ACTIVE PIXEL SENSOR WITH NANOWIRE STRUCTURED PHOTODETECTORS

• Main Authors: WOBER, MUNIB, YU, YOUNG-JUNE
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 16.06.2011
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ELECTRICITY; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGYGENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION; SEMICONDUCTOR DEVICES; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS; TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINSTCLIMATE CHANGE

An imaging device formed as an active pixel array combining a CMOS fabrication process and a nanowire fabrication process. The pixels in the array may include a single or multiple photogates surrounding the nanowire. The photogates control the potential profile in the nanowire, allowing accumulation of photo- generated charges in the nanowire and transfer of the charges for signal readout. Each pixel may also include a readout circuit which may include a reset transistor, a charge transfer switch transistor, source follower amplifier, and pixel select transistor. A nanowire is generally structured as a vertical rod on the bulk semiconductor substrate to receive the light energy impinging onto the tip of the nanowire. The nanowire may be configured to function as either a photodetector or a waveguide configured to guild the light beam to the bulk substrate. In the embodiments herein, with the presence of the nanowire photogate and a substrate photogate, light of different wavelengths can be detected. L'invention porte sur un dispositif d'imagerie formé sous la forme d'une matrice de pixels actifs combinant un procédé de fabrication CMOS et un procédé de fabrication de nanofil. Les pixels de la matrice peuvent comprendre une seule ou plusieurs photogrilles entourant le nanofil. Les photogrilles régulent le profil de potentiel dans le nanofil, permettant une accumulation de charges photogénérées dans le nanofil et un transfert des charges en vue d'une lecture de signal. Chaque pixel peut également comprendre un circuit de lecture qui peut comprendre un transistor de réinitialisation, un transistor de commutation de transfert de charge, un amplificateur à source chargée, et un transistor de sélection de pixel. Un nanofil est généralement structuré sous la forme d'une tige verticale sur le substrat semi-conducteur massif afin de recevoir l'énergie lumineuse frappant la pointe du nanofil. Le nanofil peut être configuré pour fonctionner soit comme un détecteur optique, soit comme un guide d'onde configuré pour guider le faisceau de lumière jusqu'au substrat massif. Dans les modes de réalisation de l'invention, en présence de la photogrille de nanofil et d'une photogrille de substrat, de la lumière de différentes longueurs d'onde peut être détectée.