JPS59107578A - 半導体光電変換装置 - Google Patents
半導体光電変換装置Info
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- JPS59107578A JPS59107578A JP57217527A JP21752782A JPS59107578A JP S59107578 A JPS59107578 A JP S59107578A JP 57217527 A JP57217527 A JP 57217527A JP 21752782 A JP21752782 A JP 21752782A JP S59107578 A JPS59107578 A JP S59107578A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体光電変換装置に関するものである。
従来の半導体光電変換装置としては、本願発明者の一人
によるｐ−ｉ−ｎフオトダイオードアバランシエフオト
ダイオードというダイオードの他にバイポーラフオトト
ランジスタ等が知られている。高感度、高速で低雑音の
フオトトランジスタとして既に本発明者による低不純物
密度ないしは真性半導体のチヤンネルを有する電界効果
トランジスタ及び静電誘導トランジスタ（以下ＳＩＴと
呼ぶ）が特願昭５３−８６５７２号、特願昭５３−８７
９８８号 、特願昭５６−１９２４１ ７号、赤外光に対して特願昭５６−１９４２８６号、更
にこれらの特性を向上させる構造として特願昭５７−１
５３４２９号「半導体光電変換装置」に開示されくいく
、非常に高感度、高速であるために、従来のバイポーラ
フオトトランジスタよりも特性が非常に良い。
によるｐ−ｉ−ｎフオトダイオードアバランシエフオト
ダイオードというダイオードの他にバイポーラフオトト
ランジスタ等が知られている。高感度、高速で低雑音の
フオトトランジスタとして既に本発明者による低不純物
密度ないしは真性半導体のチヤンネルを有する電界効果
トランジスタ及び静電誘導トランジスタ（以下ＳＩＴと
呼ぶ）が特願昭５３−８６５７２号、特願昭５３−８７
９８８号 、特願昭５６−１９２４１ ７号、赤外光に対して特願昭５６−１９４２８６号、更
にこれらの特性を向上させる構造として特願昭５７−１
５３４２９号「半導体光電変換装置」に開示されくいく
、非常に高感度、高速であるために、従来のバイポーラ
フオトトランジスタよりも特性が非常に良い。
本願発明は、少なくとも２つ以上の機能の異なるゲート
電極を有する低不純物密度ないしは真性半導体のチヤン
ネルを有する電界効果トランジスタ乃至はＳＩＴに関す
るものであり、光感度が高く、周波数特性が良く高速な
半導体光電変換装置を提供する。
電極を有する低不純物密度ないしは真性半導体のチヤン
ネルを有する電界効果トランジスタ乃至はＳＩＴに関す
るものであり、光感度が高く、周波数特性が良く高速な
半導体光電変換装置を提供する。
従来の少なくとも１つ以上の複数のゲートを有する本発
明者による半導体光電交換装置を第１図（ａ）乃至（ｄ
）に示す。１はＳｉのｎ＋基板、２はチヤンネルとなる
べき低抵抗なｎ−層乃至は真性半導体のｉ層、３は高不
純物密度のチヤンネルとは反対導電型の第１のゲート領
域、４は３と同様に高不純物密度のチヤンネルとは反対
導電型の第２のゲート領域、５は１と同導電型の高不純
物密度領域、７、１０はそれぞれチヤンネルの主電流通
路の１と５の電極、８は第１のゲート領域３のゲート電
極、９は第２のゲート領域４のゲート電極、６は７、８
、９の電極を分離するためのたとえばＳｉＯ２、Ｓｉ３
Ｎ４等の周知の絶縁と表面保護の作用を有する絶縁膜層
乃至は絶縁層の多層膜である。
明者による半導体光電交換装置を第１図（ａ）乃至（ｄ
）に示す。１はＳｉのｎ＋基板、２はチヤンネルとなる
べき低抵抗なｎ−層乃至は真性半導体のｉ層、３は高不
純物密度のチヤンネルとは反対導電型の第１のゲート領
域、４は３と同様に高不純物密度のチヤンネルとは反対
導電型の第２のゲート領域、５は１と同導電型の高不純
物密度領域、７、１０はそれぞれチヤンネルの主電流通
路の１と５の電極、８は第１のゲート領域３のゲート電
極、９は第２のゲート領域４のゲート電極、６は７、８
、９の電極を分離するためのたとえばＳｉＯ２、Ｓｉ３
Ｎ４等の周知の絶縁と表面保護の作用を有する絶縁膜層
乃至は絶縁層の多層膜である。
第１図（ａ）に示す従来の半導体光電変換装置は第１の
ゲート領域と第２のゲート領域が主電極領域５に対称に
作られているために、ゲートと主電極間の拡散電位は同
じで、２つのゲートの機能の分離が困難であつた。更に
第１図（ｂ）乃至（ｃ）に示す従来の半導体光電変換装
置は、第１のゲート領域と主電極領域５と間隔（Ｗ１）
を第２のゲート領域と主電極領域５との間隔（Ｗ２）を
Ｗ１＞Ｗ２とすることにより、第１のゲート領域にのみ
光によるキヤリアが蓄積され易い構造としたもので第１
図（ａ）に示される従来の半導体光電変換素子よりも光
特性が改良される。
ゲート領域と第２のゲート領域が主電極領域５に対称に
作られているために、ゲートと主電極間の拡散電位は同
じで、２つのゲートの機能の分離が困難であつた。更に
第１図（ｂ）乃至（ｃ）に示す従来の半導体光電変換装
置は、第１のゲート領域と主電極領域５と間隔（Ｗ１）
を第２のゲート領域と主電極領域５との間隔（Ｗ２）を
Ｗ１＞Ｗ２とすることにより、第１のゲート領域にのみ
光によるキヤリアが蓄積され易い構造としたもので第１
