WO1999000848A1 - Hybride tfa-sensoren mit strahlungssensitiven asic-bauelementen - Google Patents
Hybride tfa-sensoren mit strahlungssensitiven asic-bauelementen Download PDFInfo
- Publication number
- WO1999000848A1 WO1999000848A1 PCT/EP1998/003876 EP9803876W WO9900848A1 WO 1999000848 A1 WO1999000848 A1 WO 1999000848A1 EP 9803876 W EP9803876 W EP 9803876W WO 9900848 A1 WO9900848 A1 WO 9900848A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- integrated circuit
- layer sequence
- radiation
- component according
- asic
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 13
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 11
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 abstract description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 24
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000001454 recorded image Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
- H01L27/14667—Colour imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14649—Infrared imagers
- H01L27/14652—Multispectral infrared imagers, having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Sensor für elektromagnetische Strahlung, gebildet durch eine Struktur aus einem integrierten Schaltkreis, insbesondere einem ASIC, auf dessen Oberfläche eine für elektromagnetische Strahlung sensitive Schichtenfolge (16) enthaltend amorphes Silizium (a-Si:H) und/oder dessen Legierungen aufgebracht ist, bestehend aus einer Anordnung von Bildpunkteinheiten (20), wobei jede Bildpunkteinheit (20) einen Strahlungswandler (18) in Form der genannten Schichtenfolge zum Umwandeln der einfallenden Strahlung in einen intensitätsabhängigen Meßwert und Mittel zum Erfassen und Abspeichern des Meßwertes aufweist. Um einen solchen Sensor hinsichtlich seiner spektralen Empfindlichkeit zu erweitern und in bezug auf seine transienten Eigenschaften zu verbessern, wird mindestens ein weiteres strahlungsempfindliches Bauelement (19) im ASIC integriert, dessen Meßsignal dem mit Hilfe des auf der Oberfläche des ASIC befindlichen Wandlers generierten Meßsignal überlagert oder separat weiterverarbeitet werden kann.
Description
Hybride TFA-Sensoren mit strahlungssensitiven ASIC-Bauelementen
Die Erfindung betrifft einen Sensor für elektromagnetische Strahlung, gebildet durch eine Struktur aus einem integrierten Schaltkreis, insbesondere einem ASIC, auf dessen Oberfläche eine für elektromagnetische Strahlung sensitive Schichtenfolge enthaltend amorphes Silizium (a-Si:H) und/oder dessen Legierungen aufgebracht ist, bestehend aus einer Anordnung von Bildpunkteinheiten, wobei jede Bildpunkteinheit einen Strahlungswandler in Form der genannten Schichtenfolge zum Umwandeln der einfallenden Strahlung in einen intensitätsabhängigen Meßwert und Mittel zum Erfassen und Abspeichern des Meßwertes aufweist und wobei eine Auslesesteuereinrichtung für das jeweils auf eine Bildpunkteinheit bezogene Auslesen der Meßwerte vorgesehen ist derart, daß aus den bildpunkteinheitsbezogenen Meßwerten das auf den Sensor eingestrahlte Bild zusammensetzbar ist.
Derartige elektromagnetische Strahlungssensoren sind aus „H. Fischer, J. Schulte, J. Giehl, M. Böhm, J. P. M. Schmitt, Thin Film on ASIC - A Novel Concept for Intelligent Image Sensors, Mat . Res . Soc. Sy p. Proc, Vol. 285, S. 1139ff. (1992)" bekannt. Ein solches als optischer Sensor ausgeführtes Bauelement ist in sogenannter Thin Film on ASIC (TFA) -Technologie ausgebildet und besteht aus einer optisch aktiven Detektorschicht in Form einer Dünnschichtstruktur, welche vertikal auf einem integrierten Schaltkreis, beispielsweise einem ASIC (Application Specific
Integrated Circuit) integriert ist. Der ASIC enthält hierbei die matrixorganisierte Bildpunkteinheitsstruktur (Pixelstruktur) einschließlich der erforderlichen Pixelschaltkreise zur Integration des Photostromes, zur Speicherung der Meßwerte und zu deren Auslese. Der optische Detektor besteht aus einer Schicht oder einem Mehrschichtsystem auf der Basis amorphen Siliziums oder dessen Legierungen, welches die einfallenden Photonen in Ladungsträger umwandelt, die als Meßwerte erfaßt werden. Die Meßwerte können dabei durch den Momentanwert des Photostromes oder durch das Spannungssignal gegeben sein, welches sich nach zeitlicher Integration auf einem Integratormittel einstellt. Die beiden funktionalen Komponenten optischer Detektor und ASIC sind durch eine elektrisch isolierende Schicht getrennt, die lediglich an den für die Signalübergabe vorgesehenen Stellen geöffnet ist. Die Kontaktierung des Detektors erfolgt über Kontaktschichten auf beiden Seiten.
Der optische Detektor eines TFA-Sensors besteht aus einer dünnen Schicht oder einem Dünnschichtsystem aus mehreren senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung gestapelten Schichten aus amorphem Silizium oder dessen Legierungen. Beispielsweise kann das Schichtsystem eine pin-Photodiode umfassen, d. h. die Abfolge einer n-dotierten, einer eigenleitenden (intrinsischen) und einer p-dotierten amorphen Siliziumschicht, welche beispielsweise mit Hilfe des bekannten PECVD-Verfahrens auf einem ASIC aufgebracht wird.
Des weiteren sind Detektoren mit spektral steuerbarer Empfindlichkeit bekannt, welche z. B. aus Mehrschichtsystemen vom Typ piiin, nipiin oder weiteren Schichtenfolgen bestehen, die aus den Patentanmeldungen DE P 44 41 444, 196 37 126.0, 197 10 134.8 hervorgehen.
Gemeinsam ist all diesen Dünnschichtbauelementen, daß ihre Empfindlichkeit infolge des Bandabstandes (ca. 1,7 eV) des verwendeten Materials, z. B. amorphes Silizium
(a-Si:H), im wesentlichen auf den sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums begrenzt ist
(typischerweise 350 bis 750 nm Wellenlänge) . Erweiterungen in die nahen UV- bzw. IR-Bereiche sind unter Verwendung spezieller Legierungen möglich.
Ein Nachteil derartiger TFA-Bildsensoren ist durch die vergleichsweise ungünstigen transienten Eigenschaften der optischen Dünnschichtdetektoren, speziell der spektral steuerbaren Bauelemente begründet. Je nach Ausführungsform und Funktionalität treten bei Beleuchtungswechsel Zeitkonstanten auf, die bei als Schwarz-Weiß-Detektoren dienenden pin-Photodioden im Bereich weniger μs, bei Farbsensoren vom Typ piiin im Bereich um 0,1 bis 1 ms liegen und bei nipiin- Farbsensoren bis hin zu 100 ms und mehr reichen, wobei experimentell eine ausgeprägte Abhängigkeit von der Intensität der auf den Sensor treffenden Beleuchtung festzustellen ist. Die Ursachen für diese transienten Eigenschaften der a-Si :H-basierten Dünnschichtbauelemente liegen einerseits in der hohen Zustandsdichte in der Bandlücke des Materials und der daraus resultierenden Beeinflussung der photogenerierten Ladungsträger (z. B. Trapping) und andererseits, insbesondere bei den farbsensitiven Bauelementen, in der für die Bereitstellung der für die Funktionalität erforderlichen Bauelementstruktur, welche z. B. in Vorwärtsrichtung betriebene Dioden und lokale Bereiche mit niedriger elektrischer Feldstärke enthält. In diesen Bereichen nimmt die Extraktion bzw. das Umladen von Ladungsträgern längere Zeit in Anspruch als beispielsweise bei einfachen pin-Photodioden.
