CN211743157U - 电子装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电子装置。光电二极管包括耦合到施加第一电压的节点的半导体区域和至少一个半导体壁。该至少一个半导体壁至少沿光电二极管的高度延伸并且部分地围绕该半导体区域。

Description

电子装置
技术领域
本公开总体上涉及包括至少一个光电二极管的电子装置。
背景技术
光电二极管是均包括PN结的半导体组件。光电二极管具有检测在光学域中的辐射并将其转换成电信号的能力。
图像传感器是均包括多个光电二极管的电子装置。光电二极管使装置能够在给定时间获得场景图像。图像由像素阵列形成，每个像素的信息由一个或多个光电二极管获得。例如，该信息通常对应于在给定时间由光电二极管获得的电子的数量，该电子的数量由图像传感器转换成颜色水平(红色、绿色或蓝色)或转换成灰度水平。
但是，在与图像对应的时间之后形成的电子可能会引起由传感器获得的图像中的修改。
实用新型内容
一个实施例克服了包括光电二极管的已知装置的全部或部分缺点。
在第一方面，提供了一种电子装置。所述电子装置包括：光电二极管，所述光电二极管包括：半导体区域，耦合到施加第一电压的节点；和至少一个半导体壁，至少沿所述光电二极管的高度延伸，所述至少一个半导体壁部分地围绕所述半导体区域。
在一些实施例中，所述电子装置包括半导体衬底，其中所述光电二极管形成在所述半导体衬底中，并且所述至少一个半导体壁沿着所述半导体衬底的整个高度延伸。
在一些实施例中，所述至少一个半导体壁耦合到施加第二电压的节点。
在一些实施例中，所述至少一个半导体壁是U形的。
在一些实施例中，所述半导体区域位于由U形的所述至少一个半导体壁界定的凸面区域中。
在一些实施例中，所述至少一个半导体壁包括两个半导体壁，每个半导体壁为U形。
在一些实施例中，所述两个半导体壁中的每个半导体壁界定相应的凸面区域，并且所述凸面区域朝向彼此延伸。
在一些实施例中，所述至少一个半导体壁具有长方体形状。
在一些实施例中，所述电子装置包括绝缘沟槽，其中所述半导体区域通过所述绝缘沟槽与所述至少一个半导体壁分离。
在一些实施例中，所述电子装置包括晶体管，所述晶体管具有耦合在所述光电二极管的阴极与施加正电压的节点之间的源极端子和漏极端子。
在一些实施例中，所述电子装置包括耦合到所述光电二极管的所述阴极的存储元件。
在一些实施例中，所述存储元件是电子收集区域。
在一些实施例中，所述电子装置包括至少一个连接垫，所述至少一个连接垫在所述光电二极管上并且耦合到施加正电压的节点。
在第二方面，提供了一种电子装置。所述电子装置包括：光电二极管，包括：半导体区域，耦合到施加第一电压的节点；第一半导体壁，部分地围绕所述半导体区域，所述第一半导体壁具有沿着第一方向延伸的第一段，并且具有沿着横向于所述第一方向的第二方向，从所述第一段的相对端延伸的一对第二段；以及第二半导体壁，与所述第一半导体壁间隔开，并且面向所述第一半导体壁。
在一些实施例中，所述第二半导体壁具有沿着所述第一方向延伸的第三段，并且具有沿着所述第二方向，从所述第三段的相对端延伸的一对第四段。
在一些实施例中，所述电子装置还包括电耦合在所述光电二极管的阴极与正电压之间的晶体管。
本公开的实施例可以具有以下优点：在与图像对应的时间之后形成的电子不会引起对传感器获得的图像的修改。
将在下面结合附图对特定实施例的非限制性描述中详细讨论前述和其他特征和优点。
附图说明
图1示意性地示出了包括光电二极管的电子装置；
图2以俯视图示意性地示出了包括图1的光电二极管的电子装置的一部分的一个实施例；
图3A是沿着图2的平面A-A的截面图，并且图3B是沿着图2的平面B-B的截面图；以及
图4以俯视图示意性地示出了包括光电二极管的电子装置的另一实施例。
具体实施方式
在不同的附图中，相同的元件用相同的附图标记指定。特别地，不同实施例共有的结构和/或功能元件可以用相同的附图标记指定并且可以具有相同的结构、尺寸和材料性质。
为了清楚起见，仅示出和详细描述了对于理解所描述的实施例有用的那些步骤和元件。
贯穿本公开，术语“连接”用于指定电路元件之间的直接电连接，除了导体之外没有中间元件，而术语“耦合”用于指定电路元件之间的电连接，该电连接可以是直接的或者可以是经由一个或多个中间元件。
在下面的描述中，当提及限定绝对位置(诸如术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等)或相对位置(诸如，术语“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等)的术语时，或者当提及限定方向(诸如，术语“水平”、“垂直”等)的术语时，除非另外指定，否则它指的是附图的定向。
术语“大约”、“近似”、“基本上”和“约”在本文中用于指定所讨论的值的正或负10％，优选正或负5％的公差。
