[发明专利]基于光电器件的静态随机存取存储单元及其制备方法

说明书

本发明公开了基于光电器件的静态随机存取存储单元及其制备方法，该静态随机存取存储单元的结构主要由发光二极管、光敏二极管、电源、光纤传输线组成；其中，PD1~PD4为光敏二极管，LD1、LD2为激光二极管。利用读/写1/写2三条IO光纤进行数据的读写，并控制存储单元的状态。本发明利用二极管进行存储功能，相比于传统的静态随机存取存储，其二极管工艺也具备高集成度的优点，利用光纤作为信号连接线，具有激光读写的高速度、高抗干扰、抗噪声等优点，同时可以兼容新兴的光处理器。

技术领域

本发明属于微纳电子技术领域。本发明具体涉及基于光电器件的静态随机存取存储单元及其制备方法。

背景技术

静态随机存取存储器（SRAM）不需要定期对存储的数据进行刷新，只要不断电，数据就能稳定存储。静态随机存取存储器最主要的作用是缓存，对于高端的电子产品，SRAM必不可少。静态随机存取存储单元的基本存储电路为触发器，每个触发器存放一位二进制信息，由若干个触发器组成一个存储单元，再由若干存储单元组成存储单元矩阵，加上地址译码器和读／写控制电路就组成静态随机存取存储器，然而，其集成度较低，成本较高。目前新提出的SRAM结构也都是基于电学器件的存储单元，比如静态随机存取存储器（申请号：201510900831.9），静态随机存取存储器（申请号：201610738830.3），静态随机存取存储器SRAM装置（申请号：201710674795.8），都是利用电学器件及其优化电路实现更好性能的设计。

发明内容

本发明针对现有技术存在的述低集成度、高成本等问题，提出了基于光电器件的静态随机存取存储单元及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，基于光电器件的静态随机存取存储单元，其特征在于：

所述基于光电器件的静态随机存取存储单元的结构主要由衬底上集成的激光二极管、光敏二极管以及光隔离墙、光学通路、放电电阻、电源引线、光纤传输线组成；

其中，所述光敏二极管有4个分别为PD1~PD4，激光二极管有2个分别为LD1、LD2；PD1的N端与VDD相连，P端与LD1的P端相连；LD1的N端连接0.5VDD；LD2的N端连接0.5VDD，P端连接D4的P端，PD2的N端连接VDD；PD4的N端连接着VDD，P端通过Res连接到GND；PD3的N/P两端分别连接着节点1和2；

所述LD3上方设置有Read的光纤及其连接孔，所述PD4上方设置有Write-1的光纤及其连接孔，所述PD3上方设置有Write-2的光纤及其连接孔。

进一步地，在整个器件顶部由不透光的覆盖层覆盖，覆盖层上保留数个光纤接入连接孔和导线互联的通孔，所述覆盖层的材料选自未掺杂的单晶硅、多晶硅、碳化硅。

进一步地，激光二极管LD1与光敏二极管PD1之间有单晶硅制的光学隔离墙，光学隔离墙由覆盖层提供；激光二极管LD2与光敏二极管PD2之间有单晶硅制的光学隔离墙，光学隔离墙由覆盖层提供。

进一步地，激光二极管LD1与光敏二极管PD2之间、激光二极管LD2与光敏二极管PD1之间均设有二氧化硅制成的光学通路。

进一步地，金属互联线路材料选自铝、铜、钨、钛。

进一步地，所述激光二极管用于产生激光，所述光敏二极管用于感应激光，两者波长均涵盖红外到紫外，反应时间均涵盖飞秒到纳秒。

基于光电器件的静态随机存取存储单元的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

a) 提供一未掺杂的衬底；

b) 在所述衬底上刻蚀LD1与PD2之间以及LD2与PD1之间的光学通路部分，刻蚀完毕后通过CVD淀积二氧化硅，淀积完毕后进行表面平面化处理；

c) 在所述衬底上制备感光二极管器件PD1~PD4；