NL192281C - Halfgeleider-lichtdetectorinrichting. - Google Patents
Halfgeleider-lichtdetectorinrichting. Download PDFInfo
- Publication number
- NL192281C NL192281C NL9002098A NL9002098A NL192281C NL 192281 C NL192281 C NL 192281C NL 9002098 A NL9002098 A NL 9002098A NL 9002098 A NL9002098 A NL 9002098A NL 192281 C NL192281 C NL 192281C
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- light
- film
- metallic
- layer
- blocking film
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 14
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 28
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 2
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 claims 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims 1
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 claims 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001258 titanium gold Inorganic materials 0.000 description 1
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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
-
- 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02162—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
- H01L31/02164—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors for shielding light, e.g. light blocking layers, cold shields for infrared detectors
-
- 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022416—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier comprising ring electrodes
-
- 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
- H01L31/10—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 characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/105—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PIN type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
1 192281
Halfgeleider-lichtdetectorinrichting
De uitvinding heeft betrekking op een halfgeleider-lichtdetectorinrichting omvattende: een substraat van een eerste geleidbaarheidstype; een op een oppervlak van het substraat aangebrachte lichtabsoiberende laag 5 van het eerste geleidbaaiheidstype; een over de lichtabsorberende laag aangebrachte vensterlaag van het eerste geleidbaarheidstype; een gebied met een tweede geleidbaaiheidstype van omgekeerde geleidbaarheid, dat is gevormd in ten minste een gedeelte van de vensterlaag om zich uit te strekken tot de lichtabsoiberende laag; een op de vensterlaag aangebrachte oppervlaktebeschermende film, die ten minste een gedeelte van het gebied met omgekeerde geleidbaarheid bloot laat als een lichtontvangend gebied; een op 10 de oppervlaktebeschermende film aangebrachte elektrode die het lichtontvangende gebied omgeeft, welke elektrode in Ohm’s contact is met het gebied met omgekeerde geleidbaarheid; en een metallische lichtblokkerende film die op de oppervlaktebeschermende film zodanig is aangebracht, dat deze de elektrode omgeeft, waarbij zich tussen de elektrode en de naar de elektrode gerichte binnenrand van de metallische lichtblokkerende film een isolerende spleet van een gegeven breedte bevindt.
15 Een dergelijke inrichting is bekend uit de Japanse octrooi-publicatie 60.182.778. Bij deze bekende inrichting bevindt genoemde spleet zich buiten het gebied met omgekeerde geleidbaarheid, waardoor door die spleet invallend licht ladingsdragers kan vrijmaken buiten de verarmingslaag. Dergelijke buiten de verarmingslaag vrijgemaakte ladingsdragers veroorzaken, zoals later meer gedetailleerd zal worden uitgelegd, een afname van de responsie van de inrichting op een lichtsignaal. Dit effect is op zich bekend; 20 teneinde genoemd effect te verminderen, stelt genoemde publicatie voor om genoemde spleet te versmallen.
De uitvinding beoogt een halfgeleider-lichtdetectorinrichting te verschaffen die geheel vrij is van de genoemde nadelen, en wel door de inrichting zodanig uit te voeren, dat buiten een voorafbepaald licht-ontvangstgebied invallend licht geheel wordt geblokkeerd.
25 Daartoe heeft de halfgeleider-lichtdetectorinrichting van het bovengenoemde type volgens de uitvinding het kenmerk, dat genoemde metallische lichtblokkerende film een dusdanige vorm heeft, dat de genoemde binnenrand van de metallische lichtblokkerende film zich niet bevindt buiten een front van een verarmingslaag die wordt gevormd door een P/N-junctie tussen genoemd gebied met omgekeerde geleidbaarheid en genoemde vensterlaag.
30
In het hiernavolgende zal de uitvinding nader worden verduidelijkt door beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen van de inrichting volgens de uitvinding onder verwijzing naar de tekening, waarin: figuur 1 een dwarsdoorsnede is van een eerste voorbeeld van een conventionele halfgeleider-lichtdetectorinrichting; 35 figuur 2 een dwarsdoorsnede is van een tweede voorbeeld van een conventionele halfgeleider-lichtdetectorinrichting; figuur 3 een dwarsdoorsnede is van een lichtdetectorinrichting volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, volgens de lijn lll-lll in figuur 4; inzicht is van de in figuur 3 getoonde halfgeleider-lichtdetectorinrichting, gezien chtontvangend gebied; i relatie tonen tussen de hoeveelheid d van een metallische lichtblokkerende film ι de figuren 3 en 4 getoonde inrichting binnen de door een verarmingslaagfront 3, en een paracytaire strooicapaciteit; a op een ingangslichtsignaal toont van de halfgeleider-lichtdetectorinrichting volgens 'langslichtsignaal toont van een halfgeleider-lichtdetectorinrichting die seeft.
