專利名稱:敏紫外硅光敏三極管的制作方法
本實用新型涉及一種半導(dǎo)體光電探測器，它是一種對紫光和紫外光敏感的硅光敏三極管，可以探測從紫外到近紅外光譜區(qū)的入射光。
現(xiàn)有的硅光敏三極管，都是以基區(qū)作為直接受光面。當有光照射在硅光敏三極管上時，由于光在硅中的吸收系數(shù)隨波長而異，長波長的光在硅中的吸收系數(shù)小，可以透過基區(qū)而在集電區(qū)中被吸收，短波長的光如紫光和紫外光在硅中的吸收系數(shù)很大(α＝105cm－1－106cm－1)，因此，它們在基區(qū)表面很薄的一層內(nèi)就幾乎被完全吸收。因為基區(qū)摻雜濃度較高，其表面濃度一般在1018cm－3以上，使基區(qū)中少子擴散長度變得很短，那些由紫光和紫外光輻射在基區(qū)表面激發(fā)的光生載流子，在它們擴散到集電結(jié)之前，就差不多被完全復(fù)合，集電結(jié)幾乎收集不到由紫光和紫外光輻射激發(fā)的光生載流子，使現(xiàn)有的硅光敏三極管，都不具有紫外光敏特性。誠然，為了改善短波光譜特性，也有采取減少集電結(jié)結(jié)深或深淺集電結(jié)結(jié)構(gòu)做成的硅光敏三極管，但到目前為止，仍然沒有應(yīng)用于300nm以下紫外光波段光電探測的硅光敏三極管。
本實用新型的任務(wù)是提供一種新的硅光敏三極管，用以實現(xiàn)從紫外到近紅外光譜區(qū)(190nm－1100nm)的光電探測。
本實用新型的任務(wù)是以如下方式完成的硅光敏三極管采用了新的柵狀或網(wǎng)狀基區(qū)結(jié)構(gòu)，利用光敏三極管的集電區(qū)作為直接受光面。當入射光照射到硅光敏三極管的表面時，由于柵狀或網(wǎng)狀基區(qū)的表面積Ab比集電區(qū)的表面積Ac小得多，大部分入射光直接照射在集電區(qū)表面并為其所吸收，這里的摻雜濃度比基區(qū)低得多，使其中的少子擴散長度比基區(qū)的長幾百倍以上。因此，在集電區(qū)中激發(fā)的光生載流子，擴散到集電結(jié)的幾率大大增加，只要基區(qū)的柵條或網(wǎng)格間距選擇適當，集電區(qū)中的光生載流子，特別是由紫光和紫外光輻射激發(fā)的集中在集電區(qū)表面附近的光生載流子，都有可能被集電結(jié)收集，對光敏三極管的光生電流作出貢獻，從而實現(xiàn)了對紫光和紫外光輻射的光電探測。另外，在集電區(qū)表面薄層內(nèi)，還利用氧化層電荷感應(yīng)方式(適用于N＋PN型硅光敏三極管)或摻雜方式制作了一個正面高低結(jié)，這個高低結(jié)靠高濃度一側(cè)的厚度很薄，約一百埃到幾百埃，可以認為大部分入射光都可以透過高濃度區(qū)而進入低摻雜的集電區(qū)。這個正面高低結(jié)有兩個重要作用一是可以促使更多的光生少數(shù)載流子，特別是由紫光和紫外光在集電區(qū)表面附近激發(fā)的光生少數(shù)載流子向集電區(qū)中擴散，減少了光生少子在表面的復(fù)合，進一步提高了集電結(jié)對光生少子的收集效率；二是可以有效地抑制表面漏電流，提高了信噪比，增強了器件對微弱光電信號的探測能力。
本實用新型硅光敏三極管，除了具有優(yōu)良的敏紫特性外，還由于采用了柵狀或網(wǎng)狀基區(qū)結(jié)構(gòu)，使集電結(jié)面積大幅度地減小，從而提高了硅光敏三極管的響應(yīng)速度。另外，由于對硅光敏三極管光生電流的貢獻主要來自集電區(qū)而不是基區(qū)中的光生載流子，增加集電結(jié)的結(jié)深，對硅光敏三極管的敏紫性能沒有影響，卻可以明顯地改善集電結(jié)的結(jié)特性，并有助于提高產(chǎn)品的成品率。
以下將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。
圖1是本實用新型之一種N＋PN硅光敏三極管管芯結(jié)構(gòu)縱向剖面圖。
圖2是本實用新型之一種硅光敏三極管管芯結(jié)構(gòu)的頂視圖。
參照圖1和圖2，選用N／N＋－Si外延片作為襯底材料，集電區(qū)(1)為N－Si外延層，其厚度為3－30μm，摻雜濃度為1014cm－3－1016cm－3，外延片的N＋－Si襯底(2)的厚度為200μm－400μm，電阻率10－2－10－3Ωcm，光敏三極管的柵狀基區(qū)(3)用硼擴散方法制作，集電結(jié)(4)的結(jié)深為2－4μm，硼的表面濃度為1018cm－3－1019cm－3，柵狀基區(qū)(3)的柵長為300μm－1000μm，寬20μm－70μm，條間距50μm－200μm，集電區(qū)(1)表面的N＋／N高低結(jié)(7)用氧化層電荷感應(yīng)方法形成，N＋層(8)的厚度約1000A，用磷擴散方法制作發(fā)射結(jié)(6)，管芯表面復(fù)蓋有一定厚度的二氧化硅(9)，(10)、(11)和(12)分別為發(fā)射區(qū)(5)、基區(qū)(3)和集電區(qū)(1)的引線電極，(13)為入射光。
權(quán)利要求
1.一種具有發(fā)射極(10)、基極(11)和集電極(12)的敏紫外硅光敏三極管，其特征在于基區(qū)(3)是一種柵狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，用集電區(qū)(1)作為主要的直接受光面，集電結(jié)(4)的結(jié)深可以在2-4μm范圍內(nèi)選取。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的敏紫外硅光敏三極管，其特征在于(1)基區(qū)(3)的表面積比集電區(qū)(1)的表面積小3－10倍；(2)集電區(qū)(1)的直接受光面有一個正面高低結(jié)。
專利摘要
本實用新型公開了一種敏紫外硅光敏三極管，它適用于檢測從紫外(190nm)到近紅外(1100nm)的入射輻射。它采用柵狀或網(wǎng)狀基區(qū)結(jié)構(gòu)，主要以集電區(qū)作為直接受光面，大大地提高了集電結(jié)對紫外光譜區(qū)光生載流子的收集效率，實現(xiàn)了從紫外到近紅外的光電探測。
文檔編號H01L31/10GK86204468SQ86204468
公開日1987年1月28日 申請日期1986年7月2日
發(fā)明者陳偉秀 申請人:武漢大學導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan