JPS6211794B2 - - Google Patents
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- JPS6211794B2 JPS6211794B2 JP57015033A JP1503382A JPS6211794B2 JP S6211794 B2 JPS6211794 B2 JP S6211794B2 JP 57015033 A JP57015033 A JP 57015033A JP 1503382 A JP1503382 A JP 1503382A JP S6211794 B2 JPS6211794 B2 JP S6211794B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一導電形の単結晶半導体本体を具え、
この半導体本体の２個の反対向きに位置する表面
上に陽極コンタクトと陰極コンタクトとを設けた
光に感応する半導体抵抗に関するものである。
この半導体本体の２個の反対向きに位置する表面
上に陽極コンタクトと陰極コンタクトとを設けた
光に感応する半導体抵抗に関するものである。
このタイプの半導体抵抗は例えばフイリツプス
社の刊行物「ゼンゾーレン」（Sensoren），ハン
ブルグ1980年，第29〜31頁から既知である。
社の刊行物「ゼンゾーレン」（Sensoren），ハン
ブルグ1980年，第29〜31頁から既知である。
而して光に感応する半導体抵抗は通常多結晶の
材料（普通はCdS）から作られるが、このような
半導体抵抗は可成り動作がのろい。
材料（普通はCdS）から作られるが、このような
半導体抵抗は可成り動作がのろい。
これに対しシリコンやゲルマニウムのような単
結晶半導体材料の光に感応する半導体抵抗は従来
は感度が悪く、作るのに困難であつた。
結晶半導体材料の光に感応する半導体抵抗は従来
は感度が悪く、作るのに困難であつた。
本発明の目的は半導体部品の製造で慣用的なプ
レーナ技術により簡単に作ることができ、しかも
慣性が小さく、感度が良好な冒頭に記載した形式
の光に感応する半導体抵抗を提供するにある。
レーナ技術により簡単に作ることができ、しかも
慣性が小さく、感度が良好な冒頭に記載した形式
の光に感応する半導体抵抗を提供するにある。
このような本発明は陰極コンタクトの接触面積
を陽極コンタクトの接触面積よりも相当に小さく
すれば所望の電気特性が得られる事実を認識し、
この認識に基づいてなされたものである。
を陽極コンタクトの接触面積よりも相当に小さく
すれば所望の電気特性が得られる事実を認識し、
この認識に基づいてなされたものである。
本発明によれば上記目的は陰極コンタクトを半
導体本体内にあつて半導体本体と同一導電形の高
ドープされた表面領域とし、陽極コンタクトの面
積を光子放射線にさらされる側で半導体本体と接
触する陰極コンタクトの面積よりも少なくとも
1000倍大きくすることにより達成される。
導体本体内にあつて半導体本体と同一導電形の高
ドープされた表面領域とし、陽極コンタクトの面
積を光子放射線にさらされる側で半導体本体と接
触する陰極コンタクトの面積よりも少なくとも
1000倍大きくすることにより達成される。
半導体抵抗の構造をこのようにして得られる利
点は殊に作り易く経済的で、放射線感度が高く慣
性が小さいことである。
点は殊に作り易く経済的で、放射線感度が高く慣
性が小さいことである。
本発明の更に修正した実施例は特許請求の範囲
の実施態様項から明らかである。
の実施態様項から明らかである。
半導体本体はシリコンとするのが好適である
が、ゲルマニウムや金属間化合物を用いることも
できる。
が、ゲルマニウムや金属間化合物を用いることも
できる。
半導体本体はｎ形とするのが好適で、陰極コン
タクト及び陽極コンタクトはN+領域で形成す
る。
タクト及び陽極コンタクトはN+領域で形成す
る。
半導体本体の抵抗率は100Ω・cm以上でなけれ
ばならず、実用的な値は2000Ω・cmである。
ばならず、実用的な値は2000Ω・cmである。
半導体抵抗の光に対する感度をできるだけ大き
くするために半導体本体内の少数キヤリヤの体積
寿命をμsec以上にすると好適である。
くするために半導体本体内の少数キヤリヤの体積
寿命をμsec以上にすると好適である。
半導体抵抗に入射する光子放射線をできるだけ
有効に使うために、陰極コンタクトを支持し、放
射線にさらされる表面区域の面積を陰極コンタク
トの面積に比較して大きくとり、光子放射線によ
り半導体本体内に発生した電流の値が飽和値の約
70％に達するようにする。
有効に使うために、陰極コンタクトを支持し、放
射線にさらされる表面区域の面積を陰極コンタク
トの面積に比較して大きくとり、光子放射線によ
り半導体本体内に発生した電流の値が飽和値の約
70％に達するようにする。
図面につき一実施例を挙げて本発明に係る光に
感応する半導体抵抗を詳細に説明する。
感応する半導体抵抗を詳細に説明する。
第１図は本発明に係る感応する半導体抵抗の断
面図である。但し、厚さ方向の寸法は相当に誇張
してある。この半導体抵抗は単結晶の半導体本体
１を具えるが、これはシリコンとすると好適であ
る。この半導体本体１の光子放射線ｈ〓にさらさ
れる面７を光子放射線を通すパツシベーシヨン層
６で覆う。この半導体本体１の一部に陰極コンタ
クト２を形成するが、この陰極コンタクト２は半
導体本体内に拡がる導電性の高い区域であつて、
半導体本体１と同じ導電形である。この導電性の
高い区域の表面上には一部パツシベーシヨン層６
にかゝるようにして接続用のメタライズ層３を設
ける。しかし、このメタライズ層３の面積はでき
るだけ小さくし、できるだけ広い面積が光子放射
線ｈ〓にさらされるようにする。
面図である。但し、厚さ方向の寸法は相当に誇張
してある。この半導体抵抗は単結晶の半導体本体
１を具えるが、これはシリコンとすると好適であ
る。この半導体本体１の光子放射線ｈ〓にさらさ
れる面７を光子放射線を通すパツシベーシヨン層
６で覆う。この半導体本体１の一部に陰極コンタ
クト２を形成するが、この陰極コンタクト２は半
導体本体内に拡がる導電性の高い区域であつて、
半導体本体１と同じ導電形である。この導電性の
高い区域の表面上には一部パツシベーシヨン層６
にかゝるようにして接続用のメタライズ層３を設
ける。しかし、このメタライズ層３の面積はでき
るだけ小さくし、できるだけ広い面積が光子放射
線ｈ〓にさらされるようにする。
単結晶の半導体本体の下側の面８にはこれまた
半導体本体内に形成した高ドープ層から成る陽極
コンタクト４を設ける。この高ドープ層の表面は
接続用メタライズ層で覆う。
半導体本体内に形成した高ドープ層から成る陽極
コンタクト４を設ける。この高ドープ層の表面は
接続用メタライズ層で覆う。
陰極コンタクト２と陽極コンタクト４の面積は
陽極コンタクト４の面積が陰極コンタクト２の面
積よりも少なくとも1000倍大きいように選ぶ。
陽極コンタクト４の面積が陰極コンタクト２の面
積よりも少なくとも1000倍大きいように選ぶ。
第１図に示した光に感応する半導体抵抗に光子
放射線を照射すると、陰極コンタクト２の近傍で
正孔―電子対が発生し、正孔が少数キヤリヤとし
て上記陰極コンタクト２に向つて移動する。この
少数キヤリヤの寿命は10-3秒のオーダーである
が、陰極コンタクト２の近傍にかゝる電界強度が
大きく、ドリフト速度が大きいため陰極コンタク
ト２に到達する確率は高い。多数キヤリヤとして
の電子は半導体本体を横切つて面積の大きい陽極
コンタクト４に向つて移動する。それにもかゝわ
らず電気的に中性が保たれているのはイオン化さ
れた不純物のお蔭である。
放射線を照射すると、陰極コンタクト２の近傍で
正孔―電子対が発生し、正孔が少数キヤリヤとし
て上記陰極コンタクト２に向つて移動する。この
少数キヤリヤの寿命は10-3秒のオーダーである
が、陰極コンタクト２の近傍にかゝる電界強度が
大きく、ドリフト速度が大きいため陰極コンタク
ト２に到達する確率は高い。多数キヤリヤとして
の電子は半導体本体を横切つて面積の大きい陽極
コンタクト４に向つて移動する。それにもかゝわ
らず電気的に中性が保たれているのはイオン化さ
れた不純物のお蔭である。
それ故光に感応する半導体抵抗の陰極コンタク
トを小さくし、陽極コンタクトを大きくした場合
入射してきた光子放射線により発生した正孔―電
子対が全電流に電荷キヤリヤを付加する確率が大
きくなる。従つて光子放射線が入射すると半導体
抵抗の抵抗値が下がることになる。
