JPS6349911B2 - - Google Patents

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JPS6349911B2
JPS6349911B2 JP56021302A JP2130281A JPS6349911B2 JP S6349911 B2 JPS6349911 B2 JP S6349911B2 JP 56021302 A JP56021302 A JP 56021302A JP 2130281 A JP2130281 A JP 2130281A JP S6349911 B2 JPS6349911 B2 JP S6349911B2
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JP
Japan
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semiconductor
semiconductor substrate
region
minority carriers
substrate
Prior art date
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Application number
JP56021302A
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Japanese (ja)
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JPS57134960A (en
Inventor
Yoshihito Amamya
Katsumi Murase
Yoshihiko Mizushima
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPS6349911B2 publication Critical patent/JPS6349911B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/08Semiconductor 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
    • H01L31/10Semiconductor 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 characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【本発明の分野】[Field of the invention]

本発明は、所定の導電型を有する半導体基体内
に生成される少数キヤリアが半導体基体の表面側
の領域にそれに沿つて移送せしめられる機構で、
予定の機能を呈する半導体装置の改良に関する。
The present invention provides a mechanism in which minority carriers generated within a semiconductor substrate having a predetermined conductivity type are transported along a region on the surface side of the semiconductor substrate,
This invention relates to improvements in semiconductor devices that exhibit intended functions.

【従来の技術】[Conventional technology]

従来、第1図を伴つて次に述べる、原理的な上
述した半導体装置が提案されている。 すなわち、例えばN型の半導体基板1と、その
半導体基板1内にその主面2側より形成されたP
型の半導体領域3及び4と、半導体領域3及び4
の主面2側の面上にそれぞれ形成された電極5及
び6と、半導体基板1の主面2上に半導体領域3
及び4間の領域7上において形成された電極8と
を具備し、そして、半導体領域3及び4をそれぞ
れエミツタ領域及びコレクタ領域、半導体基板1
の領域7をベース領域、電極5,6及び8をそれ
ぞれエミツタ電極、コレクタ電極及びベース電極
としているラテラル型バイポーラトランジスタQ
を構成している。 このような半導体装置の場合、電極5及び6間
に電極6側を負とする電極を接続した状態で、電
極5及び8間に電極8側を負とする制御電圧を与
えれば、半導体基板1の領域7に半導体領域3側
より少数キヤリア(この場合正孔)9が生成し、
その少数キヤリア9が、矢11で示すように、半
導体基板1の領域7の表面側の領域10に、それ
に沿つて半導体領域4に向つて移送せしめられる
という機構で、トランジスタQとしての機能を呈
する。
Conventionally, the above-mentioned semiconductor device based on the principle described below with reference to FIG. 1 has been proposed. That is, for example, an N-type semiconductor substrate 1 and a P layer formed in the semiconductor substrate 1 from the main surface 2 side.
semiconductor regions 3 and 4 of the mold;
Electrodes 5 and 6 are formed on the main surface 2 side of the semiconductor substrate 1, and a semiconductor region 3 is formed on the main surface 2 of the semiconductor substrate 1.
and an electrode 8 formed on a region 7 between the semiconductor regions 3 and 4, respectively, and the semiconductor regions 3 and 4 are respectively an emitter region and a collector region, and a semiconductor substrate 1.
A lateral bipolar transistor Q in which region 7 is a base region, and electrodes 5, 6, and 8 are emitter electrodes, collector electrodes, and base electrodes, respectively.
It consists of In the case of such a semiconductor device, if an electrode is connected between electrodes 5 and 6 with the electrode 6 side being negative, and a control voltage is applied between the electrodes 5 and 8 with the electrode 8 side being negative, the semiconductor substrate 1 Minority carriers (holes in this case) 9 are generated in the region 7 from the semiconductor region 3 side,
The minority carrier 9 functions as a transistor Q by a mechanism in which the minority carrier 9 is transferred to a region 10 on the surface side of the region 7 of the semiconductor substrate 1 toward the semiconductor region 4 along the region 10 as shown by an arrow 11. .

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、半導体基板1の領域7に半導体
領域3側より生成される少数キヤリア9の全て
が、矢11で示すように、領域7の表面側の領域
10にそれに沿つて半導体領域4に移送せしめら
れる保証はなく、半導体基板1の領域7に半導体
領域3側より生成される少数キヤリア9の多く
が、矢12で示すように、領域7の表面側の領域
10を迂回して、半導体領域4に移送せしめられ
る。 このため、第1図に示す半導体装置の場合、ト
ランジスタQとしての機能が高速に得られない、
という欠点を有していた。 また、所定の導電型を有する半導体基体内に生
成される少数キヤリアがその半導体基体の表面側
の領域に沿つて移送せしめられる機能で予定の機
能を呈する半導体装置として、詳細説明は省略す
るが、キヤリア転送装置を構成している構成を有
するものも提案されている。 しかしながら、このような半導体装置の場合
も、詳細説明は省略するが、半導体基体内に生成
される少数キヤリアの多くが、半導体基体の表面
側の領域を迂回して移送せしめられ、このため、
キヤリア転送装置としての機能が高速に得られな
い、という欠点を有していた。
However, all of the minority carriers 9 generated in the region 7 of the semiconductor substrate 1 from the semiconductor region 3 side are transferred to the semiconductor region 4 along the region 10 on the surface side of the region 7, as shown by an arrow 11. There is no guarantee that most of the minority carriers 9 generated in the region 7 of the semiconductor substrate 1 from the semiconductor region 3 side will bypass the region 10 on the surface side of the region 7 and enter the semiconductor region 4, as shown by the arrow 12. They are forced to be transferred. Therefore, in the case of the semiconductor device shown in FIG. 1, the function as the transistor Q cannot be obtained at high speed.
It had the following drawback. In addition, although a detailed explanation will be omitted, the semiconductor device exhibits a predetermined function by causing minority carriers generated within a semiconductor substrate having a predetermined conductivity type to be transported along the surface side region of the semiconductor substrate. A device having a configuration that constitutes a carrier transfer device has also been proposed. However, in the case of such a semiconductor device as well, although detailed explanation is omitted, most of the minority carriers generated within the semiconductor substrate are transported bypassing the region on the surface side of the semiconductor substrate, and therefore,
It had the disadvantage that it could not function as a carrier transfer device at high speed.

