[發明專利]雙MOS結構的光電探測器

有效

• 申請號: 201310039617.X
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103077997A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 賈護軍;范忱;毛周;李帥
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L31/113
• 分類號: H01L31/113;H01L31/0248
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于微電子器件技術領域，特別涉及一種雙MOS結構光電探測器，可用于光互連的接收機部分。

技術背景

隨著超大規模集成電路集成度和工作頻率的迅速提高，芯片間和芯片內的電互連線所產生的寄生效應，如寄生電容、延遲時間、信號串擾等問題變得十分顯著，成為集成電路發展的巨大障礙。傳統的改善方法，如使用低電阻的金屬以及使用低介電常數的材料，已經達到了它的物理極限。作為一種新的互連方法，光互連已經被研究了至少有16年。而高響應速度，高量子效率的光電探測器在光互連系統中有著非常重要的作用。最近幾年，研究人員對于探測器結構的研究主要集中在具有異質結材料的PIN和APD結構上。目前對于光電探測器的研究重點還是集中在提高光電探測器的響應速度和響應度上。因為傳統結構的探測器會存在慢光生載流子的擴散運動，這就限制了光電探測器響應速度的提高。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種雙MOS結構的光電探測器，以提高光電探測器的響應速度。

為實現上述目的，本發明于自上而下依次包括透明導體氧化物層，上二氧化硅層，硅本征層，下二氧化硅層和金屬層，該硅本征層的上表面兩端是摻雜濃度為的P型重摻雜區，下表面的兩端是摻雜濃度為1×10¹⁹~7×10¹⁹cm^-3的N型重摻雜區。在P型重摻雜區的上表面和N型重摻雜區的下表面淀積金屬，制作歐姆接觸引出電極;

所述的透明導體氧化物層（1）、上二氧化硅層（2）、硅本征層（3）和P型重摻雜區組成PMOS結構；

所述的金屬層（5）、下二氧化硅層（4）、硅本征層（3）和N型重摻雜區組成NMOS結構。

作為優選，所述的透明導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1~2μm。

作為優選，所述硅本征層的厚度為20~30μm。

作為優選，所述下二氧化硅層的厚度為1~2μm。

作為優選，所述金屬層是鍍在所述下二氧化硅層下表面的一層膜。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

（1）本發明提出的器件結構適用于光互連系統里的光電探測器，因為該結構只存在本征層，不存在非本征區，因此消除了光生載流子在非本征區的產生，也就是消除了光生載流子在非本征區的擴散運動，進而減小了載流子的渡越時間，提高了響應速度。

（2）本發明提出的器件結構采用了類似于MOS的結構，靜態功耗為零，因此減小了器件的功耗。

以下參照附圖和實施例對本發明做進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是本發明光電探測器的結構圖。

具體實施方式

參照圖1，本發明給出如下三種實施例：

實施例1

本發明的光電探測器包括：透明導體氧化層1、上二氧化硅層2、硅本征層3、下二氧化硅層4和金屬層5。其中：硅本征層3上表面的兩端是摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3的P型重摻雜區，在P型重摻雜區上表面淀積一層金屬，形成歐姆接觸，引出電極，該透明導體氧化物層1、上二氧化硅層2、硅本征層3和P型重摻雜區組成PMOS結構。硅本征層下表面的兩端是摻雜濃度為4×10¹⁹cm^-3的N型重摻雜區，在N型重摻雜區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型重摻雜區組成NMOS結構。硅本征層3的厚度為20μm，在硅本征層3的上表面生長厚度為1μm的上二氧化硅層2，上二氧化硅層2的上表面淀積透明導體氧化物層1；在硅本征層3的下表面生長厚度為1μm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。

實施例2

本發明的光電探測器包括：透明導體氧化層1、上二氧化硅層2、硅本征層3、下二氧化硅層4、金屬層5。

所述硅本征層3的厚度為25μm，其上表面的兩端是摻雜濃度為5×10¹⁹cm^-3的P型重摻雜區，其下表面的兩端是摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3的N型重摻雜區；在P型重摻雜區上表面淀積一層金屬，形成歐姆接觸，引出電極；在N型重摻雜區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1.5μm，生長在硅本征區2的上表面。