TW201735332A - 影像感測器及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本揭露內容係提供一種影像感測器及其製造方法。影像感測器包括一畫素感測電路、一畫素電極以及一光電轉換層。畫素感測電路對應至少相鄰的一第一畫素區和一第二畫素區。畫素電極設置於畫素感測電路上，畫素電極對應第一畫素區和第二畫素區，畫素電極包括一第一電極和一第二電極且電性連接至畫素感測電路，其中第一電極與第二電極係為共平面，第一電極與第二電極具有不同極性，且位於第一畫素區中的第一電極或第二電極相鄰於位於第二畫素區中具有相同極性的第一電極或第二電極。光電轉換層設置於畫素感測電路及畫素電極上，其中光電轉換層包括一感光層及一載子傳輸層，感光層位於載子傳輸層上，載子傳輸層位於畫素電極及感光層之間。

Description

影像感測器及其製造方法

本揭露內容是有關於一種影像感測器及其製造方法。

多年來為了使影像感測晶片(CMOS Image Sensor)在暗光源環境下仍可具有明亮的表現，相關業者均著重於發展高感光度感測元件。

然而，一般使用矽材料為主的感光元件，為了在相同晶片面積下增加解析度，大幅提升畫素數目造成畫素面積(pixel size)不斷縮小，也相對降低了每個畫素的進光量以及收光面積。由於感測元件的進光量及收光面積的限制，即使半導體製程不斷進步，感測元件畫素面積無法再縮小，畫素數目亦無法再提升，因此影像感測晶片解析度也無法再提高。因此，如何增加進光量及收光面積為目前探討之處，也是目前影像感測元件的發展重點。

根據本揭露內容之一實施例，係提出一種影像感測器。影像感測器包括一畫素感測電路、一畫素電極以及一光電轉換層。畫素感測電路對應至少相鄰的一第一畫素區和一第二畫素區。畫素電極設置於畫素感測電路上，畫素電極對應第一畫素區和第二畫素區，畫素電極包括一第一電極和一第二電極且電性連接至畫素感測電路，其中第一電極與第二電極係為共平面，第一電極與第二電極具有不同極性，且位於第一畫素區中的第一電極或第二電極相鄰於位於第二畫素區中具有相同極性的第一電極或第二電極。光電轉換層設置於畫素感測電路及畫素電極上，其中光電轉換層包括一感光層及一載子傳輸層，感光層位於載子傳輸層上，載子傳輸層位於畫素電極及感光層之間。

根據本揭露內容之另一實施例，係提出一種影像感測器。影像感測器包括一畫素感測電路、一畫素隔離結構、一畫素電極以及一光電轉換層。畫素隔離結構設置於畫素感測電路上。畫素電極包括一第一電極和一第二電極，且第一電極和第二電極電性連接至畫素感測電路，其中第一電極和第二電極彼此係共平面。光電轉換層設置於畫素感測電路上，其中光電轉換層位於畫素隔離結構之中，且光電轉換層的頂表面低於畫素隔離結構的頂表面。

根據本揭露內容之再一實施例，係提出一種影像感測器。影像感測器包括一畫素感測電路、一畫素電極以及一光電轉換層。畫素感測電路對應複數個畫素區。畫素電極設置於畫素感測電路上，畫素電極包括一第一電極和一第二電極且電性連接至畫素感測電路，其中第一電極與第二電極係為共平面，第一電 極與第二電極具有不同極性。光電轉換層設置於畫素感測電路上，且光電轉換層具有複數個光電轉換層區塊，各個光電轉換層區塊分別對應至各個畫素區，且此些光電轉換層區塊彼此係經由一畫素隔離溝槽分隔開來。

根據本揭露內容之又一實施例，係提出一種影像感測器的製造方法。影像感測器的製造方法包括以下步驟：提供一畫素感測電路，畫素感測電路對應複數個畫素區；設置一畫素電極於畫素感測電路上，畫素電極包括一第一電極和一第二電極且電性連接至畫素感測電路，其中第一電極與第二電極係為共平面，第一電極與第二電極具有不同極性；以及設置一光電轉換層於畫素感測電路上，且光電轉換層具有複數個光電轉換層區塊，各個光電轉換層區塊分別對應至各個畫素區，且此些光電轉換層區塊彼此係經由一畫素隔離溝槽分隔開來。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉多個實施例，作詳細說明如下：

