图像传感器和电子设备的制作方法

1.公开了图像传感器和电子设备。


背景技术：

2.诸如相机的成像设备包括图像捕获元件，该图像捕获元件捕获图像并将捕获的图像存储为电信号。图像捕获元件可以包括图像传感器，其根据入射光波长将入射光分散为分开的分量并将每个分量转换为电信号。


技术实现要素：

3.一些示例实施方式提供具有能够减小厚度并提高灵敏度和波长选择性的新颖结构的图像传感器。
4.一些示例实施方式提供包括该图像传感器的电子设备。
5.根据一些示例实施方式，一种图像传感器可以包括：滤色器阵列；第一光电转换器件，配置为吸收第一光并将所吸收的第一光转换成第一电信号，该第一光是穿过滤色器阵列的光的一部分；以及第二光电转换器件，配置为吸收第二光并将所吸收的第二光转换成第二电信号，该第二光是穿过滤色器阵列和第一光电转换器件两者的光的至少一部分。第一光电转换器件可以包括彼此面对的第一电极和第二电极、以及在第一电极和第二电极之间并配置为选择性地吸收第一颜色和第二颜色的第一混合光的第一光电转换层。第二光电转换器件可以包括彼此面对的第三电极和第四电极、以及在第三电极和第四电极之间并配置为吸收包括第三颜色的光的第二光电转换层。第一颜色、第二颜色和第三颜色中的每种颜色可以是三原色之一，并且第一颜色、第二颜色和第三颜色可以彼此不同。图像传感器可以被配置为组合从第一光电转换器件转换的第一电信号和从第二光电转换器件转换的第二电信号以获得第一颜色、第二颜色和第三颜色的电信号。
6.图像传感器进一步可以包括支撑第一光电转换器件和第二光电转换器件的基板，并且该基板可以不包括任何硅基光电二极管。
7.第一光电转换层可以在基板的整个表面上。
8.滤色器阵列可以包括第一滤色器和第二滤色器，第一滤色器和第二滤色器每个是青色滤光器、黄色滤光器和品红色滤光器中的不同的一个，并且第一滤色器和第二滤色器可以配置为分别选择性地透射第二混合光和第三混合光，其中第二混合光和第三混合光两者都包括第三颜色。
9.第一滤色器和第二滤色器可以沿行和列交替地布置。
10.第一光电转换层可以包括配置为选择性地吸收第一颜色的光的第一光吸收材料和配置为选择性地吸收第二颜色的光的第二光吸收材料，或者第一光电转换层可以包括配置为选择性地吸收第一颜色和第二颜色的混合光的光吸收材料。
11.配置为选择性地吸收第一颜色的光的第一光吸收材料和配置为选择性地吸收第二颜色的光的第二光吸收材料可以在第一光电转换层中混合或堆叠。
12.第二光电转换层可以包括：配置为选择性地吸收包括第三颜色的光的光吸收材料；配置为选择性地吸收第三颜色和第一颜色的第二混合光的光吸收材料；配置为选择性地吸收第三颜色和第二颜色的第三混合光的光吸收材料；配置为选择性地吸收第一颜色、第二颜色和第三颜色的第四混合光的光吸收材料；或其任意组合。
13.图像传感器可以进一步包括在第一光电转换器件和第二光电转换器件之间的第三滤色器，第三滤色器配置为选择性地透射包括第三颜色的光。
14.滤色器阵列可以包括青色滤光器和黄色滤光器，第一颜色可以是蓝色，第二颜色可以是红色，第三颜色可以是绿色。
15.图像传感器可以进一步包括在第一光电转换器件和第二光电转换器件之间的绿色滤光器。
16.滤色器阵列可以包括品红色滤光器和青色滤光器，第一颜色可以是红色，第二颜色可以是绿色，第三颜色可以是蓝色。
17.图像传感器可以进一步包括在第一光电转换器件和第二光电转换器件之间的蓝色滤光器。
18.滤色器阵列可以包括黄色滤光器和品红色滤光器，第一颜色可以是绿色，第二颜色可以是蓝色，第三颜色可以是红色。
19.图像传感器可以进一步包括在第一光电转换器件和第二光电转换器件之间的红色滤光器。
20.图像传感器可以进一步包括配置为吸收第三光并且将所吸收的第三光转换为第三电信号的第三光电转换器件，第三光是红外波长光谱的至少一部分的光。
21.根据一些示例实施方式，一种图像传感器可以包括：配置为将第一颜色和第二颜色的第一混合光转换为第一电信号的第一光电转换器件、配置为将第三颜色的光转换为第二电信号的第二光电转换器件、以及支撑第一光电转换器件和第二光电转换器件的基板。第一光电转换器件和第二光电转换器件可以沿着基板的厚度方向堆叠。第一光电转换器件可以包括配置为选择性地吸收第一颜色和第二颜色的光的第一有机光吸收材料，第二光电转换器件可以包括配置为吸收第三颜色的光的第二有机光吸收材料。
22.第一光电转换器件可以包括配置为将第一颜色的光转换为电信号的第一部分、以及配置为将第二颜色的光转换为单独的电信号的第二部分。第一光电转换器件的第一部分和第二部分可以共同地包括配置为选择性地吸收第一颜色的光的特定有机光吸收材料和配置为选择性地吸收第二颜色的光的单独的有机光吸收材料，或者第一光电转换器件的第一部分和第二部分可以都包括配置为选择性地吸收第一颜色和第二颜色的混合光的第一有机光吸收材料。
23.第二光电转换器件可以包括：配置为选择性地吸收第三颜色的光的有机光吸收材料(例如，第二有机光吸收材料)；配置为选择性地吸收第三颜色和第一颜色的第二混合光的有机光吸收材料；配置为选择性地吸收第三颜色和第二颜色的第三混合光的有机光吸收材料；配置为选择性地吸收第一颜色、第二颜色和第三颜色的第四混合光的有机光吸收材料；或其任意组合。
24.基板可以不包括任何硅基光电二极管。
25.图像传感器可以进一步包括在第一光电转换器件上的滤色器阵列，其中滤色器阵
列包括配置为选择性地透射第一颜色和第三颜色的第二混合光的第一滤色器、以及配置为选择性地透射第二颜色和第三颜色的第三混合光的第二滤色器。
26.图像传感器可以进一步包括在第一光电转换器件和第二光电转换器件之间的第三滤色器，第三滤色器配置为选择性地透射第三颜色的光。
27.图像传感器可以进一步包括配置为吸收红外波长光谱的至少一部分的单独光并且将所吸收的单独光转换成单独的电信号的第三光电转换器件。
28.根据一些示例实施方式，提供了一种包括该图像传感器的电子设备。
29.图像传感器的性能可以被改善。
附图说明
30.图1是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的像素排列的示例的平面图；
31.图2是示出图1的图像传感器的单位像素组的示例的平面图；
32.图3是显示出图1和图2的图像传感器中的两个相邻像素的示例的示意性截面图；
33.图4是显示出图1和图2的图像传感器中的两个相邻像素的另一示例的示意性截面图；
34.图5是显示出图1的图像传感器的单位像素组的另一示例的平面图；
35.图6是示出图1和图5的图像传感器中的两个相邻像素的示例的示意性截面图；
36.图7是显示出图1和图5的图像传感器中的两个相邻像素的另一示例的示意性截面图；
37.图8是根据一些示例实施方式的电子设备的示意图；
38.图9是显示出根据示例1的光电转换器件的依照波长的外量子效率的曲线图；
39.图10是显示出根据示例1的光电转换器件的电流特性的曲线图；
40.图11是显示出根据示例2和3的光电转换器件的依照波长的外量子效率的曲线图；
41.图12是显示出根据示例2和3的光电转换器件的依照电场的最大外量子效率的曲线图；
42.图13是显示出根据示例4和5的光电转换器件的依照波长的外量子效率的曲线图；
43.图14是显示出根据示例4和5的光电转换器件的依照电场的最大外量子效率的曲线图；
44.图15是显示出根据示例6的图像传感器的光学串扰的曲线图；以及
45.图16是显示出根据参考示例的图像传感器的光学串扰的曲线图。
具体实施方式
46.在下文中，示例实施方式被详细描述使得本领域技术人员可以容易地实施它们。然而，实际应用的结构可以以各种不同的形式实现，而不限于这里描述的一些示例实施方式。
47.在附图中，为了清楚起见，层、膜、面板、区域等的厚度被夸大。将理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为“在”另一元件“上”时，它可以直接在所述另一元件上或者也可以存在居间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在居间元件。
