[发明专利]基于快闪存储器结构的光敏可控器件

权利要求书

1.基于快闪存储器结构NMOSFET光敏可控器件，其特征是包括p型半导体衬底101，衬底上设有n型重掺杂的源区102和漏区103，衬底上依次为隧穿氧化层104、电荷存储层105、阻挡氧化层106和控制栅极107，组成快闪存储器结构的NMOSFET光敏可控器件，阻挡氧化层106和控制栅极107为透明电极。

2.根据权利要求1所述的基于快闪存储器结构NMOSFET光敏可控器件，其特征是在0.13微米快闪存储器结构NMOSFET光敏可控器件，其半导体衬底101为硅衬底，隧穿氧化层104为二氧化硅，其厚度约为7nm至10nm，电荷存储层105为多晶硅材料，其厚度约为100nm，阻挡氧化层106为二氧化硅/氮化硅/二氧化硅三层结构，其厚度分别约为4nm/10nm/5nm，控制栅107为多晶硅材料，厚度约为200nm，栅极107长度约为0.16微米，宽度约为0.18微米，栅极长度和宽度可调，器件初始阈值为2.7v左右。

3.根据权利要求1或2所述的快闪存储器结构NMOSFET光敏可控器件信号获得方法，其特征是工作在电信号增大模式下时，首先对光敏器件进行擦除操作，使擦除后光敏器件阈值电压小于其初始阈值，这时光敏器件电荷存储层105中存有大量空穴；在有光照条件下时，光子到达光敏器件衬底101并被吸收，光子产生电子和空穴对，电子向着衬底表面运动而空穴则流向衬底；在电信号增大模式下工作时，将光敏器件栅极107和衬底101短接并浮空，源端102接地，在漏端103加一个正电压并测试漏端电流，当无光时，由于光敏器件没有开启，故电流很小，若有光照射，光生电子向衬底表面运动，使沟道表面电子浓度增加，故漏端103电流增大，同时空穴流向衬底并积聚，积聚的空穴使衬底电势抬高，由于栅极107和衬底101短接，故光敏器件的栅极107电位也会抬高，从而使器件沟道能带继续向下弯曲并有可能使器件开启，这使漏端电流增大，故在该放大模式下，基于快闪存储结构的光敏器件在光照条件下，漏端103电信号会增大，并且光强越大，电信号越大。

4.根据权利要求3所述的快闪存储器结构NMOSFET光敏可控器件信号获得方法，其特征是在电信号增大模式下时，先通过FN擦除将器件阈值降为0.5v。

5.根据权利要求1或2所述的快闪存储器结构NMOSFET光敏可控器件信号获得方法，其特征是工作在电信号减小模式下时，对光敏器件进行编程操作，使编程后光敏器件阈值电压高于其初始阈值，其电荷存储层中即没有电子也没有空穴存储，这时光敏器件电荷存储层105中存有大量电子；在光照条件下，光子到达光敏器件衬底101并被吸收，光子产生电子和空穴对，空穴向着衬底表面运动而电子则流向衬底；工作时，将光敏器件栅极107和衬底101短接并浮空，源端103接地，在漏端103加一个正电压并测试漏端电流，若有光照射，如前面所述，光生空穴向衬底表面运动，使沟道表面空穴浓度增加，即相当于增大器件阈值电压，漏端电流减小，同时电子流向衬底并积聚，积聚的电子使衬底电势降低，故光敏器件的栅极107电位也会降低，从而使器件沟道能带继续向上弯曲，即相当于使NMOSFET晶体管工作在负的栅极电压下，器件被更严格关断，使漏端103电流减小，故在该电信号减小模式下，基于快闪存储器结构的光敏器件在光照条件下，漏端103电信号会减小，并且光强越大，电信号越小。

6.根据权利要求5所述的快闪存储器结构NMOSFET光敏可控器件信号获得方法，其特征是在电信号减小模式下时，所述基于0.13微米闪存工艺下的NMOSFET光敏器件工作在电信号减小模式下时，先通过FN或者CHE(沟道热电子)编程将器件阈值升到4.9v。

7.基于快闪存储器结构PMOSFET光敏可控器件，其特征是包括结构包括n型半导体衬底，衬底上设有p型重掺杂源区和漏区，衬底上依次为隧穿氧化层、电荷存储层层、阻挡氧化层和控制栅。

8.根据权利要求1或7所述的基于快闪存储器结构PMOSFET光敏可控器件，其特征是其电荷存储层可以使多晶硅浮栅层，也可以是氮化硅、纳米晶等电荷陷阱层。