【本発明の目的】[Object of the present invention]

よつて、本発明は、所定の導電型を有する半導
体基板内に生成される少数キヤリアがその半導体
基体の表面側の領域に沿つて移送せしめられる機
構で、上述したトランジスタとしての機能、上述
したキヤリア転送装置としての機能等の予定の機
能を呈する半導体装置において、その予定の機能
が高速で得られる、という新規な半導体装置を提
案せんとするもので、以下詳述するところより明
らかとなるであろう。 実施例 1 第2図は、本発明による半導体装置の要部の第
1の実施例を原理的に示し、次に述べる構成を有
する。 すなわち、所定の導電型例えばN型を有する半
導体基体21と、その半導体基体21にその主面
22側において接触し且つ半導体基体21に比し
大なる禁制帯幅を有するとともに半導体基体21
と同じ導電型従つてN型を有する半導体領域23
と、半導体基体21の半導体領域23側とは反対
側の面及び半導体領域23の半導体基体21側と
は反対側の面上に付されている態様で半導体基体
21と半導体領域23とのなす界面24及び半導
体基体21の界面24下の領域を挟んで相対向し
てい一対の電極25及び26とを具備する。 この場合、半導体基体21としては、容易に入
手し得るシリコンでなるものとするのを可とする
が、半導体基体21と半導体領域23とのなす界
面24で半導体基体21における少数キヤリア
(この場合正孔)の再結合中心となる界面準位が
不必要に形成されることのないように、半導体領
域23の材料を半導体基体21の材料に応じて選
定するのを可とする。 また、半導体基体21がシリコンでなる場合、
半導体領域23としては、非晶質シリコンまたは
酸素2〜50原子%含む多結晶シリコンでなるもの
とするのを可とする。さらに、半導体領域23と
しては、半導体基体21とのなす界面24におい
て後述する少数キヤリア蓄積用電界が有効に得ら
れるべく、半導体基体21に比し低い比抵抗を有
するのを可とし、例えば1×1019cm-3以上の不純
物濃度を有するのを可とする。 以上が、本発明による半導体装置の要部の第1
の実施例の原理的構成である。 このような構成を有する本発明による半導体装
置によれば、電極25及び26間に電極26側を
負とする電源を接続すれば、半導体基体21内
に、その半導体基体21内における少数キヤリア
(この場合正孔)を界面24側に向わせる電界
(これを少数キヤリア蓄積用電界と称す)が得ら
れる。 このため、半導体基体21の界面24下の領域
乃至その近傍に少数キヤリアが生成されまたは生
成されていれば、その少数キヤリアが界面24側
に向う。 しかしながら、その少数キヤリアは、界面24
を越えて3半導体領域23内に到ることはなく、
従つて、その少数キヤリアは、半導体基体21の
界面24側の領域27に蓄積される。 その理由は、半導体領域23が半導体基体21
の禁制帯幅(これをEg1とする)に比し大なる禁
制帯幅(これをEg3とする)を有し且つ半導体基
体21と同じ導電型を有していること、及び半導
体基体21内に上述した少数キヤリア蓄積用電界
が得られる場合、半導体基体21にエネルギ準位
の勾配が生ずることとにより、半導体基体21内
に上述した少数キヤリア蓄積用電界が得られる場
合、エネルギ準位でみて、第3図に示すように、
価電子帯に半導体基体21及び半導体領域23と
の間での不連続が生じ、そして、それが半導体基
体21側より半導体領域23側に向う少数キヤリ
アに対して電位障壁となつているからである。 なお、第3図において4Ecは半導体基体21及
び半導体領域23間の親和力の差、4Evは価電
子帯に現われるエネルギ不連続値であり、4Ev
=Eg3−(Eg1+4Ec)で表される関係を有する。 従つて、第2図に示す本発明による半導体装置
の要部の第1の実施例の原理的構成によれば、半
導体基体21内に、その半導体領域23下以外の
領域において、主面22側より光28が入射せし
められて半導体基体21内に少数キヤリア(この
場合正孔)29が生成せしめられるものとすれ
ば、且つ半導体基体21内に少数キヤリア29を
半導体領域23下を通つて半導体領域23よりみ
て少数キヤリア29の生成される側とは反対側に
向わせる電界(これを少数キヤリア移送用電界と
称す)を予め得ているものとすれば、半導体基体
21内に上述したキヤリア蓄積用電界が得られて
いる状態で、半導体基体21内に上述した少数キ
ヤリア29が生成せしめられれば、その少数キヤ
リア29が半導体基体21の界面24側の領域2
7に、矢30に示すように、その領域27に沿つ
て移送せしめられる。 また、この場合、半導体基体21がシリコンで
なり、また、半導体領域23が、非晶質シリコン
または酸素を2〜50原子%含む多結晶シリコンで
なる場合、半導体基体21と半導体領域23との
なう界面24には、少数キヤリア29の再結合中
心となる界面準位が不必要に形成されておらず、
このため、少数キヤリア29の一部がその移送途
上で不必要に失われることがなく、よつて、上述
した少数キヤリアの移送を効率良く行わせること
ができる。 以上のことから、本発明による半導体装置に、
第2図に示す上述した原理的構成を要部として具
備させるとともに、上述したように、半導体基体
21内に少数キヤリア29を生成せしめるべく半
導体基体21内に光28を入射せしめる手段(少
数キヤリア生成を発生させる手段)と、電極25
及び26間に、半導体基体21内における少数キ
ヤリアを半導体基体21及び半導体領域23のな
す界面側に向わせ且つ蓄積させる電圧を印加させ
る上述した電源(電源手段)と、半導体基体21
内に上述した少数キヤリア移送用電界を発生させ
手段とを具備させておけば、本発明による半導体
装置が、それに予定せる機能を効率良く高速で呈
する、という大なる特徴を有する。 実施例 2 次に、第4図を伴つて本発明による半導体装置
の要部の第2の実施例を原理的に述べよう。 第4図において、第2図との対応部分には同一
符号を付し詳細説明を省略する。 第4図に示す本発明による半導体装置の要部
は、第2図で上述した構成において、その半導体
基体21内に、半導体領域23下以外の領域にお
いて主面22側より半導体基体21とは逆の導電
型従つてP型を有する半導体領域41が形成さ
れ、その半導体領域41に電極42が付されてい
ることを除いて、第2図の場合と同様の構成を有
する。 以上が、本発明による半導体装置の要部の第2
の実施例の原理的構成である。 このような構成を有する本発明による半導体装
置によれば、上述した事項を除いて、第2図の場
合と同様の構成を有するので、詳細説明は省略す
るが、第2図の場合と同様に、電極25及び26
間に電極26側を負とする電源を接続すれば、半
導体基体21内にその半導体基体21における少
数キヤリア(この場合正孔)を界面24側に向わ
しめる少数キヤリア蓄積用電界が得られる。 このため、半導体基体21の界面24下の領域
乃至その近傍に少数キヤリアが生成されたまたは
生成されていれば、その少数キヤリアが半導体基
体21の界面24側の領域27に蓄積される。 一方、電極25及び42間に電極42側を正と
する電圧を与えれば、半導体基体21内に半導体
領域41側より少数キヤリア43が生成される。 従つて、第4図に示す本発明による半導体装置
の要部の第2の例の原理的構成によれば、半導体
基体21内に、半導体領域41側より生成される
少数キヤリア43を半導体領域23下を通つて半
導体領域23よりみて半導体領域41側とは反対
側に向わせる少数キヤリア移送用電界を予め得て
いるものとすれば、半導体基体21内に上述した
少数キヤリア蓄積用電界が得られている状態で、
半導体基体21内に上述した少数キヤリア43が
生成せしめられれば、その少数キヤリア43が、
第2図の場合と同様に、半導体基体21の界面2
4側の領域27に、矢44に示すように、その領
域27に沿つて移送せしめられる。また、この場
合、半導体基体21がシリコン、半導体領域23
が非晶質シリコンまたは酸素を含む多結晶シリコ
ンでなる場合、この場合の少数キヤリア29の移
送が、第2図にて上述したと同様に効率良く行わ
れる。 よつて、本発明による半導体装置に、第4図に
示す原理的構成を要部として具備させるととも
に、電極25及び42間に、半導体領域41より
半導体基体21内に少数キヤリアを生成させる電
圧を印加させる上述した電源(第1の電源手段)
と、電極25及び26間に、半導体基体21にお
ける少数キヤリアを半導体基体21及び半導体領
域23のなす界面側に向わせ且つ蓄積させる電圧
を印加させる上述した電源(第2の電源手段)
と、半導体基体21内に上述した少数キヤリア移
送用電界を得る手段とを具備させておけば、本発
明による半導体装置が、それに予定せる機能を効
率良く高速で呈する、という大なる特徴を有す
る。 実施例 3 次に、第5図を伴つて本発明による半導体装置
の要部の第3の実施例を原理的に述べよう。 第5図において、第2図との対応部分には同一
符号を付して詳細説明は省略する。 第5図に示す本発明による半導体装置の要部
は、第2図で上述した構成において、その電極2
5及び26が省略され、しかしながら、半導体基
板21が、それと半導体領域23とのなす界面2
4側に到るに従い小となる不純物濃度勾配を有す
ることを除いて、第2図の場合と同様の構成を有
する。 以上が、本発明による半導体装置の要部の第3
の実施例の原理的構成である。 このような構成を有する本発明による半導体装
置によれば、上述した事項を除いて、第2図の場
合と同様の構成を有し、そして、半導体基体21
が、それと半導体領域23とのなす界面24に到
るに従い小となる不純物濃度勾配を有しているこ
とにより、その半導体基体21に、第2図の場合
のように、電極を用いて外部より半導体基体21
内に少数キヤリア蓄積用電界を得なくても、第2
図の場合のように、半導体基体21内に少数キヤ
リア蓄積用電界を得た場合と同様のエネルギ準位
の勾配が生じているので、エネルギ準位でみて、
価電子帯に半導体基体21及び半導体領域23間
での不連続が、第3図で上述したと同様に生じて
いる。 従つて、第5図に示す本発明による半導体装置
の要部の第3の実施例の原理的構成によれば、詳
細説明は省略するが、第2図で上述したと同様
に、半導体基体21内に光28が入射せしめられ
て少数キヤリア29が生成せしめられるものとす
れば、且つ半導体基体21内に第2図で上述した
と同様の少数キヤリア移送用電界を予め得ている
ものとすれば、半導体基体21内に上述した少数
キヤリア29が生成せしめられることによつて、
その少数キヤリア29が、第2図の場合と同様
に、半導体基体21の界面24側の領域27に、
矢30に示すように、その領域27に沿つて移送
せしめられる。また、この場合、半導体基体21
がシリコン、半導体領域23が非晶質シリコンま
たは酸素を含む多結晶シリコンでなる場合、この
場合の少数キヤリア29の移送が、第2図で上述
したと同様に、効率良く行われる。 よつて、本発明による半導体装置に、第5図で
上述した原理的構成を要部として具備させるとと
もに、半導体基体21内に少数キヤリア29を生
成せしめるべく光28を入射せしめる手段と、半
導体基体21内に上述した少数キヤリア移送用電
界を得る手段とを具備させておけば、本発明によ