10、20-1、20-2、30、40、40-1、40-2、40-3、50、60、70、80、90、90-1、1200、1200-1、1200-2‧‧‧影像感測器

100‧‧‧畫素感測電路

110‧‧‧矽基板

120‧‧‧電子元件

200‧‧‧畫素隔離結構

200a、230a、250a、300a‧‧‧頂表面

210‧‧‧第一電極

220‧‧‧第二電極

230、240‧‧‧非導電層

250、M1~Mn‧‧‧金屬層

300‧‧‧光電轉換層

300-1~300-5‧‧‧光電轉換層區塊

300T‧‧‧畫素隔離溝槽

310‧‧‧感光層

320‧‧‧載子傳輸層

330‧‧‧光電轉換材料第一前驅物材料

330-1、330-2‧‧‧第一材料部分

340‧‧‧光電轉換材料第二前驅物材料

400‧‧‧水氧保護層

1B-1B’、3B-3B’、4B-4B’‧‧‧剖面線

C1、C2、V1、V2、S‧‧‧連接柱

P1~P8‧‧‧畫素區

PR‧‧‧圖案化光阻層

△H‧‧‧高度差

第1A圖繪示本揭露內容之一實施例之影像感測器之上視圖。

第1B圖繪示沿剖面線1B-1B’之剖面示意圖。

第2A圖繪示本揭露內容之另一實施例之影像感測器之示意圖。

第2B圖繪示本揭露內容之另一實施例之影像感測器之示意圖。

第3A圖繪示本揭露內容之再一實施例之影像感測器之上視圖。

第3B圖繪示沿剖面線3B-3B’之剖面示意圖。

第4A圖繪示本揭露內容之又一實施例之影像感測器之上視圖。

第4B圖繪示沿剖面線4B-4B’之剖面示意圖。

第4C圖~第4E圖繪示沿剖面線4B-4B’之多個實施例之剖面示意圖。

第5圖繪示本揭露內容之更一實施例之影像感測器之示意圖。

第6圖繪示本揭露內容之更另一實施例之影像感測器之示意圖。

第7圖繪示本揭露內容之再另一實施例之影像感測器之上視圖。

第8圖繪示本揭露內容之又另一實施例之影像感測器之上視圖。

第9圖繪示本揭露內容之更另一實施例之影像感測器之上視圖。

第9A圖繪示本揭露內容之更另一實施又之影像感測器之上視圖。

第10A圖~第10D圖繪示依照本發明之一實施例之一種影像感測器之製造方法示意圖。

第11A圖~第11C圖繪示依照本發明之另一實施例之一種影像感測器之製造方法示意圖。

第12圖繪示本揭露內容之更再一實施例之影像感測器之剖面示意圖。

第12A圖~第12B圖繪示本揭露內容之更再一些實施例之影像感測器之剖面示意圖。

第13A圖~第13F圖繪示依照本發明之更再一實施例之一種影像感測器之製造方法示意圖。

本揭露內容之實施例中，影像感測器之光電轉換層的頂表面低於畫素隔離結構的頂表面，如此一來，因為此兩個頂表面的高度差，而使得製作完成的光電轉換層被畫素隔離結構隔離在一個畫素區中，因此可以避免相鄰的畫素區中的光電轉換層發生串音(cross talk)的議題。以下係詳細敘述本揭露內容之實施例。實施例所提出的細部組成為舉例說明之用，並非對本揭露內容欲保護之範圍做限縮。具有通常知識者當可依據實際實施態樣的需要對該些組成加以修飾或變化。

第1A圖繪示本揭露內容之一實施例之影像感測器之上視圖，第1B圖繪示沿第1A圖之剖面線1B-1B’之剖面示意圖。如第1A~1B圖所示，影像感測器10包括一畫素感測電路100、一畫素電極(210、220)、一光電轉換層300及一水氧保護層400。畫素感測電路100對應至少相鄰的一第一畫素區P1和一第二畫素區P2。畫素電極設置於畫素感測電路100上，畫素電極對應第一畫素區P1和第二畫素區P2，畫素電極包括一第一電極210和一第二電極220且電性連接至畫素感測電路100。第一電極210 與第二電極220係為共平面，第一電極210與第二電極220具有不同極性，且位於第一畫素區P1中的第一電極210或第二電極220相鄰於位於第二畫素區P2中具有相同極性的第一電極210或第二電極220。光電轉換層300設置於畫素感測電路300及畫素電極上，光電轉換層300包括一感光層310及一載子傳輸層320，感光層310位於載子傳輸層320上，載子傳輸層320位於畫素電極(第一電極210、第二電極220)及感光層310之間。

光電轉換層300中，感光層310吸收光子後產生激子(exciton)，激子再分離成電子和電洞，電子和電洞受電場影響下而分別往兩極移動而形成光電流。實際的操作狀況下，電場的產生可能會來自於電極、光電轉換層300中的各層能階差異、或是外加操作電壓等方式。實施例中，載子傳輸層320可以是電子傳輸層(ETL)或電洞傳輸層(HTL)，可提升激子分離及傳導載子，因此可以提升光電轉換層300的整體光電轉換效率。並且，載子傳輸層320也可以具有載子阻擋層(carrier barrier layer)的功能，換言之，可以阻擋載子由電極回流至光電轉換層300，因此可以有效抑制暗電流(dark current)。或者，載子傳輸層320也可以避免感光層310與電極介面間作用，而具有提高電極穩定性功能。

實施例中，載子傳輸層320的材料包括氧化鈦(TiO₂)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋁(Al₂O₃)、富勒烯衍生物(PCBM)、聚3,4-乙烯基二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOC：PSS)、氧化鎳(NiO)和/或氧化釩(V₂O₅)、PFN、乙氧基聚乙烯亞胺(PEIE)、聚乙烯亞胺(PEI)、三氧化鉬(MoO₃)、三氧化鎢(WO₃)、LiF(氟化鋰)、4,7-二苯基-1,10-菲羅啉(bphen，bathophenanthroline)、8-羥基喹 啉鋁(Alq3)，但不限於此。

由於電場的產生可能會來自於電極、光電轉換層300中的各層能階差異、或是外加操作電壓，而電子和電洞會受電場影響而形成光電流，因此當載子傳輸層320作為載子阻擋層的功能時，可以經由能階匹配選擇適用的材料，便可以不犧牲太多光電轉換效率而有效地降低暗電流(dark current)。

於一實施例中，載子傳輸層320與畫素電極形成之一能障(energy barrier)例如是大於影像感測器的一操作電壓。舉例而言，載子傳輸層320與畫素電極形成之能障例如是大於影像感測器的操作電壓約0.3電子伏特(eV)。如此一來，可以避免因為施加操作電壓而造成電極上的電子或電動具有足夠能量越過能障而產生暗電流。

