專利名稱：雙mos結(jié)構(gòu)的光電探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙MOS結(jié)構(gòu)光電探測器，可用于光互連的接收機(jī)部分。
背景技術(shù)：
隨著超大規(guī)模集成電路集成度和工作頻率的迅速提高，芯片間和芯片內(nèi)的電互連線所產(chǎn)生的寄生效應(yīng)，如寄生電容、延遲時(shí)間、信號串?dāng)_等問題變得十分顯著，成為集成電路發(fā)展的巨大障礙。傳統(tǒng)的改善方法，如使用低電阻的金屬以及使用低介電常數(shù)的材料，已經(jīng)達(dá)到了它的物理極限。作為一種新的互連方法，光互連已經(jīng)被研究了至少有16年。而高響應(yīng)速度，高量子效率的光電探測器在光互連系統(tǒng)中有著非常重要的作用。最近幾年，研究人員對于探測器結(jié)構(gòu)的研究主要集中在具有異質(zhì)結(jié)材料的PIN和AH)結(jié)構(gòu)上。目前對于光電探測器的研究重點(diǎn)還是集中在提高光電探測器的響應(yīng)速度和響應(yīng)度上。因?yàn)閭鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)的探測器會存在慢光生載流子的擴(kuò)散運(yùn)動，這就限制了光電探測器響應(yīng)速度的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提出一種雙MOS結(jié)構(gòu)的光電探測器，以提高光電探測器的響應(yīng)速度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明于自上而下依次包括透明導(dǎo)體氧化物層，上二氧化娃層，娃本征層，下二氧化娃層和金屬層，該娃本征層的上表面兩端是摻雜濃度為Ixld9 Itf cm的P型重?fù)诫s區(qū)，下表面的兩端是摻雜濃度為IXlO19 7X1019cnT3的N型重?fù)诫s區(qū)。在P型重?fù)诫s區(qū)的上表面和N型重?fù)诫s區(qū)的下表面淀積金屬，制作歐姆接觸引出電極；所述的透明導(dǎo)體氧化物層(I)、上二氧化硅層(2)、硅本征層(3)和P型重?fù)诫s區(qū)組成PMOS結(jié)構(gòu)；所述的金屬層(5)、下二氧化娃層(4)、娃本征層(3)和N型重?fù)诫s區(qū)組成NMOS結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，所述的透明導(dǎo)體氧化物層是鍍在上二氧化硅層上表面的一層膜，上二氧化硅層的厚度為f2ym。作為優(yōu)選，所述硅本征層的厚度為2(T30 u m。作為優(yōu)選，所述下二氧化硅層的厚度為作為優(yōu)選，所述金屬層是鍍在所述下二氧化硅層下表面的一層膜。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)本發(fā)明提出的器件結(jié)構(gòu)適用于光互連系統(tǒng)里的光電探測器，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)只存在本征層，不存在非本征區(qū)，因此消除了光生載流子在非本征區(qū)的產(chǎn)生，也就是消除了光生載流子在非本征區(qū)的擴(kuò)散運(yùn)動，進(jìn)而減小了載流子的渡越時(shí)間，提高了響應(yīng)速度。(2)本發(fā)明提出的器件結(jié)構(gòu)采用了類似于MOS的結(jié)構(gòu)，靜態(tài)功耗為零，因此減小了器件的功耗。以下參照附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本發(fā)明光電探測器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式參照圖1，本發(fā)明給出如下三種實(shí)施例:實(shí)施例1本發(fā)明的光電探測器包括:透明導(dǎo)體氧化層1、上二氧化硅層2、硅本征層3、下二氧化娃層4和金屬層5。其中:娃本征層3上表面的兩端是摻雜濃度為IX IO19CnT3的P型重?fù)诫s區(qū)，在P型重?fù)诫s區(qū)上表面淀積一層金屬，形成歐姆接觸，引出電極，該透明導(dǎo)體氧化物層1、上二氧化硅層2、硅本征層3和P型重?fù)诫s區(qū)組成PMOS結(jié)構(gòu)。硅本征層下表面的兩端是摻雜濃度為4 X IO19CnT3的N型重?fù)诫s區(qū)，在N型重?fù)诫s區(qū)的下表面淀積一層金屬，形成歐姆接觸，引出電極，該金屬層5、下二氧化硅層4、硅本征層3和N型重?fù)诫s區(qū)組成NMOS結(jié)構(gòu)。硅本征層3的厚度為20 iim，在硅本征層3的上表面生長厚度為Iym的上二氧化硅層2，上二氧化硅層2的上表面淀積透明導(dǎo)體氧化物層I ;在硅本征層3的下表面生長厚度為I U m的下二氧化硅層4。下二氧化硅層4的下表面淀積金屬層5。實(shí)施例2本發(fā)明的光電探測器包括:透明導(dǎo)體氧化層1、上二氧化硅層2、硅本征層3、下二氧化娃層4、金屬層5。 