図（ａ）に示される従来の半導体光電変換素子よりも光
特性が改良される。
このような従来の半導体光電変換装置の表面の概略図を
第１図（ｄ）に示す。３は第１ゲートの電極、９は第２
ゲートの電極、７は主電極の電極である。このような配
線パターンでは点線で囲まれた部分３０とそうでない部
分では、ゲート領域３、４と主電極領域５の間の距離が
異つているために、ＳＩＴの特性が変化し、均一に動作
しないということが明らかになつた。
第１図（ｄ）に示す。３は第１ゲートの電極、９は第２
ゲートの電極、７は主電極の電極である。このような配
線パターンでは点線で囲まれた部分３０とそうでない部
分では、ゲート領域３、４と主電極領域５の間の距離が
異つているために、ＳＩＴの特性が変化し、均一に動作
しないということが明らかになつた。
本願発明の目的は第１、第２のゲート領域による機能を
能率よく分離し、光により励起されたキヤリアの蓄積を
専ら第１ゲート領域により行なうことで光感度特性、光
応答性を良くした半導体光電変換装置を得ることにある
。
能率よく分離し、光により励起されたキヤリアの蓄積を
専ら第１ゲート領域により行なうことで光感度特性、光
応答性を良くした半導体光電変換装置を得ることにある
。
以下図間を参照して本願発明を詳細に説明する。
第２図（ａ）乃至（ｄ）は本願発明の基本構造を示すと
同時にともに本願発明の半導体光電変換装置の実施例で
ある。第２図（ａ）乃至（ｂ）は本願発明の半導体光電
変換装置の表面図である。第２図（ａ）では７の主電極
（ソース乃至はドレイン以下同じ）を４つの部分に分割
して第１のゲート領域と第２のゲート領域とは常にＷ１
、Ｗ２（Ｗ１＞Ｗ２）という関係を満たすようにしてい
る。
同時にともに本願発明の半導体光電変換装置の実施例で
ある。第２図（ａ）乃至（ｂ）は本願発明の半導体光電
変換装置の表面図である。第２図（ａ）では７の主電極
（ソース乃至はドレイン以下同じ）を４つの部分に分割
して第１のゲート領域と第２のゲート領域とは常にＷ１
、Ｗ２（Ｗ１＞Ｗ２）という関係を満たすようにしてい
る。
第２図（ｂ）においては、円形状の電極構造として、動
作の有効面積を増した構造の実施例である。主電極７、
第１のゲート電極８、第２のゲート電極はよく知られた
絶縁膜分離、多層配線によつてボ■デイングパツドを設
けても良いことは勿論である。第２図（ｃ）は、第２図
（ａ）乃至（ｂ）のａ−ａ′に沿つた部分の断面図であ
る。主電極領域５のｎ＋領域は第２図（ａ）乃至（ｂ）
において電極７以外のところには形成されないように燐
ないしは砒素の選択拡散法もしくはイオン注入法によつ
て形成した。
作の有効面積を増した構造の実施例である。主電極７、
第１のゲート電極８、第２のゲート電極はよく知られた
絶縁膜分離、多層配線によつてボ■デイングパツドを設
けても良いことは勿論である。第２図（ｃ）は、第２図
（ａ）乃至（ｂ）のａ−ａ′に沿つた部分の断面図であ
る。主電極領域５のｎ＋領域は第２図（ａ）乃至（ｂ）
において電極７以外のところには形成されないように燐
ないしは砒素の選択拡散法もしくはイオン注入法によつ
て形成した。
第２図（ｄ）は、光電流を沢山取りたいときのためにマ
ルチチヤンネルとした実施例を示す平面図である。主電
極７、第１のゲート電極８、第２のゲート電極９は周知
の方法で配線できることはいうまでもない。第２図（ｄ
）に示した実施例を更に詳しく説明すると複数の光検出
装置が並列に動作されたマルチチヤンネル構造の光検出
装置と考えることができる。光によつて発生したキヤリ
ア（正■）がたどるのはｐ＋ゲートの領域であり、第１
ゲート８及び第２ゲート９のいずれにもたまる確率があ
るが、特定の第１ゲート８にのみ光情報としてのキヤリ
アをためる構造的工夫がなされているのは本願発明者の
■人による従来例と同様である。例えば第２ゲート９の
上には遮光用の手段を設け、第１ゲート８及びその近傍
のチヤンネルにのみ光が侵入されればよく、また主電極
７のｎ＋拡散領域の位置は第１、第２のゲートの中央で
はなく所定の寸法だけ第２ゲート領域９側に近い方が良
い。
ルチチヤンネルとした実施例を示す平面図である。主電
極７、第１のゲート電極８、第２のゲート電極９は周知
の方法で配線できることはいうまでもない。第２図（ｄ
）に示した実施例を更に詳しく説明すると複数の光検出
装置が並列に動作されたマルチチヤンネル構造の光検出
装置と考えることができる。光によつて発生したキヤリ
ア（正■）がたどるのはｐ＋ゲートの領域であり、第１
ゲート８及び第２ゲート９のいずれにもたまる確率があ
るが、特定の第１ゲート８にのみ光情報としてのキヤリ
アをためる構造的工夫がなされているのは本願発明者の
■人による従来例と同様である。例えば第２ゲート９の
上には遮光用の手段を設け、第１ゲート８及びその近傍
のチヤンネルにのみ光が侵入されればよく、また主電極
７のｎ＋拡散領域の位置は第１、第２のゲートの中央で
はなく所定の寸法だけ第２ゲート領域９側に近い方が良
い。
このような分割ゲート構造の静電誘導トランジスタでは
光によつて発生されたキヤリアを蓄積させる第１ゲート
領域の寸法は蓄積されるキヤリアの拡散長以内でなけれ
ばならない。それはもしも拡散長以上の寸法の場合には
、拡散距離以外の領域が存在し、その領域をキヤリアが
走る際には無駄な消費電力となり、効率が悪くなるから
である。従つて入射光を効率よく受光するためには第２
図（ａ）のように四角形の構造の場合には第１ゲート８
