[发明专利]具有直接合并像素的整合式光电侦测器

权利要求书

1.一种集成电路，其包括：

一光电探测区域，其被配置为接收入射光子，该光电探测区域被配置为响应于入射光子而产生多个电荷载流子；

至少一电荷载流子储存区域；及

一电荷载流子分离结构，其被配置为基于产生电荷载流子的时间而选择性地将该多个电荷载流子中的电荷载流子直接引导至该至少一电荷载流子储存区域中。

2.一种集成电路，其包括：

一直接合并像素，其包括：

一光电探测区域，其被配置为接收入射光子，该光电探测区域被配置为响应于入射光子而产生多个电荷载流子；

至少一电荷载流子储存区域；及

一电荷载流子分离结构，其被配置为基于产生电荷载流子的时间而选择性地将该多个电荷载流子中的电荷载流子引导至该至少一电荷载流子储存区域中。

3.一种集成电路，其包括：

多个像素，该多个像素中的第一像素是直接合并像素，该第一像素包括：

一光电探测区域，其被配置为接收入射光子，该光电探测区域被配置为响应于入射光子而产生多个电荷载流子；

多个电荷载流子储存区域；及

一电荷载流子分离结构，其被配置为基于产生电荷载流子的时间而选择性地将该多个电荷载流子中的电荷载流子直接引导至该多个电荷载流子储存区域的各自电荷载流子储存区域中，且在该多个电荷载流子储存区域中聚集在多个量测周期中产生的电荷载流子。

4.一种光电探测方法，其包括：

(A)在一光电探测区域处接收入射光子；及

(B)基于产生电荷载流子的时间而选择性地将响应于该入射光子而产生的多个电荷载流子中的电荷载流子自该光电探测区域直接引导至至少一电荷载流子储存区域。

5.根据权利要求1至3中任一项的集成电路，其中该电荷载流子分离结构包括位于该光电探测区域与该至少一电荷载流子储存区域的第一电荷载流子储存区域之间的边界处的至少一电极。

6.根据权利要求5所述的集成电路，其中该电荷载流子分离结构包括位于该光电探测区域与该第一电荷载流子储存区域之间的该边界处的单一电极。

7.根据前述权利要求中任一项所述的集成电路或光电探测方法，其中该直接合并像素中不存在电荷载流子捕获区域和/或该光电探测区域与一电荷载流子储存区域之间不存在电荷载流子捕获区域。

8.根据前述权利要求中任一项所述的集成电路或光电探测方法，其中电荷载流子在无需在该光电探测区域与该至少一电荷载流子储存区域之间捕获该载流子的情况下转移至该至少一电荷载流子储存区域。

9.根据前述权利要求中任一项所述的集成电路或光电探测方法，其中一电荷载流子拒斥区域在一拒斥周期期间丢弃在该光电区域中产生的电荷载流子。

10.根据权利要求9所述的集成电路或光电探测方法，其中被丢弃的电荷载流子在不同于载流子自该光电探测区域被朝向一电荷载流子储存区域引导的方向的方向上，自该光电探测区域移除。

11.根据权利要求9所述的集成电路或光电探测方法，其中一电荷载流子拒斥区域通过改变该光电探测区域与该电荷载流子拒斥区域之间的边界处的电极的电压，而在一拒斥周期期间丢弃在该光电区域中产生的电荷载流子。

12.根据前述权利要求中任一项所述的集成电路或光电探测方法，其中单一光子被转移至该至少一电荷载流子储存区域且在该至少一电荷载流子储存区域中聚集。

13.根据前述权利要求中任一项所述的集成电路或光电探测方法，其中拒斥在半导体基板的表面下方深超过一微米的电荷载流子。