ES2929027T3 - Estructura de píxel fotosensible con mayor absorción de luz e implante fotosensible - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a una estructura de píxeles fotosensibles (10) que comprende un sustrato (15) con una superficie frontal y una superficie posterior, en la que se proporciona al menos un diodo fotosensible (12, 12') en una de las superficies del sustrato (15). Se proporciona una primera capa de material (30) al menos parcialmente en la superficie posterior del sustrato (15), donde la capa de material (30) comprende una capa reflectante, para aumentar la reflectividad en la superficie posterior del sustrato. Además, la presente invención se refiere a una matriz (1) y un implante que comprende tal estructura de píxeles fotosensibles (10), así como a un método para producir la estructura de píxeles (10). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Estructura de píxel fotosensible con mayor absorción de luz e implante fotosensible
La presente invención se refiere a una estructura de píxel fotosensible y a un implante fotosensible con dicha estructura de píxel.
Se conocen sistemas de implante que ayudan a recuperar al menos una parte de la visión en pacientes que han perdido vista, por ejemplo, a causa de enfermedades degenerativas tales como la retinosis pigmentaria. La visión se puede recuperar, al menos hasta cierto grado, con un implante aprovechando el hecho de que, aunque partes del tejido de la retina se han degenerado, la mayor parte de la retina permanece intacta y aún puede ser estimulada directamente con estímulos eléctricos dependientes de la luz. Esta estimulación eléctrica se puede proporcionar mediante un sistema de implante. Un sistema de este tipo normalmente comprende unas gafas especiales que se colocan delante de los ojos de un paciente y un implante, en particular un implante subretiniano, que comprende una pluralidad de electrodos que entran en contacto con tejido o células vivas.
En las gafas normalmente se proporciona una cámara. La cámara está adaptada para capturar una escena delante del paciente. Esta escena capturada puede cambiar de información visual a una señal de pulso de luz IR predeterminada. En este caso, el implante está adaptado para recibir esos pulsos de luz IR y, en respuesta, áreas fotosensibles del implante se estimulan en función del contenido de la escena recibida por la cámara. El implante convierte después la luz recibida en corriente eléctrica, que puede estimular las células residuales en la retina.
Para ello, los implantes comprenden una o más matrices de píxeles, en las que cada píxel individual comprende una o más áreas de diodo, un electrodo de estimulación y, posiblemente, un contraelectrodo.
Si un pulso de luz se dirige a un píxel o, en su lugar, a un área fotosensible de un píxel, parte de los fotones de ese pulso de luz se absorberá en el sustrato y se generarán pares de huecos de electrones por el efecto fotoeléctrico dentro del sustrato. Estos pares de huecos de electrones migran a polos respectivos de la estructura de píxel y el circuito de fotodiodos correspondiente puede generar, en respuesta, una carga eléctrica en un electrodo. En consecuencia, cuantos más fotones se absorban en el sustrato, mayor puede ser la carga generada por la estructura de píxel. La absorción o tasa de absorción de los fotones puede depender de la longitud de onda de la luz incidente, de las propiedades del material, del área de incidencia, es decir, el área fotoactiva y del espesor del sustrato absorbente. Para aumentar la absorción de luz incidente, y, por tanto, finalmente aumentar la generación de carga en la estructura de píxel, se puede aumentar el espesor del sustrato. Sin embargo, no siempre se desea aumentar el espesor de un sustrato.
Por ejemplo, se conocen implantes para estimulación neural que comprenden dichas estructuras o matrices de píxeles fotosensibles. En dichos implantes, para estimular de forma fiable células residuales, la densidad de corriente, es decir, la carga suministrada por fase por pulso electromagnético, por ejemplo, por pulso de luz, en particular pulso IR, en un tiempo predeterminado, debe ser lo más alta posible para para estimular de manera suficiente las células residuales. Al mismo tiempo, los implantes se mantendrán lo más pequeños posible para una invasividad mínima. Como tal, idealmente, un implante tiene un espesor inferior a 100 pm, idealmente inferior a 50 pm y preferiblemente de 30 pm o menos. Los implantes delgados facilitan además la fabricación, en particular en lo que respecta a las estructuras, que se extenderán por todo el espesor del implante.
Asimismo, para aumentar la resolución de una matriz fotosensible, se reducirá convenientemente el tamaño de los píxeles individuales, es decir, la superficie requerida por cada píxel para detectar la luz suficiente como para generar la carga. Eso puede ser aplicable a los implantes, así como a otras estructuras fotosensibles, tales como chips fotosensibles en cámaras, dispositivos de detección y otros.
Por lo tanto, es un objeto de la presente invención eliminar al menos uno de los problemas de la técnica anterior. En particular, es un objeto de la invención proporcionar una estructura de píxel mejorada. De manera conveniente, se debe aumentar la absorción de luz incidente. Además, puede ser un objeto proporcionar una estructura de píxel fotosensible con un tamaño reducido. Además, puede ser un objeto de la invención proporcionar una matriz de píxeles o un implante con una resolución aumentada.
Del documento WO 2012/058477 A2 se conoce un aparato de implante que comprende una pluralidad de fotosensores, en el que el aparato está implementado en un material flexible para adaptarse a la forma de un globo ocular humano y permitir acercar los microelectrodos a las células neurales para la estimulación. El aparato puede comprender un dispositivo semiconductor que tenga un sustrato con una capa de óxido embebida.
El problema se resuelve según la invención con una estructura de píxel según la reivindicación independiente 1, una matriz de píxeles según la reivindicación 10, un implante según la reivindicación 13 y un método según la reivindicación 15. Los desarrollos ventajosos son el objeto de las reivindicaciones dependientes.
Se observará que la capa reflectante de la estructura de píxel según la reivindicación independiente 1, también puede formar parte integrante del sustrato, por ejemplo, mediante dopado o haciendo crecer térmicamente estructuras sobre la superficie del propio sustrato. La capa reflectante o la primera capa de material también se puede proporcionar como una capa separada sobre la superficie del sustrato, por ejemplo, depositada mediante métodos conocidos en la técnica, tales como deposición electroquímica, deposición al vacío y otras.
Se entenderá que cualquier material que pueda alterar, y en particular aumentar, la reflectividad de la luz transmitida a través del sustrato e incidir sobre una interfaz entre el sustrato y la primera capa de material, es decir, la superficie posterior del sustrato, puede considerarse un “material reflectante” o una “capa reflectante” en el contexto de la presente invención. Los valores de reflectividad de dicha capa reflectante pueden compararse con la reflectividad inherente al material solo del sustrato. En particular, los valores de reflectividad proporcionados aquí se refieren a reflectividad con incidencia normal, es decir, un ángulo de incidencia perpendicular a la superficie respectiva. Dichos materiales adecuados para su uso como material reflectante en la primera capa de material pueden comprender, por ejemplo, aluminio, titanio, platino y/o paladio o sus aleaciones, por ejemplo, una aleación titanio-níquel, también conocida como nitinol u otras. Otros materiales que pueden proporcionar una mayor reflectividad pueden ser capas cerámicas, tales como óxido de aluminio, carburo de silicio u otros, que también pueden proporcionar un sellado hermético y/o características biocompatibles adecuadas para un implante. Para lograr tales propiedades, puede ser necesario variar el espesor de las capas respectivas, por ejemplo, aumentarlo, para proporcionar un revestimiento hermético.
Una “superficie frontal” describe una superficie sobre la cual o a través de la cual se aplica luz incidente, que luego se transmite desde el exterior del sustrato hacia el sustrato. En consecuencia, una “superficie posterior” es una superficie del sustrato o cualquier capa respectiva, que está en un lado opuesto del sustrato con respecto a la “superficie frontal”. Por lo tanto, la “superficie posterior” del sustrato define una superficie en la que la luz que incide sobre la superficie frontal y se transmite a través del sustrato incide desde el interior del sustrato.
Al proporcionarse una capa o una estructura reflectante, por ejemplo, una estructura similar a una capa dentro del sustrato o sobre la superficie posterior del sustrato, la fracción de luz que no se absorbe cuando se transmite a través del sustrato desde la superficie frontal del sustrato puede reflejarse de nuevo, al menos parcialmente, en el sustrato. De esa forma, se puede absorber una mayor parte de la luz incidente originalmente sobre la superficie frontal del sustrato. Por lo tanto, la estructura de píxel puede generar una mayor carga mientras que, al mismo tiempo, no se engrosa el sustrato o la estructura de píxel o lo hace de forma insignificante en su conjunto.
El sustrato de la estructura de píxel fotosensible puede comprender un material que está adaptado para absorber luz de una longitud de onda predeterminada, o un intervalo de longitudes de onda predeterminadas, o varias longitudes de onda o intervalos de longitudes de onda predeterminadas. En particular, el sustrato puede comprender silicio. En particular, el sustrato puede adaptarse para absorber luz infrarroja, preferiblemente luz infrarroja en la gama del infrarrojo cercano, específicamente luz infrarroja dentro en el rango de alrededor de 780 a 1.000 nm, en particular una longitud de onda entre alrededor de 830 a 915 nm. Como material alternativo para el sustrato, se puede utilizar germanio.
Se apreciará que la absorción de luz para longitudes de onda específicas puede ser una característica intrínseca del material, por ejemplo, en el caso del silicio.
La capa reflectante en la superficie posterior del sustrato, es decir, la capa reflectante de la primera capa de material comprende una capa de óxido embebida (BOX). Esa capa de óxido embebida puede ser preferiblemente de SiO2. Sin embargo, también puede ser un tipo diferente comúnmente conocido como silicio sobre aislante (SOI). Una capa BOX puede ser ventajosa, ya que esa capa, durante la fabricación, puede actuar como tope de borde cuando el sustrato se adelgaza y se cantea hasta su espesor final. Además, una capa BOX que generalmente crece térmicamente a partir de la capa superior de silicio o sustrato puede aumentar la eficacia del fotodiodo, ya que en una interfaz Si/SiO2 se reduce la recombinación superficial de soportes minoritarios. La capa BOX también se puede proporcionar mediante métodos de deposición.
Además, la capa reflectante comprende una capa de titanio y puede comprender una capa de aluminio. Nuevamente, esas capas pueden ser capas separadas o pueden integrarse en la capa de sustrato durante la producción.
La primera capa de material comprende una capa de óxido embebida, preferiblemente de SiO2 , y puede comprender una capa de aluminio. En tales realizaciones, la capa de óxido embebida puede intercalarse entre el sustrato y la capa de aluminio. Al combinar la capa BOX y la capa de aluminio, la reflectividad de la superficie posterior del sustrato, donde se proporciona la capa de material, puede aumentar incluso por encima de la suma de las capas de material individuales.
Podría demostrarse experimentalmente que la reflectividad de la superficie posterior, definida únicamente por silicio, es de alrededor del 21 %. Además, los resultados experimentales podrían mostrar que, al proporcionarse una capa de titanio, la reflectividad de la superficie posterior puede estar entre el 20 y el 22 % y la provisión de una capa b Ox da como resultado valores de reflectividad de la superficie posterior de entre el 16 y el 21 %. Sin embargo, debe señalarse que, al proporcionarse una capa de titanio, la estructura de píxel podría estar ya provista de un revestimiento hermético que es biocompatible. La propia capa BOX se puede fabricar fácilmente y puede aumentar la eficiencia del fotodiodo. Por lo tanto, incluso la provisión de una capa de material adicional que no aumente inmediatamente la reflectividad de la superficie posterior del sustrato puede proporcionar ventajas dentro del ámbito de aplicación de la presente invención.
Al proporcionarse una sola capa de aluminio como primera capa de material, es decir, aquí la capa reflectante, sobre la superficie posterior del sustrato, la reflectividad de la superficie posterior del sustrato podría incrementarse hasta aproximadamente un 64 %. Aunque una capa de aluminio sola, sin ningún otro revestimiento hermético o biocompatible, puede no ser inmediatamente adecuada para una estructura de implante, se puede proporcionar una estructura fotosensible tal como un fotodetector, un chip sensible a la luz para una cámara o similar. Por lo tanto, la presente invención no se limita a implantes fotosensibles.
De acuerdo con otras realizaciones de la presente invención, al menos en una superficie de la primera capa de material orientada en dirección opuesta al sustrato, se proporciona una segunda capa de material. Esa segunda capa de material puede cubrir herméticamente al menos la primera capa de material y/o la superficie posterior del sustrato. Las propiedades del material de la segunda capa de material, en general, pueden ser las mismas que las establecidas anteriormente para la primera capa de material.
En realizaciones particulares, la segunda capa de material puede ser una capa de titanio. Esa capa de titanio se puede proporcionar sobre una superficie de la capa de material hecha de aluminio o BOX. De esa manera, se pueden combinar las ventajas de las capas individuales. Como tal, una combinación de una capa BOX y una capa de titanio puede proporcionar una estructura de píxel hermética y biocompatible con una reflectividad en la superficie posterior del sustrato de hasta el 73 %.
En una realización específica de la presente invención, se proporcionan una capa BOX y una capa de aluminio, donde la capa BOX está intercalada entre el sustrato y la capa de aluminio. Esa capa de óxido embebido puede consistir preferiblemente en o al menos comprender SiO2. Dichas realizaciones permiten un aumento de reflectividad desde la superficie posterior del sustrato de hasta un 92,5 %. La capa de titanio se puede proporcionar como parte de la primera capa de material.
La segunda capa de material puede comprender o consistir en titanio y/u otros materiales, en particular metales. Estos pueden permitir un sellado hermético de al menos la superficie posterior de la estructura de píxel y/o aumentar aún más la reflectividad en la superficie posterior del sustrato. En algunas realizaciones, se pueden proporcionar múltiples capas de un material, tal como múltiples capas de titanio, en la primera y/o segunda capa de material. En consecuencia, la segunda capa de material puede comprender, por ejemplo, dos capas de titanio, depositadas una tras otra.
En algunas realizaciones de la presente invención, la primera y/o la segunda capa de material comprende titanio, teniendo esa capa de titanio un espesor no inferior a 100 nm, preferiblemente un espesor superior a 200 nm y de manera especialmente preferible un espesor de 500 nm o, posiblemente, más. Tal capa de titanio, que se proporciona ventajosamente como la capa más externa de la estructura de píxel, puede proporcionar un sellado hermético y, al mismo tiempo, puede proporcionar una cubierta biocompatible. De esa forma, se puede permitir el uso de una estructura de píxel según la presente invención en una matriz de píxeles implantable, por ejemplo, en una región altamente corrosiva de un cuerpo, tal como el cuerpo vítreo de un ojo.
En particular, cuanto mayor sea el espesor de la capa de titanio mayor será el sellado hermético de la superficie o de toda la estructura. De esa forma, se puede proporcionar un sellado hermético suficiente y el titanio de la capa apilada de dichas realizaciones tiene un espesor suficiente para maximizar la reflectividad en la superficie posterior del sustrato.
En algunas realizaciones según la invención, cuando se usa una capa de aluminio como capa adicional en la primera capa de material o en la segunda capa de material, la capa de aluminio tiene preferiblemente un espesor superior a 50 nm, más preferiblemente un espesor superior a aproximadamente 60 nm. En particular, la capa de aluminio puede elegirse para que sea de 100 nm o más.
De manera conveniente, la primera capa de material comprende preferiblemente una capa de óxido embebida. Esa capa de óxido embebida puede tener un espesor que se adapte a las características y/o al espesor de los otros materiales utilizados. Como tal, en caso de que se utilice una pila de titanio y una capa óxido embebida como primera capa de material, el espesor de la capa de óxido embebida está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 65 nm a 210 nm. En caso de que se utilice una pila de aluminio y una capa óxido embebida como primera capa de material, el espesor de la capa de óxido embebida está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 90 nm a 170 nm. Más preferiblemente, el espesor de la capa de óxido embebida tiene un espesor de aproximadamente 130 nm o 430 nm o 130 nm más cualquier múltiplo de 300 nm.
Al variar el espesor de la capa de óxido embebida dependiendo de los materiales adicionales usados en la primera y/o segunda capa de material, puede incrementarse e, idealmente, maximizarse la reflectividad de la capa o capas de material en la superficie posterior del sustrato.
Una vez más, cabe señalar que el espesor de capa de la capa de óxido embebida puede variar en torno al espesor preferido de 130 nm, 430 nm o 130 nm más cualquier múltiplo de 300 nm, como se indica anteriormente. La reflectividad de la primera capa de material varía periódicamente con un cambio del espesor de la capa de óxido embebida en la superficie posterior del sustrato. El período de esa variación es de aproximadamente 300 nm. Idealmente, para maximizar la reflectividad, el valor objetivo deberá aproximarse lo máximo posible, por ejemplo, el valor del primer pico de reflectividad a unos 130 nm de espesor de capa de óxido embebida.
Sin embargo, debido al proceso de fabricación, el control del espesor de la capa de óxido embebida dentro de una ventana estrecha alrededor de los picos de reflectividad es un desafío. Por lo tanto, los materiales en la pila de la primera capa de material adyacente a la capa de óxido embebida son ventajosos, lo que produce una pendiente preferiblemente plana en la reflectividad con espesores variables de la capa de óxido embebida. Como tal, se puede preferir el uso de aluminio al titanio como capa reflectante adyacente a la capa de óxido embebida en la primera capa de material. Una reflectividad máxima de la radiación incidente sobre la superficie posterior del sustrato en este caso es de aproximadamente un 92,5 %. En un intervalo de espesores de entre aproximadamente 65 nm y 210 nm de óxido embebido, la reflectividad de una pila de óxido embebido y aluminio es igual o superior al 95 % de esa reflectividad máxima. En consecuencia, en dicha configuración, alrededor del 90 %, o más de la luz incidente puede ser reflejada en la parte posterior del sustrato
Por el contrario, en una pila de óxido embebido con titanio, una reflectividad máxima de tal pila de óxido embebido/titanio es de aproximadamente el 72 % de la radiación incidente sobre la superficie posterior del sustrato. El espesor de la capa de óxido embebida puede variar dentro de un intervalo de entre aproximadamente 90 y 170 nm, si la reflectividad debe ser de al menos el 95 % o más de la reflectividad máxima. Ese intervalo de espesores es menor que en el caso de una pila de óxido embebido/aluminio, por lo que requiere un mejor control de los parámetros de producción. En tal configuración, alrededor del 70 % o más de la luz incidente puede reflejarse en el lado posterior del sustrato. En particular, el valor de reflectividad en los ejemplos proporcionados anteriormente se refiere a un ángulo de incidencia de luz sobre la superficie de 90°, es decir, incidencia normal.
La presente invención comprende una capa BOX con una capa de titanio como primera capa de material. De esa manera, se proporciona una estructura de píxel que tiene una mayor reflectividad y, al mismo tiempo, se sella herméticamente con un revestimiento biocompatible. De manera más preferible, entre la capa BOX y la capa de titanio se proporciona una capa de aluminio. Eso permite aumentar más la reflectividad en la superficie posterior del sustrato, mientras que, de nuevo, proporciona un revestimiento hermético y biocompatible mediante la segunda capa de material, que comprende titanio.
Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona una matriz de píxeles, en donde la matriz de píxeles comprende una pluralidad de estructuras de píxel fotosensibles según se describe anteriormente, estando las estructuras de píxel dispuestas en una matriz. Al proporcionarse una matriz de píxeles, se pueden interconectar una pluralidad de estructuras de píxel individual sensible a la luz. De esa manera, se puede aumentar la información que pueden recibir o recoger las estructuras de píxel interconectadas.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un implante que comprende una matriz de píxeles fotosensibles o al menos una estructura de píxel fotosensible. Dado que una estructura de píxel fotosensible según una realización preferida de la presente invención comprende un electrodo adecuado para estimular células o tejido vivo, el implante también comprende al menos un electrodo de estimulación. Ese electrodo puede adaptarse para proporcionar un pulso de estimulación eléctrica generado mediante generación fotoeléctrica. Para lograr esto, el electrodo o electrodos pueden conectarse al área fotosensible, es decir, al diodo de la estructura o estructuras de píxel respectivas. En respuesta a la luz que incide sobre la estructura de píxel, se puede generar una carga eléctrica en la estructura de píxel y, eventualmente, en el electrodo asociado con la estructura de píxel.
En una realización ventajosa, la segunda capa de material se proporciona adyacente a la primera capa de material.
Preferiblemente, entre la segunda capa de material y la primera capa de material se dispone una capa adhesiva que tiene un espesor preferiblemente de 5 nm a 50 nm, más preferiblemente de 10 nm a 30 nm, de manera sumamente preferible de alrededor de 20 nm ± 5 nm y que está preferiblemente formada de titanio.
