專利名稱：寬勢阱半導體光電器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到半導體光電器件。
已有的半導體光電二極管，一般是二層結構，光靈敏度不夠高，一般需加偏壓工作，普通的光電池弱光轉換效率低，限制其應用。
本發(fā)明的寬勢阱半導體光電器件由多層結構組成，具有弱光效率高，動態(tài)范圍廣，輸出大，正常工作不需加偏壓，其功能可替代帶放大器的可見光光電電路和提高弱光電池效率。
本發(fā)明與通常的光電二極管的區(qū)別在于(1)、以一個具有表面導電良好的多層結構代替了一般的二層結構，即在通常的光電二極管芯面上多加了一n型薄層;(2)具有以框狀形式出現(xiàn)在通常光電二極管光敏面周界處的薄層結構;(3)輸出極性與普通光電二極管相反;(4)正常工作時不需加偏壓，且相當于帶放大器的光電二極管，可應用于照相機等領域;(5)以本發(fā)明的結構為單元，采用紅、綠、蘭濾色器構成的色敏傳感器，其體積比通常的光電二極管套上濾色器后構成的色敏傳感器大大減小。
本發(fā)明的寬勢阱半導體光電器件，既可由n型襯底、p型擴散層、n型擴散層多層結構組成，也可由p型襯底、n型擴散層、p型擴散層多層結構組成。
結合附圖進一步說明

圖1，寬勢阱半導體光電器件實施例1示意2，寬勢阱半導體光電器件實施例2示意3，普通結構的半導體光電二極管示意4，普通結構的半導體光電池示意5，光譜響應曲線示意1，由n型半導體材料構成的襯底(1)、隔離溝道(2)、p型擴散層(3)、n+層(4)、氧化層(5)、n型擴散層(6)及分別與各層相連的電極(7、8、9)和濾色器(10)組成。
圖2，為了獲得更高的信噪比，n型襯底(1)可由帶隔離結構的襯底替代。隔離結構由在p型材料上生長n型外延層構成。
圖3，示出了普通結構的半導體光電二極管它由襯底(1)、溝道(2)、p型擴散層(3)、n+層(4)、氧化層(5)及電極(7、8)組成。
圖4，示出了普通結構的光電池。它由n型襯底(1)、p型擴散層(3)、電極(7、8)和氧化層(5)組成。
圖5，帶綠色濾色器的光譜特性曲線。
光從垂直于p型擴散層(3)表面的方向注入，p型擴散層(3)與n型擴散層(6)組成一個寬勢阱表面，該勢阱具有二維電子氣導電的特性，而p型擴散層(3)與n型襯底(1)又構成一個光電二極管。n擴散層(6)與襯底(1)、p型擴散層(3)的組合則形成具有一定增益的自放大結構。由此便獲得具有高靈敏度的光電轉換特性。該器件取出信號的方法有兩種一種是從電極(7、8)取出至信號處理系統(tǒng);另一種是從電極(8、9)取出信號處理系統(tǒng)。
濾色器(10)由交替蒸鍍介質率不同的二氧化鈦及二氧化硅膜結構，是干涉型濾色器。它與管芯光譜響應曲線的綜合決定該器件的頻譜響應曲線。若應用于照相機，它則必須符合國際照相委員會1931年給出的人眼視覺功能的頻譜曲線。
p型擴散層(3)的擴散表面就是這種器件的光敏輸入面。其面積的大小直接影響輸入光吸收量的多少，它與n型擴散層(6)的共同作用決定了光電流或光電壓的輸出幅度。p型擴散層(3)的擴散結深與管芯的頻率響應特性相關，它和濾色器濾色特性和綜合確定了該器件的波長應用范圍。
隔離溝道(2)是一層高濃度的p型擴散層。它若與圖2中的p型襯底(1)連通，本發(fā)明的寬勢阱半導體光電器件就成為管芯與周圍空間呈箱式隔離狀的器件，箱式隔離結構使光敏面與周圍環(huán)境保持全方位的狀態(tài)，降低了器件的暗電流。
采用本發(fā)明提出的結構并依此順序用諸如砷化鎵半導體材料，多晶或非晶材料構成的器件也屬本發(fā)明范圍。
權利要求
1.半導體光電器件是由襯底(1)、隔離溝道(2)、P型擴散層(3)、n+層(4)、氧化層(5)、電極(7、8)，其特征在于其一它是由濾色器(10)、n型擴散層(6)、或由濾色器、P型半導體材料制成的襯底、n型擴散層、P型擴散層以框狀形式出現(xiàn)在光敏周界處的結構，在襯底、n型擴散層、氧化層分別引出電極(7、8、9)及在襯底(1)擴散出隔離溝道(2)；其二呈箱式隔離狀態(tài)。
2.按照權利要求1，p型擴散層的面積決定器件的輸出幅度。光從濾色器(10)注入，濾色器與p型擴散層(3)的結深共同作用，從而確定器件的光譜響應曲線。
3.按照權利要求1，n型擴散層(6)與p型擴散層(3)、襯底(1)的共同作用則形成具有一定增益的自放大結構。
4.按照權利要求1，n襯底(1)具有不透明性，p型擴散層(3)則按照權利要求2在襯底上擴散形成。
5.按照權利要求1，箱式隔離形式由隔離溝道、隔離襯底組成。
6.按照權利要求1-5，p型擴散層(3)與襯底(1)組成光敏二極管，n型擴散層(6)與其共同作用產(chǎn)生自放大效應，輸出信號通過電極引至外部電路。
全文摘要
寬勢阱半導體光電器件具有弱光效率高、光譜寬、動態(tài)范圍廣、輸出大等特點。這種器件由n型半導體材料構成的襯底(1)、隔離溝道(2)、p型擴散層(3)、n為了獲得更高的信噪比，n型襯底(1)可由帶隔離結構的襯底替代。隔離結由在p型材料上生長n型外延層構成。
文檔編號H01L31/06GK1044548SQ8910538
公開日1990年8月8日 申請日期1989年1月25日 優(yōu)先權日1989年1月25日
發(fā)明者陳鐘謀, 林金庭, 蔣寶富, 李慧蕊, 徐昌文, 馬云, 辛洪起, 陸鼎賢 申請人:機械電子工業(yè)部南京第五十五研究所