DE2048181A1

DE2048181A1 - Fototransistor

Info

Publication number: DE2048181A1
Application number: DE19702048181
Authority: DE
Inventors: Hans Eberhard Dipl Phys Dr 8000 München HOH 15 08 Bergt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1970-09-30
Filing date: 1970-09-30
Publication date: 1972-04-06
Also published as: AT307525B; CH524897A; NL7113370A; FR2108101A1; SE362539B

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, 3 ft SER 1970 Berlin und München Wittelsbacherplata 2

^¥PA 70/1176 ·

Fototransistor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fototransistor mit einer in einem dotierten Halbleiterkörper eingelassenen, entgegengesetzt dotierten Kanalsone, die an den Enden mit einer Quell- und einer Saugelektrode sperrschiehtfrei kontaktiert ist, und mit einer über der Kanalzone angeordneten Steuerelektrode.

Feldeffekt-Fototransistoren v/erden heute fast ausschließlich nach dem Planarverfahren auf einem SiIiciumsubstrat hergestellt. Dabei werden die für die Punktion wichtigen pn-tJbergänge durch Eindiffusion von Bor oder Phosphor gebildet.

Bekannte doppelt diffundierte Fototransistoren besitzen folgende Nachteile:

a) Das Silicium ist in der Nähe der Oberfläche stark dotiert. Dadurch entsteht eine sogenannte "dead layer", in der die Lebensdauer der Minoritätsladungsträger sehr klein ist. Dies führt zu einem starken Abfall der Quantenausbeute im-kurzwelligen Spektralbereich (schlechte "Blauempfindlichkeit").

b) Bei zahlreichen Anwendungen wie Färberkennung, Aufnehme elektronischer Fernsehbilder usw. stört die Infrarotempfindlichkeit. So soll z, B. die spektrale Fotoempfindlichkeit des liehtelelctrischen V/andlers bei der Fernsehbilderzeugung etwa der "Augenempfindlichkeit" entsprechen. Um dies au erreichen, muß der Infrarotanteil der Strahlung durch zusätzliche Filter unterdrückt werden,

VPA 9/110/0089 Eb/Rl - 2 -

209815/1395

• c) Die lichtempfindliche Oberfläche wird teilweise abgedeckt durch absorbierende Metallbedampfungen wie Kontaktflecke und Leiterbahnen aus Aluminium. Dies führt zu einer Verringerung der Lichtempfindlichkeit, was sich besonders bei hochauflösenden Mosaikstrukturen bemerkbar macht.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Fototransistor mit verbesserten fotoelektrischen Eigenschaften anzugeben, bei dem die im Vorstehenden diskutierten Nachteile vermieden sind.

Bei einem Fototransistor der eingangs genannten Art ist gemäß der Erfindung zur Lösung der vorstehenden Aufgabe vorgesehen, daß zwischen der Steuerelektrode und der Kanalzone eine dünne lichtdurchlässige, als Intireflexschicht ausgebildete Schicht aus einem Halbleitermaterial vorgesehen ist, das mit dem Halbleitermaterial der Kanalzone einen gleichrichtenden Heteroübergang bildet.

Fototransistoren gemäß der Erfindung "besitzen eine bessere Empfindlichkeit im kurzwelligen ("blauen") Spektralbereich und durch noch zu erwähnende Maßnahmen bei ihrer Herstellung läßt sich die langwellige Empfindlichkeit herabsetzen. Darüber hinaus werden Metallbedampfungen, die die Empfindlichkeit verringern, nicht benötigt.

Wie bereits ausgeführt, weist der erfindungsgemäße Fototransistor einen die fotoelektrisehen Eigenschaften des Transistors verbessernden gleichrichtenden HeteroÜbergang auf. Dazu wird auf einem Substrat, vorzugsweise aus Silicium, Gcrmaniri oder Galliumarsenid, eine dünne, gut lichtdurchlässige und gut leitende Haibleiterschieht aufgebracht. Diese Schicht besteht vorzugsweise aus einem der folgenden Materialien: Zinnoxid (SnO₂), antimondotiertes SnOg, Indiumoxid (In„0^) oder mit Zinn, Titan oder Cadmium

VPA 9/110/0089 ^_n - 3 -

209815/1395

BAD ORfQfNAL

dotiertes Indiumoxid.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Erläuterungen sov/ie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figur.

