具有缠绕电阻器的光敏像素结构制造技术

本发明专利技术涉及光敏像素结构(10)。像素结构(10)包括衬底(15)和至少一个光敏二极管(12、12'、12”)、刺激电极(14)和电阻器(16)。电阻器(16)与电极(14)和对电极(18)电连接。此外，电阻器(16)至少部分地被刺激电极(14)覆盖和/或电阻器(16)至少部分地被对电极(18)覆盖。

Photosensitive pixel structure with winding resistor

The present invention relates to a photosensitive pixel structure (10). The pixel structure (10) includes a substrate (15) and at least one photosensitive diode (12, 12', 12 \), a stimulus electrode (14), and a resistor (16). The resistor (16) is electrically connected to the electrode (14) and the opposite electrode (18). In addition, the resistor (16) is at least partially covered by a stimulus electrode (14) and / or a resistor (16) at least partially covered by an electrode (18).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有缠绕电阻器的光敏像素结构本专利技术涉及一种具有包含电阻器的至少一个光敏像素结构的光敏植入物。已知的植入系统，其有助于为例如因诸如色素性视网膜炎的退行性疾病而导致失明的患者恢复至少一部分视力。根据以下事实：尽管部分视网膜组织已经退化，但大部分视网膜仍然是完好的且仍然可以受到依赖于光的电刺激的直接刺激，至少在一定程度上可以利用植入物来恢复视力。能够通过植入系统来提供这种电刺激。这种系统通常包括放置在患者眼睛前方的特殊护目镜以及包括多个电极的植入物，特别是视网膜下植入物。在护目镜中通常提供摄像头。摄像头适于捕获患者前方的场景。该捕获的场景可以从视觉信息转换为预定的IR光脉冲信号。在这种情况下，植入物适于接收这些IR光脉冲，并且作为响应，基于由摄像头接收到的场景内容来刺激植入物上的光敏区域。然后，植入物将所接收的光转化为可以刺激视网膜中的剩余细胞的电流。为此，植入物包括一个或更多个像素阵列，其中，每个单独的像素包括一个或更多个二极管区域、刺激电极和可能的对电极。刺激电极通常布置在像素的中心。在像素的各个二极管之间以及在阵列的各个像素之间提供凹槽，以便使这些特定的区域彼此隔离。在二极管和电极之间提供电连接以使部件互相连接。如果IR脉冲被引导到像素或更确切地说像素的光敏区域，则作为响应，相应的光电二极管电路产生电脉冲。为了可靠地刺激剩余细胞，一方面，电流密度，即电荷，应该尽可能的高以便充分刺激剩余细胞，所述电荷实际上为在预定时间内每电磁脉冲(例如每IR脉冲)每相传送的电荷。另一方面，电流密度不应太高。否则，可能会发生组织损伤或电极损坏。此外，单个电极上的电压不应超过水解极限，否则周围的水将会离解。并且，对周围组织的潜在损伤以及电极失效可能是其后果。此外，施加到植入物的电极的电压理想地应该在刺激脉冲之后并且在任何后续脉冲之前降回到零伏，以允许平衡由植入物施加的正电荷和负电荷。否则，电极可能会传送一些残留的直流(DC)电流，其可能损伤周围的组织以及电极本身。现有技术的系统通常不能提供高电荷和/或允许满足电荷平衡。可以发现现有技术系统的另外的缺点在于，电极大小、二极管大小和电阻器电阻可能不能自由地相适应。还已知，电极阵列包括电极，即至少一个刺激电极或工作电极，以及至少一个对电极(也成为反电极)，其中附加电阻器设置在电极之间的电路中。该附加电阻器也可以称为分流电阻器。Wang等(光电视网膜假体：植入物制造和性能(Photovoltaicretinalprosthesis:implantfabricationandperformance)；JNeuralEng.2012年八月；9(4))描述了添加分流电阻器有助于加速刺激波形的放电阶段。Loudin等(IEEE生物医学电路与系统会刊；第5卷)建议在视网膜假体中使用用于光电二极管电路的分流电阻器。同样地，Mandel等(由光电视网膜下假体引起的皮质反应表现出与视觉诱发电位类似(Corticalresponseselicitedbyphotovoltaicsub-retinalprosthesesexhibitsimilaritiestovisallyevokepotentials)；自然通讯)和Boinagrov等(用于神经刺激的光电像素：电路模型和性能(PhotovoltaicPixelsforNeuralStimulation:CircuitModelsandPerformance)；IEEE)提到借助于光电像素的视网膜下阵列来光学激活神经刺激。Mathieson等(具有高像素密度的光电视网膜假体(Photovoltaicretinalprosthesiswithhighpixeldensity)；自然光子学)也描述了具有视网膜下光电二极管阵列的视网膜假体系统。分流电阻器允许使在IR脉冲的第一相期间传送的电荷被快速地放电并且允许控制该电荷，其实际上被传送到组织。如果分流电阻器具有高电阻，或如果没有分流电阻器，则在脉冲的第一相期间传送的电荷可能不会快速地放电。因此，增加了电压降回到零的时间。因此，在另一脉冲之前，不能快速充分地平衡电荷。