る半導体装置が、それに予定する機能を効率良く
高速で呈する、という大なる特徴を有する。 実施例 4 次に、第6図を伴つて本発明による半導体装置
の要部の第4実施例を原理的に述べよう。 第6図において、第4図との対応部分には同一
符号を付して詳細説明は省略する。 第6図に示す本発明による半導体装置の要部
は、第4図で上述した構成において、その電極2
5及び26が第5図の場合と同様に省略され、し
かしながら、半導体基体21が、第5図の場合と
同様に、半導体基体21と半導体領域23とのな
す界面24側に到るに従い小となる不純物濃度勾
配を有することを除いて、第4図の場合と同様の
構成を有する。 以上が、本発明による半導体装置の要部の第4
の実施例の原理的構成である。 このような構成を有する本発明による半導体装
置によれば、上述した事項を除いて、第4図の場
合と同様の構成を有し、そして、半導体基体21
が第5図の場合と同様に半導体基体21と半導体
領域23とのなす界面24に到るに従い小となる
不純物濃度勾配を有しているので、詳細説明は省
略するが、第5図の場合と同様に、エネルギ準位
でみて、価電子帯に半導体基体21及び半導体領
域23間での不連続が、第3図で上述したと同様
に生じており、一方、電極25及び42間に電極
42側を正とする電圧を与えれば、第4図で上述
したと同様に、半導体基体21内に半導体領域4
1側より少数キヤリア43が生成される。 従つて、第6図に示す本発明による半導体装置
の要部の第4の実施例の原理的構成によれば、半
導体基体21内に、第4図で上述したと同様に、
半導体領域41側より生成される少数キヤリア4
3に対する少数キヤリア移送用電界を予め得てい
るものとすれば、半導体基体21内に上述した少
数キヤリア43が生成されるとき、その少数キヤ
リア43が、第4図の場合と同様に、半導体基体
21の界面24側の領域27に、矢44に示すよ
うに、その領域27に沿つて移送せしめられる。
また、この場合、半導体基体21がシリコン、半
導体領域23が非晶質シリコンまたは酸素を含む
多結晶シリコンでなる場合、この場合の少数キヤ
リア43の移送が効率良く行われる。 よつて、本発明による半導体装置に、第6図に
示す原理的構成を要部として具備させるととも
に、半導体基体21及び電極42間に、半導体領
域41側から半導体基体21内に少数キヤリアを
生成させる電圧を印加させる上述した電源(電源
手段)と、半導体基体21内に上述した少数キヤ
リア移送用電界を得る手段とを具備させておけ
ば、本発明による半導体装置が、それに予定せる
機能を効率良く高速で呈する、という大なる特徴
と有する。 実施例 5 次に、第7図を伴つて本発明による半導体装置
の具体的例を述べよう。 第7図に示す本発明による半導体装置は、次に
述べる構成を有する。 すなわち、例えばN型の半導体基板71と、そ
の半導体基板71内にその主面72側より形成さ
れた半導体基板71とは逆の導電型従つてP型を
有する半導体領域73及び74と、半導体基板7
1の半導体領域73及び74間の領域75に主面
72側においてこれと接触して形成され且つ半導
体基板71に比し大なる禁制帯幅を有するととも
に半導体基板71と同じ導電型従つてN型を有す
る半導体領域76と、半導体領域73及び74の
主面72側の面上にそれぞれ形成された電極77
及び78と、半導体領域76の半導体基板71側
とは反対側の面上に形成された電極79と、半導
体基板71の半導体領域76側とは反対側の面上
にN+型の半導体層80を介して形成された電極
81とを具備している。 以上が、本発明による半導体装置の具体例の構
成である。 このような構成を有する本発明による半導体装
置によれば、半導体基板71が第1図で上述した
ラテラル型バイポーラトランジスタQを構成して
いる半導体装置の半導体基板1に対応し、また半
導体領域73、74及び75がそれぞれ第1図の
半導体装置の半導体領域3,4及び7に対応し、
さらに、電極77及び78がそれぞれ第1図の半
導体装置の電極5及び6に対応し、また、半導体
領域76が半導体基板71と同じ導電型を有す
る。 このため、半導体領域76上の電極79が第1
図の半導体装置の電極8に対応していることは明
らかである。 従つて、半導体領域73及び74をそれぞれエ
ミツタ領域及びコレクタ領域、半導体基板71の
領域75をベース領域、電極77,78及び79
をそれぞれエミツタ電極、コレクタ電極及びベー
ス電極としたラテラル型バイポーラトランジスタ
Qを構成していることは明らかである。 よつて、第7図に示す本発明による半導体装置
の一例構成による場合、電極79及び81間に電
源を接続せざる状態で且つ第1図で上述した半導
体装置の場合に準じて電極77及び78間に電極
78側を負とした電源を接続した状態で、電極7
7及び79間に電極79側を負とする制御電圧を
与えれば、第1図で上述した半導体装置に準じて
半導体基板71の領域75に、半導体領域73側
より少数キヤリア(この場合正孔)82が制御電
圧の値に応じた量で生成され、その少数キヤリア
82が、半導体領域74に移送せしめられるとい
う機構で、第1図で上述した半導体装置の場合と
同様に、トランジスタQとしての機能を呈する。 そして、この場合、第1図で上述した半導体装
置の場合に準じて、半導体基板71の領域75に
半導体領域73側より生成される少数キヤリア8
2の多くが、矢84で示すように、領域75の表
面側の領域85を迂回して半導体領域74に移送
せしめられる。 しかしながら、第7図に示す本発明による半導
体装置の具体例の構成の場合、半導体基板71の
領域75に接触した半導体領域76を有し、ま
た、その半導体領域76の半導体基板71側とは
反対側の面上の電極79、及び半導体基板71の
半導体領域76側とは反対側の面上の電極81を
有し、そして、それら半導体領域76、電極79
及び81;及び半導体基板71が、それぞれ第2
図で上述した本発明による半導体装置の要部の第
1の実施例の原理的構成における半導体領域2
3、電極26及び25;及び半導体基板21に対
応しているので、第2図を伴つて上述したところ
から明らかとなるであろうので、詳細説明は省略
するが、電極79及び81の間に、半導体基板7
1内における少数キヤリアを半導体基板71と半
導体領域76とのなす界面側に向わせ且つ蓄積さ
せるバイアス電圧(電極81側を正とする)を印
加させ、また、電極77及び78間に上述した電
源を接続しておき、そして電極77及び79間に
上述した制御電圧を与えれば、半導体基板71の
領域75に半導体領域73側より生成される上述
した少数キヤリア82の多くが、矢84で示すよ
うに、領域75の表面側の領域85を迂回して半
導体領域74に移送せしめられることがなく、半
導体基板71の領域75に半導体領域73側より
生成される少数キヤリア82の大部分が、矢83
で示すように、領域85にそれに沿つて半導体領
域74に移送せしめられる。 従つて、第7図に示す本発明による半導体装置
の場合、トランジスタQとしての機能を効率良く
高速で呈するという大なる特徴と有する。 なお、第7図に示す本発明の半導体装置におい
て、その半導体基板71;及び半導体領域76
を、第2図で上述した半導体基体21及び半導体
領域23の場合と同様に、それぞれシリコン;及
び非晶質シリコンまたは酸素を含む多結晶シリコ
ンでなるものとし、また半導体領域76を第2図
で上述した半導体領域23と同様に低い比抵抗を
有するものとすれば、上述した特徴がさらに発揮
される。 実施例 6 次に、第8図を伴つて本発明による半導体装置
の具体的な他の例を述べよう。 第8図に示す本発明による半導体装置は、次に
述べる構成を有する。 すなわち、例えばP型の半導体基板81と、そ
の主面82上に形成された半導体基板81に比し
大なる禁制帯幅を有し且つ半導体基板81と同じ
導電型従つてP型を有する複数の半導体領域82
a,82b及び82cと、それら半導体領域82
a,82b及び82cの半導体基板81側とは反
対側の面上にそれぞれ形成された電極83a,8
3b及び83cと、半導体基板81の半導体領域
82a,82b及び82c側とは反対側の面上に
P+型の半導体層84を介して形成された複数の
電極83a,83b及び83cに対して共通の電
極85とを具備し、そして、電極83a,83b
及び83cのそれぞれと電極85との間に電極8
5側を負とする三相クロツク電圧φa、φb及びφc
が与えられ、また半導体基板81内に半導体領域
82a,82b及び82cの配列領域の一端側に
おいて光86が入射せしめられ、これに基き、半
導体基板81内に少数キヤリア(この場合電子)
87が生成されるようになされている。 以上が、本発明による半導体装置の具体的な他
の例の構成である。 このような構成を有する本発明による半導体装
置によれば、半導体基板81;及び半導体領域8
2a,82b及び82cがそれぞれ第2図で上述
した半導体基体21;及び半導体領域23に対応
していること明らかであるので、詳細説明は省略
するが、クロツク電圧φa、φb及びφcのクロツク
周期の1/3倍の周期で、半導体基板81内に生成
される少数キヤリア87が、矢90a,90b及
び90cで示すように、順次半導体基板81の半
導体領域82a,82b及び82cとのなす界面
88a,88b及び88c側の領域89a,89
b及び89cに蓄積してはそれら界面88a,8
8b及び88cに沿つて移送する。 従つて、第8図に示す本発明による半導体装置
の場合、キヤリア転送機能を呈するキヤリア転送
装置を構成しているが、この場合、詳細説明は省
略するが、複数の電極83a,83b及び83c
と共通電極85との間に少数キヤリアを界面88
a,88b及び88c側にそれぞれ向わせ且つそ
れぞれ蓄積させる電圧を印加させ、また、少数キ
ヤリアを複数の半導体領域82a,82b及び8
2c下の領域を通つて移送させる界面を発生させ
ておけば、少数キヤリアが、上述したように、半
導体基板81の界面88a,88b及び88c側
の領域89a,89b及び89cにそれらに沿つ
て移送するので、上述したキヤリア転送機能を効
率良く高速で呈する、という大なる特徴を有す
る。 なお、第8図に示す本発明の半導体装置におい
て、その半導体基板81;及び半導体領域82
a,82b及び82cを、第2図で上述した半導
体基体21及び半導体領域23と同様に、それぞ
れシリコン;及び非晶質シリコンまたは酸素を含
む多結晶シリコンでなるものとし、また半導体領
域82a,82b及び82cを第2図で上述した
半導体領域23と同様に低い比抵抗を有するとす
れば、上述した特徴がさらに発揮される。
Therefore, the present invention provides a mechanism in which minority carriers generated in a semiconductor substrate having a predetermined conductivity type are transported along a region on the surface side of the semiconductor substrate. The purpose of this paper is to propose a new semiconductor device that can achieve a desired function such as a transfer device function at high speed, and this will become clear from the detailed description below. Dew. Embodiment 1 FIG. 2 shows the principle of a first embodiment of the essential parts of a semiconductor device according to the present invention, which has the configuration described below. That is, the semiconductor substrate 21 has a predetermined conductivity type, for example, N type, and the semiconductor substrate 21 is in contact with the semiconductor substrate 21 on its main surface 22 side and has a larger forbidden band width than the semiconductor substrate 21.
A semiconductor region 23 having the same conductivity type, ie, N type.
and an interface formed between the semiconductor body 21 and the semiconductor region 23 in a manner that it is attached on the surface of the semiconductor body 21 opposite to the semiconductor region 23 side and the surface of the semiconductor region 23 opposite to the semiconductor body 21 side. 24 and a pair of electrodes 25 and 26 facing each other with a region below the interface 24 of the semiconductor substrate 21 in between. In this case, the semiconductor body 21 may be made of easily available silicon, but at the interface 24 between the semiconductor body 21 and the semiconductor region 23, the minority carrier (in this case, the The material of the semiconductor region 23 can be selected in accordance with the material of the semiconductor substrate 21 so that interface states serving as recombination centers for holes (holes) are not formed unnecessarily. Furthermore, when the semiconductor substrate 21 is made of silicon,
The semiconductor region 23 may be made of amorphous silicon or polycrystalline silicon containing 2 to 50 atomic percent oxygen. Furthermore, the semiconductor region 23 may have a specific resistance lower than that of the semiconductor body 21, for example, 1× It is allowed to have an impurity concentration of 10 19 cm -3 or more. The above is the first part of the main part of the semiconductor device according to the present invention.
This is the basic configuration of the embodiment. According to the semiconductor device according to the present invention having such a configuration, if a power source with the electrode 26 side being negative is connected between the electrodes 25 and 26, minority carriers (this An electric field (this is called an electric field for accumulating minority carriers) is obtained that directs the electron holes (in the case of the electron beam) toward the interface 24 side. Therefore, if minority carriers are generated or have been generated in a region below or near the interface 24 of the semiconductor substrate 21, the minority carriers move toward the interface 24 side. However, the minority carrier is
It does not go beyond the 3rd semiconductor region 23,
Therefore, the minority carriers are accumulated in the region 27 of the semiconductor body 21 on the interface 24 side. The reason is that the semiconductor region 23 is
The semiconductor substrate 21 has a larger forbidden band width (this is referred to as E g3 ) than the forbidden band width (this is referred to as E g1 ) and has the same conductivity type as the semiconductor substrate 21 . When the electric field for accumulating minority carriers described above is obtained within the semiconductor substrate 21, an energy level gradient is generated in the semiconductor substrate 21. Look, as shown in Figure 3,
This is because a discontinuity occurs in the valence band between the semiconductor substrate 21 and the semiconductor region 23, and this serves as a potential barrier for minority carriers moving from the semiconductor substrate 21 side to the semiconductor region 23 side. . In addition, in FIG. 3, 4E c is the difference in affinity between the semiconductor substrate 21 and the semiconductor region 23, 4E v is the energy discontinuity value appearing in the valence band, and 4E v
= E g3 − (E g1 +4E c ). Therefore, according to the basic structure of the first embodiment of the main part of the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. If the light 28 is made to enter the semiconductor substrate 21 to generate minority carriers (holes in this case) 29, the minority carriers 29 can be caused to pass under the semiconductor region 23 into the semiconductor region 21. Assuming that an electric field directed toward the side opposite to the side where minority carriers 29 are generated as seen from 23 (this is referred to as an electric field for transporting minority carriers) is obtained in advance, the above-mentioned carrier accumulation within the semiconductor substrate 21 If the above-mentioned minority carriers 29 are generated in the semiconductor substrate 21 while the electric field is being obtained, the minority carriers 29 will be generated in the region 2 of the semiconductor substrate 21 on the interface 24 side.
