NL8700370A - Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting. - Google Patents
Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8700370A NL8700370A NL8700370A NL8700370A NL8700370A NL 8700370 A NL8700370 A NL 8700370A NL 8700370 A NL8700370 A NL 8700370A NL 8700370 A NL8700370 A NL 8700370A NL 8700370 A NL8700370 A NL 8700370A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- region
- semiconductor device
- radiation
- central part
- semiconductor body
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 49
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 21
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004883 computer application Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber 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
- 238000005247 gettering Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 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
- H01L27/1443—Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier
-
- 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
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1464—Back illuminated imager structures
-
- 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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035272—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/035281—Shape of the body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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)
Description
r ψ PHN 12.035 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken "Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting".
De uitvinding heeft betrekking op een stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting met een halfgeleiderlichaam in de vorm van een schijf met een dikker randdeel en een dunner centraal deel, met een praktisch vlak eerste oppervlak en een tegenoverliggend, in hoofdzaak 5 evenwijdig aan het eerste oppervlak lopend tweede oppervlak, bevattende een hoogohmig eerste gebied van een eerste geleidingstype dat grenst aan het eerste oppervlak, een binnen het centrale deel gelegen, aan het eerste oppervlak grenzend tweede gebied van het tweede, tegengestelde geleidingstype dat met het eerste gebied een fotodiode met een 10 stralingsgevoelige pn-overgang vormt en binnen het halfgeleiderlichaam geheel door het eerste gebied is omgeven, en een aan het tweede oppervlak en aan het eerste gebied grenzende hooggedoteerde contactlaag van het eerste geleidingstype, waarbij op althans een deel van het tweede oppervlak een metaallaag is aangebracht en de metaallaag en het 15 tweede gebied voorzien zijn van aansluitgeleiders, en waarbij het centrale deel van het halfgeleiderlichaam zo dun is dat het, bij het aanleggen van een spanning in de keerrichting over de eerste pn-overgang die kleiner is dan 10 Volt, ten minste tot aan de contactlaag gedepleerd is.
20 De uitvinding betreft voorts een werkwijze ter vervaardiging van een dergelijke halfgeleiderinrichting.
Een halfgeleiderinrichting van de beschreven soort is bekend uit de Franse octrooiaanvrage gepubliceerd onder No. 2284989.
Halfgeleiderinrichtingen met fotodioden zijn bekend en 25 worden in stralingsgevoelige schakelingen en apparaten van uiteenlopende soort toegepast, bijvoorbeeld bij optische communicatie, het langs optische weg vastleggen en uitlezen van informatie, en diverse computertoepassingen. In de meeste gevallen is het daarbij van groot belang dat de fotodiode snel is, d.w.z. stralingsintensiteitsvariaties 30 van zeer hoge frequentie (>500 MHz) kan volgen.
Een ander belangrijk punt is, dat het in vele gevallen gewenst en zelfs noodzakelijk is dat de fotodiode kan werken bij lage φ f %j η v * PHN 12.035 2 spanningen, van bijvoorbeeld minder dan 5 Volt.
Om een snelle fotodiode te realiseren dient de diodecapaciteit laag té zijn, hetgeen kan worden bereikt door de diode te vormen op halfgeleidermateriaal van zeer hoge soortelijke weerstand.
5 Het is echter gebleken dat er in de meeste gevallen ook nog een trage component optreedt, die zijn oorzaak vindt in diffusie van gegenereerde ladingsdragers vanuit het substraat. In het bijzonder bij hoogohmig materiaal waarin over het algemeen de levensduur van minderheidsladingsdragers groot is, kan deze diffusie vanuit relatief 10 diep gelegen delen plaatsvinden.
Bij de halfgeleiderinrichting volgens de eerder genoemde Franse aanvrage 2284989 is het centrale deel dun geëtst, zodat dit reeds bij lage spanning over de fotodiode geheel gedepleerd is. Zo wordt een bij lage spanning werkende fotodiode verkregen waarbij in het dunne, 15 centrale deel alleen de aan het tweede oppervlak grenzende, dunne contactlaag tot de reeds eerder genoemde trage signaalcomponent kan bijdragen. Vanuit de dikkere, niet gedepleerde randdelen van de schijf echter, kunnen ook parasitaire ladingsdragers naar de omgeving van de fotodiode diffunderen en zodoende toch tot een niet onbelangrijke trage 20 component aanleiding geven.
