CN113097237A - 一种基于钙钛矿的图像传感器芯片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于钙钛矿的图像传感器芯片及其制备方法，该图像传感器芯片包括驱动电极、感应电极、钙钛矿材料层以及放大电路；感应电极包括阵列排布的多个子感应电极，放大电路包括阵列排布的多个子放大电路，子感应电极与子放大电路一一对应且电连接；驱动电极用于外接电压信号，驱动电极和子感应电极均与钙钛矿材料层接触，子感应电极用于根据驱动电极上的电压信号产生第一感应信号并传导至子放大电路；钙钛矿材料层用于接收光信号，子感应电极还用于根据第一感应信号和光信号生成第二感应信号并传导至子放大电路。该图像传感器芯片具有灵敏度高、信噪比高且成本低等特点。

Description

一种基于钙钛矿的图像传感器芯片及其制备方法
技术领域
本发明实施例涉及图像传感技术，尤其涉及一种基于钙钛矿的图像传感器芯片及其制备方法。
背景技术
图像传感器芯片在手机、低端照相机和摄像机等领域的应用规模巨大，具有重要的研究意义。
目前常用的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器芯片，硅二极管必须放置在硅片衬底，由于光需要通过多层金属结构才能到达硅二极管，从而导致光通量很低，另外，硅材料的感光效能很低，造成信号处理电路复杂，芯片成本增大。
发明内容
本发明实施例提供一种基于钙钛矿的图像传感器芯片及其制备方法，以实现光通量的最大化并降低成本。
本发明实施例提供了一种基于钙钛矿的图像传感器芯片，包括驱动电极、感应电极、钙钛矿材料层以及放大电路；
感应电极包括阵列排布的多个子感应电极，放大电路包括阵列排布的多个子放大电路，子感应电极与子放大电路一一对应且电连接；
驱动电极用于外接电压信号，驱动电极和子感应电极均与钙钛矿材料层接触，子感应电极用于根据驱动电极上的电压信号产生第一感应信号，并将第一感应信号传导至子放大电路；
钙钛矿材料层用于接收光信号，子感应电极还用于根据第一感应信号和光信号生成第二感应信号，并将第二感应信号传导至子放大电路。
进一步地，至少感应电极以及放大电路是基于CMOS标准工艺制成的驱动芯片，且钙钛矿材料层设置在基于CMOS标准工艺制成的驱动芯片的上层。
进一步地，驱动电极上设置有阵列排布的多个微孔，钙钛矿材料层填充于微孔内。
进一步地，驱动电极、感应电极和放大电路均基于CMOS标准工艺制备得到；
图像传感器芯片包括CMOS驱动芯片和钙钛矿材料层；
CMOS驱动芯片依次包括衬底、次顶层金属层和顶层金属层；顶层金属层上设置有阵列排布的多个微孔，钙钛矿材料层填充于微孔内；
顶层金属层为驱动电极，次顶层金属层为感应电极；
衬底包括多个源区、沟道区和漏区，沟道区位于源区和漏区之间；
CMOS驱动芯片还包括：
位于源区一侧的源极叠层电极，源极叠层电极包括至少一层源极电极；
位于沟道区一侧的栅极绝缘层以及栅极绝缘层远离衬底一侧的栅极叠层电极，栅极叠层电极包括至少一层栅极电极；
位于漏区一侧的漏极叠层电极，漏极叠层电极包括至少一层漏极电极；
子放大电路包括晶体管，靠近衬底一侧的源极电极为晶体管的源极，靠近衬底一侧的栅极电极为晶体管的栅极，靠近衬底一侧的漏极电极为晶体管的漏极；
栅极与子感应电极电连接。
进一步地，驱动电极为透明驱动电极，钙钛矿材料层设置于透明驱动电极与感应电极之间。
进一步地，感应电极和放大电路基于CMOS标准工艺制备得到；
图像传感器芯片包括CMOS驱动芯片、钙钛矿材料层和透明驱动电极；
CMOS驱动芯片依次包括衬底和顶层金属层；钙钛矿材料层设置于顶层金属层与透明驱动电极之间；
顶层金属层为感应电极；
衬底包括多个源区、沟道区和漏区，沟道区位于源区和漏区之间；
CMOS驱动芯片还包括：
位于源区一侧的源极叠层电极，源极叠层电极包括至少一层源极电极；
位于沟道区一侧的栅极绝缘层以及栅极绝缘层远离衬底一侧的栅极叠层电极，栅极叠层电极包括至少一层栅极电极；
位于漏区一侧的漏极叠层电极，漏极叠层电极包括至少一层漏极电极；
子放大电路包括晶体管，靠近衬底一侧的源极电极为晶体管的源极，靠近衬底一侧的栅极电极为晶体管的栅极，靠近衬底一侧的漏极电极为晶体管的漏极；
栅极与子感应电极电连接。
进一步地，驱动电极上设置有阵列排布的多个微孔，钙钛矿材料层填充于微孔内。
进一步地，驱动电极为透明驱动电极，钙钛矿材料层设置于透明驱动电极与感应电极之间。
进一步地，子放大电路包括第一运算放大器和第一电阻，第一运算放大器的反向输入端与子感应电极电连接，第一运算放大器的正相输入端接地，第一电阻的两端分别与第一运算放大器的反向输入端以及第一运算放大器的输出端电连接。
进一步地，子放大电路包括第二运算放大器、第二电阻和第三电阻，第二运算放大器的正向输入端与子感应电极电连接，第二运算放大器的反向输入端与第二电阻的第一端电连接，第二电阻的第二端与第二运算放大器的输出端电连接，第三电阻的第一端与第二运算放大器的反向输入端电连接，第三电阻的第二端接地。
进一步地，图像传感器芯片还包括保护层；保护层位于钙钛矿材料层的受光面。
进一步地，保护层包括交替层叠设置的第一保护层和第二保护层；
沿第一方向，保护层的厚度L1满足L1≥50nm，第一保护层的厚度L2满足4nm≤L2≤6nm，第二保护层的厚度L3满足4nm≤L3≤6nm；其中，第一方向与钙钛矿材料层的受光面垂直。
进一步地，微孔的直径d满足0.2μm≤d≤100μm。
进一步地，驱动电极的材料包括镍钯金或金。
进一步地，驱动电极的材料包括氧化铟锡、石墨烯和碳纳米管中的任一种。
进一步地，感应电极的材料包括镍钯金或金。
基于同样的发明构思，本发明实施利还提供了一种基于钙钛矿的图像传感器芯片的制备方法，包括：
制备放大电路，放大电路包括阵列排布的多个子放大电路；
在放大电路一侧制备感应电极，感应电极包括阵列排布的多个子感应电极，且子感应电极与子放大电路一一对应且电连接；
在感应电极远离放大电路的一侧制备钙钛矿材料层和驱动电极，驱动电极和子感应电极均与钙钛矿材料层接触；
驱动电极用于外接电压信号，感应电极用于根据驱动电极上的电压信号产生第一感应信号，并将第一感应信号传导至子放大电路；钙钛矿材料层用于接收光信号，子感应电极还用于根据第一感应信号和光信号生成第二感应信号，并将第二感应信号传导至子放大电路。
进一步地，至少感应电极以及放大电路是基于CMOS标准工艺制成的驱动芯片，且钙钛矿材料层设置在基于CMOS标准工艺制成的驱动芯片的上层。
进一步地，驱动电极、感应电极和放大电路均基于CMOS标准工艺制备得到；
子放大电路包括晶体管；制备放大电路，放大电路包括阵列排布的多个子放大电路，包括：
提供衬底，衬底包括多个源区、多个沟道区和多个漏区，沟道区位于源区和漏区之间；
形成源极叠层电极和漏极叠层电极，源极叠层电极位于源区的一侧，漏极叠层电极位于漏区的一侧；源极叠层电极包括至少一层源极电极；漏极叠层电极包括至少一层漏极电极；
形成栅极绝缘层和栅极叠层电极，栅极绝缘层位于沟道区的一侧，栅极叠层电极位于栅极绝缘层远离衬底的一侧；栅极叠层电极包括至少一层栅极电极；
靠近衬底一侧的源极电极为晶体管的源极，靠近衬底一侧的栅极电极为晶体管的栅极，靠近衬底一侧的漏极电极为晶体管的漏极；
在放大电路一侧制备感应电极，感应电极包括阵列排布的多个子感应电极，包括：
在栅极叠层电极远离衬底的一侧制备第一绝缘层，第一绝缘层覆盖源极叠层电极、栅极叠层电极和漏极叠层电极；
在第一绝缘层上形成通孔，通孔露出栅极叠层电极远离衬底的栅极电极，并在通孔内填充导电材料；
在第一绝缘层远离衬底的表面制备次顶层金属层，并对次顶层金属层进行图案化制备，得到阵列排布的多个子感应电极，子感应电极与导电材料接触；
在感应电极远离放大电路的一侧制备钙钛矿材料层和驱动电极，包括：
在次顶层金属层远离衬底的一侧制备第二绝缘层；
在第二绝缘层远离次顶层金属层的一侧制备顶层金属层；
在顶层金属层上制备阵列排布的多个微孔，微孔贯穿顶层金属层和第二绝缘层，得到驱动电极；
在微孔内填充钙钛矿材料，制备得到钙钛矿材料层。
进一步地，制备得到钙钛矿材料层之后，还包括：
在钙钛矿材料层的受光面制备保护层。
进一步地，感应电极和放大电路基于CMOS标准工艺制备得到；
子放大电路包括晶体管；制备放大电路，放大电路包括阵列排布的多个子放大电路，包括：
提供衬底，衬底包括多个源区、多个沟道区和多个漏区，沟道区位于源区和漏区之间；
形成源极叠层电极和漏极叠层电极，源极叠层电极位于源区的一侧，漏极叠层电极位于漏区的一侧；源极叠层电极包括至少一层源极电极；漏极叠层电极包括至少一层漏极电极；
形成栅极绝缘层和栅极叠层电极，栅极绝缘层位于沟道区的一侧，栅极叠层电极位于栅极绝缘层远离衬底的一侧；栅极叠层电极包括至少一层栅极电极；
靠近衬底一侧的源极电极为晶体管的源极，靠近衬底一侧的栅极电极为晶体管的栅极，靠近衬底一侧的漏极电极为晶体管的漏极；
在放大电路一侧制备感应电极，感应电极包括阵列排布的多个子感应电极，包括：
在栅极叠层电极远离衬底的一侧制备第一绝缘层，第一绝缘层覆盖源极叠层电极、栅极叠层电极和漏极叠层电极；
在第一绝缘层上形成通孔，通孔露出栅极叠层电极远离衬底的栅极电极，并在通孔内填充导电材料；
在第一绝缘层远离衬底的表面制备顶层金属层，并对顶层金属层进行图案化制备，得到阵列排布的多个子感应电极，子感应电极与导电材料接触；
在感应电极远离放大电路的一侧制备钙钛矿材料层和驱动电极，包括：
在顶层金属层远离衬底的一侧制备钙钛矿材料层；
在钙钛矿材料层远离顶层金属层的一侧制备透明驱动电极。
本发明实施例提供的图像传感器芯片，通过驱动电极接收外接电压信号，并通过钙钛矿材料层接收光信号，使感应电极根据驱动电极上的电压信号产生第一感应信号，并在有光照时使感应电极根据驱动电极上的电压信号和钙钛矿材料层接收的光信号产生第二感应信号，感应电极上的感应信号可经过放大电路进行信号放大，从而使图像传感器芯片能够将微弱的光信号变化转换成明显的电信号变化，实现了图像传感的功能，另外，钙钛矿的光敏度较高，不仅可以大幅提高图像传感器芯片的灵敏度、信噪比和图像质量，还可以简化后续信号处理的电路，从而大幅降低图像传感器芯片的生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种图像传感器芯片的俯视图；
图2是沿图1中剖面线AA’截取的图像传感器芯片的剖面图；
图3是本发明实施例提供的一种图像传感器芯片的工作原理示意图；
图4是本发明实施例提供的第一种图像传感器芯片的具体结构示意图；
图5是图4所示图像传感器芯片的工作原理示意图；
图6是本发明实施例提供的第二种图像传感器芯片的具体结构示意图；
图7是本发明实施例提供的第三种图像传感器芯片的具体结构示意图；
图8是本发明实施例提供的第四种图像传感器芯片的具体结构示意图；
图9是本发明实施例提供的第五种图像传感器芯片的具体结构示意图；
图10是本发明实施例提供的第六种图像传感器芯片的具体结构示意图；
图11是本发明实施例提供的一种图像传感器芯片的制备方法的流程图；
图12是图4所示图像传感器芯片的制备方法的流程图；
图13是图6所示图像传感器芯片的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是本发明实施例提供的一种图像传感器芯片的俯视图，图2是沿图1中剖面线AA’截取的图像传感器芯片的剖面图。参见图1和图2，该图像传感器芯片10包括驱动电极110、感应电极120、钙钛矿材料层130以及放大电路140。感应电极120包括阵列排布的多个子感应电极121，放大电路140包括阵列排布的多个子放大电路141，子感应电极121与子放大电路141一一对应且电连接；驱动电极110用于外接电压信号，驱动电极110和子感应电极121均与钙钛矿材料层130接触，子感应电极121用于根据驱动电极110上的电压信号产生第一感应信号，并将第一感应信号传导至子放大电路；钙钛矿材料层130用于接收光信号，子感应电极121还用于根据第一感应信号和光信号生成第二感应信号，并将第二感应信号传导至子放大电路141。
参见图2，子感应电极121与子放大电路141一一对应电连接，子放大电路141用于对子感应电极121产生的感应信号进行放大。示例性的，子放大电路141可以是晶体管、放大器等任意具有信号放大或转化作用的器件，可以将电压(电流)信号的微小变化量转化为电流(电压)信号的明显变化量，本发明实施例对此不作限定。可以理解的，子感应电极121上产生的感应信号由驱动电极110接收的电压信号以及钙钛矿材料层130接收的光信号共同决定。