の一辺の寸法は蓄積されるキヤリアの拡散距離以内とな
つている。また第２図（ｂ）のように円型の構造の場合
には第１ゲート８の直径は蓄積されるキヤリアの拡散長
以内とする。
光によつて発生されたキヤリアを蓄積させる第１ゲート
領域の寸法は蓄積されるキヤリアの拡散長以内でなけれ
ばならない。それはもしも拡散長以上の寸法の場合には
、拡散距離以外の領域が存在し、その領域をキヤリアが
走る際には無駄な消費電力となり、効率が悪くなるから
である。従つて入射光を効率よく受光するためには第２
図（ａ）のように四角形の構造の場合には第１ゲート８
の一辺の寸法は蓄積されるキヤリアの拡散距離以内とな
つている。また第２図（ｂ）のように円型の構造の場合
には第１ゲート８の直径は蓄積されるキヤリアの拡散長
以内とする。
一方、周波数特性の点でも本願発明による光検出装置は
配慮がなされている。実験結果によればｆＴ＝１０９（
Ｈ２）程度のものが得られているが、周波数特性を向上
させるために第１ゲート領域の面積が小さく、単位面積
当りの主電極領域７の■■ソース拡散の長さがなるべく
長くなるように設計されている。一例として、第１ゲー
トの面積は５０μ×５０μ、第１ゲートと第２ゲートの
間隔は４μ〜１０μ、第１ゲートの周りの四辺に配置さ
れた主電極領域７のｎ′ソース拡散の全体の長さは１０
０μとなつており、第１ゲートの容量は２〜３ｐＦ、１
μＷ／ｃｍ２の光照射時の出力電流は数ｍＡで、ｆＴ≒
１０９ＨＺの特性が得られている。第２ゲートは一定電
位もしくは電気的に浮遊状態のいずれにても使用可能で
あり、特に一定電位状態の場合には第２ゲートの容量は
周波数特性には無関係であるのも、周波数特性が良好と
なる一因である。
配慮がなされている。実験結果によればｆＴ＝１０９（
Ｈ２）程度のものが得られているが、周波数特性を向上
させるために第１ゲート領域の面積が小さく、単位面積
当りの主電極領域７の■■ソース拡散の長さがなるべく
長くなるように設計されている。一例として、第１ゲー
トの面積は５０μ×５０μ、第１ゲートと第２ゲートの
間隔は４μ〜１０μ、第１ゲートの周りの四辺に配置さ
れた主電極領域７のｎ′ソース拡散の全体の長さは１０
０μとなつており、第１ゲートの容量は２〜３ｐＦ、１
μＷ／ｃｍ２の光照射時の出力電流は数ｍＡで、ｆＴ≒
１０９ＨＺの特性が得られている。第２ゲートは一定電
位もしくは電気的に浮遊状態のいずれにても使用可能で
あり、特に一定電位状態の場合には第２ゲートの容量は
周波数特性には無関係であるのも、周波数特性が良好と
なる一因である。
第３図（ａ）乃至（ｂ）に示すのは本願発明の別の実施
例で第２ゲート４とソース７の間に形成される拡散電位
を第１ゲート３とソース７の間に形成される拡散電位よ
りも大きくするための実施例であつて。第３図（ａ）で
は、第２ゲートとソース７の間の不純物密度を高くした
領域１４を設けることによつて、第３図（ｂ）は第２ゲ
ートの大きさを第１ゲートよりも大きくすることによつ
てそれぞれ実現している。第３図（ａ）乃至（ｂ）では
第２ゲート上の電極９を光が照射されないようにしてい
る。
例で第２ゲート４とソース７の間に形成される拡散電位
を第１ゲート３とソース７の間に形成される拡散電位よ
りも大きくするための実施例であつて。第３図（ａ）で
は、第２ゲートとソース７の間の不純物密度を高くした
領域１４を設けることによつて、第３図（ｂ）は第２ゲ
ートの大きさを第１ゲートよりも大きくすることによつ
てそれぞれ実現している。第３図（ａ）乃至（ｂ）では
第２ゲート上の電極９を光が照射されないようにしてい
る。
このようにすることにより、光照射によつて励起された
キヤリアは能率よく第１ゲート領域へ蓄積され、第２ゲ
ート領域へは蓄積されにくくなり、光感度が増大する。
キヤリアは能率よく第１ゲート領域へ蓄積され、第２ゲ
ート領域へは蓄積されにくくなり、光感度が増大する。
第４図乃至第６図は、第１ゲート上にコンデンサをつけ
た半導体光電変換素子の実施例である。第４図（ａ）に
示される実施例中、第１ゲート領域上のコンデンサはＳ
ｉ３Ｎ４膜２１とリンを添加した多結晶シリコン膜乃至
は透明電極となるＳｎＯ２膜２２より形成されている。
た半導体光電変換素子の実施例である。第４図（ａ）に
示される実施例中、第１ゲート領域上のコンデンサはＳ
ｉ３Ｎ４膜２１とリンを添加した多結晶シリコン膜乃至
は透明電極となるＳｎＯ２膜２２より形成されている。
２０は表面保護用のＰＳＧ膜である。２３は２２と同じ
で、リンドープの多結晶シリコン膜乃至はＳｎＯ２膜に
よるソース電極である。
で、リンドープの多結晶シリコン膜乃至はＳｎＯ２膜に
よるソース電極である。
第４図（ｂ）は第４図（ａ）の表面の一実施例である。
３２はソースの電極配線部分である。
第５図乃至第６図はプレーナ構造ではなく、化学エツチ
ング、ＬＯＣＯＳ法乃至はプラズマエツチング法等によ
り、第１ゲート乃至は第２ゲートとソース１を同一平面
上に形成していない実施例である。記号は第４図の実施
例と対応している。
ング、ＬＯＣＯＳ法乃至はプラズマエツチング法等によ
り、第１ゲート乃至は第２ゲートとソース１を同一平面
上に形成していない実施例である。記号は第４図の実施
例と対応している。
第５図の実施例では、ＬＯＣＯＳ法により第１、第２の
ゲート領域を堀下げて形成したものである。第６図の実
施例ではプラズマエツチング法により第２ゲート領域を
堀下げて形成したものである。
ゲート領域を堀下げて形成したものである。第６図の実