因此，分流电阻器的高电阻可能会限制可用于下一个脉冲的电容，并且因此处于稳定状态的传送电荷会被减少。另一方面，分流电阻器的低电阻会允许电荷快速、充分地放电，但是在分流电阻器中会损失相当大部分的光生电荷，并且传送到组织的电荷会减少。因此，理想地调整分流电阻器(特别是分流电阻器的电阻)、电极的性能以及，实际上整个像素结构(例如二极管的大小和数量)是很重要的。同时，必然设置在像素结构的衬底的表面上的电阻器的表面区域与可用于一个或多个光敏二极管的区域相竞争。这是因为设置在衬底的表面上的电阻器必须与光电有效区域电绝缘，以确保像素结构的正确运作。通常，电阻器的电阻取决于电阻器的大小，例如其长度或其横截面。然而，像素结构的设计要素和期望的性能限制了电阻器设计的自由度。特别地，由电阻器引起的光敏区域的任何减少是不期望的。否则，像素结构的效率可能会降低。例如，如果仅增加了刺激电极和对电极之间的电阻器的大小，这通常会增加电阻器所覆盖的区域，则会出现上述情况。因此，可用作光敏区域的区域将会随着电阻器所需空间的增加而减小相同的程度。一种增加电阻器的电阻的替选方法可以通过仅在衬底上轻掺杂多晶硅带条来提供高欧姆电阻，所述多晶硅带条形成电阻器的基层。然而，如果掺杂密度变得太低并且难以控制，则这种方法通常会导致所制造的电阻器的值的不期望的大变化性。这可能会使设备无法用于目标应用。在不增加表面区域的情况下来增加电阻的另一个选择可以是减小电阻器的宽度。然而，通常所需的电阻是在千欧姆或兆欧姆的范围内，这使得具有足够狭长结构的电阻器可能达到了制造限制。因此，本专利技术的目的是提供一种光敏像素结构，其克服了现有技术系统的至少一个缺点。特别地，本专利技术的目的是允许为各种光敏结构的特定要求提供合适的电阻器，同时允许促进生产。根据本专利技术，利用根据权利要求1的像素结构、根据权利要求9的像素阵列以及根据权利要求11的植入物来解决所述问题。此外，通过根据权利要求13的方法来解决所述问题。从属权利要求的主题是有利的扩展。根据本专利技术的一个方面，光敏像素结构包括衬底和至少一个光敏二极管、刺激电极以及设置在衬底上的电阻器。电阻器与刺激电极和对电极电连接。此外，电阻器至少部分地被刺激电极覆盖。另外地或替选地，电阻器可以部分地被对电极覆盖。特别地，在提供像素阵列的情况下，可以为阵列上的多个像素结构或所有像素结构设置一个对电极。在这些情况下，对电极还可以至少部分地覆盖与对电极连接的多个或所有电阻器。还应当注意，这种对电极不一定必须以相同的程度覆盖与其连接的所有电阻器。通过在刺激电极和/或对电极之下设置电阻器，可以拉长电阻器，从而在无需改变电阻器的掺杂密度或电阻的横截面的情况下，可以增加其电阻。可用于光敏二极管的表面区域可以因此不受影响。以这种方式，可以产生具有各种特性(诸如不同的电极大小、最大化的光敏区域或减小的像素大小)的像素结构。可以确定像素结构的电阻器所需的电阻率，并且可以容易地在像素结构的设计中实现电阻器的特定长度。为了使电阻器与相应的电极绝缘，电阻器可以被附加绝缘层(例如SiO2或SiC层)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光敏像素结构(10)，其包括衬底(15)和至少一个光敏二极管(12、12'、12”)、刺激电极(14)以及电阻器(16)，其中，所述电阻器(16)与所述刺激电极(14)和对电极(18)电连接，其特征在于，所述电阻器(16)至少部分地被所述刺激电极(14)覆盖和/或所述电阻器(16)至少部分地被所述对电极(18)覆盖。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.12 EP 15001427.2;2015.06.29 EP 15001922.21.一种光敏像素结构(10)，其包括衬底(15)和至少一个光敏二极管(12、12'、12”)、刺激电极(14)以及电阻器(16)，其中，所述电阻器(16)与所述刺激电极(14)和对电极(18)电连接，其特征在于，所述电阻器(16)至少部分地被所述刺激电极(14)覆盖和/或所述电阻器(16)至少部分地被所述对电极(18)覆盖。2.根据权利要求1所述的光敏像素结构(10)，其特征在于，所述电阻器(16)是细长类型的。3.根据权利要求1或2之一所述的光敏像素结构(10)，其特征在于，所述电阻器(16)在由所述刺激电极(14)和/或所述对电极(18)覆盖的区域中设置有缠绕形状。4.一种光敏像素结构(10)，其特征在于，所述衬底是硅衬底，优选是单晶硅衬底，特别是至少包括SiO2层的衬底。5.根据前述权利要求之一所述的光敏像素结构(10)，其特征在于，所述对电极(18)和/或所述电阻器(16)围绕所述刺激电极(14)占据的区域的至少一部分和/或围绕所述至少一个二极管(12、12'、12”)占据的区域来布置。6.根据前述权利要求之一所述的光敏像素结构(10)，其特征在于，所述电阻器(16)在所述像素结构(10)的、由所述对电极(18)覆盖的区域中平行于所述对电极(18)延伸。7.根据前述权利要求之一所述的光敏像素结构(10)，其特征在于，所述电阻器(16)具有非晶结构或多晶结构。8.根据前述权利要求之一所述的光敏像素结构(10)，其中，所述对电极(18)围绕所述刺激电极(14)和/或围绕所述至少一个二极管(12、12'、12”)来布置。9.一种光敏像素阵列(1)，其中，所述像素阵列(1)包括至少一个，优选多个根据权利要求1-8之一所述的光敏像素结构(10)，其中，多个像素结构(10)被布置成阵列。10.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·德特尔，
申请(专利权)人：PIXIUM视野股份公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR