入以記錄并存儲所述第一數(shù)字值或所述第二數(shù)字值。
[0024]優(yōu)選的，所述數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元采用CMOS工藝實現(xiàn)，制造材料為硅材料。
[0025]優(yōu)選的，甄別單元設(shè)定一閾值，所述雪崩擊穿光敏像素單元輸出端信號的幅值大于所述閾值時，所述甄別單元的輸出為第二數(shù)字值，所述雪崩擊穿光敏像素單元輸出端信號的幅值小于所述閾值時，所述甄別單元的輸出為第一數(shù)字值；
[0026]優(yōu)選的，所述閾值為電壓閾值或電流閾值；
[0027]優(yōu)選的，所述第一數(shù)字值與所述第二數(shù)字值為二進(jìn)制數(shù)值；
[0028]優(yōu)選的，所述甄別單元、存儲單元與所述雪崩光電二極管位于同一外延層上；
[0029]優(yōu)選的，所述甄別單元為甄別器；
[0030]優(yōu)選的，所述存儲單元為I比特存儲器。
[0031]本發(fā)明的目的之三在于提供一種數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素陣列，優(yōu)選采用CMOS工藝實現(xiàn)，其包括一個共同的半導(dǎo)體襯底、一個共同的外延層以及設(shè)置在所述共同外延層上的多個數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元，數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元在所述外延層上呈陣列分布，從而形成了一數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素陣列，考慮到光子的一維或二維空間分布，每個數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元實際進(jìn)行的是單光子水平的探測，故本發(fā)明所示的數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素陣列輸出的信息包括除光子入射有無信息外，還包括探測到的光子坐標(biāo)信息。
[0032]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0033]—種數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素陣列，包括:
[0034]一共同的半導(dǎo)體襯底；
[0035]一共同的外延層；
[0036]以及設(shè)置在所述共同外延層上的多個如權(quán)利要求5或6任一項所述的數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元，所述數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元在所述外延層上呈陣列分布。
[0037]優(yōu)選的，所述數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素陣列采用CMOS工藝實現(xiàn)，所述半導(dǎo)體襯底與所述外延層為娃材料。
[0038]本發(fā)明的目的之四在于提供一種數(shù)字半導(dǎo)體光電倍增影像傳感器，其為上述數(shù)字光敏像素陣列配置了電子學(xué)系統(tǒng)，能夠?qū)⒄麄€數(shù)字光敏像素陣列內(nèi)的光子探測信息以及光子位置信息讀出。
[0039]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0040]一種數(shù)字半導(dǎo)體光電倍增影像傳感器，包括:
[0041]如前所述的數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素陣列以及一用于讀取所述數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素陣列中每一數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元數(shù)據(jù)及地址信息的讀取模塊。
[0042]優(yōu)選的，所述讀取模塊包括一地址單元，所述地址單元與所述每一數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元通信連接以確定所述每一數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元在所述陣列中的地址信息;
[0043]—控制單元，所述控制單元與所述地址單元通信連接以用于指定地址的數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元選通以及相應(yīng)數(shù)據(jù)及地址輸出指令的發(fā)送；
[0044]以及一輸出單元，所述輸出單元與所述每一數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元通信連接以在指定地址的數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元選通后，傳輸所述數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元發(fā)出的數(shù)據(jù)及相應(yīng)的地址信息。
[0045]優(yōu)選的，所述地址單元包括一行譯碼器和一列譯碼器:所述行譯碼器的輸出端分別與所述每一數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元的存儲單元通信連接，以確定所述每一數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元在所述陣列中的行地址信息；所述列譯碼器的輸出端分別與所述每一數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元的存儲單元通信連接，以確定所述每一數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元在所述陣列中的列地址信息，且所述行譯碼器的輸入端、所述列譯碼器的輸入端均與所述控制單元通信連接以接受所述控制單元的驅(qū)動，控制指定地址的數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元的選通以及數(shù)據(jù)、地址信息的發(fā)送；
[0046]優(yōu)選的，所述控制單元預(yù)存所述數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元數(shù)據(jù)輸出邏輯順序的地址信息，包括一個行選通信號輸出端、一個列選通信息輸出端、至少η個行地址信號輸出端以及至少η個列地址信息輸出端，所述行選通信號輸出端及行地址信息輸出端與所述行譯碼器的輸入端分別通信連接，所述列選通信號輸出端及列地址信息輸出端與所述列譯碼器的輸入端通信連接，所述控制單元經(jīng)由所述行地址選通信號、列地址選通信號控制所述地址單元是否工作，所述控制單元經(jīng)由所述行地址信息輸出端以及列地址信息輸出端發(fā)送的信號控制數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元按照所述地址信息中的邏輯順序進(jìn)行數(shù)據(jù)及地址信息的發(fā)送；
[0047]進(jìn)一步的，所述地址信息中數(shù)據(jù)輸出邏輯順序為:逐一選通每一存儲單元，以實現(xiàn)依次每一存儲單元數(shù)據(jù)的讀取及地址的發(fā)送；
[0048]或，控制位于同一行的存儲單元依次選通，以逐行進(jìn)行存儲單元數(shù)據(jù)的讀取及地址的發(fā)送；
[0049]或，控制位于同一列的存儲單元依次選通，以逐列進(jìn)行存儲單元數(shù)據(jù)的讀取及地址的發(fā)送。
[0050]優(yōu)選的，所述的數(shù)字半導(dǎo)體光電倍增影像傳感器，其采用CMOS工藝實現(xiàn)，制造材料為硅材料；
[0051]優(yōu)選的，所述地址單元、控制單元以及輸出單元與所述雪崩光電二極管位于同一娃外延層上；
[0052]優(yōu)選的，所述每一數(shù)字光敏像素單元共用同一電源使能控制信號端。
【附圖說明】
[0053]圖1為雪崩擊穿光敏像素單元一實施例的結(jié)構(gòu)圖；
[0054]圖2為圖1所示實施例中雪崩擊穿光敏像素單元的俯視圖；
[0055]圖3為數(shù)字半導(dǎo)體光敏像素單元的等效電路；
[0056]圖4為數(shù)字半導(dǎo)體光電倍增影像傳感器的俯視圖；
[0057]圖5為數(shù)字半導(dǎo)體光電倍增影像傳感器各結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)框圖；
[0058]圖6為數(shù)字半導(dǎo)體光電倍增影像傳感器一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0059]如圖1和圖2所示，本發(fā)明首先公開了一種具有高內(nèi)部放大增益和單光子靈敏度的雪崩擊穿光敏像素單元10，包括:一個半導(dǎo)體襯底(未示出)、于半導(dǎo)體襯底上生成的一外延層、于上述外延層內(nèi)形成的一雪崩光電二極管，該雪崩光電二極管工作在擊穿狀態(tài)下，包括用于光子探測的漂移區(qū)域(未示出，位于放大區(qū)域下方)和同樣用于光子探測的放大區(qū)域，以及一淬滅單元5 (被動或主動形式)，淬滅單元5與雪崩光電二極管串聯(lián)連接。當(dāng)雪崩擊穿光敏像素單元10探測到一個光子而引起雪崩光電二極管發(fā)生雪崩擊穿時，淬滅單元5會終止雪崩過程，使雪崩擊穿光敏像素單元10恢復(fù)到初始靜默狀態(tài)，等待探測下一個光子。
[0060]作為一個優(yōu)選的方案，本發(fā)明所示的雪崩擊穿光敏像素單元10的制造材料為硅，并采用CMOS工藝進(jìn)行制造，以盡量高效、簡便，同時低成本的實現(xiàn)本發(fā)明。圖1為雪崩擊穿光敏像素單元10優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，半導(dǎo)體襯底為硅材料，在該硅襯底材料上淀積一層單晶硅形成P型外延層，并在P型外延層上形成雪崩光電二極管。雪崩光電二極管的放大區(qū)域包含由N型重?fù)诫s區(qū)域2 (光敏區(qū)域2)和P型區(qū)域I。
[0061]為了防止在PN結(jié)四周發(fā)生過早的雪崩擊穿，在N+區(qū)域周圍還形成一圈N型保護(hù)結(jié)構(gòu)，以構(gòu)成保護(hù)環(huán)3 ;同時，在N型重?fù)诫s區(qū)域2和保護(hù)環(huán)3外圍設(shè)置了抑制光學(xué)串?dāng)_的隔離溝道4，這些隔離溝道4相對較窄，這樣占據(jù)的總面積比例較小。隔離溝道4采用CMOS工藝中的淺槽隔離結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，且隔離溝道中會部分或完全填充光阻隔材料，從而將每個雪崩擊穿光敏像素單元10阻隔開，這樣可以很大程度地降低或消除光學(xué)串?dāng)_。
[0062]圖2為圖1所示實施例中雪崩擊穿光敏像素單元10的俯視圖。區(qū)域A包括了位于P型外延層上的N型重?fù)诫s區(qū)域2以及保護(hù)環(huán)3，保護(hù)環(huán)3外圍有一圈隔離溝道4，用于抑制光學(xué)串?dāng)_。PN結(jié)和淬滅單元5串聯(lián)連接，為了避免損失探測效率，沒有將淬滅單元5配置在光敏區(qū)域上，而是將淬滅單元5設(shè)置在PN結(jié)、保護(hù)環(huán)3和隔離溝道4的周圍。同時，淬滅單元5會連接到公共電極上。淬滅單元5的作用就是停止或者淬滅雪崩擊穿過程。多種工作模式的淬滅單元5都可以被用于此發(fā)明中，包括被動淬滅