所述硅本征層3的厚度為25 u m,其上表面的兩端是摻雜濃度為5 X IO19CnT3的P型重?fù)诫s區(qū)，其下表面的兩端是摻雜濃度為I X IO19CnT3的N型重?fù)诫s區(qū)；在P型重?fù)诫s區(qū)上表面淀積一層金屬，形成歐姆接觸，引出電極；在N型重?fù)诫s區(qū)的下表面淀積一層金屬，形成歐姆接觸，引出電極。所述的上二氧化硅層2，其厚度為1.5 iim，生長在硅本征區(qū)2的上表面。所述的透明導(dǎo)體氧化層I是淀積在上二氧化硅層2的上表面的一層薄膜。所述的下二氧化硅層4，生長在硅本征層3的下表面，其厚度為liim。所述的金屬層5是淀積在下二氧化硅層4的下表面的一層薄膜。所述的透明導(dǎo)體氧化物層1、上二氧化硅層2、硅本征層3和P型重?fù)诫s區(qū)組成PMOS結(jié)構(gòu)；所述的金屬層5、下二氧化硅層4、硅本征層3和N型重?fù)诫s區(qū)組成NMOS結(jié)構(gòu)。實(shí)施例3本發(fā)明的光電探測器結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，其參數(shù)分別如下:硅本征層3的厚度為30iim，硅本征層3的上表面兩端的P型重?fù)诫s濃度為7 X IO19CnT3,娃本征層3的下表面兩端的N型重?fù)诫s濃度為7 X IO19CnT3 ； 上二氧化硅層2的厚度為2 ii m ;下二氧化硅層4的厚度為2 ii m。上述實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，特別是二氧化硅層的厚度與本征層的厚度，可根據(jù)實(shí)際需要的器件尺寸來確定。本發(fā)明的工作原理如下:在工作時(shí)，對透明導(dǎo)體氧化物層I施加正電壓，金屬層5上施加負(fù)電壓，在上二氧化硅層2與硅本征層3的界面和下二氧化硅4與硅本征層3的界面就會產(chǎn)生反型層，該反型層會將娃本征層3完全耗盡,相應(yīng)地會在娃本征層3內(nèi)形成電場，該電場類似于PN結(jié)的空間電荷區(qū)。當(dāng)硅本征層3吸收了入射光子后會產(chǎn)生電子-空穴對，在硅本征層3形成的電場會將該電子-空穴對分離，分別掃到硅本征層3的上下兩個表面，并在表面積累，最后從N+和P+端的電極流出，形成了光電流。
權(quán)利要求
1.一種雙MOS結(jié)構(gòu)的光電探測器，其特征在于自上而下依次包括透明導(dǎo)體氧化物層(I),上二氧化硅層(2)，硅本征層(3)，下二氧化硅層(4)和金屬層(5)，該硅本征層(3)的上表面兩端是摻雜濃度為IX IO19IX IO19CnT3的P型重?fù)诫s區(qū)，下表面的兩端是摻雜濃度為I X IO19IX IO19CnT3的N型重?fù)诫s區(qū)。P型重?fù)诫s區(qū)的上表面淀積金屬，形成歐姆接觸，引出電極#型重?fù)诫s區(qū)的下表面淀積金屬，形成歐姆接觸，引出電極； 所述的透明導(dǎo)體氧化物層(I)、上二氧化硅層(2)、硅本征層(3)和P型重?fù)诫s區(qū)組成PMOS結(jié)構(gòu)； 所述的金屬層(5)、下二氧化硅層(4)、硅本征層(3)和N型重?fù)诫s區(qū)組成NMOS結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙MOS結(jié)構(gòu)的光電探測器，其特征在于: 所述的透明導(dǎo)體氧化物層(I)是鍍在上二氧化硅層(2)上表面的一層膜，上二氧化硅層(2)的厚度為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙MOS結(jié)構(gòu)的光電探測器，其特征在于:所述硅本征層(3)的厚度為2(T30iim。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙MOS結(jié)構(gòu)的光電探測器，其特征在于:所述下二氧化硅層(4)的厚度為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙MOS結(jié)構(gòu)的光電探測器，其特征在于:所述金屬層(5)是鍍在所述下二氧化硅層(4)下表面的一層膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有雙MOS結(jié)構(gòu)的光電探測器，主要解決了光電探測器的響應(yīng)度與響應(yīng)速度之間制約關(guān)系的問題。該光電探測器自上而下依次包括透明的導(dǎo)體氧化物層(1)，上二氧化硅層(2)，硅本征層(3)，下二氧化硅層(4)，金屬層(5)。硅本征區(qū)(3)上表面的兩端是摻雜濃度為1×1019~7×1019cm-3的P型重?fù)诫s區(qū)，下表面的兩端是摻雜濃度為1×1019~7×1019cm-3的N型重?fù)诫s區(qū)。P型重?fù)诫s區(qū)的上表面淀積金屬，形成歐姆接觸，引出電極；N型重?fù)诫s區(qū)的下表面淀積金屬，形成歐姆接觸，引出電極。本發(fā)明具有高響應(yīng)速度，低功耗的特點(diǎn)，可以用作光互連，光通信領(lǐng)域的光電探測器。
文檔編號H01L31/0248GK103077997SQ20131003961
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者賈護(hù)軍, 范忱, 毛周, 李帥 申請人:西安電子科技大學(xué)