!*ch voorbeeld van een conventionele InGaAs planaire ^ '-substraat 1 zijn een n-type InP-bufferiaag 2, een n'-type ’ >e InP-vensteriaag 4 gevormd in een stapel met de J? jstraat 1 raakt. Een p-type onzuiverheid, zoals Zn, is gediffun- ^ /an de n'-type InP-vensterlaag 4 om het geleidbaarheidstype van rende lagen 4 en 3 om te keren en om daardoor een gebied te .eidstype, bijvoorbeeld p+-type gebied 5. De bodem van het p+-type lichtabsorberende laag 3. Een gestippelde lijn 12 in figuur 1 .ningslaag 3a. In het geïllustreerde geval wordt het front 12 gevormd 192281 2 door een p-n junctie tussen het p+-gebied 5 en de n'-type InP vensterlaag 4 en de n'-type InGaAs lichtabsorberende laag 3.
Een oppervlakte beschermende isolatietilm 6, zoals een siliciumnitride (SiN) film, is gevormd door bijvoorbeeld plasma-CVD, om de n'-type InP-vensterlaag te bedekken, en ten minste het gedeelte dat een 5 lichtontvangend gebied 11 verschaft, onbedekt te laten. Een positieve elektrode 7 is gevormd in Ohm’s contact met het p+-type gebied 5 binnen de opening in de isolerende film 6 waar het lichtontvangende gebied 11 is verschaft. Ook is een metallische lichtblokkerende film 8 gevoimd over de isolerende film 6, waarbij tussen de positieve elektrode 7 en de lichtblokkerende film 6 een spleet 9 aanwezig is om daartussen elektrische isolatie te verschaffen. Aan het tegenovergelegen oppervlak van het n*-type TO InP-substraat 1 is een negatieve elektrode 10 gevormd in Ohm’s contact met het substraat 1.
Bij deze planaire fotodiode passeert op het lichtontvangende gebied 11 invallend licht door de vensterlaag 4, en een aanzienlijk gedeelte van het licht wordt geabsorbeerd door de lichtabsorberende laag 3, in het bijzonder door de verarmingslaag 3a. Dragers 31, aangeduid door dichte cirkels, gegenereerd door absorptie van licht door de verarmingslaag 3a, worden versneld door het ruimteveld binnen het veraimings-15 gebied 3a. Aldus verschaffen de dragers een driftstroomcomponent die zeer snel reageert op een ingangs-lichtsignaal en gedetecteerd wordt als een licht-responsief elektrisch signaal dat vloeit tussen de elektroden 7 en 10.
Licht dat invalt op andere gedeelten, zoals de spleet 9 tussen de elektrode 7 en de lichtblokkerende film 8, van de inrichting wordt geabsorbeerd door gedeelten van de lichtabsorberende laag 3 anders dan de 20 verarmingslaag 3a, hetgeen dragers 32 genereert die zijn aangeduid door open cirkels. De dragers 32 diffunderen en bereiken het front 12 van de verarmingslaag, en worden daarom opgenomen in de detectiestroom als een diffusiestroomcomponent. De diffusiestroomcomponent wordt gegenereerd ten gevolge van de ruimtelijke dichtheidsgradient van de dragers 32, en daarom is de bewegingssnelheid van de dragers 32, die de diffusiestroomcomponent verschaffen, veel kleiner dan die van de dragers 31, die de 25 driftstroomcomponent verschaffen. Dit veroorzaakt een afname in de inrichtingsresponsie, op het ingangs-lichtsignaal.
Een fotodiode die het bovenbeschreven nadeel van de in figuur 1 getoonde conventionele inrichting, d.w.z. een langzame responsie op een ingangslichtsignaal, niet heeft, is bijvoorbeeld getoond in de gepubliceerde Japanse octrooiaanvrage no. SHO 55-140.275. Figuur 2 toont een dwarsdoorsnede van een 30 hoofdgedeelte van een in deze Japanse aanvrage getoonde fotodiode. Dezelfde verwijzingscijfers duiden vergelijkbare gedeelten van de fotodiodes van figuren 1 en 2 aan, en deze worden niet nader beschreven.
