WO2005011003A1 - Photodetektor und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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Michel Marso
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    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
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    • H10F30/22Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
    • H10F30/227Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a Schottky barrier
    • H10F30/2275Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a Schottky barrier being a metal-semiconductor-metal [MSM] Schottky barrier
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Definitions

  • the invention relates to a photodetector and a method for its production.
  • Photodetectors are used to convert light signals into electrical signals and z. B. used in optical communication.
  • a photodetector known from the prior art consists of two metal contacts on the surface of a semiconductor. With this so-called MSM photodetector (MSM: Metal-Semiconductor-Metal), the
  • Electrodes z. B. be designed as Schottky contacts. Then the component works as a photodiode with two anti-serial Schottky diodes. However, if the electrodes are designed as ohmic contacts, a photoresistor is obtained.
  • MSM photodetectors are manufactured according to the state of the art on all common semiconductor materials, e.g. B. on Si, GaAs, InP, GaN, both with Schottky contacts and as photoresistors.
  • Materials with a high density of recombination centers are particularly suitable for the production of ultrafast photoresistors, which greatly reduce the lifespan of the photogenerated charge carriers.
  • One example is the so-called low temperature grown GaAs (LT-GaAs), which is produced at low temperatures of eg 200 ° C for epitaxial conditions.
  • Ion implantation is also used to isolate electrical components by greatly reducing the conductivity in the areas between the components.
  • a further disadvantage is that the field peaks generated by the inhomogeneous field distribution lead to a reduced dielectric strength of the detector.
  • the MSM photodetector is designed as a photoresistor, the requirement for a high electrical resistance of the semiconductor in order to achieve the lowest possible dark current contradicts Desire for a low contact resistance of the electrodes, which requires the lowest possible resistance of the semiconductor material.
  • the object of the invention is to provide a photodetector with a high electrical resistance of the semiconductor to achieve the lowest possible dark current, which has a low contact resistance of the electrodes with the lowest possible resistance of the semiconductor material.
  • the photodetector comprises an absorption layer and at least two electrodes designed as ohmic contacts on and / or in the absorption layer.
  • the specific resistance of the absorption layer in the area between the electrodes is greater than one in relation to the specific resistance of the absorption layer in the immediate area at the electrodes.
  • the ratio is advantageously at least 10.
  • the specific resistance between the electrodes can be, for example, in the megohm or gigaohm range, the resistance in the immediate range of the electrodes in the ohm or kiloohm range.
  • the absorption layer has between the electrodes thus a comparatively high resistance.
  • the absorption layer has a lower resistance.
  • the specific resistance of the absorption layer between the electrodes or in the immediate area at the electrodes is set in such a way that a homogeneous electric field is present between the electrodes.
  • a high resistance of the absorption layer in the area between the contacts creates a homogeneous electric field there, which is aligned essentially parallel to the surface when an electrical voltage is present between the contacts. This suppresses the reduction in the speed of the detector by generating charge carriers in low-field areas and avoids field peaks that lead to breakdown even at low applied voltages.
  • the electrodes in the absorption layer, provided that a lower resistance than in the area between the electrodes can then be set towards the surface of the absorption layer or towards the substrate.
  • the two electrodes are usually n- or p-doped for better contactability
  • Semiconductor layer arranged as an absorption layer.
  • the area between the contacts is provided with so many impurities that the ohmic resistance is greatly increased and photogenerated charge carriers quickly recombine.
  • the absorption layer below the contact is highly conductive.
  • absorption layer and electrodes is advantageously arranged on an insulating or semi-insulating substrate as a base layer.
  • Such photodetectors thus represent semiconductor-based components for converting light into electrical current.
  • the light penetrates into the component from above, essentially perpendicular to the substrate surface.
  • the process for producing the photodetector comprises the steps:
  • the absorption layer can be modified by implantation or by diffusion with suitable ions.
  • the ion implantation is then carried out with a dose and energy which is sufficient to increase the resistance of the absorption layer in the region between the electrodes from its surface to the substrate.
  • the material of the absorption layer between the electrodes is changed so that the speed of the photodetector is increased overall by the creation of recombination centers and the service life of the photo-generated charge carriers is reduced.
  • the ion implantation is carried out with suitable elements, such as. B. nitrogen or silicon, which greatly increase the ohmic resistance between the electrodes, so that photogenerated charge carriers recombine faster.
  • the contacting of the photodetector takes place, for. B. by means of insulation layers, contact pads and so on.
