[发明专利]一种集成CMOS探测器及制备工艺

说明书

本发明公开了一种集成CMOS探测器及制备工艺，属于半导体技术领域，本发明器件制作工艺简单，Al_xGa_yIn_2‑x‑yO₃活性层生长工艺成熟，成本低，易于实施，可以大规模推广。在预先制作好CMOS电路和引出电极的Si衬底上，直接通过与Si基CMOS生长工艺兼容的方法生长Al_xGa_yIn_2‑x‑yO₃材料作为探测器活性层。制作叉指电极与Si衬底的引出电极互连，且叉指电极在Al_xGa_yIn_2‑x‑yO₃活性层材料的下面，入射光则从Al_xGa_yIn_2‑x‑yO₃活性层材料上方入射，即相对叉指电极背入射，从而避免叉指电极对光的吸收。选择Al_xGa_yIn_2‑x‑yO₃材料体系，可通过进一步调整Al,Ga,In各元素的组分，以及Al_xGa_yIn_2‑x‑yO₃材料的生长位置，实现集成CMOS单芯片宽波段探测器阵列。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种集成CMOS探测器及制备工艺。

背景技术

光电探测器是将一种形式的电磁辐射信号转换成另一种易被接收处理信号形式的传感器，不同波段的光电探测器有不同的用途。比如紫外探测器可以用来核辐射污染监测、臭氧监测、大气污染监控、太空紫外辐射研究、飞行器制导、血液分析、紫外光消毒监控等领域。可见光探测器在可见光通讯上有重要应用。红外探测器在红外通信，生物监测方面有重要应用。MSM型探测器制作过程简单，暗电流小，但当入射光为正入射时，金属电极会将一部分光入射光阻挡和吸收掉，从而降低器件的响应。另外，异质集成也将为后摩尔时代微电子技术的发展开辟一条全新的道路，可以结合成熟Si基CMOS和下一代半导体材料的优势，异质集成中，单芯片集成又将减小电路互连，增加响应速度。但大部分探测器的材料均用昂贵的设备在高温条件下生长，无法与Si基CMOS电路工艺兼容。

发明内容

针对现有技术中探测器的材料均用昂贵的设备在高温条件下生长，无法与Si基CMOS电路工艺兼容的技术问题，本发明的目的在于提供一种CMOS单芯片探测器、集成CMOS宽波段探测器阵列及制备工艺。

本发明提供一种CMOS单芯片探测器，从下至上依次包括硅衬底、绝缘层，绝缘层上形成有CMOS电路，CMOS电路由左右对称的NMOS电路、PMOS电路组成，NMOS电路、PMOS电路上形成有引出电极，所述NMOS电路、PMOS电路之间的区域形成有一对叉指电极，包括左叉指电极、右叉指电极，叉指电极形成于绝缘层的上表面，所述引出电极与叉指电极互连，叉指电极的上方覆盖有Al_xGa_yIn_2-x-yO₃活性层。

优选的方案，所述的绝缘层为氧化硅、三氧化二铝、氟化镁中的任意一种。

优选的方案，所述的叉指电极由Ni、Au、Pt、Cu、Al、Ag、Cr、In中的一种或多种组合制成，叉指电极在Al_xGa_yIn_2-x-yO₃活性层的下面，入射光则从Al_xGa_yIn_2-x-yO₃活性层的上方入射，即相对叉指电极背入射，从而避免叉指电极对光的吸收。