[发明专利]基于双控制栅MOSFET结构的光电探测器

权利要求书

1.双控制栅MOSFET结构的光电探测器，其特征是探测器每个单元的构成是：在 基底P型半导体硅材料(1)上方的两侧设有重掺杂的N型半导体区，分别构成MOSFET 的源区(2)和漏区(3)，源、漏区的外部设有重掺杂的P型半导体区(4)包围，基底正 上方的分别设有二层绝缘介质材料和控制栅极，二层绝缘介质材料之间设有光电子 存储层，所述光电子存储层是多晶硅；控制栅极是多晶硅、金属或透明导电电极； 所述控制栅为分裂栅，设计为一个小控制栅(5)和一个大控制栅(6)；探测器单元 的层次从上往下依次是控制栅(5，6)、第二层绝缘介质层(7)、浮置栅(8)、第一层绝 缘介质层(9)和P型半导体衬底(1)；从控制栅往下到基底层为对探测器探测光波透 明的或半透明的窗口；多晶硅作浮置栅，浮置栅厚度为50～100nm，作为光电子存储 层；浮置栅下面是第一层SiO₂绝缘介质层，厚度为4～7nm，通过编程，控制栅极与 衬底的电压差足够大时使沟道中所搜集的光电子能通过遂穿效应进入浮置栅，并停 留在浮置栅并存储下来。

2.由权利要求1所述的双控制栅MOSFET结构的光电探测器，其特征是与控制栅 极接触的第二绝缘介质是SiO₂/Si₃N₄/SiO₂复合结构介质或高介电常数介质，厚度为 12～20nm，阻止浮置栅上存储的光电子通过控制栅流失。

3.由权利要求1所述的双控制栅MOSFET结构的光电探测器，其特征是采用厚 度为100～200nm的多晶硅、金属或透明导电电极为控制栅，控制栅采用分裂结构， 分为一大一小两个控制栅，分别和外部的电极相连接；在控制栅下面到基底层之间 有对探测器探测光波长透明的或半透明的窗口，窗口下面的P型半导体衬底区域为 成像区。

4.由权利要求3所述的双控制栅MOSFET结构的光电探测器，其特征是控制栅 分为一大一小两个控制栅，小控制栅的最小长度和两个控制栅之间的最小间距为工 艺的最小特征尺寸。

5.由权利要求1所述的双控制栅MOSFET结构的光电探测器，其特征是在一大 一小两个控制栅上施加两个控制电压来控制MOSFET探测器的工作状态。