  • a photodetector has the known advantages of the MSM components. It is a pla- nares component, which means that no etching is required, which saves work steps and simplifies subsequent production steps, in particular the lithography.
  • the conductivity of the semiconductor material below the ohmic contacts can be chosen regardless of the dark current of the photodetector.
  • the ion implantation procedure is self-adjusting only in the areas outside the ohmic contacts, because the contact material itself acts as an implantation mask. This saves expensive lithographic processing steps and allows smaller dimensions between the electrodes because no adjustment tolerances have to be planned.
  • Figure 1 shows a photodetector according to the prior art.
  • Figure 2 shows a photodetector according to the invention.
  • FIG. 3 shows a method according to the invention for producing the photodetector.
  • FIG. 1 when an electrical voltage is applied between the electrodes 1, an electrical field 3 is generated in the semiconductor.
  • This field 3 moves photogenerated charge carriers and thus generates a photocurrent.
  • the electric field is disadvantageously inhomogeneous, that is to say it becomes weaker with increasing depth in the semiconductor, as shown in FIG. 1 in relation to the prior art. Because the speed of the photogenerated charge carriers depends on the electric field strength, the photogenerated charge carriers in the depth disadvantageously increase the response time of the detector.
  • a further disadvantage is that the field peaks generated by the inhomogeneous field distribution lead to a reduced dielectric strength of the detector.
  • FIG. 2 shows an MSM photoresistor based on GaAs according to the invention with a wavelength to be detected of less than 910 nanometers.
  • the substrate 24 is made of semi-insulating GaAs.
  • the absorption layer 22 consists of GaAs and has a thickness of, for example, 0.1 to 10 micrometers. In the present example, photons with a wavelength of 850 nanometers penetrate GaAs up to 1 micron deep into the absorption layer 22.
  • the absorption layer 22 is thus of the n-type.
  • the electrodes 21 comprise a metallic layer sequence made of Ni / AuGe / Ni with respective thicknesses of 5, 90 and 25 nanometers. If necessary, the electrodes can be reinforced with an additional metal layer (e.g. gold) with a thickness of 50 to 500 nanometers for better shielding during ion implantation.
  • the electrodes 21 have a length of 100 nanometers to 20 micrometers and a distance of 100 nanometers to 20 micrometers.
  • FIG. 2 shows a 2-finger layout with respect to the electrodes 21. However, an interdigital multifinger layout can also be implemented.
  • the first step is to produce a conductive absorption layer 32 on an insulating or semi-insulating semiconductor material as substrate 34, e.g. B. by epitaxy or by ion implantation.
  • electrodes 31 are produced as ohmic contacts on the conductive layer 32, e.g. B. by applying suitable metal layers and alloying ( Figure 3b).
  • the implantation process which is indicated by arrows in FIG. 3c, runs in a self-adjusting manner only in the areas between the contacts 31. If necessary, the ohmic contacts 31 can be strengthened by applying suitable materials.
  • the ion implantation is carried out with N, Ar, 0, H, He, Si or another suitable element.
  • the acceleration voltage is, for example, 10 kV to 10 MV.
  • the dose is, for example, 10 12 to 10 18 cm “2 .
  • the high-resistance absorption layer is first generated by epitaxy or by ion implantation on a suitable substrate.
  • the low-resistance areas below the ohmic contacts still to be produced are then produced by means of ion implantation.

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Photodetektor. Der Photodetektor weist eine Absorptionsschicht (22) und zwei als ohmsche Kontakte ausgeführte Elektroden (21) auf, wobei die Absorptionsschicht (22) und die Elektroden (21) auf einem isolierenden oder semiisolierenden Substrat (24) angeordnet sind. Zur Erniedrigung des Dunkelstromes des Photodetektors weist die Absorptionsschicht (22a) zwischen den Elektroden (21) einen hohen Widerstand auf. Unterhalb der Elektroden (21) hingegen weist die Absorptionsschicht (22b) einen niedrigen Widerstand auf. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass der Kontaktwiderstand erniedrigt ist und das elektrische Feld homogen wird (Figur 2). Ein Verfahren zur Herstellung des Photodetektors ist offenbart.

Description

B e s c h r e i b u n g Photodetektor und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Photodetektor und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Photodetektoren werden zur Umsetzung von Lichtsignalen in elektrische Signale benutzt und z. B. in der optischen Nachrichtenübertragung eingesetzt.
Ein aus dem Stand der Technik bekannter Photodetektor besteht aus zwei Metallkontakten auf der Oberfläche eines Halbleiters. Bei diesem sogenanntem MSM-Photode- tektor (MSM: Metal-Semiconductor-Metal) können die
Elektroden z. B. als Schottky-Kontakte ausgelegt werden. Dann funktioniert das Bauelement als Photodiode mit zwei antiseriell geschalteten Schottkydioden. Werden die Elektroden hingegen als ohmsche Kontakte ausge- legt, dann erhält man einen Photowiderstand.
MSM-Photodetektoren werden gemäß Stand der Technik auf allen gängigen Halbleitermaterialien hergestellt, z. B. auf Si, GaAs, InP, GaN, sowohl mit Schottky-Kontakten als auch als Photowiderstände.
Zur Herstellung von ultraschnellen Photowiderständen eignen sich insbesondere Materialien mit einer hohen Dichte an Rekombinationszentren, welche die Lebensdauer der photogenerierten Ladungsträger stark herabsetzen. Ein Beispiel ist das sogenannte low temperature grown GaAs (LT-GaAs) , welches bei für Epitaxiebedingungen niedrige Temperaturen von z.B. 200 °C hergestellt wird.
In Frage kommen auch Halbleiter, bei denen durch Implantation mit geeigneten Ionen tiefe Störstellen er- zeugt werden. Die Ionenimplantation wird auch benutzt zur Isolierung elektrischer Bauelemente durch eine starke Verminderung der Leitfähigkeit in den Bereichen zwischen den Bauelementen.
In beiden Ausführungen, das heißt sowohl bei der Aus- führung der Elektroden als Schottky-Kontakte, als auch bei deren Ausführung als ohmsche Kontakte, wird beim Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Elektroden ein elektrisches Feld im Halbleiter erzeugt. Dieses Feld bewegt photogenerierte Ladungsträger und er- zeugt so einen Photostrom. Das elektrische Feld ist inhomogen, das heißt es wird mit zunehmender Tiefe im Halbleiter schwächer, wie in Fig. 1 zum Stand der Technik dargestellt. Weil die Geschwindigkeit der photogenerierten Ladungsträger von der elektrischen Feldstärke abhängt, erhöhen die in der Tiefe photogenerierten Ladungsträger nachteilig die Antwortzeit des Detektors.
Weiterhin nachteilig führen die, durch die inhomogene Feldverteilung erzeugten, Feldspitzen zu einer verminderten Spannungsfestigkeit des Detektors.
Bei der Ausführung des MSM-Photodetektors als Photowiderstand, steht die Forderung nach einem hohen elektrischen Widerstand des Halbleiters zur Erzielung eines möglichst niedrigen Dunkelstromes im Widerspruch zum Wunsch nach einem niedrigen Kontaktwiderstand der Elektroden, welcher einen möglichst kleinen Widerstand des Halbleitermaterials voraussetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es einen Photodetektor mit einem hohen elektrischen Widerstand des Halbleiters zur Erzielung eines möglichst niedrigen Dunkelstromes bereit zu stellen, der einen niedrigen Kontaktwiderstand der Elektroden mit möglichst kleinen Widerstand des Halbleitermaterials aufweist.
Die Aufgabe wird durch einen Photodetektor nach Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Nebenanspruch gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den darauf rückbezogenen Ansprüchen.
Gemäß Hauptanspruch umfasst der Photodetektor eine Ab- sorptionsschicht und mindestens zwei als ohmsche Kontakte ausgeführte Elektroden auf und/oder in der Absorptionsschicht. Der spezifische Widerstand der Absorptionsschicht im Bereich zwischen den Elektroden ist im Verhältnis zum spezifischen Widerstand der Absorpti- onsschicht im unmittelbaren Bereich an den Elektroden größer eins .
Das Verhältnis beträgt vorteilhaft mindestens 10. Der spezifische Widerstand zwischen den Elektroden kann beispielsweise im Megaohm- oder Gigaohm-Bereich, der Widerstand im unmittelbaren Bereich der Elektroden im Ohm oder Kiloohm-Bereich liegen.
Zur Erniedrigung des Dunkelstromes des Photodetektors weist die Absorptionsschicht zwischen den Elektroden somit einen vergleichsweise hohen Widerstand auf. Unterhalb, im Falle von Elektroden, die in der -Absorptionsschicht angeordnet sind, im unmittelbaren Bereich an den Elektroden, weist die Absorptionsschicht einen niedrigeren Widerstand auf .
Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass der Kontaktwiderstand erniedrigt ist .
