NL8304254A - Foto-elektrische halfgeleideromzetter. - Google Patents
Foto-elektrische halfgeleideromzetter. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8304254A NL8304254A NL8304254A NL8304254A NL8304254A NL 8304254 A NL8304254 A NL 8304254A NL 8304254 A NL8304254 A NL 8304254A NL 8304254 A NL8304254 A NL 8304254A NL 8304254 A NL8304254 A NL 8304254A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- gate
- region
- source
- gate region
- present
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 28
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 18
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 16
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 11
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 11
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 4
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 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
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910005091 Si3N Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 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
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching 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
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 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
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response 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
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14679—Junction field effect transistor [JFET] imagers; static induction transistor [SIT] imagers
-
- 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
- H01L31/112—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor
- H01L31/1124—Devices with PN homojunction gate
- H01L31/1126—Devices with PN homojunction gate the device being a field-effect phototransistor
-
- 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
- H01L31/112—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor
- H01L31/113—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor being of the conductor-insulator-semiconductor type, e.g. metal-insulator-semiconductor field-effect transistor
- H01L31/1136—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor being of the conductor-insulator-semiconductor type, e.g. metal-insulator-semiconductor field-effect transistor the device being a metal-insulator-semiconductor field-effect transistor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
.· . ' - N.0. 32.198
Foto-elektrische halfgeleideromzetter.
4
De uitvinding heeft betrekking op een foto-elektrische halfgelei-deromzetter.
5 Bekend als foto-elektrische halfgeleideromzetters zijn dioden, zo*· als een p-i-n-fotodiode, eerder voorgesteld door een van de uitvinders in de onderhavige aanvrage, en lawine-fotodioden enz. Verder zijn bipolaire fototransistoren en dergelijke bekend. De uitvinders in de onderhavige aanvrage hebben als zeer gevoelige, met hoge snelheid werkende en 10 een lage ruis bezittende fototransistoren een veldeffekttransistor voorgesteld en een transistor met statische induktie (hierna aangeduid als SIT), die voorzien zijn van een kanaal met een lage verontreinigings-dichtheid of worden gevormd door een intrinsieke halfgeleider volgens de Japanse octrooiaanvragen 86572/78 (U.S. Serial No. 39,445); 87988/78 15 (ter inzage gelegd als No. 19229/80); 192417/81 (U.S. Serial No. 522,307 en Europese octrooiaanvrage No. 829034768); 194286/81 (U.S. Serial No.
522,153 en Europese octrooiaanvrage No. 82903477.6) voor de detektie van infrarood licht 153429/81 (PCT/JP83/00295) met een verbeterde struktuur.
Deze foto-elektrische omzettere zijn uiterst gevoelig en bezitten een 20 hoge snelheid en bezitten derhalve uitstekende eigenschappen in vergelijking met de gebruikelijke bipolaire fototransistoren.
De fig. lA_t/m D tonen de bekende foto-elektrische halfgeleideromzetters, voorgesteld door de uitvinders van de onderhavige uitvinding, die van tenminste een of meer poorten zijn voorzien. Het verwijzingscij* 25 fer 1 duidt op een n+-substraat van silicium, 2 op een n-laag of i-laag met lage soortelijke 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 verontreinigings-30 dichtheid 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 hetzelfde gexcxtUngstype als het substraat 1; 7 respektievelijk 10 tonen elektroden van het substraat 1 en het gebied 5 dat een hoofdstroomweg van het kanaal vormt; 6 duidt op een 35 poortelektrode van het eerste poortgebied 3; 9 duidt op een poortelek-trode van het tweede poortgebied; en 6 duidt op een meerlaagsfilm, bij* voorbeeld van Si02» Si3N^ of dergelijke, die een isolerende film* laag of isolerende laag vormt, die bekende isolatiefunkties voor het isoleren van de elektroden 7, 8 en 9 en voor het beschermen van het f 40 oppervlak uitoefent.