48.在附图中，为了清楚起见，与描述没有关系的部分被省略，并且相同或相似的组成
元件在整个说明书中由相同的附图标记指示。
49.在下文中，术语“下部”和“上部”是为了描述的方便，而不限制位置关系。
50.如这里使用的，当没有另外提供定义时，“取代”是指化合物的氢被选自以下的取代基取代：卤素原子、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、脒基、肼基、亚联氨基、羰基、氨甲酰基、硫醇基、酯基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、甲硅烷基、c1至c20烷基、c2至c20烯基、c2至c20炔基、c6至c30芳基、c7至c30芳烷基、c1至c30烷氧基、c1至c30硫代烷氧基、c1至c20杂烷基、c3至c20杂环基、c3至c20杂芳烷基、c3至c30环烷基、c3至c15环烯基、c6至c15环炔基、c3至c30杂环烷基及其任意组合。
51.在下文中，当没有另外提供定义时，“杂”是指包含选自n、o、s、se、te、si和p的一个或四个杂原子。
52.在下文中，图像传感器的上表面被描述为光接收侧，但这是为了描述的方便，而不限制位置关系。
53.在下文中，“组合”是指两种或更多种的混合物或堆叠结构。
54.将理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为“在”另一元件“上”时，它可以直接在所述另一元件上或者也可以存在居间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在居间元件。将进一步理解，当元件被称为“在”另一元件“上”时，它可以在所述另一元件上方或下方或与其相邻(例如，水平相邻)。
55.将理解，可被称为关于另外的元件和/或其性质(例如，结构、表面、方向等)“垂直”、“平行”、“共面”等的元件和/或其性质(例如，结构、表面、方向等)可以分别关于所述另外的元件和/或其性质“垂直”、“平行”、“共面”等，或者可以分别关于所述另外的元件和/或其性质“基本垂直”、“基本平行”、“基本共面”。
56.关于另外的元件和/或其性质“基本垂直”的元件和/或其性质(例如，结构、表面、方向等)将被理解为在制造公差和/或材料公差内关于所述另外的元件和/或其性质“垂直”，和/或关于所述另外的元件和/或其性质距“垂直”等具有等于或小于10％的幅度和/或角度上的偏差(例如，
±
10％的公差)。
57.关于另外的元件和/或其性质“基本平行”的元件和/或其性质(例如，结构、表面、方向等)将被理解为在制造公差和/或材料公差内关于所述另外的元件和/或其性质“平行”，和/或关于所述另外的元件和/或其性质距“平行”等具有等于或小于10％的幅度和/或角度上的偏差(例如，
±
10％的公差)。
58.关于另外的元件和/或其性质“基本共面”的元件和/或其性质(例如，结构、表面、方向等)将被理解为在制造公差和/或材料公差内关于所述另外的元件和/或其性质“共面”，和/或关于所述另外的元件和/或其性质距“共面”等具有等于或小于10％的幅度和/或角度上的偏差(例如，
±
10％的公差)。
59.将理解，元件和/或其性质在这里可以被描述为与另外的元件“相同”或“相等”，将进一步理解，这里被描述为与另外的元件“等同”、“相同”或“相等”的元件和/或其性质可以与所述另外的元件和/或其性质“等同”、“相同”或“相等”，或者“基本等同”、“基本相同”或“基本相等”。与另外的元件和/或其性质“基本等同”、“基本相同”或“基本相等”的元件和/或其性质将被理解为包括在制造公差和/或材料公差内与所述另外的元件和/或其性质等同、相同或相等的元件和/或其性质。与另外的元件和/或其性质等同或基本等同和/或相同
或基本相同的元件和/或其性质可以在结构上相同或基本相同，在功能上相同或基本相同，和/或在组成上相同或基本相同。
60.将理解，这里被描述为“基本”相同和/或等同的元件和/或其性质涵盖具有等于或小于10％的在幅度上的相对差异的元件和/或其性质。此外，无论元件和/或其性质是否被修饰为“基本”，将理解，这些元件和/或其性质应被解释为包括在所述及元件和/或其性质周围的制造或操作公差(例如，
±
10％)。
61.当术语“约”或“基本”在本说明书中与数值结合使用时，意图是，相关联的数值包括在所述及的数值周围
±
10％的公差。当指定范围时，该范围包括在其间的诸如0.1％的增量的所有值。
62.在下文中，根据一些示例实施方式的图像传感器的示例被描述。
63.图1是显示出根据一些示例实施方式的图像传感器的像素排列的示例的平面图，图2是示出图1的图像传感器的单位像素组的示例的平面图，图3是显示出图1和图2的图像传感器中的两个相邻像素的示例的示意性截面图。
64.根据一些示例实施方式的图像传感器300包括用于图像的多个像素(在下文中，称为“像素”)，其用于对可见波长光谱中的第一颜色、第二颜色或第三颜色的光的光电转换，并且像素的组合可以提供特定的(或者替代地，预定)图像。
65.参照图1，根据一些示例实施方式的图像传感器300包括沿行和/或列布置的像素px。每个像素px可以配置为选择性地光电转换可见波长光谱中的第一、第二或第三颜色的光。这里，第一、第二和第三颜色中的每种可以是三原色中的一种并且可以彼此不同。例如，第一、第二和第三颜色的光中的一种可以是具有在大于或等于约380nm且小于约500nm的波长光谱中的最大吸收波长(λ
max
)的蓝色波长光谱的光(在下文中称为“蓝光”)，第一、第二和第三颜色中的另一种可以是具有在约500nm至约600nm的波长光谱中的最大吸收波长(λ
max
)的绿色波长光谱中的光(在下文中称为“绿光”)，第一、第二和第三颜色中的另一种可以是具有在大于约600nm且小于约750nm的波长光谱中的最大吸收波长(λ
max
)的红色波长光谱中的光(在下文中称为“红光”)。形成重复图案的多个像素px可以形成单位像素组u。
66.参照图2，根据一些示例实施方式的图像传感器300包括从光入射表面起顺序堆叠的滤色器阵列210、第一光电转换器件220和第二光电转换器件230。
67.滤色器阵列210可以包括多个第一滤色器210a和多个第二滤色器210b，并且多个第一滤色器210a和多个第二滤色器210b可以沿着行和/或列交替布置。滤色器阵列210可以配置为选择性地透射入射光当中的具有特定(或者替代地，预定)波长光谱的光。
68.第一光电转换器件220可以配置为吸收穿过滤色器阵列210的光的一部分(这里也称为第一光，其是穿过滤色器阵列210的光的一部分)并且将吸收的光转换为电信号(这里也称为第一电信号)。第一光电转换器件220可以包括与第一滤色器210a重叠的第一部分220a和与第二滤色器210b重叠的第二部分220b。第一光电转换器件220可以配置为选择性地吸收可见波长光谱的一部分的光并且透射其它波长光谱的光。例如，第一光电转换器件220可以配置为选择性地吸收可见光波长光谱中的第一颜色、第二颜色和第三颜色中的任意两种的混合颜色(例如，混合颜色的混合光)，并且可以配置为透射另一颜色。例如，第一光电转换器件220可以配置为选择性地吸收第一颜色和第二颜色的第一混合光并且可以配置为将第一颜色和第二颜色的第一混合光转换为电信号(例如，第一电信号)。第一光电转
换器件220可以包括如上所述地配置为选择性地吸收混合颜色的光吸收层，并且光吸收层可以在全部表面(例如，整个表面)上而没有额外的图案化。第一光电转换层222可以在基板110的整个表面上(例如，可以在z方向上与基板110的整个上表面重叠)。第一光电转换器件220可以是例如包括有机光吸收层的有机光电转换器件。
69.第二光电转换器件230可以配置为吸收穿过滤色器阵列210和第一光电转换器件220的光的至少一部分(这里也称为第二光，其是穿过滤色器阵列210和第一光电转换器件220两者的光的一部分)并且可以配置为将吸收的光转换为电信号(这里也称为第二电信号)。这种光可以是第三颜色的光。第二光电转换器件230可以配置为选择性地吸收穿过滤色器阵列210和第一光电转换器件220的光当中的可见波长光谱中的光，并且可以配置为吸收例如穿过第一光电转换器件220的第一颜色、第二颜色和第三颜色中的一种的光。第二光电转换器件230可以包括光吸收层，其被配置为选择性地吸收可见波长光谱中的光。例如，第二光电转换器件230可以是包括有机光吸收层的有机光电转换器件。
