CN105405857B - 硅基与量子点全集成的图像传感器及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的硅基与量子点全集成的图像传感器及制备方法，通过将硅基像素单元和量子点像素单元集成在同一硅衬底上，硅基图像传感器可以实现对可见光的成像和检测；通过选择合适的量子点材料和尺寸，可以形成红外高灵敏度的量子点薄膜，实现对红外信号的成像和检测，同时在硅基上形成器件的基础上实现对量子点薄膜产生的光电信号进行控制和读出。量子点薄膜像素单元和与硅基像素单元可实现读出电路的复用，节约了芯片面积，降低了电路设计的难度，并且本发明的制备方法与CMOS图像传感器工艺相兼容，有利于将可见光与红外图像传感器的单芯片制造，实现了可见光与红外探测技术相结合的宽光谱检测与成像技术，简化了产品的复杂程度，降低产品成本。

Description

硅基与量子点全集成的图像传感器及制备方法

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，具体涉及一种硅基与量子点全集成的图像传感器及制备方法。

背景技术

图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置，其可以基于电荷耦合器件(CCD)技术、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感技术或基于量子点的光电探测技术进行制备得到。

CMOS图像传感器指的是在硅衬底上采用CMOS工艺进行加工的图像传感器技术，由于其具有低功耗，低成本，技术成熟和与CMOS工艺兼容等特点，因此在各个领域得到了广泛的应用。CMOS图像传感器不仅被用于消费电子领域，例如微型数码相机(DSC)，手机摄像头，摄像机和数码单反(DSLR)中，而且在汽车电子，监控，生物技术和医学等领域也占据了重要的市场份额，在大部分应用场合CMOS图像传感器已经取代了CCD图像传感器。CMOS图像传感器的优势在可见光的成像，对于短波红外等波长较长的入射光的检测需要特殊的制造工艺，制造成本较高，且转换效率较低。

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的特性，其光吸收特性也是随之可调。通过选择合适的量子点材料和尺寸，可以采用溶液法制备对可见光或红外高灵敏度的量子点膜，工艺简单。总体而言，量子点制备的光电探测器具有灵敏度高，波段易调制、工艺简单成本低等优势，市场前景广阔。同硅基的CMOS图像传感器比较，对于短波红外的检测，量子点具有成本低和性能优良的特点。

目前随着红外成像与光谱技术的日益发展，为满足多光谱成像与检测技术的需要，将可见光与红外探测技术结合在一起的宽光谱检测与成像技术越来越收到重视。国外已经出现的超光谱图像仪(也称为光谱图像仪)，具有超宽的光谱响应(同时包含可见光和短波红外)，能实现光谱与成像，能同时进行形状与材料识别，大大提高了目标的识别和分类，是当今公认的下一代工业检测、医学诊断和安全应用的关键技术。这一技术产品至少需要可见光和短波红外两种图像传感器芯片，使得整个光路和系统设计非常复杂。而且短波红外探测目前主要采用InGaAs红外二极管构成的短波红外探测器阵列，其价格非常昂贵。如果能实现短波红外与可见光图像传感器的单芯片集成，将大大简化相关产品的复杂程度，大幅降低相关产品成本。

发明内容

为了克服以上问题，本发明提供了一种硅基与量子点全集成的图像传感器结构，以实现可见光和短波红外图像传感器的单芯片集成。

为了实现上述目的，本发明硅基与量子点全集成的图像传感器，在同一硅衬底上包括硅基像素单元、以及与所述硅基像素单元水平排列的量子点像素单元；所述硅衬底表面从下向上依次具有栅氧层和层间介质，其中，

所述硅基像素单元包括：位于所述硅衬底中且在所述栅氧层下方的光电二极管、位于所述栅氧层且在所述光电二极管上方一侧的第一传输管栅极，位于所述栅氧层下方的所述硅衬底中且在所述第一传输管栅极下方与所述光电二极管相对的一侧的第一悬浮漏极，位于所述层间介质层中且在所述光电二极管和所述第一悬浮栅极外围上方的用于防止光学串扰的不相互连接的金属互连线；

所述量子点像素单元包括：位于所述硅衬底中且在所述栅氧层下方的N型源漏区、第二悬浮漏极、位于所述第二悬浮漏极靠近所述硅衬底边缘一侧的接地端，位于所述栅氧层上且在所述N型源漏区和所述第二悬浮漏极之间上方的第二传输管栅极，位于所述层间介质层中且在所述栅氧层上依次具有底部接触孔层、金属层和通孔层相间设置的多层相连接的金属互连，在所述金属互连具有第一顶层金属和第二顶层金属，所述第一顶层金属和所述第二顶层金属上分别具有顶层通孔和填充有对红外敏感的量子点薄膜的顶层凹槽，透明导电薄膜覆盖于所述顶层通孔、所述量子点薄膜及二者之间的介质层上；其中，所述顶层通孔与所述N型源漏区正上方的所述金属互连相连接，所述具有量子点薄膜的顶层凹槽与所述接地端上方的所述金属互连相连接，所述底部接触孔层具有与所述顶层通孔下方相对应的第一一接触孔和与所述填充有量子点薄膜的顶层凹槽下方相对应的第一二接触孔，所述第一一接触孔穿过所述栅氧层与所述第一一接触孔下方的所述N型源漏区相接触，所述第一二接触孔穿过所述栅氧层与所述第一二接触孔下方的所述接地端相接触；所述透明导电薄膜通过其下方的所述顶层通孔、所述多层相连接的金属互连和所述第一一接触孔与所述N型源漏区相连接，所述量子点薄膜下方的所述第二顶层金属通过所述第二顶层金属下方的所述多层相连接的金属互连和所述第一二接触孔层与所述接地端相连接，从而使所述量子点薄膜产生的电信号通过所述第二传输管栅极传输到所述第二悬浮漏极，实现电荷信号向电压信号的转换。

优选地，所述多层相连接的金属互连包括位于所述底部接触孔上的第一层金属、位于所述第一层金属上的第一层通孔层、位于所述第一层通孔层上的第二层金属、位于所述第二层金属上的第二层通孔、位于所述第二层通孔上的所述顶层金属；所述顶层通孔下方的所述顶层金属的长度小于所述填充有量子点薄膜的顶层凹槽的长度。

优选地，所述硅基像素单元中的所述不相互连接的金属互连线之间不具有通孔连接，且所述不相互连接的金属互连线与所述光电二极管、所述第一传输管栅极和所述第一悬浮漏极均不连接。

优选地，所述硅基像素单元中的所述不相互连接的金属互连线中的金属层与所述量子点像素单元中的所述多层相连接的金属互连中的所述金属层一一对应且位于相同的层中。

优选地，所述量子点薄膜用于探测900-1700nm的短波红外光。

优选地，所述第一悬浮漏极和所述第二悬浮漏极均为N型。

优选地，所述接地端为P型。

优选地，所述透明导电薄膜为ITO薄膜。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种上述的硅基与量子点全集成的图像传感器的制备方法，其包括：

步骤01：采用CMOS前道制造工艺依次在所述硅衬底中制备所述光电二极管、在所述硅衬底上形成所述栅氧层、在所述栅氧层上制备所述第一传输管栅极和所述第二传输管栅极、以及通过离子注入工艺在所述第一传输管栅极下方与所述光电二极管相对的一侧形成所述第一悬浮漏极、在所述第二传输管栅极下方两侧分别形成所述N型源漏区和所述第二悬浮漏极、以及在所述第二悬浮漏极靠近所述硅衬底边缘一侧的所述接地端；

步骤02：采用CMOS后道金属互连工艺，通过光刻、刻蚀、沉积和化学机械抛光工艺，形成在所述硅衬底上的所述层间介质层、在所述层间介质层中且在所述栅氧层上的底部接触孔层、金属层和通孔层相间设置的多层相连接的金属互连；

步骤03：经光刻和刻蚀工艺，在对应于所述接地端上方且在所述多层相连接的金属互连的所述第二顶层金属上的所述层间介质层中形成用于填充量子点薄膜的顶层凹槽；

步骤04：在所述层间介质层表面和所述顶层凹槽中形成对红外敏感的量子点薄膜；其中，在所述顶层凹槽中的量子点薄膜顶部低于在所述层间介质层表面的量子点薄膜的顶部；

步骤05：采用化学机械抛光法研磨所述量子点薄膜，将所述层间介质层表面的量子点薄膜去除，保留所述顶层凹槽中的量子点薄膜与所述顶层凹槽顶部齐平；

步骤06：经光刻和刻蚀工艺，在对应于N型源漏区上方的所述多层相连接的金属互连的所述第一顶层金属上形成顶层通孔图案；

步骤07：在所述顶层通孔图案中填充金属，然后平坦化填充的所述金属顶部至与所述层间介质层顶部齐平；

步骤08：在所述顶层通孔图案中填充的金属顶部、所述顶层凹槽中的量子点薄膜顶部以及暴露的所述层间介质层表面形成透明导电薄膜，然后刻蚀所述透明导电薄膜，以去除位于所述硅基像素单元上方的透明导电薄膜，保留位于所述量子点像素单元上方的透明导电薄膜。

优选地，所述多层相连接的金属互连包括位于所述底部接触孔上的第一层金属、位于所述第一层金属上的第一层通孔层、位于所述第一层通孔层上的第二层金属、位于所述第二层金属上的第二层通孔、位于所述第二层通孔上的所述顶层金属；所述顶层通孔下方的所述顶层金属的长度小于所述填充有量子点薄膜的顶层凹槽的长度。

本发明的硅基与量子点全集成的图像传感器及制备方法，通过将硅基像素单元和量子点像素单元集成在同一硅衬底上，硅基图像传感器可以实现对可见光的成像和检测，硅基图像传感器通过离子注入在硅衬底中形成光电二极管，光电二极管将收集到的入射光转换成电荷，并把转换以后的电荷积累在光电二极管中，在光电转换过程结束以后，通过脉冲信号将传输管的栅极打开，将光电二极管中积累的电荷全部输送到悬浮漏极中，悬浮漏极将积累的电荷数转换为电压的变化量；通过选择合适的量子点材料和尺寸，可以形成红外高灵敏度的量子点薄膜，实现对红外信号的成像和检测，同时在硅基上形成器件的基础上实现对量子点薄膜产生的光电信号进行控制和读出，量子点薄膜将收集到的入射光转换成电荷，在光电转换过程结束以后，通过脉冲信号将第二传输管栅极打开，将光电转换的电荷全部输送到第二悬浮漏极中，第二悬浮漏极将积累的电荷数转换为电压的变化量。量子点薄膜像素单元的读出和控制原理与硅基像素单元的类似，因此两者可以实现读出电路的复用，节约了芯片面积，降低了电路设计的难度，并且本发明的制备方法与CMOS图像传感器工艺相兼容，有利于将可见光与红外图像传感器进行单芯片制造，实现了可见光与红外探测技术结合在一起的宽光谱检测与成像技术，简化了相关产品的复杂程度，大幅降低产品成本。

附图说明

图1为本发明的一个较佳实施例的硅基与量子点全集成的图像传感器的结构示意图

图2为本发明的一个较佳实施例的硅基与量子点全集成的图像传感器的制备方法的流程示意图

图3-10为本发明的一个较佳实施例的硅基与量子点全集成的图像传感器的制备方法的各个步骤示意图

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

硅基CMOS图像传感器对入射光的吸收取决于光电二极管的结深，波长越长，需要的结深越深，对于可见光敏感的光电二极管不能同时感应红外信号。如果需要对红外敏感则需要使用较大的注入能量形成较深的光电二极管，较大的注入能量会造成注入损伤，造成暗电流增加，影响图像质量，而且结深变深同时会造成电荷信号不易从光电二极管传输到悬浮漏极，造成图像残影等问题，因此，硅基CMOS图像传感器无法同时实现对可见光和红外的检测和成像。

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。通过选择合适的量子点材料和尺寸，可以采用溶液法制备对可见光或短波红外高灵敏度的量子点膜，工艺简单。但对于不同的入射光需要采用不同纳米尺寸的量子点，如果同时集成可见光和红外，由于感应可见光要求对红绿蓝三种入射光敏感，因此共需四种尺寸的量子点，但是不同尺寸的量子点形成的条件不同，同时实现四种尺寸的量子点薄膜的制造难度极大，如果只使用对短波红外敏感的量子点，则工艺过程较简单，而且量子点薄膜的质量可以保证。

为了同时实现可见光和短波红外的检测和成像，本发明设计了一种将硅基像素单元和量子点像素单元集成在同一硅衬底上的方案，硅基像素单元用于探测可见光，量子点像素单元用于探测红外光，例如，探测900-1700nm短波红外。

以下结合附图1-10和具体实施例对本发明的硅基与量子点全集成的图像传感器及其制备方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。