Al proporcionarse una matriz de píxeles o una estructura de píxel fotosensible, el implante se convierte así en un implante fotosensible que puede proporcionar estimulación eléctrica o suministro de energía cuando se implanta. En particular, el implante fotosensible puede proporcionar estimulación eléctrica a tejido vivo, tal como tejido o células neurales, que estén en contacto con el electrodo respectivo o cerca del mismo. En particular, el implante, por ejemplo, un implante retiniano, puede permitir la estimulación eléctrica de tejido, en particular de tejido retiniano de un ojo de un sujeto provocando una sensación visual. De esa forma, el implante puede permitir recuperar al menos parcialmente la visión de un paciente.
En realizaciones preferidas, el implante es un implante subretiniano. Eso permite implantar el implante dentro del ojo de un paciente, es decir, subretinianamente, para rodear cualquier tejido dañado de la retina. En consecuencia, los impulsos eléctricos pueden generarse muy cerca de las células neurales sensibles que aún son funcionales en la retina.
Según otro aspecto más de la presente invención, un método para proporcionar una estructura de píxel y, finalmente, una matriz de píxeles o un implante según uno de los aspectos de la presente invención, comprende como primer paso la provisión de un sustrato. El sustrato está adaptado para absorber luz. Preferiblemente, el sustrato está adaptado para absorber luz de al menos una longitud de onda predeterminada. Esa longitud de onda puede ser, en particular, de la región del infrarrojo cercano, por ejemplo, una longitud de onda por encima de 780 nm. El sustrato también puede estar adaptado para absorber luz de una pluralidad de longitudes de onda predeterminadas o de uno o más intervalos de longitudes de onda predeterminados. En el sustrato, en un paso adicional, se proporciona al menos un área de diodo fotosensible, preferiblemente en una superficie frontal del sustrato. La matriz de diodos fotosensibles está adaptada para generar una carga en respuesta a la absorción de luz en el sustrato de la estructura de píxel. Además, en un paso que puede ser posterior o anterior a los pasos indicados anteriormente, en una superficie posterior del sustrato se proporciona una primera capa de material. Esa primera capa de material comprende al menos una capa de material reflectante está adaptada para reflejar la luz que se transmitió a través del sustrato a la primera capa de material de vuelta al sustrato.
La longitud de onda de la luz incidente, que será absorbida por la estructura de píxel, dependiendo de la aplicación específica, también puede ser de la región visible, ultravioleta o del infrarrojo lejano. Sin embargo, para aplicaciones en un implante, se prefieren longitudes de onda del infrarrojo cercano como se expone anteriormente.
En algunas realizaciones de la presente invención, la primera capa de material se proporciona mediante implantación de iones y/o la primera capa de material se hace crecer térmicamente a partir del sustrato. En particular, la capa de óxido embebida puede crecer térmicamente a partir de la capa de sustrato. Eso puede aumentar la eficiencia de un fotodiodo asociado con el sustrato al reducir la recombinación superficial de soportes minoritarios.
Se puede proporcionar una segunda capa de material al menos en una superficie de la primera capa de material orientada en dirección opuesta al sustrato. Esa segunda capa puede ser en particular una capa para mejorar o proporcionar un sellado hermético de esa superficie. Por lo tanto, esa segunda capa de material se puede proporcionar en la superficie de la primera capa de material orientada en dirección opuesta al sustrato solamente. Sin embargo, la segunda capa de material también puede encerrar al menos parcialmente otras partes del sustrato, tales como secciones laterales o bordes y/o la superficie superior del sustrato o toda la estructura de píxel. En particular, en caso de que se proporcione una matriz de píxeles, la segunda capa de material puede encerrar la estructura de píxel al menos parcialmente o puede encerrar toda la estructura de píxel.
Más detalles, realizaciones preferidas y ventajas de la presente invención se encontrarán en la siguiente descripción con referencia a los dibujos, en los que:
Figura 1: ejemplo de un píxel fotosensible con un electrodo según una realización de la presente invención;
Figura 2: vista en sección transversal esquemática de una estructura semiconductora con dos píxeles adyacentes según una realización de la invención;
Figura 3: muestra una matriz de electrodos de acuerdo con una realización de la presente invención;
Figura 4: muestra una sección transversal esquemática de (a) un sustrato integrado en una retina; (b) una estructura de píxel fotosensible según una realización de la presente invención integrada en una retina; y (c) una estructura de píxel fotosensible según otra realización de la presente invención integrada en una retina y (d) una estructura de píxel fotosensible según otra realización de la presente invención integrada en una retina y
Figura 5: muestra un diagrama que representa el coeficiente de reflexión en función del espesor de una capa de óxido embebida en una superficie posterior de una estructura de píxel según una realización de la presente invención.
La figura 1 muestra una estructura de píxel fotosensible ilustrativa 10. La estructura de píxel fotosensible 10, en lo sucesivo también denominada píxel, comprende dos diodos fotosensibles 12, 12', un electrodo central 14 y una resistencia 16. En una periferia exterior de la estructura de píxel 10, se proporciona un contraelectrodo 18, que también se denomina a menudo electrodo de retorno. El contraelectrodo 18 se puede colocar en cada estructura de píxel individual 10, por ejemplo en la periferia de cada estructura de píxel 10 como se muestra en la figura 1. Eso significa que el electrodo de retorno es local y está entre los diferentes electrodos centrales de una matriz 1 de estructuras de píxel. Por lo general, esto también se denomina configuración “bipolar”.
Para una disposición bipolar de este tipo, son posibles dos configuraciones. Los electrodos de retorno pueden desconectarse entre sí. Eso significa que los píxeles en ese caso son completamente independientes entre sí. Alternativamente, todos o grupos de electrodos de retorno de estructuras de píxel individual o grupos de estructuras de píxel pueden conectarse entre sí para crear eficazmente una especie de estructura en forma de rejilla. Tal estructura puede, por ejemplo, comprender una pluralidad de píxeles hexagonales, que pueden extenderse sobre una matriz de píxeles 1 completa. Ejemplos de dichas matrices de píxeles se muestran en la figura 3.
Como alternativa adicional, se puede colocar un electrodo de retorno central (no mostrado) separado de la estructura de píxel 10, por ejemplo, en una posición de una matriz de píxeles alejada de la estructura de píxel. En particular, dicho electrodo de retorno central puede proporcionarse en concreto en una posición alejada en el implante. Tal configuración también puede denominarse configuración monopolar. Cabe señalar que el electrodo de retorno no tiene que estar necesariamente en un centro geométrico del implante. Además, es posible que varios de tales electrodos centrales de retorno estén distribuidos sobre el implante o la matriz de píxeles. Se entenderá que la presente invención se puede utilizar adecuadamente para cualquiera de estas configuraciones.
La estructura de píxel 10 en la realización de la figura 1 tiene una forma hexagonal generalmente simétrica. Esa forma hexagonal está definida por canales 20 dispuestos alrededor de la estructura de píxel y que aíslan eléctricamente la estructura de píxel de estructuras adyacentes. Se pueden proporcionar píxeles adicionales 10' adyacentes a cada uno de los lados de ese hexágono de la realización mostrada. Un ejemplo de una realización de una matriz de píxeles 1 de píxeles 10, también denominada matriz de electrodos en el contexto de la presente invención, se muestra en la figura 3. En realizaciones alternativas, la forma de los píxeles individuales también puede diferir. Por ejemplo, los píxeles pueden tener forma octogonal o rectangular. Los píxeles también pueden tener forma circular, de diamante o cualquier otra forma, incluso arbitraria, sin alejarse del ámbito de protección de la presente invención.
Los píxeles individuales se separan entre sí mediante los canales 20. Un canal 20 comprende un material eléctricamente aislante. Preferiblemente, los píxeles individuales adyacentes 10, 10' están aislados eléctricamente entre sí. El contraelectrodo 18 según se muestra en la realización de la figura 1 está dispuesto a lo largo de la extensión del canal 20 que rodea la periferia del área activa del píxel 10, por tanto con el mismo contorno, aquí hexagonal. En la figura 2 se muestra una sección transversal a través de una estructura de píxel 10' con una estructura de píxel adyacente 10'.
Los dos diodos 12, 12' según la realización de la figura 1 están dispuestos inscritos dentro del área de la forma de píxel hexagonal. Preferiblemente, los diodos 12, 12' están dispuestos simétricamente. Entre los diodos 12, 12' está previsto un canal de aislamiento 20'. El canal de aislamiento 20' entre los diodos 12, 12' generalmente tiene las mismas propiedades que el canal de aislamiento 20. Por lo tanto, los diferentes diodos 12, 12' del píxel 10 están básicamente aislados eléctricamente entre sí. Debe entenderse que, a pesar de los canales 20' dispuestos dentro del píxel, es decir en un sustrato 15 del elemento fotosensible, todavía se puede establecer contacto eléctrico entre objetos separados y aislados por los canales 20, 20'. En la realización según la figura 1, por ejemplo, los diodos 12, 12' se conectan mediante un contacto eléctrico 22. Como se detallará más adelante con respecto a la figura 4, de esa manera, los diodos 12, 12' se conectan entre sí en serie en la realización según la figura 1.
Los diodos 12, 12' representan en la proyección de la realización según la figura 1 un área fotosensible del píxel 10. En esta realización, la superficie, es decir, el área fotosensible, de los diodos 12, 12', es fundamentalmente simétrica alrededor de un eje de simetría del píxel 10. En la realización de la figura 1, dicho eje de simetría puede coincidir, por ejemplo, con el canal 20' que separa los diodos 12, 12' del píxel 10. En otras realizaciones, el número de diodos puede ser diferente. En particular, puede haber solo un diodo 12 previsto. Eso permitiría aumentar el área fotosensible del píxel, ya que no hay que proporcionar canales 20' para separar diodos individuales dentro del píxel 10. En otras realizaciones, se pueden proporcionar tres diodos o más de tres diodos en un píxel. Si se proporcionan más de dos diodos en un píxel 10, los diodos individuales también pueden conectarse en serie entre sí, como ya se ha comentado anteriormente para una estructura de píxel de dos diodos.
Como se puede ver más adelante en la figura 1, en el centro de la estructura de píxel 10 se proporciona un electrodo 14. Debido a su posición central, ese electrodo 14 también se denomina electrodo central. Además, como ese electrodo se usa normalmente para estimulación, ese electrodo también se denomina electrodo de estimulación. El electrodo de estimulación 14 en la realización mostrada se proporciona con forma circular. El electrodo también puede tener diferentes formas, tales como una forma similar a la forma del electrodo de retorno 18 o del canal 20 que refleja el contorno del píxel. 10. La forma circular de la realización que se muestra actualmente se eligió de modo que el campo eléctrico procedente del electrodo de estimulación 14 pueda ser homogéneo. Dependiendo de la aplicación prevista, la forma también puede incluir formas que permitan distribuciones de campo mejoradas localmente, menos homogéneas.
Según algunas realizaciones de la presente invención, el electrodo 14 del píxel 10 estará adaptado para la estimulación de tejido circundante, preferiblemente tejido neural, en particular tejido neural de una retina, in vivo. Normalmente, el electrodo comprende platino, óxido de iridio y/o nitruro de titanio. Alternativamente, se pueden usar como material de electrodo iridio, platino-iridio, diamante o carbono tipo diamante dopado o PEDOT:PSS u otros materiales conocidos. La estructura preferida del material de electrodo puede ser, en particular, una estructura altamente porosa, tal como TiN poroso o fractal, una estructura de platino o SIROF. Tales estructuras son conocidas y se encuentran descritas, por ejemplo, como “platino negro” o “platino poroso”. El espesor de los electrodos puede variar de aproximadamente 100 nm hasta 3 pm. Sin embargo, también es posible tener un espesor de electrodo de hasta o por encima de 10 pm, o por debajo de 100 nm.
En la realización tal como se muestra en la figura 1, el electrodo de retorno 18 se proporciona como un electrodo alargado que rodea el píxel y sigue el contorno de la periferia de los píxeles, es decir, en la realización mostrada, el recorrido del canal 20. En realizaciones alternativas, el electrodo de retorno también puede comprender una pluralidad de electrodos que se distribuyen alrededor de la estructura de píxel 10 y alrededor del electrodo de estimulación 14 en una distribución regular o arbitraria. Esto puede aplicarse en particular en una parte periférica de una matriz de electrodos 1.
Además, entre el electrodo de estimulación 14 y el contraelectrodo 18 se dispone la resistencia 16, también denominada resistencia de derivación. Esa resistencia 16, según la realización mostrada en la figura 1 de la presente invención, se conecta eléctricamente al electrodo de estimulación 14 y al contraelectrodo 18.
Tal como se indica anteriormente, se puede proporcionar una pluralidad de diodos, por ejemplo dos o tres diodos, dentro de un píxel 10 si hay que aumentar la tensión como respuesta a una señal de luz recibida. Para estos casos, los diodos pueden conectarse en serie, siendo la tensión de un número N de diodos un factor N mayor que la tensión creada por un solo diodo. Por otro lado, un mayor número de diodos significa que cada diodo puede recoger menos luz por píxel. Por lo tanto, la corriente eléctrica creada por cada uno de esos diodos conectados en serie puede ser significativamente menor cuando se tiene una pluralidad de diodos en comparación con tener solo uno o unos pocos diodos. Normalmente, la corriente en un circuito con N diodos es N veces menor que la corriente en un circuito con un diodo. Por lo tanto, es una cuestión de elección cuál de los parámetros, es decir, corriente o tensión, es más deseable para una aplicación individual. En el caso específico de la estimulación neural, los parámetros de estimulación necesarios pueden depender del tejido y/o de las células individuales, en particular células neurales, que se van a excitar, de la posición del implante e incluso de las características individuales de un paciente, posiblemente la edad, el estado de la enfermedad y el estado fisiológico general.
Por lo tanto, para aumentar la corriente generada, es conveniente aumentar la absorción de luz en el sustrato. La figura 2 muestra una vista lateral en sección de una parte de una matriz de electrodos 1 mostrando dos píxeles adyacentes 10, 10'. Los píxeles 10, 10' corresponden a los píxeles de la estructura de píxel según la realización mostrada en la figura 1, que tiene dos diodos 12, 12'. De manera similar, la misma estructura de capa que se muestra en la figura 1 para un píxel de dos diodos también se puede proporcionar fundamentalmente para un píxel de un diodo o de tres diodos.
Además, en la figura 2, se muestra una primera capa de material 30. Esa capa de material 30 se puede formar como parte integrante del sustrato 15, como en el caso de la realización que se muestra en la figura 2. Alternativamente, la primera capa de material puede formar parte integrante, al menos parcialmente, del sustrato 15 o puede ser una capa depositada sobre el sustrato 15.
La primera capa de material 30 se proporciona adyacente y posterior a una superficie posterior del sustrato 15. La primera capa de material 30 puede comprender, por ejemplo, una capa de óxido embebida, en particular una capa de SiO2. La capa de óxido embebida puede hacerse crecer térmicamente sobre el sustrato 15. La capa de sustrato comprende preferiblemente silicio. Además, la primera capa de material 30 puede ser una capa apilada que comprenda, a continuación de la capa de óxido embebida, una capa de metal, tal como una capa de aluminio o titanio.
En la realización según la figura 2, se proporciona una segunda capa de material 32 adyacente a la primera capa de material 30 sobre una superficie de la primera capa de material 30 que está orientada en dirección opuesta al sustrato 15. La segunda capa de material 32 puede comprender un metal, tal como aluminio o titanio, o una pila de metales. Preferiblemente, la capa más externa de la estructura de píxel 10, al menos en la superficie posterior del sustrato 15, es decir, la capa más externa de la segunda capa de material 32, comprende un material que permite un sellado hermético de la superficie posterior del sustrato 15 o de la superficie posterior del sustrato y al menos una parte del lateral de la estructura de píxel. De esa manera, tal como se puede ver en la figura 2, el borde de la estructura de píxel se puede sellar herméticamente y la estructura de píxel se puede proteger de la corrosión o el deterioro producido por efectos ambientales. En caso de que se proporcione una matriz de píxeles completa 1, como se muestra en la figura 3, o un implante, el sellado hermético se puede proporcionar en la capa más externa, en el borde y/o en la parte lateral de esa matriz de píxeles 1.
Se entenderá que la definición como “capa”, en particular con respecto a la primera capa de material 30, se utiliza para describir mejor las características de la estructura de píxel 10. Sin embargo, como consecuencia de los métodos utilizados para producir la estructura de píxel 10 según la invención, las capas individuales, tales como el sustrato 15, la primera capa de material 30 o la segunda capa de material 32, pueden integrarse entre sí. Los métodos usados para proporcionar la estructura de capas de acuerdo con la presente invención pueden incluir, por ejemplo, crecimiento térmico, deposición de iones, deposición electroquímica, deposición física de vapor, tal como pulverización catódica, y evaporación por haz de electrones, u otros métodos. En consecuencia, una estructura de píxel producida de este modo puede no parecer que tenga en realidad un aspecto de capas o mostrar capas separables, mientras que, funcionalmente, las capas, por ejemplo de acuerdo con las realizaciones de la presente invención, se proporcionan de hecho en ella. Según una realización especial, al menos dos “capas” pueden estar separadas mediante una capa adhesiva 33. Dicha capa adhesiva 33 puede tener un espesor preferiblemente de 5 nm a 50 nm, más preferiblemente de 10 nm a 30 nm, de manera sumamente preferible de aproximadamente 20 nm ± 5 nm. La capa adhesiva 33 se puede formar de titanio con buenas propiedades adhesivas. Preferiblemente, no hay una capa adhesiva 33 entre las capas 15 y 30 cuando la primera capa de material 30 comprende una capa de óxido embebida que crece térmicamente sobre el sustrato 15.
La figura 3 muestra una matriz de estructuras de píxel 10, 10', es decir, una matriz de píxeles 1. En la realización mostrada en la figura 3, la matriz de píxeles 1 es una matriz de estructuras de píxel 10, 10' en donde cada una de las estructuras de píxel 10, 10' comprende un electrodo de estimulación 14 configurado para estimular células o tejido vivo. Por lo tanto, la matriz de píxeles 1 también puede denominarse matriz de electrodos. El tamaño de las estructuras de píxel individual 10, 10' en la matriz 1 puede diferir y, por tanto, puede ajustarse a diferentes aplicaciones, sin alejarse del ámbito de aplicación de la presente invención. En la matriz 1 que se muestra en la figura 3, los píxeles individuales 10, 10' tienen forma hexagonal, lo que permite una distribución espacial eficiente en el sustrato 15. De esa forma, el espacio disponible para las regiones sensibles a la luz en el sustrato 15 y dentro de una matriz 1 se puede aumentar e idealmente maximizar. Una matriz de píxeles 1 tal como se muestra en la figura 3 puede usarse, por ejemplo, en un implante para estimular células o tejido vivo, en particular tejido vivo, tal como tejido o células neurales.
Según realizaciones de la presente invención, no mostradas en la figura 3, la primera y/o la segunda capa de material pueden formarse alrededor de la superficie posterior de la matriz, es decir, la superficie formada por la pluralidad de superficies posteriores de las estructuras de píxel individual. Además, la primera y/o la segunda capa de material se pueden formar alrededor de un borde de la matriz 1, para proporcionar sellado o protección a la matriz.
La figura 4 (a) muestra una sección transversal esquemática de una matriz de píxeles 1 que está integrada en tejido, aquí por ejemplo en una retina 3. La matriz de píxeles 1 está representada por el sustrato 15, en donde cualquiera de las estructuras superficiales, tales como diodos o electrodos, no se muestran en la figura.
Normalmente, cuando se implanta una matriz de píxeles 1, o un implante, en una retina 3, el sustrato se dispone de forma que la luz, representada por la flecha 40 en la figura 4(a), que incide sobre el ojo pueda atravesar la retina e incidir sobre una superficie frontal del sustrato 15. Desde la superficie frontal del sustrato 15, la luz entra y atraviesa el sustrato 15 donde es absorbida dependiendo del material del sustrato 15, la longitud de onda de la luz incidente y otros factores. El sustrato 15 utilizado normalmente comprende o consiste en silicio.
Para un espesor típico de 30 pm de sustrato de silicio y una longitud de onda de 830 nm de la luz incidente, se absorbe alrededor del 85 % de la luz incidente. A una longitud de onda de 880 nm, se absorbe el 68 % de la luz incidente y a una longitud de onda de 915 nm solo se absorbe alrededor del 53 % de la luz incidente. Si el sustrato se va a usar en un implante para recuperar visión, la estimulación de una estructura de píxel 10 que comprende el sustrato 15 debe estar en la región infrarroja o del infrarrojo cercano del espectro, de modo que la visión residual de la retina no se vea perturbada. La luz que no se absorbe en el sustrato 15 incide sobre la superficie posterior del sustrato 15. En la superficie posterior del sustrato 15, debido a las propiedades intrínsecas del material y las leyes de reflexión, aproximadamente el 21 % de la luz se refleja nuevamente en el sustrato (no se muestra en la figura 4 (a)), mientras que la mayor parte de la luz sale del sustrato 15 como se indica con la flecha 42 en la figura 4 (a) y se pierde
Tal como se muestra en la figura 4(b), según una realización de la presente invención, en la superficie posterior del sustrato 15 se proporciona una primera capa de material 30 adyacente al sustrato 15. Esa primera capa de material 30 también puede ser una pila de materiales. La primera capa de material 30 comprende al menos una capa de material reflectante que aumenta la reflectividad en la superficie posterior del sustrato. Por lo tanto, una fracción aumentada de la luz transmitida inicialmente a través del sustrato 15 sin ser absorbida puede reflejarse de vuelta al sustrato 15, como se indica con la flecha 41 en la figura 4(b). En consecuencia, se perderá menos luz para una reacción fotoeléctrica.
La figura 4(c) muestra otra realización de la presente invención, según la cual se proporciona una segunda capa de material 32 adyacente a la primera capa de material 30. Tal segunda capa de material 32 puede permitir un mayor aumento de la reflectividad en la superficie posterior del sustrato 15. Eso puede aumentar aún más la tasa de absorción. La segunda capa de material 32 puede ser de un material que permita un sellado hermético, por ejemplo, de titanio. De ese modo, la reflectividad en la superficie posterior puede aumentarse, mientras que, al mismo tiempo, se puede permitir la hermeticidad de la estructura de píxel 10 o de toda la matriz de píxeles 1 o el implante. Otros materiales para proporcionar una capa de recubrimiento, un revestimiento o un alojamiento herméticos pueden ser capas de cerámica tales como óxido de aluminio, carburo de silicio u otras.
La figura 4(d) muestra una realización adicional de la presente invención, según la cual se proporciona una segunda capa de material 32 adyacente a la primera capa de material 30 similar a la realización de la figura 4(c). Nuevamente, la segunda capa de material 32 puede permitir un mayor aumento de la reflectividad en la superficie posterior del sustrato 15. La primera capa de material 30 puede estar formada de dióxido de silicio, mientras que la segunda capa de material 32 puede estar formada de aluminio, con un espesor de 100 nm o más, o puede estar formada por una pila de aluminio y titanio, con un espesor de 100 nm o más cada una. Entre la segunda capa de material 32 de aluminio o aluminio y titanio, y la primera capa de material 30 de dióxido de silicio se dispone una capa adhesiva 33 que tiene un espesor preferiblemente de 5 nm a 50 nm, más preferiblemente de 10 nm a 30 nm, de manera sumamente preferible de aproximadamente 20 nm /-5 nm. La capa adhesiva 33 se puede formar de titanio con buenas propiedades adhesivas.
La figura 5 muestra un gráfico que representa el coeficiente de reflexión frente al espesor de una capa de óxido embebida de un primer material apilado que comprende la capa de óxido embebida y una capa de aluminio (curva superior) y una capa de óxido embebida y una capa de titanio (curva inferior). Se observará que la reflectividad de la pila BOX/Ai supera significativamente a la de la pila BOX/Ti en y alrededor de un espesor de la capa de óxido embebida de 130 nm, 430 nm o 130 nm más múltiplos de 300 nm. Además, la pendiente de la curva de la pila BOX/AI es más plana en el intervalo de espesores preferidos de 130 nm, 430 nm o 130 nm más múltiplos de 300 nm de la capa de óxido embebida que la curva de la capa de BOX/Ti.
Los gráficos mostrados en la figura 5 se basan en los resultados de la simulación de un sustrato 15 que consta de silicio, una primera capa de material 30 apilada de SiO2 y aluminio o titanio y una capa posterior retiniana 3. Se supuso que los índices de refracción para esa simulación eran de 3,66 para Si, 1,4525 para SiO2 , 2,58 8,21 I para Al, 3,06 3,305 I para Ti y 1,36 para el tejido retiniano a una longitud de onda de 880 nm. Si bien estos datos representan realizaciones específicas de la presente invención, también se pueden extraer conclusiones similares o iguales, en particular con respecto al espesor de BOX, para diferentes longitudes de onda o propiedades del material. Estos ejemplos no deben interpretarse como una limitación del ámbito de aplicación de la presente invención a los ejemplos específicos. Más bien, dentro del ámbito de aplicación de la presente invención se pueden aplicar varias implementaciones con diferentes materiales, espesores de material, números de capas, índices reflectantes, etc.
Debe entenderse además que, según la presente invención, el espesor de la capa de BOX puede variarse a espesores superiores o inferiores al espesor preferido indicado de alrededor de 130 nm, 430 nm o 130 nm más múltiplos de 300 nm.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Estructura de píxel fotosensible (10) que comprende un sustrato (15) provisto de una superficie frontal y una superficie posterior, en la que se proporciona una primera capa de material (30) al menos parcialmente sobre la superficie posterior del sustrato (15) y la primera capa de material (30) comprende una capa reflectante, caracterizada por que se proporciona al menos un diodo fotosensible (12, 12') sobre la superficie frontal del sustrato (15) y por que la primera capa de material (30) sobre la superficie posterior del sustrato (15) comprende una pila formada por una capa de titanio y una capa de óxido embebida, estando el espesor de la capa de óxido embebida en el intervalo de aproximadamente 65 nm a 210 nm o de 365 nm a 510 nm o de 665 nm a 810 nm.
2. Estructura de píxel fotosensible (10) según reivindicación 1, en la que el sustrato (15) comprende un material que está adaptado para absorber luz de una longitud de onda predeterminada o de un intervalo de longitudes de onda predeterminado, en particular silicio.
3. Estructura de píxel fotosensible (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en la que la capa de óxido embebida es de SiO2.
4. Estructura de píxel fotosensible (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en la que la capa de titanio tiene un espesor inferior a 100 nm, preferiblemente superior a 200 nm, de manera más preferible un espesor de 500 nm o más.
5. Estructura de píxel fotosensible (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el espesor de la capa de óxido embebida está en el intervalo de aproximadamente 90 nm a 170 nm.
6. Estructura de píxel fotosensible (10) según la reivindicación 3, en la que la primera capa de material (30) está formada como parte integrante del sustrato (15).
7. Estructura de píxel fotosensible (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en la que la primera capa de material (30) comprende además una capa de aluminio, en la que la capa de óxido embebida se intercala entre el sustrato (15) y la capa de aluminio, preferentemente siendo la capa de óxido embebida de SiO2.
8. Estructura de píxel fotosensible (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos sobre una superficie de la primera capa de material (30) que está orientada en dirección opuesta al sustrato (15), se proporciona una segunda capa de material (32) que cubre herméticamente al menos la primera capa de material (30) y/o la superficie posterior del sustrato (15).
9. Estructura de píxel fotosensible (10) según la reivindicación 8, en la que la segunda capa de material comprende o consiste en titanio y/o una capa de cerámica, en la que la segunda capa de material (32) comprende preferentemente titanio y la capa de titanio tiene un espesor no inferior a 100 nm, preferiblemente superior a 200 nm, más preferiblemente un espesor de 500 nm o más.
10. Matriz de píxeles fotosensibles (1) que comprende una pluralidad de estructuras de píxel (10, 10') según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que la pluralidad de estructuras de píxel (10, 10') está dispuesta en una matriz.
11. Matriz de píxeles fotosensibles (1) según la reivindicación 10, en la que la segunda capa de material (32) se proporciona adyacente a la primera capa de material (30).
12. Matriz de píxeles fotosensibles (1) según la reivindicación 11, en la que entre la segunda capa de material (32) y la primera capa de material (30) se dispone una capa adhesiva (33) que tiene preferiblemente un espesor de 5 nm a 50 nm, más preferiblemente de 10 nm a 30 nm, de un modo sumamente preferible de alrededor de 20 nm /- 5 nm y que está preferiblemente formada de titanio.
13. Implante con una estructura de píxel fotosensible (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 o con una matriz de píxeles fotosensibles (1) según la reivindicación 10, en el que el implante comprende además al menos un electrodo (14) que está adaptado para proporcionar un pulso de estimulación eléctrica generado por generación fotoeléctrica en la estructura de píxel (10) o la matriz de píxeles (1).
14. Implante según la reivindicación 13, en el que el implante es un implante retiniano, preferiblemente subretiniano.
15. Método para proporcionar una estructura de píxel (10) según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el método comprende los pasos de:
proporcionar un sustrato (15) adaptado para absorber luz de al menos una longitud de onda predeterminada, proporcionar sobre una superficie frontal del sustrato (15) un diodo fotosensible (12, 12') y
proporcionar en una superficie posterior del sustrato (15) una primera capa de material (30) que comprende al menos una capa de material reflectante adaptada para reflejar luz transmitida a través del sustrato (15) a la primera capa de material (30) de vuelta al sustrato (15),
en el que la primera capa de material (30) comprende una pila formada por una capa de titanio y una capa de óxido embebida, estando comprendido el espesor de la capa de óxido embebida en el intervalo de aproximadamente 65 nm a 210 nm o de 365 nm a 510 nm o de 665 nm a 810 nm.
16. Método según la reivindicación 15, en el que la primera capa de material (30) se proporciona mediante implantación de iones y/o la primera capa de material (30) crece térmicamente a partir del sustrato (15).
17. Método según cualquiera de las reivindicaciones 15 o 16, en el que se proporciona una segunda capa de material (32) al menos sobre una superficie de la primera capa de material (30) que está orientada en dirección opuesta al sustrato (15).
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2016261030B2 (en) 2015-05-12 2020-07-23 Pixium Vision Sa Photosensitive pixel structure with wrapped resistor
EP3427790A1 (en) 2017-07-14 2019-01-16 Pixium Vision SA Photosensitive array
EP3461529A1 (en) 2017-09-27 2019-04-03 Pixium Vision SA Tip, inserter attachment and delivery device
CN108461514A (zh) * 2018-03-28 2018-08-28 德淮半导体有限公司 Cmos图形传感器的隔离结构及其形成方法
FR3083000A1 (fr) * 2018-06-21 2019-12-27 Soitec Substrat pour capteur d'image de type face avant et procede de fabrication d'un tel substrat

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58171849A (ja) * 1982-03-31 1983-10-08 Fujitsu Ltd 固体撮像装置
JPS62172765A (ja) 1986-01-24 1987-07-29 Sharp Corp 光−電圧変換装置
US5753937A (en) 1994-05-31 1998-05-19 Casio Computer Co., Ltd. Color liquid crystal display device having a semitransparent layer on the inner surface of one of the substrates
US6389317B1 (en) 2000-03-31 2002-05-14 Optobionics Corporation Multi-phasic microphotodetector retinal implant with variable voltage and current capability
DE10304831A1 (de) 2003-01-31 2004-08-26 Eberhard-Karls-Universität Tübingen Universitätsklinikum Retina-Implantat zum Stimulieren einer Retina in Abhängigkeit von einfallendem Licht
US7447547B2 (en) 2003-02-14 2008-11-04 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Neural prosthesis based on photomechanical deflectors and tactile sensory cells
JP2006054252A (ja) 2004-08-10 2006-02-23 Sony Corp 固体撮像装置
US20070080925A1 (en) 2005-10-11 2007-04-12 Nokia Corporation Power generating display device
US8625306B2 (en) 2006-08-28 2014-01-07 Youngtack Shim Electromagnetically-countered display systems and methods
US8232546B2 (en) 2006-10-25 2012-07-31 Hiroshima University Fused polycyclic aromatic compound, process for producing the same, and use thereof
US8097041B2 (en) 2008-01-31 2012-01-17 Epitera Solutions, Inc. Infra-orbital implant
US7875948B2 (en) 2008-10-21 2011-01-25 Jaroslav Hynecek Backside illuminated image sensor
AU2009344196A1 (en) 2009-04-08 2011-12-01 Saluda Medical Pty Limited Electronics package for an active implantable medical device
KR101258260B1 (ko) 2010-04-16 2013-04-25 엘지디스플레이 주식회사 유기전계발광표시장치
RU2013113921A (ru) 2010-08-31 2014-10-10 Корнелл Юнивёрсити Протез сетчатой оболочки
US9114004B2 (en) * 2010-10-27 2015-08-25 Iridium Medical Technology Co, Ltd. Flexible artificial retina devices
AU2011319744A1 (en) * 2010-10-27 2013-05-23 Iridium Medical Technology Co., Ltd. Flexible artificial retina devices
KR101648023B1 (ko) 2010-12-21 2016-08-12 한국전자통신연구원 트렌치 분리형 실리콘 포토멀티플라이어
US8354678B1 (en) * 2011-07-11 2013-01-15 International Business Machines Corporation Structure and method for forming a light detecting diode and a light emitting diode on a silicon-on-insulator wafer backside
US9064764B2 (en) * 2012-03-22 2015-06-23 Sionyx, Inc. Pixel isolation elements, devices, and associated methods
CN103681701B (zh) 2012-09-24 2016-12-21 上海天马微电子有限公司 光电转换元件、x射线平板探测装置及其制作方法
EP3114692B1 (en) 2014-03-03 2020-09-09 Brilliant Light Power, Inc. Photovoltaic power generation systems and methods regarding same
CA2983355C (en) 2015-05-12 2023-09-26 Pixium Vision Sa Photosensitive pixel with shunt resistor
AU2016261030B2 (en) 2015-05-12 2020-07-23 Pixium Vision Sa Photosensitive pixel structure with wrapped resistor
EP3144032A1 (en) 2015-09-15 2017-03-22 Pixium Vision SA Photosensitive pixel structure with front side coating

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