De uitvinding beoogt onder meer, een stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting te verschaffen met een snelle fotodiode die een grote gevoeligheid bezit, bij lage spanning werkt en mechanisch stevig is.
25 Volgens de uitvinding is een stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting van de in de aanhef beschreven soort daardoor gekenmerkt, dat de metaallaag voor de te detecteren straling reflecterend is, en dat een aan het eerste oppervlak grenzende afschermdiode is aangebracht die binnen het centrale deel het tweede 30 gebied geheel omringt, zich tot in het dikkere randdeel uitstrekt en binnen het halfgeleiderlichaam geheel door het eerste gebied is omgeven, welke afschermdiode met het eerste gebied eén gelijkrichtende overgang vormt en voorzien is van een aansluitgeleider om over de afschermdiode een zodanige spanning in de keerrichting aan te leggen dat de daardoor 35 gevormde verarmingszone zich in het centrale deel tenminste tot aan de contactlaag uitstrekt.
Doordat de van de afschermdiode uitgaande verarmingszone * 1 fc *? 7 C' PHN 12.035 3 r de rand van het centrale deel van de halfgeleiderschijf tot aan de hooggedoteerde contactlaag geheel depleert wordt dit centrale deel elektrisch praktisch van het randdeel afgesloten. Daardoor worden de ladingsdragers die in het centrale deel worden gegenereerd door straling 5 die niet op de fotodiode valt, en tevens die ladingsdragers welke in het hoogohmige randdeel van de schijf (optisch of thermisch) worden gegenereerd en in de richting van de fotodiode diffunderen, via de afschermdiode afgevoerd, behoudens een zeer gering deel dat via de contactlaag kan diffunderen. De genoemde trage signaalcomponent wordt 10 daarbij dus praktisch geëlimineerd. Door het gebruikte hoogohmige materiaal is de capaciteit van de fotodiode klein, wat de snelheid vergroot. Bovendien wordt de depletie van het centrale deel bij zeer lage spanning (bij gebruik van n-type silicium van 1000 Ohm.cm en een dikte van 10 pm voor het centrale deel bijvoorbeeld slechts 2 Volt) 15 bereikt. De metaallaag op het tweede oppervlak zorgt voor een hoge gevoeligheid door reflectie van de invallende straling.
De afschermdiode kan bestaan uit een metaallaag die met het eerste gebied een gelijkrichtende overgang vormt. Volgens een voorkeursuitvoering vormt de afschermdiode met het eerste gebied een pn-20 overgang, die dan met voordeel tegelijk met de stralingsgevoelige pn-overgang van de fotodiode kan worden gevormd.
Bij voorkeur bedekt de afschermdiode nagenoeg het gehele randdeel en het grootste gedeelte van het centrale deel van het halfgeleiderlichaam. Verder is de afstand tussen de stralingsgevoelige 25 pn-overgang en de afschermdiode bij voorkeur zo gering, dat in de bedrijfstoestand onder invloed van de dan heersende bedrijfsspanningen de bij de afschermdiode en bij de fotodiode behorende verarmingszones elkaar raken of zelfs overlappen. Onder deze omstandigheden wordt diffusie van parasitaire ladingsdragers zo effektief mogelijk 30 tegengegaan.
De straling kan op het eerste oppervlak of op het tweede oppervlak invallen. In het laatste geval wordt de reflecterende metaallaag voorzien van een als venster voor de invallende straling dienende opening.
35 Het halfgeleiderlichaam kan uit een halfgeleidend element zoals silicium of germanium, of uit een halfgeleidende verbinding, bijvoorbeeld een III-V verbinding zoals galliumarsenide, bestaan. Bij ** /v λ. «*' t if'· fe ƒ ^ ** ·:· l* ΡΗΝ 12.035 4 ψ voorkeur echter bestaat het halfgeleiderlichaam uit silicium, en heeft het eerste gebied een doteringsconcentratie van tenminste 10^ en ten hoogste 10 atomen/cm . B13 voorkeur bestaat het eerste gebied uit n-type geleidend silicium met een soortelijke weerstand van 5 ten minste 1000 Ohm.cm.
De dikte van het centrale deel van het lichaam zal daarbij in het algemeen ten hoogste 20 pm bedragen teneinde de bedrijfsspanning laag te houden. Bij voorkeur zal de dikte van het centrale deel niet meer dan ongeveer 10 pm bedragen.
10 De uitvinding zal thans nader worden beschreven aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en de tekening, waarin Figuur 1 schematisch in dwarsdoorsnede een halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding toont, volgens de lijn I-I van Figuur 2, ' 15 Figuur 2 schematisch in bovenaanzicht de halfgeleiderinrichting van Figuur 1 toont en
Figuur 3 schematisch in dwarsdoorsnede een andere uitvoeringsvorm van de halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding toont.
20 De figuren zijn zuiver schematisch en niet op schaal getekend, fialfgeleidergebieden van hetzelfde geleidingstype zijn in dezelfde richting gearceerd. In het bovenaanzicht volgens Figuur 2 is de metallisering gearceerd aangeduid.
Figuur 1 toont schematisch in dwarsdoorsnede, en 25 Figuur 2 toont in bovenaanzicht, een stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding. De inrichting omvat een halfgeleiderlichaam 1 van silicium in de vorm van een schijf met een dikker randdeel 1A en een dunner centraal deel 1B. De schijf heeft een praktisch vlak eerste oppervlak 2 en een tegenoverliggend, in hoofdzaak 30 evenwijdig aan het eerste oppervlak 2 lopend tweede oppervlak 3. In het bovenaanzicht van Fig. 2 is de grens tussen de delen 1A en 1B aangegeven door een stippellijn 15.
De inrichting bevat een hoogohmig eerste gebied 4 van een eerste geleidingstype; in dit voorbeeld een n-type geleidend gebied met 35 een soortelijke weerstand van 1000 Ohm.cm, dat grenst aan het eerste oppervlak 2. Verder bevat de inrichting een binnen het centrale deel 1B gelegen, aan het eerste oppervlak 2 grenzend tweede gebied 5 van het 87 0 f ψ PHN 12.035 5 tweede, tegengestelde geleidingstype; in dit voorbeeld dus van het p-geleidingstype. Het gebied 5 vormt met het eerste gebied 4 een fotodiode met een stralingsgevoelige pn-overgang 6; het gebied 5 is binnen het halfgeleiderlichaam geheel door het eerste gebied 4 omgeven. Verder 5 bevat de inrichting nog een aan het tweede oppervlak 3 en aan het eerste gebied 4 grenzende, hooggedoteerde contactlaag 7 van het eerste, hier dus n-, geleidingstype. op althans een deel van het tweede oppervlak 3, hier op het gehele oppervlak, is een metaallaag 8 aangebracht. De metaallaag 8 en het tweede gebied 5 zijn voorzien van aansluitgeleiders 10 9 en 10. Het centrale deel 1B van het halfgeleiderlichaam is zo dun dat het, bij het aanleggen van een keerspanning van minder dan 10 Volt over de pn-overgang 6, tenminste tot aan de contactlaag 7 gedepleerd is. Het signaal wordt gemeten over een impedantie R.
Een stralingsgevoelige inrichting zoals tot hiertoe 15 beschreven is bekend uit de eerder genoemde Franse octrooiaanvrage gepubliceerd onder No. 2284989.
Volgens de uitvinding is de metaallaag 8 voor de te detecteren straling reflecterend, en is de inrichting voorzien van een aan het eerste oppervlak 2 grenzende afschermdiode 11, die binnen het 20 centrale deel 1B het tweede gebied 5 geheel omringt, zich tot in het dikkere randdeel 1A uitstrekt, en binnen het halfgeleiderlichaam geheel door het eerste gebied 4 is omgeven. In dit voorbeeld wordt de af schermdiode gevormd door een p-type geleidende zone 11 die met het eerste gebied 4 een pn-overgang 12 vormt. De afschermdiode bedekt 25 nagenoeg het gehele oppervlak van het randdeel 1A van de schijf. Verder is de afschermdiode 11 voorzien van een aansluitgeleider 13, om over de afschermdiode een zodanige spanning V2 in de keerrichting aan te leggen dat de daardoor gevormde verarmingszone zich in het centrale deel 1B ten minste tot aan de contactlaag 7 uitstrekt.