Der spezifische Widerstand der Absorptionsschicht zwischen den Elektroden bzw. im unmittelbaren Bereich an den Elektroden ist dabei derartig eingestellt, dass zwischen den Elektroden jedenfalls ein homogenes elektrisches Feld vorliegt.
Durch einen hohen Widerstand der Absorptionsschicht im Bereich zwischen den Kontakten entsteht dort ein homo- genes elektrisches Feld, das im wesentlichen parallel zur Oberfläche ausgerichtet ist, wenn eine elektrische Spannung zwischen den Kontakten anliegt . Dadurch wird die Reduzierung der Geschwindigkeit des Detektors durch die Generierung von Ladungsträgern in Niedrigfeldberei- chen unterdrückt, und es werden Feldspitzen vermieden, welche zum Durchbruch schon bei niedrigen angelegten Spannungen führen.
Es ist, wie erwähnt, auch denkbar die Elektroden in der Absorptionsschicht anzuordnen, sofern dann zur Oberflä- ehe der Absorptionsschicht hin bzw. zum Substrat hin ein niedrigerer Widerstand als im Bereich zwischen den Elektroden einstellbar ist.
Die zwei Elektroden sind zwecks besserer Kontaktierbar- keit aber in der Regel auf einer n- oder p-dotierten Halbleiterschicht als Absorptionsschicht angeordnet. Der Bereich zwischen den Kontakten ist mit so vielen Störstellen versehen, dass der ohmsche Widerstand stark erhöht ist und photogenerierte Ladungsträger schnell rekombinieren. Die AbsorptionsSchicht unterhalb des Kontaktes ist hingegen gut leitend.
Ein Bereich mit niedriger Feldstärke in der Absorptionszone wird vermieden, welche das Bauelement verlangsamen würde. Die Widerstandserhöhung durch Ionenimplan- tation bewirkt gleichzeitig eine Isolierung des Bauelementes gegenüber anderen Bauelementen auf demselben Substrat und macht somit vorteilhaft eine Mesa-Ätzung überflüssig.
Die Anordnung aus Absorptionsschicht und Elektroden ist vorteilhaft auf einem isolierenden oder semiisolierenden Substrat als Tragschicht angeordnet.
Derartige Photodetektoren stellen somit Bauelemente auf Halbleiterbasis zur Umwandlung von Licht in elektrischen Strom dar. Das Licht dringt im wesentlichen senk- recht zur Substratoberfläche von oben in das Bauelement ein.
Das Verfahren zur Herstellung des Photodetektors um- fasst die Schritte:
Herstellung einer leitenden Absorptionsschicht auf einem isolierenden oder semiisolierenden Halbleitermaterial als Substrat,
- Herstellung von mindestens zwei Elektroden als ohmsche Kontakte auf und/oder in der leitenden Absorp- tionsschicht ,
- Modifizierung der Absorptionsschicht zwischen den Elektroden, so dass zwischen den Elektroden ein homogenes elektrisches Feld erzeugt werden kann,
- Kontaktierung der Elektroden des Photodetektors.
Die Modifizierung der Absorptionsschicht kann mittels Implantation oder Eindiffusion mit geeigneten Ionen erfolgen.
Die Ionenimplantation wird dann mit einer Dosis und Energie ausgeführt die ausreicht, um den Widerstand der Absorptionsschicht im Bereich zwischen den Elektroden von dessen Oberfläche bis zum Substrat zu erhöhen. Das Material der Absorptionsschicht zwischen den Elektroden wird dabei so verändert, dass durch die Erzeugung von RekombinationsZentren die Geschwindigkeit des Photodetektors insgesamt erhöht wird und die Lebensdauer der photogenerierten Ladungsträger verringert wird.
Die Ionenimplantation erfolgt mit geeigneten Elementen, wie z. B. Stickstoff oder Silizium, die den ohmschen Widerstand zwischen den Elektroden stark erhöhen, so dass photogenerierte Ladungsträger schneller rekombinieren.
Die Kontaktierung des Photodetektors erfolgt z. B. mittels Isolationsschichten, Kontaktpads und so weiter. Ein derartiger Photodetektor besitzt die bekannten Vorteile der MSM-Bauelemente . Es handelt sich um ein pla- nares Bauelement, das heißt es werden keine Ätzungen benötigt, wodurch Arbeitsschritte gespart und nachfolgende Fertigungsschritte, insbesondere die Lithographie vereinfacht werden.
Die Leitfähigkeit des Halbleitermaterials unterhalb der ohmschen Kontakte kann dabei ohne Rücksicht auf den Dunkelstrom des Photodetektors gewählt werden.
