CN109728112A - 光电二极管及其形成方法、图像传感器、指纹成像模组 - Google Patents
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Abstract
一种光电二极管及其形成方法、图像传感器、指纹成像模组，所述光电二极管的形成方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成底电极；在所述底电极上形成感光层；对所述感光层进行激光处理，以使所述感光层形成凹凸的表面。在形成所述感光层之后，对所述感光层进行激光处理，从而使所述感光层形成凹凸的表面，以增大所述感光层的表面积，减小所述感光层的表面反射损耗，进而在不增大开口尺寸的前提下，达到提高所形成光电二极管的光采集能力，改善图像质量的目的。
Description
技术领域
本发明涉及指纹成像领域，特别涉及一种光电二极管及其形成方法、图像传感器、指纹成像模组。
背景技术
指纹识别是在采集人体指纹图像之后，将指纹图像与指纹识别系统里已有指纹信息进行比对，以实现身份识别。由于使用的方便性，以及人体指纹的唯一性，指纹识别技术已经大量应用于各个领域，比如：公安局、海关等安检领域，楼宇的门禁系统，以及个人电脑和手机等消费品领域等等。
指纹识别所采用的指纹成像技术中，一种是通过光学方法采集人体指纹图像：通过光源产生入射光；入射光投射至手指表层，经手指反射形成带有指纹信息的反射光；由图像传感器接收所述反射光，获得指纹图像。
但是现有指纹成像模组所采用图像传感器的采光面积较小，影响了所获得指纹图像的质量。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种光电二极管及其形成方法、图像传感器、指纹成像模组，以增大采光面积、改善图像质量。
为解决上述问题，本发明提供一种光电二极管的形成方法，包括：
提供衬底；在所述衬底上形成底电极；在所述底电极上形成感光层；对所述感光层进行激光处理，以使所述感光层形成凹凸的表面。
可选的，形成所述感光层之后，激光处理之前，还包括：在所述感光层上依次形成顶电极和偏压导电层。
可选的，所述激光处理的照射能量大于0.1J/cm2。
可选的，所述激光处理所采用激光在所述感光层上形成光斑的直径大于1μm。
可选的，所述顶电极的厚度大于或等于所述偏压导电层的厚度大于或等于
可选的，所述激光处理在所述感光层内形成空洞。
可选的，沿所述底电极指向所述顶电极的方向，所述空洞的宽度逐渐增大。
可选的，所述感光层为非晶材料，所述激光处理使远离所述衬底部分厚度的所述感光层转变为微晶材料。
可选的，所述微晶材料感光层的厚度在5nm到15nm范围内。
可选的，所述感光层的材料包括：掺杂的非晶硅。
可选的，所述感光层的厚度小于或等于1.1μm；所述激光处理的照射能量小于或等于50J/cm2。
可选的，所述光电二极管为非晶硅PIN光电二极管。
可选的，所述底电极为透明材料。
可选的，所述底电极的材料为透明导电氧化物。
可选的，所述底电极的厚度大于
相应的，还提供一种光电二极管，包括：
衬底；底电极，所述底电极位于所述衬底上；感光层，所述感光层经激光处理，所述感光层具有凹凸的表面。
可选的，所述感光层内具有空洞。
可选的，沿所述底电极指向所述顶电极的方向，所述空洞的宽度逐渐增大。
可选的，远离所述衬底部分厚度的所述感光层为微晶材料。
可选的，微晶材料的感光层厚度在5nm到15nm范围内。
可选的，所述感光层的材料包括：掺杂的非晶硅。
可选的，所述感光层的厚度小于或等于1.1μm。
可选的，所述光电二极管为非晶硅PIN光电二极管。
可选的，所述底电极为透明材料。
可选的，所述底电极的材料为透明导电氧化物。
可选的，所述底电极的厚度大于
可选的，还包括：顶电极，所述顶电极位于所述感光层上；偏压导电层，所述偏压导电层位于所述顶电极上。
可选的，所述顶电极的厚度大于所述偏压导电层的厚度大于
一种图像传感器，其特征在于，包括：一个或多个像素单元，所述像素单元包括本发明的光电二极管。
以及，一种指纹成像模组，包括：光源；感测面，所述光源所产生的光线在所述感测面上形成携带有指纹信息的感测光；图像传感器，采集所述感测光以获得指纹图像，所述图像传感器为本发明的图像传感器。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
在形成所述感光层之后，对所述感光层进行激光处理，使所述感光层形成凹凸的表面。与平坦表面的感光层相比，凹凸表面感光层的表面积更大，而且凹凸表面感光层的反射损耗更小；表面积的增大、表面反射损耗的减小，都能够在不增大开口尺寸的前提下，达到提高所形成光电二极管的光采集能力，改善图像质量的目的。
本发明可选方案中，激光处理之前，在所述感光层上依次形成顶电极和偏压导电层；所述激光处理过程中，激光透射所述顶电极和所述偏压导电层，对所述感光层进行激光处理。在激光处理之前形成所述顶电极和所述偏压导电层，能够为所述顶电极和所述偏压导电层的形成提供平整的工艺表面，能够有效降低形成工艺难度，减少所述顶电极和所述感光层之间悬空的产生，增大所述顶电极与所述感光层之间电接触的面积，从而达到提高采光能力、保证电学性能的兼顾，进而在不增大开口尺寸的前提下，提高光电二极管性能、改善图像质量；而且在所述感光层形成之后，先形成所述顶电极和所述偏压导电层，再进行所述激光处理，也能够简化工艺步骤，降低工艺难度，有利于改善所形成光电二极管的性能，有利于高质量图像的获得。
本发明可选方案中，所述激光处理还可能在所述感光层内形成空洞；所述空洞的形成，能够进一步增大所述感光层的表面积；而且光线在空洞内可能发生反射，因此所述空洞的形成，也能够进一步提高所述感光层对光线的吸收能力；所述感光层表面积的增大和对光线吸收能力的提高，都有利于在不增大开口尺寸的前提下，达到提高所形成光电二极管的光采集能力。
本发明可选方案中，沿所述底电极指向所述顶电极的方向，所述空洞的宽度逐渐增大。形成上大下小的空洞，能够有效增大所述感光层的表面积，降低所述感光层表面反射的损耗，从而在不增大开口尺寸的前提下，达到提高所形成光电二极管的光采集能力，改善图像质量的目的。
本发明可选方案中，所述感光层为非晶材料，所述激光处理能够对所述非晶材料进行退火，以起到晶化作用，从而使部分厚度的所述感光层转变为微晶材料。微晶材料的形成，能够有效提高所述感光层对光线的吸收能力，特别是能够提高感光层对红外光的吸收能力，能够在不增大开口尺寸的前提下，达到提高所形成光电二极管的光采集能力，改善图像质量的目的。
本发明可选方案中，所述感光层的材料包括：掺杂的非晶硅；所述感光层的厚度在小于或等于1.1μm，所述激光处理的照射能量小于或等于50J/cm2。对所述激光处理照射能量的控制，能够有效避免击穿所述感光层，能够有效保证所述感光层的膜层连续性，有利于提高采光能力、保证电学性能的兼顾，从而在不增大开口尺寸的前提下，提高光电二极管性能、改善图像质量。
本发明可选方案中，所形成的底电极为透明材料。将所述底电极设置为透明材料，能够有效的降低所述底电极的反射率，从而降低底电极对激光的反射作用，降低激光处理对所述感光层靠近所述衬底表面的影响，保证所述感光层与底电极之间电连接的稳定性，从而达到提高采光能力、保证电学性能的兼顾，以在不增大开口尺寸的前提下，提高光电二极管性能、改善图像质量。
本发明可选方案中，所述顶电极的厚度大于或等于所述偏压导电层的厚度大于或等于所述顶电极和所述偏压导电层厚度的控制，能够有效的保证所述顶电极所述偏压导电层的膜层连续性，从而达到提高采光能力、保证电学性能的兼顾，以在不增大开口尺寸的前提下，提高光电二极管性能、改善图像质量。
附图说明
图1是一种指纹成像模组所采用图像传感器内光电二极管的剖面结构示意图；
图2至图6是本发明光电二极管形成方法一实施例各个步骤所对应的剖面结构示意图；
图7是本发明图像传感器一实施例的俯视结构示意图；
图8是本发明指纹成像模组一实施例的剖面结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知，现有技术中光学指纹成像模组所采用图像传感器的采光面积不足，造成了获得指纹图像质量不佳的问题。
指纹成像模组所采用的图像传感器，通常包括像素阵列，所述像素阵列包括多个呈阵列排布的像素单元，所述像素单元包括光电二极管，所述光电二极管用于采集携带有指纹信息的光线，以获得指纹图像。
参考图1，示出了一种指纹成像模组所采用图像传感器内光电二极管的剖面结构示意图。
所述光电二极管包括：衬底11；第一介质层12，所述第一介质层12位于所述衬底11上；底电极13，所述底电极13位于所述第一介质层12上；感光层14，所述感光层14位于所述底电极13上，且与所述底电极13电连接；顶电极15，所述顶电极15覆盖所述感光层14，且与所述感光层14电连接；偏压导电层16，所述偏压导电层16与所述顶电极15电连接；保护层17，所述保护层17覆盖所述偏压导电层16。
其中，所述感光层14用于采集携带有指纹信息的光线，从而获得指纹图像。通常情况下，所述感光层14的材料为非晶硅。非晶硅对光的吸收依赖于非晶硅材料的面积和厚度。所以所述光电二极管的开口尺寸D影响了所述感光层14吸收光线的面积。
另一方面，由于指纹谷和脊之间的间距较小，为了获得足够的分辨率，指纹成像模组所采用图像传感器的单个像素单元的尺寸较小，因此所述光电二极管的开口尺寸D相对较小，从而影响了所述感光层13吸收光线的面积，影响了所述图像传感器的采光面积，造成了指纹图像质量的退化。
为解决所述技术问题，本发明提供一种光电二极管以及形成方法，在形成所述感光层之后，对所述感光层进行激光处理，从而使所述感光层形成凹凸的表面，以增大所述感光层的表面积，减小所述感光层的表面反射损耗，进而在不增大开口尺寸的前提下，达到提高所形成光电二极管的光采集能力，改善图像质量的目的。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参考图2至图6，示出了本发明光电二极管形成方法一实施例各个步骤所对应的剖面结构示意图。
参考图2，提供衬底110。
所述衬底110用于为制造工艺提供操作平面，也用于为所形成的光电二极管提供机械支撑。
本实施例中，所形成的光电二极管为非晶硅PIN光电二极管，因此所述衬底110的材料为玻璃，所以具有所述发光二极管的图像传感器能够透射光线。而且将所述衬底110的材料设置为玻璃，还能够提高所形成光电二极管的电隔离性能，降低相邻光电二极管之间的干扰。
需要说明的是，本实施例中，所述衬底110的材料为玻璃。但是这种做法仅为一示例，本发明其他实施例中，所述衬底的材料也可以为硅、锗等其他适宜于作为衬底且易于集成的材料。
此外，本实施例中，所述衬底110的表面还具有界面层(图中未标示)，从而为后续工艺以及膜层的形成提供良好的工艺表面。
继续参考图2，在所述衬底110上形成底电极120。
所述底电极120作为所形成光电二极管的阴极电极，实现所形成光电二极管与外部信号读出电路的电连接，以实现信号输出。
本实施例中，所述底电极120为透明材料。将所述底电极120的材料设置为透明材料的做法，能够有效的降低所述底电极120的反射率，从而降低所述底电极120对后续激光处理中激光的反射作用，降低激光处理对所形成感光层靠近所述衬底表面的影响，保证感光层与所述底电极120之间电连接的稳定性，从而达到提高采光能力、保证电学性能的兼顾，以在不增大开口尺寸的前提下，提高光电二极管性能、改善图像质量。
本实施例中，所述底电极120的材料为透明导电氧化物。(TransparentConductive Oxide,TCO)。具体的，所述底电极120可以为氧化铟锡(ITO)、氧化锌锡(IZO)、氧化锌铝(AZO)、氟掺氧化锡(FTO)、镓掺杂氧化锡(GTO)等材料中的一种或多种；也可以是导电的透明氮化物包括氮化钛、氮氧化钛、氮化钽以及氧氮化钽等材料中的一种或多种；也可以是透明导电的石墨烯材料；还可以是其他透明的金属或合金材料。
本实施例中，所述底电极120的厚度大于所述底电极120的厚度不宜过小。由于成膜工艺的限制，成膜的均匀性，所形成膜层的厚度会上下浮动，因此如果所述底电极120的厚度太小，则可能会影响所形成底电极120膜层的连续性，从而影响所形成底电极120的导电性能，影响所形成光电二极管与外部电路的连接，造成所形成光电二极管的制造良率和器件性能。
参考图3，在所述底电极120上形成感光层140。
所述感光层140用于吸收光线，并进行光电转换，从而输出与光线强度相关的电信号。
本实施例中，所述感光层140为非晶材料，具体的，所述感光层140的材料包括掺杂的非晶硅。采用非晶硅材料进行光电转换，能够实现光电转换效率和制造成本控制的兼顾，从而能够有效改善所形成图像传感器的性能。
具体的，本实施例中，所形成的光电二极管为非晶硅PIN光电二极管，所以所述感光层140包括依次位于所述底电极120上的第一掺杂层、本征层和第二掺杂层。所述第一掺杂层和所述第二掺杂层的材料均为掺杂的非晶硅材料，所述本征层的材料为非晶硅材料。
本实施例中，所述感光层140的厚度小于或等于1.1μm。所述感光层140的采光能与所述感光层140的厚度相关。所述感光层140的厚度根据所形成光电二极管的设计需要设定，但是所述感光层140的厚度也不宜太大。所述感光层140厚度的进一步增大，不会增大所述感光层140吸收光线的能量，反而可能会引起材料浪费、工艺难度增大的问题。
需要说明的是，本实施例中，如图4所示，在形成所述感光层140之后，在所述感光层140上依次形成顶电极150和偏压导电层160。
所述顶电极150作为所形成光电二极管的阳极电极；所述偏压导电层160与外部偏压电路相连；所述偏压导电层160位于所述顶电极150上，与所述顶电极150实现电连接，从而实现所述感光层140的偏置。
此外，形成所述顶电极150之后，形成所述偏压导电层160之前，所述形成方法还包括：在所述感光层140所露出的衬底110上形成介质层(图中未标示)。
所述介质层用于实现相邻光电二极管之间以及所述顶电极120和所述底电极150之间的电绝缘。本实施例中，所述偏压导电层160和所述顶电极150之间通过过孔技术相连，以实现所述偏压导电层160和所述顶电极150之间的电连接。
具体的，所述顶电极150的厚度大于或等于所述偏压导电层160的厚度大于或等于由于成膜工艺的限制，成膜的均匀性，所形成膜层的厚度会上下浮动，因此如果所述顶电极150和所述偏压导电层160的厚度太小，则可能会影响膜层的连续性，从而影响所述顶电极150和所述偏压导电层160的导电性能，影响所形成光电二极管与外部偏压电路的连接，造成所形成光电二极管的制造良率和器件性能。
参考图5，对所述感光层140进行激光处理170，以使所述感光层140形成凹凸的表面。
所述激光处理170能够向所述感光层140的材料原子提供能量，使所述感光层140内的材料原子发生位移，从而使所述感光层140形成凹凸的表面。
需要说明的是，由于所述感光层140的凹凸表面为激光处理170所形成的；而所述感光层140内材料原子的位移是随机的，因此激光处理170所形成感光层140的凹凸表面为不规律起伏的凹凸表面。
与平坦表面的感光层相比，凹凸表面感光层140的表面积更大，而且凹凸表面感光层140的反射损耗更小；表面积的增大、反射损耗的减小，都能够在不增大开口尺寸的前提下，达到提高所形成光电二极管的光采集能力，改善图像质量的目的。
本实施例中，所述感光层140内材料原子的位移，不仅使所述感光层140形成凹凸的表面，还在所述感光层140内形成空洞141，即所述激光处理170在所述感光层140内形成空洞141。
所述空洞141的形成，能够进一步增大所述感光层140的表面积；而且光线在空洞141内可能发生反射，因此所述空洞141的形成，也能够进一步提高所述感光层140对光线的吸收能力；所述感光层140表面积的增大和对光线吸收能力的提高，都有利于在不增大开口尺寸的前提下，达到提高所形成光电二极管的光采集能力。
而且，本实施例中，沿所述底电极120指向所述顶电极150的方向，所述空洞141的宽度逐渐增大。形成上大下小的空洞141，能够有效增大所述感光层140的表面积，降低所述感光层140表面反射的损耗，从而在不增大开口尺寸的前提下，达到提高所形成光电二极管的光采集能力，改善图像质量的目的。
此外，本实施例中，所述感光层140的材料为非晶材料，因此所述激光处理170使远离所述衬底110部分厚度的所述感光层140转变为微晶材料142，也就是说，所述激光处理170能够对所述非晶材料的感光层140进行退火，以起到晶化作用，从而使远离所述衬底110部分厚度的所述感光层140转变为微晶材料142。微晶材料142的形成，能够有效提高所述感光层140对光线的吸收能力。
特别是本实施例中，所述感光层140的材料包括：非晶硅，所述激光处理170能够使所述感光层140内部分非晶硅转变为微晶硅；微晶硅感光层140的形成，能够提高所述感光层140对红外光的吸收能力，能够在不增大开口尺寸的前提下，达到提高所形成光电二极管的光采集能力，改善图像质量的目的。
需要说明的是，本实施例中，所述微晶材料142感光层140的厚度5nm到15nm范围内。所述微晶材料142感光层140的厚度不宜太大也不宜太小。所述微晶材料142的厚度与所述激光处理170的能量相关，所述激光处理170的能量越大，所形成微晶材料142的感光层140的厚度越大；但是随着所述微晶材料142的感光层140的形成，所述感光层140整体厚度会逐渐减小，所以所述微晶材料142感光层140的厚度如果太大，则所述激光处理170的能量过大，可能会影响所述感光层140的膜层连续性，会增大所述感光层140出现膜层断裂等缺陷的几率，从而影响所形成光电二极管的制造良率和器件性能；所述微晶材料142感光层140的厚度如果太小，则所述激光处理170的能量过小，所述感光层140表面凹凸不明显，不利于所述感光层140表面积的增大和表面反射损耗的减小，不利于所形成光电二极管的光采集能力的提高。
需要说明的是，本实施例中，在所述激光处理170进行之前，形成所述顶电极150和所述偏压导电层160，即所述激光处理170在形成所述顶电极150和所述偏压导电层160之后进行。
本实施例中，在激光处理170之前形成所述顶电极150和所述偏压导电层160，能够为所述顶电极150和所述偏压导电层160的形成提供平整的工艺表面，从而有利于降低工艺难度、提高膜层质量。
而且在所述感光层140内材料原子发生位移时，靠近所述感光层140的所述顶电极150的材料原子，甚至所述偏压导电层160的材料原子也可以随之发生位移，因此在所述激光处理170之前形成所述顶电极150和所述偏压导电层160，可以提高激光处理170之后，所述顶电极150和所述偏压导电层160对所述感光层140表面保形覆盖的几率，从而减少所述顶电极150和所述感光层140之间悬空的产生，增大所述顶电极150与所述感光层140之间电接触的面积，从而达到提高采光能力、保证电学性能的兼顾，以在不增大开口尺寸的前提下，提高光电二极管性能、改善图像质量。
另一方面，所述顶电极150和所述偏压导电层160的形成与所述感光层140的形成同属膜层形成工艺，可以在同一工艺腔内进行，因此在所述感光层140形成之后，先形成所述顶电极150和所述偏压导电层160，再进行所述激光处理160，能够简化工艺步骤，降低工艺难度，有利于改善所形成光电二极管的性能，有利于高质量图像的获得。
由于本实施例中，所述感光层140的材料为非晶硅，而且所述激光处理170在所述顶电极150和所述偏压导电层160形成之后进行，因此所述激光处理170过程中，激光需要透射所述顶电极150和所述偏压导电层160才能够透射至所述感光层140，所以所述激光处理170的照射能量大于0.1J/cm2，从而保证所述激光处理170的效率，提高工艺效率，缩短工艺时间。
另一方面，本实施例中，所述感光层140的厚度小于或等于1.1μm，因此所述激光处理170的照射能量小于或等于50J/cm2。对所述激光处理照170照射能量的控制，能够有效避免击穿所述感光层140，能够有效保证所述感光层140的膜层连续性，有利于提高采光能力、保证电学性能的兼顾，从而在不增大开口尺寸的前提下，提高光电二极管性能、改善图像质量。
所述激光处理170所采用激光在所述感光层140上形成光斑的直径大于1μm。由于本实施例采用脉冲点阵式的激光对所述感光层140进行所述激光处理170，因此每个激光的光斑和像素尺寸对应，所以对所述激光处理170所采用激光在所述感光层140上所形成光斑尺寸的控制，能够有效降低所述激光处理170对其他区域的线路和材料形成影响，有利于提高所形成光电二极管的制造良率和器件性能。具体的，所述激光处理170所采用激光的脉冲频率小于或等于1KHz，激光脉冲的能量密度小于300mJ/cm2。
需要说明的是，本实施例中，所述激光处理170所采用激光的波段在200nm到400nm范围内，也就是说，采用波长范围在200nm到400nm的紫外光进行所述激光处理170。采用紫外光进行所述激光处理170，能够有效减小激光所形成光斑的大小，有利于提高所述激光处理170的精度，有利于提高所形成光电二极管的性能。
此外，参考图6，在所述激光处理170(如图5所示)之后，在所述偏压导电层160上形成保护层(图中未标示)，以实现所述偏压导电层160及其以下的膜层与外部环境的隔离，从而提高所形成光电二极管的性能。
相应的，本发明还提供一种光电二极管。参考图6，示出了本发明光电二极管一实施例的剖面结构示意图。
如图6所示，所述光电二极管包括：衬底110；底电极120，所述底电极120位于所述衬底110上；感光层140，所述感光层140经激光处理，所述感光层140具有凹凸的表面。
所述衬底110用于为制造工艺提供操作平面，也用于为所述光电二极管提供机械支撑。
本实施例中，所述光电二极管为非晶硅PIN光电二极管，因此所述衬底110的材料为玻璃，所以具有所述发光二极管的图像传感器能够透射光线。而且将所述衬底110的材料设置为玻璃，还能够提高所述光电二极管的电隔离性能，降低相邻光电二极管之间的干扰。
需要说明的是，本实施例中，所述衬底110的材料为玻璃。但是这种做法仅为一示例，本发明其他实施例中，所述衬底的材料也可以为硅、锗等其他适宜于作为衬底且易于集成的材料。
此外，本实施例中，所述衬底110的表面还具有界面层(图中未标示)，为所述底电极120以及所述感光层140提供良好的生长表面，以提高所述底电极120和所述感光层140的质量。
所述底电极120作为所述光电二极管的阴极电极，实现所述光电二极管与外部信号读出电路的电连接，以实现信号输出。
本实施例中，所述底电极120为透明材料。将所述底电极120的材料设置为透明材料的做法，能够有效的降低所述底电极120的反射率，从而降低底电极120对后续激光处理中激光的反射作用，保证所述感光层140与所述底电极120之间电连接的稳定性，从而达到提高采光能力、保证电学性能的兼顾，以在不增大开口尺寸的前提下，提高光电二极管性能、改善图像质量。
本实施例中，所述底电极120的材料为透明导电氧化物。(TransparentConductive Oxide,TCO)。具体的，所述底电极120可以为氧化铟锡(ITO)、氧化锌锡(IZO)、氧化锌铝(AZO)、氟掺氧化锡(FTO)、镓掺杂氧化锡(GTO)等材料中的一种或多种；也可以是导电的透明氮化物包括氮化钛、氮氧化钛、氮化钽以及氧氮化钽等材料中的一种或多种；也可以是透明导电的石墨烯材料；还可以是其他透明的金属或合金材料。
本实施例中，所述底电极120的厚度大于所述底电极120的厚度不宜过小。由于成膜工艺的限制，成膜均匀性，膜层厚度都会上下浮动，因此如果所述底电极120的厚度太小，则可能会影响所述底电极120膜层的连续性，从而影响所述底电极120的导电性能，影响所述光电二极管与外部电路的连接，造成所述光电二极管的制造良率和器件性能。
所述感光层140用于吸收光线，并进行光电转换，从而输出与光线强度相关的电信号。
所述感光层140经激光处理，所述激光处理170能够向所述感光层140的材料原子提供能量，使所述感光层140内的材料原子发生位移，从而使所述感光层140具有凹凸的表面。
需要说明的是，由于所述感光层140的凹凸表面为激光处理形成的；而所述感光层140内材料原子的位移是随机的，因此所述感光层140的凹凸表面为不规律起伏的凹凸表面。
与平坦表面的感光层相比，凹凸表面感光层140的表面积更大，而且凹凸表面感光层140的反射损耗更小；表面积的增大、反射损耗的减小，都能够在不增大开口尺寸的前提下，达到提高所述光电二极管的光采集能力，改善图像质量的目的。
本实施例中，所述感光层内材料原子的位移，不仅使所述感光层140具有凹凸的表面，还会使所述感光层140具有空洞141。
所述感光层140内的空洞141能够进一步增大所述感光层140的表面积；而且光线在所述空洞141内可能发生反射，因此所述空洞141也能够进一步提高所述感光层140对光线的吸收能力；所述感光层140表面积的增大和对光线吸收能力的提高，都有利于在不增大开口尺寸的前提下，达到提高所述光电二极管的光采集能力。
而且，本实施例中，沿所述底电极120指向所述顶电极150的方向，所述空洞141的宽度逐渐增大。上大下小的空洞141能够有效增大所述感光层140的表面积，降低所述感光层140表面反射的损耗，从而在不增大开口尺寸的前提下，达到提高所述光电二极管的光采集能力，改善图像质量的目的。
此外，本实施例中，远离所述衬底110部分厚度的所述感光层140为微晶材料。微晶材料142的感光层140能够有效提高所述感光层140对光线的吸收能力。
具体的，所述感光层140为非晶材料，具体的，所述感光层140的材料包括掺杂的非晶硅。采用非晶硅材料进行光电转换，能够实现光电转换效率和制造成本控制的兼顾，从而能够有效改善所形成图像传感器的性能。所以远离所述衬底110部分厚度的所述感光层140为微晶硅；微晶硅感光层140能够提高所述感光层140对红外光的吸收能力，能够在不增大开口尺寸的前提下，达到提高所述光电二极管的光采集能力，改善图像质量的目的。
本实施例中，所述微晶材料142感光层140的厚度5nm到15nm范围内。所述微晶材料142感光层140的厚度不宜太大也不宜太小。所述微晶材料142的厚度与所述激光处理的能量相关，所述激光处理的能量越大，所述微晶材料142的感光层140的厚度越大；但是随着所述微晶材料142的感光层140的形成，所述感光层140整体厚度会逐渐减小，所以所述微晶材料142感光层140的厚度如果太大，则所述激光处理的能量过大，可能会影响所述感光层140的膜层连续性，会增大所述感光层140出现膜层断裂等缺陷的几率，从而影响所述光电二极管的制造良率和器件性能；所述微晶材料142感光层140的厚度如果太小，则所述激光处理的能量过小，所述感光层140表面凹凸不明显，不利于所述感光层140表面积的增大和表面反射损耗的减小，不利于所述光电二极管的光采集能力的提高。
具体的，本实施例中，所述光电二极管为非晶硅PIN光电二极管，所以所述感光层140包括依次位于所述底电极120上的第一掺杂层、本征层和第二掺杂层。所述第一掺杂层和所述第二掺杂层的材料均为掺杂的非晶硅材料，所述本征层的材料为非晶硅材料。
需要说明的是，本实施例中，所述感光层140的厚度小于或等于1.1μm。所述感光层140的采光能与所述感光层140的厚度相关。所述感光层140的厚度根据所述光电二极管的设计需要设定，但是所述感光层140的厚度也不宜太大。所述感光层140厚度的进一步增大，不会增大所述感光层140吸收光线的能量，反而可能会引起材料浪费、工艺难度增大的问题。
本实施例中，所述光电二极管还包括：顶电极150，所述顶电极150位于所述感光层140上；偏压导电层160，所述偏压导电层160位于所述顶电极150上。
所述顶电极150作为所述光电二极管的阳极电极；所述偏压导电层160与外部偏压电路相连；所述偏压导电层160位于所述顶电极150上，与所述顶电极150实现电连接，从而实现所述感光层140的偏置。
具体的，所述顶电极150的厚度大于或等于所述偏压导电层160的厚度大于或等于由于成膜工艺的限制，成膜的均匀性，所形成膜层的厚度会上下浮动，因此如果所述顶电极150和所述偏压导电层160的厚度太小，则可能会影响膜层的连续性，从而影响所述顶电极150和所述偏压导电层160的导电性能，影响所述光电二极管与外部偏压电路的连接，造成所述光电二极管的制造良率和器件性能。
本实施例中，所述顶电极150保形覆盖于所述感光层140上；所述偏压导电层160保形覆盖于所述顶电极150上，以保证所述顶电极150和所述感光层140之间接触面积，减少所述顶电极150和所述感光层140之间悬空的产生，从而达到提高采光能力、保证电学性能的兼顾，以在不增大开口尺寸的前提下，提高光电二极管性能、改善图像质量。
此外，所述光电二极管还包括：介质层(图中未标示)，所述介质层位于所述感光层140所露出的衬底110上。
所述介质层用于实现相邻光电二极管之间以及所述顶电极120和所述底电极150之间的电绝缘。本实施例中，所述偏压导电层160和所述顶电极150之间通过过孔技术相连，以实现所述偏压导电层160和所述顶电极150之间的电连接。
需要说明的是，本实施例中，所述光电二极管为本发明光电二极管形成方法所形成，所以所述光电二极管的具体技术方案，参考前述光电二极管形成方法实施例所述。
此外，本发明还提供一种图像传感器，参考图7，示出本发明图像传感器一实施例的俯视结构示意图。
如图7所示，所述图像传感器300包括一个或多个像素单元301，所述像素单元301包括本发明的光电二极管。
所述像素单元301用于采集光线，并将所采集光线的光信号转换为电信号。具体的，本实施例中，所述图像传感器300具有多个所述像素单元301，所述多个像素单元301呈阵列排布，以构成像素阵列(图中未标示)。
所述像素单元301包括本发明的光电二极管，所述光电二极管的具体技术方案，参考前述光电二极管的实施例，本发明在此不再赘述。
由于所述光电二极管内感光层具有激光处理而形成的凹凸表面，因此所述感光层表面的反射损耗较小；而且所述感光层的表面积较大，即所述感光层吸收光线的面积较大；与光电二极管具有平坦表面感光层的像素单元相比，即使不增大开口尺寸，本实施例中，单个像素单元的采光面积更大，反射损耗更小，单个像素单元的采光能力更强，所采集光信号的强度更大；单个像素光采集能力的提高，能够有效提高所述像素阵列的光采集能力，有利于提高所述图像传感器的性能，特别是所述图像传感器灵敏度和信噪比的改善，有利于提高所述图像传感器所获得图像的质量。
另外，本发明还提供一种指纹成像模组。参考图8，示出了本发明指纹成像模组一实施例的剖面结构示意图。
如图8所示，所述指纹成像模组400包括：光源401；感测面402，所述光源401所产生的光线在所述感测面402上形成携带有指纹信息的感测光；图像传感器403，采集所述感测光以获得指纹图像，所述图像传感器403为本发明的图像传感器。
所述光源401用于产生光线；所述感测面402用于接受触摸；所述光源401所产生的光线在所述感测面402上发生反射或者折射，从而形成携带有指纹信息的感测光；所述感测光被所述图像传感器403采集以获得所述指纹图像。
所述图像传感器403为本发明的图像传感器，因此所述图像传感器的具体技术方案参考前述图像传感器的具体实施例，本发明在此不再赘述。
由于所述图像传感器403中单个像素单元的采光面积更大、反射损耗更小，采光能力更强，因此所述像素阵列的光采集能力较强，所述图像传感器的性能较好；所述图像传感器较高的性能，能够有效提高所述指纹成像模组的灵敏度和所采集指纹图像的清晰度，从而能有效改善所述指纹成像模组的性能。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (30)
1.一种光电二极管的形成方法，其特征在于，包括：
提供衬底；
在所述衬底上形成底电极；
在所述底电极上形成感光层；
对所述感光层进行激光处理，以使所述感光层形成凹凸的表面。
2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成所述感光层之后，激光处理之前，还包括：在所述感光层上依次形成顶电极和偏压导电层。
3.如权利要求1或2所述的形成方法，其特征在于，所述激光处理的照射能量大于0.1J/cm2。
4.如权利要求1或2所述的形成方法，其特征在于，所述激光处理所采用激光在所述感光层上形成光斑的直径大于1μm。
5.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述顶电极的厚度大于或等于所述偏压导电层的厚度大于或等于
6.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述激光处理在所述感光层内形成空洞。
7.如权利要求6所述的形成方法，其特征在于，沿所述底电极指向所述顶电极的方向，所述空洞的宽度逐渐增大。
8.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述感光层为非晶材料，所述激光处理使远离所述衬底部分厚度的所述感光层转变为微晶材料。
9.如权利要求8所述的形成方法，其特征在于，所述微晶材料感光层的厚度在5nm到15nm范围内。
10.如权利要求1、8或9所述的形成方法，其特征在于，所述感光层的材料包括：掺杂的非晶硅。
11.如权利要求10所述的形成方法，其特征在于，所述感光层的厚度小于或等于1.1μm；
所述激光处理的照射能量小于或等于50J/cm2。
12.如权利要求10所述的形成方法，其特征在于，所述光电二极管为非晶硅PIN光电二极管。
13.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述底电极为透明材料。
14.如权利要求1或13所述的形成方法，其特征在于，所述底电极的材料为透明导电氧化物。
15.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述底电极的厚度大于
16.一种光电二极管，其特征在于，包括：
衬底；
底电极，所述底电极位于所述衬底上；
感光层，所述感光层经激光处理，所述感光层具有凹凸的表面。
17.如权利要求16所述的光电二极管，其特征在于，所述感光层内具有空洞。
18.如权利要求17所述的光电二极管，其特征在于，沿所述底电极指向所述顶电极的方向，所述空洞的宽度逐渐增大。
19.如权利要求16所述的光电二极管，其特征在于，远离所述衬底部分厚度的所述感光层为微晶材料。
20.如权利要求19所述的光电二极管，其特征在于，微晶材料的感光层厚度在5nm到15nm范围内。
21.如权利要求16、19或20所述的光电二极管，其特征在于，所述感光层的材料包括：掺杂的非晶硅。
22.如权利要求21所述的光电二极管，其特征在于，所述感光层的厚度小于或等于1.1μm。
23.如权利要求21所述的光电二极管，其特征在于，所述光电二极管为非晶硅PIN光电二极管。
