NL7907416A

NL7907416A - Fotodiode.

Info

Publication number: NL7907416A
Application number: NL7907416A
Authority: NL
Original assignee: Recognition Equipment Inc
Priority date: 1978-10-06
Filing date: 1979-10-05
Publication date: 1980-04-09
Also published as: GB2034971A; US4238760A; CA1138081A; FR2438344A1; JPS5552277A; DE2940343A1

Description

IT.O. 28.291 Eotodiode.

De uitvinding heeft betrekking op halfgeleiderin-richtingen, en meer in het bijzonder op multispeetrale fotodiode-inrichtingen die zijn gevormd in een monolithische halfgeleiderstructuur ter verkrij’ging van twee of meer 5 fotodiode-inrichtingen.met verschillende responsies ten opzichte van straling met verschillende golflengten.

Teneinde verschillende spectrale responsies te ver-krij'gen heeft men in het algemeen fotodioden bedekt met verschillende bekledingen -_.?m zo filters te verschaffen 10 die slechts straling met bepaalde golflengten doorlaten. Met andere woorden, men heeft filters op de inrichtingen aangebracht die straling met bepaalde golflengten tegenhouden en met andere golflengten doorlaten. Men heeft individuele inrichtingen gebruikt die mechanisch moeten worden géaligneerd, 15 hetgeen moeilijk is als de inrichtingen nogal klein zij*n.

In het Amerikaanse octrooischrift 3*962.578 wordt het gebruik van twee fotoelektrische detectorelementen beschreven, waarvan één is aangebracht op de andere en één inrichting met de bekleding een filter vormcfe voor de tweede inrich-20 ting. Zulk een inrichting is niet gemakkelijk te gebruiken, meer in het bijzonder als grote twee dimensionale opstellingen nodig zijn voor zelf aftastende detectie, bijvoorbeeld bij het optisch lezen van tekens. Bovendien zijn aligne-ringsproblemen inherent met zulke inrichtingen. Elk inrich-25 ting in de opstelling zou mechanisch moeten worden gealig-neerd met de inrichting waarop zij is aangebracht.

Bij het construeren van multispeetrale inrichtingen heeft men technieken toegepast die bekend zijn voor de vervaardiging van andere halfgeleiderinrichtingen. Zo kan zich 30 op een substraatmateriaal een epitaxiale laag bevinden van een materiaal van een ander type en begraven lagen van een materiaal van het tegengestelde geleidingstype kurvnertussen twee lagen worden gevormd. De begraven laag kan bijvoorbeeld worden geïnduceerd door ionen-implantatie of op het sub-35 straat worden gevormd door diffusie uitgevoerd voor het vormen van de epitaxiale laag.

Voor het contacteren van de tweede inrichting kunnen 79074 16 « * 2 bekende technieken worden toegepast, zoals het aanbrengen van een V-groef in het oppervlak van de inrichting, welke groef zich naar beneden uitstrekt tot de begraven laag, diffusie in de V-groef en/of het neerslaan van materiaal 5 daarin teneinde de begraven laag te contacteren.

Documenten die worden gebruikt in inrichtingen voor het behandelen van doeurnentenjkunnen verschillende soorten inkt bevatten,.zoals fluorescerende inkt, infrarode inkt of andere inktsoorten met weer andere spectrale responsies.

10 Bij het behandelen van cheques kunnen gegevens op de cheques worden gedrukt. De gedrukte informatie kan onduidelijk zijn doordat andere gegevens op de cheques zijn gedrukt of doordat zich op de cheque verschillende gekleurde achtergronden bevinden. De opgedrukte informatie kan niet geheel leesbaar 15 zijn tengevolge van de interferentie met andere kleuren.

Het is daarom wenselijk opdrukken te kunnen vervaardigen met inkten met verschillende spectrale responsies en dan deze inkten te lezen.

Bij inrichtingen voor het optisch lezen van tekens 20 bestaat de inrichting voor het opnemen van gegevens uit een- of twee-dimensionale, zelf aftastende opstellingen van lichtgevoelige elementen. Om de hierboven uiteengezette redenen is het wenselijk dat deze lichtgevoelige elementen verschillende spectrale responsies kunnen lezen en de ver-25 schillende soorten inkt kunnen detecteren die op het document zijn gedrukt.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting die kan worden gevormd in een monolithische halfgeleider-schijf die twee of meer inrichtingen bevat met twee of meer 50 spectrale responsies. De inrichtingen kunnen volledig worden gealigneerd door middel van het fotoprocédé dat wordt toegepast bij de vervaardiging van halfgeleiderinrichtingen. De mechanische alignering van de lichtgevoelige elementen is derhalve niet noodzakelijk als deze worden aangebracht 55 in een machine voor het lezen van optische tekens.

De toepassing van sensorcellen met verschillend niveau geeft, vergeleken met de straaldelende technieken, een vergrote totale gevoeligheid voor het gebied van 400 - 950 nanometer en een vergroot ruimtelijk oplossend vermogen, 40 doordat bij straaldelende optische inrichtingen een degra- 7907416 3 * datie van het béeldfocus optreedt.

Er wordt een fotodiode aan het oppervlak gevormd en vervolgens worden er een of meer dioden gevormd onder/zich aan het oppervlak bevindende fotodiode. De zich onder het 5 oppervlak bevindende fotodiodes bezitten verschillende spectrale responsies afhankelijk van de diepte waarop zij zijn begraven in het halfgeleidersubstraat. De verschillende fotodiodes worden vervaardigd met behulp van bekende procédé's die worden gebruikt bij de vervaardiging van halfgeleider-10 inrichtingen. Zo kan een begraven fotoëlektrische inrichting worden gevormd door ionen-implantatie in een gebied onder het oppervlak van de inrichting,of er kan een diffusie-gebied worden gevormd voordat men een epitaxiale laag op het halfgeleidersubstraat laat groeien. Men past diffusie- en 15 contactmethoden toe die bekend zijn in de halfgeleidertech-niek.

De uitvinding en de ermede verkregen technische voordelen zullen beter worden begrepen door lezing van de volgende beschrijving aan de hand van de tekeningen, waarin: 20 Fig. 1 de doordringingsdiepte van fotonen in sili cium aangeeft^met de doorsnede door twee diodes volgens de uitvinding, fig. 2 de geschatte qwant-., -rendementen weergeeft voor de componenten van de twee fotodiode-elementen van 25 fig. 1, fig. 3 de totale responsie weergeeft verkregen uit de geschatte responsies van de componenten van de twee fotodiodes, fig. 4 schematisch twee epitaxiaal gevormde diode-30 elementen volgens de uitvinding weergeeft, fig. 5 twee diodes in doorsnede weergeeft en een epitaxiaal element met een diepe collectie-diffusie, fig. 6 een speciale maskerconfiguratie weergeeft voor het vervaardigen van een duo-spectraal diodepaar, 35 fig. 7 een duo-spectrale opstelling toont van twee fotodiode-inrichtingen met een enkele Y-groef die contact maakt met het begraven diffusie-gebied, fig. 8 een duo-spectraal epitaxiaal fotodiode-ele-ment weergeeft met een dubbele Y-groef, 40 fig. 9 schematisch een duo-spectraal fotodiode-ele- 7907416 4 * 4 ment aangeeft met gescheiden video-uitgangsleidingen, fig, 10 een samengesteld fotomasker toont voor het schematisch aangegeven duo-spectrale fotodiode-element met gescheiden video-uitgangsleidingen, 5 fig. 11 een schematisch diagram is vain een schuifre- gister bestaande uit een duo-spectrale epitaxiale opstelling, en fig. 12 een schema is van een duo-spectrale opstelling van 12 maal 38 elementen.

10 De sterk toenemende, optische absorptie-coëffieiënt van silicium voor golflengten in het zichtbare en infrarode gebied heeft tengevolge dat fotonen met zichtbare golflengten worden geabsorbeerd in de buurt van het siliciumoppervlak en dat fotonen met een infrarode golflengte dieper in 15 de siliciummassa doordringen voordat absorptie plaats vindt. Hierdoor bezitten fotodiodes die zich bij het oppervlak bevinden de neiging te reageren op zichtbare fotonen en reageren fotodiodes die dieper in de siliciummassa zijn aangebracht meer op de doordringende infrarode fotonen. Dit ef-20 fect is schematisch in fig. 1 weergegeven, in welke figuur de absorptie-lengte voor fotonen met verschillende golflengten is getoond. De absorptielengte voor een belichting met een golflengte van 500 nm bedraagt bijvoorbeeld ongeveer 1 micron, Tan een belichting met een golflengte van 750 nm 25 wordt 65 % geabsorbeerd op een diepte van 6,5 micron. Door een begraven fotodiode D2 onder de oppervlakte-fotodiode D1-aan te brengen verkrijgt men een celstructuur met gescheiden' lichtresponsies voor zichtbaar en infrarood licht. De huidige technologie met betrekking tot het epitaxiaal laten 50 groeien van siliciumkristallen, tezamen met diffusie, ionenimplantatie en het sturen van een etsprocédé, maken een lichtgevoelige celopstelling mogelijk. Doordat bekende procestechnieken voor halfgeleiders worden toegepast voor de vervaardiging van de multespectrale inrichting, zal het on-35 derhavige halfgeleiderprocédé voor de vervaardiging van de inrichting niet gedetailleerd worden beschreven.

De voornaamste foto-inrichting die in opstellingen van fotodiodes wordt gebruikt * om/^lA ondiepe P-U overgang in de buurt van het oppervlak, ohmse contacten met het ge-40 diffundeerde gebied en substraat, tezamen met een geschikte 790 74 16 ' ΛΑ 5 schakeling voor het aanleggen van een voorspanning.

Zelf-aftastende opstellingen worden vervaardigd met "behulp van een diffusie van "borium van het p-type in een siliciumsubstraat van het n-type met een specifieke weer-5 stand van 4-7 ohm.cm. De statische karakteristiek van de diode wordt beschreven door de vergelijking: I - I0 [exp (q Vj/kT) - 1] -Ιλ (Ό waarin O ( 1 Πί 1 /Xl

Jo “4 ni WJt + >r (2) 10 en Ijj = q ^ A^. is de door licht opgewekte stroom.

A. is het actieve gebied van de diode. De parameter Yj is een voorwaarts gerichte diode-voorspanning. Τ“η en - zijn de levensduur van respectievelijky/ëlektron en een gat. Andere parameters zijn gegeven in de standaard-notatie 15 gebruikelijk in de halfgeleider-fysica.

De snelheid van de opwekking van gaten en elektronen voor invallende fotonen die over een afstand x in het silicium zijn doorgedrongen, wordt bepaald door G(x) = 2>o aexp C-a x) (3) 2 20 waarin 3L is de invallende lichtflux (fotonen/cm ) α is de optische absorptie-coefficiënt (cm ).

Het aantal minderheidsdragers M dat diffundeert over een afstand x naai/^-H over gang op een afstand x=d van de plaatsen waar fotoabsorptie plaats vindt, wordt op dezelfde 25 wijze bepaald.

M(d) = G(x) esp [ - J d-x j /L ] (4) TJit de formules 5 en 4 blijkt, dat de fotostroom verzamelt bij de plaats van de overhang x=d tengevolge van volume (elektronen) opwekking in het p-gebiedjM^ is. d 30 Mp(d) = ^ α exp (- α x)exp (x-d)/Ln jlic (5) o of

aL ~ “T

M (d) = $ —--Ιη_1- exp (- ad)- 1 J (6)

Als de bijdrage M van het n-gebied van het substraat 7907416 6 wordt toegevoegd, wordt de totale verzamelsnelheid M bij de diode overgang x=d M(d) = Mp(d) + Mn (d) (7) en uit de formules 6 en 7 blijkt dat de verkregen fotostroom 5 gelijk is aan 1 = 4 $0 aAd {eXp(- ad) -1J (8) waarin 1^ qM(d)A^ (9)

De termen met Ln zijn effecten die worden gedomineerd door het oppervlak, terwijl de termen met Lp betrek-10 king hebben op de opwekking van gatendragers in de massa.

Met een grove benadering kan men de termen met en Lp verbinden met respectievelijk de fotoresponsie voor zichtbaar en voor infrarood licht.

Als de formule 9 wordt uitgedrukt in de leeftijd van 15 de minderheidsdragers τ' en de diffusiesnelheid van de dragers D, waarbij eeagebruik wordt gemaakt van L = \/Dr" (10) verkrijgt men __ ______ r \ZDn^*n Μ" m ql aA. ƒ exp(-ad) + v ....... -1 · (11)

a L ^W1J J

20 Voor fotodiodes met een zeer korte levensduur TT _

P

in de massa wordt_ de fotostroom _ \l ·°η I i = q δ αΑ. 1 — -1 exp (-ad) (12)

Voorts wordt voor fotodiodes met een zeer korte levensduur ΤΤΏ de fotostroom v/V^ 25 Iλ = q δ aA. ' 1 — exp (-ad) (15) Λ 0 3 va/ D r +1

\/ PP

Bij deze vergelijkingen is geen rekening gehouden met- secundaire effecten, met inbegrip van de dikte van de uitputtingslaag en de recömbinatiestroom in een uitputtings-gebied.

30 Voor afzonderlijke diodes in een opstelling van 12 X 38 werd de donker-stroom IQ in formule 1 gemeten en bleek kleiner te zijn dan 2 picoampère voor de meeste behan 790 74 16 7 delde inrichtingen. Het resultaat is een donker-stroom IQ die twee grootte-orden kleiner is dan de fotostromen 1^ die worden verkregen bij nominale verliehtingsniveaus $ nom 5 De theorie voor de duo-spectrale epitaxiale celop- stëlling moet rekening houden met foto-absorptie op verschillende doordringingsdiepten en selectieve opvanging van de opgewekte dragers door de fotodiodes D^ en Dg.

De opwekking van dragers boven de oppervlakte-diode 10 D^ en onder de begraven diode D2 dragea? ieder geheel bij tot deze twee verschillende diode-fotostromen.

De opwekking van dragers in het epitaxiale volume tussen de twee fotodiodes draagt gedeelte/^ij tot de beide diodes D^ en Dg· 15 In het eenvoudige model dat in deze beschrijving voor de analyse wordt gebruikt zijn er drie massa-volumina die plaatsen bevatten waar dragers worden opgewekt:

Volume 1 0 < x d^

Volume 2 d^ < x < dg 20 Volume 3 <3g < x < d^

als de twee fotodiode-overgangen zich op diepten van respectievelijk d^ en dg bevinden onder het siliciumoppervlak x * 0. De totale dikte van het siliciumschijfje bedraagt d^, waarbij d^ voor praktische berekeningen onein-25 dig groot kan worden verondersteld. Als de foto-opvanging van deze drie volumina wordt weergegeven door een gewijzigde formule 5» verkrijgt men voor de opvanging van de oppervlakte-diode ÏL

Vl r -J

KflpC&l) - So “ \ exp(-ax) exp (x-d) ^ lLn \ 30 βη ” i So “ f exp(-ax) exp- (d^-x) | 05) 2 di nv

waarin J

M1 - % + M1n (16)

Op dezelfde wijze bestaat de opvang Mg bij de begra-35 ven diode x=dg uit twee bijdragen, waarbij de breedte van de begraven laag wordt verwaarloosd 790 74 16

. O

/d2 Γ η M2na ^d2^= 1 δ a I exp(-αχ) exp (x-dg) ^ (17)

2 dL T

... 1 L P

en ^oo M2nt)(d2) = 2j i a I exp(-ax) exp- (x-d2) (18) d — d*

2 L P J

waarin 5 Ü2 - «2^ + Maa, (19)

Het optische absorptieproces verloopt hier spontaan zonder golfkoppeling. De paren van elektronen en gaten in het epitaxiale gebied d^ < x < d2 diffundeert isotroop in een 4- 'ff steiradiaal patroon van elke statische opwekkings-10 plaats.

Een meer gedetailleerde analyse voor de epitaxiale cel omvat de bijdragen tot de fotostroom tengevolge van re-combinatie in de uitputtingsgebied/en de begraven laag van het p-type.

Ί5 De berekening van de fotostroom in de duo-spectrale laterale cel vereist een verandering van de invallende flux, zodat mede in aanmerking wordt genomen het filtereffect van het bovenliggende polysilicium.

δ o “ ( λ ) 5 o (20) 20 waarin T™ (λ) de spectrale transmissie is van de film van

C A

polysilicium en i de gefilterde belichting is die het siliciumoppervlak Sinnendringt./VooSuo-spectrale/laterale cel wordt de fotostroom in de infraroodcel 1 ( [Tv^n n/Vp 1 1 , ' 1 \ = q i aA. J exp (-ad) —+ — ------- -1 r (21) 0 l |_e\Kv1 VvvJ > 25 waarin A.. het verlichte diodegebied is.

