[发明专利]锗硅感光设备

权利要求书

1.一种图像传感器阵列，包括：

载体基板；

第一组光电二极管，所述第一组光电二极管耦合到所述载体基板，其中所述第一组光电二极管包括第一光电二极管，并且其中所述第一光电二极管包括半导体层，所述半导体层被配置用于吸收处于可见波长的光子并从所吸收的光子生成光载流子；和

第二组光电二极管，所述第二组光电二极管耦合到所述载体基板，其中所述第二组光电二极管包括第二光电二极管，并且其中所述第二光电二极管包括装配在所述半导体层上的锗硅区，所述锗硅区被配置用于吸收处于红外或近红外波长的光子并从所吸收的光子生成光载流子；

其中所述第一光电二极管还包括：

第一载流子收集区，所述第一载流子收集区被配置用于收集由所述半导体层生成的光载流子的一部分；

第一读取区，所述第一读取区耦合到第一读取电路，所述第一读取区被配置用于向所述第一读取电路提供由所述第一载流子收集区收集的光载流子；和

第一栅极，所述第一栅极耦合到第一控制信号，所述第一控制信号控制所述第一载流子收集区和所述第一读取区之间的载流子传输；并且

其中所述第二光电二极管还包括：

第二载流子收集区，所述第二载流子收集区被配置用于收集由所述锗硅区生成的光载流子的一部分；

第二读取区，所述第二读取区耦合到第二读取电路，所述第二读取区被配置用于向所述第二读取电路提供由所述第二载流子收集区收集的光载流子；和

第二栅极，所述第二栅极耦合到第二控制信号，所述第二控制信号控制所述第二载流子收集区和所述第二读取区之间的载流子传输；

第三读取区，所述第三读取区耦合到第三读取电路，所述第三读取区被配置用于向所述第三读取电路提供由所述第二载流子收集区收集的光载流子；

第三栅极，所述第三栅极耦合到第三控制信号，所述第三控制信号控制所述第二载流子收集区和所述第三读取区之间的载流子传输；和

第四读取区，所述第四读取区耦合到第四读取电路，所述第四读取区被配置用于向所述第四读取电路提供由所述第二载流子收集区收集的光载流子；和

第四栅极，所述第四栅极耦合到第四控制信号，所述第四控制信号控制所述第二载流子收集区和所述第四读取区之间的载流子传输。

2.根据权利要求1所述的图像传感器阵列，其中所述第一组光电二极管和所述第二组光电二极管按二维阵列布置。

3.根据权利要求1所述的图像传感器阵列，其中所述第一组光电二极管和所述第二组光电二极管中的每个光电二极管包括被配置用于传送接收到的光的一部分的相应的波长滤波器和被配置用于聚焦所述接收到的光的相应的透镜元件。

4.根据权利要求1所述的图像传感器阵列，

其中所述第二光电二极管还包括：

第五读取区，所述第五读取区耦合到第五读取电路，所述第五读取区被配置用于向所述第五读取电路提供由所述第二载流子收集区收集的光载流子；和

第五栅极，所述第五栅极耦合到第五控制信号，所述第五控制信号控制所述第二载流子收集区和所述第五读取区之间的载流子传输。

5.根据权利要求4所述的图像传感器阵列，

其中所述第一栅极用于图像感测应用，并且

其中所述第二栅极、所述第三栅极、所述第四栅极和所述第五栅极中的至少两个栅极用于飞行时间应用。

6.根据权利要求1所述的图像传感器阵列，

其中所述第一载流子收集区包括p-n接合点，并且所述第二载流子收集区包括被配置用于收集电子的p-i-n接合点；并且

其中所述第一读取区和所述第二读取区是n掺杂区。

7.根据权利要求1所述的图像传感器阵列，

还包括氧化物层，所述氧化物层在所述第一组光电二极管和所述第二组光电二极管上平面化，

其中所述锗硅区嵌入所述氧化物层中。

8.根据权利要求1所述的图像传感器阵列，其中所述第一光电二极管被配置用于收集电子，并且所述第二光电二极管被配置用于收集空穴。