请参阅图1，本实施例的硅基与量子点全集成的图像传感器，在同一硅衬底00上包括硅基像素单元(虚线框左侧的区域)、以及与硅基像素单元水平排列的量子点像素单元(虚线框中所示)；硅衬底00表面从下向上依次具有栅氧层01和层间介质02，其中，

硅基像素单元包括：位于硅衬底00中且在栅氧层01下方的光电二极管011、位于栅氧层01且在光电二极管011上方一侧的第一传输管栅极012，位于栅氧层01下方的硅衬底00中且在第一传输管栅极012与光电二极管011相对的一侧下方的N型第一悬浮漏极013，位于层间介质层02中且在光电二极管011和第一悬浮漏极013外围上方的用于防止光学串扰的不相互连接的金属互连线014；本实施例中，硅基像素单元中的不相互连接的金属互连线014之间不具有通孔连接，且不相互连接的金属互连线014与光电二极管011、第一传输管栅极012和第一悬浮漏极013均不连接；

量子点像素单元为肖特基二极管结构，包括：位于硅衬底00中且在栅氧层01下方的N型源漏区21、N型第二悬浮漏极22、位于第二悬浮漏极22靠近硅衬底00边缘一侧的P型接地端23，位于栅氧层01上且在N型源漏区21和第二悬浮漏极22之间上方的第二传输管栅极24，位于层间介质层02中且在栅氧层01上依次具有底部接触孔层30、金属层和通孔层相间设置的多层相连接的金属互连，在金属互连具有第一顶层金属331和第二顶层金属332，第一顶层金属331和第二顶层金属332上分别具有顶层通孔43和填充有对红外敏感的量子点薄膜的顶层凹槽50，ITO透明导电薄膜60覆盖于顶层通孔43、量子点薄膜及二者之间的介质层上；这里，量子点薄膜用于探测900-1700nm的短波红外光；

本实施例中，多层相连接的金属互连具有三层，其包括位于底部接触孔30上的第一层金属31、位于第一层金属31上的第一层通孔层41、位于第一层通孔层41上的第二层金属32、位于第二层金属32上的第二层通孔42、位于第二层通孔42上的第一顶层金属331和顶层金属332；顶层通孔43下方的顶层金属331的长度小于填充有量子点薄膜的顶层凹槽50的长度。

本实施例中，顶层通孔43与N型源漏区21正上方的金属互连相连接，具有量子点薄膜的顶层凹槽50与接地端23上方的金属互连相连接，底部接触孔层30具有与顶层通孔43下方相对应的第一一接触孔(N型源漏区上方的接触孔)和与填充有量子点薄膜的顶层凹槽50下方相对应的第一二接触孔(接地端上方的接触孔)，第一一接触孔穿过栅氧层01与第一一接触孔下方的N型源漏区21相接触，第一二接触孔穿过栅氧层01与第一二接触孔下方的接地端23相接触；透明导电薄膜60通过其下方的顶层通孔43、多层相连接的金属互连和第一一接触孔与N型源漏区21相连接，量子点薄膜下方的第二顶层金属332通过第二顶层金属332下方的多层相连接的金属互连和第一二接触孔层与接地端23相连接，从而使量子点薄膜产生的电信号通过第二传输管栅极24传输到第二悬浮漏极22，实现电荷信号向电压信号的转换。

本实施例中，硅基像素单元中的不相互连接的金属互连线中的金属层与量子点像素单元中的多层相连接的金属互连中的金属层一一对应且位于相同的层中，例如，均为三层金属层。

需要说明的是，本发明中的不相互连接的金属互连线的层数以及多层相连接的金属互连中的金属层的层数不局限于本实施例中所列举的层数；透明导电薄膜不局限于本实施例中所列举的ITO薄膜；量子点的吸收波长不限于本实施例中所列举的探测900-1700nm的短波红外光。

请参阅图2，本实施例中，以制备上述的硅基与量子点全集成的图像传感器的制备方法为例进行说明，该制备方法包括：

步骤01：请参阅图3，采用CMOS前道制造工艺依次在硅衬底00中制备光电二极管011、在硅衬底00上形成栅氧层01、在栅氧层01上制备第一传输管栅极012和第二传输管栅极24、以及通过离子注入工艺在第一传输管栅极012下方与光电二极管011相对的一侧形成第一悬浮漏极013、在第二传输管栅极24下方两侧分别形成N型源漏区21和第二悬浮漏极22、以及在第二悬浮漏极22靠近硅衬底00边缘一侧的接地端23；

具体的，这里采用常规CMOS前道工艺，所形成的第一悬浮漏极013、第二悬浮漏极22为N型。

步骤02：请参阅图4，采用CMOS后道金属互连工艺，通过光刻、刻蚀、沉积和化学机械抛光工艺，形成在硅衬底00上的层间介质层02、在层间介质层02中且在栅氧层01上的底部接触孔层30、金属层和通孔层相间设置的多层相连接的金属互连；

具体的，硅基像素单元中多层相连接的金属互连中的金属层具有三层，其包括位于底部接触孔30上的第一层金属31、位于第一层金属31上的第一层通孔层41、位于第一层通孔层41上的第二层金属32、位于第二层金属32上的第二层通孔42、位于第二层通孔42上的顶层金属331和332；顶层金属331的长度小于填充有量子点薄膜的顶层凹槽50的长度；层间介质层01起到金属之间的隔离作用；层间介质层01由多个介质层构成，每个介质层的形成与通孔层和金属层的形成是同时的，层间介质层、金属互连的形成是常规工艺，这里不再赘述；这里，如前所述的金属互连结构中，接触孔包括第一一接触孔和第一二接触孔；第一一接触孔与N型源漏区21相接触，第一二接触孔与接地端23相接触；

步骤03：请参阅图5，经光刻和刻蚀工艺，在对应于接地端23上方且在多层相连接的金属互连的第二顶层金属332上的层间介质层01中形成用于填充量子点薄膜的顶层凹槽50；

具体的，通过光刻和干法刻蚀工艺在对应于P型接地端23上方的第二顶层金属332上的层间介质层02中刻蚀出顶层凹槽50；

步骤04：请参阅图6，在层间介质层01表面和顶层凹槽50中形成对红外敏感的量子点薄膜L50；其中，在顶层凹槽50中的量子点薄膜L50顶部低于在层间介质层01表面的量子点薄膜L50的顶部；

具体的，制备量子点的方法可以采用现有工艺，制备好的量子点悬浮于溶剂中形成量子点悬浮液，将此量子点悬浮液通过旋涂、滴注、提拉等方式在完成步骤04的硅衬底00上形成量子点薄膜L50，由于整个硅衬底00上的量子点薄膜L50的厚度是相同的，因此，在顶层凹槽50中的量子点薄膜L50的顶部会低于在层间介质层02表面的量子点薄膜L50的顶部，从而后续可以采用化学机械抛光方法来去除层间介质层02表面的量子点薄膜L50。

步骤05：请参阅图7，采用化学机械抛光法研磨量子点薄膜L50，将层间介质层02表面的量子点薄膜L50去除，保留顶层凹槽50中的量子点薄膜L50与顶层凹槽50顶部齐平；

具体的，顶层凹槽50中的量子点薄膜L50的厚度高于或等于顶层凹槽50顶部，从而可以研磨去除顶层凹槽50以外的量子点薄膜L50以及高于顶层凹槽50顶部的量子点薄膜L50，从而形成顶层凹槽50中的量子点薄膜。

步骤06：请参阅图8，经光刻和刻蚀工艺，在对应于N型源漏区21上方的多层相连接的金属互连的第一顶层金属331上形成顶层通孔图案43’；

具体的，采用光刻和刻蚀工艺在第一顶层金属331上的层间介质层02中刻蚀出顶层通孔图案43’；

步骤07：请参阅图9，在顶层通孔图案43’中填充金属，然后平坦化填充的金属顶部至与层间介质层02顶部齐平；

具体的，金属的填充可以采用电镀工艺，采用化学机械研磨法来平坦化填充的金属顶部，从而形成顶层通孔43，这样，所形成的填充金属的顶部、量子点薄膜顶部和层间介质层02顶部齐平，有利于后续形成的透明导电薄膜60与层间介质层02、量子点薄膜和填充金属的紧密结合，避免产生空气隙，导致接触电阻增大。

步骤08：请参阅图10，在顶层通孔图案43中填充的金属顶部、顶层凹槽50中的量子点薄膜顶部以及暴露的层间介质层02表面形成透明导电薄膜，然后刻蚀透明导电薄膜，以去除位于硅基像素单元上方的透明导电薄膜，保留位于量子点像素单元上方的透明导电薄膜。

具体的，采用磁控电镀法来形成ITO透明导电薄膜60，采用光刻和刻蚀工艺对ITO透明导电薄膜60进行选择性刻蚀，从而形成连接于量子点薄膜和填充金属顶部的ITO透明导电薄膜60，即透明薄膜电极。

综上所述，本发明的硅基与量子点全集成的图像传感器及制备方法，通过将硅基像素单元和量子点像素单元集成在同一硅衬底上，硅基图像传感器可以实现对可见光的成像和检测，硅基图像传感器通过离子注入在硅衬底中形成光电二极管，光电二极管将收集到的入射光转换成电荷，并把转换以后的电荷积累在光电二极管中，在光电转换过程结束以后，通过脉冲信号将传输管的栅极打开，将光电二极管中积累的电荷全部输送到悬浮漏极中，悬浮漏极将积累的电荷数转换为电压的变化量；通过选择合适的量子点材料和尺寸，可以形成红外高灵敏度的量子点薄膜，实现对红外信号的成像和检测，同时在硅基上形成器件的基础上实现对量子点薄膜产生的光电信号进行控制和读出，量子点薄膜将收集到的入射光转换成电荷，在光电转换过程结束以后，通过脉冲信号将第二传输管栅极打开，将光电转换的电荷全部输送到第二悬浮漏极中，第二悬浮漏极将积累的电荷数转换为电压的变化量。量子点薄膜像素单元的读出和控制原理与硅基像素单元的类似，因此两者可以实现读出电路的复用，节约了芯片面积，降低了电路设计的难度，并且本发明的制备方法与CMOS图像传感器工艺相兼容，有利于将可见光与红外图像传感器进行单芯片制造，实现了可见光与红外探测技术结合在一起的宽光谱检测与成像技术，简化了相关产品的复杂程度，大幅降低产品成本。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (10)

1.一种硅基与量子点全集成的图像传感器，其特征在于，在同一硅衬底上包括硅基像素单元、以及与所述硅基像素单元水平排列的量子点像素单元；所述硅衬底表面从下向上依次具有栅氧层和层间介质，其中，

所述硅基像素单元包括：位于所述硅衬底中且在所述栅氧层下方的光电二极管、位于所述栅氧层且在所述光电二极管上方一侧的第一传输管栅极，位于所述栅氧层下方的所述硅衬底中且在所述第一传输管栅极下方与所述光电二极管相对的一侧的第一悬浮漏极，位于所述层间介质层中且在所述光电二极管和所述第一悬浮栅极外围上方的用于防止光学串扰的不相互连接的金属互连线；

所述量子点像素单元包括：位于所述硅衬底中且在所述栅氧层下方的N型源漏区、第二悬浮漏极、位于所述第二悬浮漏极靠近所述硅衬底边缘一侧的接地端，位于所述栅氧层上且在所述N型源漏区和所述第二悬浮漏极之间上方的第二传输管栅极，位于所述层间介质层中且在所述栅氧层上依次具有底部接触孔层、金属层和通孔层相间设置的多层相连接的金属互连，在所述金属互连具有第一顶层金属和第二顶层金属，所述第一顶层金属和所述第二顶层金属上分别具有顶层通孔和填充有对红外敏感的量子点薄膜的顶层凹槽，透明导电薄膜覆盖于所述顶层通孔、所述量子点薄膜及二者之间的介质层上；

其中，所述顶层通孔与所述N型源漏区正上方的所述金属互连相连接，具有所述量子点薄膜的顶层凹槽与所述接地端上方的所述金属互连相连接，所述底部接触孔层具有与所述顶层通孔下方相对应的第一一接触孔和与填充有量子点薄膜的顶层凹槽下方相对应的第一二接触孔，所述第一一接触孔穿过所述栅氧层与所述第一一接触孔下方的所述N型源漏区相接触，所述第一二接触孔穿过所述栅氧层与所述第一二接触孔下方的所述接地端相接触；所述透明导电薄膜通过其下方的所述顶层通孔、所述多层相连接的金属互连和所述第一一接触孔与所述N型源漏区相连接，所述量子点薄膜下方的所述第二顶层金属通过所述第二顶层金属下方的所述多层相连接的金属互连和所述第一二接触孔层与所述接地端相连接，从而使所述量子点薄膜产生的电信号通过所述第二传输管栅极传输到所述第二悬浮漏极，实现电荷信号向电压信号的转换。