70.图像传感器300可以组合从第一光电转换器件220转换的电信号(例如，第一电信号)和从第二光电转换器件230转换的电信号(例如，第二电信号)以获得可见波长光谱中的第一颜色、第二颜色和第三颜色的电信号。
71.更详细地参照图3，根据一些示例实施方式的图像传感器300包括在光入射表面上的聚焦透镜50、滤色器阵列210、第一光电转换器件220和第二光电转换器件230。滤色器阵列210、第一光电转换器件220和第二光电转换器件230形成在基板110上，并沿基板110的厚度方向(例如z方向)堆叠。因此，将理解，基板110可以支撑第一光电转换器件220和第二光电转换器件230。
72.聚焦透镜50可以控制入射光的方向以将光聚焦到每个像素px。聚焦透镜50可以具有例如圆柱形状或半球形形状，但不限于此。在一些情况下，聚焦透镜50可以被省略。
73.滤色器阵列210包括沿行和/或列交替布置的第一滤色器210a和第二滤色器210b(例如，第一滤色器210a和第二滤色器210b的阵列)。第一滤色器210a和第二滤色器210b中的每个可以配置为选择性地透射可见波长光谱中的第一颜色、第二颜色和第三颜色中的任意两种的混合的光，并且可以配置为阻挡和/或吸收第一颜色、第二颜色和第三颜色中的其它颜色的光。第一滤色器210a可以配置为选择性地透射第一颜色和第三颜色的第二混合光，第二滤色器210b可以配置为选择性地透射第二颜色和第三颜色的第三混合光。第一滤色器210a和第二滤色器210b可以各自独立地选自配置为选择性地透射蓝光和绿光的青色滤光器、配置为选择性地透射红光和绿光的黄色滤光器、以及配置为选择性地透射红光和蓝光的品红色滤光器。第一滤色器210a和第二滤色器210b可以各自独立地是配置为选择性地透射蓝光和绿光的青色滤光器、配置为选择性地透射红光和绿光的黄色滤光器、以及配置为选择性地透射红光和蓝光的品红色滤光器中的一种。
74.第一滤色器210a和第二滤色器210b可以配置为例如选择性地透射共同包括第三颜色的混合光。因此，第一滤色器210a和第二滤色器210b可以配置为分别选择性地透射第二混合光和第三混合光，其中第二混合光和第三混合光都包括第三颜色。例如，第一滤色器210a可以配置为选择性地透射第一颜色和第三颜色的混合光，第二滤色器210b可以配置为选择性地透射第二颜色和第三颜色的混合光。
75.例如，当第一颜色为蓝色，第二颜色为红色，并且第三颜色为绿色时，第一滤色器
210a可以是配置为选择性地透射蓝光和绿光的青色滤光器，并且第二滤色器210b可以是配置为选择性地透射红光和绿光的黄色滤光器。
76.例如，当第一颜色为绿色，第二颜色为蓝色，并且第三颜色为红色时，第一滤色器210a可以是配置为选择性地透射绿光和红光的黄色滤光器，并且第二滤色器210b可以是配置为选择性地透射蓝光和红光的品红色滤光器。
77.例如，当第一颜色为红色，第二颜色为绿色，并且第三颜色为蓝色时，第一滤色器210a可以是配置为选择性地透射红光和蓝光的品红色滤光器，并且第二滤色器210b可以是配置为选择性地透射绿光和蓝光的青色滤光器。
78.基板110可以是支撑滤色器阵列210、第一光电转换器件220和第二光电转换器件230的支撑基板，例如玻璃基板、金属基板、半导体基板或聚合物基板。基板110可以包括电荷存储部240和电路(未示出)。该电路可以包括例如传输晶体管、驱动晶体管、选择晶体管、复位晶体管或其任意组合，但不限于此。
79.如上所述，图像传感器300可以组合第一光电转换器件220和第二光电转换器件230以获得可见波长光谱中的第一颜色、第二颜色和第三颜色的电信号，因此，基板110可以不包括诸如硅光电二极管的单独的光电检测器件。基板110可以不包括任何硅基光电二极管。因此，除诸如硅晶片的半导体基板之外的基板的选择可以很宽。基板110的厚度可以被减少达光电二极管的厚度。例如，考虑到典型硅光电二极管的厚度大于或等于约3μm，基板110的厚度可以大大减小。另外，由于基板110中的光电二极管所占据的空间是不必要的，所以基板110中的组成元件的布置和设计可以是自由的，并且可以设置针对每个像素的额外电路。
80.金属线(未示出)和焊盘(未示出)可以形成在基板110的下部或上部。金属线和焊盘可以包括具有低的电阻率的金属，诸如铝(al)、铜(cu)、银(ag)及其合金，以减少信号延迟。
81.第一光电转换器件220可以在基板110和滤色器阵列210之间，并且可以配置为吸收穿过滤色器阵列210的第一滤色器210a和第二滤色器210b的光。
82.第一光电转换器件220包括彼此面对的第一电极221和第二电极223，以及在第一电极221和第二电极223之间的第一光电转换层222。
83.第一电极221和第二电极223中的一个可以是在光入射侧的光接收电极，例如，第二电极223可以是光接收电极。
84.第一电极221和第二电极223中的一个可以是阳极并且另一个可以是阴极。例如，第一电极221可以是阳极并且第二电极223可以是阴极。例如，第一电极221可以是阴极并且第二电极223可以是阳极。第一电极221和第二电极223中的一个可以是像素电极，另一个可以是公共电极。例如，第一电极221可以是像素电极，第二电极223可以是公共电极。
85.第一电极221和第二电极223中的至少一个可以是光透射电极。例如，第一电极221和第二电极223中的每个可以是光透射电极。光透射电极可以具有大于或等于约80％、大于或等于约85％、大于或等于约90％、或者大于或等于约95％的透光率，并且可以包括例如氧化物导体、碳导体和金属薄膜中的至少一种。氧化物导体可以包括例如选自铟锡氧化物(ito)、铟锌氧化物(izo)、锌锡氧化物(zto)、铝锡氧化物(ato)、铝锌氧化物(azo)和其任意组合中的一种或更多种，碳导体可以是选自石墨烯和碳纳米结构中的一种或更多种，金属
薄膜可以是包括铝(al)、镁(mg)、银(ag)、金(au)、其合金和其任意组合的薄膜。
86.第一光电转换层222可以配置为选择性地吸收可见光波长光谱中的第一颜色、第二颜色和第三颜色的波长光谱的一部分。这里，选择性吸收意指相应波长光谱中的吸收光谱显著高于其它波长谱中的吸收光谱。这里，“显著高于”可以意指例如吸收光谱的总面积的约70％至约100％、约75％至约100％、约80％至约100％、约85％至约100％、约90％至约100％、或者约95％至约100％属于相应的波长区域。
87.例如，第一光电转换层222可以配置为选择性地吸收选自第一颜色、第二颜色和第三颜色的光中的两种的混合光，并且透射其它光。
88.例如，第一光电转换层222可以配置为选择性地吸收第一颜色和第二颜色的混合光并且透射第三颜色的光。这里，第一颜色的波长光谱和第二颜色的波长光谱所占据的吸收光谱的面积可以是例如相对于可见波长区域(例如，约380nm至约700nm)的吸收光谱的总面积的约70％至约100％、约75％至约100％、约80％至约100％、约85％至约100％、约90％至约100％、或者约95％至约100％。
89.作为示例，第一光电转换层222可以包括形成pn结的至少一个p型半导体和至少一个n型半导体，并且可以通过从外部接收光而产生激子，然后将所产生的激子分离成空穴和电子。p型半导体和n型半导体中的至少一个可以是光吸收材料，例如p型半导体和n型半导体可以分别为光吸收材料。例如，p型半导体和n型半导体中的至少之一可以是有机光吸收材料。例如，p型半导体和n型半导体中的至少之一可以是波长选择性光吸收材料，其被配置为选择性地吸收特定(或者替代地，预定)波长光谱的光。例如，p型半导体和n型半导体中的至少之一是波长选择性有机光吸收材料。p型半导体和n型半导体可以在相同或不同的波长区域中具有最大吸收波长(λ
max
)。p型半导体和n型半导体中的每个可以是一种或两种或更多种。