7, it is caused to be transported along its area 27, as shown by arrow 30. Further, in this case, if the semiconductor substrate 21 is made of silicon and the semiconductor region 23 is made of amorphous silicon or polycrystalline silicon containing 2 to 50 atomic percent of oxygen, the semiconductor substrate 21 and the semiconductor region 23 are At the interface 24, there is no needless formation of interface states that serve as recombination centers for the minority carriers 29.
Therefore, part of the minority carriers 29 is not unnecessarily lost during the transfer, and therefore the above-mentioned minority carriers can be efficiently transferred. From the above, in the semiconductor device according to the present invention,
The above-mentioned principle structure shown in FIG. ) and an electrode 25
and 26, the above-mentioned power supply (power supply means) for applying a voltage that directs and accumulates the minority carriers in the semiconductor body 21 toward the interface formed by the semiconductor body 21 and the semiconductor region 23, and the semiconductor body 21
The semiconductor device according to the present invention has the great feature of efficiently and rapidly exhibiting the functions intended for it, provided that the semiconductor device is provided with the above-mentioned means for generating an electric field for transporting minority carriers. Embodiment 2 Next, a second embodiment of the essential parts of the semiconductor device according to the present invention will be described in principle with reference to FIG. In FIG. 4, parts corresponding to those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The main part of the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 4 has the configuration described above in FIG. The structure is the same as that shown in FIG. 2, except that a semiconductor region 41 having a conductivity type, that is, P type, is formed and an electrode 42 is attached to the semiconductor region 41. The above is the second main part of the semiconductor device according to the present invention.
This is the basic configuration of the embodiment. The semiconductor device according to the present invention having such a configuration has the same configuration as the case shown in FIG. , electrodes 25 and 26
If a power source with the electrode 26 side being negative is connected between them, an electric field for accumulating minority carriers is obtained in the semiconductor substrate 21 that directs the minority carriers (holes in this case) in the semiconductor substrate 21 toward the interface 24 side. Therefore, if minority carriers are generated or have been generated in the region below or near the interface 24 of the semiconductor substrate 21, the minority carriers are accumulated in the region 27 of the semiconductor substrate 21 on the interface 24 side. On the other hand, if a voltage is applied between the electrodes 25 and 42 with the electrode 42 side being positive, minority carriers 43 are generated in the semiconductor substrate 21 from the semiconductor region 41 side. Therefore, according to the principle configuration of the second example of the main part of the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. Assuming that an electric field for transporting minority carriers that passes through the semiconductor substrate 21 and directs them to the side opposite to the semiconductor region 41 as seen from the semiconductor region 23 is obtained in advance, the electric field for accumulating minority carriers described above can be obtained in the semiconductor substrate 21. in a state where
When the minority carriers 43 mentioned above are generated in the semiconductor substrate 21, the minority carriers 43 become
As in the case of FIG. 2, the interface 2 of the semiconductor body 21
It is caused to be transferred along the area 27 on the fourth side as shown by the arrow 44. Further, in this case, the semiconductor substrate 21 is silicon, and the semiconductor region 23 is
If it is made of amorphous silicon or polycrystalline silicon containing oxygen, the transport of the minority carriers 29 in this case is carried out efficiently in the same manner as described above with reference to FIG. Therefore, the semiconductor device according to the present invention is provided with the principle structure shown in FIG. The above-mentioned power source (first power source means)
and the above-mentioned power supply (second power supply means) for applying a voltage between the electrodes 25 and 26 to direct and accumulate minority carriers in the semiconductor body 21 toward the interface formed by the semiconductor body 21 and the semiconductor region 23.
If the semiconductor substrate 21 is provided with the above-mentioned means for obtaining the electric field for transporting minority carriers, the semiconductor device according to the present invention has the great feature that it can efficiently and quickly perform the functions intended for the semiconductor device. Embodiment 3 Next, a third embodiment of the main part of the semiconductor device according to the present invention will be described in principle with reference to FIG. In FIG. 5, parts corresponding to those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The main part of the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 5 has the structure described above in FIG.
5 and 26 are omitted, however, the semiconductor substrate 21 has an interface 2 formed between it and the semiconductor region 23.
It has the same structure as the case in FIG. 2, except that it has an impurity concentration gradient that becomes smaller toward the 4th side. The above is the third main part of the semiconductor device according to the present invention.
This is the basic configuration of the embodiment. The semiconductor device according to the present invention having such a configuration has the same configuration as the case of FIG.
However, since it has an impurity concentration gradient that becomes smaller as it reaches the interface 24 formed between it and the semiconductor region 23, the semiconductor substrate 21 is exposed to an external source using an electrode, as in the case of FIG. Semiconductor substrate 21
Even if the electric field for accumulating minority carriers is not obtained within the second
As in the case shown in the figure, the same energy level gradient as when an electric field for accumulating minority carriers is obtained within the semiconductor substrate 21 occurs, so in terms of energy level,
A discontinuity occurs in the valence band between the semiconductor body 21 and the semiconductor region 23, similar to that described above with reference to FIG. Therefore, according to the principle structure of the third embodiment of the main part of the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 5, the semiconductor substrate 21 is similar to that described above in FIG. If the light 28 is made to enter the semiconductor substrate 21 and the minority carriers 29 are generated, and if an electric field for transporting the minority carriers similar to that described above in FIG. 2 is obtained in the semiconductor substrate 21 in advance. , by generating the above-mentioned minority carriers 29 in the semiconductor substrate 21,
The minority carrier 29 is placed in the region 27 of the semiconductor substrate 21 on the interface 24 side, as in the case of FIG.
It is caused to be transported along the region 27 as shown by arrow 30. Further, in this case, the semiconductor substrate 21
When the semiconductor region 23 is made of silicon and the semiconductor region 23 is made of amorphous silicon or polycrystalline silicon containing oxygen, the minority carriers 29 are efficiently transported in the same manner as described above with reference to FIG. Therefore, the semiconductor device according to the present invention is provided with the principle configuration described above in FIG. The semiconductor device according to the present invention has the great feature of efficiently and rapidly exhibiting the intended functions if the semiconductor device is provided with the above-mentioned means for obtaining the electric field for transporting minority carriers. Embodiment 4 Next, a fourth embodiment of the main part of the semiconductor device according to the present invention will be described in principle with reference to FIG. In FIG. 6, parts corresponding to those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The main part of the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 6 is the electrode 2 in the configuration described above in FIG.
5 and 26 are omitted as in the case of FIG. 5. However, as in the case of FIG. The structure is similar to that of the case shown in FIG. 4, except that the impurity concentration gradient is as follows. The above is the fourth main part of the semiconductor device according to the present invention.
This is the basic configuration of the embodiment. The semiconductor device according to the present invention having such a configuration has the same configuration as that in FIG. 4 except for the above-mentioned matters, and the semiconductor substrate 21
As in the case of FIG. 5, there is an impurity concentration gradient that becomes smaller as it reaches the interface 24 between the semiconductor substrate 21 and the semiconductor region 23, so a detailed explanation will be omitted, but in the case of FIG. Similarly, in terms of energy level, a discontinuity occurs in the valence band between the semiconductor substrate 21 and the semiconductor region 23 in the same way as described above in FIG. If a voltage with positive voltage applied to the 42 side is applied, a semiconductor region 4 is formed in the semiconductor body 21 in the same manner as described above with reference to FIG.
A minority carrier 43 is generated from the 1 side. Therefore, according to the principle structure of the fourth embodiment of the main part of the semiconductor device according to the present invention shown in FIG.
Minority carriers 4 generated from the semiconductor region 41 side
Assuming that the electric field for transporting minority carriers for 3 is obtained in advance, when the minority carriers 43 described above are generated in the semiconductor substrate 21, the minority carriers 43 will be transferred to the semiconductor substrate as in the case of FIG. 21 on the interface 24 side, as shown by an arrow 44, along the region 27.