8304254 » « 2
Bij de gebruikelijke foto-elektrische halfgeleideromzetters die in fig. IA 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 sym* 5 metrisch ten opzichte van het gebied 5 van de hoofdelektrode zijn opgesteld, waardoor het moeilijk is de funkties van de twee poorten van elkaar te scheiden· De gebruikelijke foto-elektrische halfgeleideromzet* ters die in de fig. 1B en 1C zijn weergegeven bezitten een struktuur waarbij de afstand tussen het eerste poortgebied 3 en het gebied 5 10 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 halfgeleideromzetters zijn uit* stekend wat hun optische eigenschappen betreft, vergeleken met de foto* 15 elektrische halfgeleideromzetter die in fig. IA is weergegeven.
Fig. 1D toont schematisch de omtrek van het oppervlak van een der£ gelijke bekende foto*elektrlsche halfgeleideromzetter. Het verwijzings* cijfer 8 geeft het elektrodegebied aan van het eerste poortgebied 3, 9 het elektrodegebied van het tweede poortgebied 4 en 7 het elektrode* 20 gebied van het voornaamste gediffundeerde elektrodegebied 5. Bij een dergelijk elektrodepatroon is gebleken dat daar de afstanden tussen de 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 van elkaar verschillen, wat leidt 25 tot variaties in de eigenschappen van de S1T, waardoor het voor de SIT onmogelijk wordt de stroom uniform in het kanaal te richten.
De onderhavige uitvinding betreft een veldeffekttransistor en/of de SIT, die is voorzien van tenminste twee of meer poortelektroden met ver* schillende funkties en een kanaal met een lage verontreiniglngsdichtheid 30 of is gevormd uit een intrinsieke halfgeleider. In het bijzonder betreft de onderhavige uitvinding een foto-elektrische halfgeleideromzetter, waarin de afmetingen van het eerste poortgebied voor het opbergen van optisch geëxciteerde dragers kleiner is gevormd dan de diffusielengte van de opgeborgen dragers, waardoor een hoge fotogevoeligheid, uitste-35 kende frequentie-eigenschappen en een hoge werksnelheid worden gewaarborgd .
Een van de doeleinden van de onderhavige uitvinding is derhalve het verschaffen van een foto-elektrische halfgeleideromzetter, waarin de funkties van het eerste en het tweede poortgebied doeltreffend van 40 elkaar zijn gescheiden en de optisch geëxciteerde dragers uitsluitend in 8304254 * 3 het eerste poortgebied worden opgeborgen, zodat een verbeterde fotoge* voeligheid en fotoresponsie wordt verkregen. Kort samengevat beoogt de uitvinding de funktie van de eerste poort te vergroten door de afmeting gen van het eerste poortgebied voor het opbergen van optische informatie 5 te kiezen binnen de diffusielengte van de daarin opgeborgen dragers, met inachtname van de keuze van de eerder genoemde afstanden en W£.
De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de band van de tekeningen, waarop uitvoeringsvoorbeelden zijn weergegeven.
Fig. 1 toont schematisch bekende voorbeelden van een foto-elek-10 trische omzetter met een SIT met gesplitste poort, fig. IA toont een struktuur waarin de bron centraal tussen de poorten is gelegen, fig. 1B een struktuur waarin de bron niet centraal tussen de poorten is gelegen, fig. 1C een struktuur waarin de poorten dieper zijn gevormd dan de bron en fig· 1D de oppervlaktestruktuur van de bekende voorbeelden, die in de 15 fig. 1B en 1C zijn weergegeven; fig. 2 toont schematisch uitvoeringsvormen van de onderhavige uit* vinding, fig. 2A is hiervan een bovenaanzicht van de inrichting die de vorm van een vierhoek bezit, fig. 2B een bovenaanzicht van de inrichting met een cirkelvorm, fig. 2C een doorsnede volgens de lijn A*A' .in fig. 20 2A en B en fig. 2D een bovenaanzicht van een voorbeeld van een meer-kanaalscel; fig. 3 toont schematisch andere uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, waarin fig. 3A een dwarsdoorsnede aangeeft van een voorbeeld waarin de verontreinigingsdichtheid van het kanaal in de 25 nabijheid van de tweede poort hoger is dan de verontreinigingsdichtheid van het kanaal nabij de eerste poort en fig. 2B een dwarsdoorsnede toont van een voorbeeld, waarin de diffusiediepte van de tweede poort groter is dan de diffusiediepte van de eerste poort; fig. 4 toont schematisch een andere uitvoeringsvorm van de onder* 30 havige uitvinding, waarin een kondensator in de eerste poort is ingebouwd , waarbij fig. 4A een dwarsdoorsnede weergeeft en fig. 4B zijn bovenaanzicht; fig. 5 toont schematisch een gewijzigde uitvoeringsvorm van de in-'richting volgens fig. 4; 35 fig. 6 toont schematisch een andere uitvoeringsvorm van de inrich* ting volgens fig. 4; fig. 7 dient ter toelichting van experimentele resultaten van een uitvoeringsvoorbeeld van de onderhavige uitvinding, waarin fig. 7A een werkende schakeling toont en fig. 7B een werkkrommevorm, terwijl fig. 7C 40 het verband toont tussen de uitgangsspanning en de intensiteit van het 8304254 4 invallende licht.
Thans zal de onderhavige uitvinding aan de hand van de tekeningen meer gèdetailleerd worden toegelicht.
De fig. 2A tot 2D tonen de basisstruktuur van de foto*elektrische 5 omzetter volgens de onderhavige uitvinding en zijn uitvoeringsvormen. De fig. 2A en 2B tonen de oppervlaktekonfiguraties van de foto~elektrische omzetters volgens de onderhavige uitvinding. In fig. 2A wordt het gedif* fundeerde gebied van de hoofdelektrode 5 (de bron of de afvoer) in vier delen onderverdeeld, terwijl het eerste poortgebied 3 en het tweede 10 poortgebied 4 zodanig zijn gevormd dat aan de eerder vermelde voorwaarde Wi ^ W2 wordt voldaan. De uitvoeringsvorm volgens fig. 2B maakt ge* bruik van een cirkelvormige elektrodestruktuur ter vergroting van het effektieve werkzame gebied. Vanzelfsprekend kunnen de hoofdelektrode 7 en de eerste en de tweede poortelektroden 8 en 9 ook worden uitgevoerd 15 in de vorm van hechtkussens onder toepassing van een uit meerdere lagen bestaande bedrading met passende tussengelegen isolatielaag. Fig. 2C toont een dwarsdoorsnede volgens de lijn A*A' in de fig. 2A en 2B. Het n+*gebied van de hoofdelektrode 5 is gevormd door selektieve diffusie of ionenimplantatie van fosfor of arsenicum, zodat een dergelijk n+* 20 gebied niet op andere plaatsen wordt gevormd.
Fig. 2D toont een bovenaanzicht van een meerkanaalsuitvoering voor het leveren van sterke fotostromen. Vanzelfsprekend kunnen de hoofdelek* troden 7 en de eerste en de tweede poortelektroden 8 en 9 op bekende wijze met elkaar worden verbonden. De uitvoeringsvorm volgens fig» 2D 25 kan worden beschouwd als een uit meerdere kanalen bestaande fotosensor* samenstel, waarin meerdere fotosensorstellen parallel worden bekrach* tigd. De optisch geëxciteerde dragers (gaten) worden opgeborgen in het p+*poortgebied en het is waarschijnlijk, dat de dragers worden opge* borgen in zowel het eerste poortgebied 3 of 8 en het tweede poortgebied 30 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 wor* den verkregen door bijvoorbeeld op het tweede poortgebied 4 lichtaf-35 schermmiddelen toe te passen, zodat licht alleen op het eerste poortge* bied valt en het aangrenzende kanaal. Bij voorkeur wordt het gediffun* deerde 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 40 SIT met gesplitste poort is het noodzakelijk, dat de afmeting van het 8304254 5 eerste poortgebied 3 voor 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 diffusie* lengte van de dragers, het stromen van de dragers in het gebied buiten 5 hun diffusielengte een overdadige energiedissipatie tot gevolg heeft, vat 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 struktuur vol* gens fig. 2A elke zijde van het eerste poortgebied kleiner gekozen dan 10 de diffusielengte van de op te bergen dragers en in geval van de cirkel* vormige struktuur volgens fig. 2B wordt de diameter van het eerste poortgebied 3 gekozen binnen de diffusielengte van de dragers.
Thans zal aandacht worden besteed aan de frequentiekarakteristiek van de fotosensor volgens de onderhavige uitvinding. Volgens experiment 15 tele resultaten vertoont de inrichting volgens de onderhavige uitvinding een versterkingsbandbreedte fj van ongeveer 10® (Hz). Ter verbete* ring van de frequentiekarakteristiek is de inrichting volgens de onder* havige uitvinding ontworpen met een zo klein mogelijk oppervlak van het eerste poortgebied en met een maximum diffusielengte van het n+*bron* 20 gebied van het gebied van de hoofdelektrode 7 per eenheid van oppervlak. Het oppervlak van het eerste poortgebied is bijvoorbeeld 50 x 50y, waar* bij de afstand tussen het eerste en het tweede poortgebied 4 tot lOy be* draagt, terwijl de totale diffusielengte van het n+-brongebied van het gebied 7 van de hoofdelektrode gelegen om het eerste poortgebied lOOy 25 bedraagt. Bij dergelijke afmetingen is de kapaciteit van de eerste poort 2 tot 3 pF, bedraagt de uitgangsstroom in geval van lichtinstraling ge* lijk aan lyW/cm^ meerdere mA en een karakteristiek waarbij ff ongeveer gelijk is aan 10^ Hz. De tweede poort kan op een vaste potentiaal wor-den ingesteld of in een elektrisch zwevende toestand worden gehouden, 30 waarbij in het bijzonder in het geval van de vaste potentiaal de kapaci* teit van de tweede poort geen enkel verband vertoont met de frequentiekarakteristiek, wat tevens een van de oorzaken van de uitstekende fre* quentiekarakteristiek is.
De fig. 3A en 3B tonen andere uitvoeringsvormen van de onderhavige 35 uitvinding, die zodanig zijn ontworpen, dat de diffusiepotentiaal opge* wekt 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 fig. 3A een gebied 14 met hoge verontreinigingsdicht* heid toegepast tussen het tweede brongebied 4 en het brongebied 7, ter* 40 wijl in fig. 3B het tweede poortgebied 4 groter is uitgevoerd wat be* 8304254 * « 6 treft de afmetingen dan het eerste poortgebied 3. In deze uitvoerings* vorm zijn middelen aanwezig, die voorkomen dat de elektrode 9 in het tweede poortgebied 4 aan ingestraald licht wordt blootgesteld.
Bij een dergelijke uitvoering worden dragers die door de licht» 5 instraling worden geëxciteerd effektief in het eerste poortgebied 3 op* geborgen, maar niet gemakkelijk in het tweede poortgebied 4, wat een hoger fotogeleidingsvermogen met zich meebrengt.
De fig. 4 t/m 6 tonen andere uitvoeringsvorm van de foto*elek* trlsche halfgeleideromzetter volgens de onderhavige uitvinding, waarin 10 een kondensator in het eerste poortgebied wordt toegepast. In de uitvoe* ringsvorm volgens fig. 4A, die een dwarsdoorsnede toont volgens de lijn A*A' in fig. 4B, wordt de kondensator op het eerste poortgebied 3 ge*· vormd door een laag 21 van Si3N4 en een polykristallijne silicium* laag gedoteerd met fosfor of een laag 22 van Sn02, die dient als een 15 transparante elektrode. Het verwijzingscijfer 20 geeft een PSG»laag aan voor de bescherming van het oppervlak, terwijl 23 duidt op een bronelek» trode gevormd door een fosforgedoteerde polykristallijne siliciumlaag of een laag Sn02«
Fig. 4B toont de oppervlaktestruktuur van de uitvoeringsvorm vol-20 gens fig. 4A. Het verwijzingscijfer 32 geeft een bedradingsdeel van de bronelektrode aan.