90.波长选择性有机光吸收材料可以是例如蓝色波长选择性有机光吸收材料、红色波长选择性有机光吸收材料或绿色波长选择性有机光吸收材料。
91.蓝色波长选择性有机光吸收材料可以包括本领域已知的配置为选择性地吸收蓝色波长光谱中的光并将吸收的光转换成电信号的例如有机化合物的材料。例如，蓝色波长选择性有机光吸收材料可以包括富勒烯、噻吩、红荧烯、并四苯、香豆素、其衍生物或其任意组合，但不限于此。例如，蓝色波长选择性有机光吸收材料可以包括联苯三噻吩。
92.红色波长选择性有机光吸收材料可以包括例如本领域已知的配置为选择性地吸收红色波长光谱中的光并将吸收的光转换成电信号的例如有机化合物的材料。例如，红色波长选择性有机光吸收材料可以是金属酞菁，诸如铜酞菁或其衍生物，但不限于此。
93.绿色波长选择性有机光吸收材料可以包括本领域已知的配置为选择性地吸收绿色波长光谱中的光并将吸收的光转换成电信号的例如有机化合物的材料。例如，绿色波长选择性有机光吸收材料可以是包括供电子部分(electron donating moiety)和受电子部分(electron accepting moiety)的化合物，并且可以包括例如由化学式i表示的化合物。
94.[化学式i]
[0095]
edm-lm-eam
[0096]
在化学式i中，
[0097]
edm可以是供电子部分，
[0098]
eam可以是受电子部分，并且
[0099]
lm可以是π共轭链接部分，其链接供电子部分与受电子部分。
[0100]
例如，绿色波长选择性有机光吸收材料可以例如由化学式i-1表示。
[0101]
[化学式i-1]
[0102]
在化学式i-1中，
[0103]
x可以是o、s、se、te、so、so2或sirarb，
[0104]
ar可以是取代或未取代的c6至c30亚芳基、取代或未取代的c3至c30杂环基、或者上述两个或更多个的稠环，
[0105]
ar
1a
和/或ar
2a
可以是取代或未取代的c6至c30芳基或者取代或未取代的c3至c30杂芳基，
[0106]
ar
1a
和ar
2a
可以独立存在或可以彼此结合以形成环，以及
[0107]r1a
至r
3a
、ra和rb可以独立地为氢、氘、取代或未取代的c1至c30烷基、取代或未取代的c1至c30烷氧基、取代或未取代的c6至c30芳基、取代或未取代的c3至c30杂芳基、卤素、氰基或其任意组合。
[0108]
例如，ar
1a
和ar
2a
可以独立地是取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的哒嗪基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的吡嗪基、取代或未取代的喹啉基、取代或未取代的异喹啉基、取代或未取代的萘啶基、取代或未取代的噌啉基、取代或未取代的喹唑啉基、取代或未取代的酞嗪基、取代或未取代的苯并三嗪基、取代或未取代的吡啶并吡嗪基、取代或未取代的吡啶并嘧啶基、或者取代或未取代的吡啶并哒嗪基。
[0109]
ar
1a
和ar
2a
可以彼此链接以形成环。例如，ar
1a
和ar
2a
可以通过单键、-(crcrd)
n1-(n1是1或2的整数)、-o-、-s-、-se-、-n＝、-nr
e-、-sirfr
g-或-gerhr
i-中的一个彼此链接以形成环。这里，rc至ri可以独立地为氢、取代或未取代的c1至c30烷基、取代或未取代的c6至c30芳基、取代或未取代的c3至c30杂芳基、取代或未取代的c1至c6烷氧基、卤素、氰基或者其任意组合。
[0110]
具体地，绿色波长选择性有机光吸收材料可以包括由化学式i-2至i-9之一表示的化合物中的一种或更多种。
[0111][0112][0113]
在化学式i-2至i-9中，
[0114]
x可以是o、s、se、te、so、so2或sirarb，
[0115]
ar3可以是取代或未取代的c6至c30亚芳基、取代或未取代的c3至c30杂环基、或者上述两个或更多个的稠环，
[0116]r1a
至r
5a
、ra和rb可以独立地为氢、氘、取代或未取代的c1至c30烷基、取代或未取代的c1至c30烷氧基、取代或未取代的c6至c30芳基、取代或未取代的c3至c30杂芳基、卤素、氰基或其任意组合，
[0117]
g1和/或g2可以独立地是单键、-(crcrd)
n1-(n1是1或2的整数)、-o-、-s-、-se-、-n＝、-nr
e-、-sirfr
g-或-gerhr
i-，其中rc至ri独立地为氢、取代或未取代的c1至c30烷基、取代或未取代的c6至c30芳基、取代或未取代的c3至c30杂芳基、取代或未取代的c1至c6烷氧基、卤素、氰基或其任意组合，rc和rd、rf和rg、以及rh和ri可以独立存在或彼此链接以形成环，
[0118]
y可以是o、s、se、te或c(rj)(cn)，其中rj是氢、氰基(-cn)或c1至c10烷基，
[0119]r6a
至r
6e
和r
7a
至r
7e
可以独立地为氢、取代或未取代的c1至c30烷基、取代或未取代的c1至c30烷氧基、取代或未取代的c6至c30芳基、取代或未取代的c3至c30杂芳基、卤素、氰基或其任意组合，以及
[0120]r1a
至r
3a
、r
6a
至r
6e
和r
7a
至r
7e
可以独立存在或两个相邻基团可以彼此链接以形成环。
[0121]
例如，化学式i-3、i-5、i-7和/或i-9的ar3可以是苯、萘、蒽、噻吩、硒吩、碲吩、吡啶、嘧啶、或者从其选择的两个或更多个的稠环。
[0122]
例如，第一光电转换层222可以包括配置为选择性地吸收第一颜色的光的第一光吸收材料和配置为选择性地吸收第二颜色的光的第二光吸收材料。第一光吸收材料和第二光吸收材料可以分别为p型半导体或n型半导体。例如，第一光吸收材料和第二光吸收材料中的一种可以是p型半导体，另一种可以是n型半导体。例如，第一光吸收材料和第二光吸收材料中的每种可以是p型半导体，并且可以进一步包括n型半导体。n型半导体可以是例如富勒烯或富勒烯衍生物。例如，第一光吸收材料和第二光吸收材料中的每种可以是n型半导体，并且可以进一步包括p型半导体。第一光吸收材料和第二光吸收材料可以沿第一光电转换层222的面内方向(例如，xy方向)被完全包括。
[0123]
例如，整个第一光电转换层222可以包括第一光吸收材料和第二光吸收材料的混合物。例如，整个第一光电转换层222可以包括第一光吸收材料和第二光吸收材料中的一种作为p型半导体并且包括第一光吸收材料和第二光吸收材料中的另一种作为n型半导体。例如，整个第一光电转换层222可以包括第一光吸收材料和第二光吸收材料作为p型半导体并且包括富勒烯或富勒烯衍生物作为n型半导体。
[0124]
例如，第一光电转换层222可以包括包含第一光吸收材料的第一层和包含第二光吸收材料的第二层。第一层和第二层可以沿着第一光电转换层222的厚度方向(例如，z方向)堆叠，并且可以沿着第一光电转换层222的面内方向(例如，xy方向)完全堆叠。例如，第一光电转换层222的第一层可以包括第一光吸收材料作为p型半导体并且包括富勒烯或富勒烯衍生物作为n型半导体，第一光电转换层222的第二层可以包括第二光吸收材料作为p型半导体并且包括富勒烯或富勒烯衍生物作为n型半导体。
[0125]
例如，第一光电转换层222可以包括配置为选择性地吸收第一颜色和第二颜色的混合光(例如，第一混合光)的第三光吸收材料。第三光吸收材料可以是配置为选择性地吸收第一颜色和第二颜色的混合光的有机光吸收材料。第三光吸收材料可以是配置为选择性地吸收第一颜色和第二颜色的混合光的材料，并且第一光电转换层222可以包括第三材料作为p型半导体，并且可以进一步包括n型半导体。n型半导体可以是例如富勒烯或富勒烯衍生物。
[0126]
例如，第一光电转换层222可以配置为选择性地吸收蓝光和红光的混合光。
[0127]
例如，第一光电转换层222可以配置为选择性地吸收红光和绿光的混合光。
[0128]
例如，第一光电转换层222可以配置为选择性地吸收绿光和蓝光的混合光。
[0129]