De inrichting weergegeven in fig. 1 geeft een opper-vlakte-diode D^ weer gevormd door een diffusie van het p-type in een epitaxiale laag van het p-type op een substraat van het n-type. Een begraven gebied van het p-type in het 30 substraat van het n-type vormt de begraven diode Dg. Een diffusie maakt contact met het begraven gebied.

790 74 16 9

De quanten—'bijdrage® van de halfgeleidermassa en de twee diode-gebieden van fig. 1 zijn weergegeven in fig. 2. Het resulterende quanten—rendement is in fig. 3 getoond voor de oppervlakte-diode D1 en de begraven dioden D2. De filter-5 werking van bet silicium is duidelijk5doordat' deze een verschuiving van het quanten-rendement veroorzaakt voor de fo-todiode D2 naar het infrarode gebied. De structuur weergegeven in fig. 1 bezit de volgende voordelen: gescheiden uitgangsresponsies voor het zichtbare en het infrarode spec-10 trum, een geometrische alignering van de gebieden die gevoe- 4 lig zijn voor het zichtbare en het infrarode licht, een aparte infrarood-responsie zonder vermindering van de opper-vlakte-responsie voor zichtbaar licht, een detectie-opstel-ling met een gelijktijdige of een multiplex zichtbare/infra-15 rode video, een opstelling voor de onmiddellijke vergelijking van de uitlezing van optische tekens in "blinde" inktsoorten, met die met inkten gebaseerd op koolstof, en een inrichting voor de onmiddellijke vergelijking van zichtbaar licht met infrarood licht bij het uitlezen van optische te-20 kens.

Pig. 4 is een schematisch diagram van twee "big/$ig" diodes met gescheiden responsies voor het zichtbare/infrarode licht. De kolom-uitkiezer in de rij A uitkiesleiding is dezelfde die normaal wordt gebruikt voor een halfgelei-25 der fotodiode-opstelling. Voor de tweede begraven diode wordt een rij B uitkiesleiding toegevoegd met transistors Q3 en Q4. Een gemeenschappelijke videolijn wordt gebruikt voor het geven van een uitgangssignaal aan de OCH inrichting.

De transistors Q1 en Q2 worden toegepast als een 30 poort voor het videosignaal van de diode D1 en de transistors Q3 en Q4 worden toegepast als een poort voor het videosignaal van D2 naar de video-leiding.

Pig. 5 is een doorsnede door een halfgeleiderinrich-ting waarin de kenmerken van de schakelingen van fig. 4 aan-35 wezig zijn. Standaardoppervlakte MOS transistors worden gebruikt op de plaatsen van Q1 en Q4. Een begraven diode wordt verkregen door diffusie of ionenimplantatie in het substraat en vervolgens bedekking met een epitaxiale laag. Contact met de begraven fotodiode wordt verkregen door een diepe diffu-40 sie overeenkomende met de onder een film uitgevoerde diffusie 7907 4 1® - ' ’ '10 voor het tot stand brengen van een gediffundeerd collector-contact, hetgeen gebruikelijk is bij bipolaire geïntegreerde schakelingen en wordt toegepast voor het verkleinen van de parameter R, . Zoals aangegeven wordt het zichtbare spec-c s 5 trum gedetecteerd door de fotodiode D1 en het infrarode spectrum door de diode D2. De kolom uitkiesleidingen zijn P-diffusies in de epitaxiale laag.

Teneinde verder aan te geven hoe de inrichting van fig. 5 kan worden vervaardigd, is in fig. 6 een speciaal 10 maskeringspatroon getoond voor het vervaardigen van de duo- · spectrale cellen van de fig. 4 en 5. Een zevende masker wordt gebruikt voor het bepalen van de diepe diffusie naar de fotodiode. Het maskeringspatroon kan worden uitgevoerd met 0,1 mm middelpunt, waarbij een geringe verkleining van. 15 het oppervlak van de fotodiode optreedt teneinde ruimte te verschaffen voor een toegevoegde rij-adresseringsleiding.

Elk van de verschillende, gebieden is aangegeven in de verklaring bij fig. 6.

Fig. 7 is een doorsnede door de halfgeleiderinrich-20 ting waarin een MOS-transistor met een V-groef is toegepast. Een voordeel van de V-groef-technologie voor het contacteren van het begraven gediffundeerde gebied is dat de MOS-inrichting kan worden aangebracht terwijl de begraven P-diffusie nummer 1 wordt gecontacteerd, welke een deel vormt 25 van de diode D2. De begraven laag wordt gecontacteerd door de V-groef die tot de juiste diepte is ingeëtst.

De duo-spectrale cel weergegeven in fig. 4 kan ook worden uitgevoerd met V-groef-transistors op alle vier de plaatsen, zoals aangegeven in fig. 8. Aangezien de V-groef-50 transistor een kleiner lateraal gebied nodig heeft dan de standaard siliciumpoort MOS-transistor, is in de cel een groter gebied aanwezig voor de actieve fotodiodes. De begraven fotodiode D2 wordt uitgekozen door de V-groef MOS-transistor in het linker halve gebied van de cel. De tran-35 sistor met een V-groef benodigt een extra masker voor het bepalen van het kanaal. De cel kan worden ontworpen met afstanden in de opstelling van 0,1 x 0,1 mm, of met andere gewenste afstanden. Voor de vervaardiging van de inrichting van fig. 8 zijn zeven foto-maskerniveaus nodig plus een be-40 schermende passivering, en dit kan worden gecombineerd met 790 7 4 16 * ir * 11 de tegenwoordige V-groef-technologie.

Een andere de voorkeur verdienende wijze voor een vergroting van de infrarood-responsie is het bedekken van een fotodiode met een voldoend dikke film van polysilicium.

5 De bedekkende film van polysilicium bezit niet de scherpe afsnijding van de absorptie bij' een bepaalde golflengte, zoals bij' een silicium-monokristal, maar geeft bij benadering een zichtbaar filter. Een ander nadeel van een cel met een bedekking bestaande uit een film van polysilicium is dat 10 de totale spectrale responsie tot 50 % wordt verkleind, verge lek ea met het ontwerp met de begraven diode.

Bij' het vormen van de multi-spectrale diode in een opstelling is het noodzakelij'k het video-signaal van elke diode naar een uitgangsleiding te leiden. Een afzonderlijke 15 leiding kan voor elke diode worden gebruikt^ maar bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van een enkele video-leiding. De uitgang van elke diode wordt gemuitiplexei in de enkele video-leiding. Het gebruik van één enkele video-uitgangslei-ril-ng vermindert de schaduw die zou worden veroorzaakt door 20 een tweede video-uitgang. Het adresseren van de cel voor multiplexing video in de tijd in een enkele uitgangsleiding is betrekkelijk eenvoudig. Als echter een tweede video-uitgang nodig is kan deze worden uitgevoerd zoals is weergegeven in fig. 9* Een samengesteld masker voor een inrichting 25 met twee video-uitgangen is weergegeven in fig. 10.

Aangezien bij inrichtingen voor het herkennen van optische tekens een opstelling van dioden wordt gebruikt, is het noodzakelijk een rij-adresseringsleiding te hebben.

Een enkel rij-^adresseringsschuifregister ten gebruike met de 30 cel met twee video-uitgangen van fig. 9 is weergegeven in fig. 11. De adresseringsschakeling van fig. 11 maakt gebruik van vijf transistors per element van de opstelling. De complete dubbele opstelling en alle adresserings- en regelelementen kunnen worden gevormd in èèn halfgeleiderinrich-35 ting onder gebruikmaking van de bekende technieken en procédé’ s voor het ontwerpen van geïntegreerde schakelingen.

ïer illustratie van een complete opstelling van fotodiodes met gebruikmaking van de duo-spectrale diodes is in fig. 12 schematisch een opstelling weergegeven van 4-0 12 x 38. Deze schakeling toont een dubbelspectrum van twee 790 7416 12 gescheiden rij adrésseringsschuifregisters in een schematische opstelling met een enkele video-uitgang. De gehele schakeling kan worden uitgevoerd op één enkel halfgeleiderlichaam, 5 Samenvattende kan worden gezegd dat is aangetoond dat de duo-spectrale fotodiodes kunnen worden gevormd in één enkel 'halfgeleiderlichaam voor het detecteren en uitlezen van gegevens met verschillende golflengten. Zulke inrichtingen kunnen worden uitgebreid tot drie fotodiodes die 10 respectievelijk reageren op het rode, het groene en het blauwe spectrum, waarbij wordt gebruik gemaakt van een opstelling van zulke inrichtingen voor het opnemen van een beeld met een integrale kleurscheiding. Met de huidige techniek kunnen deze inrichtingen worden vervaardigd en kan een 15 gehele opstelling met rij- en kolom-adresseringsschakelin-gen voor een multispectrale uitgang worden vervaardigd in één enkel halfgeleiderlichaam.

Nadat speciale uitvoeringen van de uitvinding zijn beschreven en getoond, zullen verdere wijzigingen die on-20 der de hierna volgende conclusies vallen duidelijk zijn.

j $ 7907416

Claims

13 ' GOIfCLUSIES

1. Multi-spectrale fotodiode-inrichting met twee of meer fotodiodes, waarvan elk gevoelig is voor .straling met een andere golflengte, met het kenmerk, 5 dat een eerste diode-inrichting aanwezig is hij het oppervlak van een halfgeleiderlichaam van het ene geleidingstype en ten minste een tweede lichtgevoelige inrichting in het halfgeleiderlichaam is begraven direkt onder de eerste dio-de-inrichting.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de in het halfgeleiderlichaam begraven diode een begraven laag van halfgeleidermateriaal bevat van een geleidingstype dat tengesteld is aan het geleidingstype van het halfgeleiderlichaam waarin deze laag is begraven, 15 en een contactgebied.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het contactgebied een V-groef is.

4. Multi-spectrale lichtgevoelige halfgeleiderinrich-ting volgens conclusie 1, gekenmerkt door 20 een lichaam van halfgeleidermateriaal van het ene geleidings-type, een epitaxiale laag van halfgeleidermateriaal op het halfgeleiderlichaam, een begraven gebied van halfgeleidermateriaal behorende tot een geleidingstype tegengesteld aan dat van het halfgeleiderlichaam ezr/lfStaxiale laag, zich 25 ten minste uitstrekkende in een deel van het halfgeleiderlichaam en daarmede een pn-overgang vormende, een contactgebied dat door de epitaxiale laag loopt en een elektrisch contact maakt met het begraven gebied, een tweede gebied van hetzelfde geleidingstype als het begraven gebied, aangetrof- 30 fen in de epitaxiale laag en daarmede een pn-overgang vormende, en een contactgebied dat contact maakt met het tweede gebied, waarbij het tweede gebied zich boven en gealig-neerd met de begraven laag bevindt.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het 35 kenmerk, dat de twee pn-overgangen foto gevoelige over-gangen zijn die gevoelig zijn voor straling met-verschillende golflengten.

6. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat een tweedimensionale opstelling van 40 multispeetrale fotodetectors is aangebracht in één enkel 79074 16 lichaam van halfgeleideraateriaal.

7. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het contactgehied door de epitaxiale laag loopt en een V-groef is.

8. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat een contact met de begraven laag de uitgang is van de lichtgevoelige diode gevormd door de pn-over-gang tussen de begraven laag en het halfgeleiderlichaam, welk contact een V-groef is waarin een half gele iderinri ch- 10 ting met metaaloxide is gevormd als een poort voor de uitgang van de lichtgevoelige diode.

8. Werkwijze voor de vervaardiging van de multi-spectrale fotodiode-inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door de navolgende stappen: het vor- 15 men in een halfgeleiderlichaam van een eerste gebied van een geleidingstype tegengesteld aan* dat van het lichaam, het vormen van een epitaxiale laag op het eerste gebied, het vormen van een tweede gebied in de epitaxiale laag met een geleidingstype dat overeenkomt met dat van het eerste 20 gebied, en het vormen van contact met het eerste gebied, het tweede gebied en het halfgeleiderlichaam.

10. Werkwijze volgens conclusie 9» met het kenmerk, dat het contact met het eerste gebied wordt gevormd door een Y-groef en een diffusie aangebracht in de 25 epitaxiale laag.

11. Werkwij'ze voor de vervaardiging van de multi-spectrale foto-inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door de navolgende stappen: het vormen van een eerste fotodiode in een halfgeleiderlichaam, het vormen 50 van een tweede foto-inrichting op het oppervlak van het halfgeleiderlichaam boven de eerste foto-inrichting, en het aanbrengen van een contact met elk van de foto-inrichtingen.

12. Inrichting volgens conclusie 11, m e t het kenmerk, dat ten minste één transistor wordt gevormd 55 bij de uitgang van elke fotodiode die werkt als een poort voor de uitgang van die diodes. ****** 7907416