[发明专利]基于快闪存储器结构的光敏可控器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于快闪存储器结构的光敏可控器件和信号获得方法，可实现在光照下器件电信号增大或减小可调。 

背景技术

半导体光敏器件在日常生活和国防领域发挥着极其重要的作用，如图像传感器、光敏开关等。目前，所有的半导体光敏器件都是应用器件在光照下，光子被半导体吸收而产生电子空穴对，这些电子空穴对将会使载流子浓度增大，从而器件的电信号会增大，如光敏开关，应用的是器件在光照条件下，电流变大，而在无光照条件下，电流很小，故可以智能控制特定系统，如路灯。 

目前半导体光敏器件在光照下电信号只能单向的增大，如文献(Weiquan Zhang，Transactions on electron devices，VOL.48，NO.6，JUNE 2001)中提到一种光敏器件，其结构如图1所示，是一个典型的PMOSFET晶体管结构，将栅极和衬底短接并浮空，源端接地，在漏端加一个负电压，当无光时，由于栅和衬底短接，晶体管处于关闭状态，漏端电流很小，当有光照射时，产生的空穴会被漏端给抽走，漏端电流增大，同时电子积聚在衬底会使衬底电位降低，从而栅极电位降低，使漏端电流增大，故光照产生的电子和空穴都使漏端电流增大。 

但是在特定的情况下，光敏器件需要在光照下既能开启也能关闭系统，如路灯在需要的情况下白天也能开启，这就需要光敏器件在光照条件下电信号既能增大也能减小。而前面提到，目前的半导体光敏器件在光照下，光子被半导体吸收产生电子空穴对，这些电子空穴对会使载流子浓度增大，从而器件电流增大，无法实现在光照下光敏器件电流减小。 

发明内容

本发明目的是提出一种新型的基于快闪存储器结构的光敏可控器件和信号获得方法，其电信号在光照下既能增大也能减小，实现智能可调。 

所述基于快闪存储器结构NMOSFET光敏可控器件，结构如图2所示，其结构包括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，即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。AA’表示沿垂直于器件沟道方向。 

所述快闪存储器结构NMOSFET光敏可控器件和信号获得方法，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(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中存有大量空穴，如图3所示。这时光敏器件衬底半导体101能带发生弯曲，如图4所示，由于电荷存储层中存有大量空穴，沿垂直于AA’方向光敏器件衬底表面能带向下弯曲；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，由于器件没有开启，故电流很小，若有光照射，如前面所述，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，如图5所示，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，这也使漏端电流增大，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。图12为基于0.13微米闪存工艺的快闪存储器结构NMOSFET光敏可控器件工作在电信号增大模式下测试得到的结果，其结果显示，电信号随着光强增大而增大。 

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。