CN110071132A - 图像传感器及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种图像传感器及其形成方法，在本发明提供的图像传感器及其形成方法中，每个光电二极管的下方形成有与待吸收光电子的颜色相同的有机光电薄膜，每个光电二极管的周围空白区域的上方形成有与相邻光电二极管待吸收光电子的颜色相同的有机光电薄膜，其中，在光电二极管下方形成的有机光电薄膜可以吸收损失掉的光电子，在所述光电二极管周围空白区域上方形成的有机光电薄膜可以吸收串扰的光电子，故可达到增加图像传感器量子转换效率的目的。

Description

图像传感器及其形成方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种图像传感器及其形成方法。
背景技术
图像传感器是将光学图像信号转换为电信号的半导体器件。在种类繁多的图像传感器中，互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)图像传感器因其体积小、功耗低、价格低廉的优点而得到广泛应用。
但是，在实际应用中，光线在到达CMOS图像传感器的感光二极管(也可称为光电二极管)后，还存在着少量的光子(如波长较长的红光)会穿透感光二极管并进入到感光二极管以下的结构(例如金属层连线)中，这些少量光子的存在导致现有CMOS图像传感器无法完全吸收所有的进光量，影响器件的量子转换效率。
同时，光线在到达感光二极管后，会有少量的光子通过折射进入到邻近的感光二极管，导致光电子被损失掉，从而最终会导致量子转换效率不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图像传感器及其形成方法，以解决现有图像传感器量子转换效率不高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种图像传感器，包括：
半导体衬底；
形成于所述半导体衬底中的像素阵列，所述像素阵列包括多个像素，每个所述像素包括第一光电二极管、第二光电二极管以及第三光电二极管，其中所述第一光电二极管用以吸收一类颜色光电子，所述第二光电二极管用以吸收二类颜色光电子，所述第三光电二极管用以吸收三类颜色光电子；
形成于所述半导体衬底的底面上的第一一类颜色有机光电薄膜、第一二类颜色有机光电薄膜及第一三类颜色有机光电薄膜，其中，所述第一一类颜色有机光电薄膜至少部分与所述第一光电二极管重叠，所述第一二类颜色有机光电薄膜至少部分与所述第二光电二极管重叠，所述第一三类颜色有机光电薄膜至少部分与所述第三光电二极管重叠；
形成于所述半导体衬底的顶面上的第二一类颜色有机光电薄膜、第二二类颜色有机光电薄膜以及第二三类颜色有机光电薄膜，其中，所述第二二类颜色有机光电薄膜和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜围绕所述第一光电二极管，所述第二一类颜色有机光电薄膜和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜围绕所述第二光电二极管，所述第二一类颜色有机光电薄膜和/或所述第二二类颜色有机光电薄膜围绕所述第三光电二极管。
可选的，在所述的图像传感器中，所述图像传感器还包括第一介质层，所述第一介质层形成在所述半导体衬底的底面上，所述第一一类颜色有机光电薄膜、第一二类颜色有机光电薄膜及第一三类颜色有机光电薄膜位于所述第一介质层中。
可选的，在所述的图像传感器中，所述图像传感器还包括第二介质层，所述第二介质层形成在所述半导体衬底的顶面上，所述第二一类颜色有机光电薄膜、第二二类颜色有机光电薄膜及第二三类颜色有机光电薄膜位于所述第二介质层中。
可选的，在所述的图像传感器中，所述图像传感器还包括位于所述半导体衬底顶面上的一类颜色滤光片、二类颜色滤光片以及三类颜色滤光片，所述一类颜色滤光片对准所述第一光电二极管，所述二类颜色滤光片对准所述第二光电二极管，所述三类颜色滤光片对准所述第三光电二极管。
可选的，在所述的图像传感器中，所述图像传感器还包括多个微透镜，所述微透镜与所述一类颜色滤光片、所述二类颜色滤光片或所述三类颜色滤光片一一对应设置。
可选的，在所述的图像传感器中，每个所述像素包括两个第一光电二极管、一个第二光电二极管以及一个第三光电二极管，两个所述第一光电二极管呈对角形式分布，所述第二光电二极管和所述第三光电二极管呈对角形式分布。
可选的，在所述的图像传感器中，所述第二一类颜色有机光电薄膜分别围绕所述第二光电二极管和所述第三光电二极管，所述第二二类颜色有机光电薄膜和所述第二三类颜色有机光电薄膜围绕所述第一光电二极管，且，所述第二二类颜色有机光电薄膜较所述第三光电二极管更靠近所述第二光电二极管，所述第二三类颜色有机光电薄膜较所述第二电光二极管更靠近所述第三光电二极管。
可选的，在所述的图像传感器中，所述一类颜色为绿色，所述二类颜色为红色，所述三类颜色为蓝色。
本发明还提供一种图像传感器的形成方法，包括：
提供一半导体衬底，所述半导体衬底中形成有像素阵列，所述像素阵列包括多个像素，每个所述像素包括第一光电二极管、第二光电二极管以及第三光电二极管，其中所述第一光电二极管用以吸收一类颜色光电子，所述第二光电二极管用以吸收二类颜色光电子，所述第三光电二极管用以吸收三类颜色光电子；
在所述半导体衬底的底面上形成第一一类颜色有机光电薄膜、第一二类颜色有机光电薄膜及第一三类颜色有机光电薄膜，其中，所述第一一类颜色有机光电薄膜至少部分与所述第一光电二极管重叠，所述第一二类颜色有机光电薄膜至少部分与所述第二光电二极管重叠，所述第一三类颜色有机光电薄膜至少部分与所述第三光电二极管重叠；以及
在所述半导体衬底的顶面上形成第二一类颜色有机光电薄膜、第二二类颜色有机光电薄膜以及第二三类颜色有机光电薄膜，其中，所述第二二类颜色有机光电薄膜和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜围绕所述第一光电二极管，所述第二一类颜色有机光电薄膜和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜围绕所述第二光电二极管，所述第二一类颜色有机光电薄膜和/或所述第二二类颜色有机光电薄膜围绕所述第三光电二极管。
可选的，在所述的图像传感器的形成方法中，在所述半导体衬底的底面上形成第一一类颜色有机光电薄膜、第一二类颜色有机光电薄膜及第一三类颜色有机光电薄膜的步骤包括：
在所述半导体衬底的底面上形成第三介质层；
对所述第三介质层进行刻蚀并停止在所述第三介质层中以形成第一开口、第二开口以及第三开口，所述第一开口至少部分与所述第一光电二极管重叠，所述第二开口至少部分与所述第二光电二极管重叠，所述第三开口至少部分与所述第三光电二极管重叠；以及
在所述第一开口中沉积所述第一一类颜色有机光电薄膜、在所述第二开口中沉积所述第一二类颜色有机光电薄膜以及在所述第三开口中沉积所述第一三类颜色有机光电薄膜。
可选的，在所述的图像传感器的形成方法中，在所述半导体衬底的底面上形成第一一类颜色有机光电薄膜、第一二类颜色有机光电薄膜及第一三类颜色有机光电薄膜的步骤还包括：
形成第四介质层，所述第四介质层覆盖所述第三介质层、所述第一一类颜色有机光电薄膜、所述第一二类颜色有机光电薄膜以及所述第一三类颜色有机光电薄膜；以及
对所述第四介质层进行平坦化处理。
可选的，在所述的图像传感器的形成方法中，在所述半导体衬底的顶面上形成第二一类颜色有机光电薄膜、第二二类颜色有机光电薄膜以及第二三类颜色有机光电薄膜的步骤包括：
在所述半导体衬底的顶面上形成第五介质层；
对所述第五介质层进行刻蚀并停止在所述第五介质层中以形成第四开口、第五开口以及第六开口，其中，所述第四开口围绕所述第一光电二极管，所述第五开口围绕所述第二光电二极管，所述第六开口围绕所述第三光电二极管；以及
在所述第四开口中沉积第二二类颜色有机光电薄膜和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜，在所述第五开口中沉积所述第二一类颜色有机光电薄膜和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜，在所述第六开口中沉积所述第二一类颜色有机光电薄膜和/或所述第二二类颜色有机光电薄膜。
可选的，在所述的图像传感器的形成方法中，在所述半导体衬底的顶面上形成第二一类颜色有机光电薄膜、第二二类颜色有机光电薄膜以及第二三类颜色有机光电薄膜的步骤还包括：
形成第六介质层，所述第六介质层覆盖所述第五介质层、所述第二一类颜色有机光电薄膜、所述第二二类颜色有机光电薄膜及所述第二三类颜色有机光电薄膜；以及
对所述第六介质层进行平坦化处理。
可选的，在所述的图像传感器的形成方法中，所述图像传感器的形成方法还包括：
在所述半导体衬底的底面上形成一类颜色滤光片、二类颜色滤光片以及三类颜色滤光片，其中，所述一类颜色滤光片对准所述第一光电二极管，所述二类颜色滤光片对准所述第二光电二极管，所述三类颜色滤光片对准所述第三光电二极管。
可选的，在所述的图像传感器的形成方法中，所述图像传感器的形成方法还包括：
在所述一类颜色滤光片、所述二类颜色滤光片以及所述三类颜色滤光片上分别设置微透镜。
在本发明提供的图像传感器及其形成方法中，每个光电二极管的下方形成有与待吸收光电子的颜色相同的有机光电薄膜，每个光电二极管的周围空白区域的上方形成有与相邻光电二极管待吸收光电子的颜色相同的有机光电薄膜，其中，在光电二极管下方形成的有机光电薄膜可以吸收损失掉的光电子，在所述光电二极管周围空白区域上方形成的有机光电薄膜可以吸收串扰的光电子，故可达到增加图像传感器量子转换效率的目的。
附图说明
图1是本发明实施例提供的图像传感器的一剖面示意图；
图2是本发明实施例提供的图像传感器的另一剖面示意图；
图3是本发明实施例中像素阵列的俯视结构示意图；
图4是本发明实施例的半导体衬底的底面上形成的有光电薄膜示意图；
图5是本发明实施例的半导体衬底的底面上形成的有光电薄膜示意图；
图6是本发明实施例的图像传感器的形成方法的流程图；
图7～15是本发明实施例的图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图；
其中，各附图标记说明如下：
1-半导体衬底；2-像素阵列；101-第一一类颜色有机光电薄膜；102-第一二类颜色有机光电薄膜；103-第一三类颜色有机光电薄膜；201-第二一类颜色有机光电薄膜；202-第二二类颜色有机光电薄膜；203-第二三类颜色有机光电薄膜；21-像素；211-第一光电二极管；212-第二光电二极管；213-第三光电二极管；301-一类颜色滤光片；302-二类颜色滤光片；303-三类颜色滤光片；400-微透镜；3-第一介质层；4-第二介质层；31-第三介质层；311-第一开口；312-第二开口；32-第四介质层；41-第五介质层；411-第四开口；412-第五开口；42-第六介质层。
具体实施方式
如前所述，现有图像传感器，由于光电子会发生折射以及会穿过光电二极管，因此会导致光电转换效率不高。另外，现有图像传感器受制备工艺的限制，每个光电二极管周围会有一空白区域不能被使用。
有鉴于此，本发明提供一种图像传感器，在该图像传感器中，每个光电二极管的下方形成有与待吸收光电子的颜色相同的有机光电薄膜，每个光电二极管的周围空白区域的上方形成有与相邻光电二极管待吸收光电子的颜色相同的有机光电薄膜，其中，在光电二极管下方形成的有机光电薄膜可以吸收损失掉的光电子，在所述光电二极管周围空白区域上方形成的有机光电薄膜可以吸收串扰的光电子，如此，便既达到了增加图像传感器量子转换效率的目的，也不会遮挡各光电二极管从而不会影响各光电二极管本身对光电子的吸收。
这里需要说明的是，现有图像传感器相邻的两个光电二极管之间一般会存在沟槽，以避免光电子的串扰，故这里所述“空白区域”可以理解成每个光电二极管与其周围的沟槽之间的区域。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的图像传感器及其形成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且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
请参考图1、图2并结合图3，图1是本发明实施例提供的图像传感器的一剖面示意图，图2是本发明实施例提供的图像传感器的另一剖面示意图；图3是本发明一实施例提供的像素阵列示意图。
如图1及图2所示，本发明实施例提供的图像传感器包括：半导体衬底1；形成于所述半导体衬底1中的像素阵列2；形成于所述半导体衬底1的底面上的第一一类颜色有机光电薄膜101、第一二类颜色有机光电薄膜102及第一三类颜色有机光电薄膜103；形成于所述半导体衬底1的顶面上的第二一类颜色有机光电薄膜201、第二二类颜色有机光电薄膜202以及第二三类颜色有机光电薄膜203。在此，所述顶面为光线入射的所述半导体衬底的表面，所述底面和所述顶面相对。
其中，所述像素阵列包括多个像素21，每个所述像素21包括第一光电二极管211、第二光电二极管212以及第三光电二极管213，其中所述第一光电二极管211用以吸收一类颜色光电子，所述第二光电二极管212用以吸收二类颜色光电子，所述第三光电二极管213用以吸收三类颜色光电子。具体的，如图3所示，每个所述像素21可包括两个第一光电二极管211、一个第二光电二极管212以及一个第三光电二极管213，两个所述第一光电二极管211呈对角形式分布，所述第二光电二极管212和所述第三光电二极管213呈对角形式分布。
请参考图4，所述第一一类颜色有机光电薄膜101至少部分与所述第一光电二极管211重叠，以吸收穿过所述第一光电二极管211的光电子；所述第一二类颜色有机光电薄膜102至少部分与所述第二光电二极管212重叠，以吸收穿过所述第二光电二极管212的光电子；所述第一三类颜色有机光电薄膜103至少部分与所述第三光电二极管213重叠，以吸收穿过所述第三光电二极管213的光电子。如此设计，可最大程度的使得穿过各光电二极管的光电子被吸收。
所述第二二类颜色有机光电薄膜201和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜203围绕所述第一光电二极管211，以吸收相邻的第二光电二极管212和/或第三光电二极管213串扰的光电子；所述第二一类颜色有机光电薄膜202和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜203围绕所述第二光电二极管212，以吸收相邻的第一光电二极管211和/或第三光电二极管213串扰的光电子；所述第二一类颜色有机光电薄膜202和/或所述第二二类颜色有机光电薄膜201围绕所述第三光电二极管213，以吸收相邻的第一光电二极管211和/或第二光电二极管212串扰的光电子。如此设计，可最大程度的使得串扰的光电子被吸收。
具体的，请参考图5，当每个像素21中，两个所述第一光电二极管211呈对角形式分布，所述第二光电二极管212和所述第三光电二极管213呈对角形式分布时，所述第二一类颜色有机光电薄膜201分别围绕所述第二光电二极管212和所述第三光电二极管213，所述第二二类颜色有机光电薄膜202和所述第二三类颜色有机光电薄膜203围绕所述第一光电二极管211，且，所述第二二类颜色有机光电薄膜202较所述第三光电二极管213更靠近所述第二光电二极管212，所述第二三类颜色有机光电薄膜203较所述第二电光二极管更靠近所述第三光电二极管213。
由于形成在光电二极管下方(半导体衬底1的底面)的有机光电薄膜可以吸收损失掉的光电子，在光电二极管周围空白区域的上方(半导体衬底1的顶面)形成的有机光电薄膜可以吸收串扰的光电子，故可达到增加图像传感器量子转换效率的目的。
这里需要说明的是，本发明实施例中，图1、图2、图7～13所示，均是以两个所述第一光电二极管211呈对角形式分布，所述第二光电二极管212和所述第三光电二极管213呈对角形式分布的像素做出示例，由于与所述第一光电二极管211相邻的光电二极管包括所述第二光电二极管212和所述第三光电二极管213，而与所述第二光电二极管212和所述第三光电二极管213相邻的始终为第一光电二极管211，因此，通过本发明实施例示例的图像传感器的任一剖面图中，只能看到两种光电二极管。但应理解，每个像素中，光电二极管之间还可以其它任何形式排布，只需保证在每个光电二极管的周围空白区域的上方形成的有机光电薄膜与相邻光电二极管待吸收光电子的颜色相同即可。
另外，请继续参考图1，本发明实施例提供的图像传感器还包括第一介质层3和第二介质层4；所述第一介质层3形成在所述半导体衬底1的底面上，所述第一一类颜色有机光电薄膜101、第一二类颜色有机光电薄膜102及第一三类颜色有机光电薄膜103位于所述第一介质层3中；所述第二介质层4形成在所述半导体衬底1的顶面上，所述第二一类颜色有机光电薄膜201、第二二类颜色有机光电薄膜202及第二三类颜色有机光电薄膜203位于所述第二介质层4中。
所述图像传感器还包括位于所述半导体衬底1顶面上的一类颜色滤光片301、二类颜色滤光片302以及三类颜色滤光片303以及多个微透镜400，所述一类颜色滤光片301对准所述第一光电二极管211，所述二类颜色滤光片302对准所述第二光电二极管212，所述三类颜色滤光片303对准所述第三光电二极管213，所述微透镜400与所述一类颜色滤光片301、所述二类颜色滤光片302或所述三类颜色滤光片303一一对应设置。
鉴于本发明实施例提供的图像传感器，本发明实施例还提供一种图像传感器的形成方法，图6所示为本发明实施例提供的图像传感器的形成方法的流程图。
本发明实施例提供的图像传感器的形成方法包括：
步骤S11，提供一半导体衬底1，所述半导体衬底1中形成有像素阵列2，所述像素阵列2包括多个像素21，每个所述像素21包括第一光电二极管211、第二光电二极管212以及第三光电二极管213，其中所述第一光电二极管211用以吸收一类颜色光电子，所述第二光电二极管212用以吸收二类颜色光电子，所述第三光电二极管213用以吸收三类颜色光电子。
步骤S12，在所述半导体衬底1的底面上形成第一一类颜色有机光电薄膜101、第一二类颜色有机光电薄膜102及第一三类颜色有机光电薄膜103，其中，所述第一一类颜色有机光电薄膜101至少部分与所述第一光电二极管211重叠，所述第一二类颜色有机光电薄膜102至少部分与所述第二光电二极管212重叠，所述第一三类颜色有机光电薄膜103至少部分与所述第三光电二极管213重叠；以及
步骤S13，在所述半导体衬底1的顶面上形成第二一类颜色有机光电薄膜201、第二二类颜色有机光电薄膜202以及第二三类颜色有机光电薄膜203，其中，所述第二二类颜色有机光电薄膜202和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜203围绕所述第一光电二极管211，所述第二一类颜色有机光电薄膜201和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜203围绕所述第二光电二极管212，所述第二一类颜色有机光电薄膜201和/或所述第二二类颜色有机光电薄膜202围绕所述第三光电二极管213。
以下结合附图7～13对本发明实施例的图像传感器的形成方法做出详细说明。
首先，执行步骤S11，请参考图7，提供一半导体衬底1，所述半导体衬底1中形成有一像素阵列22。
其中，所述半导体衬底1可以为硅衬底，所述半导体衬底1的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等适用于图像传感器的材料。所述像素21阵列22可通过离子注入形成，具体的，可通过离子注入形成多个光电二极管。
所述像素阵列22可为如图3所示的像素阵列：每个像素2121包括两个第一光电二极管211、一个第二光电二极管212以及一个第三光电二极管213时，两个所述第一光电二极管211呈对角形式分布，所述第二光电二极管212和所述第三光电二极管213呈对角形式分布。也可以为其它不同光电二极管的组成形式，本发明实施例提供的图像传感器的形成方法是以图3所示的像素阵列作出示例。
接着，执行步骤S12，请参考图11并结合图7～10，在所述半导体衬底1的底面上形成第一一类颜色有机光电薄膜101、第一二类颜色有机光电薄膜102以及第一三类颜色有机光电薄膜103。
其中，所述第一一类颜色有机光电薄膜101至少部分与所述第一介质层33重叠，以吸收穿过所述第一介质层33的光电子；所述第一二类颜色有机光电薄膜102至少部分与所述第二介质层44重叠，以吸收穿过所述第二介质层44的光电子；所述第一三类颜色有机光电薄膜103至少部分与所述第三介质层重叠，以吸收穿过所述第三介质层的光电子。
进一步的，在半导体衬底1的底面上形成各所述有机光电薄膜的过程可包括：
S121，如图8所示，在所述半导体衬底1的底面上形成第三介质层31；
S122，如图9所示，对所述第三介质层31进行刻蚀并停止在所述第三介质层31上以形成第一开口311、第二开口312以及第三开口(未图示)，所述第一开口311至少部分与所述第一光电二极管211重叠，所述第二开口312至少部分与所述第二光电二极管212重叠，所述第三开口至少部分与所述第三光电二极管213重叠，例如，若各光电二极管的感光面的形状如图3所示的方形，则优选的，如图8所示，形成于各光电二极管下方的开口也为方形，且边长大于或等于光电二极管的感光面的边长。
S123，如图10所示，在所述第一开口311中沉积所述第一一类颜色有机光电薄膜101、在所述第二开口312中沉积所述第一二类颜色有机光电薄膜102以及在所述第三开口中沉积所述第一三类颜色有机光电薄膜103。
再进一步的，在在半导体衬底1的底面上形成各所述有机光电薄膜的过程还可包括：
形成第四介质层32，所述第四介质层32覆盖所述第三介质层31、所述第一一类颜色有机光电薄膜101、所述第一二类颜色有机光电薄膜102以及所述第一三类颜色有机光电薄膜103；以及
对所述第四介质层32进行平坦化处理，例如可采用化学机械研磨工艺对所述第二介质层44进行平坦化处理，以便于后续设置在金属布线层上。
其中，所述第三介质层31和所述第四介质层32组合形成所述第一介质层3。
再接着，执行步骤S13，请参考图15并结合12～14，在所述半导体衬底1的顶面上形成在所述半导体衬底1的顶面上形成第二一类颜色有机光电薄膜201、第二二类颜色有机光电薄膜202以及第二三类颜色有机光电薄膜203。
对于像素阵列2而言，若每个像素2121中，两个所述第一光电二极管211呈对角形式分布，所述第二光电二极管212和所述第三光电二极管213呈对角形式分布，则当所有像素2121以阵列形式排布时，与所述第二光电二极管212及所述第三光电二极管213相邻的始终为第一光电二极管211，而与第一光电二极管211相邻的包括第二光电二极管212和第三光电二极管213，故，形成有机光电薄膜用以吸收串扰的光电子时，在所述第一光电二极管211的周围空白区域的上方，需要考虑能够吸收从第二光电二极管212以及第三光电二极管213串扰过来的光电子，而在所述第二光电二极管212和所述第三光电管的周围空白区域的上方，只需要考虑能够吸收从第一光电二极管211串扰过来的光电子。
故，所述第二一类颜色有机光电薄膜201分别围绕所述第二光电二极管212和所述第三光电二极管213，所述第二二类颜色有机光电薄膜202和所述第二三类颜色有机光电薄膜203围绕所述第一光电二极管211，且，所述第二二类颜色，所述第二三类颜色有机光电薄膜203较所述第二电光二极管更靠近所述第三光电二极管213。
进一步的，在半导体衬底1的顶面上形成各所述有机光电薄膜的过程可包括：
S131，请参考图12，在所述半导体衬底1的顶面上形成第五介质层41；
S132，请参考图13，对所述第五介质层41进行刻蚀并停止在所述第五介质层41中以形成第四开口411、第五开口412以及第六开口413，其中，所述第四开口411围绕所述第一光电二极管211，所述第五开口412围绕所述第二光电二极管212，所述第六开口413围绕所述第三光电二极管213；
S133，请参考图14，在所述第四开口411中沉积第二二类颜色有机光电薄膜202和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜203，在所述第五开口412中沉积所述第二一类颜色有机光电薄膜201和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜203，在所述第六开口413中沉积所述第二一类颜色有机光电薄膜201和/或所述第二二类颜色有机光电薄膜202。
具体的，若每个像素21中，两个所述第一光电二极管211呈对角形式分布，所述第二光电二极管212和所述第三光电二极管213呈对角形式分布，则在所述第五开口412和所述第六开口413中沉积第二一类颜色有机光电薄膜，在所述第四开口411中分别沉积第二二类颜色有机光电薄膜202和第二三类颜色有机光电薄膜203，且所述第二二类颜色有机光电薄膜202较所述第三光电二极管213更靠近所述第二光电二极管212，所述第二三类颜色有机光电薄膜203较所述第二电光二极管更靠近所述第三光电二极管213。
其中，所述第五开口412和所述第六开口413可由四个不连通的子开口组合形成，也可四子连通的子开口组合形成，而所述第四开口411优选由四个不连通的子开口组合形成，以避免分别沉积第二二类颜色有机光电薄膜202和第二三类颜色有机光电薄膜203时相互干扰。
更进一步的，在半导体衬底1的顶面上形成各所述有机光电薄膜的过程还可包括：
S134，请参考图15，形成第六介质层42，所述第六介质层42覆盖所述第五介质层41、所述第二一类颜色有机光电薄膜201、所述第二二类颜色有机光电薄膜202及所述第二三类颜色有机光电薄膜203；
S135，对所述第六介质层42进行平坦化处理，例如可采用化学机械研磨工艺对所述第二介质层44进行平坦化处理，以便于后续滤光片的设置。
其中，第五介质层41和第六介质层42组合形成所述第二介质层44。
针对步骤S12和S13需要说明的是，S12和S13的先后顺序可以互换，也就是说，也可以在所述半导体衬底1的顶面上形成相应的有机光电薄膜后再在所述半导体衬底1的顶面上形成相应的有机光电薄膜。另外，作为本实施例的优选方案，步骤S12和步骤S13，具体在底面或顶面上形成有机光电薄膜时，先形成所有开口再填充各有机光电薄膜。但应理解，在本发明另一具体实施例中，也可以先形成部分开口填充某一类颜色有机光电薄膜之后，再继续形成开口填充另一类颜色有面光电薄膜，以此类推。
此外，请参考图14以及图15，所述图像传感器的形成方法还包括：
在所述半导体衬底1的底面上形成一类颜色滤光片301、二类颜色滤光片302以及三类颜色滤光片303，其中，所述一类颜色滤光片301对准所述第一光电二极管211，所述二类颜色滤光片302对准所述第二光电二极管212，所述三类颜色滤光片303对准所述第三光电二极管213；以及
在所述一类颜色滤光片301、所述二类颜色滤光片302以及所述三类颜色滤光片303上分别设置微透镜400。
需要补充说明的是，在本实施例提供的图像传感器的形成方法及图像传感器中，各所述介质层的材料均可为二氧化硅；若每个像素21中，两个所述第一光电二极管211呈对角形式分布，所述第二光电二极管212和所述第三光电二极管213呈对角形式分布，则所述一类颜色可为绿色，所述二类颜色可为红色，所述三类颜色可为蓝色，对应的，所述一类颜色有机光电薄膜101的材料可为若丹红，所述三类颜色有机光电薄膜103的材料可为酞青，所述二类颜色有机光电薄膜102的材料可为香素豆。
需要进一步补充说明的是，在本申请文件中，是以RGB(红、绿、蓝)光电二极管以及对应的RGB有机光电薄膜作出示例，但应理解，在本申请文件的所述图像传感器中，所述像素阵列的每个像素还可包括第四光电二极管、第五光电二极管等。例如每个像素还可由CMYK(青、洋红、黄、黑)光电二极管组合排布形成，或者由CMYK和RGB光电二极管穿插组合形成，只需保证在每个光电二极管的下方形成有与待吸收光电子的颜色相同的有机光电薄膜，每个光电二极管的周围空白区域的上方形成有与相邻光电二极管待吸收光电子的颜色相同的有机光电薄膜，即可达到增加图像传感器量子转换效率的目的。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (15)

1.一种图像传感器，其特征在于，包括：
半导体衬底；
形成于所述半导体衬底中的像素阵列，所述像素阵列包括多个像素，每个所述像素包括第一光电二极管、第二光电二极管以及第三光电二极管，其中所述第一光电二极管用以吸收一类颜色光电子，所述第二光电二极管用以吸收二类颜色光电子，所述第三光电二极管用以吸收三类颜色光电子；
形成于所述半导体衬底的底面上的第一一类颜色有机光电薄膜、第一二类颜色有机光电薄膜及第一三类颜色有机光电薄膜，其中，所述第一一类颜色有机光电薄膜至少部分与所述第一光电二极管重叠，所述第一二类颜色有机光电薄膜至少部分与所述第二光电二极管重叠，所述第一三类颜色有机光电薄膜至少部分与所述第三光电二极管重叠；
形成于所述半导体衬底的顶面上的第二一类颜色有机光电薄膜、第二二类颜色有机光电薄膜以及第二三类颜色有机光电薄膜，其中，所述第二二类颜色有机光电薄膜和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜围绕所述第一光电二极管，所述第二一类颜色有机光电薄膜和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜围绕所述第二光电二极管，所述第二一类颜色有机光电薄膜和/或所述第二二类颜色有机光电薄膜围绕所述第三光电二极管。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括第一介质层，所述第一介质层形成在所述半导体衬底的底面上，所述第一一类颜色有机光电薄膜、第一二类颜色有机光电薄膜及第一三类颜色有机光电薄膜位于所述第一介质层中。
3.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括第二介质层，所述第二介质层形成在所述半导体衬底的顶面上，所述第二一类颜色有机光电薄膜、第二二类颜色有机光电薄膜及第二三类颜色有机光电薄膜位于所述第二介质层中。
4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括位于所述半导体衬底顶面上的一类颜色滤光片、二类颜色滤光片以及三类颜色滤光片，所述一类颜色滤光片对准所述第一光电二极管，所述二类颜色滤光片对准所述第二光电二极管，所述三类颜色滤光片对准所述第三光电二极管。
5.如权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括多个微透镜，所述微透镜与所述一类颜色滤光片、所述二类颜色滤光片或所述三类颜色滤光片一一对应设置。
6.如权利要求1～5中任一项所述的图像传感器，其特征在于，每个所述像素包括两个第一光电二极管、一个第二光电二极管以及一个第三光电二极管，两个所述第一光电二极管呈对角形式分布，所述第二光电二极管和所述第三光电二极管呈对角形式分布。
7.如权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述第二一类颜色有机光电薄膜分别围绕所述第二光电二极管和所述第三光电二极管，所述第二二类颜色有机光电薄膜和所述第二三类颜色有机光电薄膜围绕所述第一光电二极管，且，所述第二二类颜色有机光电薄膜较所述第三光电二极管更靠近所述第二光电二极管，所述第二三类颜色有机光电薄膜较所述第二电光二极管更靠近所述第三光电二极管。
8.如权利要求1～7中任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述一类颜色为绿色，所述二类颜色为红色，所述三类颜色为蓝色。
9.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供一半导体衬底，所述半导体衬底中形成有像素阵列，所述像素阵列包括多个像素，每个所述像素包括第一光电二极管、第二光电二极管以及第三光电二极管，其中所述第一光电二极管用以吸收一类颜色光电子，所述第二光电二极管用以吸收二类颜色光电子，所述第三光电二极管用以吸收三类颜色光电子；
在所述半导体衬底的底面上形成第一一类颜色有机光电薄膜、第一二类颜色有机光电薄膜及第一三类颜色有机光电薄膜，其中，所述第一一类颜色有机光电薄膜至少部分与所述第一光电二极管重叠，所述第一二类颜色有机光电薄膜至少部分与所述第二光电二极管重叠，所述第一三类颜色有机光电薄膜至少部分与所述第三光电二极管重叠；以及
在所述半导体衬底的顶面上形成第二一类颜色有机光电薄膜、第二二类颜色有机光电薄膜以及第二三类颜色有机光电薄膜，其中，所述第二二类颜色有机光电薄膜和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜围绕所述第一光电二极管，所述第二一类颜色有机光电薄膜和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜围绕所述第二光电二极管，所述第二一类颜色有机光电薄膜和/或所述第二二类颜色有机光电薄膜围绕所述第三光电二极管。
10.根据权利要求9所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底的底面上形成第一一类颜色有机光电薄膜、第一二类颜色有机光电薄膜及第一三类颜色有机光电薄膜的步骤包括：
在所述半导体衬底的底面上形成第三介质层；
对所述第三介质层进行刻蚀并停止在所述第三介质层中以形成第一开口、第二开口以及第三开口，所述第一开口至少部分与所述第一光电二极管重叠，所述第二开口至少部分与所述第二光电二极管重叠，所述第三开口至少部分与所述第三光电二极管重叠；以及
在所述第一开口中沉积所述第一一类颜色有机光电薄膜、在所述第二开口中沉积所述第一二类颜色有机光电薄膜以及在所述第三开口中沉积所述第一三类颜色有机光电薄膜。
11.根据权利要求10所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底的底面上形成第一一类颜色有机光电薄膜、第一二类颜色有机光电薄膜及第一三类颜色有机光电薄膜的步骤还包括：
形成第四介质层，所述第四介质层覆盖所述第三介质层、所述第一一类颜色有机光电薄膜、所述第一二类颜色有机光电薄膜以及所述第一三类颜色有机光电薄膜；以及
对所述第四介质层进行平坦化处理。
12.根据权利要求9所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底的顶面上形成第二一类颜色有机光电薄膜、第二二类颜色有机光电薄膜以及第二三类颜色有机光电薄膜的步骤包括：
在所述半导体衬底的顶面上形成第五介质层；
对所述第五介质层进行刻蚀并停止在所述第五介质层中以形成第四开口、第五开口以及第六开口，其中，所述第四开口围绕所述第一光电二极管，所述第五开口围绕所述第二光电二极管，所述第六开口围绕所述第三光电二极管；以及
在所述第四开口中沉积第二二类颜色有机光电薄膜和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜，在所述第五开口中沉积所述第二一类颜色有机光电薄膜和/或所述第二三类颜色有机光电薄膜，在所述第六开口中沉积所述第二一类颜色有机光电薄膜和/或所述第二二类颜色有机光电薄膜。
13.如权利要求12所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底的顶面上形成第二一类颜色有机光电薄膜、第二二类颜色有机光电薄膜以及第二三类颜色有机光电薄膜的步骤还包括：
形成第六介质层，所述第六介质层覆盖所述第五介质层、所述第二一类颜色有机光电薄膜、所述第二二类颜色有机光电薄膜及所述第二三类颜色有机光电薄膜；以及
对所述第六介质层进行平坦化处理。
14.如权利要求9～13中任一项所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述图像传感器的形成方法还包括：
在所述半导体衬底的底面上形成一类颜色滤光片、二类颜色滤光片以及三类颜色滤光片，其中，所述一类颜色滤光片对准所述第一光电二极管，所述二类颜色滤光片对准所述第二光电二极管，所述三类颜色滤光片对准所述第三光电二极管。
15.如权利要求14所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述图像传感器的形成方法还包括：
在所述一类颜色滤光片、所述二类颜色滤光片以及所述三类颜色滤光片上分别设置微透镜。
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