光電二極管及其形成方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種形成光電二極管的方法。該方法包括：在襯底上方形成與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一底電極和與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二底電極；在襯底上方形成介電層；對(duì)襯底上方的介電層進(jìn)行圖案化；在襯底上方形成光轉(zhuǎn)換層；以及在光轉(zhuǎn)換層上方形成頂電極；在頂電極上方形成濾色鏡層，其中，介電層的至少一部分使濾色鏡層中與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一部分與濾色鏡層中與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二部分分離，并且介電層的折射率低于濾色鏡層的折射率。本發(fā)明還提供了一種光電二極管。
【專(zhuān)利說(shuō)明】光電二極管及其形成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本專(zhuān)利文獻(xiàn)中描述的技術(shù)總體涉及半導(dǎo)體工藝，更具體地，涉及光電二極管W及 形成光電二極管的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著光電技術(shù)的改進(jìn)，使用圖像技術(shù)的產(chǎn)品(諸如數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、和攝像機(jī)）變 得更加普及。在圖像傳感器的制造工藝中，光電二極管通過(guò)濾色鏡能夠感測(cè)不同顏色，諸 女口，紅色、綠色和藍(lán)色。通常，每一個(gè)光電二極管僅感測(cè)一種特定的顏色。然而，傳統(tǒng)光電二 極管結(jié)構(gòu)可能存在嚴(yán)重的串?dāng)_問(wèn)題，該是因?yàn)閺膬A斜角接收的光可能會(huì)干擾鄰近像素。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)本發(fā)明描述的內(nèi)容，提供了用于形成光電二極管的方法和系統(tǒng)。示例性的第 一方法包括：在襯底上方，形成與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一底電極和與第二像素相對(duì)應(yīng)的第 二底電極；在襯底上方形成介電層；對(duì)襯底上方的介電層進(jìn)行圖案化；在襯底上方形成光 轉(zhuǎn)換層；在光轉(zhuǎn)換層上方形成頂電極；W及在頂電極上方形成濾色鏡層，其中，介電層的至 少一部分將濾色鏡層中與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一部分與濾色鏡層中與第二像素相對(duì)應(yīng)的 第二部分分離，并且介電層的折射率低于濾色鏡層的折射率。
[0004] 第一不例性二極管包括；襯底；位于襯底上方與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一底電極； 位于襯底上方與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二底電極；位于第一底電極和第二底電極上方的光轉(zhuǎn) 換層；位于光轉(zhuǎn)換層上方的頂電極；位于頂電極上方的濾色鏡層；W及介電層，用于將濾色 鏡層中與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一部分與濾色鏡層中與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二部分分離，其 中，介電層的折射率低于濾色鏡層的折射率。第二示例性光電二極管包括；襯底；位于襯底 上方與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一底電極；位于襯底上方與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二底電極；位 于第一底電極和第二底電極上方的光轉(zhuǎn)換層；位于光轉(zhuǎn)換層上方的頂電極；位于頂電極上 方的濾色鏡層；W及介電層，用于將光轉(zhuǎn)換層中與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一部分與光轉(zhuǎn)換層 中與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二部分分離，其中，介電層的折射率低于光轉(zhuǎn)換層的折射率。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種光電二極管，包括；襯底；第一底電極，位于襯 底上方，與第一像素相對(duì)應(yīng)；第二底電極，位于襯底上方，與第二像素相對(duì)應(yīng)；光轉(zhuǎn)換層，位 于第一底電極和第二底電極上方；頂電極，位于光轉(zhuǎn)換層上方；濾色鏡層，位于頂電極上 方；W及介電層，用于將濾色鏡層中與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一部分與濾色鏡層中與第二像 素相對(duì)應(yīng)的第二部分分離，介電層的折射率低于濾色鏡層的折射率。
[0006] 優(yōu)選地，頂電極包括氧化鋼錫。
[0007] 優(yōu)選地，光轉(zhuǎn)換層包括有機(jī)膜。
[0008] 優(yōu)選地，該光電二極管還包括：讀出電路，設(shè)置在襯底上方。
[0009] 優(yōu)選地，該光電二極管還包括：微透鏡層，設(shè)置在濾色鏡層上方。
[0010] 優(yōu)選地，濾色鏡層中與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一部分是紅濾色鏡；W及濾色鏡層中 與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二部分是綠濾色鏡。
[0011] 優(yōu)選地，介電層包括：與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一柵格和與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二 柵格。
[0012] 優(yōu)選地，該光電二極管還包括；第二介電層，用于將光轉(zhuǎn)換層中與第一像素相對(duì)應(yīng) 的第一部分與光轉(zhuǎn)換層中與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二部分分離，第二介電層的折射率低于光 轉(zhuǎn)換層的折射率。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種光電二極管，包括；襯底；第一底電極，位于 襯底上方，與第一像素相對(duì)應(yīng)；第二底電極，位于襯底上方，與第二像素相對(duì)應(yīng)；光轉(zhuǎn)換層， 位于第一底電極和第二底電極上方；頂電極，位于光轉(zhuǎn)換層上方；濾色鏡層，位于頂電極上 方；W及介電層，用于將光轉(zhuǎn)換層中與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一部分與光轉(zhuǎn)換層中與第二像 素相對(duì)應(yīng)的第二部分分離，介電層的折射率低于光轉(zhuǎn)換層的折射率。
[0014] 優(yōu)選地，頂電極包括氧化鋼錫。
[0015] 優(yōu)選地，光轉(zhuǎn)換層包括有機(jī)膜。
[0016] 優(yōu)選地，該光電二極管還包括：讀出電路，設(shè)置在襯底上方。
[0017] 優(yōu)選地，該光電二極管還包括：微透鏡層，設(shè)置在濾色鏡層上方。
[0018] 優(yōu)選地，介電層包括：與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一柵格和與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二 柵格。
[0019] 優(yōu)選地，該光電二極管還包括；第二介電層，用于將濾色鏡層中與第一像素相對(duì)應(yīng) 的第一部分與濾色鏡層中與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二部分分離，第二介電層的折射率低于濾 色鏡層的折射率。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種形成光電二極管的方法，包括；在襯底上方形 成與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一底電極和與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二底電極；在襯底上方形成介 電層；對(duì)襯底上方的介電層進(jìn)行圖案化；在襯底上方形成光轉(zhuǎn)換層；在光轉(zhuǎn)換層上方形成 頂電極；W及在頂電極上方形成濾色鏡層，其中，介電層的至少一部分將濾色鏡層中與第一 像素相對(duì)應(yīng)的第一部分與濾色鏡層中與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二部分分離，并且介電層的折 射率低于濾色鏡層的折射率。
[0021] 優(yōu)選地，該方法還包括；在濾色鏡層上方形成微透鏡層。
[0022] 優(yōu)選地，在光轉(zhuǎn)換層上方形成濾色鏡層還包括；通過(guò)紅濾色鏡工藝形成濾色鏡層 中與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一部分，并且通過(guò)綠濾色鏡工藝形成濾色鏡層中與第二像素相對(duì) 應(yīng)的第二部分。
[0023] 優(yōu)選地，對(duì)襯底上方的介電層進(jìn)行圖案化還包括：圖案化介電層，W形成與第一像 素相對(duì)應(yīng)的第一柵格和與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二柵格。
[0024] 優(yōu)選地，該方法還包括：在襯底上方形成第二介電層；W及對(duì)位于襯底上方的第 二介電層進(jìn)行圖案化，其中，第二介電層的至少一部分將光轉(zhuǎn)換層中與第一像素相對(duì)應(yīng)的 第一部分與光轉(zhuǎn)換層中與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二部分分離，并且第二介電層的折射率低于 光轉(zhuǎn)換層的折射率。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1至圖7是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于形成光電二極管的一系列工藝階段 期間的示圖。
[0026] 圖8至圖12是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于形成光電二極管的一系列工藝階 段期間的示圖。
[0027] 圖13至圖21是根據(jù)本發(fā)明的第H實(shí)施例的用于形成光電二極管的一系列工藝階 段期間的示圖。
[002引圖22是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光電二極管的示圖。
[0029] 圖23是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光電二極管的示圖。
[0030] 圖24是根據(jù)本發(fā)明的第H實(shí)施例的光電二極管的示圖。
[0031] 圖25是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的用于形成光電二極管的流程圖。
[0032] 圖26是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的用于形成光電二極管的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033] 現(xiàn)在參考附圖中所示的示例性實(shí)施例。在可能的情況下，附圖中相同的參考標(biāo)號(hào) 將用于代表相同或相似的部件。