Further, in this case, if the semiconductor substrate 21 is made of silicon and the semiconductor region 23 is made of amorphous silicon or polycrystalline silicon containing oxygen, the minority carriers 43 in this case are efficiently transferred. Therefore, the semiconductor device according to the present invention is provided with the principle structure shown in FIG. 6 as a main part, and minority carriers are generated in the semiconductor substrate 21 from the semiconductor region 41 side between the semiconductor substrate 21 and the electrode 42. If the semiconductor device according to the present invention is equipped with the above-mentioned power source (power supply means) for applying a voltage and the above-mentioned means for obtaining the electric field for transporting minority carriers in the semiconductor substrate 21, the semiconductor device according to the present invention can efficiently perform the functions scheduled therein. It has the great feature of being able to operate at high speed. Example 5 Next, a specific example of the semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG. The semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 7 has the following configuration. That is, for example, an N-type semiconductor substrate 71, semiconductor regions 73 and 74 formed in the semiconductor substrate 71 from the main surface 72 side and having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 71, that is, a P-type, and the semiconductor substrate 71. 7
It is formed in a region 75 between the semiconductor regions 73 and 74 of 1 in contact with this on the main surface 72 side, has a larger forbidden band width than the semiconductor substrate 71, and has the same conductivity type as the semiconductor substrate 71, that is, N type. and electrodes 77 formed on the surfaces of the semiconductor regions 73 and 74 on the main surface 72 side, respectively.
and 78 , an electrode 79 formed on the surface of the semiconductor region 76 opposite to the semiconductor substrate 71 side, and an N + type semiconductor layer 80 formed on the surface of the semiconductor substrate 71 opposite to the semiconductor region 76 side. The electrode 81 is formed through the electrode 81. The above is the configuration of a specific example of the semiconductor device according to the present invention. According to the semiconductor device according to the present invention having such a configuration, the semiconductor substrate 71 corresponds to the semiconductor substrate 1 of the semiconductor device constituting the lateral bipolar transistor Q described above in FIG. 74 and 75 correspond to semiconductor regions 3, 4 and 7 of the semiconductor device in FIG. 1, respectively;
Furthermore, electrodes 77 and 78 correspond to electrodes 5 and 6, respectively, of the semiconductor device of FIG. 1, and semiconductor region 76 has the same conductivity type as semiconductor substrate 71. Therefore, the electrode 79 on the semiconductor region 76 is
It is clear that this corresponds to the electrode 8 of the semiconductor device shown in the figure. Therefore, the semiconductor regions 73 and 74 are respectively used as an emitter region and a collector region, the region 75 of the semiconductor substrate 71 is used as a base region, and the electrodes 77, 78 and 79
It is clear that a lateral bipolar transistor Q is constituted by using these as an emitter electrode, a collector electrode, and a base electrode, respectively. Therefore, in the case of the exemplary configuration of the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 7, the power supply is not connected between the electrodes 79 and 81, and the electrodes 77 and 78 are connected in accordance with the case of the semiconductor device described above in FIG. With a power source with the electrode 78 side negative connected in between, the electrode 7
If a control voltage that makes the electrode 79 side negative is applied between 7 and 79, minority carriers (holes in this case) are applied to the region 75 of the semiconductor substrate 71 from the semiconductor region 73 side, in accordance with the semiconductor device described above in FIG. 82 is generated in an amount corresponding to the value of the control voltage, and the minority carriers 82 are transferred to the semiconductor region 74, and function as the transistor Q, as in the case of the semiconductor device described above in FIG. exhibits. In this case, as in the case of the semiconductor device described above in FIG.
2 is transferred to the semiconductor region 74, bypassing the region 85 on the surface side of the region 75, as shown by an arrow 84. However, in the case of the structure of the specific example of the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. and an electrode 81 on the surface of the semiconductor substrate 71 opposite to the semiconductor region 76 side.
and 81; and semiconductor substrate 71, respectively.
Semiconductor region 2 in the principle configuration of the first embodiment of the main part of the semiconductor device according to the present invention described above in the drawings
3, electrodes 26 and 25; , semiconductor substrate 7
A bias voltage (with the electrode 81 side being positive) that directs and accumulates minority carriers in the semiconductor substrate 71 and the semiconductor region 76 toward the interface side is applied, and the above-mentioned power source is applied between the electrodes 77 and 78. If the above-mentioned control voltage is applied between the electrodes 77 and 79, most of the above-mentioned minority carriers 82 generated from the semiconductor region 73 side in the region 75 of the semiconductor substrate 71 are removed as shown by the arrow 84. Therefore, most of the minority carriers 82 generated from the semiconductor region 73 side in the region 75 of the semiconductor substrate 71 are not transferred to the semiconductor region 74 by bypassing the region 85 on the surface side of the region 75.
As shown, the semiconductor region 74 is transferred along the region 85. Therefore, the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 7 has the great feature of efficiently performing the function of the transistor Q at high speed. Note that in the semiconductor device of the present invention shown in FIG. 7, the semiconductor substrate 71;
As in the case of the semiconductor body 21 and the semiconductor region 23 described above in FIG. If it has a low specific resistance like the semiconductor region 23 described above, the above-mentioned characteristics will be further exhibited. Embodiment 6 Next, another specific example of the semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG. The semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 8 has the configuration described below. That is, for example, a P-type semiconductor substrate 81 and a plurality of semiconductor substrates having a larger forbidden band width than the semiconductor substrate 81 formed on the main surface 82 and having the same conductivity type as the semiconductor substrate 81, that is, the P-type. Semiconductor region 82
a, 82b and 82c and their semiconductor regions 82
Electrodes 83a, 83a, 82c formed on the surfaces opposite to the semiconductor substrate 81 side of a, 82b, and 82c, respectively.
3b and 83c, and on the surface of the semiconductor substrate 81 opposite to the semiconductor regions 82a, 82b, and 82c.
A common electrode 85 is provided for the plurality of electrodes 83a, 83b, and 83c formed through a P + type semiconductor layer 84, and the electrodes 83a, 83b are provided with a common electrode 85.
and 83c and the electrode 85.
Three-phase clock voltages φ a , φ b and φ c with the 5 side negative
is given, and light 86 is made to enter the semiconductor substrate 81 at one end side of the arrangement region of the semiconductor regions 82a, 82b, and 82c.Based on this, minority carriers (electrons in this case)
87 is generated. The above is the configuration of another specific example of the semiconductor device according to the present invention. According to the semiconductor device according to the present invention having such a configuration, the semiconductor substrate 81; and the semiconductor region 8
It is clear that 2a, 82b and 82c respectively correspond to the semiconductor body 21 and the semiconductor region 23 described above in FIG . Minority carriers 87 generated in semiconductor substrate 81 at a period 1/3 times the clock period sequentially form contact with semiconductor regions 82a, 82b, and 82c of semiconductor substrate 81, as shown by arrows 90a, 90b, and 90c. Regions 89a, 89 on the interfaces 88a, 88b and 88c side
b and 89c accumulate at their interfaces 88a, 8
8b and 88c. Therefore, the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 8 constitutes a carrier transfer device exhibiting a carrier transfer function, and in this case, although detailed explanation is omitted, a plurality of electrodes 83a, 83b, and 83c are used.
and the common electrode 85 by connecting minority carriers to the interface 88.
A, 88b and 88c sides are applied with voltages to be directed and accumulated respectively, and the minority carriers are applied to the plurality of semiconductor regions 82a, 82b and 88c.
2c, the minority carriers are transported along the regions 89a, 89b, and 89c on the interfaces 88a, 88b, and 88c side of the semiconductor substrate 81, as described above. Therefore, it has the great feature of providing the above-mentioned carrier transfer function efficiently and at high speed. Note that in the semiconductor device of the present invention shown in FIG. 8, the semiconductor substrate 81;
Similarly to the semiconductor substrate 21 and the semiconductor region 23 described above in FIG. If 82c and 82c have a low resistivity like the semiconductor region 23 described above in FIG. 2, the above-mentioned characteristics will be further exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、従来の半導体装置を示す略線的断面
図である。第2図は、本発明による半導体装置の
要部の第1の例の原理的な構成を示す略線的断面
図である。第3図は、その説明に供するエネルギ
準位図である。第4図、第5図及び第6図は、そ
れぞれ本発明による半導体装置の要部の第2、第
3及び第4の実施例の原理的構成を示す略線的断
面図である。第7図及び第8図は、それぞれ本発
明による半導体装置の具体例を示す略線的断面図
である。 21……半導体基体、23,82a〜82c…
…半導体領域、24,88a〜88c……界面、
25,26,42,77,79,81,83a〜
83c,85……電極、27,85,89a〜8
9c……領域、71,81……半導体基板。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a conventional semiconductor device. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the basic structure of a first example of a main part of a semiconductor device according to the present invention. FIG. 3 is an energy level diagram for explaining this. FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 are schematic cross-sectional views showing the basic configurations of second, third, and fourth embodiments of the main parts of the semiconductor device according to the present invention, respectively. FIGS. 7 and 8 are schematic cross-sectional views showing specific examples of semiconductor devices according to the present invention, respectively. 21... Semiconductor substrate, 23, 82a to 82c...