30 Bij de halfgeleiderinrichting volgens dit voorbeeld valt de straling in op het oppervlak 2, volgens de pijlen 14.
In de bedrijfstoestand is de situatie zoals aangegeven in Figuur 1. De verarmingszones van de afschermdiode 11 en van de fotodiode 5 worden aangegeven door het niet gearceerde, door een stippellijn 16 35 begrensde deel van het gebied 4. De verarmingszone sluit het centrale deel 1B elektrisch af van het ongedepleerde gedeelte van het dikkere randdeel 1A, van waaruit geen ladingsdragers naar het centrale deel 1B
8 1 ü ft ~ f- v · V' V· * ΐ ΡΗΝ 12.035 6 kunnen diffunderen anders dan via de dunne contactlaag 7. Aldus wordt de eerder genoemde trage signaalcomponent bij de halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding praktisch vermeden, temeer daar de diffusielengte van ladingsdragers in de zeer hoog (>1020 cm"3) gedoteerde 5 contactlaag 7 klein is.
Een verder voordeel van de uitvinding is, dat straling invallend buiten het centrale deel geen invloed heeft op de werking van de diode; strooilicht en ander ongewenst licht geeft slechts een stroom in het circuit waarin Vg is opgenomen. Detectie van deze stroom via 10 een impedantie R' kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een fiber waaruit het licht 14 komt uit te richten op het centrale deel. Het signaal via de centrale diode gemeten over de impedantie R is dan maximaal en tegelijk is het signaal over R' gemeten minimaal. In het algemeen is dus R' een tijdelijk aanwezige impedantie voor het 15 instellen van de inrichting.
In dit voorbeeld bestaat het eerste gebied 4 uit n-type silicium met een soortelijke weerstand van 1000 Ohm.cm, dat wil zeggen een doteringsconcentratxe van ongeveer 4,6 x 10 atomen per cm .
Het randdeel 1A heeft een dikte van 385 pm; het centrale deel 1B heeft 20 een dikte van 10 pm. Het tweede gebied 5, dat de fotodiode vormt heeft een dikte van 0,2 pm, en vertoont ter plaatse van het ringvormige contact 10 in dit voorbeeld een 0,8 pm dikke rand. De zone 11 die de afschermdiode vormt heeft een dikte van 0,8 pm. Ter betere definitie van het potentiaalverloop aan de buitenrand van het gebied 12 is langs deze 25 rand een n+ geleidende zone 17 aangebracht. De n-type contactlaag 7 is ongeveer 1 pm dik.
Onder deze omstandigheden is het centrale deel 1B geheel gedepleerd bij spanningen van ten minste 2 Volt over zowel de fotodiode als de afschermdiode.
30 De halfgeleiderinrichting van het beschreven voorbeeld kan op de volgende wijze worden vervaardigd, üitgegaan wordt van een (100) georiënteerde n-type siliciumplaat met een soortelijke weerstand van 1000 Ohm.cm en een dikte van ongeveer 400 pm. Deze wordt thermisch geoxydeerd, en vervolgens worden aan een oppervlak in het oxyde 18 door 35 middel van bekende fotolithografische technieken kanalen geëtst tussen de op de siliciumplaat te vormen afzonderlijke inrichtingen. De dikte van het oxyde 18 wordt zo gekozen dat, met een eventueel nog aan te 4f *.· ;· ν’
J‘> *' V v ·*/ ' V
* PHN 12.035 7 brengen laag siliciumnitride of een andere coating, tenminste op het centrale deel van de inrichting de transmissie voor het gebruikte licht optimaal is. In deze kanalen wordt, ter vorming van de genoemde zones 17, een zware fosfordiffusie aangebracht. Dit is echter niet 5 noodzakelijk.
