[发明专利]基于复合介质栅MOSFET的全局曝光光敏探测器

权利要求书

1.基于复合介质栅MOSFET的全局曝光光敏探测器，包括由多个探测单元构成的阵列，其特征在于：每个探测单元包括感光晶体管、电荷存储晶体管和读取晶体管，感光晶体管、电荷存储晶体管和读取晶体管都形成在同一P型半导体衬底上方；

所述感光晶体管用以实现光敏探测器的感光功能，其结构为：在所述P型半导体衬底上方自下而上依次设有底层绝缘介质层、电荷耦合层、顶层绝缘介质层和控制栅极，或者在所述P型半导体衬底上方自下而上依次设有底层绝缘介质层和控制栅极；

所述电荷存储晶体管用以实现光生电荷的存储，其结构为：在所述P型半导体衬底上方自下而上依次设有底层绝缘介质层、电荷耦合层、顶层绝缘介质层和控制栅极；

所述读取晶体管用以实现信号的读取，其结构为：在所述P型半导体衬底上方自下而上依次设有底层绝缘介质层、电荷耦合层、顶层绝缘介质层和控制栅极，在所述P型半导体衬底靠近底层绝缘介质的一侧通过离子注入形成N型源极，在所述P型半导体衬底靠近底层绝缘介质与所述的N型源极相对的另一侧通过离子注入形成N型漏极；

所述电荷存储晶体管和读取晶体管在衬底中通过浅槽隔离区隔开；

所述感光晶体管的电荷耦合层和电荷存储晶体管的电荷耦合层不相连，感光晶体管的控制栅极和电荷存储晶体管的控制栅极不相连；

所述电荷存储晶体管的电荷耦合层和读取晶体管的电荷耦合层相连，电荷存储晶体管的控制栅极和读取晶体管的控制栅极相连。

2.根据权利要求1所述的基于复合介质栅MOSFET的全局曝光光敏探测器，其特征在于，在所述感光晶体管和电荷存储晶体管之间设置有电荷转移晶体管用以控制光生电荷的转移；电荷转移晶体管形成在所述P型半导体衬底上方，自下而上依次设有底层绝缘介质层、电荷耦合层、顶层绝缘介质层和控制栅极；所述电荷转移晶体管的电荷耦合层与感光晶体管的电荷耦合层和电荷存储晶体管的电荷耦合层均不相连，电荷转移晶体管的控制栅极与感光晶体管的控制栅极和电荷存储晶体管的控制栅极均不相连。

3.根据权利要求1或2所述的基于复合介质栅MOSFET的全局曝光光敏探测器，其特征在于，所述感光晶体管控制栅极面和衬底至少有一处为探测器所探测光波长透明或半透明窗口。

4.根据权利要求1或2所述的基于复合介质栅MOSFET的全局曝光光敏探测器，其特征在于，所述电荷存储晶体管的衬底通过离子注入掺杂形成P+区。

5.根据权利要求1或2所述的基于复合介质栅MOSFET的全局曝光光敏探测器，其特征是，所述电荷耦合层采用多晶硅、金属或半导体材料；所述控制栅极采用多晶硅、金属或透明的导电电极；所述底层绝缘介质层的材料采用氧化硅或SiON；所述顶层绝缘介质层的材料采用氮化硅/氧化硅/氮化硅、氧化硅/氧化铝/氧化硅、氧化硅或氧化铝。

6.根据权利要求1所述的基于复合介质栅MOSFET的全局曝光光敏探测器，其特征在于，由多个探测单元构成的阵列中，所有探测单元的感光晶体管的控制栅极互连，形成字线WL1；每一行探测单元的读取晶体管和电荷存储晶体管共用的控制栅极互连，形成字线WL3_X；每一列探测单元的读取晶体管的源极互连，形成源线SL_X；每一列探测单元的读取晶体管的漏极互连，形成漏线DL_X，其中，X＝0、1、2、3···N。

7.根据权利要求2所述的基于复合介质栅MOSFET的全局曝光光敏探测器，其特征在于，由多个探测单元构成的阵列中，所有探测单元的感光晶体管的控制栅极互连，形成字线WL1；所有探测单元的电荷转移晶体管的控制栅极互连，形成字线WL2；每一行探测单元的读取晶体管和电荷存储晶体管共用的控制栅极互连，形成字线WL3_X；每一列探测单元的读取晶体管的源极互连，形成源线SL_X；每一列探测单元的读取晶体管的漏极互连，形成漏线DL_X，其中，X＝0、1、2、3···N。