施例ではプラズマエツチング法により第２ゲート領域を
堀下げて形成したものである。
ゲート・ソース間容量が減少し、ゲート・ソース間の耐
圧も向上し、周波数特性が良くなり高速が動作をするよ
うになる。
圧も向上し、周波数特性が良くなり高速が動作をするよ
うになる。
以上の実施例において第２ゲートとソース間の拡散電位
を第１ゲートとソース間の拡散電位より大きくするため
に、Ｗ１＞Ｗ２とすることの他に、（１）第２ゲートの
不純物密度を第１ゲートの不純物密度より高くすること
、（２）第２ゲートとソース近傍の不純物密度を他のチ
ヤンネル領域より多くすること、（３）第２ゲート、第
２ゲート近傍のチヤンネル領域に遮光膜を形成すること
を組合せて行なうことができることは今まで述べてきた
ことから明らかである。
を第１ゲートとソース間の拡散電位より大きくするため
に、Ｗ１＞Ｗ２とすることの他に、（１）第２ゲートの
不純物密度を第１ゲートの不純物密度より高くすること
、（２）第２ゲートとソース近傍の不純物密度を他のチ
ヤンネル領域より多くすること、（３）第２ゲート、第
２ゲート近傍のチヤンネル領域に遮光膜を形成すること
を組合せて行なうことができることは今まで述べてきた
ことから明らかである。
第５図の実施例では第１、第２ゲート領域をＬＯＣＯＳ
法で形成しているが、第２ゲート領域のみＬＯＣＯＳ法
で形成しても良い。
法で形成しているが、第２ゲート領域のみＬＯＣＯＳ法
で形成しても良い。
第６図の実施例ではプラズマエツチング法により、第１
、第２ゲート領域を表面より堀下げて形成しているが、
第２ゲート領域のみプラズマエツチング法で形成しても
良い。
、第２ゲート領域を表面より堀下げて形成しているが、
第２ゲート領域のみプラズマエツチング法で形成しても
良い。
以上述べてきた組合せにより堀込んだ第１、第２ゲート
領域を形成しても良いことは勿論である。又、第５図、
第６図共に第１ゲート領域にＭＩＳ構造のキヤパシタン
スを形成しているが、ＭＩＳキヤパンタンスのない第２
図のような半導体光電変換として実施しても良いことは
勿論である。
領域を形成しても良いことは勿論である。又、第５図、
第６図共に第１ゲート領域にＭＩＳ構造のキヤパシタン
スを形成しているが、ＭＩＳキヤパンタンスのない第２
図のような半導体光電変換として実施しても良いことは
勿論である。
ソースの不純物密度はおおよそ１×１０１８ｃｍ−３以
上、ゲートの不純物密度は１×１０１８ｃｍ−３以上、
チヤンネルの不純物密度はおおよそ１０１０ｃｍ−３台
から１０１６ｃｍ−３程度とすれば良い。
上、ゲートの不純物密度は１×１０１８ｃｍ−３以上、
チヤンネルの不純物密度はおおよそ１０１０ｃｍ−３台
から１０１６ｃｍ−３程度とすれば良い。
第７図には本願発明の半導体光電変換装置のパルスによ
り光信号の検出回路を示す。用いた素子は第５図に示す
実施例のものである。第７図（ａ）において４０は本発
明の半導体光電変換装置で、４１は第２ゲート端子、４
２は第１ゲート端子、４３は第２ゲートに設けられたコ
ンデンサ、４４はソース端子、４５はドレイン端子、４
６は負荷抵抗、４７はドレイン・ソース電源ＶＤＳ、４
８は第１ゲートに加えるゲートパルス電源、４９は出力
端子である。
り光信号の検出回路を示す。用いた素子は第５図に示す
実施例のものである。第７図（ａ）において４０は本発
明の半導体光電変換装置で、４１は第２ゲート端子、４
２は第１ゲート端子、４３は第２ゲートに設けられたコ
ンデンサ、４４はソース端子、４５はドレイン端子、４
６は負荷抵抗、４７はドレイン・ソース電源ＶＤＳ、４
８は第１ゲートに加えるゲートパルス電源、４９は出力
端子である。
ＶＤＳ＝０．２Ｖ、負荷抵抗１ＫΩ、４１の第２ゲート
端子開放のときにφＧとして第７図（ｂ）に示すような
２Ｖのパルス列を加えることにより光電変換が行なえ、
おおよそ２０ｐＷの入力光で１ｍＶの出力電圧が得られ
た。第７図（ｃ）はその時の入射光強度と出力電圧の関
係を示している。Ａは第２ゲートとソース間を開放、Ｂ
は第２ゲートとソース間に１ＭΩの抵抗を接続した時の
ものである。
端子開放のときにφＧとして第７図（ｂ）に示すような
２Ｖのパルス列を加えることにより光電変換が行なえ、
おおよそ２０ｐＷの入力光で１ｍＶの出力電圧が得られ
た。第７図（ｃ）はその時の入射光強度と出力電圧の関
係を示している。Ａは第２ゲートとソース間を開放、Ｂ
は第２ゲートとソース間に１ＭΩの抵抗を接続した時の
ものである。
従来の半導体光電変換装置である第１図（ｂ）の構造の
ものと比較して本願発明の半導体光電変換装置はＶＤＳ
は１／２以下、読み出しパルス電圧は１／２以下で動作
し、光感度特性と消費電力が小さくなつていて、非常に
高速で動作することがわかつた。
ものと比較して本願発明の半導体光電変換装置はＶＤＳ
は１／２以下、読み出しパルス電圧は１／２以下で動作
し、光感度特性と消費電力が小さくなつていて、非常に
高速で動作することがわかつた。
第２ゲートとソース間を短絡しても第２ゲートによる光
検出は正常に動作し、この場合、第２ゲート・ソース間
の容量は無視することができ、ゲート・ソース間の浮遊
容量は大幅に減少することにより、第１ゲートの面積を
大きくする余裕が生ずる。第１ゲートの面積を大きくで
きることにより、強い光が照射されても、光信号の飽和
は生じにくくなるという利点も生じる。
検出は正常に動作し、この場合、第２ゲート・ソース間
の容量は無視することができ、ゲート・ソース間の浮遊
容量は大幅に減少することにより、第１ゲートの面積を
大きくする余裕が生ずる。第１ゲートの面積を大きくで
きることにより、強い光が照射されても、光信号の飽和
は生じにくくなるという利点も生じる。
従来の第１図（ｂ）の構造の半導体光電変換装置の場合
、おおよそ１０μＷ／ｃｍ２位で出力飽和が生じるのに
対して、第７図（ｃ）に示されるようにおおよそ１００
μＷ／ｃｍ２まで出力飽和が生じない。フオトダイオー
ドとＭＯＳトランジスタのスイツチングによる光電変換
装置と比較して、露光量に対する出力電圧の飽和特性は
おおよそ１０倍位良くなつている。
、おおよそ１０μＷ／ｃｍ２位で出力飽和が生じるのに
対して、第７図（ｃ）に示されるようにおおよそ１００
μＷ／ｃｍ２まで出力飽和が生じない。フオトダイオー
ドとＭＯＳトランジスタのスイツチングによる光電変換
装置と比較して、露光量に対する出力電圧の飽和特性は
おおよそ１０倍位良くなつている。
以上第２図乃至第７図まで示した本願発明の実施例は、
製造が容易であることとほぼ縦型に形成されているため
素子寸法を小さくできること、ゲートが分割され且つ特
定のゲートにのみ光検出の機能を持たせる構造の導入に
より、従来のものに比べてより微弱光側の感度が良好な
こと、消費電力が小さいこと、露光量増加に伴なう出力
飽和特性が良好、高速で動作するという優れに特長を有
している。
製造が容易であることとほぼ縦型に形成されているため
素子寸法を小さくできること、ゲートが分割され且つ特
定のゲートにのみ光検出の機能を持たせる構造の導入に
より、従来のものに比べてより微弱光側の感度が良好な
こと、消費電力が小さいこと、露光量増加に伴なう出力
飽和特性が良好、高速で動作するという優れに特長を有
している。
本願発明の主旨を利用したデバイス構造は種々考えられ
、第１ゲート上にコンデンサ、コンデンサと抵抗の組合
せを設定してもよく、また他のＭＯＳ型トランジスタも
しくはＳＩＴ、ＦＥＴを接続した高速な光検出器もあり
うる。
、第１ゲート上にコンデンサ、コンデンサと抵抗の組合
せを設定してもよく、また他のＭＯＳ型トランジスタも
しくはＳＩＴ、ＦＥＴを接続した高速な光検出器もあり
うる。
第２のゲートにはフローテイングとする方式、一定バイ
アスを加える方式もしくは大きなコンデンサを付加する
方式等々と可能である。又、ｎチヤンネル型のみではな
くｐチヤンネル型も可能であり、材料もＳｉに限定され
ず、Ｇｅ、化合物半導体（ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族
あるいは混品）でも良いことは勿論である。
アスを加える方式もしくは大きなコンデンサを付加する
方式等々と可能である。又、ｎチヤンネル型のみではな
くｐチヤンネル型も可能であり、材料もＳｉに限定され
ず、Ｇｅ、化合物半導体（ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族
あるいは混品）でも良いことは勿論である。
本願発明の半導体光電変換装置は、赤外領域から可視光
に限らす、チヤンネル中に重金属を添加して遠赤外に感
する不純物■位を禁制帯中に作れば、遠赤外光の検出も
できる。波長の短いｘ線の検出も可能であるし、電子、
正孔対を生成する高エネルギー粒子（α線、β線）等の
検出も可能であつて、工業的価値の非常に高いものであ
る。
に限らす、チヤンネル中に重金属を添加して遠赤外に感
する不純物■位を禁制帯中に作れば、遠赤外光の検出も
できる。波長の短いｘ線の検出も可能であるし、電子、
正孔対を生成する高エネルギー粒子（α線、β線）等の
検出も可能であつて、工業的価値の非常に高いものであ
る。
第１図は従来の分割ゲートＳＩＴによる光電変換装置で
（ａ）はソース位置がゲート間の中央に入つている構造
例、（ｂ）はソース位置がゲート間の中央に入つていな
い構造例で、特定のゲートの方に感度と持たせる工夫が
なされた例、（ｃ）はゲートの深さがソースの深さより
深く形成された例。（ｄ）は従来例の平面図の一例、第
２図は本発明の実施例で（ａ）は四角形のデバイス構造
、（ｂ）は円形のデバイス構造の例、（ｃ）は（ａ）（
ｂ）のａ−ａ′に沿う断面構造例、（ｄ）はマルチチヤ
ンネルとした素子例の平面図、第３図は本願発明の別な
実施例で（ａ）は第２ゲート近傍のチヤンネルの不純物
密度を第１ゲート近傍のチヤンネルの不純物密度より高
くしてある実施例、（ｂ）は第２ゲートの拡散深さが第
１ゲートの拡散深さよりも深く形成された実施例、第４
図は第１ゲートにキヤパシタを内蔵した本願発明の実施
例で（ａ）は素子断面構造、（ｂ）は素子平面図、第５
図は第１ゲートにキヤパシタを内蔵した本願発明の別な
実施例第６図は第１ゲートにキヤパシタを内蔵した本願
発明の更に別な実施例、第７図は本願発明の実施例の実
施結果の説明図で、（ａ）は動作回路、（ｂ）は動作波
形、（ｃ）は光出力電圧と入射光強度の関係を示す図で
ある。 特許出願人
（ａ）はソース位置がゲート間の中央に入つている構造
例、（ｂ）はソース位置がゲート間の中央に入つていな
い構造例で、特定のゲートの方に感度と持たせる工夫が
なされた例、（ｃ）はゲートの深さがソースの深さより
深く形成された例。（ｄ）は従来例の平面図の一例、第
２図は本発明の実施例で（ａ）は四角形のデバイス構造
、（ｂ）は円形のデバイス構造の例、（ｃ）は（ａ）（
ｂ）のａ−ａ′に沿う断面構造例、（ｄ）はマルチチヤ
ンネルとした素子例の平面図、第３図は本願発明の別な
