專(zhuān)利名稱：以納米線為基礎(chǔ)的被動(dòng)式像素圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)施例是關(guān)于納米線裝置，更特定言之是關(guān)于納米線結(jié)構(gòu)的圖像傳感器。
背景技術(shù)：
用互補(bǔ)金氧半導(dǎo)體(CMOS)所實(shí)施的圖像傳感器是已知且廣泛用于曾經(jīng)為CXD圖像裝置所支配的許多應(yīng)用中。由于市場(chǎng)上對(duì)高解析度圖像裝置的需求的增加，已持續(xù)地努力通過(guò)采用CMOS制程的新進(jìn)步所允許的較小幾何形制程而將CMOS圖像裝置的像素大小按比例縮小。典型CMOS主動(dòng)式像素傳感器(APQ包括三晶體管(3-T)像素或四晶體管(4-T) 像素。歸因于作為讀出電路元件而非探測(cè)元件的晶體管的面積，像素的探測(cè)面積通常小于物理像素尺寸。光電探測(cè)器面積與像素面積的百分比比率是稱作光學(xué)填充系數(shù)。未使用微透鏡的小像素APS的典型充填因數(shù)為大約30%。雖然CMOS APS具有許多超過(guò)C⑶的優(yōu)點(diǎn)， 但是其性能極大地受限于低充填因數(shù)。但是，被動(dòng)式像素具有擁有較高充填因數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槠浒ㄝ^少非探測(cè)組件。目前大多數(shù)CMOS圖像裝置使用微透鏡，微透鏡需要額外制程以通過(guò)將光束聚焦在光電探測(cè)器上而提高充填因數(shù)。然而，隨著像素大小縮小超過(guò)2微米X2微米，通過(guò)使用微透鏡而取得充填因數(shù)的提高變得非常小。因此，像素大小的縮小導(dǎo)致光學(xué)填充系數(shù)的減小及低量子效率(QE)。除充填因數(shù)問(wèn)題以外，光在向下到達(dá)光電探測(cè)器的表面前須穿透多個(gè)厚介電層。 在層之間的各界面上，由于折射率變化光被反射。此外，光能在厚層傳輸期間被損耗。光傳輸損耗與層的數(shù)量及層的厚度成比例。多個(gè)介電層是歸因于CMOS制造要求而形成。通常， 現(xiàn)代CMOS制程圖像傳感器制造采用5至6個(gè)金屬層。由于各介電層加上金屬層的厚度大約為1. 0微米，故此導(dǎo)致5微米至6微米厚的介電層的沉積。在光電探測(cè)器上方不存在金屬層之處充填介電層以使各堆疊層平坦化。因此，歸因于傳輸損耗的光能損耗變得明顯。此外，存在歸因于厚介電層的另一嚴(yán)重問(wèn)題。當(dāng)像素間距小至2.0微米或更小時(shí)，光電探測(cè)器寬度可為1微米或更小。隨后，堆疊高度與光電探測(cè)器上方的金屬層的開(kāi)口窗的大小的縱橫比高于6。在此情況中，當(dāng)光以除垂直于成像平面之外的角度入射時(shí)，光束很容易被金屬覆層阻擋。若采用微透鏡，縱橫比變得更高且導(dǎo)致更嚴(yán)重的光陰影效應(yīng)。隨著像素大小變得更小，光陰影變得更嚴(yán)重。因此，像素信號(hào)嚴(yán)重減弱，導(dǎo)致不可接受的信噪比(SNI )。困擾圖像傳感器的另一問(wèn)題是串?dāng)_。串?dāng)_是在傳輸系統(tǒng)的像素或通道中所傳輸?shù)男盘?hào)在另一像素或通道中產(chǎn)生不需要的效應(yīng)的現(xiàn)象。對(duì)于光學(xué)傳感器，存在至少兩種類(lèi)型的串?dāng)_(1)光串?dāng)_，O)電串?dāng)_。當(dāng)各像素未光隔離時(shí)發(fā)生光串?dāng)_。由于當(dāng)光以一成角度方向入射時(shí)或當(dāng)光被金屬層或介電層界面反射時(shí)，光屏蔽金屬層僅阻擋從垂直方向入射的光，因此像素中的散射光可以容易地穿過(guò)透明介電層進(jìn)入相鄰像素。此效應(yīng)稱作導(dǎo)光效應(yīng)。 當(dāng)像素大小接近光的波長(zhǎng)時(shí)亦發(fā)生光串?dāng)_。繞射導(dǎo)致到達(dá)鄰近光電二極管而非所要光電二極管的光的數(shù)量急劇增加。當(dāng)光子所產(chǎn)生的電子穿過(guò)硅基板進(jìn)入鄰近像素時(shí)發(fā)生電串?dāng)_。
因此，存在通過(guò)引入新型像素架構(gòu)而克服此等問(wèn)題的強(qiáng)烈需要。新架構(gòu)較佳須保持CMOS相容性以方便制造。近來(lái)，一種納米級(jí)技術(shù)已出現(xiàn)且開(kāi)創(chuàng)了以CMOS技術(shù)中不可行的方式設(shè)計(jì)新穎結(jié)構(gòu)及組合材料的新可能性。因此，通過(guò)采用納米級(jí)技術(shù)，特定言之納米線，有利于產(chǎn)生小像素以及良好的光學(xué)填充系數(shù)、低光串?dāng)_及高QE。

發(fā)明內(nèi)容
許多技術(shù)進(jìn)步可以通過(guò)在半導(dǎo)體基板上所形成的圖像傳感器的被動(dòng)式像素或被動(dòng)式像素陣列中實(shí)施納米線結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器而達(dá)成。此像素方法提供一種具有小像素大小、高光學(xué)填充系數(shù)、低光學(xué)串?dāng)_及高QE的圖像傳感器。根據(jù)本發(fā)明，像素包括一直立納米線結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器及形成在半導(dǎo)體基板中的一開(kāi)關(guān)晶體管。納米線是一種從基板伸出且適合于從上方進(jìn)行光子吸收的一非常窄及長(zhǎng)的圓柱形半導(dǎo)體元件。根據(jù)本發(fā)明，納米線結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器是用一輕度摻雜的η型或P型半導(dǎo)體所形成， 該輕度摻雜的η型或ρ型半導(dǎo)體是涂布有一絕緣層及一導(dǎo)體層，發(fā)揮一垂直光電門(mén)的作用。根據(jù)其它實(shí)施例，納米線結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器形成的光電二極管有許多變化，包含一軸向ρ-η或p-i-n 二極管、一同軸p-n或p-i_n 二極管。在各情況中，一通路晶體管是形成在半導(dǎo)體基板中。根據(jù)另一實(shí)施例，一轉(zhuǎn)移門(mén)極(TX)或一開(kāi)關(guān)晶體管是形成在納米線結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器的同一主體上。此外，光電探測(cè)器加上開(kāi)關(guān)晶體管的總占用面積大小與像素大小相同。 因此，可將本實(shí)施例的一像素制作得非常小。根據(jù)其它實(shí)施例，納米線結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器形成的光電二極管有許多變化，包含一軸向P-n或p-i-n 二極管、一同軸pn-或p-i-n 二極管。在各情況中，一轉(zhuǎn)移門(mén)極(TX)是位于納米線結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器的同一主體上。在另一態(tài)樣中，裝置是經(jīng)組態(tài)以探測(cè)大小約為500納米或更小的物體。在另一實(shí)施例中，裝置是經(jīng)組態(tài)以探測(cè)大小約為100納米或更小的物體。在另一態(tài)樣中，納米線包括硅。在另一態(tài)樣中，介于納米線之間的間隔被充填Si02。在另一態(tài)樣中，介于納米線之間的間隔被充填空氣或真空。在另一態(tài)樣中，像素陣列是配置為便士的圓形圖案。在另一態(tài)樣中，像素陣列圖案包括等邊三角形。在另一態(tài)樣中，主動(dòng)式納米線光電二極管包括一 p-i-n 結(jié)。在另一態(tài)樣中，納米線光電二極管包括一周邊電路元件。在另一態(tài)樣中，裝置進(jìn)一步包括一光學(xué)成像系統(tǒng)。在另一態(tài)樣中，裝置進(jìn)一步包括一垂直光電門(mén)及具有折射率低于納米線的折射率的介電材料，該介電材料是圍繞納米線沉積以在垂直光電門(mén)與納米線之間形成電容。在另一態(tài)樣中，垂直光電門(mén)是經(jīng)組態(tài)以控制納米線中的電位，形成垂直方向及水平方向的一電位梯度。在一態(tài)樣中，各像素包括一淺溝渠隔離區(qū)域，該淺溝渠隔離區(qū)域是經(jīng)組態(tài)以使像素彼此電隔離。在一態(tài)樣中，各像素進(jìn)一步包括一銦錫氧化物(ITO)層且其中偏壓電壓是透過(guò)ITO層施加至像素。在一態(tài)樣中，像素包括基板中的一垂直P(pán)IN納米線結(jié)構(gòu)及一光電二極管。在一態(tài)樣中，該垂直P(pán)-i-n納米線結(jié)構(gòu)包括一本征納米線核心，該本征納米線核心頂部的一 ρ+層及該本征納米線核心下方的基板中的一 η-區(qū)。在一態(tài)樣中，像素是經(jīng)組態(tài)使得施加至像素的一負(fù)偏壓使納米線中的電荷空乏，并在納米線中產(chǎn)生將電荷掃至基板的一電位梯度。在一態(tài)樣中，納米線是進(jìn)一步涂布有一材料，該材料是經(jīng)組態(tài)以沿著納米線向下引導(dǎo)光并減少像素之間的光串?dāng)_。在一態(tài)樣中，垂直p-i-n納米線結(jié)構(gòu)包括由一本征層所圍繞的一 η-核心，該本征層是被一 P+層所圍繞。在一態(tài)樣中，像素是經(jīng)組態(tài)使得基板是電接地，且施加至像素的一負(fù)偏壓可使納米線及基板中的電荷空乏。在一態(tài)樣中，納米線是用兩個(gè)電場(chǎng)分量組態(tài)，一電場(chǎng)分量指向納米線中心，且另一電場(chǎng)分量指向基板。在一態(tài)樣中，納米線中的電荷朝向納米線的中心移動(dòng)且隨后朝向基板移動(dòng)。在一態(tài)樣中，各像素包括一垂直光電門(mén)及放置在納米線光電二極管上的一開(kāi)關(guān)。 在一態(tài)樣中，像素陣列是組態(tài)為列及行且基板包括經(jīng)組態(tài)以連接納米線成行的一 η+層。在一態(tài)樣中，基板中的η+層是組態(tài)為一信號(hào)線。在一態(tài)樣中，像素是經(jīng)組態(tài)使得當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)在開(kāi)關(guān)下方形成一電位障，使得納米線中由光子所產(chǎn)生的電荷可積累。在一態(tài)樣中，納米線是與基板電隔離但未與基板光隔離。在一態(tài)樣中，當(dāng)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)，納米線中的電荷流至基板。在一態(tài)樣中，像素包括一垂直p-i-n納米線結(jié)構(gòu)及一納米線開(kāi)關(guān)。在一態(tài)樣中，該垂直p-i-n納米線結(jié)構(gòu)包括一本征納米線核心，該本征納米線核心頂部的一 P+層及納米線下方的基板中的一 η+區(qū)，該基板具有ρ摻雜。在一態(tài)樣中，納米線包括介于該開(kāi)關(guān)與該本征納米線核心之間的一 η-層。在一態(tài)樣中，該η+層具有帶孔的一實(shí)質(zhì)環(huán)形形狀，該孔是經(jīng)組態(tài)以提供從本征納米線至P摻雜基板之間的一電路徑。在一態(tài)樣中，該η+區(qū)具有一實(shí)質(zhì)長(zhǎng)方形形狀。在一態(tài)樣中，該垂直P(pán)-i-n納米線結(jié)構(gòu)包括由一本征層所圍繞的一 η-核心， 該本征層是由一 P+層所圍繞。在一態(tài)樣中，該垂直p-i-n納米線結(jié)構(gòu)包括一本征納米線核心、該本征納米線核心頂部的一 P+層及納米線下方的一 η+區(qū)，其中該η+區(qū)是位于基板上的絕緣層上的金屬帶上。在一態(tài)樣中，該η+區(qū)與該金屬帶具有歐姆接觸。在一態(tài)樣中，基板包括硅、一 III-V半導(dǎo)體及II-VI半導(dǎo)體、或塑膠。在一態(tài)樣中，像素不包括基板中的一光電二極管。在一態(tài)樣中，該垂直P(pán)-i-n納米線結(jié)構(gòu)包括由一本征層所圍繞的一 η-核心，該本征層是由一 P+層所圍繞，該垂直P(pán)IN結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括納米線下方的一 η+區(qū)，其中該η+區(qū)是位于基板上的一絕緣層上的一金屬帶上。在一態(tài)樣中，基板包括硅、一 III-V半導(dǎo)體及II-VI半導(dǎo)體、或塑膠。另一實(shí)施例是關(guān)于一種成像方法，其包括獲得包括一像素陣列的一納米線傳感器陣列，該等像素包括一主動(dòng)式納米線光電二極管及一基板；放置一物體與該納米線傳感器陣列接觸；將該物體及傳感器暴露至電磁輻射；及探測(cè)該物體的一影像。在一態(tài)樣中，該納米線傳感器包括至少一光源。在本文所揭示的實(shí)施例中，核心較佳包括一納米線波導(dǎo)。該納米線元件較佳是組態(tài)為一光電二極管、一電荷儲(chǔ)存電容或其等的組合。更佳言之，該核心包括一波導(dǎo)，該波導(dǎo)包括一半導(dǎo)體材料。裝置可進(jìn)一步包括該核心中圍繞該波導(dǎo)的一鈍化層。裝置可進(jìn)一步包括該核心中圍繞該波導(dǎo)的一金屬層。裝置可進(jìn)一步包括圍繞該鈍化層的一金屬層。裝置較佳不包括彩色濾光器或頂濾光器。納米線光導(dǎo)管可為圓形、非圓形或圓錐形。若裝置具有一核心及包覆，則較佳該核心具有一核心折射率(Il1)且該包覆具有一包覆折射率(Ii2)，其Φ Ii1 > n2 gJc Ii1 = n2o在一些實(shí)施例中，裝置可進(jìn)一步包括至少一對(duì)金屬接點(diǎn)，該等金屬接點(diǎn)的至少一者接觸納米線波導(dǎo)。納米線較佳是經(jīng)組態(tài)以透過(guò)核心及包覆按一所選擇的波長(zhǎng)分離入射至該納米線波導(dǎo)的一電磁輻射光束的波長(zhǎng)，而無(wú)需一彩色濾光器或頂濾光器。在一實(shí)施例中，該納米線波導(dǎo)是經(jīng)組態(tài)以轉(zhuǎn)化透過(guò)該波導(dǎo)傳輸?shù)碾姶泡椛涞哪芰坎a(chǎn)生電子空穴對(duì)。 在一實(shí)施例中，該波導(dǎo)包括一 p-i-n結(jié)，該p-i-n結(jié)經(jīng)組態(tài)以探測(cè)在該波導(dǎo)中所產(chǎn)生的光電荷。在一些實(shí)施例中，裝置可進(jìn)一步包括納米線波導(dǎo)上方的一透鏡結(jié)構(gòu)或一光學(xué)耦合器，其中該光學(xué)耦合器是可操作地耦合至納米線。該光學(xué)耦合器較佳包括一彎曲表面以將電磁輻射透過(guò)通道傳送至該納米線內(nèi)。在一些實(shí)施例中，裝置可進(jìn)一步包括圍繞納米線波導(dǎo)的一堆疊，該堆疊包括嵌入介電層中的金屬層，其中該等介電層具有比包覆低的一折射率。該堆疊的一表面較佳包括一反射表面。一被動(dòng)式或主動(dòng)式納米線波導(dǎo)具有截止波長(zhǎng)，該截止波長(zhǎng)是波導(dǎo)可傳播的最低頻率。核心的半導(dǎo)體波導(dǎo)的直徑作為波導(dǎo)的截止波長(zhǎng)的控制參數(shù)。在一些實(shí)施例中，納米線的截面可為圓形以發(fā)揮圓形波導(dǎo)的功能，該圓形波導(dǎo)的特點(diǎn)為下列參數(shù)(1)核心半徑(R。)； (2)核心折射率(Ii1)；及C3)包覆折射率(Ii2)。此等參數(shù)通常決定可透過(guò)波導(dǎo)傳播的光的波長(zhǎng)。一波導(dǎo)具有一截止波長(zhǎng)X。t。具有波長(zhǎng)長(zhǎng)于該截止波長(zhǎng)的入射電磁輻射部分不會(huì)受到核心的限制。因此，發(fā)揮截止波長(zhǎng)為綠光的波導(dǎo)的作用的納米線將不傳播藍(lán)光穿過(guò)核心， 且發(fā)揮截止波長(zhǎng)為紅色的波導(dǎo)的作用的納米線將不透過(guò)核心傳播藍(lán)光及綠光。核心可通過(guò)吸收受限制光及產(chǎn)生電子空穴對(duì)而作為光電二極管。因此，核心中截止波長(zhǎng)為綠光的主動(dòng)式波導(dǎo)不會(huì)傳播藍(lán)光但亦吸收受限制之綠光并產(chǎn)生光電荷。


圖1繪示一先前技術(shù)一小型CMOS像素的截面圖。圖2是一實(shí)施例的一像素的示意圖。圖3是一實(shí)施例的一像素陣列的示意圖。圖4繪示具有一納米線及一垂直光電門(mén)的像素的一實(shí)施例的截面圖(a)及俯視圖 (b)。圖5繪示具有一垂直p-i-n納米線光電二極管及一大尺寸光電二極管的像素的一實(shí)施例的截面圖。圖6繪示具有一同軸p-i-n納米線光電二極管的像素的一實(shí)施例的截面圖。圖7繪示具有一納米線、一垂直光電門(mén)及一納米線開(kāi)關(guān)晶體管的像素的一實(shí)施例的截面圖(a)及俯視圖(b)。圖8繪示具有一垂直p-i-n納米線光電二極管及一納米線開(kāi)關(guān)晶體管的像素的一實(shí)施例的截面圖(a)及俯視圖(b)。圖9繪示具有一垂直p-i-n納米線光電二極管及一納米線開(kāi)關(guān)晶體管的像素的一實(shí)施例的截面圖。圖10繪示具有一同軸p-i-n納米線光電二極管及一納米線開(kāi)關(guān)晶體管的像素的一實(shí)施例的截面圖。圖11繪示具有一金屬帶狀線上的一垂直p-i-n納米線光電二極管及一納米線開(kāi)關(guān)的像素的一實(shí)施例的截面圖。圖12繪示具有一金屬帶狀線上的一同軸p-i-n納米線光電二極管的一納米線開(kāi)關(guān)的一被動(dòng)式像素的一實(shí)施例的截面圖。圖13繪示配置為便士圓形圖案的一像素陣列的一實(shí)施例的俯視圖。圖14繪示具有一納米線及一垂直光電門(mén)及同心介電層的像素的一實(shí)施例的截面圖(a)及俯視圖(b)。
具體實(shí)施例方式在下文詳細(xì)描述中，參考形成本文的一部分的隨附圖式。在圖式中，類(lèi)似符號(hào)通常表示類(lèi)似組件，除非上下文中另有規(guī)定。詳細(xì)描述、圖式及申請(qǐng)專(zhuān)利范圍中所描述的闡釋性實(shí)施例并不意味著限制?？稍诓幻撾x本文所提出主題的精神或范圍的情況下使用其它實(shí)施例并進(jìn)行其它變更。下表中總結(jié)圖式中所繪示的元件的符號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種裝置，其包括一像素陣列，該等像素包括一納米線光電二極管，該納米線光電二極管包括一納米線及一基板，其中該等像素是被動(dòng)式像素。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其中該基板不包括一光電二極管。
3.如權(quán)利要求1的裝置，其中該納米線是經(jīng)組態(tài)以透過(guò)該納米線按一所選擇的波長(zhǎng)分離入射在該像素上的一電磁輻射光束的波長(zhǎng)，其中該納米線是經(jīng)組態(tài)以作為用于傳輸波長(zhǎng)高至該所選擇的波長(zhǎng)的一通道及用于探測(cè)透過(guò)該納米線傳輸?shù)牟ㄩL(zhǎng)中高至該所選擇的波長(zhǎng)的波長(zhǎng)的一主動(dòng)式元件。
4.如權(quán)利要求3的裝置，其中該所選擇的波長(zhǎng)包括紫外光及更小波長(zhǎng)的光。
5.如權(quán)利要求1的裝置，其中該裝置是經(jīng)組態(tài)以探測(cè)大小約為500納米或更小的物體。
6.如權(quán)利要求5的裝置，其中該裝置是經(jīng)組態(tài)以探測(cè)大小約為100納米或更小的物體。
7.如權(quán)利要求1的裝置，其中該納米線包括硅。
8.如權(quán)利要求1的裝置，其中介于納米線之間的間隔被充填Si02。
9.如權(quán)利要求1的裝置，其中介于納米線之間的間隔被充填空氣。
10.如權(quán)利要求1的裝置，其中該像素陣列是配置為一便士圓形圖案。
11.如權(quán)利要求9的裝置，其中該像素陣列圖案包括一拜耳圖案。
12.如權(quán)利要求1的裝置，其中該納米線光電二極管包括一軸向p-i-n結(jié)。
13.如權(quán)利要求1的裝置，其中該納米線光電二極管包括一同軸p-i-n結(jié)。
14.如權(quán)利要求1的裝置，其中該納米線光電二極管包括一周邊電路元件。
15.如權(quán)利要求1的裝置，其進(jìn)一步包括一光學(xué)成像系統(tǒng)。
16.一種裝置，其包括一被動(dòng)式像素傳感器，該被動(dòng)式像素傳感器包括一像素陣列，該等像素包括一納米線光電二極管，該納米線光電二極管包括一納米線及一基板，其中該等像素是被動(dòng)式像素。
17.如權(quán)利要求16的裝置，其進(jìn)一步包括一開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)是經(jīng)組態(tài)以在關(guān)閉時(shí)使該納米線中由光子所產(chǎn)生的電荷可累積及在其開(kāi)啟時(shí)從該納米線中排盡。
18.如權(quán)利要求16的裝置，其進(jìn)一步包括至少一光源。
19.如權(quán)利要求16的裝置，其中該像素陣列包括諸列及諸行且各像素具有一輸出連接至一行信總線的。
20.如權(quán)利要求19的裝置，其中該信號(hào)總線是連接至一放大器的輸入。
21.如權(quán)利要求16的裝置，其中該開(kāi)關(guān)包括一轉(zhuǎn)移門(mén)極，該像素陣列包括諸列及諸行， 且一列中的各轉(zhuǎn)移門(mén)極是連接至通過(guò)一垂直驅(qū)動(dòng)器而驅(qū)動(dòng)的一單個(gè)總線線。
22.如權(quán)利要求20的裝置，其中該像素陣列是經(jīng)組態(tài)以按列讀出。
23.如權(quán)利要求16的裝置，其中該納米線是經(jīng)組態(tài)以透過(guò)該納米線按一所選擇的波長(zhǎng)分離入射在該像素上的一電磁輻射光束的波長(zhǎng)，其中該納米線是經(jīng)組態(tài)以作為用于傳輸高至該所選擇的波長(zhǎng)的波長(zhǎng)的一通道及用于探測(cè)透過(guò)該納米線傳輸?shù)牟ㄩL(zhǎng)中高至該所選擇的波長(zhǎng)的波長(zhǎng)的一光敏元件。
24.如權(quán)利要求23的裝置，其中該等像素進(jìn)一步包括該基板中的一光電二極管。
25.如權(quán)利要求M的裝置，其中該基板中的該光電二極管是經(jīng)組態(tài)以吸收波長(zhǎng)長(zhǎng)于該所選擇波長(zhǎng)的光子。
26.如權(quán)利要求25的裝置，其進(jìn)一步包括一垂直光電門(mén)及具有折射率低于該納米線的一折射率的的介電材料，該介電材料是圍繞該納米線沉積以在該垂直光電門(mén)與該納米線之間形成一電容。
27.如權(quán)利要求沈的裝置，其中該垂直光電門(mén)是經(jīng)組態(tài)以控制該納米線中的電位，形成垂直方向及水平方向的一電位梯度。
28.如權(quán)利要求16的裝置，其中各像素包括一淺溝渠隔離區(qū)域，該淺溝渠隔離區(qū)域是經(jīng)組態(tài)以使該等像素彼此電隔離。
