[发明专利]传感器元件、图像传感器及其形成和操作方法

说明书

提供了一种用于感测光学光线的传感器元件。传感器元件可包括用于电连接到第一电源电压的第一电极，用于电连接到第二电源电压的第二电极，以及在第一电极和第二电极之间的氧化物电介质元件。氧化物电介质元件可以配置为在第一电源电压和第二电源电压之间的电位差超过阈值电平之后形成导电细丝，从而减小氧化物电介质元件的电阻。传感器元件还可以包括检测器。第一电极可以配置为允许光学光线穿过第一电极到氧化物电介质元件。检测器可以配置为在氧化物电介质元件接收到光学光线之后检测氧化物电介质元件的电阻的增加。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年7月24日提交的第10201505778X号新加坡专利申请的优先权，其内容在整体上通过引用方式并入本申请。

技术领域

本发明的各个方面涉及用于感测光学光线的传感器元件、形成这些传感器元件的方法以及操作这些传感器元件的方法。本发明的各个方面涉及用于感测光学光线的图像传感器、形成这些图像传感器的方法以及操作这些图像传感器的方法。

背景技术

近来，我们在日常生活中不断接触的智能消费电子设备的普及增加了巨大的市场机遇。这些智能设备的共同特征之一在于它们立即捕获感兴趣的对象的数字图像的能力。现在，这种图像能力通过集成的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器来实现，这种传感器基本上由微小的光敏电子元件(p-n半导体结或光电二极管)阵列组成。捕获到的图像接着被传输并存储在板上存储芯片中，以便进一步操作。这里，NAND闪速存储器由称为浮栅晶体管的电子元件阵列构成。对于传感器和存储部件，都是根据是否存在电子电荷来表示信息。CMOS图像传感器和NAND闪速存储器技术的主要成功取决于使用完善的CMOS制造工艺，其允许图像传感器和存储器电路与给定芯片上的其它控制电路以相对低的成本集成。即使向前发展，目前的技术也不可能满足未来对更高分辨率图像感测设备的需求。这是因为单个传感器和存储器部件可以存储的电荷量随着它们的尺寸正在缩小以实现更高的感测分辨率和存储容量，而正在快速减少。采用最小的电荷储存，电荷的损失可以导致大量参数可变性问题并将编程/擦除存储器窗口缩小到可接受的范围之外。此外，由于传感元件和存储元件的宽高比的差异很大，通常不能实现图像传感器和NAND闪速存储器电路的直接片上集成。采用部件级别的集成，总体运行速度受外部数据总线的限制。

发明内容

在各种实施例中，提供了一种用于感测光学光线的传感器元件。传感器元件可包括用于电连接到第一电源电压的第一电极。传感器元件可进一步包括用于电连接到第二电源电压的第二电极。传感器元件可另外包括在第一电极和第二电极之间的氧化物电介质元件。氧化物电介质元件可以配置为在第一电源电压和第二电源电压之间的电位差超过阈值电平之后形成导电细丝，从而减小氧化物电介质元件的电阻。传感器元件还可以包括检测器。第一电极可以配置为允许光学光线穿过第一电极到氧化物电介质元件。检测器可以配置为在氧化物电介质元件接收到光学光线之后检测氧化物电介质元件电阻的增大。

在各种实施例中，提供了一种形成用于感测光学光线的传感器元件的方法。所述方法可包括形成第一电极，该第一电极用于电连接到第一电源电压。所述方法还可包括形成第二电极，该第二电极用于电连接到第二电源电压。所述方法可另外包括在第一电极和第二电极之间形成氧化物电介质元件。氧化物电介质元件可以配置为在第一电源电压和第二电源电压之间的电位差超过阈值电平之后形成导电细丝，从而减小氧化物电介质元件的电阻。所述方法可另外包括提供检测器。第一电极可以配置为允许光学光线穿过第一电极到氧化物电介质元件。检测器可以配置为在氧化物电介质元件接收到光学光线之后检测氧化物电介质元件电阻的增大。