トを小さくし、陽極コンタクトを大きくした場合
入射してきた光子放射線により発生した正孔―電
子対が全電流に電荷キヤリヤを付加する確率が大
きくなる。従つて光子放射線が入射すると半導体
抵抗の抵抗値が下がることになる。
極性を反転した場合、即ち、第１図に示した半
導体抵抗で電源の正の端子を小さなコンタクト２
に接続し、負の端子を大きなコンタクト４に接続
した場合、入射してきた光子放射線により発生し
た正孔―電子対はその位置で再結合してしまう。
蓋し、正孔は小さなコンタクト２から流れ出るこ
とができず、またコンタクト２は不純物を殆んど
ドープしないから正孔を作らず、正孔―電子対が
分離しても許されない空間電荷を作ることはな
い。
導体抵抗で電源の正の端子を小さなコンタクト２
に接続し、負の端子を大きなコンタクト４に接続
した場合、入射してきた光子放射線により発生し
た正孔―電子対はその位置で再結合してしまう。
蓋し、正孔は小さなコンタクト２から流れ出るこ
とができず、またコンタクト２は不純物を殆んど
ドープしないから正孔を作らず、正孔―電子対が
分離しても許されない空間電荷を作ることはな
い。
従つて、このような極性にすると入射光子放射
線の半導体抵抗の抵抗値に対する影響が殆んど認
められない。
線の半導体抵抗の抵抗値に対する影響が殆んど認
められない。
半導体本体がｐ導電形（p+コンタクト付き）
の場合は電圧Ｕの極性は対応して反転すべきであ
る。
の場合は電圧Ｕの極性は対応して反転すべきであ
る。
上述したタイプの光に感応する半導体抵抗では
暗電流の時の抵抗値と照射時の抵抗値との間の比
率が下記のものに正比例する。
暗電流の時の抵抗値と照射時の抵抗値との間の比
率が下記のものに正比例する。
―半導体本体１の抵抗率
―半導体本体１内の少数キヤリヤの寿命τp
―放射線強度Ｂ
そして下記のものに反比例する。
―印加電圧
―陰極コンタクト２の面積
実用的な実施例では抵抗率が約2000Ω・cmのｎ
形シリコンで半導体本体を作る。この半導体本体
内の少数キヤリヤの体積寿命は100μsecより大き
い。陽極コンタクトと陰極コンタクトはN+ドー
プした領域で形成する。この半導体本体１の面積
ｆは約３mm2（1700μｍ×1700μｍ）で、厚さは
250μｍである。陰極コンタクト２の直径は20μ
ｍで、従つて面積は約３×10-4mm2である。
形シリコンで半導体本体を作る。この半導体本体
内の少数キヤリヤの体積寿命は100μsecより大き
い。陽極コンタクトと陰極コンタクトはN+ドー
プした領域で形成する。この半導体本体１の面積
ｆは約３mm2（1700μｍ×1700μｍ）で、厚さは
250μｍである。陰極コンタクト２の直径は20μ
ｍで、従つて面積は約３×10-4mm2である。
このような光に感応する半導体本体に電圧Ｕを
印加しておいて放射線強度Ｂの光子放射線ｈ〓に
さらした時放射線強度Ｂをパラメータとして第２
図に示したようなＪ―Ｕ特性が得られる。
印加しておいて放射線強度Ｂの光子放射線ｈ〓に
さらした時放射線強度Ｂをパラメータとして第２
図に示したようなＪ―Ｕ特性が得られる。
従つて半導体抵抗の暗電流の抵抗値は約1000K
Ωであり、照射時の抵抗値（放射線強度が
1000Wm-2で印加電圧が1Vの時）は約1000Ωであ
る。
Ωであり、照射時の抵抗値（放射線強度が
1000Wm-2で印加電圧が1Vの時）は約1000Ωであ
る。
第３図は第１図に示した半導体抵抗で発生した
電流ＪGの光子放射線にさらされる区域の大きさ
に対する依存性を示したものである。実際の動作
では暗電流を全電流Ｊに加えたものが電流ＪGで
ある。この電流ＪGは第３図では1Wm-2の放射線
強度で規格化されている。パラメータは半導体本
体１内の少数キヤリヤの寿命τpである。
電流ＪGの光子放射線にさらされる区域の大きさ
に対する依存性を示したものである。実際の動作
では暗電流を全電流Ｊに加えたものが電流ＪGで
ある。この電流ＪGは第３図では1Wm-2の放射線
強度で規格化されている。パラメータは半導体本
体１内の少数キヤリヤの寿命τpである。
第２図の値の時も同じであるが入射光子放射線
の波長を0.6μｍとしている。
の波長を0.6μｍとしている。
これらの図は発生した電流、従つて照射時の電
流は電荷キヤリヤの寿命及び光子放射線にさらさ
れる面積と共に大きくなることを示している。明
らかに陰極コンタクト１２の面積が所定の値の時
電流ＪGの飽和値にはすぐに到達する。従つて、
放射線にさらされる面積を近似的に飽和値に達す
る（例えば70％）だけの大きさとすれば効率的で
ある。
流は電荷キヤリヤの寿命及び光子放射線にさらさ
れる面積と共に大きくなることを示している。明
らかに陰極コンタクト１２の面積が所定の値の時
電流ＪGの飽和値にはすぐに到達する。従つて、
放射線にさらされる面積を近似的に飽和値に達す
る（例えば70％）だけの大きさとすれば効率的で
ある。
第１図に係る光に感応する半導体抵抗は次のよ
うにして作る。
うにして作る。
出発材料は111方向を向き、抵抗率が2000Ω
で、少数キヤリヤの体積寿命が100μsecを越える
単結晶シリコン円板とする。厚さ250μｍの半導
体円板の一側を磨き、次に熱酸化法により0.8μ
ｍ厚の酸化物で覆う。この半導体層の上側にある
酸化物層に各半導体抵抗毎に直径約20μｍの孔を
ホトマスク法により形成する。この時必要なエツ
チング工程により円板の後側に成長した酸化物層
も併せて除去する。
で、少数キヤリヤの体積寿命が100μsecを越える
単結晶シリコン円板とする。厚さ250μｍの半導
体円板の一側を磨き、次に熱酸化法により0.8μ
ｍ厚の酸化物で覆う。この半導体層の上側にある
酸化物層に各半導体抵抗毎に直径約20μｍの孔を
ホトマスク法により形成する。この時必要なエツ
チング工程により円板の後側に成長した酸化物層
も併せて除去する。
次の拡散工程において1000℃で30分以上表面濃
度を0.9×1021原子／cm3としてりんを拡散させる
ことにより酸化物層の孔を通し、また同時に裏面
全体に深さ約1.5μｍのN+形領域を作る。この拡
散工程は同時にゲツタ作用を有し、半導体内の少
数キヤリヤの体積寿命を改善する。
度を0.9×1021原子／cm3としてりんを拡散させる
ことにより酸化物層の孔を通し、また同時に裏面
全体に深さ約1.5μｍのN+形領域を作る。この拡
散工程は同時にゲツタ作用を有し、半導体内の少
数キヤリヤの体積寿命を改善する。
次に拡散時に形成されたりんガラスを取り除い
てシリコン円板の上側にある酸化物層の孔内にあ
るN+領域の表面を露出させ、次に蒸着により直
径約80μｍのアルミニウムの接続メタライズ層を
つける。半導体円板の後側には金―ひ素の接続用
メタライズ層を蒸着し、合金化する。
てシリコン円板の上側にある酸化物層の孔内にあ
るN+領域の表面を露出させ、次に蒸着により直
径約80μｍのアルミニウムの接続メタライズ層を
つける。半導体円板の後側には金―ひ素の接続用
メタライズ層を蒸着し、合金化する。
次にシリコン円板を割つて約1700μｍ×1700μ
ｍの個々のチツプにし、本来の半導体抵抗を形成
する。次にこれらの半導体抵抗を組み立て、一つ
づつ光子放射線を透過させる適当な容器に納め
る。この際容器は陰極コンタクト２を支持する半
導体抵抗の面に光子放射線が入射するように構成
する。
ｍの個々のチツプにし、本来の半導体抵抗を形成
する。次にこれらの半導体抵抗を組み立て、一つ
づつ光子放射線を透過させる適当な容器に納め
る。この際容器は陰極コンタクト２を支持する半
導体抵抗の面に光子放射線が入射するように構成
する。
第１図は本発明に係る光に感応する半導体抵抗
の断面図、第２図は放射線強度をパラメータとす
る第１図の半導体抵抗のＪ―Ｕ特性曲線図、第３
図は第１図に示す半導体抵抗で発生する電流の放
射線にさらされる区域の面積に対する依存度をキ
ヤリヤの寿命をパラメータとして示した図であ
る。 １…半導体本体、２…陰極コンタクト、３…接
続用メタライズ層、４…陽極コンタクト、５…接
続用メタライズ層、６…パツシベーシヨン層、７
…光子放射線にさらされる部分。
の断面図、第２図は放射線強度をパラメータとす
る第１図の半導体抵抗のＪ―Ｕ特性曲線図、第３
図は第１図に示す半導体抵抗で発生する電流の放
射線にさらされる区域の面積に対する依存度をキ
ヤリヤの寿命をパラメータとして示した図であ
る。 １…半導体本体、２…陰極コンタクト、３…接
続用メタライズ層、４…陽極コンタクト、５…接
続用メタライズ層、６…パツシベーシヨン層、７
