CN112331685B - 图像传感器及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种图像传感器及其形成方法，所述图像传感器包括：半导体衬底，所述半导体衬底内形成有逻辑器件；金属互连层，位于所述半导体衬底的表面，所述金属互连层内具有金属互连结构；感光元件层，位于所述金属互连层的表面，包含多个感光元件，不同的感光元件经由所述金属互连结构电连接至不同的逻辑器件；其中，每个感光元件包括堆叠的第一透明电极层、PIN二极管、第二透明电极层。本发明可以不依赖于光电二极管、滤光片、有机光敏薄膜等材料，即可实现光电转换功能且对光生载流子进行收集，有助于降低生产成本，减少工艺复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
背景技术
图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOS Image Sensors，CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。
在现有的一种CIS技术中，为了实现彩色成像，通常在像素单元表面加上滤光片(Color Filter)，在现有的另一种CIS技术中，基于有机光敏薄膜(OrganicPhotoconductive Films，OPFs)的堆叠式无滤光片彩色CIS。具体地，将分别能对蓝色、红色以及绿色做出光电响应的有机薄膜在纵向上进行堆叠，可以实现无滤光片的彩色成像，同时可以有效提高像素密度，提高分辨率。
然而，由于滤光片对光柱的吸收率有限，因此滤光片的厚度具有一定的下限，难以形成非常小的像素单元，同时滤光片多属于有机物，在紫外线的照射下或高温中容易退化；而有机光敏薄膜的耐用性较差，且与CMOS集成工艺难以兼容。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，可以不依赖于光电二极管、滤光片、有机光敏薄膜等材料，即可实现光电转换功能且对光生载流子进行收集，有助于降低生产成本，减少工艺复杂度。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内形成有逻辑器件；金属互连层，位于所述半导体衬底的表面，所述金属互连层内具有金属互连结构；感光元件层，位于所述金属互连层的表面，包含多个感光元件，不同的感光元件经由所述金属互连结构电连接至不同的逻辑器件；其中，每个感光元件包括堆叠的第一透明电极层、PIN二极管、第二透明电极层。
可选的，所述PIN二极管是采用多晶硅材料形成的。
可选的，所述多个感光元件按照横截面面积划分为多种，每种感光元件的横截面面积相同，且不同种的感光元件具有不同的横截面面积；所述感光元件的横截面面积越大，所述感光元件吸收的光线的波长越长。
可选的，所述多个感光元件按照横截面面积划分为三种，第一种感光元件吸收的光线为红光，第二种感光元件吸收的光线为绿光，第三种感光元件吸收的光线为蓝光；其中，第一种感光元件的横截面面积大于第二种感光元件的横截面面积，第二种感光元件的横截面面积大于第三种感光元件的横截面面积。
可选的，所述感光元件的横截面为圆形；所述感光元件的横截面的直径满足以下一项或多项：第一种感光元件的横截面的直径选自130～150nm；第二种感光元件的横截面的直径选自110～130nm；第三种感光元件的横截面的直径选自60～100nm。
可选的，所述感光元件层中的多个感光元件的上表面齐平，所述多个感光元件的下表面齐平。
可选的，所述多个感光元件经排列得到多个最小重复单元，每个最小重复单元包括中心感光元件和呈中心对称的多个外包围感光元件，所述多个外包围感光元件包围所述中心感光元件。
可选的，所述中心感光元件的横截面面积大于各个外包围感光元件的横截面面积。
可选的，所述外包围感光元件满足以下一项或多项：所述外包围感光元件包含多种横截面面积的感光元件，不同种感光元件数量平均且间隔分布；或者，所述外包围感光元件包含多种横截面面积的感光元件，不同种感光元件数量平均，每种感光元件相邻分布。
可选的，所述半导体衬底内具有光电二极管。
可选的，所述图像传感器用于可见光以及红外光的共同成像。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有逻辑器件；在所述半导体衬底的表面形成金属互连层，所述金属互连层内具有金属互连结构；在所述金属互连层的表面形成感光元件层，所述感光元件层包含多个感光元件，不同的感光元件经由所述金属互连结构电连接至不同的逻辑器件；其中，每个感光元件包括堆叠的第一透明电极层、PIN二极管、第二透明电极层。
可选的，在所述金属互连层的表面形成感光元件层包括：淀积介质层；对所述介质层进行刻蚀，以得到多个感光元件沟槽；在所述感光元件沟槽内形成感光元件，以得到所述感光元件层。
可选的，所述多个感光元件沟槽按照沟槽横截面面积划分为多种，每种感光元件沟槽的沟槽横截面面积相同，且不同种的感光元件沟槽具有不同的沟槽横截面面积。
可选的，在形成金属互连层之前，所述的图像传感器的形成方法还包括：在所述半导体衬底内形成光电二极管。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
在本发明实施例中，采用包含多个感光元件的感光元件层生成光生载流子，然后经由所述金属互连结构电连接至不同的逻辑器件，可以不依赖于光电二极管、滤光片、有机光敏薄膜等材料，即可实现光电转换功能且对光生载流子进行收集，有助于降低生产成本，减少工艺复杂度。
进一步，所述PIN二极管是采用多晶硅材料形成的，相比于现有技术中采用的滤光片为有机物，容易导致发生有机物污染的问题，采用本发明实施例的方案，由于PIN二极管是采用多晶硅材料形成的，可以有效避免有机物污染，提高感光元件的品质。进一步地，相比于采用光电二极管需要基于离子注入工艺形成，导致光电二极管的占地面积往往较大，采用PIN二极管可以基于淀积、刻蚀等工艺形成，与CMOS集成工艺的兼容性更好，并且能够提高像素密度。
进一步，所述感光元件的横截面面积越大，所述感光元件吸收的光线的波长越长。采用本发明实施例的方案，通过调整感光元件的截面积，可以改变其对不同波长光波的响应范围，有助于提高灵活性和光线吸收效果。
进一步，设置所述感光元件层中的多个感光元件的上表面齐平，所述多个感光元件的下表面齐平，可以充分利用竖直空间，有助于提高像素密度。
进一步，所述多个感光元件经排列得到多个最小重复单元，每个最小重复单元包括中心感光元件和呈中心对称的多个外包围感光元件，所述多个外包围感光元件包围所述中心感光元件，可以充分利用水平空间，有助于进一步提高像素密度。
进一步，通过设置所述半导体衬底内具有光电二极管，可以补充吸收未能被感光元件层吸收的光线，从而有效提高光吸收效率。
附图说明
图1是本发明实施例中一种图像传感器的剖面结构示意图；
图2是本发明实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图；
图3是图1中一种感光元件的剖面结构示意图；
图4是本发明实施例中一种感光元件的排列方式示意图。
具体实施方式
如前所述，在现有的一种CIS技术中，为了实现彩色成像，通常在像素单元表面加上滤光片。在现有的另一种CIS技术中，为了克服掉滤光片的上述缺点，并且进一步提高分辨率，有研究者提出基于有机光敏薄膜(Organic Photoconductive Films，OPFs)的堆叠式无滤光片彩色CIS。具体地，将分别能对蓝色、红色以及绿色做出光电响应的有机薄膜在纵向上进行堆叠，可以实现无滤光片的彩色成像，同时可以有效提高像素密度，提高分辨率。
本发明的发明人经过研究发现，由于滤光片对光柱的吸收率有限，因此滤光片的厚度具有一定的下限，难以形成非常小的像素单元；同时滤光片多属于有机物，在紫外线的照射下或高温中容易退化。另外，滤光片吸收掉了一部分光线，而理想的情况下，应该是全部光线用来产生光电信号以最大化光电转化效率，将不同颜色的像素单元在平面上平铺放置，图像传感器的分辨率也会受到影响。而有机光敏薄膜的耐用性较差，且与CMOS集成工艺难以兼容。在上述各种CIS技术中，需要依赖滤光片或者有机物薄膜，导致难以去除由于滤光片或有机物薄膜自身的特点带来的影响。
本发明的发明人经过研究进一步发现，在传统的CIS中，为了实现可见光和红外光的共同成像而采用的方法往往具有精度低等缺点。具体而言，在一种方法中，是在红绿蓝器件(RGB)的像素(pixel)阵列中加入短波红外(short-wave infrared，SWIR)的感光阵列然而，图像传感器的像素密度不能做到很高，并且这种器件结构需要额外的滤光片，而滤光片多属于有机物，在紫外线的照射下或高温中容易退化。在另一种方法中，可以采用纵向堆叠的可见光-红外CMOS图像传感器，但这样的结构需要将两片晶圆(wafer)进行键合，增加了工艺上难度；而且这样的键合属于复合键合，若上下两片晶圆未完全对齐，则会出现金属和介质连接的情形，然而金属和介质之间较弱的粘附力会降低两片晶圆的键合强度。
在本发明实施例中，采用包含多个感光元件的感光元件层生成光生载流子，然后经由所述金属互连结构电连接至不同的逻辑器件，可以不依赖于光电二极管、滤光片、有机光敏薄膜等材料，即可实现光电转换功能且对光生载流子进行收集，有助于降低生产成本，减少工艺复杂度。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
结合参照图1和图2，图1是本发明实施例中一种图像传感器的剖面结构示意图，图2是本发明实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图。
所述图像传感器的形成方法可以包括步骤S21至步骤S23：
步骤S21：提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有逻辑器件；
步骤S22：在所述半导体衬底的表面形成金属互连层，所述金属互连层内具有金属互连结构；
步骤S23：在所述金属互连层的表面形成感光元件层，所述感光元件层包含多个感光元件，不同的感光元件经由所述金属互连结构电连接至不同的逻辑器件。
其中，每个感光元件包括堆叠的第一透明电极层、PIN二极管、第二透明电极层。
下面结合图1和图3对上述各个步骤进行说明。
具体地，图1示出的所述图像传感器可以包括：半导体衬底100、金属互连层110以及感光元件层120。
其中，所述半导体衬底100内形成有逻辑器件101。
具体地，所述半导体衬底100可以为硅衬底，或者所述半导体衬底100的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等适当的应用于图像传感器的材料，所述半导体衬底100还可以为绝缘体表面的硅衬底或者绝缘体表面的锗衬底，或者是生长有外延层(Epitaxy layer，Epi layer)的衬底。优选地，所述半导体衬底100可以为轻掺杂的半导体衬底100，且掺杂类型与漏区相反。具体地，可以通过向所述半导体衬底100进行离子注入，实现深阱掺杂(Deep Well Implant)。
需要指出的是，所述半导体衬底100还可以包括位于所述半导体衬底100的表面的结构，例如栅极结构、插塞结构等，并不限于所述半导体衬底100的表面以内的部分。
其中，所述逻辑器件101可以包括浅槽隔离结构、浮置扩散区、栅极结构以及源漏掺杂区等。其中，所述浮置扩散区、栅极结构以及源漏掺杂区可以属于所述逻辑器件101的功能区，例如为所述逻辑器件101的MOS晶体管，所述浅槽隔离结构可以用于隔离相邻的功能区。
所述金属互连层110可以位于所述半导体衬底100的表面，所述金属互连层110内可以具有金属互连结构111。可以理解的是，所述金属互连结构111可以与逻辑器件101电连接，以导出电信号。
其中，所述感光元件层120可以位于所述金属互连层110的表面，包含多个感光元件，如感光元件130、感光元件140以及感光元件150。不同的感光元件经由所述金属互连结构电连接至不同的逻辑器件101。其中，每个感光元件可以包括堆叠的第一透明电极层、PIN二极管、第二透明电极层。
参照图3，图3是图1中一种感光元件的剖面结构示意图。
所述感光元件自下层至上层可以包括第一透明电极层131、PIN二极管中的P型(P-type)层132、PIN二极管中的I型(I-type)层133、PIN二极管中的N型(N-type)层134、第二透明电极层135。其中，下层为邻近所述半导体衬底100的层，上层为远离所述半导体衬底100的层。
其中，第一透明电极层131以及第二透明电极层135的材料可以为氧化铟锡(Indium Tin Oxide)，以更好地满足透光性和导电性的需求。
进一步地，所述PIN二极管可以是采用多晶硅(Polysilicon)材料形成的。
具体地，PIN二极管中的P型层132可以采用P型多晶硅材料形成、PIN二极管中的I型层133可以采用I型多晶硅材料形成、PIN二极管中的N型层134可以采用N型多晶硅材料形成。
在本发明实施例中，相比于现有技术中采用的滤光片为有机物，容易导致发生有机物污染的问题，采用本发明实施例的方案，由于PIN二极管是采用多晶硅材料形成的，可以有效避免有机物污染，提高感光元件的品质。进一步地，相比于采用光电二极管需要基于离子注入工艺形成，导致光电二极管的占地面积往往较大，采用PIN二极管可以基于淀积、刻蚀等工艺形成，与CMOS集成工艺的兼容性更好，并且能够提高像素密度。
继续参照图1，进一步地，所述多个感光元件按照横截面面积划分为多种，每种感光元件的横截面面积相同，且不同种的感光元件具有不同的横截面面积；所述感光元件的横截面面积越大，所述感光元件吸收的光线的波长越长。
在一个具体实施例中，以吸收的光线包含红光、绿光、蓝光为例进行说明。
如图1示出的所述多个感光元件按照横截面面积划分为三种，第一种感光元件130可以用于吸收波长最长的红光，第二种感光元件140可以用于吸收波长居中的绿光，第三种感光元件150可以用于吸收波长最短的蓝光；其中，第一种感光元件130的横截面面积大于第二种感光元件140的横截面面积，第二种感光元件140的横截面面积大于第三种感光元件150的横截面面积。
在本发明实施例中，所述感光元件的横截面面积越大，所述感光元件吸收的光线的波长越长。采用本发明实施例的方案，通过调整感光元件的截面积，可以改变其对不同波长光波的响应范围，有助于提高灵活性和光线吸收效果。
更进一步地，所述感光元件的横截面可以为圆形；所述感光元件的横截面的直径满足以下一项或多项：第一种感光元件130的横截面的直径选自130～150nm；第二种感光元件140的横截面的直径选自110～130nm；第三种感光元件150的横截面的直径选自60～100nm。
需要指出的是，在本发明实施例的一种具体应用中，测量得到的蓝光响应度最好的感光元件的横截面直径为80nm，绿光响应度最好的感光元件的横截面直径为120nm，红光响应度最好的感光元件的横截面直径为140nm。
更进一步地，在本发明实施例中，可以采用反埃尔米特(anti-Hermitian)公式确定上述直径。
具体而言，不同直径纳米柱构成反埃尔米特超表面，该反埃尔米特超表面对光波的响应由不同直径纳米柱的光波本征共振频率以及他们之间的耦合关系决定，其耦合方程是一个反埃尔米特矩阵。通过调整不同多晶硅纳米柱的直径和纳米柱的周期性排列的间距，纳米柱光波本征共振频率和它们之间的耦合强度发生改变，从而改变可以改变反埃尔米特超表面中对不同波长光波的响应曲线。
更具体地，可以采用以下反埃尔米特公式确定红光感光元件、绿光感光元件以及蓝光感光元件的直径：
其中，ωi用于表示颜色i的感光元件的共振频率,γi用于表示颜色i的感光元件的耗散，Kij用于表示颜色i和j的感光元件之间的耦合系数，gi用于表示入射场和颜色i感光元件之间的耦合常数，ω用于表示照射的平面波的频率，E0用于表示照射的平面波的振幅，Ai用于表示颜色i的感光元件的振幅。其中，R用于表示红色、G用于表示绿色、B用于表示蓝色。
可以理解的是，在振幅为E0且频率为ω的平面波照射下，在每种类型的振幅为Ai的感光元件中激发共振模式，其中，每种颜色的感光元件具有不同的振幅Ai。
需要指出的是，所述感光元件的形貌不限于圆柱形，所述感光元件的横截面的形状不限于圆形，还可以是其他适当的形状，例如矩形、梯形、椭圆形等。
在本发明实施例中，通过设置感光元件为圆柱形，可以兼顾光线响应效果以及工艺复杂度，有效地提高器件品质以及降低成本。
进一步地，所述半导体衬底100内可以具有光电二极管(图未示)。
具体地，在形成金属互连层110之前，所述图像传感器的形成方法还可以包括：在所述半导体衬底100内形成光电二极管。
在本发明实施例中，通过设置光电二极管，可以补充吸收未能被感光元件层吸收的光线，从而有效提高光吸收效率。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，可以设置所述感光元件层120中仅包含单层的感光元件，也即多个感光元件均为横向水平排列，而非竖向堆叠排列。
进一步地，可以设置所述感光元件层120中的多个感光元件的上表面齐平，所述多个感光元件的下表面齐平。
在本发明实施例中，通过设置所述感光元件层120中的多个感光元件的上表面齐平，所述多个感光元件的下表面齐平，可以充分利用竖直空间，有助于提高像素密度。其中，竖直方向为垂直于所述半导体衬底100的方向。
进一步地，所述多个感光元件经排列得到多个最小重复单元，每个最小重复单元包括中心感光元件和呈中心对称的多个外包围感光元件，所述多个外包围感光元件包围所述中心感光元件。
参照图4，图4是本发明实施例中一种感光元件的排列方式示意图。
根据虚线示出的圆形可以看出，第二种感光元件以及第三种感光元件可以排成六边形图案，六边形的中心还包括第一种感光元件。每个最小重复单元包括中心感光元件包括第一种感光元件(即中心感光元件)以及呈中心对称的第二种感光元件以及第三种感光元件(即多个外包围感光元件)。
更进一步地，所述中心感光元件的横截面面积大于各个外包围感光元件的横截面面积。
如图4示出的第一种感光元件的横截面面积可以大于第二种感光元件以及第三种感光元件的横截面面积。以红光感光元件、绿光感光元件以及蓝光感光元件为例，红光感光元件的横截面面积最大，作为中心感光元件，被一个或多个绿光感光元件以及一个或多个蓝光感光元件包围。
更进一步地，所述外包围感光元件满足以下一项或多项：所述外包围感光元件包含多种横截面面积的感光元件，不同种感光元件数量平均且间隔分布；或者，所述外包围感光元件包含多种横截面面积的感光元件，不同种感光元件数量平均，每种感光元件相邻分布。
如图4示出的外包围感光元件包含绿光感光元件以及蓝光感光元件，其中，绿光感光元件以及蓝光感光元件数量平均且间隔分布，即可以排列为绿光感光元件-蓝光感光元件-绿光感光元件-蓝光感光元件-绿光感光元件-蓝光感光元件。
在具体实施中，还可以设置绿光感光元件以及蓝光感光元件数量平均且相邻分布，如以六边形分布包含六个绿光感光元件以及蓝光感光元件为例，则可以排列为绿光感光元件-绿光感光元件-绿光感光元件-蓝光感光元件-蓝光感光元件-蓝光感光元件。
需要指出的是，在本发明实施例中，不限于外包围感光元件排列为六边形的情况，还可以设置为其他适当的多边形，例如三边形、四边形、五边形、七边形、八边形等。
在本发明实施例中，所述多个感光元件经排列得到多个最小重复单元，每个最小重复单元包括中心感光元件和呈中心对称的多个外包围感光元件，所述多个外包围感光元件包围所述中心感光元件，可以充分利用水平空间，有助于进一步提高像素密度。
在本发明实施例中，采用包含多个感光元件的感光元件层生成光生载流子，然后经由所述金属互连结构电连接至不同的逻辑器件，可以不依赖于光电二极管、滤光片、有机光敏薄膜等材料，即可实现光电转换功能且对光生载流子进行收集，有助于降低生产成本，减少工艺复杂度。
继续参照图2，在步骤S23的具体实施中，在所述金属互连层的表面形成感光元件层的步骤可以包括：淀积介质层；对所述介质层进行刻蚀，以得到多个感光元件沟槽；在所述感光元件沟槽内形成感光元件，以得到所述感光元件层。
更进一步地，所述多个感光元件沟槽按照沟槽横截面面积划分为多种，每种感光元件沟槽的沟槽横截面面积相同，且不同种的感光元件沟槽具有不同的沟槽横截面面积。
在具体实施中，通过设置感光元件沟槽按照沟槽横截面面积划分为多种，可以实现在填充感光元件的材料形成感光元件后，每种感光元件沟槽形成的感光元件的横截面面积相同，且不同种的感光元件沟槽形成的感光元件具有不同的横截面面积。
更进一步地，在形成金属互连层之前，还包括：在所述半导体衬底内形成光电二极管。
在本发明实施例中，采用包含多个感光元件的感光元件层生成光生载流子，然后经由所述金属互连结构电连接至不同的逻辑器件，可以不依赖于光电二极管、滤光片、有机光敏薄膜等材料，即可实现光电转换功能且对光生载流子进行收集，有助于降低生产成本，减少工艺复杂度。
进一步地，所述图像传感器可以用于可见光以及红外光的共同成像。
需要指出的是，在常规的图像传感器中，并未有过同时采用感光元件与光电二极管的技术方案，通常仅采用光电二极管即可实现对可见光和/或红外光的光生载流子进行收集。
在本发明实施例中，通过设置半导体衬底内形成光电二极管，可以在采用感光元件层对可见光的光生载流子进行收集之后，采用光电二极管对红外光的光生载流子进行收集。
更进一步地，所述光电二极管的深度大于预设阈值。具体地，相比于常规的用于可见光成像的图像传感器中的光电二极管，本申请实施例中的光电二极管的深度更大。其中，所述深度的方向垂直于半导体衬底的表面。
作为一个非限制性的例子，可以设置所述光电二极管的深度选自3微米至10微米。
在本发明实施例中，通过设置光电二极管的深度大于预设阈值，可以针对波长更长的红外光更好地进行吸收，基于光电二极管和感光元件层的配合，更好地用于可见光以及红外光的共同成像。
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 (13)
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：
半导体衬底，所述半导体衬底内形成有逻辑器件；
金属互连层，位于所述半导体衬底的表面，所述金属互连层内具有金属互连结构；
感光元件层，位于所述金属互连层的表面，包含多个感光元件，不同的感光元件经由所述金属互连结构电连接至不同的逻辑器件；
其中，每个感光元件包括堆叠的第一透明电极层、PIN二极管、第二透明电极层；
所述多个感光元件按照横截面面积划分为三种，每种感光元件的横截面面积相同，且不同种的感光元件具有不同的横截面面积，所述感光元件的横截面面积越大，所述感光元件吸收的光线的波长越长；
第一种感光元件吸收的光线为红光，第二种感光元件吸收的光线为绿光，第三种感光元件吸收的光线为蓝光；
其中，第一种感光元件的横截面面积大于第二种感光元件的横截面面积，第二种感光元件的横截面面积大于第三种感光元件的横截面面积。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述PIN二极管是采用多晶硅材料形成的。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述感光元件的横截面为圆形；
所述感光元件的横截面的直径满足以下一项或多项：
第一种感光元件的横截面的直径选自130～150nm；
第二种感光元件的横截面的直径选自110～130nm；
第三种感光元件的横截面的直径选自60～100nm。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述感光元件层中的多个感光元件的上表面齐平，所述多个感光元件的下表面齐平。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述多个感光元件经排列得到多个最小重复单元，每个最小重复单元包括中心感光元件和呈中心对称的多个外包围感光元件，所述多个外包围感光元件包围所述中心感光元件。
6.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述中心感光元件的横截面面积大于各个外包围感光元件的横截面面积。
7.根据权利要求5或6所述的图像传感器，其特征在于，所述外包围感光元件满足以下一项或多项：
所述外包围感光元件包含多种横截面面积的感光元件，不同种感光元件数量平均且间隔分布；
或者，
所述外包围感光元件包含多种横截面面积的感光元件，不同种感光元件数量平均，每种感光元件相邻分布。
8.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述半导体衬底内具有光电二极管。
9.根据权利要求1或8所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器用于可见光以及红外光的共同成像。
10.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有逻辑器件；
在所述半导体衬底的表面形成金属互连层，所述金属互连层内具有金属互连结构；
在所述金属互连层的表面形成感光元件层，所述感光元件层包含多个感光元件，不同的感光元件经由所述金属互连结构电连接至不同的逻辑器件；其中，每个感光元件包括堆叠的第一透明电极层、PIN二极管、第二透明电极层；
所述多个感光元件按照横截面面积划分为三种，每种感光元件的横截面面积相同，且不同种的感光元件具有不同的横截面面积，所述感光元件的横截面面积越大，所述感光元件吸收的光线的波长越长；
第一种感光元件吸收的光线为红光，第二种感光元件吸收的光线为绿光，第三种感光元件吸收的光线为蓝光；
其中，第一种感光元件的横截面面积大于第二种感光元件的横截面面积，第二种感光元件的横截面面积大于第三种感光元件的横截面面积。
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，在所述金属互连层的表面形成感光元件层包括：
淀积介质层；
对所述介质层进行刻蚀，以得到多个感光元件沟槽；
在所述感光元件沟槽内形成感光元件，以得到所述感光元件层。
12.根据权利要求11所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述多个感光元件沟槽按照沟槽横截面面积划分为多种，每种感光元件沟槽的沟槽横截面面积相同，且不同种的感光元件沟槽具有不同的沟槽横截面面积。
13.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，在形成金属互连层之前，还包括：
在所述半导体衬底内形成光电二极管。
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