Im folgenden wird als Beispiel ein Fototransistor mit dem HeteroÜbergang Siliciuas/Zinnoxid betrachtet. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Foto-Feldeffekttransistors mit einem HeteroÜbergang. Der erfindungsgemäße Fototransistor besteht aus einem dotierten Halbleiterkörper 1. Im Ausfiibrungsbeispiel besteht der | Halbleiterkörper aus Silicium und ist p-leitend. In dem Halbleiterkörper 1 ist eine entgegengesetzt dotierte Kanalzone 2 eingelassen; in. diesem Beispiel ist die Kanalzone also n-leitend und wird zweckmäßig durch Eindiffusion von Donatoren bildenden Atomen wie z. B. Phosphor in den p-1 ei tend en Silieium-Halbleiterkristall erzeugt. Die Kanalzone 2 ist an den Enden mit einer Quell-(source)-Elektrode 3 und einer Sevg-idrain)-Elektrode 4 sperrschichtfrei kontakiert. Über der KsnaLzone 2 ist eine Steuer-(gate)-Elektrode 5 angeordnet, raittels der die Kanalleitfähigkeit durch Feldeffekt gesteuert werden kann. Zwischen der Steuerelektrode 5 und der die Kanalzone 2 bildenden n-leitenden Siliciumschicht ist eine dünne lichtdurchlässige, ' als Antireflexschicht ausgebildete Halbleiterschicht 6 vorgesehen, die in diese» Beispiel aus Zinnoxid besteht und mit dem Siliciumhalbleitermaterial der Kanalzone einen gleiciuriciitenden Heteroilbergang bildet- Die Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 ist außer an der Silicium/Zinnoxid-Heteroübergangsflache eit einer schützenden Siliciumoxidschicht 7 bedeckt, die die Saugelektrode 4 und die Quellelektrode 3 umgibt.

Der erfindungsgemäSe Fototransistor wird vorzugsweise mit Hilfe der Planartechnik hergestellt. J3as Aufbringen der

9/110/0089 _209815/1395 .-♦-

Zinnoxidschicht 6 und damit das Herstellen des Heteroübergangs erfolgt nach einem der an sich bekannten Verfahren von "leitenden Glasoberflachen". Dazu verdampft man z. B. Zinnchlorid (SnCl₉).und leitet es mit Luft als Trägergas über die Siliciumoberflache, die sich auf einer Temperatur von ungefähr 400 ⁰C befindet.

Fällt auf den HeteroÜbergang licht (h^), so werden im Kanalgebiet 2 ladungsträgerpaare erzeugt und im Steuerelektrodenkreis fließt ein Fotoötrom, Dieser Fotostrom ändert über den Steuerelektrpdenv/iderstand die Steuerelektrodenvorspannung und beeinflußt damit die Leitfähigkeit des Kanalgebietes 2.

Die Zinnoxidschicht 6 absorbiert im ultravioletten, sichtbaren und nahen infraroten Spektralbereich praktisch nicht. Daher besitzt der erfindungsgemäße Fototransistor keine . "dead layer", d. h. seine Blauempfindlichkeit ist sehr gut. Außerdem wird die Quantenausbeute dadurch verbessert, daß die Zinnoxidschicht 6 gleichzeitig als Antireflexschioht ausgebildet ist.

Wird die Zinnoxidschicht bei ihrer Herstellung vorzugsweise mit Antimon dotiert, so läßt sich der Bereich der spektralen Empfindlichkeit einengen. Mit steigender Äntimonkonzentration verschiebt sich die langwellige Kante der Durchlässigkeit der Zinnoxidschicht vom infraroten in den sichtbaren Spektralbereich und bei einem Äntimongehalt von ungefähr 3 - 4 i" wird praktisch nur noch blaues Licht durch die Schicht durchgelassen. Auf diese Weise läßt sich der Empfindlichkeitsbereich des erfindungsgemäßen Fototransistors ohne Verwendung zusätzlicher. Filter einengen.

6 Patentansprüche
1 Figur

VP.A 0/1 10/0089 - 5 -

2098 15/1395

Claims

-5 - :■ _.-■._ ■■■.'■■-■"■. ehe

Fototransistor rait einer in einem dotierten Halbleiterkörper eingelassenen, entgegengesetzt dotierten Kanalzone, die an den Enden mit einer Quell- und einer Saugelektrode sperrschichtfrei kontaktiert ist, und mit einei* über uer Kanalzone angeordneten Steuerelektrode, dadurch gekennzeichnet ,. daß zwischen der Steuerelektrode und der Kanalzone eine dünne lichtdurchlässige, als Antireflexschicht ausgebildete Schicht aus einem Halbleitermaterial vorgesehen ist, das mit dem Halbleitermaterial der Kanalzone einen | gleichrichtenden HeteroÜbergang bildet.
2. Fototransistor nach Anspruch 1, dadurch .ge-, kennzeichnet» daß der Halbleiterkörper aus Silicium, Germanium oder Galliumarsenid besteht.
3. Fototransistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die als Antireflexschicht ausgebildete Halbleiterschicht aus Ziniioxid oder Indiumoxid besteht,
4. Fototransistor nach einem der Ansprüche 1 - 3» d a durch ge k e η η ζ e i c h η e t , daß die als " Antireflexschicht ausgebildete Halbleiterschicht aus mit kinn, fitan oder Cadmium dotiertem Indiumoxid besteht.
5* Fototransistor nach einem der Ansprüche 1 - 3, ä a durch g. e kenn ζ e i c h η e t , daß die als Antireflexschicht ausgebildete. Halbleiterschicht aus mit Antimon dotiertem Zinnoxid besteht,
6. Fototransistor nach einem der Ansprüche 1' - 5, d a durch gekennzeichnet, daß der ' Halbleiterkörper p-leitend und die Kanalzone η-leitend ist.

VPA 9/110/0089

Leerseite