第一光电转换器件220包括与滤色器阵列210的第一滤色器210a重叠的第一部分220a和与滤色器阵列210的第二滤色器210b重叠的第二部分220b。第一光电转换器件220的第一部分220a和第二部分220b在结构/材料上没有彼此不同，但可以使不同波长光谱的光穿过，因而获得不同颜色的电信号。第一部分220a可以配置为将第一颜色的光转换为电信号，第二部分220b可以配置为将第二颜色的光转换为单独的电信号，并且第一光电转换器件220的第一部分220a和第二部分220b通常可以既包括配置为选择性地吸收第一颜色的光的特定有机光吸收材料又包括配置为选择性地吸收第二颜色的光的单独的有机光吸收材料，或者第一光电转换器件220的第一部分220a和第二部分220b可以包括配置为选择性地吸收第一颜色和第二颜色的混合光(例如，第一混合光)的相同的有机光吸收材料(例如，第一有机光吸收材料)。
[0130]
例如，当第一滤色器210a配置为选择性地透射第一颜色和第三颜色的混合光并且第一光电转换层222配置为选择性地吸收第一颜色和第二颜色的混合光时，第一光电转换器件220的第一部分220a可以配置为选择性地吸收并光电转换第一颜色的光但将第三颜色的光传输到第二光电转换器件230。
[0131]
例如，当第二滤色器210b配置为选择性地透射第二颜色和第三颜色的混合光并且第一光电转换层222配置为选择性地吸收第一颜色和第二颜色的混合光时，第一光电转换器件220的第二部分220b可以配置为选择性地吸收并光电转换第二颜色的光但将第三颜色的光传输到第二光电转换器件230。
[0132]
因此，第一光电转换器件220的第一部分220a可以从第一颜色的光获得电信号，并且第一光电转换器件220的第二部分220b可以从第二颜色的光获得电信号。换言之，第一光电转换器件220可以获得第一颜色和第二颜色的电信号。第一光电转换器件220的第一部分220a可以配置为将第一颜色的光转换为电信号，第一光电转换器件220的第二部分220b可以配置为将第二颜色的光转换为单独的电信号。
[0133]
第一光电转换器件220可以进一步包括在第一电极221和第一光电转换层222之间和/或在第二电极223和第一光电转换层222之间的辅助层(未示出)。例如，该辅助层可以是电荷辅助层或光学辅助层。电荷辅助层可以是例如空穴传输层、空穴注入层、空穴提取层、电子阻挡层、电子传输层、电子注入层、电子提取层、空穴阻挡层或其任意组合，并且光学辅助层可以是光吸收辅助层。辅助层可以包括有机材料、无机材料、有机-无机材料或其任意组合。
[0134]
例如，辅助层之一可以是有机辅助层。
[0135]
例如，有机辅助层可以包括由化学式m-1或m-2表示的化合物。
[0136]
[化学式m-1]
[0137][0138]
[化学式m-2]
[0139][0140]
在化学式m-1或m-2中，
[0141]
m1和m2可以独立地是cr
nro
、sir
prq
、nrr、o、s、se或te，
[0142]
ar
1b
、ar
2b
、ar
3b
和ar
4b
可以独立地是取代或未取代的c6至c30芳基或者取代或未取代的c3至c30杂芳基，
[0143]
g2和g3可以独立地为单键、-(cr
srt
)
n3-、-o-、-s-、-se-、-n＝、-nr
u-、-sir
vrw-或-ger
xry-，其中n3可以是1或2，以及
[0144]r30
至r
37
和rn至ry可以独立地为氢、取代或未取代的c1至c30烷基、取代或未取代的c6至c30芳基、取代或未取代的c3至c30杂环基、取代或未取代的c1至c6烷氧基、卤素或氰基。
[0145]
由化学式m-1或m-2表示的化合物可以是例如由化学式m-3或m-4表示的化合物。
[0146]
[化学式m-3]
[0147][0148]
[化学式m-4]
[0149][0150]
在化学式m-3或m-4中，
[0151]
m1、m2、g2、g3和r
30
至r
37
与上述相同，并且
[0152]r38
至r
45
可以独立地为氢、取代或未取代的c1至c30烷基、取代或未取代的c6至c30芳基、取代或未取代的c3至c30杂芳基、取代或未取代的c1至c6烷氧基、卤素或氰基。
[0153]
由化学式m-3或m-4表示的化合物可以是例如由化学式m-5或m-6表示的化合物。
[0154]
[化学式m-5]
[0155][0156]
[化学式m-6]
[0157][0158]
在化学式m-5或m-6中，r
38
至r
45
以及ro和rn与上述相同。
[0159]
例如，有机辅助层可以包括具有高电荷迁移率的低分子有机半导体、聚合物半导体或其任意组合，因此，有机辅助层的电荷迁移率可以高于第一光电转换层222的电荷迁移率。例如，有机辅助层可以包括具有小于或等于约3000的平均分子量的低分子量有机半导体。例如，有机辅助层可以包括芳族化合物和/或杂芳族化合物，例如稠合多环芳族化合物、稠合多环杂芳族化合物或其任意组合，例如，稠合多环芳族化合物(诸如并五苯)和/或包括o、s、se、te、n或其任意组合中的至少一种的稠合多环杂芳族化合物，例如，包括o、s、se、te或其任意组合中的至少一种的稠合多环杂芳族化合物。例如，有机辅助层可以包括具有其中四个或更多个环彼此稠合的紧密平面结构的稠合多环芳族化合物和/或稠合多环杂芳族化合物，例如其中5、6、7、8、9、10、11或12个环稠合的稠合多环芳族化合物和/或稠合多环杂芳族化合物。例如，有机辅助层可以是包括至少一个苯环的稠合多环芳族化合物和/或稠合多环杂芳族化合物。例如，有机辅助层可以是包括至少一种噻吩、硒吩和/或碲吩的稠合多环杂芳族化合物。
[0160]
作为示例，辅助层之一可以是无机辅助层。
[0161]
无机辅助层可以包括例如镧系元素、钙(ca)、钾(k)、铝(al)或其合金，并且镧系元素可以包括例如镱(yb)。无机辅助层的厚度可以例如小于或等于约5nm，并且可以具有在以上范围内的约1nm至约5nm、约1nm至约4nm、约1nm至约3nm、或约1nm至约2nm的厚度。
[0162]
例如，辅助层中的一层可以是有机-无机辅助层。
[0163]
作为示例，辅助层中的一层可以是有机辅助层，另一层可以是无机辅助层。
[0164]
第一光电转换器件220的第一电极221可以通过电荷转移路径85电连接到基板110的电荷存储部242和244。辅助电极224可以可选地在第一电极221与电荷存储部242和244之间。
[0165]
例如，通过对第一颜色的光进行光电转换而获得的电荷可以被收集在连接到第一光电转换器件220的第一部分220a中的第一电极221的电荷存储部242中。
[0166]
例如，通过对第二颜色的光进行光电转换而获得的电荷可以被收集在连接到第二部分220b中的第一电极221的电荷存储部244中。
[0167]
电荷转移路径85的长度可以取决于第二光电转换器件230的厚度而不同，例如，大于或等于约150nm且小于或等于约1500nm。例如，电荷转移路径85的长度可以大于或等于约170nm、大于或等于约200nm、大于或等于约220nm、或者大于或等于约250nm且小于或等于约1400nm、小于或等于约1300nm、小于或等于约1200nm、小于或等于约1100nm、小于或等于约1000nm、小于或等于约900nm、或者小于或等于约800nm。另外，电荷转移路径85的最大高宽比可以大于或等于约1.0且小于或等于约15.0。例如，电荷转移路径85的最大高宽比可以大于或等于约1.5、大于或等于约2.0、大于或等于约2.5、或者大于或等于约3.0且小于或等于约14.0、小于或等于约13.0、小于或等于约12.0、小于或等于约11.0、小于或等于约10.0、小于或等于约9.0、或者小于或等于约等于8.0。电荷转移路径85的最大高宽比可以大于或等于约2.0且小于或等于约10.0。例如，电荷转移路径85的最大高宽比可以大于或等于约2.5或者大于或等于约3.0且小于或等于约9.0或者小于或等于约8.0。这里，电荷转移路径85的最大高宽比可以是最大长度与最小宽度之比，而电荷转移路径85的平均高宽比可以是平均长度与平均宽度之比。如上所述，根据一些示例实施方式的图像传感器300不包括单独的硅光电二极管，因此，其电荷转移路径的长度和高宽比可以远小于包括硅光电二极管的图像传感器的那些。
[0168]
第二光电转换器件230包括彼此面对的第三电极231和第四电极233，以及在第三电极231和第四电极233之间的第二光电转换层232。
[0169]
第三电极231和第四电极233中的一个可以是阳极，另一个可以是阴极。例如，第三电极231可以是阳极，第四电极233可以是阴极。例如，第三电极231可以是阴极，第四电极233可以是阳极。第三电极231和第四电极233中的一个可以是像素电极，另一个可以是公共电极。例如，第三电极231可以是像素电极，第四电极233可以是公共电极。第三电极231和第四电极233中的至少一个可以是光透射电极。例如，第三电极231可以是反射电极，第四电极233可以是光透射电极。例如，第三电极231和第四电极233中的每个可以是光透射电极。光透射电极与上述相同。反射电极可以包括反射导体，诸如铝(al)、银(ag)、金(au)或其合金。
[0170]
第二光电转换层232可以配置为吸收穿过第一光电转换器件220的光的至少一部分，并且这种光可以是包括第三颜色的光，与第一颜色和第二颜色的第一混合光(其可以被第一光电转换层222选择性地吸收)不同。作为示例，当第一光电转换层222配置为选择性吸收第一颜色和第二颜色的混合光(例如，第一混合光)并透射第三颜色的光时，第二光电转换层232可以配置为吸收第三颜色的光。因此，第二光电转换器件230可以从第三颜色的光获得第三颜色的电信号。
[0171]
第二光电转换层232可以包括形成pn结的至少一个p型半导体和至少一个n型半导体，并且可以通过吸收穿过第一光电转换器件220的光的至少一部分来产生激子，然后将所产生的激子分离成空穴和电子。p型半导体和n型半导体中的至少一个可以是光吸收材料，例如p型半导体和n型半导体可以分别是光吸收材料。例如，p型半导体和n型半导体中的至少一个可以是有机光吸收材料。例如，p型半导体和n型半导体中的至少一个可以是配置为选择性地吸收特定(或者替代地，预定)波长光谱的光的波长选择性光吸收材料。例如，p型半导体和n型半导体中的至少一个是波长选择性有机光吸收材料。p型半导体和n型半导体可以具有在相同或不同的波长谱中的最大吸收波长(λ
max
)。p型半导体和n型半导体中的每种可以是一种或两种或更多种。
[0172]
第二光电转换层232可以包括：配置为吸收包括第三颜色的光的光吸收材料(例如，有机光吸收材料)，例如，配置为选择性地吸收第三颜色的光的光吸收材料；配置为选择性地吸收第三颜色和第一颜色的混合光(例如，第二混合光)的光吸收材料；配置为选择性地吸收第三颜色和第二颜色的混合光(例如，第三混合光)的光吸收材料；配置为吸收第一颜色、第二颜色和第三颜色的混合光(例如，第四混合光)的光吸收材料；或其任意组合。这里，光吸收材料可以是例如有机光吸收材料。
[0173]
作为示例，第二光电转换层232可以包括配置为吸收包括第三颜色的光的光吸收材料作为p型半导体，并且可以进一步包括n型半导体。n型半导体可以是例如富勒烯或富勒烯衍生物。
[0174]
作为示例，第二光电转换层232可以包括配置为吸收包括第三颜色的光的光吸收材料作为n型半导体，并且可以进一步包括p型半导体。
[0175]
例如，当第一滤色器210a是配置为选择性地透射蓝光和绿光的青色滤光器，第二滤色器210b是配置为选择性地透射绿光和红光的黄色滤光器，并且第一光电转换层222配置为选择性地吸收蓝光和红光时，第二光电转换层232可以配置为吸收包括绿色的光。例如，第二光电转换层232可以包括：配置为选择性吸收绿光的光吸收材料；配置为选择性地吸收绿光和蓝光的光吸收材料；配置为选择性地吸收绿光和红光的光吸收材料；配置为选择性地吸收绿光、蓝光和红光的光吸收材料；或其任意组合。
[0176]
例如，当第一滤色器210a是配置为选择性地透射蓝光和红光的品红色滤光器，第二滤色器210b是配置为选择性地透射绿光和蓝光的青色滤光器，并且第一光电转换层222配置为选择性地吸收红光和绿光时，第二光电转换层232可以配置为吸收包括蓝色的光。例如，第二光电转换层232可以包括：配置为选择性地吸收蓝光的光吸收材料；配置为选择性地吸收蓝光和绿光的光吸收材料；配置为选择性地吸收蓝光和红光的光吸收材料；配置为选择性地吸收蓝光、绿光和红光的光吸收材料；或其任意组合。
[0177]
例如，当第一滤色器210a是配置为选择性地透射红光和绿光的黄色滤光器，第二滤色器210b是配置为选择性地透射蓝光和红光的品红色滤光器，并且第一光电转换层222配置为选择性地吸收绿光和蓝光时，第二光电转换层232可以配置为吸收包括红色的光。例如，第二光电转换层232可以包括：配置为选择性地吸收红光的光吸收材料；配置为选择性地吸收红光和绿光的光吸收材料；配置为选择性地吸收红光和蓝光的光吸收材料；配置为选择性地吸收红光、绿光和蓝光的光吸收材料；或其任意组合。
[0178]
光吸收材料可以是例如有机光吸收材料并且可以是例如波长选择性有机光吸收材料。蓝色波长选择性有机光吸收材料、红色波长选择性有机光吸收材料或绿色波长选择性有机光吸收材料的示例与上述相同。
[0179]
第二光电转换器件230的第三电极231电连接到基板110的电荷存储部241和243。在附图中，将第三电极231连接到电荷存储部241和243的单独的电荷转移路径未示出，但是第三电极231和电荷存储部241和243可以通过该电荷转移路径彼此连接。
[0180]
第二光电转换器件230可以配置为例如光电转换第三颜色的光，并且从第三颜色的光光电转换的电荷可以被收集在电荷存储部241和243中。
[0181]
第二光电转换器件230可以进一步包括在第三电极231和第二光电转换层232之间和/或第四电极233和第二光电转换层232之间的辅助层(未示出)。辅助层可以是例如电荷
辅助层或光学辅助层，如上所述。
[0182]
在滤色器阵列210和第一光电转换器件220之间以及在第一光电转换器件220和第二光电转换器件230之间，形成每个层间绝缘层70和80。层间绝缘层70和80可以独立地由诸如硅氧化物和/或硅氮化物的无机绝缘材料或者诸如sic、sicoh、sico和siof的低介电常数(低k)材料形成。层间绝缘层80可以具有暴露辅助电极224的电荷转移路径85。电荷转移路径85可以填充有填料。层间绝缘层70和80中的至少一个可以被省略。
[0183]
封装材料60形成在滤色器阵列210和聚焦透镜50之间。封装材料60可以是封装板或封装层，并且封装板或封装层可以包括玻璃基板、聚合物基板、金属薄膜和/或绝缘薄膜，但不限于此。
[0184]
以这种方式，根据一些示例实施方式的图像传感器300可以从第一光电转换器件220获得第一、第二和第三颜色当中的两种颜色的电信号，并且从第二光电转换器件230获得第一、第二和第三颜色当中的其它颜色的电信号。例如，第一颜色和第二颜色的电信号可以从第一光电转换器件220获得，第三颜色的电信号可以从第二光电转换器件230获得。因此，由于可以在基板110中没有单独的光电二极管的情况下获得可见波长光谱中的原色的电信号，所以图像传感器300的厚度可以减小多达光电二极管的厚度，同时，由于在基板110中不需要用于光电二极管的空间，所以基板110中的组成元件可以被自由地设置和设计，并且可以额外设置每像素的电路。另外，通过对由波长选择性光吸收材料而不是具有弱的波长选择性的硅光电二极管吸收的光进行光电转换，可以大大提高灵敏度和波长选择性。另外，由于第一光电转换器件220的图案化工艺可以被省略，所以可以简化工艺。
[0185]
在下文中，描述根据一些示例实施方式的图像传感器的另一示例。
[0186]
图4是显示出图1和图2的图像传感器中的两个相邻像素的另一示例的示意性截面图。
[0187]
参照图1和图2以及图4，像包括图3所示的示例实施方式的一些示例实施方式一样，根据一些示例实施方式的图像传感器300包括：在光入射表面上的聚焦透镜50；在聚焦透镜50下方的滤色器阵列210；以及在滤色器阵列210下方的第一光电转换器件220和第二光电转换器件230。
[0188]
