DE1764565A1

DE1764565A1 - Photoempfindliches Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE1764565A1
Application number: DE19681764565
Authority: DE
Inventors: Santen Johannes Gerrit Van
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-07-01
Filing date: 1968-06-27
Publication date: 1971-08-26
Also published as: BE717461A; CH492306A; FR1602803A; NL6709192A; JPS5110075B1; GB1231493A; SE352195B; AT284924B; US3529217A; DE1764565C3; DE1764565B2

Description

1764566

.V.Philips 'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland

Photoempfindlich.es Halbleiterbauelement

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem · Halbleiterkörper, der auf einer Oberfläche wenigstens teilweise mit einer Isolierschicht bedeckt ist und eine ' Unterlage des einen Leitfähigkeitstyps enthält, auf der eine epitaktische Schicht des anderen Leitfähigkeitstyps angebracht ist, die mindestens eine Insel enthält, die von dem weiteren Teil der Schicht durch eindiffundierte Trennkanäle des einen Leitfähigkeitstyps getrennt ist, die sich von der Oberfläche her bis in die Unterlage erstrecken, in welcher Insel ein Halbleiterschaltungselement angebracht ist, das eine an der Oberfläche angrenzende Zone des einen Leitfähigkeitstyps enthält, die vollständig von der epitaktischen Schicht des anderen Leitfähigkeitstyps umgeben wird und mit dieser einen pn-übergang bildet, wobei in der Insel mindestens ein i

erster Anschlußleiter auf der epitaktischen Schicht und mindestens ein zweiter Anschlußleiter auf dem von dem pn-Übergang umgebenen Teil der Halbleiteroberfläche angebracht sind, während unterhalb der Zone eine begrabene Schicht des anderen Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Dotierung als die epitaktische Schicht vorgesehen ist.

PHH 2579

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Solche Halbleiterbauelemente werden insbesondere in integrierten Schaltungen verwendet» Dabei werden in einer Insel ein oder mehrere Halbleiterschaltungeelemente angebracht, die durch den zwischen der Insel und den Trennkanälen bzw. der Unterlage gebildeten, im Betrieb in der Sperrichtung geschalteten pn-übergang von den außerhalb der betreffenden Insel in oder auf dem Halbleiterkörper vorhandenen Schaltungselementen elektrisch getrennt sind. Die begrabene Schicht dient bei den erwähnten, bekannten Halbleiterbauelementen zur Verringerung des Widerstandes zwischen dem betreffenden Halbleiterschaltungselement und der Unterlage. fc Dieser Reihenwiderstand, der z.B. Kollektorwiderstand eines Transistors bilden kann, wird in den meisten Fällen vorzugsweise möglichst gering gehalten.

Die epitaktische Schicht des erwähnten, anderen Leitfähigkeitstyps hat im allgemeinen überall praktisch die gleiche Dicke. Der Abstand des pn-Überganges zwischen der erwähnten Zone des einen leitfähigkeitstyps und der epitaktischen Schicht von der Grenzfläche zwischen der epitaktischen Schicht un^der Unterlage unterliegt infolgedessen einem Maximalwert, der durch die Dicke der epitaktischen Schicht bestimmt wird.

V In denjenigen Fällen, in denen der pn-übergang zwischen der Zone und der epitaktischen Schicht ein strahlungsempfindlicher Übergang ist und als solcher zur Umwandlung elektromagnetischer Strahlung oder von Korpuskularstrahlung in elektrische Energie verwendet wird, können infolge des vorerwähnten, beschränkten Abstandes zwischen dem strahlungsempfindlichen Übergang und der Unterlage Schwierigkeiten entstehen. Diese sind darauf zurückzuführen, daß die auf

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-die Oberfläche.'einfallende und durch die Zone des einen "Leitf ähigkeit-styps den strahlungsempfindlichen pn-übergang erreichende Strahlung zur Bildung von Minderheitsladungsträgern in der epitaktischen Schicht veranlaßt, die durch Diffusion außerdem den pn-übergang zwischen der epitaktischen Schicht bzw. der begrabenen Schicht und der Unterlage erreichen können. Diese Ladungsträger führen einen parasitären Leckstrom über den in der Sperrichtung geschalteten, zur elektrischen Isolierung bestimmten pnübergang zwischen der epitaktischen Schicht bzw. der begrabenen Schicht und der Unterlage hervor.

Ein weiterer Nachteil des geringen gegenseitigen Abstandes eines solchen strahlungsempfindliehen pn-Überganges von dem "pn-übergang zwischen der Insel und der Unterlage besteht darin, daß die Strahlung, die bis zu der Nähe des zuletzt genannten pn—Überganges durchdringen kann, dort in Ladungsträger umgewandelt werden kann, wobei die Minderheitsladungsträger unter der Wirkung des elektrischen Feldes im wesentlichen in der Unterlage verschwinden und nicht von dem zuerst genannten, strahlungsempfindlichen pn-übergang gesammelt werden, so daß auch hier der Le ekstrom zwischen der Insel und der Unterlage vergrößert und außerdem der Wirkungsgrad des strahlungsempfindlichen Überganges verringert wird. -

Die Erfindung bezweckt, eine Struktur zu schaffen, bei der die erwähnten Nachteile vermieden oder wenigstens in erheblichem Maße verringert werden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Auftreten eines parasitären Leckstroms zwischen Insel und Unterlage praktisch dadurch vermieden werden kann, daß

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unterhalb des strahlungsempfindlichen pn-überganges der pn-übergang zwischen Insel und Unterlage auf eine größere Tiefe verschoben wird, während gleichzeitig ein Triftfeld gebildet wird, das Minderheitsladungsträger, die in der Nähe des Insel-Unterlage-Überganges erzeugt werden, in Richtung auf den strahlungeempfindliohen pn-übergang treibt.

Erfindungsgemäß ist daher ein Halbleiterbauelement eingangs erwähnter Art dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche Strahlung" durch die Zone des einen Leit- Jk fähigkeitstyps auf den erwähnten pn-übergang einfallen kann, die an dem pn-übergang in elektrische Energie umgewandelt werden kann, die zwischen dem erwähnten ersten und zweiten Anschlußleiter entnommen werden kann, daß der Abstand dieses pn-Überganges von der Grenzfläche zwischen der epitaktischen Schicht und der Unterlage weniger als die Absorptionslänge der am weitesten durchdringenden, umzuwandelnden Strahlung beträgt und daß die begrabene Schicht sich im wesentlichen in der Unterlage erstreckt.

Unter "Absorptionslänge" wird hier wie üblich der Kehrwert der Absorptionskonstante verstanden, d.h. der Abstand, über den die Intensität einer auf die Oberfläche des Halbleiter-" materials einfallenden Strahlung durch Absorption in dem Material bis zu 1/e ihres Wertes an der Oberfläche abgenommen hat (dabei bezeichnet e die Grundzahl des natürlichen Logarithmus).

Die Durchführung der Erfindung erweitert in erheblichem Maße die Möglichkeit der Integration strahlungsempfindlicher Halbleiterschaltungselemente durch Verringerung des parasitären Photostroms zwischen Insel und Unterlage, wobei

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außerdem der Wirkungsgrad des strahlungsempfindlichen pn-Üb er ganges· vergrößert wird, da sich an dem Übergang zwischen der epitaktischen Schicht und der höher dotierten "begrabenen Schicht des gleichen Leitfähigkeitstyps ein Triftfeld bildet, dessen Richtung derart ist, daß Minderheitsladungsträger in Richtung auf den strahlungs- ■ empfindlichen pn-übergang gezwungen werden, wo sie gesammelt werden können, bevor sie sich mit einem Mehrheitsladungsträger rekombinieren können.

Je nachdem die begrabene Schicht sich tiefer in der Unterlage erstreckt, ergibt sich eine bessere Wirkung, bis i schließlich praktisch keine Strahlung mehr bis zu dem Insel-Unterlage-Übergang durchdringt bzw. keine an dem strahlungsempfindlichen pn-übergang erzeugten Minderheitsladungsträger mehr bis zu dem Insel-Unterlage-Übergang diffundieren können. Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, daß die begrabene Schicht sich in der Unterlage über eine Tiefe erstreckt, die mindestens eine Diffusionslänge, vorzugsweise mindestens zwei Diffusionslängen der erzeugten Minderheitsladungsträger beträgt.

