NL192900C - Foto-elektrische halfgeleideromzetter. - Google Patents
Foto-elektrische halfgeleideromzetter. Download PDFInfo
- Publication number
- NL192900C NL192900C NL8304254A NL8304254A NL192900C NL 192900 C NL192900 C NL 192900C NL 8304254 A NL8304254 A NL 8304254A NL 8304254 A NL8304254 A NL 8304254A NL 192900 C NL192900 C NL 192900C
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- gate
- gate region
- source
- region
- photoelectric
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 26
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 18
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 12
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 claims description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910007277 Si3 N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/196—Junction field effect transistor [JFET] image sensors; Static induction transistor [SIT] image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/28—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices being characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistors
- H10F30/282—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET], e.g. MISFET [metal-insulator-semiconductor field-effect transistor] phototransistors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/28—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices being characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistors
- H10F30/285—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices being characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistors the devices having PN homojunction gates
- H10F30/2863—Field-effect phototransistors having PN homojunction gates
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
1 192900
Foto-elektrische halfgeleideromzetter
De uitvinding heeft betrekking op een foto-elektrische halfgeleideromzetter van het veldeffecttransistortype of het statische-inductie-transistortype omvattende een bron en een afvoer die hoofdelektrodegebieden met 5 een hoge verontreinigingsdichtheid vormen, een halfgeleidergebied met hoge soortelijke weerstand van hetzelfde geleidingstype ais de hoofdelektrodegebieden en als stroomweg gevormd tussen de hoofdelektrodegebieden, en eerste en tweede poortgebieden ieder gevormd door gebieden met een hoge verontreinigingsdichtheid tegengesteld aan het geleidingstype van de hoofdelektrodegebieden en beide gevormd in de stroomweg om de hoofdstroom te sturen, waarbij de afstand W1 tussen het eerste poort-10 gebied en de bron groter is dan de afstand W2 tussen het tweede poortgebied en de bron.
Hieronder zal de foto-elektrische halfgeleideromzetter toegelicht worden zoals beschreven in de niet-voorgepubliceerde Europese octrooiaanvrage 0.117.874 (NL gedesigneerd).
De figuren 1A tot en met D tonen de bekende foto-elektrische halfgeieideromzetters, voorgesteld door de uitvinders van de onderhavige uitvinding, die van ten minste een of meer poorten zijn voorzien. Het 15 verwijzingscijfer 1 duidt op een n+-substraat van silicium, 2 op een n-laag of 1-laag met lage soortgelijke weerstand van een intrinsieke halfgeleider, die tenslotte als kanaal dient; 3 duidt op een eerste poortgebied met hoge verontreinigingsdichtheid en tegengesteld in geleidingstype aan het kanaal; 4 duidt op een tweede poortgebied met hoge verontreinigingsdichtheid en tegengesteld aan het geleidingstype van het kanaal als in het geval van het eerste poortgebied 3; 5 stelt een gebied voor met hoge verontreinigingsdichtheid van 20 hetzelfde geleidingstype als het substraat 1; 7 respectievelijk 10 tonen elektroden van het substraat 1 en het gebied 5 dat een hoofdstroomweg van het kanaal vormt; 8 duidt op een poortelektrode van het eerste poortgebied 3; 9 duidt op een poortelektrode van het tweede poortgebied; en 6 duidt op een meerlaagsfilm, bijvoorbeeld van Sio2, Si3N4 of dergelijke, die een isolerende filmlaag of isolerende laag vormt, die bekende isolatiefuncties voor het isoleren van de elektroden 7, 8 en 9 en voor het beschermen van het oppervlak 25 uitoefent.
Bij de gebruikelijke foto-elektrische halfgeieideromzetters die in figuur 1A zijn weergegeven, zijn de diffusiepotentialen tussen de beide poortgebieden 3 en 4 en het gebied 5 van de hoofdelektrode aan elkaar gelijk, omdat het eerste poortgebied 3 en het tweede poortgebied 4 symmetrisch ten opzichte van het gebied 5 van de hoofdelektrode zijn opgesteld, waardoor het moeilijk is de functies van de twee poorten van 30 elkaar te scheiden. De gebruikelijke foto-elektrische halfgeieideromzetters die in de figuren 1B en 1C zijn weergegeven bezitten een structuur waarbij de afstand W, tussen het eerste poortgebied 3 en het gebied 5 van de hoofdelektrode groter is dan de afstand W2 tussen het tweede poortgebied 4 en het gebied 5 van de hoofdelektrode, wat de opberging van optisch opgewekte dragers in uitsluitend het eerste poortgebied 3 vergemakkelijkt. Deze foto-elektrische halfgeieideromzetters zijn uitstekend wat hun optische eigenschappen 35 betreft, vergeleken met de foto-elektrische halfgeleideromzetter die in figuur 1A is weergegeven.
Figuur 1D toont schematisch de omtrek van het oppervlak van een dergelijke foto-elektrische halfgeleideromzetter. Het verwijzingscijfer 8 geeft het elektrodegebied aan van het eerste poortgebied 3, 9 het elektrodegebied van het tweede poortgebied 4 en 7 het elektrodegebied van het voornaamste gediffundeerde elektrodegebied 5. Bij een dergelijk elektrodepatroon is gebleken dat daar de afstanden tussen de 40 poortgebieden 8 (3) en 9 (4) en het hoofdelektrodegebied 7 (5) van elkaar verschillen, de delen 30, omgeven met onderbroken lijnen en de niet omgeven delen in kanaalbreedte vein elkaar verschillen, wat leidt tot variaties in de eigenschappen van de SIT, waardoor het voor de SIT ónmogelijk wordt de stroom uniform in het kanaal te richten.
Een van de doeleinden van de onderhavige uitvinding is derhalve het verschaffen van een foto-45 elektrische halfgeleideromzetter, waarin de functies van het eerste en het tweede poortgebied doeltreffend van elkaar zijn gescheiden en de optisch geëxciteerde dragers uitsluitend in het eerste poortgebied worden opgeborgen.
Deze doelstelling wordt volgens de uitvinding bereikt met een foto-elektrische halfgeleideromzetter van de bij aanvang gedefinieerde soort, welke het kenmerk heeft, dat de afmetingen van het eerste poortgebied 50 kleiner zijn dan de diffusielengte van ladingsdragers die opgeslagen worden in het eerste poortgebied.
In vergelijking met de conventionele foto-elektrische halfgeleideromzetter wordt volgens de onderhavige uitvinding een verbeterde fotogevoeligheid en fotoresponsie verkregen. Door de afmetingen van het eerste poortgebied voor het opbergen van optische informatie te kiezen binnen de diffusielengte van de daarin opgeborgen dragers, met inachtname van de keuze van de eerder genoemde afstanden W1 en W2 wordt 55 volgens de uitvinding de functie van de eerste poort verbeterd.
De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarop uitvoerings- 192900 2 voorbeelden zijn weergegeven.
Figuur 1 toont schematisch bekende voorbeelden van een fbto-elektrische omzetter met een SIT met gesplitste poort, figuur 1A toont een structuur waarin de bron centraal tussen de poorten is gelegen, figuur 1B een structuur waarin de bron niet centraal tussen de poorten is gelegen, figuur 1C een structuur waarin 5 de poorten dieper zijn gevormd dan de bron en figuur 1D de oppervlaktestructuur van de bekende voorbeelden, die in de figuren 1B en 1C zijn weergegeven; figuur 2 toont schematisch uitvoeringsvormen, figuur 2A is hiervan een bovenaanzicht van de inrichting die de vorm van een vierhoek bezit, figuur 2B een bovenaanzicht van de inrichting met een cirkelvorm, figuur 2C een doorsnede volgens de lijn A-A' in figuren 2A en B en figuur 2D een bovenaanzicht van een 10 voorbeeld van een meerkanaalscel; figuur 3 toont schematisch andere uitvoeringsvormen waarin figuur 3A een dwarsdoorsnede aangeeft van een voorbeeld waarin de verontreinigingsdichtheid van het kanaal in de nabijheid van de tweede poort hoger is dan de verontreinigingsdichtheid van het kanaal nabij de eerste poort en figuur 3B een dwarsdoorsnede toont van een voorbeeld, waarin de diffusiediepte van de tweede poort groter is dan de diffusiediepte 15 van de eerste poort; figuur 4 toont schematisch een andere uitvoeringsvorm, waarin een condensator in de eerste poort is ingebouwd, waarbij figuur 4A een dwarsdoorsnede weergeeft en figuur 4B zijn bovenaanzicht; figuur 5 toont schematisch een gewijzigde uitvoeringsvorm van de inrichting volgens figuur 4; figuur 6 toont schematisch een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens figuur 4; 20 figuur 7 dient ter toelichting van experimentele resultaten van een uitvoeringsvoorbeeld, waarin figuur 7A een werkende schakeling toont en figuur 7B een werkkrommevorm, terwijl figuur 7C het verband toont tussen de uïtgangsspanning en de intensiteit van het invallende licht.
Thans zal de onderhavige uitvinding aan de hand van de tekening meer gedetailleerd worden toegelicht.
25 De figuren 2A tot 2D tonen de basisstructuur van de foto-eiektrische omzetter en zijn uitvoeringsvormen. De figuren 2A en 2B tonen de oppervlakteconfiguraties van de foto-elektrische omzetters. In figuur 2A wordt het gediffundeerde gebied van de hoofdelektrode 5 (de bron of de afvoer) in vier delen onderverdeeld, terwijl het eerste poortgebied 3 en het tweede poortgebied 4 zodanig zijn gevormd dat aan de eerder vermelde voorwaarde W1 > W2 wordt voldaan. De uitvoeringsvorm volgens figuur 2B maakt gebruik van een 30 cirkelvormige elektrodestructuur ter vergroting van het effectieve werkzame gebied. Vanzelfsprekend kunnen de hoofdelektrode 7 en de eerste en de tweede poortelektroden 8 en 9 ook worden uitgevoerd in de vorm van hechtkussens onder toepassing van een uit meerdere lagen bestaande bedrading met passende tussengelegen isolatielaag. Figuur 2C toont een dwarsdoorsnede volgens de lijn A-A' in de figuren 2A en 2B. Het n+-gebied van de hoofdelektrode 5 is gevormd door selectieve diffusie of ionenimplantatie van fosfor 35 of arsenicum, zodat een dergelijk n+-gebied niet op andere plaatsen wordt gevormd.
figuur 2D toont een bovenaanzicht van een meerkanaalsuitvoering voor het leveren van sterke foto-stromen. Vanzelfsprekend kunnen de hoofdelektroden 7 en de eerste en de tweede poortelektroden 8 en 9 op bekende wijze met elkaar worden verbonden. De uitvoeringsvorm volgens figuur 2D kan worden beschouwd als een uit meerdere kanalen bestaande fotosensorsamenstel, waarin meerdere fotosensor-40 stellen parallel worden bekrachtigd. De optisch geëxciteerde dragers (gaten) worden opgeborgen in het p+-poortgebied en het is waarschijnlijk, dat de dragers worden opgeborgen in zowel het eerste poortgebied 3 of 8 en het tweede poortgebied 4 of 9, maar de onderhavige uitvoeringsvorm is ontworpen om de dragers als optische informatie in het gespecificeerde eerste poortgebied 3 of 8 op dezelfde wijze op te bergen als in het door de uitvinders van de onderhavige uitvinding reeds eerder voorgestelde voorbeeld. Dit kan 45 worden verkregen door bijvoorbeeld op het tweede poortgebied 4 lichtafschermmiddelen toe te passen, zodat licht alleen op het eerste poortgebied valt en het aangrenzende kanaal. Bij voorkeur wordt het gediffundeerde n+-gebied 5 van de hoofdelektrode 7 verder terzijde van het tweede poortgebied 4 gevormd dan het midden tussen de eerste en de tweede poortgebieden 3 en 4 over een gegeven afstand. In een dergelijke SIT met gesplitste poort is het noodzakelijk, dat de afmeting van het eerste poortgebied 3 voor 50 het opbergen van optisch geëxciteerde dragers kleiner is dan de diffusielengte van de op te bergen dragers. De reden hiervan is, dat als het eerste poortgebied 3 groter is dan de diffusielengte van de dragers, het stromen van de dragers in het gebied buiten hun diffusielengte een overdadige energiedissipatie tot gevolg heeft, wat leidt tot een verlaging van de responsiesnelheid en een aantasting van het foto-elektrische omzetterrendement. Om derhalve invallend licht met hoog rendement te ontvangen wordt in de vierhoekige 55 structuur volgens figuur 2A elke zijde van het eerste poortgebied kleiner gekozen dan de diffusielengte van de op te bergen dragers en in geval van de cirkelvormige structuur volgens figuur 2B wordt de diameter van het eerste poortgebied 3 gekozen binnen de diffusielengte van de dragers.
3 192900
Thans zal aandacht worden besteed aan de frequentïekarakteristiek van de fotosensor. Volgens experimentele resultaten vertoont de inrichting een versterkingsbandbreedte fT van ongeveer 10® Hz. Ter verbetering van de frequentïekarakteristiek is de inrichting ontworpen met een zo klein mogelijk oppervlak van het eerste poortgebied en met een maximum diffusielengte van het n+-brongebied van het gebied van 5 de hoofdelektrode 7 per eenheid van oppervlak. Het oppervlak van het eerste poortgebied is bijvoorbeeld 50 x 50/L/m, waarbij de afstand tussen het eerste en het tweede poortgebied 4 tot 10 pm bedraagt, terwijl de totale diffusielengte van het n+-brongebied van het gebied 7 van de hoofdelektrode gelegen om het eerste poortgebied 100μηη bedraagt. Bij dergelijke afmetingen is de capaciteit van de eerste poort 2 tot 3 pF, bedraagt de uitgangsstroom in geval van lichtinstraling gelijk aan 1/jW/cm2 meerdere mA en een karakteris-10 tiek waarbij fT ongeveer gelijk is aan 109 Hz. De tweede poort kan op een vaste potentiaal worden ingesteid of in een elektrisch zwevende toestand worden gehouden, waarbij in het bijzonder in het geval van de vaste potentiaal de capaciteit van de tweede poort geen enkel verband vertoont met de frequentïekarakteristiek, wat tevens een van de oorzaken van de uitstekende frequentïekarakteristiek is.
De figuren 3A en 3B tonen andere uitvoeringsvormen, die zodanig zijn ontworpen, dat de diffusie-15 potentiaal opgewekt tussen het tweede poortgebied 4 en het brongebied 7 hoger is dan de diffusiepotentiaal tussen het eerste poortgebied 3 en het brongebied 7. Hiertoe wordt in figuur 3A een gebied 14 met hoge verontreinigingsdichtheid toegepast tussen het tweede brongebied 4 en het brongebied 7, terwijl in figuur 3B het tweede poortgebied 4 groter is uitgevoerd wat betreft de diepte afmetingen dan het eerste poortgebied 3. In deze uitvoeringsvorm zijn middelen aanwezig, die voorkomen dat de elektrode 9 in het tweede 20 poortgebied 4 aan ingestraald licht wordt blootgesteld.
Bij een dergelijke uitvoering worden dragers die door de lichtinstraling worden geëxciteerd effectief in het eerste poortgebied 3 opgeborgen, maar niet gemakkelijk in het tweede poortgebied 4, wat een hoger fotogeleidingsvermogen met zich meebrengt.
De figuren 4 t/m 6 tonen andere uitvoeringsvorm van de foto-elektrische halfgeleideromzetter, waarin een 25 condensator in het eerste poortgebied wordt toegepast. In de uitvoeringsvorm volgens figuur 4A, die een dwarsdoorsnede toont volgens de lijn A-a' in figuur 4B, wordt de condensator op het eerste poortgebied 3 gevormd door een laag 21 van Si3 N4 en een polykristallijne siliciumlaag gedoteerd met fosfor of een laag 22 van Sn02, die dient als een transparante elektrode. Het verwijzingscijfer 20 geeft een PSG-laag aan voor de bescherming van het oppervlak, terwijl 23 duidt op een bronelektrode gevormd door een fosforgedo-30 teerde polykristallijne siliciumlaag of een laag Sn02.
Figuur 4B toont de oppervlaktestructuur van de uitvoeringsvorm volgens figuur 4A. Het verwijzingscijfer 32 geeft een bedragingsdeel van de bronelektrode aan.
De uitvoeringsvormen volgens de figuren 5 en 6 vormen niet de platte structuur, maar in plaats daarvan zijn het eerste en het tweede poortgebied en het brongebied in verschillende vlakken gevormd door 35 chemische etsprocessen, LOCOS of door plasma-etstechnieken. De delen die overeenkomen met dezelfde delen in figuur 4 zijn met dezelfde verwijzingscijfers aangegeven.