舉例而言，載子傳輸層320作為載子阻擋層可以包括三種類型的阻擋層：(1)、電子、電洞阻擋層，其材料例如可以是1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(1,3,5-tris(N-phenylbenzimiazole-2-yl)benzene，TPBI)、4,4',4"-三(咔唑-9-基)三苯胺(Tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine，TCTA)；(2)電洞阻擋層，其材料例如可以是氧化鈦(TiO₂)、氧化鋅(ZnO)；以及(3)電子阻擋層，其材料例如可以是PFN、三氧化鉬(MoO₃)、N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-聯苯-4,4'-二胺(N,N'-Bis-(1-naphthalenyl)-N,N'-bis-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-di amine，NPB)。上述列舉的材料可以搭配例如是鋁製作的畫素電極(其功函數大約為4.2eV)以及鈣鈦礦材料製作的感光層310(鈣鈦礦的最高填滿分子軌域能階大約為5.45eV、最低未填滿分子軌 域能階大約為3.95eV)。

實施例中，第一電極210的材料與第二電極220的材料例如係為不同，利用不同電極材料的不同功函數與光電轉換層300的能階進行匹配，因而能夠進一步提升光電轉換層300的轉換效率及抑制暗電流(dark current)。一些實施例中，第一電極210的材料與第二電極210的材料可分別包括鋁、金、銀、鈦、鎳、銅、鎢、鉭、氮化鈦(TiN)、及前述金屬之合金、和/或包覆氮化鈦之鋁或是其它半導體製程相容的金屬。

實施例中，光電轉換層300中，感光層310上可以有一修飾層(未繪示)，以減少感光層310表面或晶隙間的缺陷。修飾層的材料可以是富勒烯衍生物(PCBM)，或是其它減少懸浮鍵(dangling bond)的材料。

第2A圖繪示本揭露內容之另一實施例之影像感測器之示意圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。

如第2A圖所示，影像感測器20-1包括一畫素感測電路100、一畫素電極、一畫素隔離結構200以及一光電轉換層300。畫素隔離結構200設置於畫素感測電路100上。實施例中，畫素電極包括一第一電極210和一第二電極220，且第一電極210和第二電極220電性連接至畫素感測電路100。光電轉換層300設置於畫素感測電路100上，光電轉換層300位於畫素隔離結構200之中，且光電轉換層300的一頂表面300a低於畫素隔離結構200的一頂表面200a。

實施例中，如第2A圖所示，光電轉換層300的頂表面300a和畫素隔離結構200的頂表面200a之一高度差△H例如是大於0，可依各種製程做調整。舉例而言，一實施例中，高度差△H可以例如是大於或等於0.1微米。一些實施例中，光電轉換層300的高度例如是0.2~0.5微米，畫素隔離結構200的高度例如是>0.2微米。一些其他實施例中，光電轉換層300的頂表面300a和畫素隔離結構200的頂表面200a也可以齊平(未繪示於圖式中)，則高度差△H例如是等於0(相當於不具有高度差)。

實施例中，光電轉換層300的頂表面300a低於畫素隔離結構200的頂表面200a，因為高度差△H而自然使得製作完成的光電轉換層300被畫素隔離結構200隔離在一個畫素區中，因此可以避免相鄰的畫素區中的光電轉換層300發生串音(cross talk)的議題。

如第2A圖所示，第一電極210和第二電極220均設置於畫素感測電路100上且彼此係共平面。相較於一般將兩個電極上下堆疊設置的設計，第一電極210和第二電極220之平面式的單層電極設計更可以進一步提高入光量。

實施例中，第一電極210的材料與第二電極220的材料可以相同或不同。實施例中，第一電極210和第二電極220的材料例如可分別包括鋁、金、銀、鈦、鎳、鉭、鎢和/或銅、氮化鈦和/或包覆氮化鈦之鋁或是其它半導體製程相容的金屬，但不限於此。

一些實施例中，光電轉換層300可以包括有機材料或是無機有機複合材料，例如可以是量子點(quantum dot)材料、 單晶鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛(methyl ammonium lead iodide perovskite)材料、多晶鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料、非晶相鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料或單晶、多晶或非晶相之鈣鈦礦型結構甲基銨氯碘化鉛(methyl ammonium lead iodide chloride perovskite)材料。舉例而言，量子點材料可以是量子點膜(quantum dot film)，鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料例如是鈣鈦礦型結構甲基銨三碘化鉛(CH₃NH₃PbI₃)奈米線(nanowire)，鈣鈦礦型結構甲基銨氯碘化鉛材料例如是鈣鈦礦型結構甲基銨氯二碘化鉛(CH₃NH₃PbI₂Cl)或鈣鈦礦型結構甲基銨摻雜氯碘化鉛(CH₃NH₃PbI_3-xCl_x)。

如第2A圖所示，實施例中，影像感測器20-1更可包括水氧保護層400，水氧保護層400包覆畫素感測電路100、畫素隔離結構200以及光電轉換層300。

第2B圖繪示本揭露內容之另一實施例之影像感測器之示意圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。本實施例與第2A圖所示的實施例之差別主要在於光電轉換層300的設計。

請參照第2B圖，影像感測器20-2中，光電轉換層300可包括一感光層310及一載子傳輸層320，載子傳輸層320設置於畫素電極(第一電極210、第二電極220)和感光層310之間。實施例中，載子傳輸層320例如可以是電子傳輸層(ETL)或電洞傳輸層(HTL)，具有助於光電轉換層300提升激子分離及傳導載子的功能，因此可以提升光電轉換層300的整體光電轉換效 率。並且，載子傳輸層320也具有載子阻擋層的功能，可以阻擋載子由電極回流至光電轉換層300，因此可以有效抑制暗電流，或是具有提高電極穩定性功能。

本實施例中，如第2B圖所示，載子傳輸層320的頂表面低於畫素隔離結構200的頂表面200a。

實施例中，載子傳輸層320的材料例如可包括氧化鈦(TiO₂)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋁(Al₂O₃)、富勒烯衍生物(PCBM)、聚3,4-乙烯基二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOC：PSS)、氧化鎳(NiO)和/或氧化釩(V₂O₅)、PFN、乙氧基聚乙烯亞胺(PEIE)、聚乙烯亞胺(PEI)、三氧化鉬(MoO₃)、三氧化鎢(WO₃)、LiF(氟化鋰)、4,7-二苯基-1,10-菲羅啉(bphen，bathophenanthroline)或是8-羥基喹啉鋁(Alq3)。

第3A圖繪示本揭露內容之再一實施例之影像感測器之上視圖，第3B圖繪示沿剖面線3B-3B’之剖面示意圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。本實施例與前述第2A圖所示的實施例之差別主要在於畫素隔離結構200定義多個畫素區的設計。

如第3A~3B圖所示，影像感測器30中，畫素隔離結構200定義複數個畫素區，例如第3A~3B圖所示的畫素區P1和P2；光電轉換層300具有分隔開來的複數個光電轉換層區塊，例如如第3A~3B圖所示的光電轉換層區塊300-1和300-2。各個光電轉換層區塊對應各個畫素區設置，舉例而言，光電轉換層區塊300-1對應畫素區P1設置，光電轉換層區塊300-2對應畫素區 P2設置，光電轉換層區塊300-1和光電轉換層區塊300-2彼此分隔開來。

如第3A~3B圖所示，影像感測器30中，第一電極210位於一個光電轉換層區塊的中間，第二電極220環繞各個光電轉換層區塊且定義各個畫素區。如第3A圖所示的實施例中，第二電極220完整環繞一個光電轉換層區塊。一些其他實施例中，第二電極220亦可以具有小缺口(未繪示於圖中)，當光電轉換層是以濕式製程製作時，此小缺口可以容許光電轉換層之材料流動至其他畫素區的第二電極220處，而可以在多個畫素區內形成等高的光電轉換層。

第4A圖繪示本揭露內容之又一實施例之影像感測器之上視圖，第4B圖繪示沿剖面線4B-4B’之剖面示意圖，第4C圖~第4E圖繪示沿剖面線4B-4B’之多個實施例之剖面示意圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。本實施例與第3A~3B圖所示的實施例之差別主要在於畫素隔離結構200的設計。

如第4A~4B圖所示，影像感測器40中，畫素隔離結構200更可包括複數個非導電層230，非導電層230位於第一電極210和第二電極220之上。

如第4A~4B圖所示，畫素隔離結構200的頂表面200a也就是此些非導電層230的頂表面230a。因此，畫素隔離結構200的頂表面200a和光電轉換層300的頂表面300a的高度差△H也就是非導電層230的頂表面230a和光電轉換層300的頂表 面300a的高度差。如第4A~4B圖所示的實施例中，非導電層230位於第一電極210和第二電極220之上。實施例中，非導電層230的材料例如是氮化矽或是氧化矽，光電轉換層300位於兩個非導電層230之間。

如第4B圖所示的實施例中，影像感測器40的非導電層230的側壁實質上對齊第一電極210和第二電極220的側邊。

請參照第4C圖~第4E圖。如第4C圖所示的實施例中，影像感測器40-1的非導電層230實質上覆蓋第一電極210和第二電極220。如第4D圖所示的實施例中，影像感測器40-2的非導電層230位於第一電極210和第二電極220的部分頂表面上，且部分地暴露出第一電極210和第二電極220的頂表面。如第4E圖所示的實施例中，影像感測器40-3的非導電層230覆蓋第一電極210和第二電極220且延伸至位於第一電極210和第二電極220之間，而光電轉換層300位於第一電極210和第二電極220之間的非導電層230上。

第5圖繪示本揭露內容之更一實施例之影像感測器之示意圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。

如第5圖所示，影像感測器50中，光電轉換層300的頂表面300a高於第一電極210和第二電極220的頂表面。換言之，影像感測器50的光電轉換層300位於兩個非導電層230之間，非導電層230位於第一電極210和第二電極220之間。

實施例中，影像感測器50更可包括矽基板110，畫 素感測電路100位於矽基板110上。畫素感測電路100例如可包括電子元件120、金屬層M1~Mn、連接柱S、放大器...等，舉例而言，電子元件120例如可以是讀取電路的電晶體，金屬層M1~Mn中例如可以包括電容...等電子元件，連接柱S例如用作訊號通道，但不以此為限。實施例中，第一電極210與第二電極220是經由連接柱(via)電性連接至畫素感測電路100，舉例而言，第一電極210和第二電極220分別經由連接柱V1和V2電性連接至畫素感測電路100的金屬層Mn。實施例中，畫素隔離結構200可更包括非導電層240，非導電層230位於非導電層240上，非導電層240例如是由介電材料(例如是氧化矽層)製成，而非導電層230作為保護層例如是氮化矽層。

前述第3A~5圖所述的實施例中，都以半導體製程中最上層的金屬層作為第一電極210和第二電極220(畫素電極)。

第6圖繪示本揭露內容之更另一實施例之影像感測器之示意圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。本實施例中，是以半導體製程中由上而下的第二層金屬層作為第一電極210和第二電極220(畫素電極)。

如第6圖所示，影像感測器60中，畫素隔離結構200更可包括複數個金屬層250，金屬層250位於第一電極210和第二電極220之上。如第6圖所示，畫素隔離結構200的頂表面200a也就是此些金屬層250的頂表面250a。因此，畫素隔離結構200的頂表面200a和光電轉換層300的頂表面300a的高度差△H也就是金屬層250的頂表面250a和光電轉換層300的頂表 面300a的高度差，金屬層250電性絕緣於第一電極210和第二電極220。如第6圖所示的實施例中，光電轉換層300的頂表面300a更高於第一電極210和第二電極220的頂表面。

一些實施例中，金屬層250設置於非導電層240上，因此金屬層250和非導電層240構成畫素隔離結構200。

第7圖繪示本揭露內容之再另一實施例之影像感測器之上視圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。本實施例與前述實施例之差別主要在於第一電極210和第二電極220之配置的設計。

如第7圖所示，影像感測器70中，第二電極220定義複數個畫素區P1~P4，光電轉換層區塊300-1、300-2、300-3和300-4分別對應畫素區P1、P2、P3和P4設置，光電轉換層區塊300-1、300-2、300-3和300-4彼此分隔開來。各個畫素區基本上為矩形。

第8圖繪示本揭露內容之又另一實施例之影像感測器之上視圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。本實施例與前述實施例之差別主要在於第一電極210和第二電極220之配置的設計。

如第8圖所示，影像感測器80中，第二電極220定義複數個畫素區P1~P5，光電轉換層區塊300-1、300-2、300-3、300-4和300-5分別對應畫素區P1、P2、P3、P4和P5設置，光電轉換層區塊300-1、300-2、300-3、300-4和300-5彼此分隔開 來。各個畫素區基本上為六邊形。

一些其他實施例中，如第7~8圖所示的結構中，第二電極220亦可以具有小缺口(未繪示於圖中)，使得多個畫素區P1、P2、P3…之間的光電轉換層區塊可以彼此連通，此些小缺口可以容許光電轉換層之材料在多個畫素區之間流動，而可以在多個畫素區內形成等高的光電轉換層。

第9圖繪示本揭露內容之更另一實施例之影像感測器之上視圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。本實施例與前述實施例之差別主要在於第一電極210、第二電極220和非導電層230之配置的設計。

如第9圖所示，影像感測器90是4x2的畫素區陣列。第一電極210和第二電極220為平行排列的條狀電極。本實施例中，畫素隔離結構200定義出8個畫素區P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7和P8。各個畫素區中，多個第一電極210經由多個連接柱C1及金屬層Mn彼此電性連接，多個第二電極220經由多個連接柱C2及金屬層Mn彼此電性連接。舉例而言，畫素感測電路100可包括多個金屬層，此些金屬層中與畫素電極之間相隔最短距離的一金屬層透過連接柱與畫素電極(例如是第一電極210)做電性連接，此些金屬層中與畫素電極之間相隔最短距離的金屬層透過連接柱與畫素電極(例如是第二電極220)做電性連接。光電轉換層300則對應8個畫素區P1~P8具有8個光電轉換層區塊。

第9A圖繪示本揭露內容之更另一實施又之影像感測器之上視圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿 用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。本實施例與前述實施例之差別主要在於第一電極210和第二電極220之配置的設計。

一些實施例中，第一電極210和第二電極220之其中一者環繞第一電極210和第二電極220之其中另一者。如第9A圖所示，影像感測器90-1中，第二電極220定義複數個畫素區P1~P2，光電轉換層區塊300-1和300-2分別對應畫素區P1和P2設置，光電轉換層區塊300-1和300-2彼此分隔開來。

實施例中，如第9A圖所示，第二電極220環繞第一電極210，因此相鄰的畫素區以第二電極220彼此相鄰。第二電極220環繞單一個畫素區，使得單一個畫素區內的訊號會留在該畫素區內，而不會串音(crosstalk)到相鄰的另一個畫素區中，而影響到隔壁的畫素區。舉例而言，第二電極220環繞畫素區P1，使得畫素區P1因照光而產生的光電流侷限在畫素區P1中，不會串音至相鄰的畫素區P2中。

第10A圖~第10D圖繪示依照本發明之一實施例之一種影像感測器(如第2A圖所示的影像感測器20-1)之製造方法示意圖。以下係參照第2A圖及第10A圖~第10D圖描述依照本發明之一實施例之一種影像感測器之製造方法。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。

如第10A圖所示，首先，提供矽基板及其上的畫素感測電路100。

接著，如第10B圖所示，設置畫素電極及畫素隔離 結構200於畫素感測電路100上。如第10B圖所示，畫素電極包括第一電極210和第二電極220電性連接至畫素感測電路100。實施例中，以一個製程製作第一電極210和第二電極220於畫素感測電路100上，如此一來，第一電極210和第二電極220可以在同一個製程中製作完成，具有簡化製程的優點。

然後，如第10C圖所示，設置光電轉換層300於畫素感測電路100上，且光電轉換層300的頂表面300a低於畫素隔離結構200的頂表面200a。實施例中，以一個塗佈或蒸鍍製程製作光電轉換層300於畫素感測電路100上。因為頂表面200a和頂表面300a之高度差△H的設計，而自然使得製作完成的光電轉換層300被畫素隔離結構200隔離在一個畫素中，因此不會發生相鄰的畫素中的光電轉換層300發生串音(cross talk)的議題。

接著，如第10D圖所示，形成水氧保護層400。水氧保護層400包覆畫素感測電路100、畫素隔離結構200以及光電轉換層300。至此，製作完成如第10D圖(第2A圖)所示的影像感測器20-1。

以下係根據前述實施例之影像感測器20-1之製造方法分別描述如第2B~9圖所示的影像感測器20-2~90之製造方法。

如第2B圖所示的影像感測器20-2之製造方法與前述實施例之差別主要在於光電轉換層300的設計。本實施例中，製作感光層310之前，先形成載子傳輸層320於畫素隔離結構200上，接著再製作感光層310於載子傳輸層320上，以形成光電轉換層300。

第11A圖~第11C圖繪示依照本發明之另一實施例之一種影像感測器(如第3A~3B圖所示的影像感測器30)之製造方法示意圖。如第3A~3B圖所示的影像感測器30之製造方法與前述第2A圖所示的實施例之差別主要在於所製作的畫素隔離結構200具有不同的結構。換言之，也就是在進行畫素隔離結構200之圖案化製程時，選用影像感測器30所預定的畫素隔離結構200之圖案來進行。

