多色光电突触成像电路、芯片及图像传感器的制作方法

本申请涉及半导体，特别是涉及一种多色光电突触成像电路、芯片及图像传感器。

背景技术：

1、光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。传统光电传感器在关闭光源后立即恢复至初始状态，对入射光信号没有任何的存储记忆功能。近年来兴起的光电突触探测器兼具感光和一定的存储记忆效果，与人类视网膜类似，可以对入射光信号进行预处理，大大提升后端电路的处理速度，在构建人工视觉系统方面具有重要的应用潜力。

2、此外，为突破传统冯.诺依曼架构的现代计算机系统在能耗及速度提升方面的限制，高度并行、高效、容错、可重构的神经网络系统成为发展下一代计算机的选择之一。开发能够模拟生物突触行为的神经突触器件是实现神经形态计算的重要前提。最早主要是利用电刺激模拟神经突触。近年来，鉴于光刺激具有带宽高、串扰低、无rc延迟等优势，光电突触探测器逐渐成为突触领域的研究热点。然而，目前常见的光电突触探测器仍存在优化空间，以提升光电突触探测器的突触响应特性。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种多色光电突触成像电路、芯片及图像传感器，在单一材料上实现了多波段的光电突触器件。

2、第一方面，本申请提供了多色光电突触成像电路，包括多个光电突触单元，所述光电突触单元包括：

3、控制晶体管；

4、光电突触探测器，与所述控制晶体管连接，所述光电突触探测器至少包括非晶氧化物功能层，所述非晶氧化物功能层具有多种带内缺陷。

5、在其中一个实施例中，所述非晶氧化物功能层的材料包括阴离子元素掺杂的非晶氧化物。

6、在其中一个实施例中，所述非晶氧化物功能层的带内缺陷至少包括第一带间缺陷和第一带尾缺陷，所述第一带间缺陷和所述第一带尾缺陷分别与掺杂的所述阴离子元素相关。

7、在其中一个实施例中，所述阴离子元素包括氮、磷、硫、硒和碲中的至少一种。

8、在其中一个实施例中，所述非晶氧化物功能层的材料包括阳离子元素掺杂的非晶氧化物。

9、在其中一个实施例中，所述非晶氧化物功能层的带内缺陷包括第二带间缺陷和第二带尾缺陷，所述第二带间缺陷和所述第二带尾缺陷分别与掺杂的所述阳离子元素相关。

10、在其中一个实施例中，所述阳离子元素包括铟、锌、锡、铅和铜中的至少一种。

11、在其中一个实施例中，所述非晶氧化物功能层的带内缺陷还包括第三带间缺陷和第三带尾缺陷，所述第三带间缺陷和所述第三带尾缺陷分别与掺杂的离子元素之外的所述非晶氧化物相关。

12、在其中一个实施例中，所述光电突触探测器还包括衬底、第一电极和第二电极；其中，

13、所述衬底、所述第一电极、所述非晶氧化物功能层和第二电极依次层叠设置；或者，所述非晶氧化物功能层位于所述衬底的一侧，所述第一电极和所述第二电极分别位于所述非晶氧化物功能层远离所述衬底的一侧且间隔设置；

14、每个所述光电突触单元中，所述光电突触探测器的一个电极与对应的控制晶体管的源极或漏极连接，所述光电突触探测器的另一个电极接地。

15、在其中一个实施例中，所述多个光电突触单元呈阵列排布；其中，每列光电突触单元中的控制晶体管的栅极相互连接，每行光电突触单元中的控制晶体管的源极或漏极相互连接；或者，每行光电突触单元中的控制晶体管的栅极相互连接，每列光电突触单元中的控制晶体管的源极或漏极相互连接。

16、第二方面，本申请实施例提供了一种多色光电突触成像芯片，包括前述的多色光电突触成像电路。

17、第三方面，本申请实施例提供了一种图像传感器，包括前述的多色光电突触成像芯片。

18、上述多色光电突触成像电路、芯片及图像传感器，其中，多色光电突触成像电路包括多个光电突触单元，光电突触单元包括控制晶体管和光电突触探测器，光电突触探测器与控制晶体管连接，光电突触探测器至少包括非晶氧化物功能层，非晶氧化物功能层具有多种带内缺陷，由于非晶氧化物功能层具有多种带内缺陷，因此光电突触探测器对于不同波段的光具有感存性能如成像探测性能、记忆存储性能、颜色识别性能等，如此在单一材料上实现了多波段的光电突触探测器，具有可低温大面积均匀制备、对衬底以及相关微电子工艺广泛兼容的优势，降低了工艺复杂度和制备成本，提升了多色光电突触成像电路的性能，可用于构建人工视觉系统及光电神经形态计算等多种应用。

技术特征：

1.一种多色光电突触成像电路，其特征在于，包括多个光电突触单元，所述光电突触单元包括：

2.根据权利要求1所述的多色光电突触成像电路，其特征在于，所述非晶氧化物功能层的材料包括阴离子元素掺杂的非晶氧化物。

3.根据权利要求2所述的多色光电突触成像电路，其特征在于，所述非晶氧化物功能层的带内缺陷至少包括第一带间缺陷和第一带尾缺陷，所述第一带间缺陷和所述第一带尾缺陷分别与掺杂的所述阴离子元素相关。

4.根据权利要求2所述的多色光电突触成像电路，其特征在于，所述阴离子元素包括氮、磷、硫、硒和碲中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的多色光电突触成像电路，其特征在于，所述非晶氧化物功能层的材料包括阳离子元素掺杂的非晶氧化物。

6.根据权利要求5所述的多色光电突触成像电路，其特征在于，所述非晶氧化物功能层的带内缺陷包括第二带间缺陷和第二带尾缺陷，所述第二带间缺陷和所述第二带尾缺陷分别与掺杂的所述阳离子元素相关。

7.根据权利要求5所述的多色光电突触成像电路，其特征在于，所述阳离子元素包括铟、锌、锡、铅和铜中的至少一种。

8.根据权利要求3或6所述的多色光电突触成像电路，其特征在于，所述非晶氧化物功能层的带内缺陷还包括第三带间缺陷和第三带尾缺陷，所述第三带间缺陷和所述第三带尾缺陷分别与掺杂的离子元素之外的所述非晶氧化物相关。

9.根据权利要求1所述的多色光电突触成像电路，其特征在于，所述光电突触探测器还包括衬底、第一电极和第二电极；其中，

10.根据权利要求1所述的多色光电突触成像电路，其特征在于，所述多个光电突触单元呈阵列排布；其中，每列光电突触单元中的控制晶体管的栅极相互连接，每行光电突触单元中的控制晶体管的源极或漏极相互连接；或者，每行光电突触单元中的控制晶体管的栅极相互连接，每列光电突触单元中的控制晶体管的源极或漏极相互连接。

11.一种多色光电突触成像芯片，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的多色光电突触成像电路。

12.一种图像传感器，其特征在于，包括如权利要求11所述的多色光电突触成像芯片。

技术总结本申请涉及半导体技术领域，特别涉及一种多色光电突触成像电路、芯片及图像传感器。所述光电突触探测器包括多个光电突触单元，所述光电突触单元包括：控制晶体管；光电突触探测器，与所述控制晶体管连接，所述光电突触探测器至少包括阴离子元素掺杂的非晶氧化物功能层，所述非晶氧化物功能层具有多种带内缺陷。本申请的非晶氧化物功能层带内具有多种带内缺陷，在单一材料上实现了多波段的光电突触探测器，具有可低温大面积均匀制备、对衬底以及相关微电子工艺广泛兼容的优势，降低了工艺复杂度和制备成本，提升了多色光电突触成像电路的性能，可用于构建人工视觉系统及光电神经形态计算等多种应用。技术研发人员：梁会力,梅增霞受保护的技术使用者：松山湖材料实验室技术研发日：技术公布日：2024/7/29