[其他]高速硅光敏三極管

在審

• 申請號: 101985000005936
• 申請日: 1985-08-08
• 公開（公告）號: CN85105936B
• 公開（公告）日: 1987-11-25
• 發明（設計）人: 何民才
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 代理公司: 武漢大學專利事務所
• 代理人: 陳暢生;龔茂銘

本發明是一種改進的硅光敏器件。它利用ＰＮ結對光生少數載流子的側向收集作用，把光敏管的集電結設計成網狀，使受光面包括了基區表面和網眼集電區表面兩部分。從而達到了既減小集電結面積又不減小受光面的目的。若把發射區設計成細條結構并選用適當電阻率、較薄層厚的硅外延片為襯底材料，則此硅光敏三極管的響應時間可降低到０．５微秒以下。

本發明屬于一種改進的硅光敏器件，它具有較高的響應速度。

現有的硅光敏三極管（雙極型）雖然具有較好的靈敏度，但其響應時間很長，都在一個微秒以上（Optoelectronics，D.A.T.A.Book，Electronic Information Series，Vol.29，Book.20，P.97，August 1984，Edition 18），因而限制了它的應用范圍。響應速度緩慢的原因是集電結電容太大。結電容的大小取決于它的面積。現有硅光敏三極管集電結面積等于其受光面積。為了保證接收足夠的光通量，不能任意減小受光面。因此按常規結構無法通過減少集電結的面積來提高硅光敏三極管的響應速度。

本發明的任務在于提高硅光敏三極管的響應速度，縮短其響應時間，以便擴大它的應用范圍。

本發明利用PN結能夠側向收集光生少數載流子的作用，將光敏管集電結設計成網狀，即網格為基區，網眼及基區下部為集電區。使受光面包括基區表面和網眼集電區表面兩部分。在入射光照下，不僅網格狀基區及其下面的集電區中的光生少數載流子被收集，重要的是網眼集電區中的光生少數載流子亦被收集。從而達到既減小集電結面積而又不縮小受光面的目的。在靈敏度保持不變的情況下，以該結構做成的硅光敏三極管的響應時間可降低到0.8微秒以下。

集電結采用網狀結構的同時，又把發射區設計成細條，則在光譜響應的蘭紫波段，其響應時間可低于0.5微秒。

再把襯底材料選為電阻率是0.4-20Ω-cm，層厚為6-8μm的N型外延片，則在光譜響應的全部波段范圍內，其響應時間皆可降到0.5微秒以下。

結合附圖，說明本發明的具體實施步驟。

圖1是高速硅光敏三極管管芯的俯視圖，圖2是圖1中A-A線的剖面圖。其中1是集電區的網眼部分，2是基區，3是細線條發射區，4是發射區鋁電極，5是氧化層，6是集電結。

具體制造技術方案如下：

1.選用電阻率為0.4-20Ω-Cm，層厚為6-8μm的N型外延片做襯底材料。

2.按常規平面工藝氧化硅外延片，氧化層（5）厚6000以上。

3.光刻出網狀基區（2），使受光面包括基區（2）表面和網眼集電區（1）表面兩部分。

4.硼擴散形成網狀集電結（6）。摻雜濃度為5×10¹⁷-5×10¹⁸Cm^-3，結深1.0-2.0μm。

5.光刻發射區（3），進行磷擴散形成發射結，使三極管的放大系數大于100。

6.泡去發射區的氧化層，蒸鋁，反刻出發射區鋁電極（4）。

7.以下工藝與普通光敏三極管相同。