻膠殘留。

步驟10：在金屬電極表面和暴露的第n+1層隔離層表面覆蓋一層量子點薄膜。

具體的，請參閱圖15，在非焊盤結(jié)構(gòu)區(qū)域的金屬電極表面和暴露的第n+1層隔離層表面覆蓋一層量子點薄膜；可以但不限于采用旋涂法金屬電極9表面和暴露的第二層隔離層8'表面覆蓋一層量子點薄膜10。

需要說明的是，本實施例中以制備兩層隔離層的方法進行描述，然在本發(fā)明的其它實施例中，針對三層或以上隔離層的圖像傳感器中，可以采用重復(fù)循環(huán)步驟02至步驟05的方法來制備，這里不再贅述。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求書為準。