專(zhuān)利名稱:半導(dǎo)體光控變?nèi)萜鞯闹谱鞣椒?br>本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域：
為半導(dǎo)體光電子器件，是一種由光源控制的對(duì)光輻射敏感的半導(dǎo)體器件，光源能控制該器件的電容值。
半導(dǎo)體分立器件大致有兩類(lèi)MOS型和結(jié)型，而且都作成了非線性電容器，但把這兩種電容器結(jié)合在一起，也即把MOS型和結(jié)型結(jié)合起來(lái)構(gòu)成MINP(金屬-絕緣體-N型半導(dǎo)體-P型半導(dǎo)體)四層結(jié)構(gòu)的非線性電容器未見(jiàn)有報(bào)道。在這種MINP四層結(jié)構(gòu)的器件中具有這樣的光致變?nèi)菪?yīng)器件的電容值隨光強(qiáng)的變化而變化，并且這方面的變化情況隨所加偏置電壓的極性和大小而不同，所以有非常廣闊的應(yīng)用場(chǎng)合。
本發(fā)明的目的在于提供一種利用MINP四層結(jié)構(gòu)中的光致變?nèi)菪?yīng)的光控變?nèi)萜?，能?yīng)用于以下許多方面(1)作為光敏可變電容二極管;(2)變?nèi)菔焦饪亻_(kāi)關(guān);(3)光電耦合器;(4)光控有源濾波器;(5)光強(qiáng)-頻率變換器等等。
本發(fā)明的半導(dǎo)體光控變?nèi)萜骶哂懈綀D1所示的四層結(jié)構(gòu)，由抗光反射的增透膜〔1〕、集電極C〔2〕、絕緣層〔3〕、N型外延層〔4〕、P型襯底〔5〕和發(fā)射極E〔6〕組成。該器件的電容值C隨所照的光強(qiáng)不同而不同，附圖2示出了該器件在不同的光強(qiáng)下，其電容值C隨偏壓vec變化的特性。當(dāng)器件的偏置電壓vec極性和大小不同時(shí)，器件的電容值C隨光強(qiáng)I的變化也不同。一般情況，電容C隨光強(qiáng)I增加而增加，當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到大注入效應(yīng)時(shí)，在負(fù)偏壓的某個(gè)值附近，出現(xiàn)容谷效應(yīng)，即開(kāi)始電容C隨光強(qiáng)I的增加而增加，當(dāng)光強(qiáng)I大到一定程度，電容C反隨光強(qiáng)I增加而減小，使得電容C隨偏置電壓vec變化的曲線出現(xiàn)一個(gè)低谷。
附圖3是半導(dǎo)體光控變?nèi)萜鞣謩e在He-Ne激光和相距20cm的200W鎢絲燈照射下的電容值C隨偏壓vec變化的特性。圖3下部也示出了不受光照時(shí)電容值C隨偏壓vec變化的特性。
附圖4是半導(dǎo)體光控變?nèi)萜髟阪u絲燈照射下的電容值與不受光照時(shí)的電容值的差△C隨偏壓vec變化的特性。從圖4可看出當(dāng)偏壓vec＝+0.7v時(shí)，△C有最大值;圖中也看出零偏壓時(shí)△C也處于較高值，這給器件的使用帶來(lái)了方便。
本發(fā)明的半導(dǎo)體光控變?nèi)萜髋c現(xiàn)有的類(lèi)似的器件相比較，具有如下的優(yōu)點(diǎn)(1)由于光強(qiáng)I能直接控制該器件的電容值，因此開(kāi)拓了與頻率有關(guān)的光控電路，例如光強(qiáng)-頻率變換器;光控調(diào)諧器;光控濾波器等，這是其它光敏器件難以辦到的。
(2)本器件是一個(gè)二元函數(shù)的器件，其電容值隨光強(qiáng)I和偏置電壓vec兩個(gè)變量而變化，而且還可以是非線性函數(shù)關(guān)系，因此用途廣泛。
(3)固定偏壓時(shí)，光強(qiáng)I與其電容值C在一定的范圍內(nèi)線性很好，可直接作光敏變?nèi)菔蕉O管。
(4)本器件工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，因此成品率高。