Die vorstehend skizzierten Eigenschaften beschränken den Einsatz der TFA-Sensoren, welche derartige Dünnschicht- Photodioden auf der Oberfläche des ASIC ausschließlich verwenden, auf den sichtbaren Spektralbereich und im Falle der spektral steuerbaren Detektoren auf Anwendungen, bei denen keine sehr hohen Geschwindigkeiten und Bildfolgeraten gefordert sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß seine spektrale Empfindlichkeit erweitert wird und seine transienten Eigenschaften verbessert werden.
Das vorstehend spezifizierte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Bildpunkteinheit mindestens ein weiterer für elektromagnetische Strahlung sensitiver optoelektronischer Wandler zugeordnet ist, welcher Teil des integrierten Schaltkreises ist.
Außer der in der TFA-Technologie üblichen photoaktiven Schicht, welche sich auf der Oberfläche des ASIC befindet, wird mindestens ein weiteres strahlungsempfindliches Element im ASIC integriert. Diese zusätzlichen photoaktiven Bauelemente können unterschiedliche Funktionen übernehmen, von denen einige im folgenden erläutert sind. Es handelt sich bei diesen Bauelementen um solche, welche auf kristallinem Silizium (x-Si), dem beherrschenden Material für integrierte elektronische Schaltungen, basieren, beispielsweise um Photodioden, Photogates oder Phototransistoren. Der Bandabstand von x-Si ist mit 1,1 eV kleiner als der der amorphen Variante des Materials. Kristallines Silizium verfügt aus diesem Grunde über einen Empfindlichkeitsbereich, welcher sich über den sichtbaren
Spektralbereich hinaus in das nahe Infrarot erstreckt (bis ca. 1100 nm Wellenlänge) . Eine zusätzliche Photodiode oder ein sonstiges photoaktives Bauelement auf der Basis x-Si, welches in den ASIC-Teil eines TFA- Sensors integriert ist, kann mithin den Spektralbereich der Empfindlichkeit des Sensors in Richtung Infrarot erweitern. Hierbei kann die zusätzliche Infrarot- Empfindlichkeit entweder einfach zu der im Bereich des sichtbaren Lichtes vorhandenen addiert werden, oder es wird eine spektrale Trennung in sichtbares und infrarotes Licht vorgenommen, wobei die einzelnen Anteile des Lichtes u. U. unterschiedliche Funktionen übernehmen, beispielsweise derart, daß der sichtbare Anteil des Lichtes den optischen Bildinhalt des aufgezeichneten Bildes repräsentiert und der infrarote Anteil als zusätzlicher Kanal für weitere Informationen zur Verfügung steht.
In diesem Zusammenhang kann beispielsweise von den in der erhöhten Ladungsträgerbeweglichkeit des kristallinen Siliziums begründeten besseren transienten Eigenschaften Gebrauch gemacht werden, welche je nach Ausführung des Bauelements Frequenzen im MHz-Bereich und darüber unterstützen. Ein derartiger hybrider TFA-Sensor erlaubt es, mit Hilfe des auf dem ASIC befindlichen Dünnschichtsystems die langsam veränderlichen Signale zu detektieren, während die x-Si-Bauelemente im ASIC die schnellen Veränderungen erfassen.
Anwendungen, bei denen das überlegene transiente Verhalten eines Bauelementes aus kristallinem Silizium in Kombination mit optischen Sensoren in TFA-Technologie ausgenutzt wird, sind beispielsweise im Zusammenhang mit der Verwendung von gepulstem oder moduliertem IR-Licht gegeben, welches zur Gewinnung zusätzlicher Bild-
Informationen ausgesendet, detektiert und ausgewertet wird. So können die vergleichsweise schnellen x-Si- Bauelemente im ASIC-Teil eines TFA-Sensors z. B. dazu verwendet werden, zusätzlich zum sichtbaren Bildinhalt durch die Messung der Signallaufzeit bei vom Anwender ausgesendeten und von in der Bildszene befindlichen Gegenständen reflektierten IR-Impulsen eine Abstandsbestimmung vorzunehmen, so daß sich in Kombination mit dem zweidimensionalen sichtbaren Bildinhalt eine dreidimensionale Darstellungsform der analysierten Bildszene ergibt.