De uitvoeringsvormen volgens de fig. 5 en 6 vormen niet de platte struktuur, maar in plaats daarvan zijn het eerste en het tweede poortgebied en het brongebied in verschillende vlakken gevormd door chemische 25 etsprocessen, LOCOS of door plasma*etstechnieken. De delen die overeen* komen met dezelfde delen in fig. 4 zijn met dezelfde verwijzingscijfers aangegeven.
In de uitvoeringsvorm volgens fig. 5 is het eerste en het tweede poortgebied diep gevormd door de zogenaamde LOCOS^methode, terwijl in de 30 uitvoeringsvorm volgens fig. 6 het tweede poortgebied diep is gevormd door een plasma-etsmethode.
Het een dergelijke inrichting wordt de kapaciteit tussen de poort en de bron gereduceerd en wordt de daartussen optredende doorslagspan-ning verhoogd ter verbetering van de frequentiekarakteristiek, wat een 35 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 mogelijk is (1) de verontreinigingsdichtheid van het tweede poortgebied 40 hoger te maken dan de verontreinigingsdichtheid van het eerste poort* 8 3 u 4 2 a 4 7 ' Ί gebied, (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 kombinatie met de 5 voorwaarde > W2·
Alhoewel in de uitvoeringsvorm volgens fig. 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 fig. 6 het eerste en het 10 tweede poortgebied gevormd door plasma*etsen, maar ook kan alleen het tweede poortgebied door plasma-etsen worden aangebracht.
Het spreekt vanzelf, dat het eerste en het tweede poortgebied diep kunnen worden gevormd door de toepassing van de bovengenoemde technie* ken. Alhoewel in de uitvoeringsvorm volgens de fig. 5 en 6 verder de 15 kondensator van de MIS-struktuur in het eerste poortgebied is gevormd, kan ook een foto-elektrische halfgeleideromzetter worden gevormd zonder de MIS-kondensator, zoals in fig. 2 is weergegeven.
Het is voldoende als de verontreinigingsdichtheden van de bron, de poort en kanaalgebieden worden gekozen om en nabij 1 x 10*8 Cffl*3 Qf 20 meer, 1 x 10*® cmfc3 respektievelijk 10*® tot 10*® cm1^·
Fig. 7 toont een lichtsignaaldetektor waarin gebruik wordt gemaakt van de foto-elektrische halfgeleideromzetter volgens de onderhavige uitvinding, die in fig. 5 is weergegeven. In fig. 7A geeft het verwijzings* cijfer 40 de foto-elektrische halfgeleideromzetter aan volgens de onder* 25 havige uitvinding; 41 duidt op een tweede poortklem; 42 duidt op een eerste poortklem; 43 verwijst naar een kondensator 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 poortpulsbron aangesloten op de eerste 30 poort en 49 geeft een uitgangsklem aan.
Door het toevoeren van een puls van 2 V, aangegeven met (j>g, zo* als in fig. 7B is weergegeven, in geval de afvoer*bronspanning Vpg o,2 V is, een belastingsweerstand wordt toegepast van 1 ΚΩ terwijl de tweede poortklem 41 open is, wordt een foto*elektrische omzetting uitge* 35 voerd en wordt een uitgangsspanning van 1 mV verkregen bij invallend licht van ongeveer 20 ptf. Fig. 7C toont het verband tussen de intensi* teit 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 8 3 0 4 2 3 4 *' 8 λ ΜΩ is aangesloten tussen de tweede poort aan de bron.
Gebleken is, dat in vergelijking met de gebruikelijke foto-elek-trische halfgeleideromzetter met een struktuur die in fig. 1B is weergegeven, de foto-elektrische halfgeleideromzetter volgens de onderhavige 5 uitvinding werkt met een 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 10 uitgevoerd wordt de fotodetektie door het eerste poortgebied op normale wijze uitgevoerd en in het onderhavige geval kan de kapaciteit tussen het tweede poortgebied en het brongebied worden verwaarloosd terwijl de strooikapaciteit tussen het poortgebied en het brongebied aanzienlijk is gereduceerd, zodat het oppervlak van het eerste poortgebied kan worden 15 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 fig. 1B treedt de uitgangsverzadiging op bij een lichtintensiteit van ongeveer 10 yW/cm^ terwijl volgens de 20 onderhavige uitvinding de uitgangsverzadiging niet ligt beneden 100 yW/cm^ of dergelijke. Dat wil zeggen dat volgens de onderhavige uitvinding 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-25 diode en een MOS-transistorschakelaar.
De uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding die in de fig. 2 tot 7 zijn weergegeven bezitten de bijzondere eigenschappen dat zij gemakkelijk kunnen worden vervaardigd en kleine afmetingen kunnen bezitten, omdat zij in hoofdzaak volgens een vertikale struktuur zijn 30 gevormd, dat de gevoeligheid voor zwak licht hoger is dan bij de bekende inrichtingen door toepassing van de struktuur waarbij de poort gesplitst is en een speciale is uitgevoerd voor lichtdetektiefunktie, dat de ver* mogensdissipatie laag is en dat zij een excellente uitgangsverzadigings-karakteristifk bezitten en werken met hoge snelheid.
35 De struktuur volgens de onderhavige uitvinding kan op verschillende wijzen wordén gemodificeerd of aangepast. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk een kondensator of een kombinatie van een kondensator en een weer* stand op het eerste poortgebied toe te passen. Ook kan een MOS-transis*· tor, SIT of FET met de struktuur volgens de onderhavige uitvinding wor-40 den verbonden voor het vormen van een met hoge snelheid werkende foto- 8304234 ^ g ' \ sensor·
Het tweede poortgebied kan zwevend worden gehouden, een vaste voor* spanning ontvangen of aangevuld met' een kondensator met hoge waarde. De onderhavige uitvinding kan niet alleen worden toegepast bij het n* 5 kanaalstype, maar ook bij het p*kanaalstype, terwijl het gebruikte mate* riaal 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 volgens de onderhavige 10 uitvinding is gevoelig voor licht in het gebied van het infrarood tot het zichtbare gebied, maar hij kan ook in het ver infrarode licht detek-teren 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 volgens de 15 onderhavige uitvinding röntgenstralen waarnemen met kortegolflengte en deeltjes met hoge energie (α-stralen en J3*stralen) die elektrondgaten* paren opwekken. De onderhavige uitvinding is derhalve van zeer grote industriële waarde.
Het zal duidelijk zijn dat velerlei wijzigingen en aanvullingen 20 kunnen worden toegepast zonder buiten het kader van de onderhavige uit4 vinding te treden.
830423¾
__:__J
Claims (3)
1. Foto**elektrische omzetter van het halfgeleiderveldeffekt* transistortype (FET) of het statische induktietransistortype (SIT), 5 voorzien van een bron en een afvoer, die hoofdelektrodegebieden met hoge verontreinigingsdichtheid vormen: een gebied met hoge soortelijke weer* stand of intrinsieke halfgeleider van hetzelfde geleidingstype als de hoofdelektrodegebieden en daartussen als stroomweg gevormd; meerdere poortgebieden, gevormd door gebieden met hoge verontreinigingsdichtheid, 10 tegengesteld aan geleidingsvermogen ten opzichte van de gebieden van de hoofdelektrode en gevormd in de stroomwegen voor het sturen van een hoofdstroom; waarbij de afstand W]^ tussen een eerste van de poort* gebieden aan weerszijden van de bron en de bron of de afvoer groter is dan de afstand W2 tussen het andere poortgebied en de bron of de af* 15 voer (W]_ > W2); en waarbij de afmetingen van het eerste poortgebied kleiner zijn dan de diffusielengte van de in het eerste poortgebied op te bergen dragers.
2. Foto-elektrische halfgeleideromzetter volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat een kondensator in het eerste poortgebied 20 aanwezig is.
