[发明专利]一种针状面阵成像器件

说明书

本申请实施例公开一种针状面阵成像器件，所述成像器件包括感光层、放大电路层、主干和信号引出线。本申请实施例采用高度集成的微纳加工工艺，制作微小面积的面阵成像器件，将放大电路层和信号引出线设置在垂直于二维面阵的维度，制备得到的成像器件的上端面的面积在100μm‑1mm范围内，可以集成在针孔内窥镜和胶囊相机等微小成像设备内，可以实现进入狭小空间进行图像传感的功能。

技术领域

本申请涉及成像器件技术领域，尤其涉及一种针状面阵成像器件。

背景技术

面阵成像器件，例如CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合元件）和CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体），作为图像传感器的核心器件，在传感、医疗和安防等众多领域得到广泛应用，但传统面阵成像器件因为成本和原理受制，体积无法做到微小，影响面阵成像器件的使用。

以CCD为例，说明现有面阵成像器件的问题。CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其他大多数器件是以电流或者电压为信号，所以CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。CCD存储由光或电激励产生的信号电荷，当对CCD施加特定时序的脉冲时，CCD存储的信号电荷便能在CCD内作定向传输。CCD工作过程是信号电荷的产生，存储，传输和检测。CCD是由许多个光敏像元按一定规律排列组成的。每个像元是一个MOS（metal oxidesemiconductor，金属—氧化物—半导体）电容器(大多为光敏二极管)，MOS电容器是在P 型Si衬底表面上氧化生成1层厚度约为1000A～1500A的SiO₂，再在SiO₂表面蒸镀一金属层(多晶硅)，在衬底和金属电极间加上1个偏置电压，就构成1个MOS电容器。当有1束光线投射到MOS电容器上时，光子穿过透明电极及氧化层，进入P型Si衬底，衬底中处于价带的电子将吸收光子的能量而跃入导带。光子进入衬底时产生的电子跃迁形成电子－空穴对，电子－空穴对在外加电场的作用下，分别向电极的两端移动，这就是信号电荷。这些信号电荷储存在由电极形成的“势阱”中。CCD 结构如图1所示，其工作流程如下：1、在场信号的正扫描期间,感光区的感光二极管将其所受光的强度转换成电子并储存在感光区进行积累；2、在场扫描的逆扫描期(场消隐期), 转移控制栅从低电位转成高电位，开通感光区与垂直储存区(CCD)，使感光区储存的电荷转移到垂直储存区, 转移完成后, 转移控制栅电位变成低电位，结束电荷转移，这个过程在逆扫描期(场消隐期)内完成；3、在场的正扫描期间, 储存在垂直存储单元中的电荷， 在Vф1、Vф2、Vф3、Vф4 脉冲时序电压作用下， 依次将其储存的电荷向下转移到水平存储单元中，每个转移过程仅在每个行扫描的逆扫描期间内完成，且每个垂直储存单元在行逆程扫描期只转移一个像素的电荷，这样就保证每次转移后，水平输出CCD内仅存有一行像素；4、在行扫描的正扫期间，在Hф1、Hф2 时序脉冲电压的作用下，将已转移到水平存储单元的电荷依次向左转移，并检测输出(一行图像的扫描信号)，完成一行输出后，水平存储单元内的储存电荷全部转移出去，水平存储单元清空，等待下次从垂直存储单元转移电荷；在场正扫描期内，完成一幅图像的转移输出。

上述面阵成像器件的缺点为体积大，在某些特殊场合，例如金属裂缝探伤、医用内窥镜等需要极小面阵图像传感器的场合，无法应用。

发明内容

本申请提供了一种针状面阵成像器件，以解决现有技术中面阵成像器件体积大，不能满足多种场合应用的问题。

本申请提供一种针状面阵成像器件，所述成像器件包括感光层、放大电路层、主干和信号引出线；

所述主干的形状为圆柱形，包括主干上端面、主干中间面、主干下端面以及主干侧壁，所述主干上端面、主干中间面、主干下端面由上至下依次设置；

所述感光层包括二维面阵和数个第一导线，所述二维面阵包括若干感光元件，所述感光元件嵌在所述主干上端面上；