一方面，从图2可以看出，在垂直于钙钛矿材料层130受光面的方向BB’上，驱动电极110与子感应电极121之间存在钙钛矿材料层130和绝缘层100，从而可以构成驱动电极110与子感应电极121之间的电场导通区域。当驱动电极110外接电压信号后，由于子感应电极121处于悬空状态，相当于浮动电位或没有外界静电干扰下的零电位，因此，在驱动电极110和子感应电极121形成的电场的作用下，会在子感应电极121上形成感应电荷，从而产生第一感应信号，并传导至子放大电路141。例如，若驱动电极110加正电压，子感应电极121的靠近驱动电极110的表面上会感应形成负电荷，而在子感应电极121的远离驱动电极110的表面形成正电荷，对连接的子放大电路141形成正电位，从而为子放大电路141提供工作电压，使子放大电路141输出与第一感应信号对应的基准信号。可以理解的，各个子感应电极121上产生的第一感应信号是基本相同的，相应的，各个子放大电路141输出的基准信号是基本相同的。
另一方面，钙钛矿材料层130在光照的影响下产生电子空穴对(激子)，激子在钙钛矿材料层130内部扩散运动，在驱动电极110和子感应电极121之间的电场作用下，激子分解为带负电的电子和带正电的空穴，从而可以在子感应电极121上积累一定的电荷，使子感应电极121远离驱动电极110的表面的电位发生变化，由此产生第二感应信号并传导至子放大电路141。可以理解的，第二感应信号是驱动电极110的电压信号和钙钛矿材料层130接收的光信号的双重作用下产生的，由于光照的影响造成子感应电极121的感应信号由第一感应信号变为第二感应信号。而钙钛矿材料层130的不同位置接收到的光信号是不同的，例如拍照时各个曝光点的光强是不同的，因此，各个子感应电极121上产生的第二感应信号不同，由对应的子放大电路141输出的信号也是不同的。
需要说明的是，驱动电极110外接的电压信号可以是正电压信号，也可以是负电压信号，具体可以根据子放大电路141所需的工作电压来设定，本发明实施例对此不作限定。
还需要说明的是，子放大电路141的放大作用是广义的，子放大电路141可以有很多种电路设计方式，其放大倍数可以为1，例如，可以采用电压跟随器来提高小信号的读取稳定性。此外，子放大电路141还可以是转换器，仅用于电压信号和电流信号之间的转换，本发明实施例对此不作限定。
图3是本发明实施例提供的一种图像传感器芯片的工作原理示意图。参见图3，通过控制行选择开关K5和K6以及列选择开关K1(与K3同属一列)和K2(与K4同属一列)的导通和关断，由信号处理模块采集开关处于导通状态的子放大电路141的输出信号并传递至处理器，使处理器能够根据各个子放大电路141传递的信号识别各子感应电极121所对应的区域的光信号强度。其中，行选择开关和列选择开关的导通和关断由处理器控制(图中未示出连接线)。示例性的，控制器首先控制K5导通，K6关断，再依次控制K1和K2导通，从而依次获得K1和K2对应的子放大电路141的输出信号。然后，控制器控制K5关断，K6导通，并依次控制K3和K4导通，从而依次获得K3和K4所对应的子放大电路141的输出信号。由此，控制器可获得各个子放大电路141的输出信号。由于光信号是非常微弱的，因此，子感应电极121上产生的第二感应信号与第一感应信号相比，变化很小，通过子放大电路141可以将由光信号引起的微弱的感应信号的变化进行放大，将其转化为变化明显的电信号后输出至信号处理模块，由信号处理模块对该信号进行进一步的处理并传导至设备的处理器，使处理器根据各个子放大电路141传递的信号识别各子感应电极121所对应的区域的光信号强度。
另外，通过采用光敏度较高的钙钛矿材料，可以进一步提高感应信号的变化量，从而提升图像传感器芯片的信噪比。
需要说明的是，图1和图2示例性的示出了驱动电极110具有阵列排布的微孔，微孔与子感应电极121一一对应且露出部分子感应电极121，钙钛矿材料层130填充于微孔内并与各个子感应电极121接触的情况，采取该结构可以保证驱动电极110和子感应电极121都与微孔内的钙钛矿材料层130接触，通过钙钛矿层130和绝缘体100，使子感应电极121能够根据驱动电极110上的电压信号产生感应电位信号(即第一感应信号)，并且不会遮挡钙钛矿材料层130对光信号的接收。示例性的，还可以在子感应电极121上形成一整层的钙钛矿材料层130，并在钙钛矿材料层130上形成透明的驱动电极110，同样可以具有与上述结构相同的作用。本发明实施例对此不做限定，只要保证钙钛矿材料层130与子感应电极121接触，且驱动电极110与子感应电极121存在电场导通区域即可。
还需要说明的是，本发明实施例采取阵列排布的子感应电极121对钙钛矿材料层130的各个区域的受光照情况进行划分，以采集各个区域的光信号，用于后续图像信息的生成。可以理解的，单位面积内子感应电极121的数量越多，对光信号的空间感应越精确，最终形成的图像的分辨率越高。另外，本发明实施例的技术方案还可应用于任何需要进行光信号至电信号转换的器件中，本发明实施例对此不作限定，可以理解的，在其他应用场景中，感应电极120可以仅有一个，而非由多个子感应电极121阵列排布形成。
本发明实施例提供的图像传感器芯片，通过驱动电极接收外接电压信号，并通过钙钛矿材料层接收光信号，使子感应电极根据驱动电极上的电压信号产生第一感应信号，并在有光照时使感应电极根据驱动电极上的电压信号和钙钛矿材料层接收的光信号产生第二感应信号，子感应电极上的感应信号可经过放大电路进行信号放大，从而使图像传感器芯片能够将微弱的光信号变化转换成明显的电信号变化，实现了图像传感的功能，另外，钙钛矿的光敏度较高，不仅可以大幅提高图像传感器芯片的灵敏度、信噪比和图像质量，还可以简化后续信号处理的电路，从而大幅降低图像传感器的生产成本。
可选的，感应电极120的材料包括镍钯金或金。
镍钯金或金除了具有很好的导电性，且具有极强的电化学惰性，可有效抵抗钙钛矿中离子的腐蚀，提高图像传感器芯片的稳定性及寿命。
在上述实施例的基础上，下面结合图4以及图6-8介绍四种本发明实施例提供的图像传感器芯片的具体结构。需要说明的是，图4、图6-8仅示例性的示出了图像传感器芯片中的关键结构，而非全部。
图4是本发明实施例提供的第一种图像传感器芯片的具体结构示意图，可选的，驱动电极110上设置有阵列排布的多个微孔，钙钛矿材料层130填充于微孔内。示例性的，驱动电极110、感应电极120和放大电路140均基于CMOS标准工艺制备得到，图像传感器芯片包括CMOS驱动芯片和钙钛矿材料层130。