実施例で（ａ）は第２ゲート近傍のチヤンネルの不純物
密度を第１ゲート近傍のチヤンネルの不純物密度より高
くしてある実施例、（ｂ）は第２ゲートの拡散深さが第
１ゲートの拡散深さよりも深く形成された実施例、第４
図は第１ゲートにキヤパシタを内蔵した本願発明の実施
例で（ａ）は素子断面構造、（ｂ）は素子平面図、第５
図は第１ゲートにキヤパシタを内蔵した本願発明の別な
実施例第６図は第１ゲートにキヤパシタを内蔵した本願
発明の更に別な実施例、第７図は本願発明の実施例の実
施結果の説明図で、（ａ）は動作回路、（ｂ）は動作波
形、（ｃ）は光出力電圧と入射光強度の関係を示す図で
ある。 特許出願人
Claims (3)
- （１）高不純物密度な主電極領域のソース及びドレイン
と主電極領域の間の主電極領域と同導電型の高抵抗ない
しは真性半導体領域を電流通路として具え、前記電流通
路中に主電極領域とは反対導電型の高不純物密度領域か
らなる主電流を制御する複数のゲート領域を具えたこと
を特徴とする電界効果トランジスタないしは静電誘導ト
ランジスタ型光電変換装置において、ソースの両側のゲ
ートのうち１つの第１のゲート領域と主電極領域のソー
ス乃至はドレインとの距離をＷ１、前記とは別のゲート
領域と前記主電極領域のソース乃至はドレインとの距離
をＷ２としたときに、Ｗ１＞Ｗ２となること及び前記第
１ゲート領域の寸法が少なくとも拡散長よりも小さいこ
とを特徴とした半導体光電変換装置。 - （２）前記第１のゲート領域上にキヤパンタンスを内蔵
させた構造を有する前記特許請求の範囲第１項記載の半
導体光電変換装置。 - （３）前記第１のゲート領域上にＳｎＯ２／シリ■ン窒
化膜／Ｓｉからなるキヤパンタンスを内蔵させた構造を
有する前記特許請求の範囲第１項記載の半導体光電変換
装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57217527A JPS59107578A (ja) | 1982-12-11 | 1982-12-11 | 半導体光電変換装置 |
| NL8304254A NL192900C (nl) | 1982-12-11 | 1983-12-09 | Foto-elektrische halfgeleideromzetter. |
| US06/559,763 US4651180A (en) | 1982-12-11 | 1983-12-09 | Semiconductor photoelectric transducer |
| DE3344637A DE3344637C2 (de) | 1982-12-11 | 1983-12-09 | Photoelektrischer Halbleiterwandler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57217527A JPS59107578A (ja) | 1982-12-11 | 1982-12-11 | 半導体光電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107578A true JPS59107578A (ja) | 1984-06-21 |
| JPS6329425B2 JPS6329425B2 (ja) | 1988-06-14 |
Family
ID=16705636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57217527A Granted JPS59107578A (ja) | 1982-12-11 | 1982-12-11 | 半導体光電変換装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4651180A (ja) |
| JP (1) | JPS59107578A (ja) |
| DE (1) | DE3344637C2 (ja) |
| NL (1) | NL192900C (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59108372A (ja) * | 1982-12-13 | 1984-06-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体光検出装置及びその製造方法 |
| JPS6286879A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-21 | Res Dev Corp Of Japan | 半導体光電変換装置の製造方法 |
| WO2007094493A1 (ja) * | 2006-02-14 | 2007-08-23 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 光電界効果トランジスタ、及びそれを用いた集積型フォトディテクタ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0666446B2 (ja) * | 1984-03-29 | 1994-08-24 | オリンパス光学工業株式会社 | 固体撮像素子 |
| GB2176935B (en) * | 1985-06-21 | 1988-11-23 | Stc Plc | Photoconductor |
| JP2504504B2 (ja) * | 1988-01-29 | 1996-06-05 | 財団法人半導体研究振興会 | 光電変換装置 |
| US4958207A (en) * | 1989-03-17 | 1990-09-18 | Loral Fairchild Corporation | Floating diode gain compression |
| US4967249A (en) * | 1989-03-17 | 1990-10-30 | Loral Fairchild Corporation | Gain compression photodetector array |
| DE69124251T2 (de) * | 1990-01-31 | 1997-07-03 | Bando Kiko Co | Maschine zum Bearbeiten von Glasscheiben |
| US5055667A (en) * | 1990-06-21 | 1991-10-08 | Loral Fairchild Corporation | Non-linear photosite response in CCD imagers |
| JPH05328225A (ja) * | 1992-05-15 | 1993-12-10 | Sony Corp | 増幅型固体撮像装置 |
| JPH08204191A (ja) * | 1995-01-20 | 1996-08-09 | Sony Corp | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
| US6410970B1 (en) * | 2000-03-22 | 2002-06-25 | Ophir Rf, Inc. | Semiconductor device having a P-N junction with a photosensitive region |
| US6359324B1 (en) * | 2000-03-22 | 2002-03-19 | Ophir Rf, Inc. | Push-pull configurations for semiconductor device having a pn-junction with a photosensitive region |
| FR2852147B1 (fr) * | 2003-03-06 | 2005-09-30 | Commissariat Energie Atomique | Matrice de pixels detecteurs integree sur circuit de lecture de charges |
| US20070235877A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Miriam Reshotko | Integration scheme for semiconductor photodetectors on an integrated circuit chip |
| US7700975B2 (en) * | 2006-03-31 | 2010-04-20 | Intel Corporation | Schottky barrier metal-germanium contact in metal-germanium-metal photodetectors |
| US20080001181A1 (en) * | 2006-06-28 | 2008-01-03 | Titash Rakshit | Complementarily doped metal-semiconductor interfaces to reduce dark current in MSM photodetectors |
| TW200837965A (en) * | 2007-03-05 | 2008-09-16 | Univ Nat Taiwan | Photodetector |
| JP5565915B2 (ja) * | 2009-04-09 | 2014-08-06 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 知的な照明制御システム |
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|---|---|---|---|---|
| US3721839A (en) * | 1971-03-24 | 1973-03-20 | Philips Corp | Solid state imaging device with fet sensor |
| JPS5323224A (en) * | 1976-08-16 | 1978-03-03 | Hitachi Ltd | Solid pickup unit |
| US4284997A (en) * | 1977-07-07 | 1981-08-18 | Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai | Static induction transistor and its applied devices |
| US4326210A (en) * | 1977-09-26 | 1982-04-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light-responsive field effect mode semiconductor devices |
