[發(fā)明專利]紫外探測器的像素結(jié)構(gòu)、紫外探測器系統(tǒng)及其制造方法

在審

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• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102891150A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 殷華湘;陳大鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L31/0376;H01L31/101
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明;王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，更具體地說，涉及一種半導(dǎo)體紫外探測器的像素結(jié)構(gòu)、紫外探測器系統(tǒng)及其制造方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著天文、高能物理、空間技術(shù)等領(lǐng)域的研究和探索工作的不斷深入，對紫外探測技術(shù)和探測材料提出了更高的要求。紫外(UV)探測技術(shù)是繼紅外和激光探測技術(shù)之后發(fā)展起來的又一軍民兩用光電探測技術(shù)，在軍事和民用方面均有很高的應(yīng)用價值。軍事上，紫外探測技術(shù)可用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、導(dǎo)彈預(yù)警、紫外通信、紫外干擾、光電對抗等領(lǐng)域，這些已引起軍方的高度重視。紫外探測技術(shù)在民用領(lǐng)域巾，可用于紫外天文學(xué)、紫外樹脂同化、燃燒工程及紫外水凈化處理巾的紫外線測量、火焰探測、生物效應(yīng)、天際通信及環(huán)境污染檢測等非常廣泛的領(lǐng)域。

相比于傳統(tǒng)紅外探測器，紫外探測具備獨特優(yōu)勢：比如說紫外探測可以用于在白天探測導(dǎo)彈或飛機，如果此時用紅外，會受日光影響。紫外線在進(jìn)入大氣層時被吸收(200-290nm，日盲區(qū))，而紅外線則能穿過大氣，所以大氣環(huán)境里的紅外干擾比較嚴(yán)重，而紫外環(huán)境相對較干凈。所以紫外探測器可以在強紅外干擾環(huán)境下探測熱源。而且現(xiàn)在有的加油站里也在用紫外熱源探測器來探測是否有危險熱源。而紅外探測器就容易因為干擾熱源太多而產(chǎn)生誤報警。

紫外探測技術(shù)的關(guān)鍵是研制高靈敏度、低噪聲的紫外探測器。紫外成像的探測器可大致分為兩類：光陰極探測器和半導(dǎo)體探測器。相比光陰極探測器，半導(dǎo)體紫外探測不僅更緊湊，更堅固，具有更高的量子效率，驅(qū)動電壓更低，而且還能在高溫環(huán)境中獲得更好的穩(wěn)定性。根據(jù)光電探測材料，典型的紫外固體探測器有Si(或者GeSi，PtSi等)紫外探測器、SiC紫外探測器以及AlGaN(或者GaN)紫外探測器。制作的工藝方法包括化學(xué)氣相沉積法(CVD)、金屬有機物化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)、分子束外延(MBE)、脈沖激光沉積法(PLD)、溶膠-凝膠法(SOL-GEL)、水熱法等。上述方法中半導(dǎo)體材料一般處于多晶態(tài)、晶態(tài)或者超晶格。

此外，ZnO也可作為紫外探測器的光電探測材料，ZnO是一種直接帶隙寬禁帶氧化物半導(dǎo)體材料，室溫下其禁帶寬度約為3.37eV，激子復(fù)合能高達(dá)60meV，ZnO薄膜一般處于多晶態(tài)或者晶態(tài)。不僅如此，ZnO還具有生長溫度低、較低的電子誘生缺陷、閾值電壓低等優(yōu)點，并且原料易得、價廉、無污染。常見的制作方法為磁控濺射法(Sputter)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、金屬有機物化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)、分子束外延(MBE)、脈沖激光沉積法(PLD)、溶膠-凝膠法(SOL-GEL)、水熱法等。

然而，上述現(xiàn)有的半導(dǎo)體紫外探測器，其所用的光電探測材料處在多晶態(tài)或晶態(tài)，制造成本高，光電效率較低，但隨著探測應(yīng)用需求的提高，對光電效率也提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供一種紫外探測器的像素結(jié)構(gòu)、紫外探測器系統(tǒng)及其制造方法，通過形成非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體的光電探測層，來提高光電效率，同時也降低了成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供了如下技術(shù)方案：

一種紫外探測器，包括：紫外探測器和與紫外探測器連接的讀出電路，所述讀出電路由一個或多個TFT器件組成，所述讀出電路的TFT器件的第一有源層以及所述紫外探測器的光電探測層為非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體。

可選地，所述紫外探測器為MSM型或TFT型。

可選地，所述單位像素結(jié)構(gòu)包括：襯底，所述襯底具有第一區(qū)域和第二區(qū)域；第一區(qū)域上的一個或多個TFT器件，包括：第一柵電極，第一柵電極上的第一柵絕緣層，第一柵絕緣層上的第一有源層，第一柵電極兩側(cè)的第一有源層上的第一源漏電極；第二區(qū)域上的MSM型紫外探測器，包括：光電探測層，光電探測層上的第二電極；以及覆蓋第一源漏電極、第一有源層、光電探測層和第二電極的鈍化層，第一有源層的鈍化層之上的光屏蔽層。

可選地，所述單位像素結(jié)構(gòu)包括：襯底，所述襯底具有第一區(qū)域和第二區(qū)域；第一區(qū)域上的一個或多個TFT器件，包括：第一柵電極，第一柵電極上的第一柵絕緣層，第一柵絕緣層上的第一有源層，第一柵電極兩側(cè)的第一有源層上的第一源漏電極；第二區(qū)域上的TFT型紫外探測器，包括：第二柵電極，第二柵電極上的第二柵絕緣層，第二柵絕緣層上的光電探測層，第二柵電極兩側(cè)的光電探測層上的第二源漏電極；以及，覆蓋第一源漏電極、第一有源層、光電探測層和第二源漏電極的鈍化層，第一有源層的鈍化層之上的光屏蔽層。

可選地，所述讀出電路為PPS、APS或DPS。