图1示意性地示出了包括光电二极管102的电子装置100。装置100例如是包括多个光电二极管的图像传感器的一部分。例如，可以针对图像传感器的每个光电二极管重复装置100。
光电二极管102被耦合(优选地连接)在节点104与施加第一基准电压(例如，地)的节点之间。更精确地，光电二极管102的阴极耦合(优选地连接)到节点104，并且光电二极管102的阳极耦合(优选地连接)到施加第一基准电压的节点。
装置100还包括开关106，优选地晶体管，其耦合在节点104与施加第二基准电压(例如，正电源电压Vdd)的节点之间。电压Vdd例如大于1V。
晶体管106例如通过其漏极连接到施加电压Vdd的节点，并且通过其源极连接到节点104。晶体管106的栅极耦合(优选地连接)到施加控制电压VC的节点。
节点104进一步耦合(优选地连接)到存储元件108MEM。
存储元件108优选是电子收集区域，例如，由半导体材料制成的区域，其能够保持由光电二极管102形成的电子。装置100可以包括一个或多个电子收集区域108。
在一些实施例中，装置100的使用方法包括至少两个步骤，将针对单个装置100进行描述。在图像传感器包括多个装置100的情况下，每个装置100实施该使用方法。优选地，多个装置100同时实施该方法的每个步骤。因此，由每个像素102提供的信息表示相同时间的相同场景。
在第一步骤期间，捕获场景的图像。更具体地，在给定时间，源自场景的光在光电二极管102中引起电子的形成。电子的数目例如提供了关于将要获得的图像的像素的信息。在该第一步骤期间，电子被传输到例如形成存储元件108的一个或多个电子收集区域中。然后，光电二极管102可以例如被覆盖。
该方法可以包括第二步骤，在第二步骤期间，由适配电路(未示出)读取存储元件中的电子的数量。
然而，例如，如果光电二极管未被覆盖，或者如果光电二极管被部分地覆盖，则光可以继续到达光电二极管。然后，电子继续形成，并且有被传输到电子存储区域的危险。此时，电子的数量以及表示图像的信息会被修改，该信息于是将不再对应于在所选择的时间的场景的图像。然后在第二步骤期间使开关106导通以将节点104耦合到施加电压Vdd的节点。然后，电子被吸引向施加电压Vdd的节点，并且远离存储元件108。
作为变型，在图像传感器包括多个装置100的情况下，装置100的某些部分对于多个装置100可以是公用的。例如，开关106对于多个装置100可以是公用的，并且由多个装置100生成或形成的电荷或电子可以被集中地存储在存储元件108中。在这种实施例中，可以选择性地操作开关106，以将所存储的电荷从存储元件108传递到施加电压Vdd的节点。
图2以俯视图示意性地示出了包括光电二极管102的电子装置100的一部分的一个实施例。图3包括沿着图2的平面A-A的截面图(图3A)以及沿着图2的平面B-B的截面图3B(图3B)。
光电二极管102包括在半导体衬底中的PN结。光电二极管102例如包括覆盖有N型半导体层202的P型半导体层200。层200和202例如由硅制成。层202由此形成耦合到光电二极管的阴极的晶体管106的源极。
装置100包括例如位于光电二极管102的上表面上的两个接触垫204。垫204例如位于半导体层202的上表面上。
接触垫204例如耦合(优选地连接)到施加控制电压的节点。例如，两个垫均经由一个开关耦合到施加相同控制电压的相同节点。控制电压能够引起电子向电子收集区域的移动。控制电压例如是具有等于电源电压Vdd的值的正电压。
电子收集区域例如是与光电二极管102相邻的半导体区域。每个接触垫204优选地与光电二极管102与一个电子收集区域之间的接触界面相对。除了接触界面之外，光电二极管102和收集区域例如由绝缘壁或接收负电压的半导体壁(未示出)分离。作为变型，多个垫204可以与光电二极管102与一个电子收集区域中的一个之间的相同接触界面的相对。
在图2和图3的示例中，装置包括两个垫204，并且因此例如包括两个电子收集区域。更一般地，装置可以包括至少一个垫204，并且因此包括至少一个电子收集区域。
在之前描述的第一步骤期间，正电压VP(例如电源电压Vdd)被递送到垫204中的至少一个，以将电子吸引向垫204并且因此吸引向对应的电子收集区域。在存在多个垫204和多个电子收集区域的情况下，垫204例如交替地依次接收正电压，以便电子被部分地存储在每个电子收集区域中。这使得能够采样由光电二极管102获得的信息。
连接垫204例如是表面元件，即，它们与光电二极管102的表面接触，例如仅与半导体层202的上表面接触。例如，连接垫204仅通过平坦表面与光电二极管102接触。例如，接触垫204是设置在光电二极管102上的半导体板或例如由金属制成的层。
装置100还包括位于光电二极管102中的半导体区域208。区域208例如位于半导体层202中。在该示例中，区域208具有与层202相同的掺杂类型，例如N型掺杂。区域208例如比半导体层204更重地掺杂。区域208例如从光电二极管102的上表面(即，例如从层202的上表面)延伸到半导体层202中。区域208优选地不沿着半导体层202的整个高度延伸。
区域208耦合(优选地连接)到施加电源电压Vdd的节点。区域208形成晶体管106的漏极(图1)。
装置100还包括两个半导体壁210(图2和图3中的210a和210b)。更一般地，装置100包括部分地围绕区域208的至少一个半导体壁210。壁210例如由本征半导体制成。壁210例如由硅制成。壁210至少沿着光电二极管的整个高度(即，沿着层200和层202的高度)延伸。优选地，壁210沿着其中形成有光电二极管102的衬底的整个高度延伸。
在俯视图中，壁201a具有U形形状。因此，壁210a在平行于层202的上表面的平面中具有U形横截面。壁210a包括两个第一分支，该两个第一分支基本上彼此平行，并且通过基本上垂直于两个第一分支的第二分支来耦合。
在俯视图中，壁210b也具有U形形状。因此，壁210b在平行于层202的上表面的平面中具有U形横截面。壁210b包括两个第一分支，该两个第一分支基本上彼此平行，并且通过基本上垂直于两个第一分支的第二分支来耦合。
优选地，壁210b的第一分支比壁210a的第一分支短。此外，壁210a的第二分支的长度基本上等于壁210b的第二分支的长度。
每个壁210a和210b的第一分支例如具有基本相同的宽度。类似地，每个壁210a和210b的第二分支例如具有相同的宽度。此外，相同的壁的第一和第二分支例如具有基本相同的宽度。该共同的宽度例如在从100nm至500nm的范围内。
壁210a和210b位于彼此之前。更具体地，壁210a的第一分支与壁210b的第一分支成一直线。优选地，壁210a的内部区域在壁210b的内部区域的表面处，即，壁210a和210b的第一分支位于壁210a和210b的第二分支之间。换句话说，由两个壁中的每个壁的U形形状界定的凸面区域(即，位于第一分支之间的区域)朝向另一个壁210的方向延伸。
壁210a和210b彼此间隔开，即，它们不彼此接触。壁210a和210b因此通过半导体层200和202的一部分彼此分离。
半导体区域208位于壁210a的U形形状内部，即位于壁210a的两个第一分支之间。换句话说，区域208位于由U形形状界定的凸面区域中。因此，区域208被壁210a和201b部分地围绕。
壁210a和210b的第一分支的末端之间的空间可以允许电子在层200和202中的通过，以到达半导体区域208。
然而，第一分支的长度优选地足以使第一分支位于区域208和垫204之间。此外，壁210位于区域208与电子收集区域之间。
壁210形成晶体管106的栅极(图1)。壁210耦合(优选地连接)到施加控制电压VC的节点。
区域208通过绝缘沟槽212与壁210a分离。区域208优选地仅通过绝缘沟槽212与壁210a分离。因此，在区域208和壁210a之间优选不存在半导体层202的部分。
绝缘沟槽212例如从半导体层202的上表面延伸到半导体层202中。绝缘沟槽212至少与区域208一样深。绝缘沟槽212优选比壁210浅。
在前述的第一步骤期间，控制电压VC是负电压，例如，小于或等于-1V。接触垫204连续或交替接收正电压VP。因此，形成在光电二极管102中的电子被吸引向电子收集区域。
在第二步骤期间，控制电压VC是正电压，例如，等于电源电压Vdd。此外，电压VP是负电压，例如，小于或等于-0.5V。因此，电子首先被壁210吸引，然后被半导体区域208吸引。为此，电子穿过壁210a和210b之间的空间。电子不被吸引到电子存储区域中，并且不修改所存储的电子的数量。
壁210和光电二极管之间的界面形成一个体积。实际上，壁210位于光电二极管102中。壁210的多个表面(侧面)与光电二极管102接触。此外，壁210与光电二极管102的内部部分接触。这具有吸引位于光电二极管的下部中的电子的优点。实际上，可能已经选择形成半导体垫，该半导体垫具有类似于垫204的形状的形状并且位于光电二极管102的上表面上。但是，位于光电二极管的下部中的电子将有未被壁210吸引的风险，并且有被吸引到存储元件中的风险。
作为变型，壁210b可以不包括第一分支。壁210b因此具有长方体的形状。
作为变型，装置100可以包括围绕区域208的单个半导体壁，除了例如在垫204的一侧上的开口之外。例如，该壁对应于壁210，使其最远离垫204的多个第一分支接触，以形成从一个第二分支延伸到另一个第二分支的单个分支。然而，存在其他第一分支的分离。
图4以俯视图示意性地示出了电子装置400的另一示例，该电子装置400包括光电二极管102，光电二极管102类似于图2和图3的实施例的光电二极管。沿着图4的平面B-B的截面图类似于图3的视图3B。装置400具有与图1中描述的装置100的结构类似的结构。