| JPS5515229A (en) * | 1978-07-18 | 1980-02-02 | Semiconductor Res Found | Semiconductor photograph device |
| JPS5513924A (en) * | 1978-07-14 | 1980-01-31 | Semiconductor Res Found | Semiconductor photoelectronic conversion device |
| US4427990A (en) * | 1978-07-14 | 1984-01-24 | Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai | Semiconductor photo-electric converter with insulated gate over p-n charge storage region |
| JPH077844B2 (ja) * | 1981-11-30 | 1995-01-30 | 財団法人半導体研究振興会 | 静電誘導型半導体光電変換装置 |
| JPS5895877A (ja) * | 1981-12-01 | 1983-06-07 | Semiconductor Res Found | 半導体光電変換装置 |
| JPS5943581A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-10 | Junichi Nishizawa | 半導体光電変換装置 |
-
1982
- 1982-12-11 JP JP57217527A patent/JPS59107578A/ja active Granted
-
1983
- 1983-12-09 DE DE3344637A patent/DE3344637C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1983-12-09 NL NL8304254A patent/NL192900C/nl not_active IP Right Cessation
- 1983-12-09 US US06/559,763 patent/US4651180A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59108372A (ja) * | 1982-12-13 | 1984-06-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体光検出装置及びその製造方法 |
| JPH0468795B2 (ja) * | 1982-12-13 | 1992-11-04 | Fuji Photo Film Co Ltd | |
| JPS6286879A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-21 | Res Dev Corp Of Japan | 半導体光電変換装置の製造方法 |
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| GB2445313A (en) * | 2006-02-14 | 2008-07-02 | Nat Inst Of Advanced Ind Scien | Photo field effect transitor and intergrated photodetector using same |
| US7759698B2 (en) | 2006-02-14 | 2010-07-20 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Photo-field effect transistor and integrated photodetector using the same |
| GB2445313B (en) * | 2006-02-14 | 2011-03-23 | Nat Inst Of Advanced Ind Scien | Photo field effect transistor and integrated photodetector using same |
| JP4963120B2 (ja) * | 2006-02-14 | 2012-06-27 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 光電界効果トランジスタ，及びそれを用いた集積型フォトディテクタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3344637C2 (de) | 1994-03-03 |
| NL192900C (nl) | 1998-04-02 |
| NL192900B (nl) | 1997-12-01 |
| NL8304254A (nl) | 1984-07-02 |
| US4651180A (en) | 1987-03-17 |
| JPS6329425B2 (ja) | 1988-06-14 |
| DE3344637A1 (de) | 1984-06-14 |
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