Des weiteren kann mit Hilfe eines bekannten Korrelationsverfahrens unter Verwendung von entsprechend moduliertem Licht eine Korrelation zwischen vom Anwender ausgesendeten und von Bildkörpern reflektierten Signalen durchgeführt werden. In bezug auf das Korrelationsverfahren stehen bekannte Bauelementstrukturen zur Verfügung, so z. B. eine laterale Anordnung zweier als optischer Mischer wirkender Ladungsspeicher (R. Schwarte, Z. Xu, H. Heinol, J. Olk, B. Buxbau , H. Fischer, J. Schulte, „A new electrooptical mixin-g and correlating sensor: Facilities and Applications of this Photonic Mixer Device (PMD)", Sensors, Sensor Systems and Data Processing, SPIE-EOS, Vol. 3100, 254-259, 1997).
Bezüglich der oben beschriebenen Integration eines photoaktiven Bauelements in den ASIC-Teil eines TFA- Sensors sind unterschiedliche technologische Varianten möglich, welche im folgenden beschrieben werden.
Die x-Si-basierten photoempfindlichen Bauelemente im ASIC befinden sich lateral neben den Dünnschichtbauelementen. In diesem Fall können beispielsweise die Meßsignale der
photoempfindlichen ASIC-Bauele ente zu denen der Dünnschicht-Photodetektoren addiert werden, so daß eine Überlagerung der Empfindlichkeiten resultiert. Diese Variante eignet sich vorrangig für eine Erweiterung des Spektralbereichs eines TFA-Sensors in das Infrarot. Es findet jedoch in der Regel keine Selektion nach sichtbarem und infrarotem Anteil der auftreffenden Strahlung statt.
Alternativ dazu können die zusätzlichen Photodetektoren aus kristallinem Silizium unter den Dünnschichtdetektoren angeordnet sein, wobei die metallische Rückelektrode der Dünnschicht-Photodioden an diesen Stellen unterbrochen sein kann. Die genannte Rückelektrode kann auch aus einem transparenten und leitfähigen Material (TCO, Transparent Conductive Oxide) ausgeführt sein und muß dann nicht notwendigerweise unterbrochen sein. In diesem Fall bewirkt das über den kristallinen Detektoren befindliche Dünnschichtsystem eine weitgehende Absorption der auftreffenden sichtbaren Strahlung und läßt im wesentlichen nur den infraroten Anteil in die ASIC- Photoelementen passieren. Diese Struktur eignet sich mithin in erster Linie für Anwendungen, bei denen eine Aufteilung der Funktionen der verschiedenen Spektralanteile vorgenommen werden soll, z. B. beim Korrelationsverfahren oder bei Signallaufzeitmessungen. Hierbei eventuell störende Anteile des sichtbaren Lichtes werden von den oberhalb liegenden Schichten abgeschirmt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1: Schematischer Querschnitt durch eine
Bildpunkteinheit eines Ausführungsbeispiels eines ersten erfindungsgemäßen Sensors,
Fig. 2: Schematischer Querschnitt durch eine Bildpunkteinheit eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sensors,
Fig. 3: Schematischer Querschnitt durch eine Bildpunkteinheit eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sensors .
In Fig. 1 ist schematisch ein Schnittbild durch eine typische Konfiguration einer Bildpunkteinheit 20 eines TFA-Sensors mit einem im ASIC-Teil befindlichen zusätzlichen Photodetektor in Form einer p+n-Photodiode dargestellt, welche lateral neben der Dünnschicht- Photodiode angeordnet ist. Ein p-leitendes Silizium- Substrat 01, trägt dabei den ASIC, welcher aus einer Anordnung von die Pixelschaltungen bildenden Transistoren besteht, von denen exemplarisch einer, gebildet durch eine n— annendiffusion 02, je eine p+-Source- und Draindiffusion 03, 04 und die Polysilizium-Gateelektrode 09, dargestellt ist. Verschiedene Metallschichten 10, 12, welche durch Isolationsschichten 08, 11, 13 elektrisch voneinander getrennt sind, stellen die elektrischen Verbindungen der Pixelschaltungen und den Kontakt zur Rückelektrode 14 der a-Si : H-Photodiode 16 her. Diese kann beispielsweise als pin-Photodiode oder allgemein als Mehrschichtsystem aus amorphen Siliziumschichten ausgeführt sein. Eine TCO-Schicht 17 bildet den Frontkontakt der a-Si : H-Photodiode und bedeckt gegebenenfalls weitere Bereiche der Struktur. Der Dünnschicht-Detektor 18, welcher aus der a-Si:H-
Photodiode 16, der Rückelektrode 14 und dem Frontkontakt 17 besteht, kann von isolierenden Bereichen 15 eingeschlossen sein, die eine elektrische Isolation benachbarter Dünnschicht-Detektoren vornehmen. Die Konfiguration, soweit bislang beschrieben, stellt allgemein einen optischen Sensor in TFA-Technologie dar.
Diese Struktur wird im Rahmen der Erfindung um weitere strahlungssensitive Bauelemente im ASIC ergänzt, wobei in Fig. 1 exemplarisch ein Detektor 19 in Form einer p+n- Photodiode dargestellt ist, welche aus einer durch eine n+-Diffusion 07 kontaktierten n--Wannendiffusion 05 und einer p+-Diffusion 06 besteht, welche im Rahmen eines CMOS-Prozesses zur Verfügung stehen. Alternativ können auch andere Bauelementstrukturen, z. B. Photogates oder Phototransistoren zum Einsatz kommen.
Unter Beleuchtung der Struktur stellen sich bei den beiden optoelektronischen Wandlern Meßsignale ein, die von der Beleuchtung sowie von der spektralen Empfindlichkeit der Wandler abhängig sind. Im Falle des im ASIC befindlichen kristallinen Detektors 19 wird das Meßsignal zusätzlich von der Transmission der darüberliegenden Isolationsschichten beeinflußt. Die beiden Meßsignale können einerseits miteinander verknüpft werden, wobei die Verknüpfung beispielsweise in einer Addition der Photoströme bestehen kann, oder separat weiterverarbeitet werden. Die Empfindlichkeitsbereiche der Wandler erstrecken sich im Falle des Dünnschicht- Detektors 18 in der Regel auf den sichtbaren Spektralbereich, während der kristalline Detektor 19 überdies eine zusätzliche Empfindlichkeit im Infrarot aufweist.
Die Abb. 2 und 3 zeigen Querschnittskizzen weiterer Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Sensors. Bei
diesen Beispielen befindet sich jedoch im Unterschied zu dem zuvor beschriebenen der x-Si-Detektor 19 unterhalb des Dünnschicht-Detektors 18, so daß das Mehrschichtsystem des letztgenannten eine zusätzliche Filterfunktion für den x-Si-Detektor 19 darstellt. Die beiden Varianten unterscheiden sich dahingehend, daß im Falle der Abb. 2 die metallische Rückelektrode 14 des Dünnschicht-Detektors 18 an der Stelle unterbrochen ist, an der sich der x-Si-Detektor 19 befindet, während bei dem Ausführungsbeispiel in Abb. 3 die Rückelektrode 21 des Dünnschicht-Detektors 18 aus einem transparenten und leitfähigen Material besteht, z. B. aus einem TCO, das sich auch über die optisch aktive Fläche des x-Si- Detektors 19 erstreckt. Bei diesen Anordnungen werden entsprechend den optischen Eigenschaften des Dünnschicht- Detektors 18 die kurzwelligen, im Bereich des sichtbaren Spektrums gelegenen Anteile der auf den Sensor treffenden Beleuchtung bereits im Dünnschichtsystem absorbiert und dringen nicht bis zum x-Si-Detektor 19 vor, auf den lediglich die langwelligen, infraroten spektralen Anteile auftreffen, welche im Dünnschichtsystem nicht absorbiert werden. Auf diese Weise kann eine spektrale Trennung zwischen den sichtbaren und infraroten Anteilen der Beleuchtung vorgenommen werden. Die beiden sich ergebenden Meßsignale sind mithin verschiedenen Spektralbereichen zugeordnet und können bei separater Weiterverarbeitung für unterschiedliche Funktionen des Sensors genutzt werden. Beispielsweise kann der Dünnschicht-Detektor das weidimensionale Bild einer Bildszene aufzeichnen, während der infrarotempfindliche x-Si-Detektor für eine AbStandsbestimmung mittels eines Laufzeit- oder Korrelationsverfahrens verwendet wird, wie bereits oben erläutert wurde. Hierbei kann von dem im Vergleich zu a-Si :H-basierten Dünnschicht-Photodetektoren schnelleren transienten Verhalten von Bauelementen aus kristallinem Silizium profitiert werden.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele enthalten jeweils einen einzigen x-Si-Detektor innerhalb des ASIC in Form einer p+n-Photodiode. Es soll ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß auch mehrere strahlungsempfindliche Bauelemente im ASIC integriert werden können und daß alternative Bauelementstrukturen, z. B. Phototransistoern oder Photogates, ebenfalls eingesetzt werden können.
Claims
1. Sensor für elektromagnetische Strahlung, gebildet durch eine Struktur aus einem integrierten Schaltkreis, insbesondere einem ASIC, auf dessen Oberfläche eine für elektromagnetische Strahlung sensitive Schichtenfolge enthaltend amorphes Silizium (a-Si:H) und/oder dessen Legierungen aufgebracht ist, bestehend aus einer Anordnung von Bildpunkteinheiten, wobei jede Bildpunkteinheit einen Strahlungswandler in Form der genannten Schichtenfolge zum Umwandeln der einfallenden Strahlung in einen intensitätsabhängigen Meßwert und Mittel zum Erfassen und Abspeichern des Meßwertes aufweist und wobei eine Auslesesteuereinrichtung für das jeweils auf eine Bildpunkteinheit bezogene Auslesen der Meßwerte vorgesehen ist derart, daß aus den bildpunkteinheitsbezogenen Meßwerten das auf den Sensor eingestrahlte Bild zusammensetzbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeder Bildpunkteinheit (20) mindestens ein weiterer für elektromagnetische Strahlung sensitiver optoelektronischer Wandler (19) zugeordnet ist, welcher Teil des integrierten Schaltkreises ist.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere optoelektronische Wandler (19) lateral neben der auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises befindlichen photoempfindlichen Schichtenfolge (16) angeordnet ist.
3. Bauelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der weitere optoelektronische Wandler (19) unterhalb der auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises befindlichen photoempfindlichen Schichtenfolge (16) angeordnet ist.
4. Bauelement nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rückelektroden (14) der auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises befindlichen photoempfindlichen Schichtenfolge (16) an den Stellen, an denen sich der mindestens eine weitere optoelektronische Wandler (19) befindet, unterbrochen sind.
5. Bauelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rückelektrode (21) der auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises befindlichen photoempfindlichen Schichtenfolge (16) aus einem transparenten und leitfähigen Material (TCO) besteht.
6. -.Bauelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Meßsignale der auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises befindlichen photoempfindlichen Schichtenfolge (16) und des mindestens einen weiteren optoelektronischen Wandlers (19) additiv miteinander verknüpft werden.
7. Bauelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Meßsignale der auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises befindlichen photoempfindlichen Schichtenfolge (16) und des mindestens einen weiteren
optoelektronischen Wandlers (19) separat verarbeitet werden.
8. Bauelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Meßsignale des mindestens einen weiteren optoelektronischen Wandlers für Entfernungsmessungen im Zusammenhang mit einem Laufzeit- oder Korrelationsverfahren verwendet werden.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP98938644A EP0935819A1 (de) | 1997-06-25 | 1998-06-25 | Hybride tfa-sensoren mit strahlungssensitiven asic-bauelementen |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19726910 | 1997-06-25 | ||
| DE19726910.9 | 1997-06-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO1999000848A1 true WO1999000848A1 (de) | 1999-01-07 |
Family
ID=7833567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP1998/003876 WO1999000848A1 (de) | 1997-06-25 | 1998-06-25 | Hybride tfa-sensoren mit strahlungssensitiven asic-bauelementen |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0935819A1 (de) |
| WO (1) | WO1999000848A1 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002035826A1 (de) | 2000-10-24 | 2002-05-02 | Christian Pilgrim | Endoskopisches instrument zur anwendung in hohlräumen |
| WO2004008540A1 (en) * | 2002-07-16 | 2004-01-22 | Stmicroelectronics Nv | Tfa image sensor with stability-optimized photodiode |
| WO2009099493A1 (en) | 2008-02-08 | 2009-08-13 | Omnivision Technologies, Inc. | Backside illuminated cmos imaging sensor with infrared detecting layer |
| DE102011101835A1 (de) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg | Bildsensor |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5956766A (ja) * | 1982-09-27 | 1984-04-02 | Toshiba Corp | 固体撮像素子 |
| EP0605898A1 (de) * | 1993-01-01 | 1994-07-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Festkörpers-Bildaufnahmeeinrichtung |
| US5373182A (en) * | 1993-01-12 | 1994-12-13 | Santa Barbara Research Center | Integrated IR and visible detector |
-
1998
- 1998-06-25 EP EP98938644A patent/EP0935819A1/de not_active Withdrawn
- 1998-06-25 WO PCT/EP1998/003876 patent/WO1999000848A1/de not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5956766A (ja) * | 1982-09-27 | 1984-04-02 | Toshiba Corp | 固体撮像素子 |
| EP0605898A1 (de) * | 1993-01-01 | 1994-07-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Festkörpers-Bildaufnahmeeinrichtung |
| US5373182A (en) * | 1993-01-12 | 1994-12-13 | Santa Barbara Research Center | Integrated IR and visible detector |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 008, no. 155 (E - 256) 19 July 1984 (1984-07-19) * |
| SCHULTE J ET AL: "Intelligent image sensor for on-chip contour extraction", SENSORS AND CONTROL FOR AUTOMATION, FRANKFURT, GERMANY, 22-24 JUNE 1994, vol. 2247, ISSN 0277-786X, Proceedings of the SPIE - The International Society for Optical Engineering, 1994, USA, pages 292 - 300, XP002080272 * |
| SCHWARTE R ET AL: "New electro-optical mixing and correlating sensor: facilities and applications of the photonic mixer device (PMD)", SENSORS, SENSOR SYSTEMS, AND SENSOR DATA PROCESSING, MUNICH, GERMANY, 16-17 JUNE 1997, vol. 3100, ISSN 0277-786X, Proceedings of the SPIE - The International Society for Optical Engineering, 1997, SPIE-Int. Soc. Opt. Eng, USA, pages 245 - 253, XP002080273 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002035826A1 (de) | 2000-10-24 | 2002-05-02 | Christian Pilgrim | Endoskopisches instrument zur anwendung in hohlräumen |
| WO2004008540A1 (en) * | 2002-07-16 | 2004-01-22 | Stmicroelectronics Nv | Tfa image sensor with stability-optimized photodiode |
| US7701023B2 (en) | 2002-07-16 | 2010-04-20 | Stmicroelectronics N.V. | TFA image sensor with stability-optimized photodiode |
| WO2009099493A1 (en) | 2008-02-08 | 2009-08-13 | Omnivision Technologies, Inc. | Backside illuminated cmos imaging sensor with infrared detecting layer |
| US7888763B2 (en) | 2008-02-08 | 2011-02-15 | Omnivision Technologies, Inc. | Backside illuminated imaging sensor with improved infrared sensitivity |
| US8329497B2 (en) | 2008-02-08 | 2012-12-11 | Omnivision Technologies, Inc. | Backside illuminated imaging sensor with improved infrared sensitivity |
| TWI407555B (zh) * | 2008-02-08 | 2013-09-01 | Omnivision Tech Inc | 背面受光影像感測器及其控制方法 |
| DE102011101835A1 (de) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg | Bildsensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0935819A1 (de) | 1999-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102009037596B4 (de) | Pixelstruktur, System und Verfahren zur optischen Abstandsmessung sowie Steuerschaltung für die Pixelstruktur | |
| DE3813079C2 (de) | ||
| DE102019118868A1 (de) | Lichtempfangselement und abstandsmessungsmodul | |
| DE60035580T2 (de) | Halbleiter | |
| DE102006035005A1 (de) | Megavolt-Bildgebung mit einem Photoleiter-basiertem Sensor | |
| DE102011076635B3 (de) | Detektor zur Detektion elektromagnetischer Strahlung mit Transfersteuerelektrode und Abflusssteuerelektrode | |
| DE2741226B2 (de) | Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung | |
| DE3124238C2 (de) | ||
| DE112012006401T5 (de) | Bereichssensor und Bereichsbildsensor | |
| DE19616545A1 (de) | Schneller Strahlungsdetektor | |
| DE112017000381T5 (de) | Eine Detektorvorrichtung mit Majoritätsstrom und Isolationsmittel | |
| EP2210073A1 (de) | Schaltungsanordnung zum erzeugen von licht- und temperaturabhängigen signalen, insbesodnere für ein bildgebendes pyrometer | |
| DE2602447A1 (de) | Photoelektronisches bauelement | |
| EP2618180B1 (de) | Sensorvorrichtung, Herstellungsverfahren und Detektionsvorrichtung | |
| DE102012214690B4 (de) | Hybrider Detektor zum Detektieren elektromagnetischer Strahlung und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| EP0935819A1 (de) | Hybride tfa-sensoren mit strahlungssensitiven asic-bauelementen | |
| DE102011053219A1 (de) | Kombiniertes Pixel mit phasensensitivem und farbselektivem Subpixel | |
| DE102006002732B4 (de) | Photomischdetektor und Verfahren zu dessen Betrieb | |
| EP1192660B1 (de) | Halbleitersensor mit einer pixelstruktur sowie verwendung des sensors in einem vakuumsystem | |
| DE102005007358B4 (de) | Lichtempfindliches Bauelement | |
| DE112021000990T5 (de) | Verbesserungen für spad-basierte fotodetektoren | |
| DE19512493A1 (de) | Farbsensoranordnung | |
| WO1998022982A1 (de) | Farbbildsensor in ladungsverschiebetechnik | |
| DE3327075C1 (de) | Infrarot-Bildsensor-Anordnungen | |
| DE102014006648A1 (de) | Detektoranordnung und entsprechendes Betriebsverfahren |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): CN JP US |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 1998938644 Country of ref document: EP |
|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| WWP | Wipo information: published in national office |
Ref document number: 1998938644 Country of ref document: EP |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP Ref document number: 1999505282 Format of ref document f/p: F |
|
| WWW | Wipo information: withdrawn in national office |
Ref document number: 1998938644 Country of ref document: EP |