如前所述，光电二极管102在半导体衬底中包括PN结。光电二极管例如包括覆盖有N型半导体层202的P型半导体层200。层200和层202例如由硅制成。层202还形成与光电二极管102的阴极接触的晶体管106的源极。
装置400包括例如位于光电二极管102的上表面上的两个接触垫204。垫204例如位于半导体层202的上表面上。
接触垫204例如耦合(优选地连接)到施加控制电压的节点。例如，两个垫均经由一个开关耦合到施加相同控制电压的相同节点。控制电压能够引起电子向电子收集区域的移动。控制电压例如是具有等于电源电压的值的正电压。
电子收集区域例如是与光电二极管102相邻的半导体区域。每个接触垫204优选与光电二极管102与电子收集区域中的一个之间的接触界面的相对。除了接触界面之外，光电二极管102和收集区域例如由绝缘壁或接收负电压的半导体壁(未示出)分离。作为变型，多个垫204可以与光电二极管102与一个电子收集区域之间的相同接触界面的相对。
在图4的示例中，如在图2和图3的示例中一样，与图2和图3中的装置100类似，装置400包括两个垫204，并且因此例如包括两个电子收集区域。更一般地，装置400可以包括至少一个垫204，并且因此包括至少一个电子收集区域。
图4的装置400实施之前结合图1描述的操作步骤。
在前述的第一步骤期间，正电压VP(例如电源电压Vdd)被递送到垫204中的至少一个，以将电子吸引向垫204并且因此吸引向对应的电子收集区域。在存在多个垫204的情况下，这些垫例如交替地接收正电压，以便电子被部分地存储在电子收集区域中的每个中。这使得能够采样由光电二极管102获得的信息。
连接垫204例如是表面元件，即，它们与光电二极管102的表面接触，例如仅与半导体层202的上表面接触。例如，连接垫204仅通过平坦表面与光电二极管102接触。例如，接触垫204是设置在光电二极管102上的半导体板或例如由金属制成的层。
装置400还包括位于光电二极管102中的半导体区域208。区域208例如位于半导体层202中。在该示例中，区域208具有与层202相同的掺杂类型，例如，N型掺杂。区域208例如比半导体层204更重地掺杂。例如，区域208从光电二极管102的上表面(即例如从层202的上表面)在半导体层202中延伸。区域208优选地不沿着半导体层202的整个高度延伸。
区域208被耦合(优选地连接)到施加电源电压Vdd的节点。区域208形成晶体管106的漏极(图1)。
与装置100类似，装置400包括半导体壁410。装置400包括两个半导体壁410(图4中的410a和410b)。壁410例如由本征半导体制成。壁210例如由硅制成。壁410至少沿着光电二极管的整个高度(即，沿着层200和202的高度)延伸。优选地，壁410沿着其中形成有光电二极管102的衬底的整个高度延伸。
与壁210不同，图4的示例的壁410中的每个具有基本长方体的形状。壁410a和壁410b彼此平行。例如，壁410a和壁410b具有图2和图3的实施例的壁210a和壁210b的第二分支的形状和位置。
壁410a和壁410b彼此间隔开，即，它们不彼此接触。因此，壁410a和壁410b通过半导体层200和202的区域彼此分离。
在半导体层202的区域中的半导体区域208位于壁410a和壁410b之间。因此区域208被壁410a和壁410b部分地围绕。
壁410a和壁410b之间的空间可以允许电子在层200和202中的通过，以到达半导体区域208。
壁410形成晶体管106的栅极(图1)。壁410耦合(优选地连接)到施加控制电压VC的节点。
区域208通过绝缘沟槽412与壁410a分离。区域208优选地仅通过绝缘沟槽412与壁410a分离。因此，在区域208和壁410a之间优选不存在半导体层202的部分。
绝缘沟槽412例如从半导体层202的上表面延伸到半导体层202中。绝缘沟槽412至少与区域208一样深。绝缘沟槽212优选比壁410浅。
在前述的第一步骤期间，控制电压VC是负电压，例如，小于或等于-1V。接触垫204连续或交替地接收正电压VP。因此，形成在光电二极管102中的电子被吸引向电子收集区域。
在第二步骤期间，控制电压VC是例如等于电源电压Vdd的正电压。此外，不再向接触垫204提供电压VP。因此，电子首先被壁410吸引，然后被半导体区域208吸引。为此，电子在壁410a和壁410b之间通过。电子不被吸引到电子存储区域中，并且不修改所存储的电子的数量。
壁410和光电二极管之间的界面形成一个体积。实际上，壁410位于光电二极管102中。壁410的多个表面(侧面)与光电二极管102接触。此外，壁410与光电二极管102的内部部分接触。这具有吸引位于光电二极管的下部中的电子的优点。实际上，可能已经选择形成半导体垫，该半导体垫具有类似于垫204的形状的形状并且位于光电二极管102的上表面上。但是，位于光电二极管的下部中的电子将有未被壁210吸引的风险，并且有被吸引到存储元件中的风险。
作为变型，通过部分地围绕半导体区域208，半导体壁可以具有不同的形状。例如，装置400包括单个壁410a并且不包括壁410b。
已经描述了各种实施例和变型。本领域技术人员将理解，这些各种实施例和变型的某些特征可以被组合，并且本领域技术人员将想到其他变型。特别地，所描述的实施例可能能够以等效方式针对空穴而不是电子进行操作。
此外，光电二极管可以与所描述的不同。例如，光电二极管可以包括垂直PN结，而不是如所描述的实施例中的水平PN结。
此外，可以反转所描述的不同元件的掺杂类型。
最后，基于以上给出的功能指示，所描述的实施例和变型的实际实施方式在本领域技术人员的能力范围内。
这种改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本公开的精神和范围内。因此，前面的描述仅是示例，并不旨在进行限制。
上述各种实施例可以被组合以提供另外的实施例。
可以根据以上详细描述对实施例进行这些和其他改变。通常，在所附权利要求中，所使用的术语不应当解释为将权利要求限制为说明书和权利要求中公开的特定实施例，而是应当被解释为包括所有可能的实施例以及赋予这些权利要求的等同物的全部范围。因此，权利要求不受公开内容的限制。

Claims (16)

1.一种电子装置，其特征在于，包括：
光电二极管，所述光电二极管包括：
半导体区域，耦合到施加第一电压的节点；和
至少一个半导体壁，至少沿所述光电二极管的高度延伸，所述至少一个半导体壁部分地围绕所述半导体区域。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，包括半导体衬底，其中所述光电二极管形成在所述半导体衬底中，并且所述至少一个半导体壁沿着所述半导体衬底的整个高度延伸。
3.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述至少一个半导体壁耦合到施加第二电压的节点。
4.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述至少一个半导体壁是U形的。
5.根据权利要求4所述的电子装置，其特征在于，所述半导体区域位于由U形的所述至少一个半导体壁界定的凸面区域中。
6.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述至少一个半导体壁包括两个半导体壁，每个半导体壁为U形。
7.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述两个半导体壁中的每个半导体壁界定相应的凸面区域，并且所述凸面区域朝向彼此延伸。
8.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述至少一个半导体壁具有长方体形状。
9.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，包括绝缘沟槽，其中所述半导体区域通过所述绝缘沟槽与所述至少一个半导体壁分离。
10.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，包括晶体管，所述晶体管具有耦合在所述光电二极管的阴极与施加正电压的节点之间的源极端子和漏极端子。
11.根据权利要求10所述的电子装置，其特征在于，包括耦合到所述光电二极管的所述阴极的存储元件。
12.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述存储元件是电子收集区域。
13.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，包括至少一个连接垫，所述至少一个连接垫在所述光电二极管上并且耦合到施加正电压的节点。
14.一种电子装置，其特征在于，包括：
光电二极管，包括：
半导体区域，耦合到施加第一电压的节点；
第一半导体壁，部分地围绕所述半导体区域，所述第一半导体壁具有沿着第一方向延伸的第一段，并且具有沿着横向于所述第一方向的第二方向，从所述第一段的相对端延伸的一对第二段；以及
第二半导体壁，与所述第一半导体壁间隔开，并且面向所述第一半导体壁。
15.根据权利要求14所述的电子装置，其特征在于，所述第二半导体壁具有沿着所述第一方向延伸的第三段，并且具有沿着所述第二方向，从所述第三段的相对端延伸的一对第四段。