Der strahlungsempfindliche Übergang kann z.B. einen Teil einer strahlungsempfindlichen Diode bilden, wobei die er- " wähnte Zone des einen Leitfähigkeitstyps mit einem Anschlußleiter versehen ist. In einer anderen, wichtigen, bevorzugten Ausführungsform bildet der strahlungsempfindliche pn-übergang einen Teil eines Bauelementes, z.B. eines Phototransistors, bei der innerhalb der erwähnten Zone des einen Leitfähigkeitstyps eine zweite Oberflächenzone des anderen Leitfähigkeitstyps angebracht ist, die vollständig von der ersten Zone umgeben wird und damit einen

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pn-übergang bildet, der z.B. den Emitter eines Photοtransistors bildet, wobei der erste pn-übergang den Kollektorübergang bildet. In diesem i&lle kann der ,Anschlußleiter an der ersten Zone weggelassen werden, während lediglich auf der zweiten Zone und auf der epitaktischen Schicht ein Anschlußleiter vorgesehen wird. Der strahlungsempfindliche Übergang kann z.B. einen Teil eines opto-elektronischen Transistors oder von komplizierteren Strukturen mit mehreren Zonen wie opto-elektronischen Thyristors und dgl. bilden, wobei eine oder mehrere dieser Zonen mit Anschlußleitern versehen werden.

Das Bauelement nach der Erfindung besteht vorteilhafterweise aus einem Halbleiterkörper von Silicium, das sehr günstige optische Eigenschaften aufweist, wobei der Abstand des strahlungsempfindlichen pn-Überganges von der erwähnten Grenzfläche kleiner ist als 10/um und wobei die begrabene Schicht sich in der Unterlage über eine Tiefe von mehr als 5/um erstreckt.

Die Erfindung betrifft schließlich eine Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterbauelement vorerwähnter Art, wobei nach der Erfindung über dem pn-übergang zwischen Insel und Unterlage eine Spannung in der Sperrichtung angelegt wird. " Dabei kann der strahlungsempfindliche pn-übergang ohne Vorspannung benutzt werden, wobei unter der Wirkung der auffallenden Strahlung die am pn-übergang erzeugte Photospannung zwischen einem ersten und einem zweiten Anschlußleiter entnommen und zur Messung oder Regelung verwendet werden kann. Es kann auch zwischen einem ersten und einem zweiten Anschlußleiter ein Spannungsunterschied angelegt werden, wodurch der strahlungsempfindliche pn-übergang zwischen der Zone des einen Leitfähigkeitstyps und der

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"epitaktischen Schicht in der Sperrichtung polarisiert wird. Wenn dabei innerhalb der Zone des einen Lei'tfähigkeitstyps eine zweite Oberflächenzone des anderen Leitfähigkeitstyps angebracht ist, kann die Sperrichtung über Anschlußleiter dieser zweiten Zone und der epitaktischen Schicht zugeführt werden, während die erste Zone des einen Leitfähigkeitstyps schwebend gehalten wird, z*B. wie bei einem Phototransistor. Die erste Zone kann auch angeschlossen werden, in welchem Falle z.B.- der pn-tibergang zwischen der ersten und der zweiten Zone in der Vorwärtsrichtung polarisiert werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele/md der Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement nach der Erfindung,

durch das Fig. 2 schematisch einen Quersehniti/Harbleiterbauelement

nach Fig. 1 längs der Linie II-II,

die !Fig, 3 bis 6 schematisch Querschnitte durch das Halbleiterbauelement nach den Fig. 1 und 2 in aufeinanderfolgenden Herstellungsstufen,

Fig. 7 schematisch eine Draufsicht auf ein anderes Halbleiterbauelement nach der Erfindung und

Fig. 8 schematisch einen Querschnitt durch das Halbleiterbauelement nach Fig. 7 längs der Linie VIII-YIII zeigen.

In Fig. 1 ist in einer Draufsicht und in Fig. 2 ist in einem Querschnitt längs der Linie II-II ein Halbleiterbauelement mit einem Siliciumhalbleiterkörper dargestellt, der auf einer Oberfläche mit einer Isolierschicht 1 aus

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Silioiuinoxyd bedeckt ist und eine Unterlage 2 aus p-Typ Silicium mit einem spezifischen Widerstand von etwa 3 Ohm.cm enthält, auf der eine epitaktische Schicht 3 aus η-Typ Silicium mit einem spezifischen Widerstand von 0,3 Ohm.cm und einer Dicke von etwa 10 /um angebracht ist* In den Figuren sind die Abmessungen, insbesondere in der Dickenrichtung deutlichkeitshalber nicht maßstäblich dargestellt. Die epitaktische Schicht 3 enthält eine Insel, die von dem Übrigen !eil der Schicht durch eindiffundierte p-Typ leitende Trennkanäle 4 getrennt ist, die sich von der Oberfläche her bis in die Unterlage 2 erstrecken, In der Insel ist ein Halbleiterelement in Form einer Photodiode angebracht, die eine an der Oberfläche angrenzende, eindiffundierte p-Typ leitende Zone enthält, die vollständig von der epitaktisohen Schicht umgeben wird und mit dieser einen pn-übergang 6 bildet. Ferner ist in der Inse^auf der epitaktischen Schicht ein erster Anschlußleiter 7 in Form einer Aluminiumkontaktschicht angebracht, während der von dem pn-übergang 6 umgebene Teil der Halbleiteroberfläche mit einem zweiten Anschlußleiter 8 auch in Form einer Aluminiumschicht versehen ist. Die Grenzen der Metallschiohten sind in den Fig. 1 und 7 gestrichelt angedeutet. Die Aluminiumschichten 7 und 8 liegen auf der Oxydschicht 1 und schließen sich durch die Kontakt fenster 9 und 10 an die Halbleiteroberfläche an und lassen sich mit außerhalb der Insel vorhandenen Schaltungselementen der integrierten Sohaltung ver- , binden. Zur Bildung eines guten ohmschen Kontaktes auf der Schicht 3 ist unterhalb des Fensters 9 ein hoch dotiertes n- Typ Gebiet 11 eindiffundiert. Unter der Zone ist eine η-Typ begrabene Schicht 12 mit einer Dotierung vorgesehen, die höher ist als die der Sphioht 3.

Der größte Teil der Oberfläche der Zone 5 ist frei von

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Elektrodenschichteh gehalten, so daß elektromagnetische Strahlung 13 unbehindert durch die Zone 5 auf den pn-Ühergang 6 einfallen kann. Die verwendete Strahlung verteilt sich über einen Wellenbereich zwischen 8000 und 4000 A. Die durch die Strahlung ausgelösten Ladungsträger verursachen am Übergang 6 den Aufbau eimer Photospannung, so daß die einfallende Strahlung in elektrische Energie umgewandelt wird, die zwischen den Anschlußleitern 7 und 8 entnommen werden kann.

Der vertikale Abstand des Überganges 6 von der Grenzfläche 14 zwischen der Schicht 3 und der Unterlage 2 beträgt etwa 7/um. Dies ist geringer als die Absorptionslänge des am weitesten durchdringenden Längstwellenteils der verwendeten Strahlung mit einer Wellenlänge von 8000 Ä. Die Absorptionslänge dieser Wellenlänge in Silicium beträgt nämlich etwa 10/um. Die begrabene Schicht 12 erstreokt sich praktisch vollständig in der Unterlage bis zu einer Tiefe von etwa 10 /um. Die Lebensdauer der Löcher in der -be grabe-.-■■·■■/ _8

nen Schicht 12 ist der Größenordnung von 10 see und die

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Diffusionskonstante derselben ist etwa gleich 13 cm , aec , so daß die Diffusionslänge von Löchern in der Schicht 12 etwa 4/um beträgt. Die begrabene Schicht erstreckt sich somit in der Unterlage über eine Tiefe, die größer ist als zwei Diffus ions längen der erzeugten Löcher, so daß praktisch keine von der Strahlung erzeugten Minderheitsladungsträger bis zu dem unterhalb der Zone 5 liegenden pn-übergang 15 zwischen der begrabenen Sohicht und der Unterlage durchdringen können.

Ba zu vermeiden, daß infolge Bestrahlung der an die Oberfläche herantretenden Ränder der pn-Übergänge 6 und 15 uiierwüneohte Photoströme auftreten, sind die Aluminiumschichten 7 und 8 (siehe die Fig. 1 und 2) derart ausgebildet, daß sie die pn-Übergänge an der Oberfläche praktisch überall überlappen,

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Im Betrieb wird der pn-übergang 15 in der Sperrichtung polarisiert. Dies erfolgt am einfachsten dadurch, daß die p-Typ Unterlage 2 mit dem niedrigsten Potential der Schaltung verbunden wird. Der pn-übergang 6 kann, wie gesagt, ohne Vorspannung benutzt werden, wobei zwisohen den Anschlußleitern 7 und 8 bei Bestrahlung eine Photospannung gemessen wird. Es kann auch zwischen den Anschlußleitern 7 und 8 eine Spannung in der Sperrichtung über den Übergang 6 dadurch angelegt werden, daß der Kontaktschicht 7 eine positive Spannung gegen die Kontaktschicht 8 zugeführt wird. Dann fließt zwisohen den Anschlußleitern 7 und 8 ein Sperrstrom, dessen Wert sich mit der Intensität der Strahlung ändert.

Das beschriebene Halbleiterbauelement läßt sich wie folgt herstellen; siehe die Pig. 3 bis 6. Einepiyp-Siliciumplatte 2 mit einem spezifischen Widerstand von 3 Ohm,cm wird in feuchtem Sauerstoff bei 115O⁰C während anderthalb Stunden oxydiert. In der Oxydschicht wird duroh tibliohe photolithographisohe Ätzverfahren ein Fenster von 300 bis 500 /um geätzt. Durch dieses fenster wird im Vakuum Arsen zwei Stunden lang bei 1200 C mittels einer Quelle arsen-dotierten Siliciums eindiffundiert. Es wird dabei eine Oberflächenkonzentration von etwa 5 x 10 cm und eine Eindringtiefe von etwa 2,2/um erreicht. Darauf wird die Diffusion 32 Stunden lang in Sauerstoff fortgesetzt, wobei eine Eindringtiefe von etwa 10/um erreicht wird und die Schicht (siehe Pig. 3) gebildet wird. Die Oxydschioht wird dann an der Stelle der zu bildenden Trennkanäle weggeätzt (siehe Pig. 3), worauf duroh die entstandenen Hüten 16 mit einer Breite von etwa 15/um 20 Minuten lang bei 95O⁰C Bor eindiffundiert wird, worauf eine weitere Diffusion bei 118O⁰O in einem oxydierenden Medium während etwa einer Stunde durchgeführt wird. Es entsteht dann die Struktur naoh Pig. 4 mit den eindiffundierten Trennkanälen 4.

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iTaoh dem Entfernen des Oxyds wird unter Anwendung allgemein üblicher Techniken eine η-Typ epitaktische Schicht 3 von 0,5 Ohm.cm mit einer Dicke von 10/um bei einer Temperatur von etwa 1200⁰C angewachsen. Dabei diffundiert das Bor der Trennkanäle 4 und in geringem Maße auch das Arsen der Schicht 12 teilweise in die Schicht 3, so daß die Struktur nach Fig. 5 entsteht.

Darauf wird die Oberfläche während 40 Minuten in feuchtem Sauerstoff bei 1150⁰G oxydiert, so daß eine Oxydschicht mit einer Dicke von 0,5yum erhalten wird. Darin werden wieder an der Stelle der Trennkanäle Hüten geätzt, durch wel- (| ehe Bor eindiffundiert wird, bis die Trennkanäle 4 sich ununterbrochen von der Oberfläche her bis in die Unterlage 2 erstrecken; siehe Fig. 6.

Darauf wird in der Oxydschicht ein Fenster 17 von 200 χ 400yum geätzt, durch welches Bor über eine Tiefe von 3/um zur Bildung der Schicht 5 eindiffundiert wird (siehe Fig.2). In der nach dieser Diffusion auf der Oberfläche vorhandenen Oxy&schicht vird darauf ein Fenster geätzt, durch welches Phosphor zur Bildung der hoch dotierten n^Typ Schicht 11 diffundiert wird (siehe Fig.2), die zur Herstellung eines guten ohrasehen Kontaktes auf der Schicht 3 dient. Schließlieh werden in der Oxydschicht die Kontaktfenster 9 und 10 ' geätzt, worauf über die ganze Oberfläche eine Aluminium-

schicht mit einer Dicke von etwa 1 /um aufgedampft wird, aus der durch Verwendung bekannter photo^ithographischer Ätzmethoden die erwünschten Muster der Kontaktschichten 7 und 8 gebildet werden.