然而，与包括图3所示的示例实施方式的一些示例实施方式不同，根据一些示例实施方式的图像传感器300进一步包括在第一光电转换器件220和第二光电转换器件230之间的第三滤色器250。第三滤色器250可以配置为选择性地透射可见波长光谱中的第一、第二和第三颜色当中的一种颜色的光，例如流入第二光电转换器件230的颜色的光，例如第三颜色的光。第三滤色器250可以是例如红色滤光器、绿色滤光器或蓝色滤光器。第三滤色器250可以配置为选择性地透射第二光电转换层232被配置为选择性地吸收的第三颜色的光。
[0189]
第三滤色器250可以形成在基板110的整个表面上，例如，不包括设置电荷转移路径85的区域。
[0190]
第三滤色器250可以提高流入第二光电转换器件230的光的色纯度。因此，可以在没有由第二光电转换器件230感测到的颜色的混合的情况下改善颜色分离特性，并且可以减少图像传感器300的串扰。
[0191]
例如，当第一滤色器210a是配置为选择性地透射蓝光和绿光的青色滤光器，第二滤色器210b是配置为选择性地透射绿光和红光的黄色滤光器，并且第一光电转换层222配
置为选择性地吸收蓝光和红光时，第三滤色器250可以是绿色滤光器，第二光电转换层232可以配置为光电转换绿光以获得电信号。因此，“第一颜色”可以是蓝色，“第二颜色”可以是红色，“第三颜色”可以是绿色。
[0192]
例如，当第一滤色器210a是配置为选择性地透射蓝光和红光的品红色滤光器，第二滤色器210b是配置为选择性地透射绿光和蓝光的青色滤光器，并且第一光电转换层222配置为选择性地吸收红光和绿光时，第三滤色器250可以是蓝色滤光器，第二光电转换层232可以配置为光电转换蓝光以获得电信号。因此，“第一颜色”可以是红色，“第二颜色”可以是绿色，“第三颜色”可以是蓝色。
[0193]
例如，当第一滤色器210a是配置为选择性地透射红光和绿光的黄色滤光器，第二滤色器210b是配置为选择性地透射蓝光和红光的品红色滤光器，并且第一光电转换层222配置为选择性地吸收绿光和蓝光时，第三滤色器250可以是红色滤光器，第二光电转换层232可以配置为光电转换红光以获得电信号。因此，“第一颜色”可以是绿色，“第二颜色”可以是蓝色，“第三颜色”可以是红色。
[0194]
在下文中，下面描述根据一些示例实施方式的图像传感器的另一示例。
[0195]
图5是显示出图1的图像传感器的单位像素组的另一示例的平面图，图6是示出图1和图5的图像传感器中的两个相邻像素的示例的示意性截面图。
[0196]
像包括图1-4所示的示例实施方式的一些示例实施方式一样，根据一些示例实施方式的图像传感器300包括聚焦透镜50、滤色器阵列210、第一光电转换器件220和第二光电转换器件230。
[0197]
然而，根据一些示例实施方式的图像传感器300进一步包括在滤色器阵列210上的第三光电转换器件280，第三光电转换器件280可以配置为选择性地吸收第三光(其为红外波长光谱的至少一部分的光)，例如红外波长光谱的光，并将吸收的光(例如，吸收的第三光)转换成电信号(例如，第三电信号)。
[0198]
第三光电转换器件280可以配置为选择性地吸收红外波长光谱中的至少一部分的光，但透射其它波长谱的光。第三光电转换器件280可以包括具有这种光吸收特性的红外光吸收层，并且红外光吸收层可以在整个表面上，而没有图案化。
[0199]
第三光电转换器件280包括彼此面对的第五电极281和第六电极283、以及在第五电极281和第六电极283之间的红外光电转换层282。
[0200]
第五电极281和第六电极283中的一个可以是光入射侧的光接收电极，例如，第六电极283可以是光接收电极。第五电极281和第六电极283中的一个可以是阳极，另一个可以是阴极。例如，第五电极281可以是阳极，第六电极283可以是阴极。例如，第五电极281可以是阴极，第六电极283可以是阳极。第五电极281和第六电极283中的一个可以是像素电极，另一个可以是公共电极。例如，第五电极281可以是像素电极，第六电极283可以是公共电极。第五电极281和第六电极283中的至少一个可以是光透射电极。例如，第五电极281和第六电极283中的每个可以是光透射电极。
[0201]
红外光电转换层282可以配置为吸收红外波长光谱的至少一部分的光并将吸收的光转换成电信号。红外光电转换层282的吸收光谱可以具有在例如大于约750nm且小于3000nm的波长区域中的最大吸收波长(λ
max
)。最大吸收波长(λ
max
)可以属于例如以下波长区域：约750nm至约2500nm、约750nm至约2300nm、约750nm至约2000nm、约750nm至约1800nm、约
750nm至约1500nm、约750nm至约1300nm、约750nm至约1200nm、约750nm至约1100nm、或者约750nm至约1000nm。
[0202]
红外光电转换层282可以包括形成pn结的至少一种p型半导体和至少一种n型半导体。p型半导体或n型半导体中的至少一个可以是配置为吸收红外波长光谱的至少一部分的红外光吸收材料。p型半导体和n型半导体中的每个可以是有机材料、无机材料或有机-无机材料。例如，p型半导体和n型半导体中的至少一个可以是有机材料。
[0203]
例如，p型半导体可以是红外光吸收材料，诸如量子点、醌型金属络合物、花青化合物、亚铵化合物、二亚铵化合物、三芳基甲烷化合物、二吡咯亚甲基化合物、二醌化合物、萘醌化合物、蒽醌化合物、方酸化合物、萘嵌苯化合物、酞菁化合物、萘酞菁化合物、苝化合物、方酸菁化合物、硼-二吡咯亚甲基化合物、镍-二硫醇络合物、部花青、二酮吡咯并吡咯、克酮酸化合物、其衍生物或其任意组合，但不限于此。例如，n型半导体可以包括富勒烯或富勒烯衍生物。
[0204]
第三光电转换器件280可以进一步包括在第五电极281和红外光电转换层282之间和/或在第六电极283和红外光电转换层282之间的辅助层(未示出)。辅助层可以是例如电荷辅助层或光学辅助层，电荷辅助层例如是空穴传输层、空穴注入层、空穴提取层、电子阻挡层、电子传输层、电子注入层、电子提取层、空穴阻挡层或其任意组合，光学辅助层可以是光吸收辅助层。辅助层可以包括有机材料、无机材料、有机-无机材料或其任意组合。
[0205]
第三光电转换器件280的第五电极281通过电荷转移路径(未示出)电连接到基板110中的电荷存储部(未示出)。
[0206]
例如，第三光电转换器件280可以执行在低照度环境中提高图像传感器300的灵敏度或扩大用于黑白对比度的详细划分的动态范围以提高检测3d图像的能力的功能。另外，除了图像传感器的功能之外，第三光电转换器件280还可以执行生物识别功能，例如，虹膜识别传感器、距离识别传感器、指纹识别传感器、血管识别传感器等，但不限于此。另外，由于第三光电转换器件280在光入射表面处，所以图像传感器300可以不包括单独的红外截止滤光器(ir截止滤光器)。
[0207]
在下文中，描述根据一些示例实施方式的图像传感器的另一示例。
[0208]
图7是显示出图1和图5的图像传感器中的两个相邻像素的另一示例的示意性截面图。
[0209]
参照图1和图5以及图7，像包括图6所示的示例实施方式的一些示例实施方式一样，根据一些示例实施方式的图像传感器300包括：在光入射表面的聚焦透镜50；第三光电转换器件280；在第三光电转换器件280下方的滤色器阵列210；以及在滤色器阵列210下方的第一光电转换器件220和第二光电转换器件230。
[0210]
然而，与包括图6所示的示例实施方式的一些示例实施方式不同，根据一些示例实施方式的图像传感器300进一步包括在第一光电转换器件220和第二光电转换器件230之间的第三滤色器250。第三滤色器250可以配置为选择性地透射可见波长光谱中的第一、第二和第三颜色中的一种颜色的光，例如流入第二光电转换器件230的颜色的光，例如第三颜色的光。第三滤色器250可以是例如红色滤光器、绿色滤光器或蓝色滤光器。第三滤色器250的描述与以上描述的相同。
[0211]
前述图像传感器300可以应用于各种电子设备，诸如图像设备，例如，智能电话、移