29.如權(quán)利要求16的裝置，其中各像素進(jìn)一步包括一銦錫氧化物ITO層且其中一偏壓電壓是透過(guò)該ITO層而施加至該等像素。
30.如權(quán)利要求14的裝置，其中該像素包含以垂直p-i-n納米線結(jié)構(gòu)和基板中的一光電二極管。
31.如權(quán)利要求19的裝置，其中該垂直p-i-n納米線結(jié)構(gòu)包括一本征納米線核心，該本征納米線核心頂部的一 P+層及該本征納米線核心下方的該基板中的一 η-區(qū)。
32.如權(quán)利要求31的裝置，其中該等像素是經(jīng)組態(tài)使得施加至該像素的一負(fù)偏壓使該納米線中的電荷空乏并在該納米線中產(chǎn)生將電荷掃至該基板的一電位梯度。
33.如權(quán)利要求31的裝置，其中該納米線是進(jìn)一步涂布有一材料，該材料是經(jīng)組態(tài)以沿著該納米線向下引導(dǎo)光并減少像素之間的光串?dāng)_。
34.如權(quán)利要求30的裝置，其中該垂直p-i-n納米線結(jié)構(gòu)包括被一本征層圍繞的一 η-核心，該本征層被一 P+層圍繞。
35.如權(quán)利要求34的裝置，其中該像素是經(jīng)組態(tài)使得基板是電接地，且施加至像素的一負(fù)偏壓可使納米線及基板中的電荷空乏。
36.如權(quán)利要求35的裝置，其中該納米線是用兩個(gè)電場(chǎng)分量組態(tài)，一電場(chǎng)分量指向納米線中心，且另一電場(chǎng)分量指向基板。
37.如權(quán)利要求36的裝置，其中該納米線中的電荷朝向納米線的中心移動(dòng)且隨后朝向基板移動(dòng)。
38.如權(quán)利要求16的裝置，其中各像素包括一垂直光電門(mén)及放置在該納米線光電二極管上的一開(kāi)關(guān)。
39.如權(quán)利要求38的裝置，其中該像素陣列是組態(tài)為諸列及諸行且該基板包括經(jīng)組態(tài)以連接納米線成行的一 η+層。
40.如權(quán)利要求39的裝置，其中該基板中的該η+層是組態(tài)為一信號(hào)總線線。
41.如權(quán)利要求38的裝置，其中該等像素是經(jīng)組態(tài)使得當(dāng)該開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)在該開(kāi)關(guān)下方形成一電位障，使得該納米線中由光子所產(chǎn)生的電荷可積累。
42.如權(quán)利要求41的裝置，其中該納米線是與該基板電隔離但未與該基板光隔離。
43.如權(quán)利要求38的裝置，其中當(dāng)該開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)，該納米線中的電荷流至該基板內(nèi)。
44.如權(quán)利要求16的裝置，其中該等像素包括一垂直p-i-n納米線結(jié)構(gòu)及一納米線開(kāi)關(guān)。
45.如權(quán)利要求44的裝置，其中該垂直p-i-n納米線結(jié)構(gòu)包括一本征納米線核心，該本征納米線核心頂部的一 P+層及該納米線下方的該基板中的一 η+區(qū)，該基板具有ρ-摻雜。
46.如權(quán)利要求45的裝置，其中該納米線包括介于該開(kāi)關(guān)與該本征納米線核心之間的一 η-層。
47.如權(quán)利要求45的裝置，其中該η+層具有帶一孔的一實(shí)質(zhì)環(huán)形形狀，該孔是經(jīng)組態(tài)以提供從該本征納米線至該P(yáng)-摻雜基板之間的一電路徑。
48.如權(quán)利要求44的裝置，其中該垂直p-i-n納米線結(jié)構(gòu)包括由一本征層所圍繞的一 η-核心，該本征層是由一 P+層所圍繞。
49.如權(quán)利要求44的裝置，其中該垂直p-i-n納米線結(jié)構(gòu)包括一本征納米線核心，該本征納米線核心頂部的一 P+層及該納米線下方的一 η+區(qū)，其中該η+區(qū)是位于該基板上的一絕緣層上的一金屬帶上。
