CN107678247B - 一种硅基集成曝光量测量器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅基集成曝光量测量器件，包括半导体衬底，半导体衬底上从下至上依次设置有绝缘层、导电金属层、金属氧化物结构、导电金属结构、光敏材料层、保护层；金属氧化物结构包括对称设置在导电金属层上的第一金属氧化物块和第二金属氧化物块；导电金属结构包括设置在第一金属氧化物块上的第一导电金属块和设置在第二金属氧化物块上的第二导电金属块；保护层上设置有第一金属电极、第二金属电极和第三金属电极，所述第一金属电极、第二金属电极和第三金属电极均贯穿保护层，其中第二金属电极与光敏材料相接触，第一金属电极和第三金属电极均与绝缘层相接触。本发明可集成且作为独立器件使用，具有应用范围广和使用方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种曝光量测量器件。特别涉及一种硅基集成的曝光量测量器件。
背景技术
曝光量测量在图像采集和半导体工业等领域有着重要的作用和广泛的应用，但是其实现需要较大的电路系统，且不易集成，使得系统的体积和功耗比较大。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种硅基集成曝光量测量器件，将曝光量信息转换为电压信息，用于实现曝光量的测量。
本发明所采用的技术方案是：
一种硅基集成曝光量测量器件，包括：半导体衬底，所述半导体衬底上从下至上依次设置有绝缘层、导电金属层、金属氧化物结构、导电金属结构、光敏材料层、保护层；
所述金属氧化物结构包括对称设置在导电金属层上的第一金属氧化物块和第二金属氧化物块；
所述导电金属结构包括设置在第一金属氧化物块上的第一导电金属块和设置在第二金属氧化物块上的第二导电金属块；
所述保护层上设置有第一金属电极、第二金属电极和第三金属电极，所述第一金属电极、第二金属电极和第三金属电极均贯穿保护层，其中第二金属电极与光敏材料层相接触，第一金属电极和第三金属电极均与绝缘层相接触；
所述导电金属结构与光敏材料层之间分布有绝缘层；
所述第一导电金属块通过第一金属通道与第一金属电极相连通，第二导电金属块依次通过第二金属通道、光敏材料层与第二金属电极相连通，导电金属层通过第三金属通道与第三金属电极相连通。
进一步地，所述第一金属氧化物块与第二金属氧化物块电隔离；第一导电金属块与第二导电金属块电隔离。
进一步地，第一金属电极与直流电压源的正极电连接，第二金属电极与直流电压源的负极电连接。
进一步地，第一金属电极与直流电压源的负极电连接，第二金属电极与直流电压源的正极电连接。
进一步地，所述导电金属层、第一导电金属块、第二导电金属块的材料为金、银、铜中的任一种。
进一步地，第一金属氧化物块和第二金属氧化物块为金属氧化物忆阻材料。
进一步地，所述的光敏材料层的材料为硫化镉、硒化镉、硫化铅、硒化铅、锑化铟中的任一种。
进一步地，所述绝缘层采用氧化硅，所述半导体衬底为硅片衬底。
进一步地，所述第一金属电极、第二金属电极、第三金属电极的材料为金、银、铜、铝中的任一种。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果:
本发明通过在硅基上集成光敏材料和金属氧化物材料等，具有将曝光量信息转换为电压信息以用于实现曝光量测量的功能；而且本发明为一集成器件，具有体积小和功耗小的优点，可作为独立器件使用，具有应用范围广和使用方便的优点。
附图说明
图1是本发明结构的剖视图；
图2是本发明结构的俯视图；
图中各标号代表：1—半导体衬底；2—绝缘层；3—导电金属层；4—第一金属氧化物块；5—第二金属氧化物块；6—第一导电金属块；7—第二导电金属块；8—第一金属通道；9—第二金属通道；10—第三金属通道端；11—光敏材料层；12—保护层；13—第一金属电极；14—第二金属电极；15—第三金属电极。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供了一种硅基集成曝光量测量器件，如图1所示，包括：半导体衬底1，所述半导体衬底1上从下至上依次设置有绝缘层2、导电金属层3、金属氧化物结构、导电金属结构、光敏材料层11、保护层12；
所述金属氧化物结构包括对称设置在导电金属层3上的第一金属氧化物块4和第二金属氧化物块5；
所述导电金属结构包括设置在第一金属氧化物块4上的第一导电金属块6和设置在第二金属氧化物块5上的第二导电金属块7；
第一金属氧化物块4与第二金属氧化物块5之间通过绝缘层2电隔离；第一导电金属块6与第二导电金属块7之间通过绝缘层2电隔离。
所述保护层12上设置有第一金属电极13、第二金属电极14和第三金属电极15，所述第一金属电极13、第二金属电极14和第三金属电极15均贯穿保护层12，其中第二金属电极14与光敏材料层11相接触，第一金属电极13和第三金属电极15均与绝缘层2相接触；
所述导电金属结构与光敏材料层11之间分布有绝缘层2；
所述第一导电金属块6通过第一金属通道8与第一金属电极13相连通，第二导电金属块7依次通过第二金属通道9、光敏材料层11与第二金属电极14相连通，导电金属层3通过第三金属通道10与第三金属电极15相连通。
本实施例中的导电金属层3、第一导电金属块6与第二导电金属块7的材料均为铜，第一金属电极13、第二金属电极14与第三金属电极15的材料均为铝，第一金属氧化物块4与第二金属氧化物块5的材料均为氧化锌，光敏材料层11的材料为硫化镉，保护层12的材料为树脂，第一金属通道8、第二金属通道9和第三金属通道10的材料为铜。
其中，第一金属电极13与直流电压源的负极电连接，第二金属电极14与直流电压源的正极电连接，第二导电金属块7、第二金属氧化物块5和导电金属层3组成的三明治结构忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而增大，且其初始状态时的阻值为开态电阻，导电金属层3、第一金属氧化物块4和第一导电金属块6组成的忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而减小，且其初始状态时的阻值为关态电阻时。第三金属电极15的输出电压由最大值减小到最小值，且其最小值与最大值分别如式(1)和(2)所示。
式中，Umin和Umax分别为第三金属电极15输出电压的最小值和最大值，U1和U2分别为第一金属电极13和第二金属电极14上的电压，R为光敏材料层11的电阻，Ron和Roff分别为第一金属氧化物块4和第二金属氧化物块5的开态电阻和关态电阻。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中的导电金属层3、第一导电金属块6与第二导电金属块7的材料均为铜，第一金属电极13、第二金属电极14与第三金属电极15的材料均为铝，第一金属氧化物块4与第二金属氧化物块5的材料均为氧化锌，光敏材料层11的材料为硫化镉，保护层12的材料为树脂，第一金属通道8、第二金属通道9和第三金属通道10的材料为铜。
其中，第一金属电极13与直流电压源的正极电连接，第二金属电极14与直流电压源的负极电连接，第二导电金属块7、第二金属氧化物块5和导电金属层3组成的三明治结构忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而增大，且其初始状态时的阻值为开态电阻，导电金属层3、第一金属氧化物块4和第一导电金属块6组成的忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而减小，且其初始状态时的阻值为关态电阻时。第三金属电极15的输出电压由最小值增大到最大值，且其最小值与最大值分别如式(3)和(4)所示。
式中，Umin和Umax分别为第三金属电极15输出电压的最小值和最大值，U1和U2分别为第一金属电极13和第二金属电极14上的电压，R为光敏材料层11的电阻，Ron和Roff分别为第一金属氧化物块4和第二金属氧化物块5的开态电阻和关态电阻。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中的导电金属层3、第一导电金属块6与第二导电金属块7的材料均为铜，第一金属电极13、第二金属电极14与第三金属电极15的材料均为铝，第一金属氧化物块4与第二金属氧化物块5的材料均为氧化锌，光敏材料层11的材料为硫化镉，保护层12的材料为树脂，第一金属通道8、第二金属通道9和第三金属通道10的材料为铜。
其中，第一金属电极13与直流电压源的负极电连接，第二金属电极14与直流电压源的正极电连接，第二导电金属块7、第二金属氧化物块5和导电金属层3组成的三明治结构忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而减小，且其初始状态时的阻值为关态电阻，导电金属层3、第一金属氧化物块4和第一导电金属块6组成的忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而增大，且其初始状态时的阻值为开态电阻时。第三金属电极15的输出电压由最小值增大到最大值，且其最小值与最大值分别如式(1)和(2)所示。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中的导电金属层3、第一导电金属块6与第二导电金属块7的材料均为铜，第一金属电极13、第二金属电极14与第三金属电极15的材料均为铝，第一金属氧化物块4与第二金属氧化物块5的材料均为氧化锌，光敏材料层11的材料为硫化镉，保护层12的材料为树脂，第一金属通道8、第二金属通道9和第三金属通道10的材料为铜。
其中，第一金属电极13与直流电压源的正极电连接，第二金属电极14与直流电压源的负极电连接，第二导电金属块7、第二金属氧化物块5和导电金属层3组成的三明治结构忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而减小，且其初始状态时的阻值为关态电阻，导电金属层3、第一金属氧化物块4和第一导电金属块6组成的忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而增大，且其初始状态时的阻值为开态电阻时。第三金属电极15的输出电压由最大值减小到最小值，且其最小值与最大值分别如式(3)和(4)所示。
Claims (1)
1.一种硅基集成曝光量测量器件，其特征在于，包括：半导体衬底(1)，所述半导体衬底(1)上从下至上依次设置有绝缘层(2)、导电金属层(3)、金属氧化物结构、导电金属结构、光敏材料层(11)、保护层(12)；
所述金属氧化物结构包括对称设置在导电金属层(3)上的第一金属氧化物块(4)和第二金属氧化物块(5)；
所述导电金属结构包括设置在第一金属氧化物块(4)上的第一导电金属块(6)和设置在第二金属氧化物块(5)上的第二导电金属块(7)；
所述保护层(12)上设置有第一金属电极(13)、第二金属电极(14)和第三金属电极(15)，所述第一金属电极(13)、第二金属电极(14)和第三金属电极(15)均贯穿保护层(12)，其中第二金属电极(14)与光敏材料层(11)相接触，第一金属电极(13)和第三金属电极(15)均与绝缘层(2)相接触；
所述导电金属结构与光敏材料层(11)之间分布有绝缘层(2)；
所述第一导电金属块(6)通过第一金属通道(8)与第一金属电极(13)相连通，第二导电金属块(7)依次通过第二金属通道(9)、光敏材料层(11)与第二金属电极(14)相连通，导电金属层(3)通过第三金属通道(10)与第三金属电极(15)相连通；
所述第一金属氧化物块(4)与第二金属氧化物块(5)电隔离；第一导电金属块(6)与第二导电金属块(7)电隔离；
第一金属电极(13)与直流电压源的正极电连接，第二金属电极(14)与直流电压源的负极电连接；
第一金属电极(13)与直流电压源的负极电连接，第二金属电极(14)与直流电压源的正极电连接；
所述导电金属层(3)、第一导电金属块(6)、第二导电金属块(7)的材料为金、银、铜中的任一种；
第一金属氧化物块(4)和第二金属氧化物块(5)为金属氧化物忆阻材料；
所述的光敏材料层(11)的材料为硫化镉、硒化镉、硫化铅、硒化铅、锑化铟中的任一种；
所述绝缘层(2)采用氧化硅，所述半导体衬底(1)为硅片衬底；
所述第一金属电极(13)、第二金属电极(14)、第三金属电极(15)的材料为金、银、铜、铝中的任一种；
其中，所述的第一金属电极(13)与直流电压源的正极电连接，第二金属电极(14)与直流电压源的负极电连接，第二导电金属块(7)、第二金属氧化物块(5)和导电金属层(3)组成的三明治结构忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而增大，且其初始状态时的阻值为开态电阻，导电金属层(3)、第一金属氧化物块(4)和第一导电金属块(6)组成的忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而减小，且其初始状态时的阻值为关态电阻时，第三金属电极(15)的输出电压由最大值减小到最小值，且输出电压的最小值Umin与最大值Umax分别按式(1)和(2)计算：
式中，U1和U2分别为第一金属电极(13)和第二金属电极(14)上的电压，R为光敏材料层(11)的电阻，Ron和Roff分别为第一金属氧化物块(4)和第二金属氧化物块(5)的开态电阻和关态电阻；
其中，第一金属电极(13与直流电压源的正极电连接，第二金属电极(14)与直流电压源的负极电连接，第二导电金属块(7)、第二金属氧化物块(5)和导电金属层(3)组成的三明治结构忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而增大，且其初始状态时的阻值为开态电阻，导电金属层(3)、第一金属氧化物块(4)和第一导电金属块(6)组成的忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而减小，且其初始状态时的阻值为关态电阻时，第三金属电极(15)的输出电压由最小值增大到最大值，且输出电压的最小值Umin与最大值Umax分别按式(3)和(4)计算：
式中，U1和U2分别为第一金属电极(13)和第二金属电极(14)上的电压，R为光敏材料层(11)的电阻，Ron和Roff分别为第一金属氧化物块(4)和第二金属氧化物块(5)的开态电阻和关态电阻；
其中，第一金属电极(13)与直流电压源的负极电连接，第二金属电极(14)与直流电压源的正极电连接，第二导电金属块(7)、第二金属氧化物块(5)和导电金属层(3)组成的三明治结构忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而减小，且其初始状态时的阻值为关态电阻，导电金属层(3)、第一金属氧化物块(4)和第一导电金属块(6)组成的忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而增大，且其初始状态时的阻值为开态电阻时，第三金属电极(15)的输出电压由最小值增大到最大值，且输出电压的最小值Umin与最大值Umax分别按式(1)和(2)计算；
第一金属电极(13)与直流电压源的正极电连接，第二金属电极(14)与直流电压源的负极电连接，第二导电金属块(7)、第二金属氧化物块(5)和导电金属层(3)组成的三明治结构忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而减小，且其初始状态时的阻值为关态电阻，导电金属层(3)、第一金属氧化物块(4)和第一导电金属块(6)组成的忆阻器的阻值随着流过电荷量的增大而增大，且其初始状态时的阻值为开态电阻时，第三金属电极(15)的输出电压由最大值减小到最小值，且输出电压的最小值Umin与最大值Umax分别按式(3)和(4)计算。
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