Das Verfahren mittels Ionenimplantation erfolgt selbstjustierend nur in den Bereichen außerhalb der ohmschen Kontakte, weil das Kontaktmaterial selbst als Implantationsmaske wirkt. Dies erspart kostspielige lithographische Prozessierungsschritte und erlaubt kleinere Abmessungen zwischen den Elektroden, weil keine Justiertoleranzen eingeplant werden müssen.
Im weiteren wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Figuren näher beschrieben.
Figur 1 zeigt einen Photodetektor gemäß Stand der Technik.
Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Photodetektor.
Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des Photodetektors.
In Figur 1 wird beim Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Elektroden 1 ein elektrisches Feld 3 im Halbleiter erzeugt. Dieses Feld 3 bewegt photogenerierte Ladungsträger und erzeugt so einen Photostrom. Das elektrische Feld ist aber nachteilig inhomogen, das heißt es wird mit zunehmender Tiefe im Halbleiter schwächer, wie in Figur 1 zum Stand der Technik dargestellt . Weil die Geschwindigkeit der photogenerierten Ladungsträger von der elektrischen Feldstärke abhängt, erhöhen die in der Tiefe photogenerierten Ladungsträger nachteilig die Antwortzeit des Detektors. Weiterhin nachteilig führen die, durch die inhomogene Feldverteilung erzeugten, Feldspitzen zu einer verminderten Span- nungsfestigkeit des Detektors.
In Figur 2 ist ein erfindungsgemäßer MSM-Photowiderstand basierend auf GaAs, mit einer zu detektierenden Wellenlänge von kleiner 910 Nanometern dargestellt.
Das Substrat 24 besteht aus semiisolierendem GaAs. Die Absorptionsschicht 22 besteht aus GaAs und weist eine Dicke von beispielsweise 0,1 bis 10 Mikrometer auf. In die Absorptionsschicht 22 dringen im vorliegenden Beispiel Photonen mit 850 Nanometern Wellenlänge in GaAs bis zu 1 Mikrometer tief ein. Die Dotierung der Absorp- tionsschicht erfolgte mit ND = 1016 bis 1019 cm"3 und mit Silizium als Dotierelement. Die Absorptionsschicht 22 ist somit vom n-Typ.
Die Elektroden 21 umfassen eine metallische Schichtenfolge aus Ni/AuGe/Ni mit jeweiligen Dicken von 5, 90 und 25 Nanometern. Bei Bedarf können die Elektroden durch eine zusätzliche Metallschicht (z. B. Gold) mit einer Dicke von 50 bis 500 Nanometern zur besseren Abschirmung bei der Ionenimplantation verstärkt werden. Die Elektroden 21 weisen eine Länge von 100 Nanometern bis 20 Mikrometer und einen Abstand von 100 Nanometer bis 20 Mikrometer auf. Figur 2 zeigt in Bezug auf die Elektroden 21 ein 2-Finger Layout. Es kann aber genauso gut ein interdigitales Multifinger-Layout realisiert werden.
Gemäß der Figur 3a erfolgt zunächst die Herstellung einer leitenden Absorptionsschicht 32 auf einem isolierenden oder semiisolierenden Halbleitermaterial als Substrat 34, z. B. durch Epitaxie oder durch Ionenimplantation.
Sodann erfolgt die Herstellung von Elektroden 31 als ohmsche Kontakte auf der leitenden Schicht 32, z. B. durch Aufbringen von geeigneten Metallschichten und Einlegieren (Figur 3b) .
Der Implantationsprozess, der in Figur 3c durch Pfeile angedeutet ist, verläuft selbstjustierend nur in den Bereichen zwischen den Kontakten 31. Gegebenenfalls können die ohmschen Kontakte 31 durch Aufbringen geeig- neter Materialien verstärkt werden.
Die Ionenimplantation erfolgt mit N, Ar, 0, H, He, Si oder einem anderen geeigneten Element. Die Beschleunigungsspannung beträgt beispielsweise 10 kV bis 10 MV. Die Dosis beträgt beispielsweise 1012 bis 1018 cm"2.
Zur Verbesserung der Tiefenhomogenität können mehrere Implantationen mit verschiedenen Dosen und Beschleunigungsspannungen vorgenommen werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird zuerst die hochohmige Absorptionsschicht durch Epitaxie oder durch Ionenimplantation auf einem geeigneten Substrat erzeugt. Anschließend werden die niederohmigen Bereiche unterhalb der noch herzustellenden ohmschen Kontakte mittels Ionenimplantation hergestellt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Photodetektor, umfassend eine Absorptionsschicht (22; 32) und mindestens zwei als ohmsche Kontakte ausgeführte Elektroden (21; 31) auf und/oder in der Absorptionsschicht (22; 32), dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Widerstand der Absorptionsschicht (22a; 32a) im Bereich zwischen den Elektroden (21; 31) im Verhältnis zum spezifischen Widerstand der Absorptionsschicht (22b; 32b) im unmit- telbaren Bereich an den Elektroden größer eins ist.
2. Photodetektor, umfassend eine Absorptionsschicht (22; 32) und mindestens zwei als ohmsche Kontakte ausgeführte Elektroden (21; 31) auf und/oder in der Absorptionsschicht (22; 32), dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Widerstand der Absorptionsschicht (22a; 32a) im Bereich zwischen den Elektroden (21; 31) im Verhältnis zum spezifischen Widerstand der Absorptionsschicht (22b; 32b) im unmit- telbaren Bereich an den Elektroden derartig eingestellt ist, dass zwischen den Elektroden ein homogenes elektrisches Feld vorliegt.
3. Photodetektor nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht (22; 32) so dick ist, und/oder bei welchem das Substrat (24; 34) derartig ausgeführt ist, dass das einfallende Licht im we- sentliehen nur Ladungsträger in der Absorptions- schicht (22; 32) erzeugt.
4. Photodetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (21; 31) als interdigitale Fingerstruktur ausgelegt sind.
5. Verfahren zur Herstellung eines Photodetektors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: - Herstellung einer leitenden Absorptionsschicht (32) auf einem isolierenden oder semiisolierenden Halbleitermaterial als Substrat (34) , - Herstellung von mindestens zwei Elektroden (31) als ohmsche Kontakte auf und/oder in der leitenden Absorptionsschicht (32) , - Modifizierung der leitenden Absorptionsschicht (32) zwischen den ohmschen Kontakten durch Ionen, so dass zwischen den Elektroden ein homogenes elektrisches Feld erzeugt werden kann, - Kontaktierung des Photodetektors.
6. Verfahren nach vorhergehendem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht (32) durch Ionenimplan- tation oder Eindiffusion von Dotierstoffen oder durch Epitaxie mit oder ohne Übergangsschicht hergestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ohmschen Kontakte (31) durch Aufbringen von geeigneten Metallschichten und/oder durch Einlegieren hergestellt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die Elektroden (31) als Maske während der Implantation wirken.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst die hochohmige Absorptionsschicht erzeugt wird und anschließend die niederohmigen Bereiche unterhalb der noch herzustellenden ohmschen Kontakte mittels Ionenimplantation hergestellt werden.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107546283B (zh) * 2017-08-29 2019-03-19 重庆大学 掩埋式电极的GaN紫外光电探测传感器及其应用电路模块

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4998154A (en) * 1990-01-18 1991-03-05 Northern Telecom Limited MSM photodetector with superlattice
EP0651448A1 (de) * 1993-10-28 1995-05-03 Hitachi Europe Limited Verbesserter Metal-Semiconductor-Metal Photodetektor
DE19846063A1 (de) * 1998-10-07 2000-04-20 Forschungszentrum Juelich Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Double-Gate MOSFETs
WO2000041456A2 (de) * 1999-01-12 2000-07-20 Forschungszentrum Jülich GmbH Optischer detektor mit einer filterschicht aus porösem silizium und herstellungsverfahren dazu

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6194382A (ja) * 1984-10-09 1986-05-13 ゼロツクス コーポレーシヨン 2端子薄膜光検知器
DE19621965A1 (de) * 1996-05-31 1997-12-04 Forschungszentrum Juelich Gmbh Photodetektor und Verfahren zu seiner Herstellung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4998154A (en) * 1990-01-18 1991-03-05 Northern Telecom Limited MSM photodetector with superlattice
EP0651448A1 (de) * 1993-10-28 1995-05-03 Hitachi Europe Limited Verbesserter Metal-Semiconductor-Metal Photodetektor
DE19846063A1 (de) * 1998-10-07 2000-04-20 Forschungszentrum Juelich Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Double-Gate MOSFETs
WO2000041456A2 (de) * 1999-01-12 2000-07-20 Forschungszentrum Jülich GmbH Optischer detektor mit einer filterschicht aus porösem silizium und herstellungsverfahren dazu

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