50.如權(quán)利要求49的裝置，其中該η+區(qū)與該金屬帶具有一歐姆接觸。
51.如權(quán)利要求49的裝置，其中該基板包括硅、一III-V半導(dǎo)體及II-VI半導(dǎo)體、或塑膠。
52.如權(quán)利要求49的裝置，其中該等像素不包括該基板中的一光電二極管。
53.如權(quán)利要求44的裝置，其中該垂直p-i-n納米線結(jié)構(gòu)包括由一本征層所圍繞的一 η-核心，該本征層是由一 P+層所圍繞，該垂直p-i-n結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括該納米線下方的一 η+ 區(qū)，其中該η+區(qū)是位于該基板上的一絕緣層上的一金屬帶上。
54.如權(quán)利要求53的裝置，其中該基板包括硅、一III-V半導(dǎo)體及II-VI半導(dǎo)體、或塑膠。
55.一種成像方法，其包括獲得包括一像素陣列的一納米線傳感器陣列，該等像素包括一納米線光電二極管及一基板；放置一物體與該納米線傳感器陣列接觸； 將該物體及傳感器暴露至電磁輻射；及探測(cè)該物體的一影像， 其中該等像素是被動(dòng)式像素。
56.如權(quán)利要求55的方法，其中該納米線傳感器包括至少一光源。
57.如權(quán)利要求55的方法，其中該納米線傳感器是經(jīng)組態(tài)以探測(cè)大小約為500納米或更小的物體。
58.如權(quán)利要求55的方法，其中光是經(jīng)準(zhǔn)直。
59.如權(quán)利要求55的方法，其中該等像素是配置為一便士圓形圖案。
60.如權(quán)利要求55的方法，其中該像素陣列包括諸列及諸行且該陣列是按列讀取。
61.如權(quán)利要求55的方法，其中該等像素中所產(chǎn)生的電荷是在該像素陣列外部放大。
62.一種裝置，其包括一像素陣列，該等像素包括一納米線光電二極管，該納米線光電二極管包括一納米線及一基板，其中該納米線是被兩個(gè)或兩個(gè)以上同心介電層圍繞，其中該等像素是被動(dòng)式像素。
63.如權(quán)利要求62的裝置，其中該納米線缺乏一同心金屬層。
64.如權(quán)利要求62的裝置，其中該兩個(gè)或兩個(gè)以上同心介電層的連續(xù)同心介電層具有隨半徑增加而降低的一折射率。
65.如權(quán)利要求62的裝置，其中具有一較大半徑的同心介電層與具有一較小半徑的同心介電層相比具有一較低折射率。
66.如權(quán)利要求62的裝置，其中鄰近同心介電層具有交替的較高及較低的折射率。
全文摘要
一種成像裝置，其包含適用于大小小于500納米的小型物體成像的復(fù)數(shù)個(gè)光敏元件。每個(gè)光敏元件形成一被動(dòng)式像素，該被動(dòng)式像素包括至少一納米線結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器及一開(kāi)關(guān)晶體管。該納米線結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器是經(jīng)組態(tài)以接收光子及儲(chǔ)存光子所產(chǎn)生的電荷并表現(xiàn)為一波導(dǎo)。該開(kāi)關(guān)晶體管是形成在基板中或納米線的相同主體上，且是經(jīng)組態(tài)以使得該納米線中由光子所產(chǎn)生的電荷可在其關(guān)閉時(shí)積累且在其開(kāi)啟時(shí)從該納米線中排盡。像素陣列是經(jīng)組態(tài)通過(guò)配置為便士的圓形圖案而允許高解析度成像。
文檔編號(hào)H01J40/14GK102576643SQ201080043180
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月7日
發(fā)明者俞榮俊, 穆尼布·沃貝爾 申請(qǐng)人:立那工業(yè)股份有限公司