[發明專利]包括雪崩雙極型晶體管的具有單電子計數能力的半導體器件

有效

• 申請號: 201880047601.4
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN110914995B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 格奧爾格·勒雷爾;羅伯特·卡佩爾;內納德·利利奇
• 申請（專利權）人: AMS有限公司
• 主分類號: H01L29/73
• 分類號: H01L29/73;H01L29/732;H01L29/08
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 謝攀;劉繼富

1.一種具有單電子計數能力的半導體器件，其包括：

具有發射極(E)、基極(B)和集電極(C)的雙極型晶體管(T)，

集電極-基極擊穿電壓(BV)，

與所述發射極(E)電連接的電流源(30)或電壓源(31)，以及

與所述集電極(C)電連接的淬滅部件(28)，其中，所述雙極型晶體管(T)被配置成在高于所述擊穿電壓(BV)的反向集電極-基極電壓(V_CB)下工作，

半導體材料的襯底(1)，所述襯底(1)具有主表面(10)，

其中，所述雙極型晶體管(T)包括：

第一類型電導率的淺阱(3)，所述淺阱在所述襯底(1)中的相反的第二類型電導率的深阱(2)中，

第二類型電導率的摻雜區(8)，所述摻雜區在所述淺阱(3)中所述主表面(10)處，

p-n結(14)，所述p-n結在所述摻雜區(8)與所述淺阱(3)之間，

所述深阱(2)提供集電極(C)，淺阱(3)提供基極(B)，摻雜區(8)提供發射極(E)，

結形成區(13)，所述結形成區布置在所述深阱(2)中所述淺阱(3)下方，所述結形成區(13)具有用于第二類型電導率的摻雜濃度，所述結形成區(13)的摻雜濃度高于所述深阱(2)的、所述結形成區(13)外部的摻雜濃度，以及

另外的p-n結(15)，所述另外的p-n結在所述結形成區(13)與所述淺阱(3)之間，所述另外的p-n結(15)被配置成當所述另外的p-n結(15)被反向偏置到擊穿電壓以上時，檢測由跨所述p-n結(14)的電流或電壓引起的電荷載流子的注入。

2.如權利要求1所述的半導體器件，其中所述電流源(30)或電壓源(31)包括光電二極管。

3.如權利要求1所述的半導體器件，其中所述淬滅部件(28)包括電阻器或晶體管。

4.如權利要求1所述的半導體器件，其中所述淬滅部件(28)是有源淬滅電路。

5.如權利要求1所述的半導體器件，所述半導體器件還包括：

與所述集電極(C)電連接的脈沖產生部件(29)。

6.如權利要求5所述的半導體器件，其中所述脈沖產生部件(29)是逆變器或施密特觸發器。

7.如權利要求5所述的半導體器件，所述半導體器件還包括：

計數器、時鐘和處理單元，其中，所述計數器、時鐘和處理單元與所述脈沖產生部件連接，

所述計數器被配置成對所述脈沖產生部件(29)產生的脈沖進行計數，

所述時鐘被配置成提供時間標準或基準，并且

所述處理單元被配置成產生測量的結果。

8.如權利要求7所述的半導體器件，其中所述處理單元被配置成將數字形式的所述結果作為脈沖數與所述時間標準或基準之間的關系來確定。

9.如權利要求1所述的半導體器件，所述半導體器件還包括：

開關(33)或另外的晶體管，所述開關或另外的晶體管能夠使所述基極(B)和所述發射極(E)短路。