Daarna worden in hetzelfde oppervlak op bekende wijze door ionenimplantatie de gebieden 5 en 11 gevormd. Deze kunnen desgewenst in eenzelfde stap worden gevormd maar in dit voorbeeld worden, in verband met de geringere diepte van het actieve deel van de 10 fotodiode, twee implantatiestappen toegepast. De diameter van de fotodiode bedraagt in dit geval 100 pm; de afstand tussen de zones 5 en 11 bedraagt 10 ym. Na implantatie en een diffusiestap wordt op de siliciumplaat een 1 ym dikke siliciumnitridelaag als maskering neergeslagen. Dan wordt aan de achterkant van de plaat een vierkant o 15 gebied van 800 x 800 ym blootgelegd en wordt het silicium m een oplossing van Κ0Η en propanol in water gedurende ongeveer 10 uur selectief geëtst om het centrale deel 1B op de gewenste dikte te brengen. Het centrale deel wordt daarbij begrensd door (111) vlakken, onder een hoek van ongeveer 57°.
20 Daarna wordt het siliciumnitride verwijderd en wordt de siliciumplaat aan een fosfordiffusie onderworpen waarbij de contactlaag 7 wordt gevormd. Deze fosfordepositie dient tevens als getterstap.
Vervolgens worden de nodige contactvensters geëtst en wordt op gebruikelijke wijze de metallisering aangebracht. Hiervoor 25 wordt in dit voorbeeld een aluminium-siliciumlaag met ca. 1% silicium toegepast. Het geheel wordt tenslotte in een passende omhulling aangebracht.
In het onderhavige voorbeeld wordt de afschermdiode gevormd door een p-type zone 11. In plaats daarvan zou ook een Schottky-30 diode kunnen worden toegepast, die gevormd kan worden door een daarvoor geschikt metaal dat met het zwak n-type geleidende gebied 4 een gelijkrichtende overgang vormt.
In plaats van op het oppervlak 2 waar zich de fotodiode bevindt, kan de straling 14 ook invallen op het tegenoverliggende 35 oppervlak 3. De daarop gelegen metaallaag 8 moet dan een als intreevenster dienende opening bevatten en hierin kan desgewenst een antireflectie-coating van bijvoorbeeld silicium-monoxyde worden fe *ƒ c\ Pi *r "7 .
& t V tf / t ψ #· ΡΗΝ 12.035 8 aangebracht (hier niet getekend). De situatie wordt dan als getekend in Figuur 3, waarbij eventueel ook in de n-type contactlaag 7 ter plaatse van dit venster een opening kan worden aangebracht om onnodige recombinatie te vermijden. Het andere oppervlak 2 wordt dan over een zo 5 groot mogelijk deel met reflecterend metaal (10, 13) bedekt, om het maximum aantal photonen in ladingsdragers te kunnen omzetten. In het geval dat van beide zijden invallende straling moet worden gedetecteerd, kan zowel in de metaallaag 8 als in de metaallaag 10 een intreevenster worden aangebracht.
10 De uitvinding is niet beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvoorbeelden. Zo kunnen de afmetingen van de diverse halfgeleiderzones en -gebieden binnen wijde grenzen worden veranderd, met dien verstande dat de verarmingszone van de afschermdiode zich zowel binnen het dunnere centrale deel als binnen het dikkere randdeel dient 15 uit te strekken. Ook kunnen andere halfgeleidermaterialen en andere reflecterende metalen worden toegepast terwijl ook de dikte van de diverse gebieden en lagen anders kan worden gekozen.