Een positieve elektrode 71 is gevormd in Ohm’s contact met het p+-type gebied 5 binnen de opening in de isolerende film 6 waar het lichtontvangende gebied 11 is verschaft, zoals bij de fotodiode van figuur 1. Een gedeelte van de positieve elektrode 71 reikt voorbij een opening 23 in een draadbevestigingsgebied, om 35 een verlenging 72 te verschaffen. Een isolerende film 21 van bijvoorbeeld fosforsilicaatglas (PSG) is aangebracht over de isolerende film 6 en de positieve elektrode 71. Een metallische lichtblokkerende film 22 is gevormd over de isolerende film 21. De opening 23 voor draadhechting is gevormd door de isolerende film 21 en de lichtblokkerende film 22. Een verbindingsdraad is gehecht aan de positieve elektrode 71 in de opening 23.
40 In de in figuur 2 getoonde planaire fotodiode is de bodem van de opening 23 voor draadhechting .
gesloten door de verlenging 72 van de positieve elektrode 71, en daarom wordt in de opening 23 invallend A
licht geheel geblokkeerd. Dienovereenkomstig passeert alleen licht dat invalt op het lichtontvangende gebied 11, door de vensterlaag en bereikt de verarmingslaag 3a in de lichtabsorberende laag 3, en dienovereen-komstig worden alleen dragers 31 gegenereerd die in hoofdzaak bijdragen aan de opwekking van de 45 driftstroomcomponent. Het opwekken van dragers in de gedeelten van de lichtabsorberende laag 3 anders dan de verarmingslaag 3a wordt vermeden, en daarom wordt in hoofdzaak geen diffusiestroomcomponent^^^^^H gegenereerd. Dienovereenkomstig kan de vermindering van de respons, die anders verooizaakt zou woraj^^^^H door een diffusiestroomcomponent, voorkomen worden.
Hoewel de aan een diffusiestroomcomponent toe te schrijven responsdegradatie voorkomen kan 50 heeft de planaire fotodiode van figuur 2 het nadeel dat deze extra vervaardigingsstappen vereist vormen van de isolerende film 21, de metallische lichtblokkerende film 22, en de opening 23 voorJ^^^^^^^^H draadhechten. De toevoeging van dergelijke vervaardigingsstappen verhoogt de vervaardigirrgsk^^^^^^^^^H ander nadeel van de structuur van figuur 2 is dat een grote parasitaire elektrostatische tussen de metallische lichtblokkerende film 22 en de positieve elektrode 71, hetgeen een 55 tijdconstante verhoogt. Een toename van de tijdconstante vermindert de responsiesneiheid^^^^^^^^^^^^H van de inrichting op het ingangslichtsignaal.
De halfgeleider-lichtdetectorinrichting volgens de uitvinding is vrij van de bovenbescf^^^^^^^^^^^^^H
3 192281 conventionele inrichtingen, door het geheel blokkeren van licht dat invalt op gedeelten van de inrichting anders dan een voorafbepaalde lichtontvangend gebied, terwijl het vormen van een lichtblokkerende film is vermeden om aldus een toename van parasitaire capaciteit te voorkomen, en waarbij de noodzaak is vermeden om het aantal vervaardigingsstappen te verhogen ten opzichte van de in figuur 1 getoonde 5 inrichting.
Onder verwijzing naar de figuren 3 en 4 wordt een halfgeleider-lichtdetectorinrichting volgens de onderhavige uitvinding beschreven in teimen van een planaire fotodiode. Dezelfde verwijzingsdjfers zijn gebruikt voor vergelijkbare componenten in de figuren 1,3 en 4.
De planaire fotodiode van figuur 3 omvat, evenals de in figuur 1 getoonde conventionele fotodiode, een 10 n-type InP-bufferlaag 2, een n'-type InGaAs-lichtabsorberende laag 3, en een n'-type InP vensterlaag 4 die in de genoemde volgorde zijn gestapeld op een oppervlak van een n+-type InP substraat 1, waarbij de n'-type bufferiaag 2 het substraat 1 raakt. Een Au bevattende negatieve elektrode 10 is gehecht aan het tegenovergelegen oppervlak van het substraat 1 door middel van bijvooibeeld een AuGe eutectisch soldeer. Een p+-type onzuiverheid, zoals Zn, is gediffundeerd van een gedeelte van het oppervlak van de n'-type 15 InP-vensteriaag 4 tot in de lagenstapel om het geleidbaarheidstype van gedeelten van de venster- en lichtabsorberende lagen 4 en 3 om te keren om een p+-type gebied 5 met omgekeerd geleidbaarheidstype te vormen dat zich uitstrekt van het oppervlak van de vensterlaag 4, door de vensterlaag 4 tot in de lichtabsorberende laag 3. Een gestippelde lijn 12 duidt een front aan van een verarmingslaag 3a gevormd door de p-n junctie verschaft tussen het p+-type gebied 5 met omgekeerd geleidbaarheidstype, en de n-type 20 InP-vensteriaag 4 en de n'-type InGaAs-lichtabsorberende laag 3.
