一种胶体量子点图像传感器的客制化加工方法

本发明属于胶体量子点图像传感器领域，特别涉及一种胶体量子点图像传感器的客制化加工方法。

背景技术：

1、图像传感器(image sensor)是一种将光信号转换成电信号并进行放大、采样、模数转换等操作的设备，由感光器件和读出电路两大部分组成。胶体量子点图像传感器与传统的铟镓砷短波红外图像传感器在器件结构及集成方式有所不同，由于其响应波长可定制化以及集成工艺简单、成本低等优点得到了广泛研究。短波红外图像传感器在网络摄像头、自动驾驶以及工业检测等领域都得到了广泛的应用。

2、如图1所示，是基于smic 0.18μm标准cmos(complementary metal oxidesemiconductor)加工工艺的读出电路示意图。完成顶层金属制备后，在晶圆表面沉积氮化硅钝化层，然后刻蚀特定区域的氮化硅暴露出像素电路和用于引线键合的顶层金属。因此，晶圆表面有顶层金属和刻蚀的区域会有凸起和凹坑。传统的铟镓砷短波红外图像传感器在读出电路制备完成后，通过在像素电路刻蚀孔内生长铟柱，然后加热铟柱实现与铟镓砷器件的粘连。因此基于标准cmos工艺产生的凸起和凹坑不会对铟镓砷图像传感器的异质集成过程产生影响。

3、胶体量子点图像传感器采用溶液法异质集成工艺，凸起会导致旋涂过程中溶液回流，凹坑会使溶液堆积无法实现均匀涂覆。最终在溶液变干的过程中，应力不均匀会使器件产生裂缝，导致器件光响应和一致性变差，进而影响成像质量。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，为了解决标准cmos工艺与溶液法不兼容的问题，本发明提供了一种胶体量子点图像传感器的客制化加工方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种胶体量子点图像传感器的客制化加工方法，包括以下步骤：

3、客制化前道工艺：对图像传感器进行通孔，并在所述通孔内填充金属，形成像素电极区域；对所述图像传感器刻蚀，使所述图像传感器的读出电路中需要引出的端口暴露；将所述读出电路表面磨平；

4、客制化后道工艺：在所述像素电极区域表面蒸镀一层钛金，且所述钛金覆盖面积大于所述像素电极区域面积；

5、其中，所述客制化前道工艺及客制化后道工艺在所述图像传感器中顶层金属的钝化层沉积完成之后进行。

6、优选的，所述填充金属为金属w

7、优选的，所述通孔为在所述图像传感器的顶层金属钝化层上通孔，所述通孔穿透了所述顶层金属的钝化层。

8、优选的，所述对所述图像传感器刻蚀具体为：在所述图像传感器的顶层金属钝化层上刻蚀，使所述顶层金属钝化层上形成读出电路端口。

9、优选的，所述读出电路表面通过晶圆化学机械抛光的方式磨平。

10、优选的，所述客制化后道工艺具体包括：

11、在所述读出电路表面涂抹光刻胶；

12、去除所述像素电极区域上的光刻胶，并在此基础上，在所述读出电路表面蒸镀一层钛金；

13、去除剩余的光刻胶及覆盖在光刻胶上的钛金，使所述像素电极区域表面上镀有一层钛金，形成像素电极；且所述钛金覆盖面积大于所述像素电极区域面积。

14、优选的，所述去除所述像素电极区域上的光刻胶中，所述去除的光刻胶覆盖面积大于所述像素电极区域面积。

15、优选的，所述在所述读出电路表面蒸镀一层钛金具体为：通过电子束在所述读出电路表面蒸镀一层金属ti后，再蒸镀一层金属au；所述金属au厚度大于所述金属ti。

16、优选的，所述金属ti厚度为10～30nm；所述金属au厚度为50～70nm。

17、优选的，所述通孔为5×5阵列的通孔，且所述像素电极区域面积为4μm×4μm。

18、实施本发明实施例，具有如下有益效果：

19、(1)本发明实施例通过客制化前道工艺为客制化后道工艺提供电气连接和平坦的表面，再通过客制化后道工艺主要实现像素电极的制备与扩大化，提高了填充因子，方便后续像素电路与胶体量子点器件连接。解决了标准cmos工艺与溶液法异质集成不兼容的问题，实现了胶体量子点与读出电路的一体化集成。

技术特征：

1.一种胶体量子点图像传感器的客制化加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的胶体量子点图像传感器的客制化加工方法，其特征在于，所述填充金属为金属w。

3.根据权利要求1所述的胶体量子点图像传感器的客制化加工方法，其特征在于，所述通孔为在所述图像传感器的顶层金属钝化层上通孔，所述通孔穿透了所述顶层金属的钝化层。

4.根据权利要求1所述的胶体量子点图像传感器的客制化加工方法，其特征在于，所述对所述图像传感器刻蚀具体为：在所述图像传感器的顶层金属钝化层上刻蚀，使所述顶层金属钝化层上形成读出电路端口。

5.根据权利要求1所述的胶体量子点图像传感器的客制化加工方法，其特征在于，所述读出电路表面通过晶圆化学机械抛光的方式磨平。

6.根据权利要求1所述的胶体量子点图像传感器的客制化加工方法，其特征在于，所述客制化后道工艺具体包括：

7.根据权利要求6所述的胶体量子点图像传感器的客制化加工方法，其特征在于，所述去除所述像素电极区域上的光刻胶中，所述去除的光刻胶覆盖面积大于所述像素电极区域面积。

8.根据权利要求6所述的胶体量子点图像传感器的客制化加工方法，其特征在于，所述在所述读出电路表面蒸镀一层钛金具体为：通过电子束在所述读出电路表面蒸镀一层金属ti后，再蒸镀一层金属au；所述金属au厚度大于所述金属ti。

9.根据权利要求8所述的胶体量子点图像传感器的客制化加工方法，其特征在于，所述金属ti厚度为10～30nm；所述金属au厚度为50～70nm。

10.根据权利要求1所述的胶体量子点图像传感器的客制化加工方法，其特征在于，所述通孔为5×5阵列的通孔，且所述像素电极区域面积为4μm×4μm。

技术总结本发明公开了一种胶体量子点图像传感器的客制化加工方法，包括以下步骤：客制化前道工艺：对图像传感器进行通孔，并在所述通孔内填充金属，形成像素电极区域；对所述图像传感器刻蚀，使所述图像传感器的读出电路中需要引出的端口暴露；将所述读出电路表面磨平；客制化后道工艺：在所述像素电极表面蒸镀一层钛金，且所述钛金覆盖面积大于所述像素电极面积。本发明实施例通过客制化前道工艺和客制化后道工艺解决了标准CMOS工艺与溶液法异质集成之间不兼容的问题，实现了胶体量子点器件与读出电路的异质集成。技术研发人员：刘冬生,韩理想,李豪,张艺晖,唐江,高亮受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：技术公布日：2024/12/2