参见图4，CMOS驱动芯片依次包括衬底150、次顶层金属层151和顶层金属层152，顶层金属层152上设置有阵列排布的多个微孔，钙钛矿材料层130填充于微孔内，顶层金属层152为驱动电极110，次顶层金属层151为感应电极120。衬底150包括多个源区142、沟道区143和漏区144，沟道区143位于源区142和漏区143之间。CMOS驱动芯片还包括：位于源区142一侧的源极叠层电极145，源极叠层电极145包括至少一层源极电极1451；位于沟道区143一侧的栅极绝缘层147以及栅极绝缘层147远离衬底150一侧的栅极叠层电极148，栅极叠层电极148包括至少一层栅极电极1481；位于漏区144一侧的漏极叠层电极146，漏极叠层电极146包括至少一层漏极电极1461。子放大电路141包括晶体管153，靠近衬底150一侧的源极电极1451为晶体管153的源极，靠近衬底150一侧的栅极电极1481为晶体管153的栅极，靠近衬底150一侧的漏极电极1461为晶体管153的漏极，栅极与子感应电极121电连接。
通过标准CMOS工艺可以制备出如上所述的CMOS驱动芯片，使具有阵列微孔的顶层金属层152作为驱动电极110，阵列排布的次顶层金属层151作为阵列排布的子感应电极121，次顶层金属层151通过通孔170及栅极叠层电极148与晶体管153上的栅极电连接，晶体管153的源极和漏极则分别通过源极叠层电极145和漏极叠层电极146引伸至外电路。CMOS驱动芯片制备完毕后，可在微孔中通过滴加、涂布等方式填充钙钛矿材料层130，并使其与阵列排布的次顶层金属层151接触，从而形成图像传感器芯片10。
采取该结构可以保证顶层金属层152和次顶层金属层151(即驱动电极110和子感应电极121)都与钙钛矿材料层接触，使次顶层金属层151能够根据顶层金属层152上的电压信号产生感应电位信号(即第一感应信号)，并且不会遮挡钙钛矿材料层130对光信号的接收。另外，顶层金属层152(驱动电极110)采用网格状结构还可以阻挡相邻微孔中钙钛矿的光线干扰，减少甚至杜绝传统CMOS图像传感器芯片中的像素间信号串扰的问题。
本领域技术人员可知的，流过晶体管的电流与其栅极电压存在一定的函数关系：当晶体管工作在亚阈值状态时，流过晶体管的电流与控制端电压存在指数关系，即当控制端电压发生微小变化时，流过晶体管的电流将发生非常大的变化；当晶体管工作在线性区和饱和区时，流过晶体管的电流也会随着栅极电压的增大而增大。因此，通过调节顶层金属层152上的电压信号，可以控制晶体管的工作状态，使得当光信号引起次顶层金属层151上的感应信号发生微小变化时，流过晶体管的电流将发生很大变化，通过计算流过晶体管的电流的变化，即可获取对应子感应电极121对应区域的光信号强度。因此，通过合理控制晶体管的工作状态，使其用于信号放大，可以有效提升图像传感器芯片的感光灵敏度、开关比和感光速度。
示例性的，晶体管153可以为NMOS晶体管或PMOS晶体管，当晶体管153为NMOS晶体管时，顶层金属层152(驱动电极110)需要接正电压信号，当晶体管为PMOS晶体管时，顶层金属层152(驱动电极110)需要接负电压信号。以晶体管153为NMOS晶体管为例，当顶层金属层152接正电压信号时，可以在次顶层金属层151远离顶层金属层152的表面产生正电位，该正电位传导至NMOS晶体管的栅极，使NMOS晶体管满足导通条件。当次顶层金属层152(子感应电极121)上的感应信号由于光信号的影响发生微小变化时，可使NMOS晶体管的栅极电压发生微小变化，从而引起源漏电流的变化。通过采集NMOS晶体管的源漏电流的变化，即可获取对应子感应电极121对应区域的光信号强度。大量数据表明，本发明实施例提供的此图像传感器芯片的感光灵敏度可达59A/W，感光速度可达10-9s，开关比约为106，而普通的硅基二极管的感光灵敏度小于0.5A/W，开关比仅为102～103，本图像传感器芯片的信噪比呈现数量级的明显提升。
图5是图4所示图像传感器芯片的工作原理示意图。参见图5，子放大电路141由NMOS管构成，其中，NMOS管的栅极与子感应电极121对应电连接，漏极与列选择开关的一端电连接，源极接地。示例性的，当驱动电极110外接正电压信号时，若控制器控制K5和K1导通，则可获取K1对应的NMOS管的源漏电流，从而获取相应子感应电极121所对应的感光区域的光信号强度。其余感光区域的光信号强度的获取原理与此相同，在此不再赘述。
参见图4，进一步可选的，图像传感器芯片10还包括保护层190；保护层190位于钙钛矿材料层130的受光面。
通过在钙钛矿材料层130的受光面设置保护层190，可以对驱动电极110和钙钛矿材料层130起到保护作用，防止钙钛矿材料老化并且起到防潮的作用，从而提高图像传感器芯片10的使用寿命。
可选的，保护层190包括交替层叠设置的第一保护层191和第二保护层192；沿第一方向，保护层190的厚度L1满足L1≥50nm，第一保护层191的厚度L2满足4nm≤L2≤6nm，第二保护层192的厚度L3满足4nm≤L3≤6nm；其中，第一方向与钙钛矿材料层130的受光面垂直。
示例性的，本发明实施例以Al2O3作为第一保护层191，以TiO2作为第二保护层192，Al2O3和TiO2交替层叠制备至少10层，以形成保护层190，实验证明，此保护层190可有效防潮达两年以上。
需要说明的是，保护层190可以由同一种材料制备，也可以由多种材料制备，本发明实施例对此不做限定。
参见图4，可选的，微孔的直径d满足0.2μm≤d≤100μm。
需要说明的是，本领域技术人员可根据自身产品需要设计微孔的尺寸和形状，本发明实施例对此不做限定。可以理解的，微孔直径越小，钙钛矿材料层130的排布越密集，对感光区域的划分越精确，最终形成的图像分辨率越高。
可选的，驱动电极110的材料包括镍钯金或金。
图4所示结构下，驱动电极110不会影响钙钛矿材料层130的感光，因此可以选用任意导电性好的材料制备，优选的，可以选用镍钯金或金。此外，驱动电极110还可以选择铝、铜等价格低廉且导电性好的材料，本发明实施例对此不做限定。
图6是本发明实施例提供的第二种图像传感器芯片的具体结构示意图，可选的，驱动电极110为透明驱动电极154，钙钛矿材料层130设置于透明驱动电极154与感应电极120之间。示例性的，感应电极120和放大电路140基于CMOS标准工艺制备得到，图像传感器芯片包括CMOS驱动芯片、钙钛矿材料层130和透明驱动电极154。
参见图6，CMOS驱动芯片依次包括衬底150和顶层金属层152；钙钛矿材料层130设置于顶层金属层152与透明驱动电极154之间，顶层金属层152为感应电极120。衬底150包括多个源区142、沟道区143和漏区144，沟道区143位于源区142和漏区143之间。CMOS驱动芯片还包括：位于源区142一侧的源极叠层电极145，源极叠层电极145包括至少一层源极电极1451；位于沟道区143一侧的栅极绝缘层147以及栅极绝缘层147远离衬底150一侧的栅极叠层电极148，栅极叠层电极148包括至少一层栅极电极1481；位于漏区144一侧的漏极叠层电极146，漏极叠层电极146包括至少一层漏极电极1461。子放大电路141包括晶体管153，靠近衬底150一侧的源极电极1451为晶体管153的源极，靠近衬底150一侧的栅极电极1481为晶体管153的栅极，靠近衬底150一侧的漏极电极1461为晶体管153的漏极，栅极与子感应电极电连接。
图6所示结构中，顶层金属层152呈阵列排布并作为感应电极120，子放大电路141仍然为晶体管153，且晶体管153的栅极与顶层金属层152(子感应电极121)电连接。与图4所示结构不同的是，钙钛矿材料层130作为一整层设置在阵列排布的顶层金属层152上，并在钙钛矿材料层130的受光面设置透明驱动电极154。此结构通过采用透明驱动电极154，可以避免在驱动电极110上设置微孔的复杂工艺，提高生产效率，且不会对钙钛矿的感光造成影响。
需要说明的是，由于透明驱动电极154产生的电场垂直指向子感应电极121，因此子感应电极121仅对其对应区域的钙钛矿层130吸收的光信号产生感应信号，远离子感应电极121的其他光信号不会对其电位造成显著的影响。
可选的，驱动电极110的材料包括氧化铟锡、石墨烯和纳米碳管中的任一种。
氧化铟锡、石墨烯或碳纳米管均具有良好的导电性、透光性，还能够起到很好的保护作用。选用氧化铟锡作为透明驱动电极154，还能够免去制备保护层190的工艺，不仅简化了工艺，还可以节省生产成本。
值得说明的是，图4和图6所示图像传感器芯片将CMOS标准工艺下的芯片应用到图像传感器芯片中，因为钙钛矿材料是一种盐，含有重金属，会污染CMOS工艺生产线，无法在一个标准CMOS工艺里把钙钛矿材料做在硅片上，因此需要先制备硅基CMOS驱动芯片，然后在另一个非标准生产线里滴加或涂覆钙钛矿，即图4和图6所示图像传感器芯片是采用混合集成工艺制成的。传统的钙钛矿材料层往往在非标准的工艺下制备，例如在塑料或玻璃上形成钙钛矿材料层，但是，如果制备具有400万个像素等大规模阵列的图像传感器芯片，非标工艺下将无法制备与各像素点对应的子放大电路，即无法制备CMOS驱动芯片，因此，非标工艺无法形成微小集成度很高的放大电路，而标准CMOS工艺又无法涂覆钙钛矿，故而采取此发明中的混合集成工艺来制备图4或图6所示的图像传感器芯片，实现了两种纳米器件的三维集成，不仅将CMOS驱动芯片应用于图像传感领域，还可以大幅度提升图像传感器芯片的集成效率和性能，减小图像传感器芯片的体积，显著的降低成本。跟传统的电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)相比，由于该图像传感器芯片的每粒像素都设有子放大电路，所以数据传输速度很高，性能更好。跟传统的硅基CMOS图像传感器芯片相比，该图像传感器芯片采用混合工艺将钙钛矿材料制备于硅基CMOS驱动芯片的上层，使其感光能力更好，性能更优。
图7是本发明实施例提供的第三种图像传感器芯片的具体结构示意图，图8是本发明实施例提供的第四种图像传感器芯片的具体结构示意图。图7和图8在上述两种结构的基础上，用第一运算放大器149和第一电阻R1替代了晶体管，用作子放大电路141。如图7和图8所示，子放大电路141包括第一运算放大器149和第一电阻R1，第一运算放大器149的反向输入端与子感应电极121电连接，第一运算放大器149的正相输入端接地，第一电阻R1的两端分别与第一运算放大器149的反向输入端以及第一运算放大器149的输出端电连接。
可以理解的，第一运算放大器149的输出端与列选择开关的一端电连接，在此不再赘述。通过设计简单的运算放大电路，利用第一电阻R1调节第一运算放大器149的放大倍数，可以使运算放大器149可以将子感应电极121上微弱的电流感应信号的变化量进行放大，并转化为放大器输出端的电压信号，从而获取子感应电极121对应区域的光信号强度。跟传统的电荷耦合元件(CCD)相比，此方案中的每粒像素都设有运算放大器，所以数据传输速度更高。
可以理解的，由运算放大器和电阻构成的子放大电路141可以有多种设计方式，示例性的，图9是本发明实施例提供的第五种图像传感器芯片的具体结构示意图，图10是本发明实施例提供的第六种图像传感器芯片的具体结构示意图。图9和图10提供了另一种由运算放大器和电阻构成的子放大电路141的结构。如图9和图10所示，子放大电路141包括第二运算放大器1491、第二电阻R2和第三电阻R3，第二运算放大器1491的正向输入端与子感应电极121电连接，第二运算放大器1491的反向输入端与第二电阻R2的第一端电连接，第二电阻R2的第二端与第二运算放大器1491的输出端电连接，第三电阻R3的第一端与第二运算放大器1491的反向输入端电连接，第三电阻R3的第二端接地。
如此设置，可以利用电阻R2和R3的比例来调节第二运算放大器1491的放大倍数，使第二运算放大器1491可以将子感应电极121上微弱的感应信号的变化量进行放大，并转化为第二运算放大器1491输出端的电压信号，从而获取子感应电极121对应区域的光信号强度。
需要说明的是，上述“第一运算放大器”和“第二运算放大器”并无本质区别，其中“第一”和“第二”仅用于区分。
基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种图像传感器芯片的制备方法，该制备方法的流程图如图11所示。该方法可用于制备上述任意实施例中的图像传感器芯片，具体可以包括如下步骤：
步骤210、制备放大电路，放大电路包括阵列排布的多个子放大电路。
步骤220、在放大电路一侧制备感应电极，感应电极包括阵列排布的多个子感应电极，且子感应电极与子放大电路一一对应且电连接。
步骤230、在感应电极远离放大电路的一侧制备钙钛矿材料层和驱动电极，驱动电极和子感应电极均与钙钛矿材料层接触。
其中，驱动电极用于外接电压信号，感应电极用于根据驱动电极上的电压信号产生第一感应信号，并将第一感应信号传导至子放大电路；钙钛矿材料层用于接收光信号，子感应电极还用于根据第一感应信号和光信号生成第二感应信号，并将第二感应信号传导至子放大电路。具体的，下面结合上述几种图像传感器芯片的结构详细介绍其制备方法。
图12是图4所示图像传感器芯片的制备方法的流程图，在图4中，驱动电极110、感应电极120和放大电路140均基于CMOS标准工艺制备得到，子放大电路141包括晶体管，结合图4所示结构，其制备方法包括：
步骤301、提供衬底，衬底包括多个源区、多个沟道区和多个漏区，沟道区位于源区和漏区之间。
步骤302、形成源极叠层电极和漏极叠层电极，源极叠层电极位于源区的一侧，漏极叠层电极位于漏区的一侧，源极叠层电极包括至少一层源极电极；漏极叠层电极包括至少一层漏极电极。
步骤303、形成栅极绝缘层和栅极叠层电极，栅极绝缘层位于沟道区的一侧，栅极叠层电极位于栅极绝缘层远离衬底的一侧，栅极叠层电极包括至少一层栅极电极，靠近衬底一侧的源极电极为晶体管的源极，靠近衬底一侧的栅极电极为晶体管的栅极，靠近衬底一侧的漏极电极为晶体管的漏极。
CMOS晶体管制造工艺是一种现代集成电路的设计及制造工艺。通过一系列复杂可靠的工艺流程，包括氧化、掺杂、光刻、蚀刻、沉积、蒸镀、溅射、扩散、金属化、抛光等工艺，可以在硅质晶圆模板上同步制出大规模的NMOS或PMOS的基本元件，也可同时制备出集成电路中的其它元器件，比如电阻器，二极管，电容器等，并制备出多层金属互联网络(即叠层电极)将这些元器件彼此相连，从而形成由多个晶体管(即子放大电路)构成的大规模放大电路。
步骤304、在栅极叠层电极远离衬底的一侧制备第一绝缘层，第一绝缘层覆盖源极叠层电极、栅极叠层电极和漏极叠层电极。
步骤305、在第一绝缘层上形成通孔，通孔露出栅极叠层电极远离衬底的栅极电极，并在通孔内填充导电材料。
步骤306、在第一绝缘层远离衬底的表面制备次顶层金属层，并对次顶层金属层进行图案化制备，得到阵列排布的多个子感应电极，子感应电极与导电材料接触。
步骤307、在次顶层金属层远离衬底的一侧制备第二绝缘层。
步骤308、在第二绝缘层远离次顶层金属层的一侧制备顶层金属层。
步骤309、在顶层金属层上制备阵列排布的多个微孔，微孔贯穿顶层金属层和第二绝缘层，得到驱动电极。
完整的CMOS标准工艺制备的芯片将在顶层金属层152上沉积一层几微米厚的二氧化硅/氮化硅钝化层以保护CMOS驱动芯片，在本发明实施例中，可以使用光刻、等离子体刻蚀等工艺，将覆盖在顶层金属层152上的二氧化硅/氮化硅钝化层去掉，并将顶层金属层152和次顶层金属层151之间的微孔区域所对应的绝缘材料去掉，以露出顶层金属层152和次顶层金属层151，形成自对齐的微孔阵列。然后，可以对顶层金属层152及次顶层金属层151进行化学镀金，在其表面形成镍钯金，以提高图像传感器芯片的性能。
步骤310、在微孔内填充钙钛矿材料，制备得到钙钛矿材料层。
至此，可以形成阵列排布的感光结构。示例性的，可以采用喷墨、打印、旋涂以及印刷等工艺在微孔结构内填充钙钛矿材料，并在预设温度以及预设压力下，压印钙钛矿材料，得到结晶态的钙钛矿材料层130，使其结构和性能更加稳定。
钙钛矿材料层130可以包括多种类型的钙钛矿材料，示例性的，可以包括对可见光谱有强吸收的MAPbI3及无机钙钛矿材料CsPbI3，对红外光谱有强吸收的Cy1BF4/Cy1BF4掺杂的CsPbI3合成材料，及对于X光强吸收的Cs2AgBiBr6材料。可选的，微孔阵列中可以填充同一种钙钛矿材料，实现对特定波段光谱的感应，也可以在不同的微孔结构中填充不同的钙钛矿材料，例如相邻设置的三个微孔结构内分别填充对可见光谱有强吸收的MAPbI3及无机钙钛矿材料CsPbI3、对红外光谱有强吸收的Cy1BF4/Cy1BF4掺杂的CsPbI3合成材料及对于X光强吸收的Cs2AgBiBr6材料，从而实现对全波段光谱的感应，本发明实施例对此不作限定。可以理解的，钙钛矿材料填充微孔结构后可形成阵列排布的感光像素，从而可以实现对光信号的采集。
步骤311、在钙钛矿材料层的受光面制备保护层。
其中，保护层190可以通过原子层沉积技术制备，保护层190可以是单层结构，也可以是多层结构，本发明实施例对此不做限定。可选的，保护层190包括交替层叠设置的第一保护层191和第二保护层192，沿第一方向，保护层190的厚度L1满足L1≥50nm，第一保护层191的厚度L2满足4nm≤L2≤6nm，第二保护层192的厚度L3满足4nm≤L3≤6nm；其中，第一方向与衬底150所在平面垂直。
示例性的，第一保护层191的材料可以是Al2O3，第二保护层192的材料为TiO2，通过交替沉积一定厚度的Al2O3和TiO2以形成保护层190结构，对钙钛矿材料层130和驱动电极110形成有效保护。
图13是图6所示图像传感器芯片的制备方法的流程图，在图6中，感应电极和放大电路基于CMOS标准工艺制备得到，子放大电路141同样为晶体管，结合图6所示结构，其制备方法具体可以包括如下步骤：
步骤401、提供衬底，衬底包括多个源区、多个沟道区和多个漏区，沟道区位于源区和漏区之间。步骤402、形成源极叠层电极和漏极叠层电极，源极叠层电极位于源区的一侧，漏极叠层电极位于漏区的一侧，源极叠层电极包括至少一层源极电极；漏极叠层电极包括至少一层漏极电极。
步骤403、形成栅极绝缘层和栅极叠层电极，栅极绝缘层位于沟道区的一侧，栅极叠层电极位于栅极绝缘层远离衬底的一侧，栅极叠层电极包括至少一层栅极电极；靠近衬底一侧的源极电极为晶体管的源极，靠近衬底一侧的栅极电极为晶体管的栅极，靠近衬底一侧的漏极电极为晶体管的漏极。
步骤404、在栅极叠层电极远离衬底的一侧制备第一绝缘层，第一绝缘层覆盖源极叠层电极、栅极叠层电极和漏极叠层电极。
步骤405、在第一绝缘层上形成通孔，通孔露出栅极叠层电极远离衬底的栅极电极，并在通孔内填充导电材料。
步骤406、在第一绝缘层远离衬底的表面制备顶层金属层，并对顶层金属层进行图案化制备，得到阵列排布的多个子感应电极，子感应电极与导电材料接触。
在图6中，顶层金属层152经过图案化处理，得到阵列排布的顶层金属层152，从而形成多个子感应电极121。
步骤407、在顶层金属层远离衬底的一侧制备钙钛矿材料层。
示例性的，可以采用喷墨、打印、旋涂以及印刷等工艺制备钙钛矿材料层130，钙钛矿材料层130可以选择上述任意一种材料，本发明实施例对此不做限定，通过选取不同的钙钛矿材料可以实现对不同光信号的采集。
步骤408、在钙钛矿材料层远离顶层金属层的一侧制备透明驱动电极。
可选的，透明驱动电极154可以为氧化铟锡、石墨烯或碳纳米管，通过沉积氧化铟锡、石墨烯或碳纳米管材料层，可以得到透明的驱动电极，从而起到透光、导电及保护的作用。
图7～10所示图像传感器芯片用运算放大器和电阻代替晶体管形成了子放大电路141，如此，子放大电路141可以设置于外电路中，然后参照图12或图13所示方法制备感应电极120、钙钛矿材料层130以及驱动电极110等结构，并使子放大电路141与子感应电极121一一对应电连接即可，在此不做赘述。
通过本发明实施例提供的制备方法制备出的图像传感器芯片，不仅具有非常大的光通量，而且可以通过调整钙钛矿材料的组份来有效地调制钙钛矿的材料属性，使其适用于非常广阔的波长，例如上文提到的红外线、紫外线、甚至X光，该图像传感器芯片可应用于夜视、热成像、X光成像、微缩显微镜、可见光通信等诸多领域，具有巨大的市场应用潜力。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (21)

1.一种基于钙钛矿的图像传感器芯片，其特征在于，包括驱动电极、感应电极、钙钛矿材料层以及放大电路；
所述感应电极包括阵列排布的多个子感应电极，所述放大电路包括阵列排布的多个子放大电路，所述子感应电极与所述子放大电路一一对应且电连接；
所述驱动电极用于外接电压信号，所述驱动电极和所述子感应电极均与所述钙钛矿材料层接触，所述子感应电极用于根据所述驱动电极上的电压信号产生第一感应信号，并将所述第一感应信号传导至所述子放大电路；
所述钙钛矿材料层用于接收光信号，所述子感应电极还用于根据所述第一感应信号和所述光信号生成第二感应信号，并将所述第二感应信号传导至所述子放大电路。
2.根据权利要求1所述的图像传感器芯片，其特征在于，至少所述感应电极以及所述放大电路是基于CMOS标准工艺制成的驱动芯片，且所述钙钛矿材料层设置在所述基于CMOS标准工艺制成的驱动芯片的上层。
3.根据权利要求2所述的图像传感器芯片，其特征在于，所述驱动电极上设置有阵列排布的多个微孔，所述钙钛矿材料层填充于所述微孔内。
4.根据权利要求3所述的图像传感器芯片，其特征在于，所述驱动电极、所述感应电极和所述放大电路均基于CMOS标准工艺制备得到；
所述图像传感器芯片包括CMOS驱动芯片和所述钙钛矿材料层；
所述CMOS驱动芯片依次包括衬底、次顶层金属层和顶层金属层；所述顶层金属层上设置有阵列排布的多个微孔，所述钙钛矿材料层填充于所述微孔内；
所述顶层金属层为所述驱动电极，所述次顶层金属层为所述感应电极；
所述衬底包括多个源区、沟道区和漏区，所述沟道区位于所述源区和所述漏区之间；
所述CMOS驱动芯片还包括：
位于所述源区一侧的源极叠层电极，所述源极叠层电极包括至少一层源极电极；
位于所述沟道区一侧的栅极绝缘层以及所述栅极绝缘层远离所述衬底一侧的栅极叠层电极，所述栅极叠层电极包括至少一层栅极电极；
位于所述漏区一侧的漏极叠层电极，所述漏极叠层电极包括至少一层漏极电极；
所述子放大电路包括晶体管，靠近所述衬底一侧的所述源极电极为所述晶体管的源极，靠近所述衬底一侧的所述栅极电极为所述晶体管的栅极，靠近所述衬底一侧的所述漏极电极为所述晶体管的漏极；
所述栅极与所述子感应电极电连接。
5.根据权利要求2所述的图像传感器芯片，其特征在于，所述驱动电极为透明驱动电极，所述钙钛矿材料层设置于所述透明驱动电极与所述感应电极之间。
6.根据权利要求5所述的图像传感器芯片，其特征在于，所述感应电极和所述放大电路基于CMOS标准工艺制备得到；
所述图像传感器芯片包括CMOS驱动芯片、所述钙钛矿材料层和所述透明驱动电极；
所述CMOS驱动芯片依次包括衬底和顶层金属层；所述钙钛矿材料层设置于所述顶层金属层与所述透明驱动电极之间；
所述顶层金属层为所述感应电极；
所述衬底包括多个源区、沟道区和漏区，所述沟道区位于所述源区和所述漏区之间；
所述CMOS驱动芯片还包括：
位于所述源区一侧的源极叠层电极，所述源极叠层电极包括至少一层源极电极；
位于所述沟道区一侧的栅极绝缘层以及所述栅极绝缘层远离所述衬底一侧的栅极叠层电极，所述栅极叠层电极包括至少一层栅极电极；
位于所述漏区一侧的漏极叠层电极，所述漏极叠层电极包括至少一层漏极电极；
所述子放大电路包括晶体管，靠近所述衬底一侧的所述源极电极为所述晶体管的源极，靠近所述衬底一侧的所述栅极电极为所述晶体管的栅极，靠近所述衬底一侧的所述漏极电极为所述晶体管的漏极；
所述栅极与所述子感应电极电连接。
7.根据权利要求1所述的图像传感器芯片，其特征在于，所述驱动电极上设置有阵列排布的多个微孔，所述钙钛矿材料层填充于所述微孔内。
8.根据权利要求1所述的图像传感器芯片，其特征在于，所述驱动电极为透明驱动电极，所述钙钛矿材料层设置于所述透明驱动电极与所述感应电极之间。
9.根据权利要求7或8所述的图像传感器芯片，其特征在于，所述子放大电路包括第一运算放大器和第一电阻，所述第一运算放大器的反向输入端与所述子感应电极电连接，所述第一运算放大器的正相输入端接地，所述第一电阻的两端分别与所述第一运算放大器的反向输入端以及所述第一运算放大器的输出端电连接。
10.根据权利要求7或8所述的图像传感器芯片，其特征在于，所述子放大电路包括第二运算放大器、第二电阻和第三电阻，所述第二运算放大器的正向输入端与所述子感应电极电连接，所述第二运算放大器的反向输入端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述第二运算放大器的输出端电连接，所述第三电阻的第一端与所述第二运算放大器的反向输入端电连接，所述第三电阻的第二端接地。