动电话、平板pc、膝上型pc、台式pc、电子书、导航器、tv、pda(个人数字助理)、pmp(便携式多媒体播放器)、eda(企业数字助理)、可穿戴计算机、物联网(iot)设备、万物互联(ioe)设备、无人机、数码相机、门锁、保险箱、自动柜员机(atm)、安全装置或汽车电子零件，但不限于此。
[0212]
图8是根据一些示例实施方式的电子设备的示意图。
[0213]
参照图8，电子设备1700可以包括经由总线1710电联接在一起的处理器1720、存储器1730和图像传感器1740。图像传感器1740可以是根据任何示例实施方式的前述图像传感器300。存储器1730(其可以是非暂时性计算机可读介质)可以存储指令程序。处理器1720可以执行所存储的指令程序以执行一个或更多个功能。例如，处理器1720可以配置为处理由图像传感器1740生成的电信号。处理器1720可以配置为基于诸如处理来生成输出(例如，要在显示界面上显示的图像)。
[0214]
处理器1720、存储器1730和图像传感器1740中的一个或更多个可以被包括在处理电路的一个或更多个实例中、包括处理电路的一个或更多个实例、和/或实现处理电路的一个或更多个实例，处理电路诸如包括逻辑电路的硬件、诸如执行软件的处理器的硬件/软件组合、或其任意组合。在一些示例实施方式中，处理电路的所述一个或更多个实例可以包括中央处理单元(cpu)、应用处理器(ap)、算术逻辑单元(alu)、图形处理单元(gpu)、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程门阵列(fpga)、片上系统(soc)、可编程逻辑单元、微处理器或专用集成电路(asic)等，但不限于此。在一些示例实施方式中，如这里所述的存储器、存储器单元等中的任何一个(例如，存储器1730)可以包括存储指令程序的非暂时性计算机可读存储器件，例如固态驱动器(ssd)，并且根据如这里描述的示例实施方式中的任何一个，处理电路的所述一个或更多个实例可以配置为执行指令程序以实现电子设备1700、处理器1720、存储器1730、图像传感器1740等中的一些或全部的功能。
[0215]
在下文中，将参照示例更详细地说明一些示例实施方式。然而，本发明构思的范围不限于这些示例。
[0216]
第一光电转换器件的制造
[0217]
示例1
[0218]
在玻璃基板上溅射ito以形成150nm厚的下电极(阳极)。随后，在下电极上热沉积由化学式a表示的化合物以形成5nm厚的下辅助层，然后在下辅助层上以1:1:2的体积比(厚度比)共沉积由化学式b表示的化合物(p型半导体，λ
max
：440nm)、由化学式c表示的化合物(p型半导体，λ
max
：630nm)和富勒烯(c
60
，n型半导体)以形成100nm厚的光电转换层。随后，在光电转换层上热沉积yb以形成1.5nm厚的上辅助层，并且在上辅助层上溅射ito以形成7nm厚的上电极(阴极)。在上电极(阴极)上沉积铝氧化物(al2o3)至40nm厚，并且使用玻璃板进行密封来制造光电转换器件。
[0219]
[化学式a]
[0220]
[0221]
[化学式b]
[0222][0223]
[化学式c]
[0224][0225]
评估i
[0226]
在对其施加3v的电压的同时，评估根据示例1的光电转换器件的取决于波长的外量子效率(eqe)。
[0227]
图9是显示出根据示例1的光电转换器件的依照波长的外量子效率的曲线图，图10是显示出根据示例1的光电转换器件的电流特性的曲线图。
[0228]
参照图9和图10，根据示例1的光电转换器件可以配置为选择性地吸收蓝光和红光，从而将它们光电转换成电信号。
[0229]
第二光电转换器件的制造
[0230]
示例2
[0231]
在玻璃基板上溅射ito以形成150nm厚的下电极(阳极)。随后，在下电极上热沉积由化学式a表示的化合物以形成5nm厚的下辅助层，然后在下辅助层上以1:1的体积比(厚度比)共沉积由化学式d表示的化合物(p型半导体，λ
max
：545nm)和富勒烯(c
60
，n型半导体)以形成100nm厚的光电转换层。随后，在光电转换层上热沉积yb以形成1.5nm厚的上辅助层，并在上辅助层上溅射ito以形成7nm厚的上电极(阴极)。在上电极(阴极)上沉积铝氧化物(al2o3)至40nm厚，并且使用玻璃板进行密封来制造光电转换器件。
[0232]
[化学式d]
[0233][0234]
示例3
[0235]
光电转换器件根据与示例2相同的方法制造，除了以1:1的体积比(厚度比)共沉积由化学式e表示的化合物(p型半导体，λ
max
：555nm)和富勒烯(c
60
，n型半导体)以形成100nm厚
的光电转换层。
[0236]
[化学式e]
[0237][0238]
示例4
[0239]
光电转换器件根据与示例2相同的方法制造，除了以1:2至1:3的体积比(厚度比)共沉积由化学式f表示的化合物(p型半导体，λ
max
：580nm)和富勒烯(c
60
，n型半导体)以形成400nm厚的光电转换层。
[0240]
[化学式f]
[0241][0242]
示例5
[0243]
光电转换器件根据与示例2相同的方法制造，除了以1:2至1:3的体积比(厚度比)共沉积由化学式g表示的化合物(p型半导体，λ
max
：560nm)和富勒烯(c
60
，n型半导体)以形成400nm厚的光电转换层。
[0244]
[化学式g]
[0245][0246]
评估ii
[0247]
在对其施加3v或10v的电压的同时，评估根据示例2至5的光电转换器件的取决于波长的外量子效率(eqe)。
[0248]
图11是显示出根据示例2和3的光电转换器件的依照波长的外量子效率的曲线图，图12是显示出根据示例2和3的光电转换器件的依照电场的最大外量子效率的曲线图，图13是显示出根据示例4和5的光电转换器件的依照波长的外量子效率的曲线图，图14是显示出根据示例4和5的光电转换器件的依照电场的最大外量子效率的曲线图。
[0249]
参照图11和图12，根据示例2和3的光电转换器件选择性地吸收绿光并将吸收的光光电转换成电信号。另外，参照图13和图14，根据示例4和5的光电转换器件吸收约400nm至600nm的波长区域中的光并将吸收的光光电转换为电信号。
[0250]
图像传感器的设计
[0251]
示例6
[0252]
作为第一光电转换器件的根据示例1的光电转换器件和作为第二光电转换器件的根据示例2的光电转换器件用于设计具有图1至图3所示结构的图像传感器。
[0253]
参考示例
[0254]
除了包括集成在半导体基板中的硅光电二极管(厚度：3μm)而不是根据示例2的第二光电转换器件之外，设计具有与示例6的结构相同结构的图像传感器。
[0255]
评估iii
[0256]
评估根据示例6和参考示例的图像传感器的光学串扰。
[0257]
光学串扰是通过将可见波长光谱分为大于或等于约400nm且小于500nm(蓝色)、约500nm至600nm(绿色)和大于约600nm且小于或等于700nm(红色)的三个区域来评估每个波长区域中不同颜色的光电转换器件有多少光学干涉。
[0258]
图15是显示出根据示例6的图像传感器的光学串扰的曲线图，图16是显示出根据参考示例的图像传感器的光学串扰的曲线图。
[0259]
参照图15和图16，与参考示例的图像传感器相比，示例6的图像传感器在绿色波长光谱区域中表现出令人满意的高斯分布，并且在每个蓝色/绿色/红色波长光谱中也表现出令人满意的波长选择性和颜色平衡。
[0260]
虽然已经结合目前被认为是可实现的示例实施方式的内容描述了本发明构思，但是将理解，本发明构思不限于这样的示例实施方式。相反，本发明构思旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。
[0261]
本技术要求享有2020年11月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0164114号的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。