Die Fig. 7 und 8 zeigen in einer Draufsicht bzw. schematisch im Querschnitt längs der linie VIII-YIII ein anderes HaIb-

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leiterbauelement nach der Erfindung. Dieses Bauelement unterscheidet sich von der nach den Fig. 1 und 2 darin, daß innerhalb der p-Typ leitenden Zone 5 eine zweite n-Typ leitende Oberflächenzone 20 eindiffundiert wird, die vollständig von der Zone 5 umgeben wird und eine Dicke von 1,5/um hat. Diese Zone ist ähnlich wie die Zonen 3 und 5 mit einem Anschlußleiter 21 (siehe Fig.7) in Form einer Aluminiumschicht versehen, die sich durch ein Kontaktfenster 22 in der Oxydschicht an die Zone 20 anschließt. In den Fig. 1, 2, 7 und 8 sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Das Bauelement nach den Fig. 7 und 8 ist in bezug auf die Dotierung und die Dicke der entsprechenden Zonen gleich der nach den Fig. 1 und 2 und läßt sich in gleicher Weise herstellen. Die Zonen 11 und-20 lassen sich gleichzeitig diffundieren, indem Phosphor während 12 Minuten bei 1.000⁰O in POCI, diffundiert wird, worauf eine Diffusion bei 1050°0 15 Minuten lang in einem oxydierenden Medium stattfindet.

Die Struktur der Fig. 7 und 8 kann als Phototransistor mit einer Emitterzone 20, einer Basiszone 5 und einer Kollektorzone 3 verwendet werden. Anschluß der Basiszone 5 kann gewünscht enfalls unterbleiben. Da in der Zone 20 vor allem Kurzwellenstrahlung absorbiert und am pn-übergang 23 in elektrische Energie umgewandelt wird, während Strahlung längerer Wellenlänge durch die Zone 20 hindringt und im wesentlichen am pn-übergang 6 umgewandelt wird, zufolge des verschiedenen Abstandes der pn-Übergänge 6 und 23 zur Oberfläche, können die Übergänge 6 und 23 auch gesondert benutzt werden und zwar als strahlungsempfindliohe Übergänge unterschiedlicher Spektralempfindlichkeit. Zu diesem Zweck ist ein elektrischer Anschluß jeder de? Zonen 3, 5 und'20 notwendig. Die Spektralempfindliohkeitder,Torrichtung kann durch angemessene gegenseitige Verbindung der

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Anschlußleiter 7» 8 und 21 geregelt werden. Wenn die leiter 7 iind 22 miteinander verbunden werden, ergibt sich zwischen der Kombination (7, 22) und 8 eine Parallelschaltung der Übergänge 6 und 23 mit Empfindlichkeit sowohl in dem langweilen- als auch in dem KurzwellengeMet des Spektrums, während bei einer Verbindung 7 und 8 bzw. 22 und 8 zwischen jeder dieser Kombinationen und dem verbleibenden leiter eine Schaltungsanordnung mit maximaler Empfindlichkeit in dem Kurzwellen- bzw. in dem Langwellenbereich erzielt wird.

Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung sich nicht "

auf die dargestellten. Ausführungsformen beschränkt und daß dem Fachmann innerhalb des Rahmens der Erfindung die Möglichkeit vieler Abarten zur Verfügung steht. Statt elektromagnetischer Strahlung kann z.B. auch Korpuskularstrahlung gemessen werden, in welchem Falle das Bauelement nach der Erfindung z.B. als Teilohenzähler verwendet werden kann. Ferner lassen sich andere Halbleitermaterialien als Silicium anwenden. Der Halbleiterkörper kann auch aus mehr als einem Halbleitermaterial bestehen, in welchem Falle ein oder mehrere Übergänge "Hetero-Übergänge^H sind, z.B. zwischen ΑγγγΒγ-Verbindungen oder -Mischkristallen. Ferner können innerhalb der Zone 5 nicht nur die Zone 20 (siehe Fig.-8), i sondern auch mehrere Zonen angebracht'werden, z.B. zum Herstellen von pnpn-Strukturen usw. Die Struktur nach Fig.8 kann ferner auch als opto-elektronischer Transistor ausgebildet werden, in welchem Falle der in der Durchlaßrichtung polarisierte Übergang 23 Rekombinationastrahlung aussendet, die am Übergang 6 in ladungsträgerenergie umgewandelt wird.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche:

1. Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper, der auf einer Oberfläche wenigstens teilweise mit einer Isolierschicht bedeckt ist und eine Unterlage des einen Leitfähigkeitstyps enthält,- auf der eine epJbaktische Schicht des anderen Leitfähigkeitetype angebracht ist, die mindestens eine Insel enthält, die von dem weiteren Teil der Schicht durch eindiffundierte Trenn-' kanäle des einen Leitfähigkeitetyps getrennt ist, die sich von der Oberfläche her bis in die Unterlage er-

* strecken, wobei in der.Insel ein Halbleiterbauelement angebracht ist, das eine an der Oberfläche angrenzende Zone des einen Leitfähigkeitstypa enthält, die vollständig von der epitaktischen Schicht des anderen Leitfähigkeitstyps umgeben wird und mit dieser einen pn-Übergang bildet und wobei in der Insel mindestens ein erster Anschlußleiter auf der epitaktiachen Schicht und mindestens ein zweiter Ansohlußleiter auf dem von dem pn-übergang umgebenen Teil der Halbleiteroberfläche angebracht sind, während unterhalb der Zone eine begrabene Sohicbt des anderen Leitfähigkeitstyps mit eirier höheren Dotierung als die epitaktische Schicht angebracht ist_r dadurch gekennzeichnet _t daß Mittel vorgesehen sind, durch welche

ψ Strahlung durch die Zone des einen Leitfähigkeitstyps auf den erwähnten pn-übergang einfallen kann, die an dem pn-übergang in elektrische Energie umgewandelt werden kann, die zwischen den erwähnten ersten und zweiten Anschlußleitern entnommen werden kann, daß der Abstand dieses pn-Überganges von der Grenzfläche zwischen der epitaktischen Schicht und der Unterlage weniger als die Absorptionslänge der am weitesten durchdringenden, umzuwandelnden Strahlung beträgt und daß die begrabene Schicht sich praktisch vollständig in der Unterlage erstreckt.

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2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die begrabene Schicht sich in der Unterlage über eine Tiefe erstreckt, die mindestens eine Diffusionelänge, vorzugsweise mindestens zwei Diffusionslängen der erzeugten Minderheitsladungsträger "beträgt.

3. Halbleiterbauelement nach Anspruch"! oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Zone des einen Leitfähigkeitstyps mit einem Anschlußleiter versehen ist.

4. Halbleiterbauelement nach einem oder mehreren der vor- " ■ " hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der-erwähnten Zone des einen Leitfähigkeitstyps eine zweite Oberflächenzone des anderen Leitfähigkeitstyps angebracht ist, die vollständig von der ersten Zone umgeben wird und damit einen zweiten pnübergang bildet.

5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zone mit einem Anschlußleiter versehen ist.,

6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekenn- | zeichnet, daß der zweite pn-übergang ein phbtoempfindlicher pn-übergang ist, wobei die Strahlung, die an diesem zweiten pn-übergang in elektrische Energie umgewandelt wird, hauptsächlich kürzere Wellenlänge aufweist als die Strahlung, die am ersten pn-übergang umgewandelt wird, zufolge des verschiedenen Abstandes der pn-Übergänge zur Oberfläche.

7. Halbleiterbauelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus Silioium besteht, daß der

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Abstand des strahlungsempfindlichen pn-Übergauges von der erwähnten Grenzfläche kleiner als 10 yum ist und daß die begrabene Schicht sich in der unterlage über eine Tiefe von mehr als 5/um erstreckt.

8. Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterbauelement

nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über dem pn-übergang zwischen Insel und Unterlage eine Spannung in der Rückwärtsrichtung angelegt wird.

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9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bestrahlung des strahlungsempfindlichen pn-Überganges zwischen dem erwähnten ersten und zweiten Anschlußleiter ein Spannungsuntersohied entnommen wird.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem ersten und einem zweiten Anschlußleiter ein Spannungsunterschied angelegt wird, wodurch der erwähnte pn-übergang zwischen der Zone des einen LeitfMhigkeitstyps und der epitaktischen Schicht des anderen Leitfähigkeitstyps in der Rückwärtsrichtung polarisiert wird. ·

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