2.根据权利要求1所述的硅基与量子点全集成的图像传感器，其特征在于，所述多层相连接的金属互连包括位于所述底部接触孔上的第一层金属、位于所述第一层金属上的第一层通孔层、位于所述第一层通孔层上的第二层金属、位于所述第二层金属上的第二层通孔、位于所述第二层通孔上的所述顶层金属；所述顶层通孔下方的所述顶层金属的长度小于所述填充有量子点薄膜的顶层凹槽的长度。

3.根据权利要求1所述的硅基与量子点全集成的图像传感器，其特征在于，所述硅基像素单元中的所述不相互连接的金属互连线之间不具有通孔连接，且所述不相互连接的金属互连线与所述光电二极管、所述第一传输管栅极和所述第一悬浮漏极均不连接。

4.根据权利要求1所述的硅基与量子点全集成的图像传感器，其特征在于，所述硅基像素单元中的所述不相互连接的金属互连线中的金属层与所述量子点像素单元中的所述多层相连接的金属互连中的所述金属层一一对应且位于相同的层中。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的硅基与量子点全集成的图像传感器，其特征在于，所述量子点薄膜用于探测900-1700nm的短波红外光。

6.根据权利要求5任意一项所述的硅基与量子点全集成的图像传感器，其特征在于，所述第一悬浮漏极和所述第二悬浮漏极均为N型。

7.根据权利要求5任意一项所述的硅基与量子点全集成的图像传感器，其特征在于，所述接地端为P型。

8.根据权利要求1所述的硅基与量子点全集成的图像传感器，其特征在于，所述透明导电薄膜为ITO薄膜。

9.一种权利要求1所述的硅基与量子点全集成的图像传感器的制备方法，其特征在于，包括：

步骤01：采用CMOS前道制造工艺依次在所述硅衬底中制备所述光电二极管、在所述硅衬底上形成所述栅氧层、在所述栅氧层上制备所述第一传输管栅极和所述第二传输管栅极、以及通过离子注入工艺在所述第一传输管栅极下方与所述光电二极管相对的一侧形成所述第一悬浮漏极、在所述第二传输管栅极下方两侧分别形成所述N型源漏区和所述第二悬浮漏极、以及在所述第二悬浮漏极靠近所述硅衬底边缘一侧的所述接地端；

步骤02：采用CMOS后道金属互连工艺，通过光刻、刻蚀、沉积和化学机械抛光工艺，形成在所述硅衬底上的所述层间介质层、在所述层间介质层中且在所述栅氧层上的底部接触孔层、金属层和通孔层相间设置的多层相连接的金属互连；

步骤03：经光刻和刻蚀工艺，在对应于所述接地端上方且在所述多层相连接的金属互连的所述第二顶层金属上的所述层间介质层中形成用于填充量子点薄膜的顶层凹槽；

步骤04：在所述层间介质层表面和所述顶层凹槽中形成对红外敏感的量子点薄膜；其中，在所述顶层凹槽中的量子点薄膜顶部低于在所述层间介质层表面的量子点薄膜的顶部；

步骤05：采用化学机械抛光法研磨所述量子点薄膜，将所述层间介质层表面的量子点薄膜去除，保留所述顶层凹槽中的量子点薄膜与所述顶层凹槽顶部齐平；

步骤06：经光刻和刻蚀工艺，在对应于N型源漏区上方的所述多层相连接的金属互连的所述第一顶层金属上形成顶层通孔图案；

步骤07：在所述顶层通孔图案中填充金属，然后平坦化填充的所述金属顶部至与所述层间介质层顶部齐平；

步骤08：在所述顶层通孔图案中填充的金属顶部、所述顶层凹槽中的量子点薄膜顶部以及暴露的所述层间介质层表面形成透明导电薄膜，然后刻蚀所述透明导电薄膜，以去除位于所述硅基像素单元上方的透明导电薄膜，保留位于所述量子点像素单元上方的透明导电薄膜。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述多层相连接的金属互连包括位于所述底部接触孔上的第一层金属、位于所述第一层金属上的第一层通孔层、位于所述第一层通孔层上的第二层金属、位于所述第二层金属上的第二层通孔、位于所述第二层通孔上的所述顶层金属；所述顶层通孔下方的所述顶层金属的长度小于所述填充有量子点薄膜的顶层凹槽的长度。