詳細來說，如第11A圖所示，提供矽基板及其上的畫素感測電路100；接著，如第11B圖所示，設置畫素隔離結構200於畫素感測電路100上。影像感測器30的畫素隔離結構200定義多個畫素區，例如是畫素區P1和P2。

接著，如第11C圖所示，以一個塗佈或蒸鍍製程製作光電轉換層300於畫素感測電路100上。因為頂表面200a和頂表面300a之高度差△H的設計，而自然使得製作完成的光電轉換層300被畫素隔離結構200隔離開來，而在多個畫素區中形成分隔開來的多個光電轉換層區塊，因此不會發生相鄰的畫素中的光電轉換層300(多個光電轉換層區塊)發生串音(cross talk)的議題。至此，製作完成如第11C圖(第3A~3B圖)所示的影像感測器30。

如第4A~4B圖所示的影像感測器40之製造方法與前述第3A~3B圖所示的實施例之差別主要在於所製作的畫素隔離結構200具有不同的結構。換言之，也就是在進行畫素隔離結構200之圖案化製程時，選用影像感測器40所預定的第一電極210和第二電極220之圖案來進行，接著再形成非導電層230於第一電極210和第二電極220之上。

詳細來說，本實施例中，以單次製程形成第一電極210和第二電極220於畫素感測電路100上，接著形成非導電層230於第一電極210和第二電極220上，如第4A~4B圖所示。

如第5圖所示的影像感測器50之製造方法與前述第3A~3B圖所示的實施例之差別主要在於所製作的光電轉換層300。本實施例之塗佈或蒸鍍完成的光電轉換層300具有較高的頂表面300a。

並且，本實施例中，可以先形成連接柱V1和V2於畫素感測電路100上，接著再製作第一電極210和第二電極220於連接柱V1和V2上。

如第6圖所示的影像感測器60之製造方法與前述第5圖所示的實施例之差別主要在於所製作的畫素隔離結構200具有不同的結構。換言之，也就是在進行畫素隔離結構200之圖案化製程時，選用影像感測器60所預定的第一電極210和第二電極220之圖案來進行後，接著再形成金屬層250於第一電極210和第二電極220之上。

詳細來說，本實施例中，以單次蒸鍍製程形成第一電極210和第二電極220以及非導電層240於畫素感測電路100上，接著形成金屬層250於非導電層240上。

如第7~8圖所示的影像感測器70和80之製造方法與前述實施例之差別主要在於所製作的第一電極210和第二電極220具有不同的結構。換言之，也就是在進行畫素隔離結構200之圖案化製程時，選用影像感測器70和80所預定的第一電極210和第二電極220之圖案來進行。

如第9圖所示的影像感測器90之製造方法與前述實施例之差別主要在於所製作的第一電極210、第二電極220和非導電層230具有不同的結構。換言之，也就是在進行畫素隔離結構200之圖案化製程時，選用影像感測器90所預定的第一電極210和第二電極220之圖案來進行後，接著再形成非導電層230於第一電極210和第二電極220之上。

第12圖繪示本揭露內容之更再一實施例之影像感測器之剖面示意圖。第12A圖~第12B圖繪示本揭露內容之更再一些實施例之影像感測器之剖面示意圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。

如第12圖所示，影像感測器1200包括一畫素感測電路100、一畫素電極以及一光電轉換層300。畫素感測電路100對應複數個畫素區，例如是畫素區P1和P2。畫素電極設置於畫素感測電路100上，畫素電極包括一第一電極210和一第二電極220且電性連接至畫素感測電路100。第一電極210與第二電極200係為共平面，且第一電極210與第二電極220具有不同極性。光電轉換層300設置於畫素感測電路100上，且光電轉換層300具有複數個光電轉換層區塊，例如是光電轉換層區塊300-1和300-2。各個光電轉換層區塊分別對應至各個畫素區，且光電轉換層區塊彼此係經由一畫素隔離溝槽300T分隔開來。

實施例中，各個光電轉換層區塊被畫素隔離溝槽300T隔離在一個畫素區中，因此可以避免相鄰的畫素區中的光電轉換層300(光電轉換層區塊)發生串音(cross talk)的議題。舉例而 言，光電轉換層區塊300-1對應至畫素區P1，光電轉換層區塊300-2對應至畫素區P2，且光電轉換層區塊300-1和光電轉換層區塊300-2彼此係經由畫素隔離溝槽300T分隔開來。

實施例中，如第12圖所示，各個光電轉換層區塊300-1、300-2分別位於各個畫素區P1、P2中的第一電極210和第二電極220之間。

實施例中，光電轉換層300可包括量子點材料、單晶鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料、多晶鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料、非晶相鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料或單晶、多晶或非晶相之鈣鈦礦型結構甲基銨氯碘化鉛材料，但不限於此。

如第12圖所示的實施例中，影像感測器1200的畫素隔離溝槽300T的側壁實質上對齊第一電極210和第二電極220的側邊。

如第12A圖所示的實施例中，影像感測器1200-1的各個光電轉換層區塊300-1、300-2均覆蓋對應的各個畫素區P1、P2中第一電極210和第二電極220。

如第12B圖所示的實施例中，影像感測器1200-2的畫素隔離溝槽300T暴露出部份的第一電極210和部份的第二電極220。舉例而言，如第12B圖所示，對應畫素區P1/P2的光電轉換層區塊300-1/300-2覆蓋一些第一電極210和第二電極220而暴露出畫素區P1/P2邊緣的部分第二電極220。

第13A圖~第13F圖繪示依照本發明之更再一實施例之一種影像感測器(如第12圖所示的影像感測器1200)之製造方法示意圖。以下係參照第12圖及第13A圖~第13F圖描述依照 本發明之一實施例之一種影像感測器之製造方法。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。