16.根据权利要求14所述的电子装置，其特征在于，还包括电耦合在所述光电二极管的阴极与正电压之间的晶体管。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2930676B1 (fr) * 2008-04-24 2011-07-22 St Microelectronics Crolles 2 Capteur d'image de tres faibles dimensions
EP2216817B1 (fr) * 2009-02-05 2014-01-08 STMicroelectronics (Crolles 2) SAS Capteur d'images à semiconducteur à éclairement par la face arrière
EP2315251A1 (fr) * 2009-10-22 2011-04-27 STMicroelectronics (Crolles 2) SAS Capteur d'image à grille de transfert verticale et son procédé de fabrication
FR2963187A1 (fr) * 2010-07-21 2012-01-27 St Microelectronics Crolles 2 Dispositif d'imagerie a performances ameliorees et procede de commande.
FR2969821A1 (fr) * 2010-12-23 2012-06-29 St Microelectronics Sa Dispositif d'imagerie matriciel a photosites a commandes monocoup de transfert de charges
US8941206B2 (en) * 2012-07-24 2015-01-27 Infineon Technologies Ag Semiconductor device including a diode and method of manufacturing a semiconductor device
FR3000606B1 (fr) * 2013-01-02 2015-01-30 Commissariat Energie Atomique Capteur d'image
FR3043250A1 (fr) * 2015-10-30 2017-05-05 St Microelectronics Crolles 2 Sas Capteur d'image
FR3046495B1 (fr) 2015-12-30 2018-02-16 Stmicroelectronics (Crolles 2) Sas Pixel de detection de temps de vol
FR3049389A1 (fr) * 2016-03-22 2017-09-29 St Microelectronics Crolles 2 Sas Mur d'isolement et son procede de fabrication
FR3056019B1 (fr) * 2016-09-13 2018-10-12 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Photodiode de type spad
US10616519B2 (en) 2016-12-20 2020-04-07 Microsoft Technology Licensing, Llc Global shutter pixel structures with shared transfer gates
FR3065836B1 (fr) * 2017-04-28 2020-02-07 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Zone de stockage pour un pixel d'une matrice d'image
FR3092933B1 (fr) * 2019-02-14 2024-07-26 St Microelectronics Crolles 2 Sas Photodiode
FR3094571B1 (fr) * 2019-03-27 2022-04-29 St Microelectronics Crolles 2 Sas Dispositif électronique à photodiode

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111755468A (zh) * 2019-03-27 2020-10-09 意法半导体(克洛尔2)公司 包括光电二极管的电子装置

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