高灵敏度的电磁辐射检测部件及用于制造这种部件的方法技术

本发明专利技术涉及一种电磁辐射(λ)的检测部件(1)，该检测部件包括检测结构(100)和用于检测结构(100)的供电电路(350)。检测结构(100)包括与吸收元件相关联的晶体管，以在电磁辐射(λ)的吸收期间检测吸收元件的温度的增加。供电电路(350)被构造成在运行期间向检测结构(100)供电，使得该结构的沟道区(113)在第一面或第二面上具有层(114)，在该层中，第二导电类型的载流子与源区(111)和漏区(112)的第一导电类型的载流子相反，该层(114)被称为阻挡层。本发明专利技术还涉及一种用于制造这种部件的方法。本发明专利技术还涉及一种用于制造这种部件的方法。本发明专利技术还涉及一种用于制造这种部件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高灵敏度的电磁辐射检测部件及用于制造这种部件的方法
[0001]说明
[0002]本专利技术是由国防部授予合同的结果，国防部对本专利技术拥有一定的权利。


[0003]本专利技术涉及光电子学和电磁辐射检测的领域。
[0004]因此，本专利技术更具体地涉及用于检测电磁辐射的部件以及用于制造这种部件的方法。

技术介绍

[0005]从文献US 16/334109中获知，使用基于MOS
‑
FET换能器的辐射热计来使得能够检测电磁辐射。
[0006]根据文献US 16/334109的教导，这种部件包括检测结构，该检测结构包括：
[0007]‑
至少一个吸收元件，至少一个吸收元件被构造成吸收电磁辐射，
[0008]‑
与吸收元件相关联的晶体管，该晶体管用于在电磁辐射被吸收时检测所述吸收元件的温度的上升，该晶体管包括：
[0009]○
至少一个第一半导体区域和至少一个第二区域，第一半导体区域被称为源区，第二区域被称为漏区，至少一个第一半导体区域和至少一个第二区域具有第一导电类型，
[0010]○
至少一个第三半导体区域，第三半导体区域被称为沟道区，至少一个第三半导体区域将源区和漏区彼此分开，至少一个第三半导体区域具有第一面和第二面，第一面和第二面为相对的面，第一面和第二面在源区与漏区之间延伸，
[0011]○
第一栅极，第一栅极被布置成与沟道区的第一面相对，以使沟道区偏置，所述第一栅极形成吸收元件，/>[0012]○
第二栅极，第二栅极被布置成与沟道区的第二面相对，以使沟道区偏置。
[0013]根据该文献的教导，检测结构通过第一导电轨道和第二导电轨道连接到读取电路，读取电路用作用于供电的电路，第一导电轨道使源区、第一栅极以及第二栅极偏置，第二导电轨道使漏区偏置(作为变型，也被布置成第一栅极与漏极短路)。因此，通过读取电路的这种连接，读取电路被构造成使得在该结构的运行中，通常被称为背栅极的第二栅极电极的电压被置于与第一栅极电极相同的电位。因此，检测结构能够在介于主栅极和源区之间的电压下运行，该电压介于50mV至75mV之间。
[0014]尽管这种检测部件使得能够提供用于检测电磁辐射的、相对于现有技术具有增加的灵敏度的部件，但是仍值得提供用于检测电磁辐射的、相对于当前检测部件(例如由文献US 16/334109所教导的检测部件)具有增加的灵敏度的部件。

技术实现思路

[0015]本专利技术旨在减少该缺点，并且因此旨在提供一种检测部件，该检测部件相对于现有技术的部件，特别是相对于由文献US 16/334109所教导的部件具有增加的灵敏度。
[0016]为此，本专利技术涉及一种用于检测电磁辐射的部件，该部件包括检测结构和用于所述检测结构的供电电路，
[0017]检测结构包括：
[0018]‑
至少一个吸收元件，至少一个吸收元件被构造成吸收电磁辐射，
[0019]‑
与吸收元件相关联的晶体管，该晶体管用于在电磁辐射被吸收时检测所述吸收元件的温度的上升，所述晶体管包括：
[0020]○
至少一个第一半导体区域和至少一个第二区域，第一半导体区域被称为源区，第二区域被称为漏区，至少一个第一半导体区域和至少一个第二区域各自具有第一导电类型，
[0021]○
至少一个第三半导体区域，第三半导体区域被称为沟道区，至少一个第三半导体区域将源区和漏区彼此分开，至少一个第三半导体区域具有第一面和第二面，第一面和第二面为相对的面，第一面和第二面在源区与漏区之间延伸，
[0022]○
第一栅极电极，第一栅极电极被布置成与沟道区的第一面相对，以使沟道区偏置，所述第一栅极电极通过第一栅介质层与沟道区分开，
[0023]○
第二栅极电极，第二栅极电极被布置成与沟道区的第二面相对，以使沟道区偏置，所述第二栅极电极通过第二栅介质层与沟道区分开，其中，供电电路被构造成通过连接到检测结构的源区、漏区、以及第一栅极电极和第二栅极电极来向这些区域中的每一个供电，供电电路被构造成在运行中向检测结构供电，使得沟道区在第一面和第二面中的一个的位置处具有层，在该层中，与第一导电类型相反的第二导电类型的载流子占优势，所述层被称为阻挡层，。
[0024]如专利技术人已经发现的，供电电路的这种构型和这种构型所产生的阻挡层使得能够降低栅极电压与沟道面的表面电位之间的耦合的有效性(强度)，沟道面是与形成阻挡层的面相对的面。因此，与现有技术的特征相比，表面电位的变化较少受到栅极电压的限制，并且能够更好地随着温度而变化。因此，这导致检测结构相对于现有技术的部件(例如由文献US 16/334109所教导的不包括这种供电电路的部件)具有更好的灵敏度。
[0025]如在与图1C和图5C相关的本文献的以下部分中所示，专利技术人因此获得了热电流系数(coefficient thermique de courant，缩写为TCC)的增加，该增加可以大于1％.K
‑1。
[0026]“沟道区在第一面和第二面中的一个的位置处具有层”表示阻挡层的特征必须被理解为是指所述阻挡层包括所述面。换言之，阻挡层从所述面延伸到沟道区中。
[0027]第二栅介质层的厚度可以介于10nm至150nm之间，优选地，第二栅介质层的厚度介于30nm至70nm之间。
[0028]利用第二栅介质层的厚度的这种值，检测部件相对于现有技术的检测部件的灵敏度的增加特别大。
[0029]第一栅介质层和第二栅介质层中的至少一个可以包括分别由第一介质材料和第二介质材料构成的第一子层和第二子层，第一子层和第二子层能够在第一子层与第二子层之间形成静电偶极子，优选地，第一材料和第二材料分别为二氧化硅和氧化铝。
[0030]利用这种静电偶极子，能够降低在运行中施加到所述栅极电极的电压，从而降低由检测结构的焦耳效应引起的热量。此外，由于静电偶极子能够在静电偶极子之间产生电位差，因此，施加的电压的这种降低使得能够设想将所述栅极电极与源区布置成短路。
[0031]沟道区在沟道区的被布置成形成阻挡层的部分中可以包括的掺杂元素的浓度大于沟道区的其余部分的掺杂元素的浓度。
[0032]由于沟道区包括过量的多数载流子以使得能够形成所述阻挡层，因此沟道区的用于形成阻挡层的部分的这种过掺杂使得能够降低施加的电压。因此能够降低在运行中施加到对应的栅极电极的电压，从而降低由检测结构的焦耳效应引起的热量。此外，由于静电偶极子能够在静电偶极子之间产生电位差，因此，施加的电压的这种降低使得能够设想将所述栅极电极与源区布置成短路。
[0033]源区和第一栅极电极可以短路。
[0034]源区和第二栅极电极可以短路。
[0035]这样，能够减少连接到供电电路的连接部的数量，从而有利于连接结构相对于供电电路和可能的支撑部的隔热，所述电路将被布置在可能的支撑部中。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于检测电磁辐射(λ)的部件(1)，所述部件包括检测结构(100)和用于所述检测结构(100)的供电电路(350)，所述检测结构(100)包括：
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至少一个吸收元件，所述至少一个吸收元件被构造成吸收所述电磁辐射，
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与所述吸收元件相关联的晶体管，所述晶体管用于在所述电磁辐射(λ)被吸收时检测所述吸收元件的温度的上升，所述晶体管包括：
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至少一个第一半导体区域(111)和至少一个第二区域(112)，所述第一半导体区域被称为源区，所述第二区域被称为漏区，所述至少一个第一半导体区域和所述至少一个第二区域各自具有第一导电类型，
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至少一个第三半导体区域(113)，所述第三半导体区域被称为沟道区，所述至少一个第三半导体区域将所述源区(111)和所述漏区(112)彼此分开，所述至少一个第三半导体区域具有第一面和第二面，所述第一面和所述第二面为相对的面，所述第一面和所述第二面在所述源区(111)与所述漏区(112)之间延伸，
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第一栅极电极(121)，所述第一栅极电极被布置成与所述沟道区(113)的所述第一面相对，以使所述沟道区偏置，所述第一栅极电极(121)通过第一栅介质层(131)与所述沟道区(113)分开，
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第二栅极电极(125)，所述第二栅极电极被布置成与所述沟道区(113)的所述第二面相对，以使所述沟道区偏置，所述第二栅极电极(125)通过第二栅介质层(135)与所述沟道区(113)分开，其中，所述供电电路(350)被构造成通过连接到所述检测结构(100)的所述源区(111)、所述漏区(112)、以及所述第一栅极电极和所述第二栅极电极(121，125)来向这些区域中的每一个供电，所述检测部件(1)的特征在于，所述供电电路(350)被构造成在运行中向所述检测结构(100)供电，使得所述沟道区(113)在所述第一面和所述第二面中的一个的位置处具有层(114)，在所述层中，与所述第一导电类型相反的第二导电类型的载流子占优势，所述层(114)被称为阻挡层(114)。2.根据权利要求1所述的用于检测电磁辐射的部件(1)，其中，所述第二栅介质层(135)的厚度介于10nm至150nm之间，优选地，所述第二栅介质层(135)的所述厚度介于30nm至70nm之间。3.根据权利要求1或2所述的用于检测电磁辐射的部件(1)，其中，所述第一栅介质层和所述第二栅介质层(131，135)中的至少一个包括分别由第一介质材料和第二介质材料构成的第一子层和第二子层，所述第一子层和所述第二子层能够在所述第一子层与所述第二子层之间形成静电偶极子，优选地，所述第一材料和所述第二材料分别为二氧化硅和氧化铝。4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于检测电磁辐射的部件(1)，其中，所述沟道区(113)在被布置成形成所述阻挡层(114)的部分(116)中包括的掺杂元素的浓度大于所述沟道区(113)的其余部分的掺杂元素的浓度。5.根据权利要求3或4所述的用于检测电磁辐射的部件(1)，其中，所述源区(111)和所述第一栅极电极(121)短路。6.根据权利要求5所述的用于检测电磁辐射的部件(1)，其中，所述漏区(112)和所述第
二栅极电极(125)短路。7.根据权利要求5所述的用于检测电磁辐射的部件，其中，所述沟道区(113)具有所述第一导电类型，所述阻挡层(114)是反转层，并且其中，所述第二栅极电极(125)与所述第一栅极电极(121)短路，并且与所述源区(111)短路。8.根据权利要求1至6中任一项所述的用于检测电磁辐射的部件(1)，其中，所述沟道区(113)具有所述第二导电类型，所述阻挡层(114)是累积层。9.根据权利要求1至6中任一项所述的用于检测电磁辐射的部件(1)，其中，所述沟道区(113)具有所述第一导电类型，所述阻挡层(114)是反转层。10.根据权利要求1至9中任一项所述的用于检测电磁辐射的部件(1)，其中，所述吸收元件包括以下中的至少一个：...

【专利技术属性】
技术研发人员：让雅克，
申请(专利权)人：原子能和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：