[其他]高速硅光敏三极管

说明书

本发明是一种改进的硅光敏器件。它利用ＰＮ结对光生少数载流子的侧向收集作用，把光敏管的集电结设计成网状，使受光面包括了基区表面和网眼集电区表面两部分。从而达到了既减小集电结面积又不减小受光面的目的。若把发射区设计成细条结构并选用适当电阻率、较薄层厚的硅外延片为衬底材料，则此硅光敏三极管的响应时间可降低到０．５微秒以下。

本发明属于一种改进的硅光敏器件，它具有较高的响应速度。

现有的硅光敏三极管（双极型）虽然具有较好的灵敏度，但其响应时间很长，都在一个微秒以上（Optoelectronics，D.A.T.A.Book，Electronic Information Series，Vol.29，Book.20，P.97，August 1984，Edition 18），因而限制了它的应用范围。响应速度缓慢的原因是集电结电容太大。结电容的大小取决于它的面积。现有硅光敏三极管集电结面积等于其受光面积。为了保证接收足够的光通量，不能任意减小受光面。因此按常规结构无法通过减少集电结的面积来提高硅光敏三极管的响应速度。

本发明的任务在于提高硅光敏三极管的响应速度，缩短其响应时间，以便扩大它的应用范围。

本发明利用PN结能够侧向收集光生少数载流子的作用，将光敏管集电结设计成网状，即网格为基区，网眼及基区下部为集电区。使受光面包括基区表面和网眼集电区表面两部分。在入射光照下，不仅网格状基区及其下面的集电区中的光生少数载流子被收集，重要的是网眼集电区中的光生少数载流子亦被收集。从而达到既减小集电结面积而又不缩小受光面的目的。在灵敏度保持不变的情况下，以该结构做成的硅光敏三极管的响应时间可降低到0.8微秒以下。

集电结采用网状结构的同时，又把发射区设计成细条，则在光谱响应的兰紫波段，其响应时间可低于0.5微秒。

再把衬底材料选为电阻率是0.4-20Ω-cm，层厚为6-8μm的N型外延片，则在光谱响应的全部波段范围内，其响应时间皆可降到0.5微秒以下。

结合附图，说明本发明的具体实施步骤。

图1是高速硅光敏三极管管芯的俯视图，图2是图1中A-A线的剖面图。其中1是集电区的网眼部分，2是基区，3是细线条发射区，4是发射区铝电极，5是氧化层，6是集电结。

具体制造技术方案如下：

1.选用电阻率为0.4-20Ω-Cm，层厚为6-8μm的N型外延片做衬底材料。

2.按常规平面工艺氧化硅外延片，氧化层（5）厚6000以上。

3.光刻出网状基区（2），使受光面包括基区（2）表面和网眼集电区（1）表面两部分。

4.硼扩散形成网状集电结（6）。掺杂浓度为5×10¹⁷-5×10¹⁸Cm^-3，结深1.0-2.0μm。

5.光刻发射区（3），进行磷扩散形成发射结，使三极管的放大系数大于100。

6.泡去发射区的氧化层，蒸铝，反刻出发射区铝电极（4）。

7.以下工艺与普通光敏三极管相同。