[0034] 圖1至圖7是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于形成光電二極管的一系列工藝階段 期間的示圖。如圖1中所示，可W在光電二極管100中提供位于襯底(未示出）上方的讀出 電路102?？蒞在讀出電路102上方提供在后段制程中用于保護(hù)通孔107的覆蓋層104。例 女口，覆蓋層104可W是氮化娃或碳化娃。例如，通孔107可W是鉛-銅或銅?？蒞在覆蓋層 104上方提供在后段制程中用于底電極110U12和其他金屬層(未示出）之間的電隔離的第 一介電層106?？蒞在第一介電層106上方提供用于底電極110、112之間的電隔離的第二 介電層108。例如，介電層106、108可W是氧化物或其他隔離材料。底電極110、112可W是 任何金屬或合金，諸如，鉛-銅和銅。第一底電極110可W與第一像素114相對(duì)應(yīng)，而第二 底電極112可W與第二像素116相對(duì)應(yīng)。
[0035] 如圖2所示，可W在第二介電層108和底電極110、112上提供第H介電層202。還 可W在襯底(未示出）上方提供第H介電層202。
[003引如圖3所示，掩模巧示出河用于限定第立介電層202的蝕刻區(qū)。例如，可W通過(guò) 干蝕刻工藝去除部分第H介電層202, W形成與第一像素114相對(duì)應(yīng)的第一柵格302和與 第二像素116相對(duì)應(yīng)的第二柵格304。可W通過(guò)第H介電層202的部分306分離第一柵格 302和第二柵格304。
[0037] 如圖4所示，可W在第二介電層108和底電極110、112上形成光轉(zhuǎn)換層401。第H 介電層202的部分306將光轉(zhuǎn)換層401中與第一像素114相對(duì)應(yīng)的第一部分402與光轉(zhuǎn)換 層401中與第二像素116相對(duì)應(yīng)的第二部分404界定開(kāi)。光轉(zhuǎn)換層401可W是有機(jī)膜，諸 女口，苯基-C61-下酸甲基醋（PCBM)或聚（3-己基喔吩）（P3HT)。第H介電層202的折射率 低于光轉(zhuǎn)換層401的折射率。例如，光轉(zhuǎn)換層401的折射率可W為約1. 6至2,而第H介電 層202的折射率可W小于1. 5。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換層401的厚度可W是100納米 至幾微米。
[003引如圖5所示，可W在光轉(zhuǎn)換層401上方形成頂電極502。例如，頂電極502可W是 氧化鋼錫層。在本發(fā)明的實(shí)施例中，頂電極502的厚度可W是50納米至500納米。
[0039] 如圖6所示，可W在頂電極502上形成濾色鏡層601。還可W在光轉(zhuǎn)換層401上 方提供濾色鏡層601。在本發(fā)明的實(shí)施例中，可W通過(guò)綠濾色鏡工藝，形成濾色鏡層601中 與第一像素114相對(duì)應(yīng)的第一部分602 ; W及通過(guò)紅濾色鏡工藝，形成濾色鏡層601中與第 二像素116相對(duì)應(yīng)的第二部分604。在本發(fā)明的實(shí)施例中，濾色鏡層601的厚度可W是0. 3 微米至1微米。
[0040] 如圖7所示，可W在濾色鏡層601上方形成微透鏡層701。微透鏡層701的第一部 分702可W與第一像素114相對(duì)應(yīng)，而微透鏡層701的第二部分704可W與第二像素116 相對(duì)應(yīng)?？蒞在頂電極502和底電極110U12之間施加偏壓，W觸發(fā)可增強(qiáng)底電極110U12 收集由光轉(zhuǎn)換層401轉(zhuǎn)換的空穴或電子的電場(chǎng)。
[0041] 因?yàn)榈贖介電層202中分離光轉(zhuǎn)換層401的部分306可改變光的方向，所W穿過(guò) 微透鏡層701的第一部分702、濾色鏡層601的第一部分602 W及光轉(zhuǎn)換層401的第一部分 402的光可能不會(huì)穿過(guò)光轉(zhuǎn)換層401的第二部分404。
[0042] 可W發(fā)生全內(nèi)反射，并且其是當(dāng)擴(kuò)散波相對(duì)于表面的法線W大于特定臨界角的角 到達(dá)媒介邊界時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。例如，根據(jù)公式策= 假設(shè)光轉(zhuǎn)換層401的折射率 (此時(shí)與nl相對(duì)應(yīng)）是2,而第H介電層202的折射率(此時(shí)與n2相對(duì)應(yīng)）是1. 5,臨界角可 W為約49度。
[0043] 當(dāng)光線750相對(duì)于第H介電層202的側(cè)向表面706的法線W大于臨界角（49度） 的角度到達(dá)光轉(zhuǎn)換層401和第H介電層202的部分306之間的邊界時(shí)，光線750不能穿過(guò) 第H介電層202的部分306而是被反射。因此，穿過(guò)濾色鏡層601中與第一像素114相對(duì) 應(yīng)的第一部分602的光線750不能穿過(guò)光轉(zhuǎn)換層401中與第二像素116相對(duì)應(yīng)的第二部分 404。與第二像素116相對(duì)應(yīng)的電極112不能接收由穿過(guò)第一像素114的光線750轉(zhuǎn)換的 空穴或電子。在本發(fā)明的實(shí)施例中，可W降低光電二極管100中的像素114U16之間的光 線串?dāng)_。
[0044] 圖8至圖12是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于形成光電二極管的一系列工藝階 段期間的示圖。如圖8所示，可W在光電二極管800中提供位于襯底(未示出）上方的讀出 電路802?？蒞在讀出電路802上方提供在后段制程中用于保護(hù)通孔807的覆蓋層804。例 女口，覆蓋層804可W是氮化娃或碳化娃。例如，通孔807可W是鉛-銅或銅?？蒞在覆蓋層 804上方提供在后段制程中用于底電極810、812和其他金屬層(未示出)之間電隔離的介電 層806?？蒞在介電層806上方提供用于底電極810和812之間電隔離的介電層808。例 女口，介電層806和808可W是氧化物或任何隔離材料。底電極810和812可W是任何金屬 或合金，諸如，鉛-銅和銅。底電極810可W與第一像素814相對(duì)應(yīng)，而底電極812可W與 第二像素814相對(duì)應(yīng)。
[0045] 可W在介電層808 W及底電極810和812上形成光轉(zhuǎn)換層818。光轉(zhuǎn)換層818可 W是有機(jī)膜，諸如，苯基-C61-下酸甲基醋（PCBM)或聚（3-己基喔吩）（P3HT)。在光轉(zhuǎn)換 層818上方形成頂電極820。例如，頂電極820可W是氧化鋼錫層。
[0046] 如圖9所示，可W在頂電極820上提供介電層902。如圖10所示，掩模(未示出)可 用來(lái)限定介電層902的蝕刻區(qū)。例如，可W通過(guò)干蝕刻工藝去除介電層902的一部分，W形 成與第一像素814相對(duì)應(yīng)的第一柵格1002和與第二像素816相對(duì)應(yīng)的第二柵格1004。第 一柵格1002和第二柵格1004可W通過(guò)介電層902的部分1006分離。
[0047] 如圖11所示，可W在頂電極820上形成濾色鏡層1101。在本發(fā)明的實(shí)施例中，可 W通過(guò)綠濾色鏡工藝形成濾色鏡層1101中與第一像素814相對(duì)應(yīng)的第一部分1102 ;并且 可W通過(guò)紅濾色鏡工藝形成濾色鏡層1101中與第二像素816相對(duì)應(yīng)的第二部分1104。在 本發(fā)明的實(shí)施例中，濾色鏡層1101的厚度可W是0. 3微米至1微米。
[0048] 介電層902的部分1006將濾色鏡層1101中與第一像素814相對(duì)應(yīng)的第一部分 1102與濾色鏡層1101中與第二像素816相對(duì)應(yīng)的第二部分1104界定開(kāi)。介電層902的折 射率可W低于濾色鏡層1101的折射率。例如，濾色鏡層1101的折射率可W為約1. 6至2， 而介電層902的折射率可W小于1. 5。
[0049] 如圖12所示，可W在濾色鏡層1101上方形成微透鏡層1201。微透鏡層1201的 第一部分1202可W與第一像素814相對(duì)應(yīng)，而微透鏡層1201的第二部分1204可W與第二 像素816相對(duì)應(yīng)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，形成光電二極管800?？蒞在頂電極802和底電 極810、812之間施加偏壓，W觸發(fā)可增強(qiáng)底電極810和812收集由光轉(zhuǎn)換層818轉(zhuǎn)換成的 空穴或電子的電場(chǎng)。
[0050] 因?yàn)榻殡妼?02中分離濾色鏡層1101的部分1006可W改變光線的方向，所W穿 過(guò)微透鏡層1201的第一部分1202和濾色鏡層1101的第一部分1102的光線不能穿過(guò)濾色 鏡層1101的第二部分1104。
[0051] 可W發(fā)生全內(nèi)反射，并且其是當(dāng)擴(kuò)散波相對(duì)于表面的法線W大于特定臨界角的角 到達(dá)媒質(zhì)邊界時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。例如，根據(jù)公式兔= wcsin^假設(shè)濾色鏡層1101的折射率 (此時(shí)與nl相對(duì)應(yīng)）是2,而介電層902的折射率(此時(shí)與n2相對(duì)應(yīng)）是1. 5,臨界角可W為 約49度。當(dāng)光線1250相對(duì)于介電層902的側(cè)向表面1206的法線W大于臨界角（49度)的 角度到達(dá)濾色鏡層1101和介電層902的部分1006之間的邊界時(shí)，光線1250不能穿過(guò)介電 層902的部分1006而是被反射。
[0052] 因此，穿過(guò)濾色鏡層1101中與第一像素814相對(duì)應(yīng)的第一部分1102的光線1250 不能穿過(guò)光轉(zhuǎn)換層818中與第二像素816相對(duì)應(yīng)的部分。與第二像素816相對(duì)應(yīng)的電極 812不能接收由穿過(guò)第一像素814的光1250轉(zhuǎn)換成的空穴或電子。在本發(fā)明的實(shí)施例中， 可W減少光電二極管800中的像素814、816之間的光線串?dāng)_。
[0053] 圖13至圖21是根據(jù)本發(fā)明的第H實(shí)施例的用于形成光電二極管的一系列工藝階 段期間的示圖。如圖13所示，可W在光電二極管1300中提供位于襯底(未示出）上方的讀 出電路1302。可W在讀出電路1302上方提供在后段制程中用于保護(hù)通孔1307的覆蓋層 1304。例如，覆蓋層1304可W是氮化娃或碳化娃。例如，通孔1307可W是鉛-銅或銅?？?W在覆蓋層1304上方提供在后段制程中用于底電極1310和1312與其他金屬層(未示出)之 間電隔離的介電層1306?？蒞在介電層1306上方提供用于底電極1310和1312之間電隔 離的介電層1308。例如，介電層1306和1308可W是氧化物或任何隔離材料。底電極1310 和1312可W是任何金屬或合金，諸如，鉛-銅和銅。第一底電極1310可W與第一像素1314 相對(duì)應(yīng)，而第二底電極1312可W與第二像素1316相對(duì)應(yīng)。
[0054] 如圖14所示，可W在介電層1308和底電極1310和1312上提供介電層1402。還 可W在襯底(未示出）上方提供介電層1402。
[005引如圖15所示，掩模可用于巧示出）限定介電層1402的蝕刻區(qū)。例如，可W通過(guò)干 蝕刻工藝去除介電層1402的一部分，W形成介電層1402中與第一像素1314相對(duì)應(yīng)的第一 柵格1502 W及介電層1402中與第二像素1316相對(duì)應(yīng)的第二柵格1504?？蒞通過(guò)介電層 1402的部分1506分離介電層1402的第一柵格1502和介電層1402的第二柵格1504。
[0056] 如圖16所示，可W在介電層1308 W及底電極1310和1312上形成光轉(zhuǎn)換層1601。 可W在襯底(未不出）上方提供光轉(zhuǎn)換層1601。介電層1402的部分1506可W將光轉(zhuǎn)換層 1601中與第一像素1314相對(duì)應(yīng)的第一部分1602與光轉(zhuǎn)換層1601中與第二像素1316相 對(duì)應(yīng)的第二部分1604界定開(kāi)。光轉(zhuǎn)換層1601可W是有機(jī)膜，諸如，苯基-C61-下酸甲基醋 (PCBM)或聚（3-己基喔吩）（P3HT)。介電層1402的折射率低于光轉(zhuǎn)換層1601的折射率。 例如，光轉(zhuǎn)換層1601的折射率可W為約1. 6至2,而介電層1402的折射率可W小于1. 5。在 本發(fā)明的實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換層1601的厚度可W是100納米至幾微米。
[0057] 如圖17所示，在光轉(zhuǎn)換層1601上方形成頂電極1702。頂電極1702可W是氧化鋼 錫層。在本發(fā)明的實(shí)施例中，頂電極1702的厚度可W是50納米至500納米。
[0058] 如圖18所示，可W在頂電極1702上提供介電層1802。
[005引如圖19所示，掩模巧示出）可用于限定介電層1802的蝕刻區(qū)。例如，可W通過(guò) 干蝕刻工藝去除介電層1802的一部分，W形成介電層1802中與第一像素1314相對(duì)應(yīng)的第 一柵格1902和介電層1802中與第二像素1316相對(duì)應(yīng)的第二柵格1904。可W通過(guò)介電層 1802的部分1906分離介電層1802的第一柵格1902和介電層1802的第二柵格1904。
[0060] 如圖20所示，可W在頂電極1702上形成濾色鏡層2001。在本發(fā)明的實(shí)施例中，可 W通過(guò)綠濾色鏡工藝，形成濾色鏡層2001中與第一像素1314相對(duì)應(yīng)的第一部分2002 ;并 且通過(guò)紅濾色鏡工藝，形成濾色鏡層2001中與第二像素1316相對(duì)應(yīng)的第二部分2004。在 本發(fā)明的實(shí)施例中，濾色鏡層2001的厚度可W是0. 3微米至1微米。
[0061] 介電層1802的部分1906將濾色鏡層2001中與第一像素1314相對(duì)應(yīng)的第一部分 2002與濾色鏡層2001中與第二像素1316相對(duì)應(yīng)的第二部分2004界定開(kāi)。介電層1802的 折射率低于濾色鏡層2001的折射率。例如，濾色鏡層2001的折射率可W為約1. 6至2,而 介電層1802的折射率可W小于1. 5。
[0062] 如圖21所示，在濾色鏡層2001上方形成微透鏡層2101。微透鏡層2101的第一部 分2102可W與第一像素1314相對(duì)應(yīng)，而微透鏡層2101的第二部分2104可W與第二像素 1316相對(duì)應(yīng)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，形成光電二極管1300?？蒞在頂電極1702與底電極 1310和1312之間施加偏壓，W觸發(fā)可增強(qiáng)底電極1310和1312收集由光轉(zhuǎn)換層1601轉(zhuǎn)換 成的空穴或電子的電場(chǎng)。
[0063] 因?yàn)榻殡妼?402中分離光轉(zhuǎn)換層1601的部分1506可W改變光線的方向，所W穿 過(guò)微透鏡層2101的第一部分2102、濾色鏡層2001的第一部分2002 W及光轉(zhuǎn)換層1601的 第一部分1602的光線不能穿過(guò)光轉(zhuǎn)換層1601的第二部分1604。
[0064] 可W發(fā)生全內(nèi)反射，并且其是當(dāng)擴(kuò)散波相對(duì)于表面的法線W大于特定臨界角的角 到達(dá)媒質(zhì)邊界時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。例如，根據(jù)公式假設(shè)光轉(zhuǎn)換層1601的折射 率(此時(shí)與nl相對(duì)應(yīng)）是2,而介電層1402的折射率(此時(shí)與n2相對(duì)應(yīng)）是1. 5,臨界角可 W為約49度。當(dāng)光線2150相對(duì)于介電層1402的側(cè)向表面2106的法線W大于臨界角（49 度)的角度到達(dá)光轉(zhuǎn)換層1601和介電層1402的部分1506之間的邊界時(shí)，光線2150不能穿 過(guò)介電層1402的部分1506而是被反射。從而，穿過(guò)濾色鏡層2001中與第一像素1314相 對(duì)應(yīng)的第一部分2002的光線不能穿過(guò)光轉(zhuǎn)換層1601中與第二像素1316相對(duì)應(yīng)的第二部 分1604。與第二像素1316相對(duì)應(yīng)的電極1312不能接收由穿過(guò)第一像素1314的光線2150 轉(zhuǎn)換成的空穴或電子。在本發(fā)明的實(shí)施例中，可W減少光電二極管1300中的像素1314和 1316之間的光線串?dāng)_。
[0065] 因?yàn)榻殡妼?802中分離濾色鏡層1101的部分1906可能改變光線的方向，所W穿 過(guò)微透鏡層2101的第一部分2102和濾色鏡層2001的第一部分2002的光線不能穿過(guò)微透 鏡層2001的第二部分2004。
[0066] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，根據(jù)公式假設(shè)濾色鏡層2001的折射率(此 時(shí)與nl相對(duì)應(yīng)）是2,而介電層1802的折射率(此時(shí)與n2相對(duì)應(yīng)）是1. 5,臨界角可W為約 49度。當(dāng)光線2160相對(duì)于介電層1802的側(cè)向表面2108的法線W大于臨界角（49度）的 角到達(dá)濾色鏡層2001和介電層1802的部分1906之間的邊界時(shí)，光線2160不能穿過(guò)介電 層1802的部分1906而是被反射。
[0067] 因此，穿過(guò)濾色鏡層2001中與第一像素1314相對(duì)應(yīng)的第一部分2002的光線2160 不能穿過(guò)光轉(zhuǎn)換層1402中與第二像素1316相對(duì)應(yīng)的部分1604。與第二像素1316相對(duì)應(yīng) 的電極1312不能接收由穿過(guò)第一像素1314的光線2160轉(zhuǎn)換成的空穴或電子。在本發(fā)明 的實(shí)施例中，可W減少光電二極管800中的像素1314和1316之間的光線串?dāng)_。
[0068] 圖22是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光電二極管的示圖。如圖22所示，光電二極 管2200可W包括襯底(未示出）、光轉(zhuǎn)換層2202、濾色鏡層2204 W及介電層2206。在襯底 (未示出)上方設(shè)置光轉(zhuǎn)換層2202。在光轉(zhuǎn)換層2202上方設(shè)置濾色鏡層2204。介電層2206 的部分2230將光轉(zhuǎn)換層2202中與第一像素2212相對(duì)應(yīng)的第一部分2208與光轉(zhuǎn)換層2202 中與第二像素2214相對(duì)應(yīng)的第二部分2210界定開(kāi)。介電層2206的折射率可W低于光轉(zhuǎn) 換層2202的折射率。
[0069] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，光電二極管2200還包括設(shè)置在襯底(未示出)上方的底電極 2216和2218。底電極2216可W與第一像素2212相對(duì)應(yīng)，而底電極2218可W與第二像素 2214相對(duì)應(yīng)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光電二極管2200還包括頂電極2220。頂電極2220設(shè) 置在光轉(zhuǎn)換層2202上方。在本發(fā)明的實(shí)施例中，頂電極2220是氧化鋼錫層。在本發(fā)明的 實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換層2202是有機(jī)膜層。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光電二極管2200還包括讀出 電路2222。讀出電路2222設(shè)置在襯底（未示出）上方。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光電二極管 2200還包括微透鏡層2224。微透鏡層2224設(shè)置在濾色鏡層2204上方。在本發(fā)明的實(shí)施 例中，濾色鏡層2204中與第一像素2212相對(duì)應(yīng)的第一部分2226是綠濾色鏡，而濾色鏡層 2204中與第二像素2214相對(duì)應(yīng)的第二部分2228是紅濾色鏡。在本發(fā)明的實(shí)施例中，介電 層2206包括與第一像素2212相對(duì)應(yīng)的第一柵格和與第二像素2214相對(duì)應(yīng)的第二柵格。
[0070] 圖23是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光電二極管的示圖。如圖23所示，另一個(gè)光 電二極管2300包括襯底(未示出）、光轉(zhuǎn)換層2302、濾色鏡層2304和介電層2306。光轉(zhuǎn)換層 2302設(shè)置在襯底（未示出）上方。濾色鏡層2304設(shè)置在光轉(zhuǎn)換層2302上方。介電層2306 的部分2326將濾色鏡層2304中與第一像素2312相對(duì)應(yīng)的第一部分2308與濾色鏡層2304 中與第二像素2314相對(duì)應(yīng)的第二部分2310界定開(kāi)。介電層2306的折射率低于濾色鏡層 2304的折射率。
[0071] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，光電二極管2300還包括設(shè)置在襯底(未示出)上方的底電極 2316和2318。底電極2316可W與第一像素2312相對(duì)應(yīng)，而底電極2318可W與第二像素 2314相對(duì)應(yīng)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光電二極管2300還包括頂電極2320。頂電極2320設(shè) 置在光轉(zhuǎn)換層2302上方。在本發(fā)明的實(shí)施例中，頂電極2320是氧化鋼錫層。在本發(fā)明的 實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換層2302是有機(jī)膜層。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光電二極管2300還包括讀出 電路2322。讀出電路2322設(shè)置在襯底(未示出）上方。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光電二極管 2300還包括微透鏡層2324。微透鏡層2324設(shè)置在濾色鏡層2304上方。在本發(fā)明的實(shí)施 例中，濾色鏡層2304中與第一像素2312相對(duì)應(yīng)的第一部分2308是綠濾色鏡，而濾色鏡層 2304中與第二像素2314相對(duì)應(yīng)的第二部分2310是紅濾色鏡。在本發(fā)明的實(shí)施例中，介電 層2306包括與第一像素2312相對(duì)應(yīng)的第一柵格和與第二像素2314相對(duì)應(yīng)的第二柵格。
[0072] 圖24是根據(jù)本發(fā)明的第H實(shí)施例的光電二極管的示圖。如圖24所示，又一個(gè)光 電二極管2400包括襯底(未示出）、光轉(zhuǎn)換層2402、濾色鏡層2404 W及介電層2406和2407。 光轉(zhuǎn)換層2402設(shè)置在襯底(未示出）上方。濾色鏡層2404設(shè)置在光轉(zhuǎn)換層2402上方。介 電層2406的部分2420將光轉(zhuǎn)換層2402中與第一像素2412相對(duì)應(yīng)的第一部分2408與光轉(zhuǎn) 換層2402中與第二像素2414相對(duì)應(yīng)的第二部分2410界定開(kāi)。介電層2406的折射率低于 光轉(zhuǎn)換層2402的折射率。介電層2407的部分2422還將濾色鏡層2404中與第一像素2412 相對(duì)應(yīng)的第一部分2416與濾色鏡層2404中與第二像素2414相對(duì)應(yīng)的第二部分2418界定 開(kāi)。介電層2407的折射率低于濾色鏡層2404的折射率。