r - n
V · r.' . , . V
Claims (9)
1. Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting met een halfgeleiderlichaam in de vorm van een schijf met een dikker randdeel en een dunner centraal deel, met een praktisch vlak eerste oppervlak en een tegenoverliggend, in hoofdzaak evenwijdig aan het eerste oppervlak 5 lopend tweede oppervlak, bevattende een hoogohmig eerste gebied van een eerste geleidingstype dat grenst aan het eerste oppervlak, een binnen het centrale deel gelegen, aan het eerste oppervlak grenzend tweede gebied van het tweede, tegengestelde geleidingstype dat met het eerste gebied een fotodiode met een stralingsgevoelige pn-overgang vormt en 10 binnen het halfgeleiderlichaam geheel door het eerste gebied is omgeven, en een aan het tweede oppervlak en aan het eerste gebied grenzende hooggedoteerde contactlaag van het eerste geleidingstype, waarbij op althans een deel van het tweede oppervlak een metaallaag is aangebracht en de metaallaag en het tweede gebied voorzien zijn van 15 aansluitgeleiders, en waarbij het centrale deel van het halfgeleiderlichaam zo dun is dat het, bij het aanleggen van een spanning in de keerrichting over de eerste pn-overgang die kleiner is dan 10 Volt, ten minste tot aan de contactlaag gedepleerd is, met het kenmerk, dat de metaallaag voor de te detecteren straling 20 reflecterend is, en dat een aan het eerste oppervlak grenzende afschermdiode is aangebracht die binnen het centrale deel het tweede gebied geheel omringt, zich tot in het dikkere randdeel uitstrekt en binnen het halfgeleiderlichaam geheel door het eerste gebied is omgeven, welke afschermdiode met het eerste gebied een gelijkrichtende overgang 25 vormt en voorzien is van een aansluitgeleider om over de afschermdiode een zodanige spanning in de keerrichting aan te leggen dat de daardoor gevormde verarmingszone zich in het centrale deel tenminste tot aan de contactlaag uitstrekt.
2. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1, met het 30 kenmerk dat de afschermdiode nagenoeg het gehele randdeel, en het grootste deel van het centrale deel van het halfgeleiderlichaam bedekt.
3. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de afstand tussen de stralingsgevoelige pn-overgang en de afschermdiode zo gering is, dat in de bedrijfstoestand de bijbehorende 35 verarmingszones elkaar raken.
4. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de afschermdiode met het eerste gebied 8*V ^ Γ. *7* / i'; £v- ft * PHN 12.035 10 een pn-overgang vormt.
5. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorgaande conclusies, aet het kenmerk dat de metaallaag tegenover de stralingsgevoelige pn-overgang voorzien is van een als venster voor 5 invallende straling dienende opening.
6. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk dat het eerste gebied uit silicium bestaat en een doteringsconcentratie van ten minste 1011 en ten hoogste 1O13 atomen per cm^ heeft.
7. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk dat het eerste gebied n-type geleidend is en een soortelijke weerstand van tenminste 1000 Ohm.cm heeft.
8. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorgaande / conclusies, met het kenmerk dat de dikte van het centrale deel van het 15 halfgeleiderlichaam ten hoogste 20 pm bedraagt.
9, Halfgeleiderinrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de dikte van het centrale deel van het halfgeleiderlichaam ten hoogste 10 pm bedraagt. 8700370
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8700370A NL8700370A (nl) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting. |
| US07/148,512 US4857980A (en) | 1987-02-16 | 1988-01-26 | Radiation-sensitive semiconductor device with active screening diode |
| CA000558473A CA1291554C (en) | 1987-02-16 | 1988-02-09 | Radiation-sensitive semiconductor device |
| EP88200260A EP0279492B1 (en) | 1987-02-16 | 1988-02-12 | Radiation-sensitive semiconductor device |
| DE3889477T DE3889477T2 (de) | 1987-02-16 | 1988-02-12 | Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung. |
| JP63031025A JP2661937B2 (ja) | 1987-02-16 | 1988-02-15 | 放射感知半導体デバイス |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8700370 | 1987-02-16 | ||
| NL8700370A NL8700370A (nl) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8700370A true NL8700370A (nl) | 1988-09-16 |
Family
ID=19849577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8700370A NL8700370A (nl) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4857980A (nl) |
| EP (1) | EP0279492B1 (nl) |
| JP (1) | JP2661937B2 (nl) |
| CA (1) | CA1291554C (nl) |
| DE (1) | DE3889477T2 (nl) |
| NL (1) | NL8700370A (nl) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE59008698D1 (de) * | 1989-09-07 | 1995-04-20 | Siemens Ag | Optokoppler. |
| FR2666690B1 (fr) * | 1990-09-07 | 1997-01-31 | Thomson Composants Militaires | Detecteur infrarouge a substrat aminci et procede de fabrication. |
| JPH0645340A (ja) * | 1991-11-12 | 1994-02-18 | Rohm Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| CA2088612C (en) * | 1992-02-03 | 2003-04-15 | Yoshiki Kuhara | Semiconductor light detecting device |
| US5923071A (en) * | 1992-06-12 | 1999-07-13 | Seiko Instruments Inc. | Semiconductor device having a semiconductor film of low oxygen concentration |
| US5365087A (en) * | 1992-07-15 | 1994-11-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Photodetector and opto-electronic integrated circuit with guard ring |
| JPH06196727A (ja) * | 1992-12-08 | 1994-07-15 | Terumo Corp | 光電変換装置 |
| JPH08152356A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-06-11 | Terumo Corp | 赤外線センサ |
| DE59611314D1 (de) * | 1995-05-19 | 2006-01-26 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Strahlungsempfindliches detektorelement |
| FR2742878B1 (fr) * | 1995-12-20 | 1998-01-16 | Commissariat Energie Atomique | Detecteur de rayonnements ionisants ultra-mince et procedes de realisation d'un tel detecteur |
| US6259099B1 (en) | 1996-12-18 | 2001-07-10 | Commissariat A L'energie Atomique | Ultra-thin ionizing radiation detector and methods for making same |
| JP4131998B2 (ja) * | 1998-04-30 | 2008-08-13 | 佐々木 実 | 透明な半導体受光素子およびその製造方法 |
| EP1284021A4 (en) * | 2000-04-20 | 2008-08-13 | Digirad Corp | MANUFACTURE OF ILLUMINATED PHOTODIODS ON LOW LEAKAGE CURRENT LEFT |
| US6593636B1 (en) * | 2000-12-05 | 2003-07-15 | Udt Sensors, Inc. | High speed silicon photodiodes and method of manufacture |
| EP1548836B1 (en) | 2002-08-09 | 2008-06-18 | Hamamatsu Photonics K. K. | Photodiode array and radiation detector |
| JP4224060B2 (ja) * | 2003-03-10 | 2009-02-12 | 浜松ホトニクス株式会社 | ホトダイオードアレイの製造方法並びに放射線検出器 |
| US8686529B2 (en) | 2010-01-19 | 2014-04-01 | Osi Optoelectronics, Inc. | Wavelength sensitive sensor photodiodes |
| US8120023B2 (en) | 2006-06-05 | 2012-02-21 | Udt Sensors, Inc. | Low crosstalk, front-side illuminated, back-side contact photodiode array |
| JP2005045073A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 裏面入射型光検出素子 |
| JP4499385B2 (ja) * | 2003-07-29 | 2010-07-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 裏面入射型光検出素子及び裏面入射型光検出素子の製造方法 |
| GB0411926D0 (en) | 2004-05-27 | 2004-06-30 | Isis Innovation | Direct electron detector |
| JP4765285B2 (ja) * | 2004-09-13 | 2011-09-07 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| US9178092B2 (en) | 2006-11-01 | 2015-11-03 | Osi Optoelectronics, Inc. | Front-side illuminated, back-side contact double-sided PN-junction photodiode arrays |
| JP2012503314A (ja) | 2008-09-15 | 2012-02-02 | オーエスアイ．オプトエレクトロニクス．インコーポレイテッド | 浅いｎ＋層を有する薄い能動層フィッシュボーン・フォトダイオードとその製造方法 |
| US8399909B2 (en) | 2009-05-12 | 2013-03-19 | Osi Optoelectronics, Inc. | Tetra-lateral position sensing detector |
| DE102011102007B4 (de) * | 2011-05-19 | 2012-12-27 | Austriamicrosystems Ag | Fotodiode und Herstellungsverfahren |
| US8912615B2 (en) | 2013-01-24 | 2014-12-16 | Osi Optoelectronics, Inc. | Shallow junction photodiode for detecting short wavelength light |
| JP6529743B2 (ja) * | 2014-11-06 | 2019-06-12 | 株式会社豊田中央研究所 | 光電変換素子 |
| US11309412B1 (en) * | 2017-05-17 | 2022-04-19 | Northrop Grumman Systems Corporation | Shifting the pinch-off voltage of an InP high electron mobility transistor with a metal ring |
| CN114242802A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-25 | 江苏尚飞光电科技股份有限公司 | 一种背照式光电探测器及其阵列 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL106110C (nl) * | 1956-08-24 | |||
| US3296502A (en) * | 1962-11-28 | 1967-01-03 | Gen Instrument Corp | Variable photosensitive semiconductor device having a graduatingly different operable surface area |
| US3716429A (en) * | 1970-06-18 | 1973-02-13 | Rca Corp | Method of making semiconductor devices |
| JPS5641186B2 (nl) * | 1972-03-03 | 1981-09-26 | ||
| DE2251325A1 (de) * | 1972-10-19 | 1974-05-02 | Siemens Ag | Messwertumformer fuer teilchen- oder photonenstrahlen mit geringem sperr- und diffusionsstrom |
| FR2284989A1 (fr) * | 1974-09-13 | 1976-04-09 | Comp Generale Electricite | Photodetecteur rapide a faible tension d'alimentation |
| JPS6032812B2 (ja) * | 1978-02-10 | 1985-07-30 | 日本電気株式会社 | 光検出器 |
| NL8003906A (nl) * | 1980-07-07 | 1982-02-01 | Philips Nv | Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting. |
| JPS60144982A (ja) * | 1984-01-06 | 1985-07-31 | Nec Corp | ホトダイオ−ド |
| JPS60193385A (ja) * | 1984-03-15 | 1985-10-01 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力素子 |
| JPS61229371A (ja) * | 1985-04-04 | 1986-10-13 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | フオトダイオ−ド |
-
1987
- 1987-02-16 NL NL8700370A patent/NL8700370A/nl not_active Application Discontinuation
-
1988
- 1988-01-26 US US07/148,512 patent/US4857980A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-02-09 CA CA000558473A patent/CA1291554C/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-02-12 DE DE3889477T patent/DE3889477T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-02-12 EP EP88200260A patent/EP0279492B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-02-15 JP JP63031025A patent/JP2661937B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0279492B1 (en) | 1994-05-11 |
| EP0279492A1 (en) | 1988-08-24 |
| DE3889477D1 (de) | 1994-06-16 |
| DE3889477T2 (de) | 1994-11-03 |
| JPS63204666A (ja) | 1988-08-24 |
| US4857980A (en) | 1989-08-15 |
| JP2661937B2 (ja) | 1997-10-08 |
| CA1291554C (en) | 1991-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL8700370A (nl) | Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting. | |
| US6593636B1 (en) | High speed silicon photodiodes and method of manufacture | |
| US7586167B2 (en) | Detecting plasmons using a metallurgical junction | |
| NL192281C (nl) | Halfgeleider-lichtdetectorinrichting. | |
| US7692258B2 (en) | Photosensitive device | |
| US5461246A (en) | Photodetector with first and second contacts | |
| JP2004511106A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| US5288989A (en) | Avalanche photodiode with moisture resistant passivation coating disposed to cover the outer periphery of the photodiode body except at a selected top contact area | |
| US7276770B1 (en) | Fast Si diodes and arrays with high quantum efficiency built on dielectrically isolated wafers | |
| NL8105920A (nl) | Halfgeleiderinrichting en werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke halfgeleiderinrichting. | |
| NL192900C (nl) | Foto-elektrische halfgeleideromzetter. | |
| US5663075A (en) | Method of fabricating backside illuminated FET optical receiver with gallium arsenide species | |
| KR20080064761A (ko) | 반도체 장치 | |
| US5777352A (en) | Photodetector structure | |
| US4129878A (en) | Multi-element avalanche photodiode having reduced electrical noise | |
| US4383267A (en) | Avalanche photodiode and method of making same | |
| EP0522746B1 (en) | Semiconductor photodetector device | |
| EP0002694B1 (en) | Radiation detector | |
| EP0003219A1 (en) | Radiation sensing device | |
| US20240105740A1 (en) | Photodiode device with enhanced characteristics | |
| US4717946A (en) | Thin line junction photodiode | |
| CA1301895C (en) | Silicon avalanche photodiode with low multiplication noise | |
| US4420684A (en) | Large-surface fast photodetector sensitive in the 0.8-1.1 μm range | |
| US4654686A (en) | High efficiency MIS detector | |
| CN111312876A (zh) | 一种高速高响应度的硅基光电二极管及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1B | A search report has been drawn up | ||
| BV | The patent application has lapsed |