如第13A圖所示，提供一畫素感測電路100，畫素感測電路100對應複數個畫素區；接著，如第13A圖所示，設置一畫素電極於畫素感測電路100上。如第13A圖所示，畫素電極包括一第一電極210和一第二電極220且電性連接至畫素感測電路100，其中第一電極210與第二電極220係為共平面，且第一電極210與第二電極220具有不同極性。

接著，如第13B~13F圖所示，設置一光電轉換層300於畫素感測電路100上，且光電轉換層300具有複數個光電轉換層區塊，各個光電轉換層區塊分別對應至各個畫素區，且此些光電轉換層區塊彼此係經由一畫素隔離溝槽300T分隔開來。光電轉換層300的製造方法例如包括以下步驟。

如第13B圖所示，形成一圖案化光阻層PR於畫素感測電路100上。實施例中，圖案化光阻層PR的圖案對應於畫素區的配置。

如第13C圖所示，形成一光電轉換材料第一前驅材料330於第一電極210與第二電極220及圖案化光阻層PR的結構上。實施例中，光電轉換材料第一前驅材料330全面性地製作於第一電極210與第二電極220上並且覆蓋第一電極210與第二電極220及圖案化光阻層PR的結構上。實施例中，光電轉換材料第一前驅材料330例如是無機材料。一實施例中，光電轉換材料第一前驅材料330例如是碘化鉛(PbI₂)。

如第13D圖所示，移除部分(partly removing)光電轉換材料第一前驅材料330以形成複數個第一材料部分，其中各個第一材料部分對應各個畫素區。舉例而言，移除部分光電轉換材料第一前驅材料330以形成第一材料部分330-1和330-2，第一材料部分330-1對應畫素區P1，第一材料部分330-2對應畫素區P2。實施例中，例如可進行一掀離(lift-off)製程，以移除圖案化光阻層PR以及位於圖案化光阻層PR上的部分光電轉換材料第一前驅材料330。

如第13E圖所示，提供一光電轉換材料第二前驅物340與第一材料部分進行反應。實施例中，光電轉換材料第二前驅物材料340例如是氣體化合物。一實施例中，光電轉換材料第二驅物材料340例如是甲基銨碘(methyl ammonium iodide)。

接著，如第13F圖所示，光電轉換材料第二前驅物材料340與第一材料部分進行反應後形成光電轉換層300。由於光電轉換材料第二前驅物材料340只會和光電轉換材料第一前驅物材料330發生反應，因此可以維持圖案化後的多個第一材料部分的配置，使得光電轉換材料第二前驅物材料340與第一材料部分進行反應後形成的光電轉換層300可以具有預定的圖案。反應後形成的光電轉換層300可包括量子點材料、單晶鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料、多晶鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料、非晶相鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料或單晶、多晶或非晶相鈣鈦礦型結構甲基銨氯碘化鉛材料，但不限於此。接著，形成如第12圖所示的影像感測器1200。

綜上所述，雖然本發明已以多個實施例揭露如上， 然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧影像感測器

100‧‧‧畫素感測電路

210‧‧‧第一電極

220‧‧‧第二電極

300‧‧‧光電轉換層

310‧‧‧感光層

320‧‧‧載子傳輸層

400‧‧‧水氧保護層

P1、P2‧‧‧畫素區

Claims (28)