3. Foto*elektrische halfgeleideromzetter volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat een kondensator, gevormd uit een Sn02» een siliciumnitride en silicium op het eerste poortgebied aanwezig is. ***** 8304254
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21752782 | 1982-12-11 | ||
| JP57217527A JPS59107578A (ja) | 1982-12-11 | 1982-12-11 | 半導体光電変換装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8304254A true NL8304254A (nl) | 1984-07-02 |
| NL192900B NL192900B (nl) | 1997-12-01 |
| NL192900C 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 |
| US4958207A (en) * | 1989-03-17 | 1990-09-18 | Loral Fairchild Corporation | Floating diode gain compression |
| US4967249A (en) * | 1989-03-17 | 1990-10-30 | Loral Fairchild Corporation | Gain compression photodetector array |
| DE69124251T2 (de) * | 1990-01-31 | 1997-07-03 | Bando Kiko Co | Maschine zum Bearbeiten von Glasscheiben |
| 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 |
| US6410970B1 (en) * | 2000-03-22 | 2002-06-25 | Ophir Rf, Inc. | Semiconductor device having a P-N junction with a photosensitive region |
| 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 |
| 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 |
| US20070235877A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Miriam Reshotko | Integration scheme for semiconductor photodetectors on an integrated circuit chip |
| US7700975B2 (en) * | 2006-03-31 | 2010-04-20 | Intel Corporation | Schottky barrier metal-germanium contact in metal-germanium-metal photodetectors |
| 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 |
| JP5565915B2 (ja) * | 2009-04-09 | 2014-08-06 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 知的な照明制御システム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2000908A (en) * | 1977-07-07 | 1979-01-17 | Zaidan Hojin Handotai Kenkyu | 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 |
Family Cites Families (8)
| 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 |
| 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
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2000908A (en) * | 1977-07-07 | 1979-01-17 | Zaidan Hojin Handotai Kenkyu | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3344637C2 (de) | 1994-03-03 |
| NL192900C (nl) | 1998-04-02 |
| NL192900B (nl) | 1997-12-01 |
| JPS59107578A (ja) | 1984-06-21 |
| US4651180A (en) | 1987-03-17 |
| JPS6329425B2 (nl) | 1988-06-14 |
| DE3344637A1 (de) | 1984-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL8304254A (nl) | Foto-elektrische halfgeleideromzetter. | |
| EP2560215B1 (en) | Semiconductor light detecting element | |
| KR890004476B1 (ko) | 반도체 광검출기 장치 | |
| EP0625803A1 (en) | Photodiode structure | |
| EP3399558A1 (en) | Semiconductor light-detecting element | |
| KR19990008434A (ko) | 공면 ｘ-선 포토다이오드 조립체 | |
| JP2002324908A (ja) | 感光半導体コンポーネント | |
| US5187380A (en) | Low capacitance X-ray radiation detector | |
| US10312391B2 (en) | Apparatus and method for single-photon avalanche-photodiode detectors with reduced dark count rate | |
| EP2175497B1 (en) | Avalanche photodiode for ultraviolet photon detection | |
| JPS6259902B2 (nl) | ||
| EP0002694A1 (en) | Radiation detector | |
| CA1121491A (en) | High responsivity avalanche photodetector and method of realizing same | |
| WO2021149650A1 (ja) | フォトセンサ及び距離測定システム | |
| US20080272413A1 (en) | Light-Sensitive Component | |
| RU2185689C2 (ru) | Лавинный фотоприемник (варианты) | |
| BE1027026B1 (nl) | Gradiënt fotodiode | |
| RU2086047C1 (ru) | Лавинный фотоприемник | |
| CN111341853B (zh) | 一种光电探测器、制备方法及光电探测装置 | |
| US20220285575A1 (en) | Semiconductor device | |
| JP2676814B2 (ja) | マルチ型受光素子 | |
| JPH0760887B2 (ja) | 半導体光電変換装置 | |
| WO1990012423A1 (en) | Image sensor | |
| JP2023087894A (ja) | 半導体装置 | |
| Chiang et al. | High-gain photodetectors in thin-film transistors fabricated from laser-crystallized silicon on fused silica |
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 |