[发明专利]带有门栅控制的平面探测晶体管器件及其形成方法

说明书

本发明公开了一种带有门栅控制的平面探测晶体管器件，包括：衬底；形成在衬底之上的氧化层；形成在氧化层之上的硅外延层，硅外延层在水平方向上依次设置有重掺杂的施主发射区、第一轻掺杂的受主基区、第二轻掺杂基区、施主收集区和重掺杂的施主欧姆接触区，施主收集区当作探测窗口；形成在第二轻掺杂基区之上的栅结构；形成在第一轻掺杂受主基区之上的第一侧墙；形成在门栅结构一侧的第二侧墙，门栅结构位于第一侧墙和第二侧墙之间；虚拟收集区通过设置轻掺杂基区，并在门栅结构施加正向偏压、施主收集区和施主发射区之间施加正向偏压形成。本发明具有如下优点：可以提高探测器件的开口率，同时提高器件的探测增益，并在一定程度上缓解寄生电容现象。

技术领域

本发明涉及平面探测器的技术领域，具体涉及一种带有门栅控制的平面探测晶体管器件及其形成方法。

背景技术

随着科学技术的进步，光电探测技术在科研、军事等方面都起着很重要的作用。而目前常见的电子敏/光敏探测器主要有光电二极管(photodiode)、光电三极管(bipolarphototransistor)以及场效应(FET)探测管。其中光电二极管工作电压低、量子效率高，可以实现对光的探测，但是没有内部增益，不能实现对弱光的探测；传统的光电三极管由于寄生现象(发射结-基区和基区-集电结的寄生电容、基区的寄生串联电阻)的明显存在，导致其增益低、频率响应特性差、开口率低；场效应(FET)探测管存在频率特性差、暗电流和噪声大的缺点，限制了其在光电探测领域的应用。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种带有门栅控制的平面探测晶体管器件，可以提高探测器件的开口率，同时提高器件的探测增益，并在一定程度上缓解寄生电容现象。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种带有门栅控制的平面探测晶体管器件，包括：衬底；形成在所述衬底之上的氧化层；形成在所述氧化层之上的硅外延层，所述硅外延层在水平方向上依次设置有重掺杂的施主发射区、第一轻掺杂的受主基区、第二轻掺杂基区、施主收集区和重掺杂的施主欧姆接触区，所述施主收集区用于当作光子或电子的探测窗口；形成在所述第二轻掺杂基区之上的门栅结构；形成在所述第一轻掺杂受主基区之上的第一侧墙；形成在所述门栅结构一侧的第二侧墙；其中，所述门栅结构位于所述第一侧墙和所述第二侧墙之间；形成在所述门栅结构之下的虚拟收集区，其中所述虚拟收集区通过在所述第一轻掺杂的受主基区和所述施主收集区之间设置第二轻掺杂基区，并在所述门栅结构施加正向偏压，同时在所述施主收集区和所述施主发射区之间施加正向偏压形成。

进一步地，所述栅结构包括：形成在所述第二轻掺杂基区之上的栅氧层；形成在所述栅氧层之上的金属栅或多晶硅栅。

根据本发明实施例的带有门栅控制的平面探测晶体管器件，通过门栅结构处设置侧墙保护了三极管的第一轻掺杂受主基区，通过在门栅电极施加合适的控制电压，使栅氧层下的第二轻掺杂基区在门栅电压的控制下转变成一个“虚拟”的收集区，从而减小了基区的实际长度，增大发射区的注入效率，进而提高器件的探测增益；由于门栅电压的存在，使得在栅氧层下形成电子积累反型层，空穴在发射区-基区结处聚集，提高了发射区-基区结处的电势，减小了结处寄生电容。

本发明的另一个目的在于提出一种带有门栅控制的平面探测晶体管器件的形成方法，可以提高探测器件的开口率，同时提高器件的探测增益，并在一定程度上缓解寄生电容现象。