(5)本器件的工藝與集成電路工藝相容，適于作成具復(fù)雜功能的集成塊。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例可用附圖5進(jìn)一步說(shuō)明。圖5上部為半導(dǎo)體光控變?nèi)萜鞯捻斠晥D;下部為其剖面圖。圖中增透膜〔1〕的厚度為700
左右，柵狀的集電極〔2〕的厚度為3000
，絕緣層〔3〕的厚度為100
，N型外延層〔4〕的厚度為8μm，P型襯底〔5〕厚度為0.38mm，背電極即發(fā)射極E〔6〕的厚度為3000
，圖中〔7〕為引線孔。
本發(fā)明的具體制作工藝是(1)P型襯底〔5〕選電阻率為0.08Ωcm以下的重?fù)诫s的P型單晶硅，<100>晶向，經(jīng)切、磨、拋后厚度為0.38±0.02mm，無(wú)位錯(cuò)。
(2)N型外延層〔4〕用硅烷或四氯化硅外延生長(zhǎng)，厚度以正向工作電壓而定，常用厚度是8μm，電阻率為9±1Ωcm，無(wú)層錯(cuò)。(3)絕緣層〔3〕是在800℃，流通流量為450ml/min的干氧約25分鐘生成，厚度為100
左右。(4)用真空蒸發(fā)法正面蒸鋁，襯底溫度150℃，真空度10-6托。(5)用常規(guī)光刻工藝制得柵狀的集電極〔2〕，板圖見(jiàn)圖5上部。(6)用等離子體化學(xué)蒸發(fā)淀積(PECvD)法淀積Si3N4作抗光反射的增透膜〔1〕，厚度為700
左右，硅烷流量為1l/min，NH3的流量為1l/min，高頻源的陽(yáng)極電壓為0.35Kv，陽(yáng)極電流為25ma，真空度為0.1-1mmHg，溫度為330℃，10分鐘左右。(7)用常規(guī)等離子體刻蝕工藝刻蝕集電極〔2〕的引線孔〔7〕。(8)封裝方面，用鍍金管座管帽，用金硅合金法將硅片(管芯)粘在管座上;超聲波焊內(nèi)引線;壓上管帽，管帽無(wú)頂，以便透光，另外再加一個(gè)塑料蓋，使用時(shí)把蓋拿下。
權(quán)利要求
1.一種MINP四層結(jié)構(gòu)的光控變?nèi)萜?，屬光敏半?dǎo)體器件，其特征是該器件由增透膜[1]、柵狀的集電極[2]、絕緣層[3]、N型外延層[4]、P型襯底[5]和發(fā)射極[6]組成，該器件的電容值為光強(qiáng)I和偏置電壓Vec的函數(shù)。
2.按權(quán)利要求
1所述的光控變?nèi)萜鳎涮卣魇?1)P型襯底〔5〕選用電阻率為0.08Ωcm以下的重?fù)诫s的P型單晶硅，<100>晶向，切、磨和拋光后厚度為0.38±0.02mm，無(wú)位錯(cuò);(2)N型外延層〔4〕用硅烷或四氯化硅外延生長(zhǎng)，厚度約8μm，電阻率為9±1Ωcm，無(wú)層錯(cuò);(3)絕緣層〔3〕是在800℃、干氧流量為450ml/min時(shí)氧化生成，厚度為100
左右;(4)用真空蒸發(fā)法正面蒸鋁，襯底溫度150℃，真空度10-6托，再用常規(guī)光刻工藝制得柵狀的集電極〔2〕;(5)用厚度為700
左右的Si3N4作增透膜〔1〕;(6)用等離子體刻蝕集電極引線孔〔7〕;(7)用鍍金管座，用金硅合金法將管芯粘在管座上;(8)超聲點(diǎn)焊內(nèi)引線;(9)用鍍金無(wú)頂透光管帽封閉。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種半導(dǎo)體光控變?nèi)萜?，屬半?dǎo)體光電子器件，是一種由光源控制的對(duì)光輻射敏感的半導(dǎo)體器件，具M(jìn)INP四層結(jié)構(gòu)，是以其兩端電壓為參變量的其兩端電容值隨光強(qiáng)變化的器件。具有如下各方面用途作為光敏可變電容二極管、變?nèi)菔焦饪亻_(kāi)關(guān)、光電耦合器、光控有源濾波器和光強(qiáng)一頻率變換器等。本器件工藝一般，且與集成電路工藝相容，易于制得復(fù)合功能的集成塊。
文檔編號(hào)H01L31/10GK87103187SQ87103187
公開(kāi)日1988年2月3日 申請(qǐng)日期1987年4月29日
發(fā)明者朱長(zhǎng)純, 劉君華 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan