CN111477643A - 图像传感器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种具有改善的性能和更高集成度的图像传感器。所述图像传感器包括：衬底，所述衬底包括彼此相对的第一表面和第二表面；第一有机光电转换层，所述第一有机光电转换层位于所述衬底的所述第一表面上；第一穿透通路，所述第一穿透通路连接到所述第一有机光电转换层，并且延伸穿过所述衬底；第一浮置扩散区域，所述第一浮置扩散区域位于所述衬底中并且与所述衬底的所述第二表面相邻；以及第一晶体管结构，所述第一晶体管结构位于所述衬底的所述第二表面上，其中，所述第一晶体管结构包括：被配置为连接所述第一穿透通路和所述第一浮置扩散区域的半导体层、位于所述半导体层上的栅电极、以及位于所述半导体层与所述栅电极之间的栅极介电膜。

Description

图像传感器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年1月24日提交的韩国专利申请No.10-2019-0009092的优先权及其产生的所有利益，其公开内容通过整体引用合并于此。
技术领域
本发明构思涉及图像传感器。更具体地，本发明构思涉及包括有机光电转换层的图像传感器。
背景技术
图像传感器是将光信息转换成电信号的半导体元件的一个示例。这样的图像传感器可以包括CCD(电荷耦合器件)型图像传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)型图像传感器。
近来，已经研究了背照式(BSI)图像传感器，在BSI图像传感器中，通过半导体衬底的背面照射入射光，并对该入射光进行光电转换，使得形成在图像传感器中的像素具有改善的光接收效率和光学灵敏度。
发明内容
本发明构思提供了具有改善的性能和更高集成度的图像传感器。
通过参考下面给出的本发明构思的详细描述，对于本发明构思所属领域的普通技术人员而言，本发明构思将变得更加显而易见。
根据本发明构思的一些实施例，提供了一种图像传感器，包括：衬底，所述衬底包括彼此相对的第一表面和第二表面；第一有机光电转换层，所述第一有机光电转换层位于所述衬底的所述第一表面上；第一穿透通路，所述第一穿透通路连接到所述第一有机光电转换层，并且延伸穿过所述衬底；第一浮置扩散区域，所述第一浮置扩散区域位于所述衬底中并且与所述衬底的所述第二表面相邻；以及第一晶体管结构，所述第一晶体管结构位于所述衬底的所述第二表面上，其中，所述第一晶体管结构包括：被配置为连接所述第一穿透通路和所述第一浮置扩散区域的半导体层、位于所述半导体层上的栅电极、以及位于所述半导体层与所述栅电极之间的栅极介电膜。
根据本发明构思的一些实施例，提供了一种图像传感器，包括：衬底，所述衬底包括被配置为接收入射光的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；浮置扩散区域，所述浮置扩散区域位于所述衬底中，并且与所述衬底的所述第二表面相邻；穿透通路，所述穿透通路延伸穿过所述衬底；第一层间绝缘膜，所述第一层间绝缘膜位于所述衬底的所述第二表面上；第一接触，所述第一接触位于所述第一层间绝缘膜中，并且连接到所述穿透通路；第二接触，所述第二接触位于所述第一层间绝缘膜中，并且连接到所述浮置扩散区域；以及晶体管结构，所述晶体管结构位于所述第一层间绝缘膜上，其中，所述晶体管结构包括：被配置为连接所述第一接触和所述第二接触的半导体层、位于所述半导体层上的栅电极、以及位于所述半导体层与所述栅电极之间的栅极介电膜。
根据本发明构思的一些实施例，提供了一种图像传感器，包括：衬底，所述衬底包括彼此相对的第一表面和第二表面；第一浮置扩散区域，所述第一浮置扩散区域位于所述衬底中；顺序堆叠在所述衬底的所述第一表面上的第一下电极、第一有机光电转换层和第一上电极；以及第一转移晶体管，所述第一转移晶体管位于所述衬底的所述第二表面上，并且被配置为连接所述第一下电极和所述第一浮置扩散区域，其中，所述第一转移晶体管与所述衬底的所述第二表面间隔开。
附图说明
通过参照附图对本文中的示例实施例进行描述，本发明构思的上述以及其他方面和特征将变得更加显而易见，其中：
图1是根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的框图。
图2是根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的单位像素区域的示例电路图。
图3是根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的示意性平面图。
图4是用于说明图3的单位像素区域的布局图。
图5是沿图4的线A-A截取的示例截面图。
图6是图5中的部分S1的放大图。
图7是示出根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的示例截面图。
图8是图7的部分S2的放大图。
图9是示出根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的示例截面图。
图10是图9的部分S3的放大图。
图11是示出根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的示例截面图。
图12是图11的部分S4的放大图。
图13是示出根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的示例截面图。
图14是图13的部分S5的放大图。
图15是示出根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的示例截面图。
图16是图15的部分S6的放大图。
图17是示出根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的示例截面图。
图18是根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的单位像素区域的示例电路图。
图19是用于说明图18的图像传感器的示例截面图。
图20是根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的单位像素区域的示例电路图。
图21是用于说明图20的图像传感器的示例截面图。
图22是用于说明根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的单位像素区域的布局图。
图23是沿图22的线B-B截取的示例截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照图1至图23描述根据本发明构思的一些实施例的图像传感器。
图1是根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的框图。图2是根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的单位像素区域的示例电路图。
参照图1，根据一些实施例的图像传感器包括有源像素传感器阵列(APS)10、行译码器20、行驱动器30、列译码器40、定时发生器50、相关双采样器(CDS)60、模数转换器(ADS)70和I/O缓冲器80。
有源像素传感器阵列10包括二维布置的多个单位像素区域，并且可以将光信号转换为电信号。可以由来自行驱动器30的多个驱动信号(诸如，像素选择信号、复位信号和电荷转移信号)驱动有源像素传感器阵列10。此外，由有源像素传感器阵列10转换的电信号可以提供给相关双采样器60。
行驱动器30可以根据行译码器20译码的结果，向有源像素传感器阵列10提供用于驱动多个单位像素区域的多个驱动信号。在以矩阵形式布置单位像素区域的情况下，可以为每一行提供驱动信号。
定时发生器50可以将定时信号和控制信号提供给行译码器20和列译码器40。
相关双采样器(CDS)60可以接收、保持和采样由有源像素传感器阵列10产生的电信号。相关双采样器60可以通过电信号对特定噪声电平和信号电平进行双采样，以输出对应于噪声电平与信号电平之间的差的差电平。
模数转换器(ADC)70可以将与从相关双采样器60输出的差电平相对应的模拟信号转换成数字信号，并输出该数字信号。
I/O缓冲器80锁存数字信号，并且锁存的信号可以根据来自列译码器40的译码结果顺序地将数字信号输出到视频信号处理单元(未示出)。
参照图2，根据一些实施例的图像传感器的单位像素区域PU可以包括半导体光电转换元件PD、第一转移晶体管TG、第一浮置扩散区域FD、第一复位晶体管RG、第一源极跟随器晶体管SF、第一选择晶体管SEL、第一有机光电转换元件OPD1、第二转移晶体管OTG1、第二浮置扩散区域OFD1、第二复位晶体管ORG1、第二源极跟随器晶体管OSF1和第二选择晶体管OSEL1。
半导体光电转换元件PD可以通过吸收光来累积与光量相对应的电荷。半导体光电转换元件PD可以包括例如光电二极管、光电晶体管、光电门、钉扎光电二极管(pinnedphoto diode)、有机光电二极管、量子点及它们的组合中的至少一种。
半导体光电转换元件PD可以与将累积的电荷转移到第一浮置扩散区域FD的第一转移晶体管TG耦接。由于第一浮置扩散区域FD是将电荷转换成电压并具有寄生电容的区域，因此电荷可以以累积的方式存储在第一浮置扩散区域FD中。
第一转移晶体管TG可以将从半导体光电转换元件PD产生的电荷传输到第一浮置扩散区域FD。第一转移晶体管TG可以包括由施加了预定偏压(例如，第一传输信号TX)的传输线驱动的晶体管。当第一转移晶体管TG被第一传输信号TX导通时，从半导体光电转换元件PD产生的电荷可以被传输到第一浮置扩散区域FD。
第一源极跟随器晶体管SF可以用作由第一浮置扩散区域FD控制的源极跟随器缓冲放大器。第一源极跟随器晶体管SF可以放大第一浮置扩散区域FD的电势的变化并将其提供给第一输出线Vout1。例如，提供给第一源极跟随器晶体管SF的漏极的预定电势(输出电压；例如，第一电源电压VDD1)由第一浮置扩散区域FD控制，并且可以提供给第一输出线Vout1。
第一选择晶体管SEL可以以行为单位选择要读取的单位像素区域。第一选择晶体管SEL可以包括由施加了预定偏压(例如，第一行选择信号SX)的选择线驱动的晶体管。例如，当第一选择晶体管SEL被第一行选择信号SX导通时，提供给第一选择晶体管SEL的漏极的预定电势(输出电压；例如，从第一源极跟随器晶体管SF的源极提供的电势)可以输出到第一输出线Vout1。
第一复位晶体管RG可以定期地复位第一浮置扩散区域FD。第一复位晶体管RG可以包括由施加了预定偏压(例如，第一复位信号RX)的复位线驱动的晶体管。当第一复位晶体管RG被第一复位信号RX导通时，提供给第一复位晶体管的漏极的预定电势(例如，第一电源电压VDD1)可以转移到第一浮置扩散区域FD。
第一有机光电转换元件OPD1可以通过吸收光来累积与光量相对应的电荷。第一有机光电转换元件OPD1与半导体光电转换元件PD可以检测不同波长的光。例如，半导体光电转换元件PD可以检测红光或蓝光，而第一有机光电转换元件OPD1可以检测绿光。
第一有机光电转换元件OPD1可以包括例如有机光电二极管。
第一有机光电转换元件OPD1可以与将累积的电荷传输到第二浮置扩散区域OFD1的第二转移晶体管OTG1耦接。由于第二浮置扩散区域OFD1是将电荷转换成电压并具有寄生电容的区域，因此电荷可以以累积的方式存储。
第二转移晶体管OTG1可以将从第一有机光电转换元件OPD1产生的电荷传输到第二浮置扩散区域OFD1。第二转移晶体管OTG1可以包括由施加了预定偏压(例如，第二传输信号OTX1)的传输线驱动的晶体管。当第二转移晶体管OTG1被第二传输信号OTX1导通时，从第一有机光电转换元件OPD1产生的电荷可以被传输到第二浮置扩散区域OFD1。
第二源极跟随器晶体管OSF1可以用作由第二浮置扩散区域OFD1控制的源极跟随器缓冲放大器。第二源极跟随器晶体管OSF1可以放大第二浮置扩散区域OFD1的电势的变化并将其提供给第二输出线Vout2。例如，提供给第二源极跟随器晶体管OSF1的漏极的预定电势(例如，第二电源电压VDD2)由第二浮置扩散区域OFD1控制，并且可以提供给第二输出线Vout2。
第二选择晶体管OSEL1可以以行为单位选择要读取的单位像素区域。第二选择晶体管OSEL1可以包括由施加了预定偏压(例如，第二行选择信号OSX1)的选择线驱动的晶体管。例如，当第二选择晶体管OSEL1被第二行选择信号OSX1导通时，预定电势(例如，从第二源极跟随器晶体管OSF1的源极提供的电势)可以输出到第二输出线Vout2。
第二复位晶体管ORG1可以定期地复位第二浮置扩散区域OFD1。第二复位晶体管ORG1可以包括由施加了预定偏压(例如，第二复位信号ORX1)的复位线驱动的晶体管。当第二复位晶体管ORG1被第二复位信号ORX1导通时，提供给第二复位晶体管ORG1的漏极的预定电势(例如，第二电源电压VDD2)可以转移到第二浮置扩散区域OFD1。
可以例如从图1的行驱动器30输出第一传输信号TX、第一行选择信号SX、第一复位信号RX、第二传输信号OTX1、第二行选择信号OSX1和第二复位信号ORX1。
图3是根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的示意性平面图。图4是用于说明图3的单位像素区域的布局图。图5是沿图4的线A-A截取的示例截面图。图6是图5中的部分S1的放大图。为了便于说明，将简要描述或省略参照图1和图2提供的重复的描述部分。
参照图3和图4，根据一些实施例的图像传感器可以包括传感器阵列区域I和外围电路区域II。
传感器阵列区域I可以是例如形成有图1的有源像素传感器阵列10的区域。传感器阵列区域I的有源像素传感器阵列10可以包括多个单位像素区域。例如，传感器阵列区域I的有源像素传感器阵列10可以包括图2的单位像素区域PU。
外围电路区域II可以是例如形成有图1的相关双采样器60、模数转换器70等的区域。在图3中，外围电路区域II被示出为仅围绕传感器阵列区域I，但是本发明构思不限于此。尽管未示出，但是在一些实施例中，外围电路区域II可以与传感器阵列区域I交叠。例如，外围电路区域II可以形成在下衬底上，传感器阵列区域I可以形成在堆叠在下衬底上的上衬底中。
单位像素区域PU可以包括第一像素PR1。虽然图4示出了仅一个第一像素PR1设置在单位像素区域PU中，但这仅是为了便于说明，本发明构思不限于此。例如，可以在单位像素区域PU中设置多个第一像素PR1。
参照图3至图6，根据一些实施例的图像传感器包括衬底100、半导体光电转换层110、阱杂质层120、第一元件分隔膜134、第一穿透通路160a、第二浮置扩散区域140a(图2中的OFD1)、第一层间绝缘膜300、第一下电极322、第一有机光电转换层320、第一上电极324、微透镜340、第二层间绝缘膜210和第一晶体管结构240。
衬底100可以包括彼此相对的第一表面100a和第二表面100b。衬底100的第一表面100a可以是光入射的表面。例如，在图5中，第一表面100a可以是衬底100的顶表面，第二表面100b可以是衬底100的底表面。
衬底100可以是例如块状硅或绝缘体上硅(SOI)。在一些实施例中，衬底100可以是硅衬底，或者可以包括其他材料，例如，硅锗、锑化铟、铅碲化合物、砷化铟、磷化铟、砷化镓或锑化镓。在一些实施例中，衬底100可以具有形成在基础衬底上的外延层。
半导体光电转换层110可以形成在衬底100中。半导体光电转换层110可以产生与从外部入射的光量成比例的光电荷。即，半导体光电转换层110可以接收光并将光信号转换成电信号。半导体光电转换层110可以对应于图2的半导体光电转换元件PD。
可以通过将杂质掺杂到衬底100中来形成半导体光电转换层110。例如，可以通过将n型杂质注入到衬底100中来形成半导体光电转换层110。此外，半导体光电转换层110的上部与下部之间的杂质浓度可以不同，从而半导体光电转换层110可以具有电势梯度。例如，可以以堆叠多个杂质区域的形式形成半导体光电转换层110。
为了便于说明，未示出连接到半导体光电转换层110以处理电信号的各种晶体管。然而，衬底100的部分区域可以用于设置各种晶体管以处理从半导体光电转换层110产生的电信号。例如，可以在衬底100的第二表面100b上形成第一转移晶体管(图2中的TG)、第一复位晶体管(图2中的RG)、第一源极跟随器晶体管(图2中的SF)和第一选择晶体管(图2中的SEL)。将理解的是，“连接”或“连接到”可以指“电连接”和“电连接到”。
阱杂质层120可以与半导体光电转换层110相邻地形成。例如，阱杂质层120可以与第二表面100b相邻地形成在衬底100中。可以通过将具有与半导体光电转换层110的导电类型相反的导电类型的杂质掺杂到衬底100中来形成阱杂质层120。例如，可以通过p型杂质的离子注入来形成阱杂质层120。
第一元件分隔膜134可以在第一像素PR1中限定有源区域。例如，第一元件分隔膜134可以与第二表面100b相邻地形成在衬底100中。可以通过在浅沟槽中形成(例如，埋入)绝缘材料来形成第一元件分隔膜134，该浅沟槽是通过对衬底100进行图案化形成的。另外，可以在阱杂质层120中形成第一元件分隔膜134。因此，第一元件分隔膜134可以将阱杂质层120的未形成第一元件分隔膜134的区域限定为有源区域。
例如，第一元件分隔膜134可以在阱杂质层120中限定诸如第二浮置扩散区域140a的有源区域。可以通过掺杂具有与阱杂质层120的导电类型相反的导电类型的杂质来形成第二浮置扩散区域140a。例如，可以通过n型杂质的离子注入来形成第二浮置扩散区域140a。第二浮置扩散区域140a连接到第一有机光电转换层320，并且可以存储从第一有机光电转换层320产生的电信号。第二浮置扩散区域140a可以对应于图2的第二浮置扩散区域OFD1。
根据一些实施例的图像传感器还可以包括第二元件分隔膜132。第二元件分隔膜132可以在单位像素区域PU中限定第一像素PR1。形成第二元件分隔膜132的深度可以大于形成第一元件分隔膜134的深度。在一些实施例中，从平面视角来看，第二元件分隔膜132可以形成为围绕第一像素PR1。在一些实施例中，第一元件分隔膜134具有距衬底100的第二表面100b的第一深度，第二元件分隔膜132具有距衬底100的第二表面100b的第二深度，第二深度可以大于第一深度，如图5所示。
可以通过在深沟槽中形成(例如，埋入)绝缘材料来形成第二元件分隔膜132，该深沟槽是通过对衬底100进行图案化而形成的。例如，第二元件分隔膜132可以形成为从第一表面100a延伸到第二表面100b。根据图案化工艺，第二元件分隔膜132可以具有其宽度在从第二表面100b到第一表面100a的方向上改变的形状。例如，与图5所示的宽度不同，第二元件分隔膜132的宽度可以随其远离衬底100的第二表面100b而逐渐地减小和/或单调地减小。
在一些实施例中，第二元件分隔膜132可以包括具有比衬底100低的折射率的绝缘材料。例如，当衬底100由硅形成时，第二元件分隔膜132可以由氧化硅层、氮化硅层、未掺杂的多晶硅层、空气及它们的组合中的至少一种形成。因此，第二元件分隔膜132可以对倾斜入射在半导体光电转换层110上的入射光进行折射。此外，第二元件分隔膜132可以减少或防止入射光在特定像素产生的光电荷由于例如随机漂移而移动到相邻像素区域。即，第二元件分隔膜132可以提高半导体光电转换层110的光接收率，以提高图像数据的质量。
第一穿透通路160a穿透衬底100并且可以从第一表面100a延伸到第二表面100b。根据图案化工艺，第一穿透通路160a可以具有其宽度在从第二表面100b到第一表面100a的方向上改变的形状。例如，与图5所示的宽度不同，第一穿透通路160a的宽度可以随其远离衬底100的第二表面100b而逐渐地减小和/或单调地减小。
在一些实施例中，第一穿透通路160a可以包括穿透导体162和穿透绝缘体164。第一穿透通路160a的穿透导体162可以穿透衬底100并且从第二表面100b延伸到第一表面100a。穿透导体162可以包括例如但不限于硅(Si)。第一穿透通路160a的穿透绝缘体164可以围绕穿透导体162的侧壁。也就是说，穿透绝缘体164可以使衬底100与穿透导体162电绝缘。穿透绝缘体164可以包括例如但不限于氧化硅。
第一层间绝缘膜300可以形成在衬底100的第一表面100a上。第一层间绝缘膜300可以包括例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和具有比氧化硅的介电常数低的介电常数的低介电常数(低k)材料中的至少一种。低介电常数材料可以包括例如但不限于FOX(可流动氧化物)、TOSZ(东燃硅氮烷，Torene SilaZene)、USG(未掺杂的硅酸盐玻璃)、BSG(硼硅酸盐玻璃)、PSG(磷硅酸盐玻璃)、BPSG(硼磷硅酸盐玻璃)、PETEOS(等离子体增强四乙基原硅酸盐)、FSG(氟硅酸盐玻璃)、CDO(碳掺杂的硅氧化物)、干凝胶、气凝胶、非晶氟化碳、OSG(有机硅酸盐玻璃)、聚对二甲苯、BCB(双-苯并环丁烯)、SiLK、聚酰亚胺、多孔聚合物材料及它们的组合中的至少一种。
第一滤色器(color filter)310可以形成在衬底100的第一表面100a上。例如，第一滤色器310可以形成在第一层间绝缘膜300中。
在一些实施例中，第一滤色器310可以包括红色滤色器或蓝色滤色器中的一种滤色器。然而，本发明构思不限于此，第一滤色器310可以包括绿色滤色器、黄色滤色器、品红色滤色器、青色滤色器或白色滤色器中的一种滤色器。
根据一些实施例的图像传感器还可以包括位于衬底100的第一表面100a上的防反射膜305。例如，防反射膜305可以插入在衬底100与第一层间绝缘膜300之间。防反射膜305可以减少或防止入射到衬底100中的光从衬底100的第一表面100a反射。
防反射膜305被示出为沿着衬底100的第一表面100a共形地形成，但是本发明构思不限于此。例如，可以以围绕第一滤色器310的下表面和侧表面的形式形成防反射膜305。另外，尽管防反射膜305被示出为单个膜，但是它也可以由多个膜形成。在一些实施例中，可以省略防反射膜305。
第一下电极322可以形成在第一层间绝缘膜300上。例如，第一下电极322可以沿着第一层间绝缘膜300的上表面的一部分延伸。尽管第一下电极322被示出为位于(例如，被埋入在)第一层间绝缘膜300中，但这仅是示例，本发明构思不限于此。
第一有机光电转换层320可以形成在第一下电极322上。例如，第一有机光电转换层320可以沿着第一下电极322的上表面延伸。第一有机光电转换层320可以产生与从外部入射的光量成比例的光电荷。即，第一有机光电转换层320可以接收光，以将光信号转换成电信号。第一有机光电转换层320可以对应于图2中的第一有机光电转换元件OPD1。
在一些实施例中，第一有机光电转换层320与半导体光电转换层110可以检测不同波长的光。例如，第一有机光电转换层320可以检测绿光。例如，从外部入射的光之中的具有绿色波长的光可以被第一有机光电转换层320吸收。因此，第一有机光电转换层320可以提供绿光的电信号。除了绿光以外的其他波长的光可以穿过第一有机光电转换层320。
另外，在一些实施例中，半导体光电转换层110可以检测红光或蓝光。例如，已经穿过第一有机光电转换层320的光可以穿过第一滤色器310以向半导体光电转换层110提供红光或蓝光。因此，半导体光电转换层110可以提供红光或蓝光的电信号。
第一上电极324可以形成在第一有机光电转换层320上。例如，第一上电极324可以沿着第一有机光电转换层320的上表面延伸。因此，第一有机光电转换层320可以插入在第一下电极322与第一上电极324之间。大小彼此不同的电压可以施加到第一下电极322和第一上电极324。例如，大小彼此不同的电压可以施加到第一下电极322和第一上电极324，使得从第一有机光电转换层320产生的电信号被导向到第一下电极322。
第一下电极322和第一上电极324可以包括透明导电材料。例如，第一下电极322和第一上电极324可以包括ITO(氧化铟锡)、ZnO(氧化锌)、SnO2(二氧化锡)、ATO(掺锑氧化锡)、AZO(掺铝氧化锌)、GZO(掺镓氧化锌)、TiO2(二氧化钛)、FTO(掺氟氧化锡)及它们的组合中的至少一种。第一下电极322和第一上电极324可以包括相同的材料或不同的材料。
第一有机光电转换层320可以连接到第一穿透通路160a。例如，连接到第一有机光电转换层320的第一下电极322可以通过第一接触315电连接到第一穿透通路160a。也就是说，第一接触315可以穿透第一层间绝缘膜300并将第一下电极322连接到第一穿透通路160a。
在一些实施例中，第一接触315的宽度可以随着其远离衬底100的第一表面100a逐渐地增加和/或单调地增加。这可以归因于用于形成第一接触315的蚀刻工艺的特性。
第一接触315可以包括导电材料。例如，第一接触315可以包括金属材料，诸如，钨(W)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、铜(Cu)和铝(Al)。此外，例如，第一接触315可以包括诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的金属氧化物，或者诸如掺杂硅的半导体材料。
微透镜340可以形成在第一上电极324上。微透镜340可以具有凸形并且可以具有预定的曲率半径。因此，微透镜340可以会聚入射在第一像素PR1上的光。
微透镜340可以包括例如但不限于诸如透光树脂的有机材料。
根据一些实施例的图像传感器还可以包括插入在第一上电极324与微透镜340之间的保护层330。保护层330可以包括透明绝缘材料。保护层330可以包括例如但不限于氧化硅或金属氧化物。
第二层间绝缘膜210可以形成在衬底100的第二表面100b上。第二层间绝缘膜210可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和具有比氧化硅的介电常数低的介电常数的低介电常数(低-k)材料中的至少一种。
第一晶体管结构240可以被设置成与衬底100的第二表面100b间隔开。例如，第一晶体管结构240可以形成在第二层间绝缘膜210上。在一些实施例中，第一晶体管结构240可以是将从第一有机光电转换层320产生的电信号传输到第二浮置扩散区域140a的转移晶体管。例如，第一晶体管结构240可以对应于图2的第二转移晶体管OTG1。
第一晶体管结构240可以连接第一有机光电转换层320和第二浮置扩散区域140a。例如，连接到第一有机光电转换层320的第一穿透通路160a可以通过第二接触222连接到第一晶体管结构240。也就是说，第二接触222可以穿透第二层间绝缘膜210，并连接第一穿透通路160a和第一晶体管结构240。另外，例如，第一晶体管结构240可以通过第三接触224连接到第二浮置扩散区域140a。也就是说，第三接触224可以穿透第二层间绝缘膜210，并连接第一晶体管结构240和第二浮置扩散区域140a。
在一些实施例中，第二接触222的宽度和第三接触224的宽度可以随着它们远离衬底100的第二表面100b逐渐地增加和/或单调地增加。这可以归因于用于形成第二接触222和第三接触224的蚀刻工艺的特性。
在一些实施例中，第二接触222和第三接触224可以以同一水平形成。在本说明书中，“同一水平”是指通过相同的制造工艺形成。例如，第二接触222和第三接触224可以具有相同的材料配置。
第二接触222和第三接触224可以包括导电材料。例如，第二接触222和第三接触224可以包括诸如钨(W)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、铜(Cu)和铝(Al)的金属材料。另外，例如，第二接触222和第三接触224可以包括诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的金属氧化物，或者诸如掺杂硅的半导体材料。
如图6所示，第一晶体管结构240可以包括半导体层242、第一栅极介电膜244a和第一栅电极246a。将理解的是，半导体层242可以是当第一晶体管结构240导通时其中形成有第一晶体管结构240的沟道的区域。
半导体层242可以形成在衬底100的第二表面100b上。另外，半导体层242可以与衬底100的第二表面100b间隔开。例如，半导体层242可以形成在第二层间绝缘膜210上。半导体层242可以连接第一穿透通路160a和第二浮置扩散区域140a。例如，半导体层242可以连接到第二接触222和第三接触224。将理解的是，当第一晶体管结构240导通时，半导体层242可以电连接第一穿透通路160a和第二浮置扩散区域140a。
半导体层242可以包括彼此相对的第三表面242a和第四表面242b。半导体层242的第三表面242a可以是面对衬底100的第二表面100b的表面。例如，在图6中，第三表面242a可以是半导体层242的顶表面，第四表面242b可以是半导体层242的底表面。
在一些实施例中，第二接触222和第三接触224可以连接到半导体层242的第三表面242a。例如，穿透第二层间绝缘膜210的第二接触222和第三接触224可以直接连接到半导体层242的第三表面242a。在一些实施例中，第二接触222和第三接触224可以如图6所示的那样与半导体层242的第三表面242a接触(例如，直接接触)。
半导体层242可以包括半导体材料。例如，半导体层242可以包括但不限于以下各项中的至少一种：诸如IGZO(氧化铟镓锌(indium gallium zinc oxide))或ITZO(氧化铟锡锌(indium tin zinc oxide))的金属氧化物半导体材料、诸如多晶硅(多晶Si)或非晶硅(非晶Si)的元素半导体材料、有机半导体材料、诸如石墨烯或碳纳米管(CNT)的碳半导体材料及它们的组合。另外，半导体层242可以包括例如CdSe、CdS、ZnO、SnO2、MoS2、TiO2、Fe2O3、WO3、InGaZnO、ZnO-Rh2O3、In2O3、ZnInO、InGaO、InZnO、ZnSnO及它们的组合中的一种。在一些实施例中，半导体层242可以包括IGZO以减小漏电流。
第一栅极介电膜244a可以形成在半导体层242上。在一些实施例中，第一栅极介电膜244a可以形成在半导体层242的第四表面242b上。例如，第一栅极介电膜244a可以沿着半导体层242的第四表面242b的轮廓共形地延伸。在一些实施例中，如图6所示，第一栅极介电膜244a可以在半导体层242的第四表面242b上具有均匀的厚度。
第一栅极介电膜244a可以包括例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅以及具有比氧化硅的介电常数高的介电常数的高介电常数(高-k)材料中的至少一种。高介电常数材料可以包括例如但不限于氧化铪、氧化铪硅、氧化铪铝、氧化镧、氧化镧铝、氧化锆、氧化锆硅、氧化钽、氧化钛、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛、氧化钇、氧化铝、氧化铅钪钽、铌酸铅锌及它们的组合中的至少一种。
第一栅电极246a可以形成在第一栅极介电膜244a上。也就是说，第一栅极介电膜244a可以插入在半导体层242与第一栅电极246a之间。此外，第一栅电极246a的至少一部分可以插入在第二接触222与第三接触224之间。然而，第一栅电极246a可以与第二接触222和第三接触224电绝缘。
在一些实施例中，第一栅电极246a可以形成在半导体层242的第四表面242b上。因此，半导体层242可以插入在衬底100与第一栅电极246a之间。
第一栅电极246a可以控制从第一有机光电转换层320产生的电信号。例如，可以由施加了预定偏压(例如，第二传输信号(图2的OTX1))的第一栅电极246a驱动第一晶体管结构240。当通过第一栅电极246a导通了第一晶体管结构240时，从第一有机光电转换层320产生的电信号可以通过半导体层242传输到第二浮置扩散区域140a。
第一栅电极246a可以包括导电材料。例如，第一栅电极246a可以包括诸如钨(W)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、铜(Cu)和铝(Al)的金属材料。另外，例如，第一栅电极246a可以包括诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的金属氧化物，或者诸如掺杂硅的半导体材料。
第三层间绝缘膜230可以形成在第二层间绝缘膜210上。在一些实施例中，第三层间绝缘膜230可以覆盖第一晶体管结构240。第三层间绝缘膜230可以包括例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和具有比氧化硅的介电常数低的介电常数的低介电常数(低-k)材料中的至少一种。
第一布线260可以形成在第三层间绝缘膜230上。尽管未具体示出，但是第一布线260可以连接到衬底100中的各种内部电路元件(例如，晶体管等)。也就是说，第一布线260可以用于构造根据一些实施例的图像传感器的电路。
第四层间绝缘膜250可以形成在第三层间绝缘膜230上。在一些实施例中，第四层间绝缘膜250可以覆盖第一布线260。在图5中，仅示出了位于衬底100的第二表面100b上的三个层间绝缘膜，但这仅是为了便于说明，本发明构思并不限于此。
由于根据一些实施例的图像传感器包括控制从第一有机光电转换层320产生的电信号的转移晶体管(例如，第一晶体管结构240)，因此可以提供具有改善的性能的图像传感器。例如，用作转移晶体管的第一晶体管结构240通过保持和采样从第一有机光电转换层320产生的电信号来实现CDS(相关双采样)操作。也就是说，根据一些实施例的图像传感器可以通过改善(例如，减少)从第一有机光电转换层320产生的电信号的噪声，来提供具有改善的性能的图像传感器。
另外，由于根据一些实施例的图像传感器包括与衬底100间隔开的转移晶体管(例如，第一晶体管结构240)，因此可以提供具有改善的性能和集成度的图像传感器。例如，由于第一晶体管结构240与衬底100的第二表面100b间隔开，所以可以减少或防止由第一晶体管结构240在衬底100中产生的漏电流，从而改善了图像传感器的性能。另外，例如，由于第一晶体管结构240与衬底100的第二表面100b间隔开，因此通过在衬底100的第二表面100b中提供额外的空间，可以改善(例如，提高)图像传感器的集成度。
图7是示出根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的示例截面图。图8是图7的部分S2的放大图。为了便于说明，将简要说明或省略参照图1至图6提供的重复部分的描述。
参照图7和图8，在根据一些实施例的图像传感器中，第二接触222和第三接触224连接到半导体层242的第四表面242b。
例如，第二接触222可以通过第四接触231、第二布线262和第五接触232连接到半导体层242的第四表面242b。第四接触231穿透第三层间绝缘膜230，并且可以连接到第二接触222。第二布线262形成在第三层间绝缘膜230上，并且可以连接到第四接触231。第五接触232穿透第三层间绝缘膜230，并且可以连接第二布线262和半导体层242的第四表面242b。
此外，例如，第三接触224可以通过第六接触233、第三布线264和第七接触234连接到半导体层242的第四表面242b。第六接触233穿透第三层间绝缘膜230，并且可以连接到第三接触224。第三布线264形成在第三层间绝缘膜230上，并且可以连接到第六接触233。第七接触234穿透第三层间绝缘膜230并且可以连接第三布线264和半导体层242的第四表面242b。
在一些实施例中，第四接触至第七接触231、232、233和234可以以同一水平形成。例如，第四接触至第七接触231、232、233和234可以具有相同的材料成分。
在一些实施例中，第二布线262和第三布线264可以以同一水平形成。例如，第二布线262和第三布线264可以具有相同的材料成分。
例如，可以通过在通过对第三层间绝缘膜230进行图案化而形成的沟槽中形成(例如，埋入)导电材料，来形成第五接触232和第七接触234。也就是说，可以减少或防止在半导体层242与第五接触232之间以及在半导体层242与第七接触234之间形成氧化物膜。因此，改善了(例如，减小了)半导体层242与接触之间的接触电阻，并且可以提供具有改善的性能的图像传感器。
图9是示出根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的示例截面图。图10是图9的部分S3的放大图。为了便于说明，将简要说明或省略参照图1至图6提供的重复部分的描述。
参照图9和图10，在根据一些实施例的图像传感器中，第一晶体管结构240包括半导体层242、第二栅极介电膜244b和第二栅电极246b。
在一些实施例中，第二栅极介电膜244b和第二栅电极246b形成在半导体层242的第三表面242a上。例如，第二栅极介电膜244b和第二栅电极246b可以顺序地堆叠在半导体层242的第三表面242a上。因此，第二栅极介电膜244b和第二栅电极246b可以插入在衬底100与半导体层242之间。
在一些实施例中，第二栅极介电膜244b和第二栅电极246b可以形成在第二层间绝缘膜210中。在一些实施例中，第二栅电极246b可以与衬底100的第二表面100b间隔开。
图11是示出根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的示例截面图。图12是图11的部分S4的放大图。为了便于说明，将简要描述或省略参照图1至图10提供的重复部分的描述。
参照图11和图12，在根据一些实施例的图像传感器中，第二接触222和第三接触224连接到半导体层242的第四表面242b，并且第二栅极介电膜244b和第二栅电极246b形成在半导体层242的第三表面242a上。
例如，第二接触222可以通过第四接触231、第二布线262和第五接触232连接到半导体层242的第四表面242b。例如，第三接触224可以通过第六接触233、第三布线264和第七接触234连接到半导体层242的第四表面242b。例如，第二栅极介电膜244b和第二栅电极246b可以顺序地堆叠在半导体层242的第三表面242a上。
图13是示出根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的示例截面图。图14是图13的部分S5的放大图。为了便于说明，将简要描述或省略参照图1至图12提供的重复部分的描述。
参照图13和图14，在根据一些实施例的图像传感器中，第一晶体管结构240包括半导体层242、第一栅极介电膜244a、第一栅电极246a、第二栅极介电膜244b和第二栅电极246b。
第一栅极介电膜244a和第一栅电极246a可以形成在半导体层242的第四表面242b上，第二栅极介电膜244b和第二栅电极246b可以形成在半导体层242的第三表面242a上。
在一些实施例中，第二接触222和第三接触224可以连接到半导体层242的第三表面242a。
图15是示出根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的示例截面图。图16是图15的部分S6的放大图。为了便于说明，将简要描述或省略参照图1至图14提供的重复部分的描述。
参照图15和图16，在根据一些实施例的图像传感器中，第一晶体管结构240包括半导体层242、第一栅极介电膜244a、第一栅电极246a、第二栅极介电膜244b和第二栅电极246b。第二接触222和第三接触224连接到半导体层242的第四表面242b。
例如，第二接触222可以通过第四接触231、第二布线262和第五接触232连接到半导体层242的第四表面242b。例如，第三接触224可以通过第六接触233、第三布线264和第七接触234连接到半导体层242的第四表面242b。
图17是示出根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的示例截面图。为了便于说明，将简要说明或省略参照图1至图6提供的重复部分的描述。
参照图17，在根据一些实施例的图像传感器中，第一布线260插入在衬底100与第一晶体管结构240之间。
例如，第一布线260可以形成在第三层间绝缘膜230中，第一晶体管结构240可以形成在第三层间绝缘膜230之上。因此，与第一布线260相比，第一晶体管结构240可以与衬底100的第二表面100b间隔得更远。
在一些实施例中，第一晶体管结构240可以通过多个接触连接到第一穿透通路160a。例如，第一穿透通路160a可以通过第二接触222和第四接触231连接到半导体层242的第三表面242a。
在一些实施例中，第一晶体管结构240可以通过多个接触连接到第二浮置扩散区域140a。例如，第二浮置扩散区域140a可以通过第三接触224和第六接触233连接到半导体层242的第三表面242a。
图18是根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的单位像素区域的示例电路图。图19是用于说明图18的图像传感器的示例截面图。为了便于说明，将简要说明或省略参照图1至图6提供的重复部分的描述。
参照图18，在根据一些实施例的图像传感器中，单位像素区域PU还包括第二有机光电转换元件OPD2、第三转移晶体管OTG2、第三浮置扩散区域OFD2、第三复位晶体管ORG2、第三源极跟随器晶体管OSF2和第三选择晶体管OSEL2。
由于第二有机光电转换元件OPD2、第三转移晶体管OTG2、第三浮置扩散区域OFD2、第三复位晶体管ORG2、第三源极跟随器晶体管OSF2和第三选择晶体管OSEL2可以分别类似于第一有机光电转换元件OPD1、第二转移晶体管OTG1、第二浮置扩散区域OFD1、第二复位晶体管ORG1、第二源极跟随器晶体管OSF1和第二选择晶体管OSEL1，因此下面将不提供其详细说明。
此外，由于第三传输信号OTX2、第三选择信号OSX2和第三复位信号ORX2分别类似于第二传输信号OTX1、第二行选择信号OSX1和第二复位信号ORX1，因此下面将不提供其详细说明。
参照图19，根据一些实施例的图像传感器还包括第三浮置扩散区域140b、第二穿透通路160b、第二下电极422、第二有机光电转换层420、第二上电极424和第二晶体管结构270。
例如，第一元件分隔膜134可以在阱杂质层120中限定第三浮置扩散区域140b。在一些实施例中，第三浮置扩散区域140b可以与第二浮置扩散区域140a间隔开。第三浮置扩散区域140b可以连接到第二有机光电转换层420，并且存储从第二有机光电转换层420产生的电信号。第三浮置扩散区域140b可以对应于图18的第三浮置扩散区域OFD2。
第二穿透通路160b穿透衬底100并且可以从第一表面100a延伸到第二表面100b。在一些实施例中，第二穿透通路160b可以与第一穿透通路160a间隔开。
第二下电极422可以形成在第一上电极324上。例如，第五层间绝缘膜400可以形成在第一上电极324上，第二下电极422可以形成在第五层间绝缘膜400上。
第二有机光电转换层420可以形成在第二下电极422上。第二有机光电转换层420可以产生与从外部入射的光量成比例的光电荷。第二有机光电转换层420可以对应于图18中的第二有机光电转换元件OPD2。
在一些实施例中，第二有机光电转换层420与半导体光电转换层110和第一有机光电转换层320可以检测不同波长的光。例如，第二有机光电转换层420可以检测蓝光，第一有机光电转换层320可以检测绿光，半导体光电转换层110可以检测红光。
在一些实施例中，可以省略第一滤色器310。
第二上电极424可以形成在第二有机光电转换层420上。大小彼此不同的电压可以施加到第二下电极422和第二上电极424，使得从第二有机光电转换层420产生的电信号被导向到第二下电极422。
第二有机光电转换层420可以连接到第二穿透通路160b。例如，连接到第二有机光电转换层420的第二下电极422可以通过第八接触415电连接到第二穿透通路160b。在一些实施例中，第一接触绝缘体417可以围绕第八接触415的侧壁。也就是说，第一接触绝缘体417可以使第一下电极322、第一有机光电转换层320和第一上电极324与第八接触415电绝缘。
第二晶体管结构270可以设置成与衬底100的第二表面100b间隔开。在一些实施例中，第二晶体管结构270可以是将从第二有机光电转换层420产生的电信号传输到第三浮置扩散区域140b的转移晶体管。例如，第二晶体管结构270可以对应于图18的第三转移晶体管OTG2。
第二晶体管结构270可以连接第二有机光电转换层420和第三浮置扩散区域140b。例如，连接到第二有机光电转换层420的第二穿透通路160b可以经由第九接触225连接到第二晶体管结构270。此外，例如，第二晶体管结构270可以通过第十接触226连接到第三浮置扩散区域140b。
图20是根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的单位像素区域的示例电路图。图21是用于说明图20的图像传感器的示例截面图。为了便于说明，将简要说明或省略参照图1至图6、图18和图19提供的重复部分的描述。
参照图20，在根据一些实施例的图像传感器中，单位像素区域PU还包括第三有机光电转换元件OPD3、第四转移晶体管OTG3、第四浮置扩散区域OFD3、第四复位晶体管ORG3、第四源极跟随器晶体管OSF3和第四选择晶体管OSEL3。
由于第三有机光电转换元件OPD3、第四转移晶体管OTG3、第四浮置扩散区域OFD3、第四复位晶体管ORG3、第四源极跟随器晶体管OSF3和第四选择晶体管OSEL3可以分别类似于第一有机光电转换元件OPD1、第二转移晶体管OTG1、第二浮置扩散区域OFD1、第二复位晶体管ORG1、第二源极跟随器晶体管OSF1和第二选择晶体管OSEL1，因此下面将不提供其详细说明。
此外，由于第四传输信号OTX3、第四选择信号OSX3和第四复位信号ORX2分别类似于第二传输信号OTX1、第二行选择信号OSX1和第二复位信号ORX1，因此下面将不提供其详细说明。
参照图21，根据一些实施例的图像传感器还包括第四浮置扩散区域140c、第三穿透通路160c、第三下电极522、第三有机光电转换层520、第三上电极524和第三晶体管结构280。
例如，第一元件分隔膜134可以在阱杂质层120中限定第四浮置扩散区域140c。在一些实施例中，第四浮置扩散区域140c可以与第二浮置扩散区域140a和第三浮置扩散区域140b间隔开。第四浮置扩散区域140c连接到第三有机光电转换层520，并且可以存储从第三有机光电转换层520产生的电信号。第四浮置扩散区域140c可以对应于图20的第四浮置扩散区域OFD3。
第三穿透通路160c穿透衬底100并且可以从第一表面100a延伸到第二表面100b。在一些实施例中，第三穿透通路160c可以与第一穿透通路160a和第二穿透通路160b间隔开。
第三下电极522可以形成在第二上电极424上。例如，第六层间绝缘膜500可以形成在第二上电极424上，第三下电极522可以形成在第六层间绝缘膜500上。
第三有机光电转换层520可以形成在第三下电极522上。第三有机光电转换层520可以产生与从外部入射的光量成比例的光电荷。第三有机光电转换层520可以对应于图20的第三有机光电转换元件OPD3。
在一些实施例中，第三有机光电转换层520与第一有机光电转换层320和第二有机光电转换层420可以检测不同波长的光。例如，第三有机光电转换层520可以检测蓝光，第二有机光电转换层420可以检测绿光，第一有机光电转换层320可以检测红光。
在一些实施例中，可以省略第一滤色器310。此外，在一些实施例中，可以省略半导体光电转换层110。
第三上电极524可以形成在第三有机光电转换层520上。大小彼此不同的电压可以施加到第三下电极522和第三上电极524，使得从第三有机光电转换层520产生的电信号被导向到第三下电极522。
第三有机光电转换层520可以连接到第三穿透通路160c。例如，连接到第三有机光电转换层520的第三下电极522可以通过第十一接触515电连接到第三穿透通路160c。在一些实施例中，第二接触绝缘体517可以围绕第十一接触515的侧壁。也就是说，第二接触绝缘体517可以使第一下电极322、第一有机光电转换层320、第一上电极324、第二下电极422、第二有机光电转换层420和第二上电极424与第十一接触515电绝缘。
第三晶体管结构280可以设置成与衬底100的第二表面100b间隔开。在一些实施例中，第三晶体管结构280可以是将从第三有机光电转换层520产生的电信号传输到第四浮置扩散区域140c的转移晶体管。例如，第三晶体管结构280可以对应于图20的第四转移晶体管OTG3。
第三晶体管结构280可以连接第三有机光电转换层520和第四浮置扩散区域140c。例如，连接到第三有机光电转换层520的第三穿透通路160c可以通过第十二接触227连接到第三晶体管结构280。此外，例如，第三晶体管结构280可以通过第十三接触228连接到第四浮置扩散区域140c。
图22是用于说明根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的单位像素区域的布局图。图23是沿图22的线B-B截取的示例截面图。为了便于说明，将简要说明或省略参照图1至图21提供的重复部分的描述。
参照图22和图23，在根据一些实施例的图像传感器中，单位像素区域PU还包括第二像素PR2。
第二像素PR2与第一像素PR1可以检测具有不同波长的光。例如，第一像素PR1中的半导体光电转换层110可以检测红光，第二像素PR2中的半导体光电转换层110可以检测蓝光。
例如，作为红色滤色器R的第一滤色器310可以设置在第一像素PR1中，作为蓝色滤色器B的第二滤色器312可以设置在第二像素PR2中。如图22所示，在一些实施例中，红色滤色器R和蓝色滤色器B可以交替布置。
在具体实施方式的最后，本领域技术人员将理解的是，在实质上不脱离本发明构思的原理的情况下可以对示例实施例进行许多变化和修改。因此，仅在一般和描述性意义上使用所公开的本发明构思的示例实施例，而不是为了限制的目的。

Claims (20)

1.一种图像传感器，包括：
衬底，所述衬底包括彼此相对的第一表面和第二表面；
第一有机光电转换层，所述第一有机光电转换层位于所述衬底的所述第一表面上；
第一穿透通路，所述第一穿透通路连接到所述第一有机光电转换层，并且延伸穿过所述衬底；
第一浮置扩散区域，所述第一浮置扩散区域位于所述衬底中并且与所述衬底的所述第二表面相邻；以及
第一晶体管结构，所述第一晶体管结构位于所述衬底的所述第二表面上，
其中，所述第一晶体管结构包括：被配置为连接所述第一穿透通路和所述第一浮置扩散区域的半导体层、位于所述半导体层上的栅电极、以及位于所述半导体层与所述栅电极之间的栅极介电膜。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述半导体层与所述衬底的所述第二表面间隔开。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：
半导体光电转换层，所述半导体光电转换层位于所述衬底中。
4.根据权利要求3所述的图像传感器，还包括：
滤色器，所述滤色器位于所述衬底的所述第一表面与所述第一有机光电转换层之间。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：
第二有机光电转换层，所述第二有机光电转换层位于所述第一有机光电转换层上；
第二穿透通路，所述第二穿透通路连接到所述第二有机光电转换层，并且延伸穿过所述衬底；
第二浮置扩散区域，所述第二浮置扩散区域位于所述衬底中，并且与所述衬底的所述第二表面相邻；以及
第二晶体管结构，所述第二晶体管结构位于所述衬底的所述第二表面上，并且被配置为连接所述第二穿透通路和所述第二浮置扩散区域。
6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，所述第一有机光电转换层和所述第二有机光电转换层吸收波长彼此不同的光。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：
层间绝缘膜，所述层间绝缘膜位于所述衬底的所述第一表面与所述第一有机光电转换层之间；以及
接触，所述接触位于所述层间绝缘膜中，并且连接所述第一有机光电转换层和所述第一穿透通路。
8.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：
层间绝缘膜，所述层间绝缘膜位于所述衬底的所述第二表面与所述半导体层之间；
第一接触，所述第一接触位于所述层间绝缘膜中，并且连接所述第一穿透通路和所述半导体层；以及
第二接触，所述第二接触位于所述层间绝缘膜中，并且连接所述第一浮置扩散区域和所述半导体层。
9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述半导体层包括氧化铟镓锌。
10.一种图像传感器，包括：
衬底，所述衬底包括被配置为接收入射光的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；
浮置扩散区域，所述浮置扩散区域位于所述衬底中，并且与所述衬底的所述第二表面相邻；
穿透通路，所述穿透通路延伸穿过所述衬底；
第一层间绝缘膜，所述第一层间绝缘膜位于所述衬底的所述第二表面上；
第一接触，所述第一接触位于所述第一层间绝缘膜中，并且连接到所述穿透通路；
第二接触，所述第二接触位于所述第一层间绝缘膜中，并且连接到所述浮置扩散区域；以及
晶体管结构，所述晶体管结构位于所述第一层间绝缘膜上，
其中，所述晶体管结构包括：被配置为连接所述第一接触和所述第二接触的半导体层、位于所述半导体层上的栅电极、以及位于所述半导体层与所述栅电极之间的栅极介电膜。
11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，所述半导体层包括第三表面和第四表面，所述第三表面面向所述衬底的所述第二表面，所述第四表面与所述第三表面相对，并且
所述第一接触和所述第二接触连接到所述半导体层的所述第三表面。
12.根据权利要求11所述的图像传感器，其中，所述栅极介电膜和所述栅电极设置在所述半导体层的所述第三表面上。
13.根据权利要求11所述的图像传感器，其中，所述栅极介电膜和所述栅电极设置在所述半导体层的所述第四表面上。
14.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，所述半导体层包括第三表面和第四表面，所述第三表面面向所述第二表面，所述第四表面与所述第三表面相对，并且
所述第一接触和所述第二接触连接到所述半导体层的所述第四表面。
15.根据权利要求10所述的图像传感器，还包括：
第二层间绝缘膜，所述第一层间绝缘膜在所述衬底与所述第二层间绝缘膜之间延伸；
第三接触和第四接触，所述第三接触和所述第四接触位于所述第二层间绝缘膜中；
第一布线，所述第一布线连接所述第一接触和所述第三接触；以及
第二布线，所述第二布线连接所述第二接触和所述第四接触。
16.一种图像传感器，包括：
衬底，所述衬底包括彼此相对的第一表面和第二表面；
第一浮置扩散区域，所述第一浮置扩散区域位于所述衬底中；
顺序堆叠在所述衬底的所述第一表面上的第一下电极、第一有机光电转换层和第一上电极；以及
第一转移晶体管，所述第一转移晶体管位于所述衬底的所述第二表面上，并且被配置为连接所述第一下电极和所述第一浮置扩散区域，
其中，所述第一转移晶体管与所述衬底的所述第二表面间隔开。
17.根据权利要求16所述的图像传感器，还包括：
源极跟随器晶体管，所述源极跟随器晶体管被配置为由所述第一浮置扩散区域控制以产生输出电压；
选择晶体管，所述选择晶体管被配置为输出所述输出电压；以及
复位晶体管，所述复位晶体管被配置为复位所述第一浮置扩散区域。
18.根据权利要求16所述的图像传感器，还包括：
半导体光电转换层，所述半导体光电转换层位于所述衬底中。
19.根据权利要求18所述的图像传感器，还包括：
第二浮置扩散区域，所述第二浮置扩散区域连接到所述半导体光电转换层；
源极跟随器晶体管，所述源极跟随器晶体管被配置为由所述第二浮置扩散区域控制以产生输出电压；
选择晶体管，所述选择晶体管被配置为输出所述输出电压；以及
复位晶体管，所述复位晶体管被配置为复位所述第二浮置扩散区域。
20.根据权利要求16所述的图像传感器，还包括：
第二浮置扩散区域，所述第二浮置扩散区域位于所述衬底中；
顺序堆叠在所述第一上电极上的第二下电极、第二有机光电转换层和第二上电极；以及
第二转移晶体管，所述第二转移晶体管位于所述衬底的所述第二表面上，并且被配置为连接所述第二下电极和所述第二浮置扩散区域，
其中，所述第二转移晶体管与所述衬底的所述第二表面间隔开。
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