In de uitvoeringsvorm volgens figuur 5 is het eerste en het tweede poortgebied diep gevormd door de zogenaamde LOCOS-methode, terwijl in de uitvoeringsvorm volgens figuur 6 het tweede poortgebied diep is gevormd door een plasma-etsmethode.
40 Met een dergelijke inrichting wordt de capaciteit tussen de poort en de bron gereduceerd en wordt de daartussen optredende doorslagspanning verhoogd ter verbetering van de frequentiekarakteristiek, wat een hoge werksnelheid toelaat.
Uit de voorgaande beschrijving blijkt, dat om de diffusiepotentiaal tussen het tweede poortgebied en het brongebied hoger te maken dan de diffusiepotentiaal tussen het eerste poortgebied en het brongebied, het 45 mogelijk is (1) de verontreinigingsdichtheid van het tweede poortgebied hoger te maken dan de verontreinigingsdichtheid van het eerste poortgebied, (2) de verontreinigingsdichtheid van het kanaalgebied om het tweede poortgebied en het brongebied hoger te maken dan in het andere kanaalgebied en (3) een lichtafschermende laag op het kanaalgebied te vormen, nabij het eerste en het tweede poortgebied in combinatie met de voorwaarde W1 > W2.
50 Alhoewel in de uitvoeringsvorm volgens figuur 5 het eerste en het tweede poortgebied door de zogenaamde LOCOS-methode worden gevormd, kan ook alleen het tweede poortgebied door de LOCOS-methode worden gevormd.
Verder zijn in de uitvoeringsvorm volgens figuur 6 het eerste en het tweede poortgebied gevormd door plasma-etsen, maar ook kan alleen het tweede poortgebied door plasma-etsen worden aangebracht.
55 Het spreekt vanzelf, dat het eerste en het tweede poortgebied diep kunnen worden gevormd door de toepassing van de bovengenoemde technieken. Alhoewel in de uitvoeringsvorm volgens de figuren 5 en 6 verder de condensator van de MIS-structuur in het eerste poortgebied is gevormd, kan ook een foto- 192900 4 elektrische halfgeleideromzetter worden gevormd zonder de MIS-condensator, zoals in figuur 2 is weergegeven.
Het is voldoende als de verontreinigingsdichtheden van de bron, de poort en kanaalgebieden worden gekozen om een nabij 1 x 1018 cm'3 of meer, 1 x 1018 cnr3 respectievelijk 101° tot 1016 cm'3 5 Figuur 7 toont een lichtsignaaldetector waarin gebruik wordt gemaakt van de foto-elektrische halfgeleideromzetter, die in figuur 5 is weergegeven. In figuur 7A geeft het verwijzingscijfer 40 de foto-elektrische halfgeleideromzetter aan; 41 duidt op een tweede poortklem; 42 duidt op een eerste poortklem; 43 verwijst naar een condensator toegepast op de tweede poort; 44 stelt een bronklem voor; 45 toont een afvoerklem; 46 toont een belastingweerstand; 47 verwijst naar een afvoer-bronspanningsbron VDs'. 48 verwijst naar een 10 poortpulsbron aangesloten op de eerste poort en 49 geeft een uitgangsklem aan.
Door het toevoeren van een puls van 2 V, aangegeven met <j>G, zoals in figuur 7B is weergegeven, in geval de afvoer-bronspanning VDS 0,2 V is, een belastingsweerstand wordt toegepast van 1 ΚΩ terwijl de tweede poortklem 41 open is, wordt een foto-elektrische omzetting uitgevoerd en wordt een uitgangs-spanning van 1 mV verkregen bij invallend licht van ongeveer 20 pW. Figuur 7C toont het verband tussen 15 de intensiteit van het invallende licht en de uitgangsspanning op dat moment, waarbij de kromme A het geval aangeeft dat de baan tussen de tweede poort en de bron open is en kromme B het geval dat een weerstand van 1 ΜΩ is aangesloten tussen de tweede poort aan de bron.
Gebleken is, dat in vergelijking met de gebruikelijke foto-elektrische halfgeleideromzetter met een structuur die in figuur 1B is weergegeven, deze foto-elektrische halfgeleideromzetter werkt met een 20 afvoer-bronspanning en een leespulsspanning die de helft bedraagt of lager dan nodig in de bekende inrichting en een sterkere fotogevoeligheid bezit en minder energie verbruikt en bovendien met hogere snelheid werkt.
Zelfs indien het tweede poortgebied en het brongebied korter zijn uitgevoerd wordt de fotodetectie door het eerste poortgebied op normale wijze uitgevoerd en in het onderhavige geval kan de capaciteit tussen 25 het tweede poortgebied en het brongebied worden verwaarloosd terwijl de strooicapaciteit tussen het poortgebied en het brongebied aanzienlijk is gereduceerd, zodat het oppervlak van het eerste poortgebied kan worden vergroot. Dit levert het voordeel op dat zelfs als de omzetter wordt blootgesteld aan instraling van licht met hoge intensiteit het optische signaal moeilijk te verzadigen is. Bij de gebruikelijke foto-elektrische halfgeleideromzetter volgens figuur 1B treedt de uitgangsverzadiging op bij een lichtintensiteit 30 van ongeveer 10 juW/cm2, terwijl in het onderhavige geval de uitgangsverzadiging niet ligt beneden 100 /A/V/cm2 of dergelijke. Dat wil zeggen dat de verzadigingskarakteristiek van de uitgangsspanning ten opzichte van de belichting ongeveer met het tienvoudige hoger wordt verbeterd dan verkrijgbaar bij een foto-elektrische omzetter die bestaat uit een foto-diode en een MOS-transistorschakelaar.
De uitvoeringsvormen die in de figuren 2 tot 7 zijn weergegeven bezitten de bijzondere eigenschappen 35 dat zij gemakkelijk kunnen worden vervaardigd en kleine afmetingen kunnen bezitten, omdat zij in hoofdzaak volgens een verticale structuur zijn gevormd, dat de gevoeligheid voor zwak licht hoger is dan bij de bekende inrichtingen door toepassing van de structuur waarbij de poort gesplitst is en een speciale is uitgevoerd voor lichtdetectiefunctie, dat de vermogensdissipatie laag is en dat zij een excellente uitgangs-verzadigingskarakteristiek bezitten en werken met hoge snelheid.
40 De structuur kan op verschillende wijzen worden gemodificeerd of aangepast. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk een condensator of een combinatie van een condensator en een weerstand op het eerste poortgebied toe te passen. Ook kan een MOS-transistor, SIT of FET met deze structuur worden verbonden voor het vormen van een met hoge snelheid werkende foto-sensor.
Het tweede poortgebied kan zwevend worden gehouden, een vaste voorspanning ontvangen of 45 aangevuld met een condensator met hoge waarde. De onderhavige uitvinding kan niet alleen worden toegepast bij het n-kanaalstype, maar ook bij het p-kanaalstype, terwijl het gebruikte materiaal niet steeds specifiek beperkt is tot silicium, maar ook germanium kan zijn of een samengestelde halfgeleider (de groep III—V of II—VI of mengkristal).
De foto-elektrische halfgeleideromzetter is gevoelig voor licht in het gebied van het infrarood tot het 50 zichtbare gebied, maar hij kan ook in het ver infrarode licht detecteren indien een verontreinigingsniveau wordt toegepast gevoelig voor het verre infrarode licht in de verboden bandspleet door toevoeging van een zwaar metaal aan het kanaalgebied. Verder kan de omzetter röntgenstralen waarnemen met kortegolflengte en deeltjes met hoge energie (α-stralen en β-stralen) die elektron-gaten-paren opwekken.
Claims (3)
1. Foto-elektrische hatfgeleideromzetter van het veldeffect-transistortype of het statische-industrie-transistortype omvattende een bron en een afvoer die hoofdeiektrodegebieden met een hoge 5 verontreinigingsdichtheid vormen, een halfgeleidergebied met hoge soortelijke weerstand van hetzelfde geleiderstype als de hoofdeiektrodegebieden en als stroomweg gevormd tussen de hoofdeiektrodegebieden, en eerste en tweede poortgebieden ieder gevormd door gebieden met een hoge verontreinigingsdichtheid tegengesteld aan het geleidingstype van de hoofdeiektrodegebieden en beide gevormd in de stroomweg om de hoofdstroom te sturen, waarbij de afstand W1 tussen het eerste poortgebied en de bron groter is dan de 10 afstand W2 tussen het tweede poortgebied en de bron, met het kenmerk, dat de afmetingen van het eerste poortgebied (3) kleiner zijn dan de diffusielengte van ladingsdragers die opgeslagen worden in het eerste poortgebied (3).
2. Foto-elektrische haifgeleideromzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een condensatorstructuur aanwezig is, gevormd op het eerste poortgebied (3), waarbij de condensatorstructuur omvat de opeengesta- 15 pelde structuur van een metaallaag (22), een isolatielaag (21) en een halfgeleiderlaag, die het eerste poortgebied (3) vormt.
3. Foto-elektrische hatfgeleideromzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een condensatorstructuur aanwezig is waarbij de metaallaag (22) wordt gevormd door Sn02 en de isolatielaag (21) wordt gevormd door siliciumnitride. Hierbij 7 bladen tekening
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57217527A JPS59107578A (ja) | 1982-12-11 | 1982-12-11 | 半導体光電変換装置 |
| JP21752782 | 1982-12-11 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8304254A NL8304254A (nl) | 1984-07-02 |
| NL192900B NL192900B (nl) | 1997-12-01 |
| NL192900C true NL192900C (nl) | 1998-04-02 |
Family
ID=16705636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8304254A NL192900C (nl) | 1982-12-11 | 1983-12-09 | Foto-elektrische halfgeleideromzetter. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4651180A (nl) |
| JP (1) | JPS59107578A (nl) |
| DE (1) | DE3344637C2 (nl) |
| NL (1) | NL192900C (nl) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59108372A (ja) * | 1982-12-13 | 1984-06-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体光検出装置及びその製造方法 |
| JPH0666446B2 (ja) * | 1984-03-29 | 1994-08-24 | オリンパス光学工業株式会社 | 固体撮像素子 |
| GB2176935B (en) * | 1985-06-21 | 1988-11-23 | Stc Plc | Photoconductor |
| JPH0828526B2 (ja) * | 1985-10-14 | 1996-03-21 | 新技術事業団 | 半導体光電変換装置の製造方法 |
| JP2504504B2 (ja) * | 1988-01-29 | 1996-06-05 | 財団法人半導体研究振興会 | 光電変換装置 |
| US4967249A (en) * | 1989-03-17 | 1990-10-30 | Loral Fairchild Corporation | Gain compression photodetector array |
| US4958207A (en) * | 1989-03-17 | 1990-09-18 | Loral Fairchild Corporation | Floating diode gain compression |
| US5221034A (en) * | 1990-01-31 | 1993-06-22 | Bando Kiko Co., Ltd. | Machine for working a glass plate |
| US5055667A (en) * | 1990-06-21 | 1991-10-08 | Loral Fairchild Corporation | Non-linear photosite response in CCD imagers |
| JPH05328225A (ja) * | 1992-05-15 | 1993-12-10 | Sony Corp | 増幅型固体撮像装置 |
| JPH08204191A (ja) * | 1995-01-20 | 1996-08-09 | Sony Corp | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
| US6359324B1 (en) | 2000-03-22 | 2002-03-19 | Ophir Rf, Inc. | Push-pull configurations for semiconductor device having a pn-junction with a photosensitive region |
| US6410970B1 (en) * | 2000-03-22 | 2002-06-25 | Ophir Rf, Inc. | Semiconductor device having a P-N junction with a photosensitive region |
| FR2852147B1 (fr) * | 2003-03-06 | 2005-09-30 | Commissariat Energie Atomique | Matrice de pixels detecteurs integree sur circuit de lecture de charges |
| JP4963120B2 (ja) * | 2006-02-14 | 2012-06-27 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 光電界効果トランジスタ，及びそれを用いた集積型フォトディテクタ |
| US7700975B2 (en) * | 2006-03-31 | 2010-04-20 | Intel Corporation | Schottky barrier metal-germanium contact in metal-germanium-metal photodetectors |
| US20070235877A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Miriam Reshotko | Integration scheme for semiconductor photodetectors on an integrated circuit chip |
| US20080001181A1 (en) * | 2006-06-28 | 2008-01-03 | Titash Rakshit | Complementarily doped metal-semiconductor interfaces to reduce dark current in MSM photodetectors |
| TW200837965A (en) * | 2007-03-05 | 2008-09-16 | Univ Nat Taiwan | Photodetector |
| KR20110136897A (ko) * | 2009-04-09 | 2011-12-21 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 지능형 조명 제어 시스템 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3721839A (en) * | 1971-03-24 | 1973-03-20 | Philips Corp | Solid state imaging device with fet sensor |
| JPS5323224A (en) * | 1976-08-16 | 1978-03-03 | Hitachi Ltd | Solid pickup unit |
| US4284997A (en) * | 1977-07-07 | 1981-08-18 | Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai | Static induction transistor and its applied devices |
| US4326210A (en) * | 1977-09-26 | 1982-04-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light-responsive field effect mode semiconductor devices |
| JPS5515229A (en) * | 1978-07-18 | 1980-02-02 | Semiconductor Res Found | Semiconductor photograph device |
| JPS5513924A (en) * | 1978-07-14 | 1980-01-31 | Semiconductor Res Found | Semiconductor photoelectronic conversion device |
| US4427990A (en) * | 1978-07-14 | 1984-01-24 | Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai | Semiconductor photo-electric converter with insulated gate over p-n charge storage region |
| JPH077844B2 (ja) * | 1981-11-30 | 1995-01-30 | 財団法人半導体研究振興会 | 静電誘導型半導体光電変換装置 |
| JPS5895877A (ja) * | 1981-12-01 | 1983-06-07 | Semiconductor Res Found | 半導体光電変換装置 |
| JPS5943581A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-10 | Junichi Nishizawa | 半導体光電変換装置 |
-
1982
- 1982-12-11 JP JP57217527A patent/JPS59107578A/ja active Granted
-
1983
- 1983-12-09 DE DE3344637A patent/DE3344637C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1983-12-09 NL NL8304254A patent/NL192900C/nl not_active IP Right Cessation
- 1983-12-09 US US06/559,763 patent/US4651180A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6329425B2 (nl) | 1988-06-14 |
| JPS59107578A (ja) | 1984-06-21 |
| DE3344637C2 (de) | 1994-03-03 |
| NL192900B (nl) | 1997-12-01 |
| US4651180A (en) | 1987-03-17 |
| DE3344637A1 (de) | 1984-06-14 |
| NL8304254A (nl) | 1984-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL192900C (nl) | Foto-elektrische halfgeleideromzetter. | |
| CN102844890B (zh) | 半导体光检测元件 | |
| US5465002A (en) | Integrated vlsi radiation/particle detector with biased pin diodes | |
| US4733286A (en) | Semiconductor photoelectric converting device | |
| US4427990A (en) | Semiconductor photo-electric converter with insulated gate over p-n charge storage region | |
| NL8700370A (nl) | Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting. | |
| JPS61120466A (ja) | 半導体光検出素子 | |
| US4499590A (en) | Semiconductor circuit for compressing the dynamic range of a signal | |
| EP0117874B1 (en) | Semiconductor photoelectric converter | |
| JPH0454988B2 (nl) | ||
| US4326210A (en) | Light-responsive field effect mode semiconductor devices | |
| US5196692A (en) | Photoelectric transducer switchable to a high-resolution or high-sensitivity mode | |
| EP0002694B1 (en) | Radiation detector | |
| CN105122470B (zh) | 具有非常低的光学串扰以及改进的读出的硅光电倍增器 | |
| JPS5799086A (en) | Solid-state image sensor | |
| JPH09275201A (ja) | 固体撮像素子 | |
| RU2185689C2 (ru) | Лавинный фотоприемник (варианты) | |
| RU2142175C1 (ru) | Лавинный фотоприемник | |
| EP0003219A1 (en) | Radiation sensing device | |
| JPH0414547B2 (nl) | ||
| US5019876A (en) | Semiconductor photo-electric converter | |
| BE1027026B1 (nl) | Gradiënt fotodiode | |
| WO1990012423A1 (en) | Image sensor | |
| US5744850A (en) | Photoelectric conversion semiconductor device | |
| RU2119697C1 (ru) | Устройство считывания на приборах с зарядовой связью для двухмерных приемников изображения |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
| BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| BC | A request for examination has been filed | ||
| V4 | Discontinued because of reaching the maximum lifetime of a patent |
Effective date: 20031209 |