[其他]敏紫外硅光敏三極管

無效

• 申請號: 86204468
• 申請日: 1986-07-02
• 公開（公告）號: CN86204468U
• 公開（公告）日: 1987-01-28
• 發明（設計）人: 陳偉秀
• 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

本實用新型涉及一種半導體光電探測器，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的入射光。

現有的硅光敏三極管，都是以基區作為直接受光面。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隨波長而異，長波長的光在硅中的吸收系數小，可以透過基區而在集電區中被吸收，短波長的光如紫光和紫外光在硅中的吸收系數很大（α＝10⁵cm^－1－10⁶cm^－1），因此，它們在基區表面很薄的一層內就幾乎被完全吸收。因為基區摻雜濃度較高，其表面濃度一般在10¹⁸cm^－3以上，使基區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表面激發的光生載流子，在它們擴散到集電結之前，就差不多被完全復合，集電結幾乎收集不到由紫光和紫外光輻射激發的光生載流子，使現有的硅光敏三極管，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結深或深淺集電結結構做成的硅光敏三極管，但到目前為止，仍然沒有應用于300nm以下紫外光波段光電探測的硅光敏三極管。

本實用新型的任務是提供一種新的硅光敏三極管，用以實現從紫外到近紅外光譜區（190nm－1100nm）的光電探測。

本實用新型的任務是以如下方式完成的：硅光敏三極管采用了新的柵狀或網狀基區結構，利用光敏三極管的集電區作為直接受光面。當入射光照射到硅光敏三極管的表面時，由于柵狀或網狀基區的表面積A_b比集電區的表面積A_c小得多，大部分入射光直接照射在集電區表面并為其所吸收，這里的摻雜濃度比基區低得多，使其中的少子擴散長度比基區的長幾百倍以上。因此，在集電區中激發的光生載流子，擴散到集電結的幾率大大增加，只要基區的柵條或網格間距選擇適當，集電區中的光生載流子，特別是由紫光和紫外光輻射激發的集中在集電區表面附近的光生載流子，都有可能被集電結收集，對光敏三極管的光生電流作出貢獻，從而實現了對紫光和紫外光輻射的光電探測。另外，在集電區表面薄層內，還利用氧化層電荷感應方式（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，這個高低結靠高濃度一側的厚度很薄，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而進入低摻雜的集電區。這個正面高低結有兩個重要作用：一是可以促使更多的光生少數載流子，特別是由紫光和紫外光在集電區表面附近激發的光生少數載流子向集電區中擴散，減少了光生少子在表面的復合，進一步提高了集電結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，除了具有優良的敏紫特性外，還由于采用了柵狀或網狀基區結構，使集電結面積大幅度地減小，從而提高了硅光敏三極管的響應速度。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而不是基區中的光生載流子，增加集電結的結深，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的結特性，并有助于提高產品的成品率。

以下將結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構縱向剖面圖。

圖2是本實用新型之一種硅光敏三極管管芯結構的頂視圖。

參照圖1和圖2，選用N／N^＋－Si外延片作為襯底材料，集電區（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（3）用硼擴散方法制作，集電結（4）的結深為2－4μm，硼的表面濃度為10¹⁸cm^－3－10¹⁹cm^－3，柵狀基區（3）的柵長為300μm－1000μm，寬20μm－70μm，條間距50μm－200μm，集電區（1）表面的N^＋／N高低結（7）用氧化層電荷感應方法形成，N^＋層（8）的厚度約100⁰_A，用磷擴散方法制作發射結（6），管芯表面復蓋有一定厚度的二氧化硅（9），（10）、（11）和（12）分別為發射區（5）、基區（3）和集電區（1）的引線電極，（13）為入射光。