Een oppervlakte beschermende isolatiefilm 6 die een diëlektrische film van bijvoorbeeld siliciumnrtride (SiN) of siliciumoxide (Si02) is, is gevormd door middel van bijvoorbeeld plasma-CVD om het oppervlak van -de n'-type InP vensterlaag 4 te bedekken, waarbij ten minste een oppervlaktegebied dat een lichtontvangend gebied 11 verschaft, onbedekt is gelaten. M.a.w., in de isolerende film 6 is een opening gelaten 25 voor het lichtontvangende gebied 11. In de opening is een positieve Ti/Au-elektrode 7, die een stapel van TiAu lagen omvat, gevormd om Ohm’s contact te maken met het p+-type gebied 5 met omgekeerd geleidbaarheidstype. De positieve elektrode 7 kan rechtstreeks in Ohm’s contact zijn met het p+-type gebied 5 met omgekeerd geleidbaarheidstype, of kan in Ohm’s contact zijn door een Ohmse contactlaag die p-type InGaAs of InGaAsP bevat om een goed Ohm’s contact te verschaffen.
30 Een metallische film 3 voor het blokkeren van licht is gevormd over de isolerende film 6 met een spleet 9 aangebracht tussen de metallische film 8 en de positieve elektrode 7 zodat zij elektrisch van elkaar zijn geïsoleerd. De metallische lichtblokkerende film 8 is in een dusdanige vorm gevormd, dat zijn naar de positieve elektrode 7 gerichte binnenrand in verticale uitlijning is met of zich bevindt binnen de buitenomtrek van de door het front 12 gedefinieerde verarmingslaag 3a. M.a.w., de binnenrand van de metallische 35 lichtblokkerende film 8 is dichter bij het lichtontvangende gebied 11 dan dat het front 12 van de verarmings-laag is. D.w.z., de binnenrand van de metallische film 8 bevindt zich niet buiten het front 12 van de verarmingslaag. In figuur 3 representeert een horizontale afstand d tussen de binnenrand van de metaffi-sche lichtblokkerende film 8 en de het front 12 van de verarmingslaag aanduidende verticale gestippelde lijn de hoeveelheid overlap van de film 8 met het gedeelte van de inrichting binnen door het front 12 gedefini-40 eerde grens. Aldus, wanneer de binnenrand van de metallische lichtblokkerende film 8 in verticale uitlijning is met het front 12 van de verarmingslaag, is de hoeveelheid overlap d gelijk aan 0. Wanneer de binnenrand van de metallische lichtblokkerende film zich binnen de door het front 12 van de verarmingslaag gedefinieerde begrenzing bevindt, is d groter dan 0, d.w.z. de metallische lichtblokkerende film 8 overlapt een weinig de verarmingslaag 3a of zowel de verarmingslaag 3a als het p+-type gebied 5. Als de metallische 45 lichtblokkerende film 8 een te groot gedeelte van het gebied 5 het omgekeerd geleidbaarheidstype overlapt, wordt een daartussen gevormde parasitaire capaciteit te groot om verwaarloosbaar te zijn. Dienovereenkomstig is een geschikte waarde van d ongeveer 0-5 pm.
Figuur 4 is een bovenaanzicht van de planaire fotodiode van figuur 3. Een deel van de elektrode 7 steekt naarbuiten uit om een draadhechtingskussen 13 te vormen. Het gebied 5 met omgekeerde geleidbaarheid 50 en het front 12 van de verarmingslaag steken dienovereenkomstig ook naar buiten uit.
Onder verwijzing naar de figuren 5 en 6 wordt de relatie tussen de bovenbeschreven overiaphoeveelheid d en de parasitaire strooicapaciteit kort uitgelegd.
In figuur 5 is d de totale hoeveelheid overlap van de film 8 met het gedeelte van lagen binnen de door het front van de verarmingslaag gedefinieerde begrenzing, en d0 is de hoeveelheid overlap van de film 8 55 met het p+-type gebied 5. Cd is de capaciteit van de verarmingslaag 3a, C1 is de capaciteit van de totale overlap, en C2 is de capaciteit van de metallische lichtblokkerende film 8. Zoals blijkt uit figuur 6, wordt de door de combinatie van de capaciteiten Cd, C, en C2 verschafte totale capaciteit Cy uitgedrukt door de 192281 4 formule:
Het oppervlak van de overlap is klein t.o.v. van het gehele oppervlak van de metallische lichtblokkerende 5 film 8, zodat C, « C2, en daarom kan formule (1) worden gemodificeerd tot: CT — Cd + C, (2)
Uit de formule 2 blijkt, dat voor het reduceren van de totale capaciteit CT het noodzakelijk is de door de totale overlap vertoonde capaciteit C1 te reduceren. Teneinde de gehele capaciteit C^- te reduceren en ook de hoeveelheid licht te reduceren die wordt geabsorbeerd door het gedeelte van de lichtabsorberende laag 10 3 anders dan de verarmingslaag 3a, zou het gewenst zijn dat d 0 is (d = 0). In de praktijk wordt echter gedacht dat het geschikt is dat d0 = 0 of 0 < d < 5 pm, inachtnemende variaties in afmeting die kunnen optreden in de fotolithografische stappen tijdens het vervaardigingsproces. Als de diameter a van het lichtontvangende gebied 11 kleiner is dan de waarde in het volgende voorbeeld, bijvoorbeeld wanneer deze ongeveer 50 pm is, is het gewenst om voor d een lagere bovenlimiet te stellen.
15 De afmetingen of onzuiverheidsconcentraties van verschillende gedeelten van een voorbeeld van de fotodiode worden in het onderstaande getoond.
Diameter a van lichtontvangend gebied 11: 200 pm
Diameter b van draadhechtingskussen 13: 80 pm
De grootte c van de chip: 500 pm x 500 pm 20 Breedte d1 van elektrode 7: 4 pm
Breedte d2 van spleet 9: 5 pm
Dragerconcentratie van substraat 1: ongeveer 5 x 1018 cm*3
Dragersconcentratie van bufferlaag 2: ongeveer 5 x 101S cm'3 .
Dragersconcentratie van de licht- 25 absorberende laag 3: 1 x 1016 cm'3 of minder, bij voorkeur 1 x 1015 cm'3 of minder
Dragerconcentratie van vensterlaag 4: 1 x 1016 cm'3 of minder, bij voorkëür 1 x 1015 cm'3 of minder
Dragerconcentratie van p+-type gebied 5 30 met omgekeerde geleidbaarheid: ongeveer 1 x 1018 - 1 x 1019 cm'3
De in de figuren 3 en 4 getoonde planaire fotodiode volgens de onderhavige uitvinding werkt op hoofdzakelijk dezelfde wijze als de in figuur 1 getoonde conventionele fotodiode. Op het lichtontvangende gebied 11 invallend licht passeert door het p+-type gebied 5 met omgekeerde geleidbaarheid in de vensteriaag 4 en wordt in hoofdzaak geabsorbeerd door de verarmingslaag 3a van de lichtabsorberende 35 laag 3. Door punten aangeduide dragers 31 die door de absorptie van licht door de verarmingslaag 3a wordt gegenereerd, worden versneld door het ruimteveld binnen de verarmingslaag 3a en worden gedetecteerd tussen de elektroden 7 en 10 als een driftstroomcomponent die responsief is op invallend licht. Aangezien d groter is dan 0, passeert licht dat invalt op de spleet 9 ook door het p+-type gebied 5 en wordt geabsorbeerd door de verarmingslaag 3a in de lichtabsorberende laag 3, of het passeert door de verarmings-40 laag in de vensteriaag 4 rond het p+-type gebied 5 naar de verarmingslaag 3a in de lichtabsorberende laag 3 en wordt geabsorbeerd door de verarmingslaag 3a. Aldus zijn deze door de absorptie van het licht door de spleet 9 gegenereerde dragers van het zelfde type als de dragers 31, en daarom worden zij ook versneld door het ruimteveld binnen de verarmingslaag 3a en worden zij eveneens tussen de elektroden 7 en 10 gedetecteerd als een driftstroomcomponent. In deze fotodiode kunnen ook in gedeelten van de 45 lichtabsorberende laag 3 anders dan de verarmingslaag 3a dragers worden gegenereerd die vergelijkbaar zijn met de in figuur 1 getoonde dragers 32, welke gedetecteerd worden als een diffusiestroomcomponent.
In de onderhavige fotodiode wordt echter in hoofdzaak geen licht geabsorbeerd in gedeelten anders dan de verarmingslaag 3a, en daarom is het aantal van de dragers 32 die als diffusiestroom gedetecteerd kunnen worden, bijzonder weinig ten opzichte van het aantal dragers 31 die als de driftstroomcomponent gedetec-50 teerd worden, en daarom zijn zij praktisch verwaarloosbaar. Dienovereenkomstig bevat de tussen de elektrode 7 en 8 te detecteren stroom in hoofdzaak geen diffusiestroomcomponent welke een vermindering van de responsiesnelheid zou kunnen veroorzaken. Bijgevolg is de responsie van de uitgang van de fotodiode volgens de onderhavige uitvinding op het ingangslichtsignaal bijzonder snel.
Figuur 7a toont de responsie van licht-geïnduceerde stroom op een in figuur 7b getoond ingangslichtpuls-55 signaal van de in figuur 3 getoonde fotodiode waarin de hoeveelheid overlap van de metallische lichtblokkerende film 8 met het p+-type gebied 55 met omgekeerde geleidbaarheid of de verarmingslaag 3a 0 is, d.w.z. d = 0. Figuur 8a toont de responsie van een licht-geïnduceerde stroom op een in figuur 8b getoond
Claims (3)
1. Halfgeleider-lïchtdetectorinrichting omvattende: - een substraat van een eerste geleidbaarheidstype; - een op een oppervlak van het substraat aangebrachte lichtabsorberende laag van het eerste geleidbaarheidstype; 40. een over de lichtabsorberende laag aangebrachte vensterlaag van het eerste geleidbaarheidstype; - een gebied met een tweede geleidbaarheidstype van omgekeerde geleidbaarheid, dat is gevormd in ten minste een gedeelte van de vensterlaag om zich uit te strekken tot de lichtabsorberende laag; - een op de vensterlaag aangebrachte oppervlaktebeschermende film, die ten minste een gedeelte van het gebied met omgekeerde geleidbaarheid bloot laat als een lichtontvangend gebied; 45. een op de oppervlaktebeschermende film aangebrachte elektrode die het lichtontvangende gebied omgeeft, welke elektrode in Ohm’s contact is met het gebied met omgekeerde geleidbaarheid; en - een metallische lichtblokkerende film die op de oppervlaktebeschermende film zodanig is aangebracht, dat deze de elektrode omgeeft, waarbij zich tussen de elektrode en de naar de elektrode gerichte binnenrand van de metallische lichtblokkerende film een isolerende spleet van een gegeven breedte 50 bevindt; met het kenmerk, dat genoemde metallische lichtblokkerende film (8) een dusdanige vorm heeft, dat de genoemde binnenrand van de metallische lichtblokkerende film (8) zich niet bevindt buiten een front (12) van een verarmingslaag (3a) die wordt gevormd door een P/N-junctie tussen genoemd gebied (5) met omgekeerde geleidbaarheid en genoemde vensterlaag (4).
2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de binnenrand van de metallische lichtblokkerende film (8) verticaal is uitgelijnd met het front (12) van de verarmingslaag (3a).
3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de binnenrand van de metallische lichtblokkerende 192281 6 film (8) zich een weinig binnenwaarts bevindt van het front (12) van de veraimingslaag (3a), waarbij de horizontale afstand (d) tussen genoemde binnenrand en genoemd front (12) is gelegen in het bereik van 0 < d < 5 μηι. Hierbij 4 bladen tekening
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1665490 | 1990-01-25 | ||
| JP2016654A JPH03220782A (ja) | 1990-01-25 | 1990-01-25 | 半導体受光装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL9002098A NL9002098A (nl) | 1991-08-16 |
| NL192281B NL192281B (nl) | 1996-12-02 |
| NL192281C true NL192281C (nl) | 1997-04-03 |
Family
ID=11922332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL9002098A NL192281C (nl) | 1990-01-25 | 1990-09-26 | Halfgeleider-lichtdetectorinrichting. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5040039A (nl) |
| JP (1) | JPH03220782A (nl) |
| DE (1) | DE4039380C2 (nl) |
| NL (1) | NL192281C (nl) |
Families Citing this family (45)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0513798A (ja) * | 1991-07-01 | 1993-01-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体受光装置 |
| JP2774006B2 (ja) * | 1991-12-25 | 1998-07-09 | 三菱電機株式会社 | 半導体受光装置及びその製造方法 |
| US5189296A (en) * | 1992-04-03 | 1993-02-23 | International Business Machines Corporation | Optical receiver having a low capacitance integrated photodetector |
| US5593902A (en) * | 1994-05-23 | 1997-01-14 | Texas Instruments Incorporated | Method of making photodiodes for low dark current operation having geometric enhancement |
| JPH10173158A (ja) * | 1996-12-05 | 1998-06-26 | Denso Corp | 光センサｉｃ |
| JP3601761B2 (ja) | 1998-11-19 | 2004-12-15 | 松下電器産業株式会社 | 受光素子およびその製造方法 |
| JP4450454B2 (ja) * | 1999-08-26 | 2010-04-14 | Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 | 半導体受光素子 |
| PT2322085E (pt) | 2000-04-17 | 2014-06-23 | Covidien Lp | Sensor de oxímetro de pulsação com função por partes |
| JP2001358359A (ja) * | 2000-06-16 | 2001-12-26 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 半導体受光素子 |
| US6593636B1 (en) * | 2000-12-05 | 2003-07-15 | Udt Sensors, Inc. | High speed silicon photodiodes and method of manufacture |
| JP4134695B2 (ja) * | 2002-11-21 | 2008-08-20 | 住友電気工業株式会社 | 光モジュール |
| US8686529B2 (en) | 2010-01-19 | 2014-04-01 | Osi Optoelectronics, Inc. | Wavelength sensitive sensor photodiodes |
| US8120023B2 (en) | 2006-06-05 | 2012-02-21 | Udt Sensors, Inc. | Low crosstalk, front-side illuminated, back-side contact photodiode array |
| US7535033B2 (en) * | 2004-09-14 | 2009-05-19 | Banpil Photonics, Inc. | Multicolor photodiode array and method of manufacturing |
| US7590439B2 (en) | 2005-08-08 | 2009-09-15 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Bi-stable medical sensor and technique for using the same |
| US7904130B2 (en) | 2005-09-29 | 2011-03-08 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Medical sensor and technique for using the same |
| US7869850B2 (en) | 2005-09-29 | 2011-01-11 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Medical sensor for reducing motion artifacts and technique for using the same |
| US7555327B2 (en) | 2005-09-30 | 2009-06-30 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Folding medical sensor and technique for using the same |
| US8233954B2 (en) | 2005-09-30 | 2012-07-31 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Mucosal sensor for the assessment of tissue and blood constituents and technique for using the same |
| US8073518B2 (en) | 2006-05-02 | 2011-12-06 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Clip-style medical sensor and technique for using the same |
| US8396527B2 (en) | 2006-09-22 | 2013-03-12 | Covidien Lp | Medical sensor for reducing signal artifacts and technique for using the same |
| US8195264B2 (en) | 2006-09-22 | 2012-06-05 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Medical sensor for reducing signal artifacts and technique for using the same |
| US8175671B2 (en) | 2006-09-22 | 2012-05-08 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Medical sensor for reducing signal artifacts and technique for using the same |
| US7574245B2 (en) | 2006-09-27 | 2009-08-11 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Flexible medical sensor enclosure |
| US7890153B2 (en) | 2006-09-28 | 2011-02-15 | Nellcor Puritan Bennett Llc | System and method for mitigating interference in pulse oximetry |
| US7476131B2 (en) | 2006-09-29 | 2009-01-13 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Device for reducing crosstalk |
| US8068891B2 (en) | 2006-09-29 | 2011-11-29 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Symmetric LED array for pulse oximetry |
| US8175667B2 (en) | 2006-09-29 | 2012-05-08 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Symmetric LED array for pulse oximetry |
| US7684842B2 (en) | 2006-09-29 | 2010-03-23 | Nellcor Puritan Bennett Llc | System and method for preventing sensor misuse |
| US9178092B2 (en) | 2006-11-01 | 2015-11-03 | Osi Optoelectronics, Inc. | Front-side illuminated, back-side contact double-sided PN-junction photodiode arrays |
| US7894869B2 (en) | 2007-03-09 | 2011-02-22 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Multiple configuration medical sensor and technique for using the same |
| US8352004B2 (en) | 2007-12-21 | 2013-01-08 | Covidien Lp | Medical sensor and technique for using the same |
| US8346328B2 (en) | 2007-12-21 | 2013-01-01 | Covidien Lp | Medical sensor and technique for using the same |
| US8897850B2 (en) | 2007-12-31 | 2014-11-25 | Covidien Lp | Sensor with integrated living hinge and spring |