24.如权利要求16所述的光电二极管，其特征在于，所述底电极为透明材料。
25.如权利要求16所述的光电二极管，其特征在于，所述底电极的材料为透明导电氧化物。
26.如权利要求16所述的光电二极管，其特征在于，所述底电极的厚度大于
27.如权利要求16所述的光电二极管，其特征在于，还包括：
顶电极，所述顶电极位于所述感光层上；
偏压导电层，所述偏压导电层位于所述顶电极上。
28.如权利要求27所述的光电二极管，其特征在于，所述顶电极的厚度大于所述偏压导电层的厚度大于
29.一种图像传感器，其特征在于，包括：
一个或多个像素单元，所述像素单元包括如权利要求16至权利要求28任意一项权利要求所述的光电二极管。
30.一种指纹成像模组，其特征在于，包括：
光源；
感测面，所述光源所产生的光线在所述感测面上形成携带有指纹信息的感测光；
图像传感器，采集所述感测光以获得指纹图像，所述图像传感器如权利要求29所述。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111430441A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-07-17 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | 一种oled面板及其指纹识别方法 |
| CN112563366A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-26 | 北海惠科光电技术有限公司 | 一种屏下指纹器件的制备方法、指纹器件及指纹识别屏幕 |
| CN112928173A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-06-08 | 武汉华星光电技术有限公司 | 感光传感器、感光传感器的制作方法以及显示面板 |
| CN113113429A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-13 | 武汉华星光电技术有限公司 | 阵列基板以及显示面板 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1992325A (zh) * | 2005-12-28 | 2007-07-04 | 东部电子股份有限公司 | 图像传感器及其制造方法 |
| CN107273821A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-10-20 | 上海箩箕技术有限公司 | 光学指纹传感器模组 |
| CN107292215A (zh) * | 2016-03-31 | 2017-10-24 | 上海箩箕技术有限公司 | 光学指纹传感器模组 |
-
2017
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1992325A (zh) * | 2005-12-28 | 2007-07-04 | 东部电子股份有限公司 | 图像传感器及其制造方法 |
| CN107292215A (zh) * | 2016-03-31 | 2017-10-24 | 上海箩箕技术有限公司 | 光学指纹传感器模组 |
| CN107273821A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-10-20 | 上海箩箕技术有限公司 | 光学指纹传感器模组 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111430441A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-07-17 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | 一种oled面板及其指纹识别方法 |
| CN112563366A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-26 | 北海惠科光电技术有限公司 | 一种屏下指纹器件的制备方法、指纹器件及指纹识别屏幕 |
| CN112928173A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-06-08 | 武汉华星光电技术有限公司 | 感光传感器、感光传感器的制作方法以及显示面板 |
| CN113113429A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-13 | 武汉华星光电技术有限公司 | 阵列基板以及显示面板 |
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