…光子放射線にさらされる部分。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一導電形の単結晶半導体本体を具え、この半
導体本体の２個の反対向きに位置する表面上に陽
極コンタクトと陰極コンタクトとを設けた光に感
応する半導体抵抗において、陰極コンタクトを半
導体本体内にあつて半導体本体と同一導電形の高
ドープされた表面領域とし、陽極コンタクトの面
積を光子放射線にさらされる側で半導体本体と接
触する陰極コンタクトの面積よりも少なくとも
1000倍大きくしたことを特徴とする光に感応する
半導体抵抗。 ２ 前記半導体本体をシリコンとしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の光に感応する
半導体抵抗。 ３ 前記半導体本体をｎ形とし、陰極コンタクト
と陽極コンタクトを半導体本体のN+ドープされ
た領域で形成したことを特徴とする特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の光に感応する半導体抵
抗。 ４ 前記陰極コンタクトと陽極コンタクトとに接
続用メタライズ層を設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第３項記載の光に感応する半導体抵
抗。 ５ 前記半導体本体の抵抗率を100Ω・cm以上と
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光に感応する半導体抵抗。 ６ 前記半導体本体の抵抗率を約2000Ω・cmとし
たことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
光に感応する半導体抵抗。 ７ 前記半導体本体内の少数キヤリヤの体積寿命
がμsec以上であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の光に感応する半導体抵抗。 ８ 陰極コンタクトを支持し光子放射線にさらさ
れる表面区域の面積を陰極コンタクトの面積と比
較して十分大きくとり、光子放射線により半導体
本体内で発生する電流の値が飽和値の約70％に達
するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項または第４項記載の光に感応する半導体抵
抗。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813104075 DE3104075A1 (de) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | "photoempfindlicher halbleiterwiderstand" |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57166084A JPS57166084A (en) | 1982-10-13 |
| JPS6211794B2 true JPS6211794B2 (ja) | 1987-03-14 |
Family
ID=6124171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57015033A Granted JPS57166084A (en) | 1981-02-06 | 1982-02-03 | Semiconductor resistor sensing light |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4462019A (ja) |
| EP (1) | EP0057958A3 (ja) |
| JP (1) | JPS57166084A (ja) |
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- 1982-02-03 JP JP57015033A patent/JPS57166084A/ja active Granted
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