11.根据权利要求3或7所述的图像传感器芯片，其特征在于，所述图像传感器芯片还包括保护层；所述保护层位于所述钙钛矿材料层的受光面。
12.根据权利要求11所述的图像传感器芯片，其特征在于，所述保护层包括交替层叠设置的第一保护层和第二保护层；
沿第一方向，所述保护层的厚度L1满足L1≥50nm，所述第一保护层的厚度L2满足4nm≤L2≤6nm，所述第二保护层的厚度L3满足4nm≤L3≤6nm；其中，所述第一方向与所述钙钛矿材料层的受光面垂直。
13.根据权利要求3或7所述的图像传感器芯片，其特征在于，所述微孔的直径d满足0.2μm≤d≤100μm。
14.根据权利要求3或7所述的图像传感器芯片，其特征在于，所述驱动电极的材料包括镍钯金或金。
15.根据权利要求5或8所述的图像传感器芯片，其特征在于，所述驱动电极的材料包括氧化铟锡、石墨烯和碳纳米管中的任一种。
16.根据权利要求1所述的图像传感器芯片，其特征在于，所述感应电极的材料包括镍钯金或金。
17.一种基于钙钛矿的图像传感器芯片的制备方法，用于制备权利要求1-16任一项所述的图像传感器芯片，其特征在于，包括：
制备放大电路，所述放大电路包括阵列排布的多个子放大电路；
在所述放大电路一侧制备感应电极，所述感应电极包括阵列排布的多个子感应电极，且所述子感应电极与所述子放大电路一一对应且电连接；
在所述感应电极远离所述放大电路的一侧制备钙钛矿材料层和驱动电极，所述驱动电极和所述子感应电极均与所述钙钛矿材料层接触；
所述驱动电极用于外接电压信号，所述感应电极用于根据所述驱动电极上的电压信号产生第一感应信号，并将所述第一感应信号传导至所述子放大电路；
所述钙钛矿材料层用于接收光信号，所述子感应电极还用于根据所述第一感应信号和所述光信号生成第二感应信号，并将所述第二感应信号传导至所述子放大电路。
18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，至少所述感应电极以及所述放大电路是基于CMOS标准工艺制成的驱动芯片，且所述钙钛矿材料层设置在所述基于CMOS标准工艺制成的驱动芯片的上层。
19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述驱动电极、所述感应电极和所述放大电路均基于CMOS标准工艺制备得到；
所述子放大电路包括晶体管；制备放大电路，所述放大电路包括阵列排布的多个子放大电路，包括：
提供衬底，所述衬底包括多个源区、多个沟道区和多个漏区，所述沟道区位于所述源区和所述漏区之间；
形成源极叠层电极和漏极叠层电极，所述源极叠层电极位于所述源区的一侧，所述漏极叠层电极位于所述漏区的一侧；所述源极叠层电极包括至少一层源极电极；所述漏极叠层电极包括至少一层漏极电极；
形成栅极绝缘层和栅极叠层电极，所述栅极绝缘层位于所述沟道区的一侧，所述栅极叠层电极位于所述栅极绝缘层远离所述衬底的一侧；所述栅极叠层电极包括至少一层栅极电极；
靠近所述衬底一侧的所述源极电极为所述晶体管的源极，靠近所述衬底一侧的所述栅极电极为所述晶体管的栅极，靠近所述衬底一侧的所述漏极电极为所述晶体管的漏极；
在所述放大电路一侧制备感应电极，所述感应电极包括阵列排布的多个子感应电极，包括：
在所述栅极叠层电极远离所述衬底的一侧制备第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述源极叠层电极、所述栅极叠层电极和所述漏极叠层电极；
在所述第一绝缘层上形成通孔，所述通孔露出所述栅极叠层电极远离所述衬底的栅极电极，并在所述通孔内填充导电材料；
在所述第一绝缘层远离所述衬底的表面制备次顶层金属层，并对所述次顶层金属层进行图案化制备，得到阵列排布的多个子感应电极，所述子感应电极与所述导电材料接触；
在所述感应电极远离所述放大电路的一侧制备钙钛矿材料层和驱动电极，包括：
在所述次顶层金属层远离所述衬底的一侧制备第二绝缘层；
在所述第二绝缘层远离所述次顶层金属层的一侧制备顶层金属层；
在所述顶层金属层上制备阵列排布的多个微孔，所述微孔贯穿所述顶层金属层和所述第二绝缘层，得到驱动电极；
在所述微孔内填充钙钛矿材料，制备得到钙钛矿材料层。
20.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，制备得到钙钛矿材料层之后，还包括：
在所述钙钛矿材料层的受光面制备保护层。
21.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述感应电极和所述放大电路基于CMOS标准工艺制备得到；
所述子放大电路包括晶体管；制备放大电路，所述放大电路包括阵列排布的多个子放大电路，包括：
提供衬底，所述衬底包括多个源区、多个沟道区和多个漏区，所述沟道区位于所述源区和所述漏区之间；
形成源极叠层电极和漏极叠层电极，所述源极叠层电极位于所述源区的一侧，所述漏极叠层电极位于所述漏区的一侧；所述源极叠层电极包括至少一层源极电极；所述漏极叠层电极包括至少一层漏极电极；
形成栅极绝缘层和栅极叠层电极，所述栅极绝缘层位于所述沟道区的一侧，所述栅极叠层电极位于所述栅极绝缘层远离所述衬底的一侧；所述栅极叠层电极包括至少一层栅极电极；
靠近所述衬底一侧的所述源极电极为所述晶体管的源极，靠近所述衬底一侧的所述栅极电极为所述晶体管的栅极，靠近所述衬底一侧的所述漏极电极为所述晶体管的漏极；
在所述放大电路一侧制备感应电极，所述感应电极包括阵列排布的多个子感应电极，包括：
在所述栅极叠层电极远离所述衬底的一侧制备第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述源极叠层电极、所述栅极叠层电极和所述漏极叠层电极；
在所述第一绝缘层上形成通孔，所述通孔露出所述栅极叠层电极远离所述衬底的栅极电极，并在所述通孔内填充导电材料；
在所述第一绝缘层远离所述衬底的表面制备顶层金属层，并对所述顶层金属层进行图案化制备，得到阵列排布的多个子感应电极，所述子感应电极与所述导电材料接触；
在所述感应电极远离所述放大电路的一侧制备钙钛矿材料层和驱动电极，包括：
在所述顶层金属层远离所述衬底的一侧制备钙钛矿材料层；
在所述钙钛矿材料层远离所述顶层金属层的一侧制备透明驱动电极。
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