[0073] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，光電二極管2400還包括設(shè)置在襯底(未示出)上方的底電極 2424和2426。底電極2424可W與第一像素2412相對(duì)應(yīng)，而底電極2426可W與第二像素 2414相對(duì)應(yīng)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光電二極管2400還包括頂電極2428。頂電極2428設(shè) 置在光轉(zhuǎn)換層2402上方。在本發(fā)明的實(shí)施例中，頂電極2428是氧化鋼錫層。在本發(fā)明的 實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換層2402是有機(jī)膜層。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光電二極管2400還包括讀出 電路2430。讀出電路2430設(shè)置在襯底(未示出）上方。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光電二極管 2400還包括微透鏡層2432。微透鏡層2432設(shè)置在濾色鏡層2404上方。在本發(fā)明的實(shí)施 例中，濾色鏡層2404中與第一像素2412相對(duì)應(yīng)的第一部分2416是綠濾色鏡，而濾色鏡層 2404中與第二像素2414相對(duì)應(yīng)的第二部分2418是紅濾色鏡。在本發(fā)明的實(shí)施例中，介電 層2406包括兩個(gè)柵格。介電層2406中的每一個(gè)柵格可W分別與第一像素2412和第二像 素2414相對(duì)應(yīng)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，介電層2407包括另外兩個(gè)柵格。介電層2407中的 每一個(gè)柵格可W分別與第一像素2412和第二像素2414相對(duì)應(yīng)。
[0074] 圖25是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的形成光電二極管的流程圖。如圖25所 示，提供了用于形成光電二極管的方法2500。該方法2500可W包括W下步驟：在襯底上方 形成與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一底電極和與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二底電極（S2502);在襯底 上方形成介電層（S2504);對(duì)襯底上方的介電層進(jìn)行圖案化（S2506);在襯底上方形成光轉(zhuǎn) 換層（S2508);在光轉(zhuǎn)換層上方形成頂電極（S2510) ; W及在頂電極上方形成濾色鏡層，其 中，介電層的至少一部分將濾色鏡層中與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一部分與濾色鏡層中與第二 像素相對(duì)應(yīng)的第二部分分離，并且介電層的折射率低于濾色鏡層的折射率（S2512)。
[00巧]圖26是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的用于形成光電二極管的流程圖。如圖 26所示，提供了用于形成光電二極管的方法2600。該方法2600可W包括W下步驟；在襯底 上方形成與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一底電極和與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二底電極（S2602);在 襯底上方形成介電層（S2604);對(duì)襯底上方的介電層進(jìn)行圖案化（S2606);在襯底上方形成 光轉(zhuǎn)換層（S2608);在光轉(zhuǎn)換層上方形成頂電極（S2610) 及在光轉(zhuǎn)換層上方形成濾色鏡 層，其中，介電層的至少一部分將光轉(zhuǎn)換層中與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一部分與光轉(zhuǎn)換層中 與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二部分分離，并且介電層的折射率低于光轉(zhuǎn)換層的折射率（S2612)。
[0076] 所撰寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)使用實(shí)例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且還使本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員能夠制造和使用本公開(kāi)。本發(fā)明中的可獲得專(zhuān)利的范圍包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員能夠想到的其他實(shí)例。
[0077] 相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在沒(méi)有一個(gè)或多個(gè)具體細(xì)節(jié)，或者通過(guò)其他替代方 式和/或額外的方法、材料或部件的情況下，可W實(shí)現(xiàn)多個(gè)實(shí)施例。可W不再詳細(xì)地示出或 描述熟知的結(jié)構(gòu)、材料或操作，W避免模糊本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的各個(gè)方面。圖中所示的多 個(gè)實(shí)施例是示例性實(shí)例表示，并且不必須按比例繪制。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可任何 合適方式組合特定特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性。在其他實(shí)施例中，可W包括多個(gè)額外的層和/ 或結(jié)構(gòu)，和/或可W省略所描述的特征。W最有利于理解本發(fā)明的方式，多個(gè)操作可W依次 被描述為多個(gè)不連續(xù)操作。然而，說(shuō)明書(shū)的順序應(yīng)該不被解釋為暗示該些操作必須是順序 依賴性的。特別是，不需要W表示的順序執(zhí)行該些操作?？刹煌谒鰧?shí)施例的順序 連續(xù)地或并行地執(zhí)行本文描述的操作?？蒞執(zhí)行和/或描述多種額外的操作。在附加實(shí)施 例中，可W省略多個(gè)操作。
[0078] 所撰寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)和W下權(quán)利要求可W包括諸如左、右、頂部、底部、上方、下方、向 上、向下、第一、第二等的術(shù)語(yǔ)，其僅用于說(shuō)明目的而不被解釋為限制。例如，指定相對(duì)垂 直位置的術(shù)語(yǔ)可W代表W下情況：襯底或集成電路的器件側(cè)(或有源表面）是襯底的"頂" 面；襯底可W實(shí)際上為任何定向，使得在標(biāo)準(zhǔn)地球參考框架中，襯底的"頂部"側(cè)可W低 于"底部"偵U，并且仍然落在術(shù)語(yǔ)"頂部"的意義內(nèi)。除非特別說(shuō)明，否則本文使用的術(shù)語(yǔ) "在...上"（包括在權(quán)利要求中）可W不表示第一層直接位于第二層"上"并且與第二層直 接接觸；在第一層和第一層上的第二層之間可W存在第H層或其他結(jié)構(gòu)?？蒞在多個(gè)位置 和方位上制造、使用或移動(dòng)本文使用的器件或物品的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到用 于圖中示出的多個(gè)部件的多種等效組合和替代。
【權(quán)利要求】
1. 一種光電二極管，包括： 襯底； 第一底電極，位于所述襯底上方，與第一像素相對(duì)應(yīng)； 第二底電極，位于所述襯底上方，與第二像素相對(duì)應(yīng)； 光轉(zhuǎn)換層，位于所述第一底電極和所述第二底電極上方； 頂電極，位于所述光轉(zhuǎn)換層上方； 濾色鏡層，位于所述頂電極上方；W及 介電層，用于將所述濾色鏡層中與所述第一像素相對(duì)應(yīng)的第一部分與所述濾色鏡層 中與所述第二像素相對(duì)應(yīng)的第二部分分離，所述介電層的折射率低于所述濾色鏡層的折射 率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電二極管，其中，所述頂電極包括氧化鋼錫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電二極管，其中，所述光轉(zhuǎn)換層包括有機(jī)膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電二極管，還包括：讀出電路，設(shè)置在所述襯底上方。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電二極管，還包括；微透鏡層，設(shè)置在所述濾色鏡層上方。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電二極管，其中，所述濾色鏡層中與所述第一像素相對(duì)應(yīng) 的第一部分是紅濾色鏡；W及所述濾色鏡層中與所述第二像素相對(duì)應(yīng)的第二部分是綠濾色 鏡。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電二極管，其中，所述介電層包括；與所述第一像素相對(duì)應(yīng) 的第一柵格和與所述第二像素相對(duì)應(yīng)的第二柵格。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電二極管，還包括；第二介電層，用于將所述光轉(zhuǎn)換層中與 所述第一像素相對(duì)應(yīng)的第一部分與所述光轉(zhuǎn)換層中與所述第二像素相對(duì)應(yīng)的第二部分分 離，所述第二介電層的折射率低于所述光轉(zhuǎn)換層的折射率。
9. 一種光電二極管，包括： 襯底； 第一底電極，位于所述襯底上方，與第一像素相對(duì)應(yīng)； 第二底電極，位于所述襯底上方，與第二像素相對(duì)應(yīng)； 光轉(zhuǎn)換層，位于所述第一底電極和所述第二底電極上方； 頂電極，位于所述光轉(zhuǎn)換層上方； 濾色鏡層，位于所述頂電極上方；W及 介電層，用于將所述光轉(zhuǎn)換層中與所述第一像素相對(duì)應(yīng)的第一部分與所述光轉(zhuǎn)換層 中與所述第二像素相對(duì)應(yīng)的第二部分分離，所述介電層的折射率低于所述光轉(zhuǎn)換層的折射 率。
10. -種形成光電二極管的方法，包括： 在襯底上方形成與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一底電極和與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二底電 極； 在所述襯底上方形成介電層； 對(duì)所述襯底上方的所述介電層進(jìn)行圖案化； 在所述襯底上方形成光轉(zhuǎn)換層； 在所述光轉(zhuǎn)換層上方形成頂電極；W及 在所述頂電極上方形成濾色鏡層， 其中，所述介電層的至少一部分將所述濾色鏡層中與第一像素相對(duì)應(yīng)的第一部分與所 述濾色鏡層中與第二像素相對(duì)應(yīng)的第二部分分離，并且所述介電層的折射率低于所述濾色 鏡層的折射率。
【文檔編號(hào)】H01L31/101GK104465848SQ201310684901
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】王子睿, 周耕宇, 莊君豪, 徐銘杰, 山下雄一郎, 劉人誠(chéng), 楊敦年 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司