[发明专利]光探测器传感器阵列

权利要求书

1.一种具有感测像素的阵列的传感器阵列器件，所述器件包括：

上接触层，所述上接触层由高度掺杂的p型或n型半导体材料构成；

下接触层，所述下接触层由与所述上接触层相反类型的高度掺杂的n型或p型半导体材料构成；

掺杂的半导体材料的光吸收层，所述光吸收层夹在所述上接触层和所述下接触层之间，所述光吸收层被配置为当光入射在所述器件上时响应于光子的吸收而生成带相反电荷的载流子对；

介电材料的绝缘沟槽的网格，所述介电材料的绝缘沟槽垂直延伸通过掺杂的所述光吸收层中的至少一部分和所述上接触层，以将所述层细分成形成所述像素的半导体材料的横向相邻的、可独立接触的列的阵列；以及

上接触和下接触，所述上接触和所述下接触连接到所述上接触层和所述下接触层的相应的像素，使得在像素的所述上接触和所述下接触之间施加的电压从反向偏置切换到正向偏置之后，响应于光子吸收而在所述光吸收层中生成的载流子在所述光吸收层中累积，这使电流在与入射的所述光的强度成反比的时间延迟之后开始在所述上接触和所述下接触之间流动。

2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述形成像素的列具有小于1的纵横比，所述纵横比由大于相邻像素之间的横向间隔的所述光吸收层的深度限定。

3.根据权利要求1或2所述的器件，其中，掺杂的所述光吸收层被细分为半导体材料的相反掺杂的上层和下层，所述上层和下层与所述相反掺杂的上接触层和下接触层一起以n+p n p+的垂直掺杂顺序布置。

4.根据权利要求1或2所述的器件，其中，掺杂的所述光吸收层在所述上接触层和所述下接触层之间以单一类型的掺杂延伸，并且被配置为使得在每个像素中，

当在所述上接触和所述下接触之间施加反向偏置电压时，在与所述接触中的一个相邻的掺杂的所述光吸收层中产生电荷槽，以及，

当所述电压从反向偏置切换到正向偏置时，响应于光子吸收而在所述光吸收层中生成的载流子最初累积在电荷槽处，并且然后，在所述电荷槽接近饱和之后，电流开始在所述接触之间流动，电流流动的开始发生在从所述切换起的时间延迟之后，所述时间延迟与入射的所述光的强度成反比。

5.根据权利要求4所述的器件，其中，在其上接触层内的所述像素每个都具有连接到所述上接触的部分，所述部分通过所述光吸收层的所述掺杂的半导体材料的闭环与所述上接触层的周围部分隔开，使得当在所述上接触和所述下接触之间施加反向偏置电压时，所述电荷槽由在所述上接触层的连接到所述上接触的所述部分周围形成的耗尽区提供。

6.根据权利要求4所述的器件，每个像素进一步包括掺杂的半导体材料的至少一个岛，所述掺杂的半导体材料的所述至少一个岛与所述至少一个岛被包含在其内的掺杂的所述光吸收层的所述半导体材料相反地掺杂，使得当在所述上接触和所述下接触之间施加反向偏置电压时，通过在所述岛处形成耗尽区来提供所述电荷槽。

7.根据权利要求6所述的器件，其中，在其上接触层内的所述像素每个都具有连接到所述上接触的部分，所述部分通过相反掺杂剂类型的高度掺杂的半导体材料的闭环与所述上接触层的周围部分隔开，其中，所述闭环具有其自身的接触，并且其中，所述岛邻近所述上接触层的连接到所述上接触的所述部分。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的器件，其中，所述形成像素的列具有与所述沟槽的所述介电材料相邻的侧壁，所述侧壁在其垂直范围的至少一部分上具有高度掺杂的包层。

9.根据权利要求8所述的器件，其中，所述侧壁的至少下部具有高度掺杂的包层，使得所述高度掺杂的包层在所述列的周围形成所述下接触层的电延伸部，其中，所述高度掺杂的包层具有与所述下接触层的掺杂类型相同的掺杂类型的掺杂剂。

10.根据权利要求8所述的器件，其中，所述侧壁的至少上部具有高度掺杂的包层，使得所述高度掺杂的包层在所述列的周围形成所述上接触层的电延伸部，其中，所述高度掺杂的包层具有与所述上接触层的掺杂类型相同的掺杂类型的掺杂剂。