| US8461032B2 (en) * | 2008-03-05 | 2013-06-11 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Use of dopants with different diffusivities for solar cell manufacture |
| JP2009259893A (ja) * | 2008-04-14 | 2009-11-05 | Panasonic Corp | 電磁波受信装置、イメージング装置、および電磁波受信方法 |
| US7880884B2 (en) | 2008-06-30 | 2011-02-01 | Nellcor Puritan Bennett Llc | System and method for coating and shielding electronic sensor components |
| US8071935B2 (en) * | 2008-06-30 | 2011-12-06 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Optical detector with an overmolded faraday shield |
| US7887345B2 (en) * | 2008-06-30 | 2011-02-15 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Single use connector for pulse oximetry sensors |
| MX2011002852A (es) | 2008-09-15 | 2011-08-17 | Udt Sensors Inc | Fotodiodo de espina de capa activa delgada con una capa n+ superficial y metodo para fabricacion del mismo. |
| US8417309B2 (en) | 2008-09-30 | 2013-04-09 | Covidien Lp | Medical sensor |
| US20100163759A1 (en) * | 2008-12-31 | 2010-07-01 | Stmicroelectronics S.R.L. | Radiation sensor with photodiodes being integrated on a semiconductor substrate and corresponding integration process |
| US8399909B2 (en) | 2009-05-12 | 2013-03-19 | Osi Optoelectronics, Inc. | Tetra-lateral position sensing detector |
| US8509869B2 (en) | 2009-05-15 | 2013-08-13 | Covidien Lp | Method and apparatus for detecting and analyzing variations in a physiologic parameter |
| US8912615B2 (en) | 2013-01-24 | 2014-12-16 | Osi Optoelectronics, Inc. | Shallow junction photodiode for detecting short wavelength light |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51138185A (en) * | 1975-05-26 | 1976-11-29 | Oki Electric Ind Co Ltd | Semi-conductor device |
| JPS55140275A (en) * | 1979-04-18 | 1980-11-01 | Fujitsu Ltd | Semiconductor photodetector |
| JPS60182778A (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-18 | Fujitsu Ltd | 半導体受光装置 |
| JPS61172381A (ja) * | 1984-12-22 | 1986-08-04 | Fujitsu Ltd | ＩｎＰ系化合物半導体装置 |
| JPS61199677A (ja) * | 1985-03-01 | 1986-09-04 | Shimadzu Corp | Ｐｉｎフオトダイオ−ド |
| JPS63224268A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体受光装置 |
| JPS6423580A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | Fujitsu Ltd | Semiconductor photodetector device |
-
1990
- 1990-01-25 JP JP2016654A patent/JPH03220782A/ja active Pending
- 1990-08-07 US US07/563,411 patent/US5040039A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-26 NL NL9002098A patent/NL192281C/nl not_active IP Right Cessation
- 1990-12-10 DE DE4039380A patent/DE4039380C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03220782A (ja) | 1991-09-27 |
| DE4039380A1 (de) | 1991-08-01 |
| US5040039A (en) | 1991-08-13 |
| NL9002098A (nl) | 1991-08-16 |
| DE4039380C2 (de) | 1994-03-24 |
| NL192281B (nl) | 1996-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL192281C (nl) | Halfgeleider-lichtdetectorinrichting. | |
| US9276162B2 (en) | Semiconductor photodetector and method for manufacturing the same | |
| JP4157698B2 (ja) | 半導体受光素子およびその駆動方法 | |
| US6683326B2 (en) | Semiconductor photodiode and an optical receiver | |
| JPH04111479A (ja) | 受光素子 | |
| KR960001190B1 (ko) | 수광장치 | |
| KR950003950B1 (ko) | 수광소자 | |
| US6828541B2 (en) | Light receiving element array having isolated pin photodiodes | |
| US5569942A (en) | Avalanche photo-diode for producing sharp pulse signal | |
| US4626675A (en) | Demultiplexing photodiode sensitive to plural wavelength bands | |
| JPH04111478A (ja) | 受光素子 | |
| EP0522746B1 (en) | Semiconductor photodetector device | |
| EP1172865A2 (en) | Semiconductor photosensitive device | |
| JP3589390B2 (ja) | 光電気集積回路およびヘテロ接合ホトトランジスタ | |
| EP0538878B1 (en) | Light detecting device | |
| JPS5938748B2 (ja) | 半導体光検出装置 | |
| JPH05226686A (ja) | 受光素子 | |
| JP3442493B2 (ja) | 半導体受光素子およびその製造方法 | |
| JPH057014A (ja) | アバランシエフオトダイオード | |
| KR940006713B1 (ko) | 고속응답용 쇼트키 베리어 수광소자 | |
| JPH0548137A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH03276769A (ja) | 半導体受光装置 | |
| JPH0582826A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH0748571B2 (ja) | 半導体光センサ | |
| JPS61131572A (ja) | 半導体光検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1C | A request for examination has been filed | ||
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20060401 |