[其他]一種間接耦合的硅光敏器件

無效

• 申請號: 85100228
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100228B
• 公開（公告）日: 1987-07-15
• 發明（設計）人: 何民才
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H01L31/10
• 分類號: H01L31/10
• 代理公司: 武漢大學專利事務所
• 代理人: 龔茂銘

本發明提供了一種新型結構的硅光敏器件。

目前的硅光敏器件是把二極管、三極管或達林頓晶體管等光電流輸出器件（以下簡稱輸出器件）直接做在接受入射光的PN結（以下簡稱受光PN結）上，我們把這種結構叫做受光PN結與輸出器件的直接耦合。這是一種很自然的結構，所以它是目前國內外硅光敏器件唯一的結構形式。

半導體光敏器件中，受光PN結通常有較大面積而伴隨較差的電特性。直接耦合將把受光PN結壞的電特性疊加在光電信號上一起輸出，因而造成光敏器件電參數惡化和成品率降低。雖然使用較好的原材料和先進的工藝能夠改進電參數，但會導致生產成本的提高，也不能從根本上解決直接耦合光敏器件的上述缺點。

本發明的一個目標是提供一種把受光PN結與輸出器件彼此分離而又以某種方式互相聯接的間接耦合結構的硅光敏器件，使它的電參數主要取決于輸出器件而不受受光PN結的影響。因為輸出器件的面積可以作得很小而有好的電特性和成品率。因此作為一個整體，光敏器件的質量和成品率得以提高。

本發明的要點參照圖1A和圖1B說明如下：

在光照下，開路受光PN結（11）P區（17）和N區（10）收集光生少數載流子形成光電流（15）。隨著受光PN結（11）上光生電壓的出現，也開始產生注入電流（16）。當狀態達到穩定后，光電流（15）和注入電流（16）大小相等和方向相反。P區（17）的雜質濃度比N區（10）高很多，因此注入電流（16）主要由P區（17）流向N區（10）的空穴組成。只要隔離區（12）的寬度適當，除少數注入空穴在N區（10）被復合外，大部分將以擴散運動的形式越過隔離區（12）而為輸出器件區（13）所收集，在那里輸出或放大后輸出。這樣，隔離區（12）一方面把受光PN結（11）與輸出器件區（13）分開，使受光PN結（11）的低擊穿大暗電流不影響輸出器件區（13）的器件，同時受光PN結（11）的注入電流（16）的大部分又能通過隔離區（12）流進輸出器件區（13）。具體技術方案闡述如下：

1.用電阻率為2-100Ω·cm的N型硅單晶或外延片作光敏器件的襯底（10）材料;

2.按常規平面工藝氧化硅片，氧化層（14）厚6000以上;

3.光刻彼此隔離的受光PN結（11）區和輸出器件區（13），隔離區（12）寬度為7-15cm;

4.硼擴散形成受光PN結（11）和輸出器件區（13），其摻雜濃度為5×10¹⁷-10¹⁹cm^-3，結深3-4μm;

5.根據需要，在輸出器件區（13）制作二極管、三極管或達林頓晶體管，便能得到多種光敏器件。

利用本發明不僅能夠提高硅光敏器件的電參數和成品率，還可以制作暗電流小和擊穿電壓高的大面積光敏器件，從而推進硅光敏器件的制造技術，提高它們的探測率和擴大它們的應用范圍。

圖1A是說明受光PN結間接耦合光敏器件原理的俯視圖。圖1B是1A沿1-1線的剖視圖。10是N型襯底，11是受光PN結，12是隔離區，13是輸出器件區，14是氧化層，15是受光PN結的光電流，16是受光PN結的注入電流，17是受光PN結的P區。

圖2A是間接耦合光敏二極管管芯的俯視圖，圖2B是圖2A沿2-2線的剖視圖。20是N型襯底，21是受光PN結，22是隔離區，23是二極管P型區，24是氧化層，25是P型區鋁電極。

圖3A是間接耦合光敏二極管管芯的俯視圖，圖3B是圖3A沿3-3線的剖視圖。30是N型襯底，31是受光PN結，32是隔離區，33是三極管基區，34是氧化層，35是三極管發射區鋁電極，36是三極管發射區。

圖4A是間接耦合達林頓光敏管管芯的俯視圖。圖4B是圖4A沿4-4線的剖視圖。40是N型襯底，41是受光PN結42是隔離區，43是達林頓晶體管前級三極管基區，44是氧化層，45是連接達林頓晶體管前級三極管發射區和后級三極管基極的鋁條，46是前級三極管的發射區，47是后級三極管的基區，48是后級三極管發射區鋁電極，49是后級三極管發射區。

本發明實施例之一。

制造間接耦合光敏二極管的技術方案參照圖2A和圖2B說明如下：

1.用電阻率為10-100Ω·cm的N型硅單晶作光敏二極管的襯底材料（20）;

2.按常規平面工藝氧化硅片，氧化層（24）厚6000以上;