...Semiconductor region, 24,88a-88c...Interface,
25, 26, 42, 77, 79, 81, 83a~
83c, 85...electrode, 27, 85, 89a-8
9c...Region, 71, 81...Semiconductor substrate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 所定の導電型を有する半導体基体と、 上記半導体基体に接触し且つ上記半導体基体に
比し大なる禁制帯幅を有するとともに上記半導体
基体と同じ導電型を有する半導体領域と、 上記半導体基体と上記半導体領域とのなす界面
及び上記半導体基体の上記界面下の領域を挟んで
相対向する一対の電極と、 上記半導体基体内に、上記半導体領域下以外の
領域において、少数キヤリアを生成させる手段
と、 上記一対の電極間に、上記半導体基体内におけ
る少数キヤリアを上記半導体基体と上記半導体領
域とのなす界面側に向わせ且つ蓄積させる電圧を
印加させる電源手段と、 上記半導体基体内に、上記少数キヤリアを、上
記少数キヤリアが生成される領域側から上記半導
体領域下を通つて、上記半導体領域からみて上記
少数キヤリアが生成される領域側とは反対側の領
域に向わせる電界を発生させる手段とを具備し、 上記半導体基体内に生成される少数キヤリアが
上記半導体基体の上記界面側の領域にそれに沿つ
て移送せしめられるようになされていることを特
徴とする半導体装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の半導体装置にお
いて、上記半導体基体がシリコンでなり、上記半
導体領域が非晶質シリコンまたは酸素を含む多結
晶シリコンでなることを特徴とする半導体装置。 3 所定の導電型を有する半導体基体と、 上記半導体基体に接触し且つ上記半導体基体に
比し大なる禁制帯幅を有するとともに上記半導体
基体と同じ導電型を有する第1の半導体領域と、 上記半導体基体と上記半導体領域とのなす界面
及び上記半導体基体の上記界面下の領域を挟んで
相対向する、上記半導体基体に付された第1の電
極及び上記半導体領域に付された第2の電極と、 上記半導体基体内に上記半導体領域下以外の領
域において形成され且つ上記半導体基体とは逆の
導電型を有するとともに第3の電極が付されてい
る第2の半導体領域と、 上記第1及び第3の電極間に、上記第2の半導
体領域側から上記半導体基体内に少数キヤリアを
生成させる電圧を印加させる第1の電源手段と、 上記第1及び第2の電極間に、上記半導体基体
内における少数キヤリアを上記半導体基体と上記
第1の半導体領域とのなす界面側に向わせ且つ蓄
積させる電圧を印加させる第2の電源手段と、 上記半導体基体内に、上記少数キヤリアを、上
記第2の半導体領域側から上記第1の半導体領域
下を通つて、上記第1の半導体領域からみて上記
第2の半導体領域側とは反対側の領域に向わせる
電界を発生させる手段とを具備し、 上記半導体基体内に生成される少数キヤリアが
上記半導体基体の上記界面側の領域にそれに沿つ
て移送せしめられるようになされていることを特
徴とする半導体装置。 4 特許請求の範囲第3項記載の半導体装置にお
いて、上記半導体基体がシリコンでなり、上記第
1の半導体領域が非晶質シリコンまたは酸素を含
む多結晶シリコンでなることを特徴とする半導体
装置。 5 所定の導電型を有する半導体基体と、 上記半導体基体に接触し且つ上記半導体基体に
比し大なる禁制帯幅を有するとともに上記半導体
基体と同じ導電型を有する半導体領域と、 上記半導体基体内に、上記半導体領域下以外の
領域において、少数キヤリアを生成させる手段
と、 上記半導体基体内に、上記少数キヤリアを、上
記少数キヤリアが生成される領域側から上記半導
体領域下を通つて、上記半導体領域からみて上記
少数キヤリアが生成される領域側とは反対側の領
域に向わせる電界を発生させる手段とを具備し、 上記半導体基体が、それと上記半導体領域との
なす界面側に到るに従い小となる不純物濃度勾配
を有し、 上記半導体基体内に生成される少数キヤリアが
上記半導体基体の上記界面側の領域にそれに沿つ
て移送せしめられるようになされていることを特
徴とする半導体装置。 6 特許請求の範囲第5項記載の半導体装置にお
いて、上記半導体基体がシリコンでなり、上記半
導体領域が非晶質シリコンまたは酸素を含む多結
晶シリコンでなることを特徴とする半導体装置。 7 所定の導電型を有する半導体基体と、 上記半導体基体に接触し且つ上記半導体基体に
比し大なる禁制帯幅を有するとともに上記半導体
基体と同じ導電型を有する第1の半導体領域と、 上記半導体基体内に形成され且つ上記半導体基
体とは逆の導電型を有するとともに電極が付され
ている第2の半導体領域と、 上記半導体基体及び上記電極間に、上記第2の
半導体領域側から上記半導体基体内に少数キヤリ
アを生成させる電圧を印加させる電源手段と、 上記半導体基体内に、上記少数キヤリアを、上
記第2の半導体領域側から上記第1の半導体領域
下を通つて、上記第1の半導体領域からみて上記
第2の半導体領域側とは反対側の領域に向わせる
電界を発生させる手段とを具備し、 上記半導体基体が、それと上記第1の半導体領
域とのなす界面側に到るに従い小となる不純物濃
度勾配を有し、 上記半導体基体内に生成される少数キヤリアが
上記半導体基体の上記界面側の領域にそれに沿つ
て移送せしめられるようになされていることを特
徴とする半導体装置。 8 特許請求の範囲第7項記載の半導体装置にお
いて、上記半導体基体がシリコンでなり、上記第
1の半導体領域が非晶質シリコンまたは酸素を含
む多結晶シリコンでなることを特徴とする半導体
装置。 9 所定の導電型を有する半導体基板と、 上記半導体基板内にその主面側より形成され且
つ上記半導体基板とは逆の導電型を有するととも
に第1及び第2の電極がそれぞれ付されている第
1及び第2の半導体領域と、 上記半導体基板の上記第1及び第2の半導体領
域間の領域上にこれと接触して形成され且つ上記
半導体基板に比し大なる禁制帯幅を有するととも
に上記半導体基板と同じ導電型を有する第3の半
導体領域と、 上記第3の半導体領域の上記半導体基板側とは
反対側の面上に形成された第3の電極と、 上記半導体基板の上記第3の半導体領域側とは
反対側の面上に形成された第4の電極と、 上記第1及び第3の電極間に、上記第1の半導
体領域から半導体基板内に少数キヤリアを生成さ
せる電圧を印加させる第1の電源手段と、 上記第3及び第4の電極間に、上記半導体基板
内における少数キヤリアを上記半導体基板と上記
第3の半導体領域とのなす界面側に向わせ且つ蓄
積させる電圧を印加させる第2の電源手段と、 上記第1及び第2の電極間に、半導体基板内に
上記少数キヤリアを上記第1の半導体領域側から
上記第3の半導体領域下を通つて、上記第2の半
導体領域側に向わせる電界を発生させる電圧を印
加させる第3の電源手段とを具備し、 トランジスタを構成していることを特徴とする
半導体装置。 10 特許請求の範囲第9項記載の半導体装置に
おいて、上記半導体基板がシリコンでなり、上記
第3の半導体領域が非晶質シリコンまたは酸素を
含む多結晶シリコンでなることを特徴とする半導
体装置。 11 所定の導電型を有する半導体基板と、 上記半導体基板の主面上に形成され且つ上記半
導体基板に比し大なる禁制帯幅を有するとともに
上記半導体基板と同じ導電型を有する複数の半導
体領域と、 上記複数の半導体領域の上記半導体基板側とは
反対側の面上にそれぞれ形成された複数の第1の
電極と、 上記半導体基板の上記複数の半導体領域側とは
反対側の面上に形成された上記複数の電極に対し
て共通の第2の電極と、 上記半導体基板内に、上記複数の半導体領域が
形成されている領域下以外の領域において、少数
キヤリアを生成させる手段と、 上記複数の第1の電極と上記共通の第2の電極
との間に、上記半導体基板内における少数キヤリ
アを上記半導体基板と上記複数の半導体領域のそ
れぞれとのなす界面側にそれぞれ向わせ且つそれ
ぞれ蓄積させる電圧を印加させる電源手段と、 上記半導体基板内に、上記少数キヤリアを、上
記少数キヤリアが生成される領域側から上記複数
の半導体領域が形成されている領域下を通つて、
上記複数の半導体領域が形成されている領域から
みて上記少数キヤリアが生成される領域側とは反
対側の領域に向わせる電界を発生させる手段とを
具備し、 キヤリア転送装置を構成していることを特徴と
する半導体装置。 12 特許請求の範囲第11項記載の半導体装置
において、上記半導体基板がシリコンでなり、上
記複数の半導体領域が非晶質シリコンまたは酸素
を含む多結晶シリコンでなることを特徴とする半
導体装置。
[Scope of Claims] 1. A semiconductor substrate having a predetermined conductivity type, and a semiconductor region that is in contact with the semiconductor substrate, has a larger forbidden band width than the semiconductor substrate, and has the same conductivity type as the semiconductor substrate. , a pair of electrodes facing each other across an interface between the semiconductor substrate and the semiconductor region and a region under the interface of the semiconductor substrate; and a minority carrier in a region other than under the semiconductor region within the semiconductor base. power supply means for applying a voltage between the pair of electrodes that directs and accumulates minority carriers in the semiconductor substrate toward the interface between the semiconductor substrate and the semiconductor region; Directing the minority carriers into the body from the side of the region where the minority carriers are generated, passing under the semiconductor region, and toward the region opposite to the region where the minority carriers are generated as viewed from the semiconductor region. A semiconductor device comprising means for generating an electric field so that minority carriers generated within the semiconductor substrate are transported along a region of the semiconductor substrate on the interface side. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is made of silicon, and the semiconductor region is made of amorphous silicon or polycrystalline silicon containing oxygen. 3. a semiconductor substrate having a predetermined conductivity type; a first semiconductor region that is in contact with the semiconductor substrate, has a larger forbidden band width than the semiconductor substrate, and has the same conductivity type as the semiconductor substrate; A first electrode attached to the semiconductor substrate and a second electrode attached to the semiconductor region, which face each other across an interface between the substrate and the semiconductor region and a region below the interface of the semiconductor substrate. , a second semiconductor region formed within the semiconductor substrate in a region other than under the semiconductor region and having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate, and to which a third electrode is attached; a first power supply means for applying a voltage that generates minority carriers within the semiconductor substrate from the second semiconductor region side between the electrodes of the third electrode; a second power supply means for directing and accumulating the minority carriers toward the interface between the semiconductor substrate and the first semiconductor region; means for generating an electric field that passes from the semiconductor region side of the semiconductor region and passes under the first semiconductor region toward a region opposite to the second semiconductor region side when viewed from the first semiconductor region. . A semiconductor device, wherein minority carriers generated within the semiconductor substrate are transported along a region of the semiconductor substrate on the interface side. 4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the semiconductor substrate is made of silicon, and the first semiconductor region is made of amorphous silicon or polycrystalline silicon containing oxygen. 5 a semiconductor substrate having a predetermined conductivity type; a semiconductor region in contact with the semiconductor substrate and having a larger forbidden band width than the semiconductor substrate and having the same conductivity type as the semiconductor substrate; , means for generating minority carriers in a region other than under the semiconductor region; means for generating an electric field directed toward a region opposite to the region where the minority carriers are generated, as viewed from above, the semiconductor substrate becomes smaller as it approaches the interface between the semiconductor substrate and the semiconductor region. A semiconductor device having an impurity concentration gradient such that minority carriers generated within the semiconductor substrate are transported along the impurity concentration gradient to a region on the interface side of the semiconductor substrate. 6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor substrate is made of silicon, and the semiconductor region is made of amorphous silicon or polycrystalline silicon containing oxygen. 7 a semiconductor substrate having a predetermined conductivity type; a first semiconductor region that is in contact with the semiconductor substrate, has a larger forbidden band width than the semiconductor substrate, and has the same conductivity type as the semiconductor substrate; a second semiconductor region formed within the base and having a conductivity type opposite to that of the semiconductor base and to which an electrode is attached; and between the semiconductor base and the electrode, the semiconductor from the second semiconductor region side. power supply means for applying a voltage that generates minority carriers within the substrate; means for generating an electric field directed toward a region opposite to the second semiconductor region when viewed from the semiconductor region, the semiconductor substrate reaching the interface between the semiconductor substrate and the first semiconductor region; A semiconductor having an impurity concentration gradient that becomes smaller as the semiconductor substrate increases, and minority carriers generated within the semiconductor substrate are transported along the impurity concentration gradient to a region on the interface side of the semiconductor substrate. Device. 8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the semiconductor substrate is made of silicon, and the first semiconductor region is made of amorphous silicon or polycrystalline silicon containing oxygen. 9 a semiconductor substrate having a predetermined conductivity type; and a second electrode formed in the semiconductor substrate from the main surface side thereof and having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate and provided with first and second electrodes, respectively. the first and second semiconductor regions, which are formed on and in contact with a region between the first and second semiconductor regions of the semiconductor substrate, and have a larger forbidden band width than the semiconductor substrate; a third semiconductor region having the same conductivity type as the semiconductor substrate; a third electrode formed on a surface of the third semiconductor region opposite to the semiconductor substrate; and a third electrode of the semiconductor substrate; A voltage for generating minority carriers from the first semiconductor region into the semiconductor substrate is applied between the fourth electrode formed on the surface opposite to the semiconductor region side and the first and third electrodes. a first power supply means to be applied, and a voltage applied between the third and fourth electrodes to direct and accumulate minority carriers in the semiconductor substrate toward the interface between the semiconductor substrate and the third semiconductor region; a second power supply means for applying a voltage between the first and second electrodes; a third power supply means for applying a voltage that generates an electric field directed toward the second semiconductor region side, and constitutes a transistor. 10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor substrate is made of silicon, and the third semiconductor region is made of amorphous silicon or polycrystalline silicon containing oxygen. 11 A semiconductor substrate having a predetermined conductivity type; and a plurality of semiconductor regions formed on a main surface of the semiconductor substrate and having a larger forbidden band width than the semiconductor substrate and having the same conductivity type as the semiconductor substrate. , a plurality of first electrodes each formed on a surface of the plurality of semiconductor regions opposite to the semiconductor substrate side; and a plurality of first electrodes formed on the surface of the semiconductor substrate opposite to the plurality of semiconductor regions side. a second electrode common to the plurality of electrodes formed in the semiconductor substrate; means for generating minority carriers in a region other than under the region where the plurality of semiconductor regions are formed in the semiconductor substrate; Directing and accumulating minority carriers in the semiconductor substrate toward the interface between the semiconductor substrate and each of the plurality of semiconductor regions between the first electrode and the common second electrode. power supply means for applying a voltage; and passing the minority carriers into the semiconductor substrate from the region where the minority carriers are generated under the region where the plurality of semiconductor regions are formed;
means for generating an electric field directed toward a region opposite to the region where the minority carriers are generated when viewed from the region where the plurality of semiconductor regions are formed, forming a carrier transfer device. A semiconductor device characterized by: 12. The semiconductor device according to claim 11, wherein the semiconductor substrate is made of silicon, and the plurality of semiconductor regions are made of amorphous silicon or polycrystalline silicon containing oxygen.
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