1. 一種影像感測器，包括：一畫素感測電路，對應至少相鄰的一第一畫素區和一第二畫素區；一畫素電極，設置於該畫素感測電路上，該畫素電極對應該第一畫素區和該第二畫素區，該畫素電極包括一第一電極和一第二電極且電性連接至該畫素感測電路，其中該第一電極與該第二電極係為共平面，該第一電極與該第二電極具有不同極性，且位於該第一畫素區中的該第一電極或該第二電極相鄰於位於該第二畫素區中具有相同極性的該第一電極或該第二電極；以及一光電轉換層，設置於該畫素感測電路及該畫素電極上，其中該光電轉換層包括一感光層及一載子傳輸層，該感光層位於該載子傳輸層上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中該載子傳輸層的材料包括氧化鈦(TiO₂)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋁(Al₂O₃)、富勒烯衍生物(PCBM)、聚3,4-乙烯基二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOC：PSS)、氧化鎳(NiO)和/或氧化釩(V₂O₅)、PFN、乙氧基聚乙烯亞胺(PEIE)、聚乙烯亞胺(PEI)、三氧化鉬(MoO₃)、三氧化鎢(WO₃)、LiF(氟化鋰)、4,7-二苯基-1,10-菲羅啉(bphen，bathophenanthroline)或8-羥基喹啉鋁(Alq3)。
3. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，該第一電極的材料與該第二電極的材料係為不同。
4. 如申請專利範圍第3項所述之影像感測器，其中該第一電極的材料與該第二電極的材料分別包括一與半導體製程相容的金屬。
5. 如申請專利範圍第4項所述之影像感測器，其中該第一電極的材料與該第二電極的材料分別包括鋁、金、銀、鈦、鎳、銅、鉭、鎢、氮化鈦(TiN)和/或包覆氮化鈦之鋁。
6. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中該光電轉換層更包括一修飾層，該修飾層位於該感光層上以減少該感光層的表面或晶隙間的缺陷，該修飾層材料係為富勒烯衍生物(PCBM)或是其它減少懸浮鍵的材料。
7. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中該載子傳輸層與該畫素電極形成一能障係大於該影像感測器的一操作電壓。
8. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，該載子傳輸層位於該感光層與該畫素電極之間。
9. 一種影像感測器，包括：一畫素感測電路；一畫素隔離結構，設置於該畫素感測電路上； 一畫素電極，設置於該畫素感測電路上，該畫素電極包括一第一電極和一第二電極，且該第一電極和該第二電極電性連接至該畫素感測電路，其中該第一電極和該第二電極彼此係共平面；以及一光電轉換層，設置於該畫素感測電路上，其中該光電轉換層位於該畫素隔離結構之中，且該光電轉換層的一頂表面低於該畫素隔離結構的一頂表面。
10. 如申請專利範圍第9項所述之影像感測器，其中該光電轉換層的該頂表面和該畫素隔離結構的該頂表面之一高度差係為大於0。
11. 如申請專利範圍第9項所述之影像感測器，其中該畫素隔離結構更包括複數個非導電層，位於該第一電極和該第二電極之上，該畫素隔離結構的該頂表面係為該些非導電層的複數個頂表面。
12. 如申請專利範圍第9項所述之影像感測器，其中該畫素隔離結構更包括複數個非導電層，位於該第一電極和該第二電極之間，該畫素隔離結構的該頂表面係為該些非導電層的複數個頂表面。
13. 如申請專利範圍第9項所述之影像感測器，其中該畫素隔離結構更包括複數個金屬層，該些金屬層係為該畫素電極之該 第一電極或是該第二電極，該畫素隔離結構的該頂表面係為該些金屬層的複數個頂表面。
14. 如申請專利範圍第9項所述之影像感測器，其中該畫素隔離結構更包括複數個金屬層及複數個非導電層，該些金屬層設置於該些非導電層上，該畫素隔離結構的該頂表面係為該些金屬層的複數個頂表面。
15. 如申請專利範圍第9項所述之影像感測器，其中該畫素隔離結構定義複數個畫素區，該光電轉換層具有分隔開來的複數個光電轉換層區塊，且各該光電轉換層區塊對應各該畫素區設置。
16. 如申請專利範圍第9項所述之影像感測器，其中該光電轉換層包括一有機材料和一無機有機複合材料之至少其中之一。
17. 如申請專利範圍第16項所述之影像感測器，其中該光電轉換層包括量子點(quantum dot)材料、單晶鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛(methyl ammonium lead iodide perovskite)材料、多晶鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料、非晶相鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料或鈣鈦礦型結構甲基銨氯碘化鉛(methyl ammonium lead iodide chloride perovskite)材料。
18. 如申請專利範圍第9項所述之影像感測器，其中該光電 轉換層包括一感光層及一載子傳輸層，該載子傳輸層設置於該畫素電極和該感光層之間。
19. 如申請專利範圍第9項所述之影像感測器，其中該影像感測器具有複數個畫素區，該畫素感測電路包括複數個金屬層，該畫素電極包括複數個該第一電極和複數個該第二電極，各該畫素區中的該些第一電極係經由複數個第一連接柱與該些金屬層中和該畫素電極相隔一最短距離的一金屬層做電性連接，各該畫素區中的該些第二電極係經由複數個第二連接柱與該些金屬層中和該畫素電極相隔該最短距離的該金屬層做電性連接。
20. 如申請專利範圍第9項所述之影像感測器，其中該第一電極和該第二電極之其中一者環繞該第一電極和該第二電極之其中另一者。
21. 一種影像感測器，包括：一畫素感測電路，對應複數個畫素區；一畫素電極，設置於該畫素感測電路上，該畫素電極包括一第一電極和一第二電極且電性連接至該畫素感測電路，其中該第一電極與該第二電極係為共平面，該第一電極與該第二電極具有不同極性；以及一光電轉換層，設置於該畫素感測電路上，且該光電轉換層具有複數個光電轉換層區塊，各個該些光電轉換層區塊分別對應至各個該些畫素區，且該些光電轉換層區塊彼此係經由一畫素隔 離溝槽分隔開來。
22. 如申請專利範圍第21項所述之影像感測器，其中該光電轉換層位於該畫素電極上，且該光電轉換層的一頂表面高於該畫素電極的一頂表面。
23. 如申請專利範圍第21項所述之影像感測器，其中該光電轉換層包括量子點材料、單晶鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料、多晶鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料、非晶相鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料或鈣鈦礦型結構甲基銨氯碘化鉛材料。
24. 一種影像感測器的製造方法，包括：提供一畫素感測電路，對應複數個畫素區；設置一畫素電極於該畫素感測電路上，該畫素電極包括一第一電極和一第二電極且電性連接至該畫素感測電路，其中該第一電極與該第二電極係為共平面，該第一電極與該第二電極具有不同極性；以及設置一光電轉換層於該畫素感測電路上，且該光電轉換層具有複數個光電轉換層區塊，各個該些光電轉換層區塊分別對應至各個該些畫素區，且該些光電轉換層區塊彼此係經由一畫素隔離溝槽分隔開來。
25. 如申請專利範圍第24項所述之影像感測器的製造方法，其中設置該光電轉換層於該畫素感測電路上包括： 形成一光電轉換材料第一前驅物材料於該第一電極與該第二電極及圖案畫光阻上；移除部分(partly removing)該光電轉換材料第一前驅物材料以形成複數個第一材料部分，其中各個該些第一材料部分對應各個該些畫素區；以及提供一光電轉換材料第二前驅物材料與該些第一材料部分進行反應，以形成該光電轉換層。
26. 如申請專利範圍第25項所述之影像感測器的製造方法，其中移除部分該光電轉換材料第一前驅物材料包括：形成一圖案化光阻層於該畫素感測電路上，其中該圖案化光阻層位於該畫素感測電路之上和該光電轉換材料第一前驅物材料之間；以及進行一掀離(lift-off)製程以移除該圖案化光阻層以及部分該光電轉換材料第一前驅物材料。
27. 如申請專利範圍第25項所述之影像感測器的製造方法，其中該光電轉換材料第二前驅物材料係為氣體化合物。
28. 如申請專利範圍第24項所述之影像感測器的製造方法，其中該光電轉換層包括量子點材料、單晶鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料、多晶鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料、非晶相鈣鈦礦型結構甲基銨碘化鉛材料或鈣鈦礦型結構甲基銨氯碘化鉛材料。