NL2024439B1 - Semiconductor photo detector device - Google Patents
Semiconductor photo detector device Download PDFInfo
- Publication number
- NL2024439B1 NL2024439B1 NL2024439A NL2024439A NL2024439B1 NL 2024439 B1 NL2024439 B1 NL 2024439B1 NL 2024439 A NL2024439 A NL 2024439A NL 2024439 A NL2024439 A NL 2024439A NL 2024439 B1 NL2024439 B1 NL 2024439B1
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- layer
- permittivity
- sensor
- semiconductor
- conductivity type
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 41
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 7
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 claims 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 162
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 2
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000023077 detection of light stimulus Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L31/02327—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Claims (20)
1. Halfgeleider fotodetectorapparaat voor detecteren van elektromagnetische staling met een golflengte tussen 1 micrometer en 20 micrometer, bij voorkeur tussen 3 micrometer en 15 micrometer, het apparaat omvattende: - een halfgeleider sensorlaag omvattende een sensorgebied omvattende met een eerste geleidingstype en een eerste permittiviteit; - een eerste aansluiting om te voorzien in een eerste elektrische contact met het sensorgebied; - een tweede aansluiting om te voorzien in een tweede elektrisch contact met het sensorgebied, welke tweede elektrisch contact op afstand van het eerste elektrisch contact is voorzien; - een eerste grenslaag met een tweede geleidingstype en een tweede permittiviteit voorzien aan een eerste zijde van de sensorlaag; en - een tweede grenslaag met een derde geleidingstype en een derde permittiviteit voorzien aan een tweede zijde van de sensorlaag, welke tweede zijde tegenover de eerste zijde ligt; Waarbij: - ten minste een van de tweede permittiviteit en de derde permittiviteit lager is dan de eerste permittiviteit; - het sensorgebied een dikte van 20 nanometer of minder heeft als een van de eerste permittiviteit en de derde permittiviteit lager is dan de eerste permittiviteit; en - het sensorgebied een dikte van 40 nanometer of minder heeft als de eerste permittiviteit en de derde permittiviteit lager zijn dan de eerste permittiviteit.
2. Halfgeleider fotodetectorapparaat volgens conclusie 1, waarbij het eerste geleidingstype een p-type halfgeleider geleiding is.
3. Halfgeleider fotodetectorapparaat volgens conclusie 1, waarbij het sensorgebied is gedoteerd met boor.
4. Halfgeleider fotodetectorapparaat volgens een van de conclusies 1 en 2, waarbij de doteringsconcentratie in de sensorlaag tussen 1016cm-3 en 10%em3 ligt.
5. Halfgeleider fotodetectorapparaat volgens conclusie 4, waarbij de doteringsconcentratie in de sensorlaag tussen 1018cm en 8 10:3cm’? ligt.
6. Halfgeleider fotodetectorapparaat volgens een van de voorgaande conclusies waarbij de eerste grenslaag in hoofdzaak een halfgeleidermateriaal omvat en het tweede geleidingstype n-type halfgeleider geleiding is.
7. Halfgeleider fotodetectorapparaat volgens een van de conclusies 1 tot en met 5, waarbij het tweed geleidingstype een isolator is.
8. Halfgeleider fotodetectorapparaat volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de afstand tussen het eerste contact en het tweede contact tussen 1 en 102 micrometer is.
9. Halfgeleider fotodetectorapparaat volgens een van de conclusies 1 tot en met 6 en 8, waarbij de tweede grenslaag en de sensorlaag in hoofdzaak silicium omvatten.
10. Halfgeleider fotodetectorapparaat volgens een van de voorgaande conclusies, verder omvattende een optisch element voor vormen van elektromagnetische straling die op de fotodetector valt.
11. Circuit voor detecteren van infrarode straling met een golflengte tussen 3 en 15 micrometer, het circuit omvattende: - het halfgeleider fotodetectorapparaat volgens een van de voorgaande conclusies; - een spanningsbron of een stroombron voor leveren van een eerste van een spanning over het apparaat of een stroom door het apparaat; - een waarnemingsmodule voor waarnemen van een tweede van een spanning over het apparaat of een stroom door het apparaat; - een verwerkingseenheid ingericht om te bepalen, op basis van de waargenomen tweede van de spanning over het apparaat of een stroom door het apparaat, een intensiteit van infrarode staling ontvangen door het halfgeleider fotodetectorapparaat.
12. Werkwijze voor vervaardigen van een halfgeleider fotodetectorapparaat volgens een van de conclusies 1 tot en met 10, omvattende: - voorzien in een eerste grenslaag met het tweede geleidingstype en de tweede permittiviteit; - voorzien, op of in de eerste grenslaag, de halfgeleider sensorlaag omvattende het sensorgebied met het eerste geleidingstype en de eerste permittiviteit; en - voorzien, van de tweede grenslaag met het derde geleidingstype en de derde permittiviteit op de sensorlaag; Waarbij:
- ten minste een van de eerste en de tweede permittiviteit en de derde permittiviteit lager is dan de eerste permittiviteit; - het sensorgebied een dikte van 20 nanometer of minder heeft als een van de eerste permittiviteit en de derde permittiviteit lager is dan de eerste permittiviteit; en - het sensorgebied een dikte van 40 nanometer of minder heeft als de eerste permittiviteit en de derde permittiviteit lager zijn dan de eerste permittiviteit.
13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij de eerste grenslaag een halfgeleider bulklaag is, welke halfgeleider bulklaag een bovenoppervlak omvat; - de werkwijze verder omvattende: - introduceren van doopatomen in de halfgeleider bulklaag, wat een gedoteerd sensorgebied met een eerste geleidingstype oplevert in de halfgeleider bulklaag met een tweede geleidingstype; - op basis van de introductie, bepalen van een initiéle afstand tussen het bovenoppervlak en een grens tussen de halfgeleider bulklaag met het eerste geleidingstype en het sensorgebied; - verwijderen van oppervlaktemateriaal van het bovenoppervlak van het gedoteerde sensorgebied zodanig dat de afstand tussen het bovenoppervlak en de grens tussen de halfgeleider bulklaag met het tweede geleidingstype en de sensorlaag met het eerste geleidingstype 20 nanometer of minder is; - voorzien van de tweede grenslaag na verwijderen van het oppervlaktemateriaal.
14. Werkwijze volgens conclusie 13, omvattende: - voorzien van een introductievenster voor lokaal introduceren van doopatomen voor vormen van het sensorgebied;
- voorzien van de doopatomen door het introductievenster.
15. Werkwijze volgens conclusie 13 of 14, omvattende: - Voorzien van een verwijderingsvenster; en - verwijderen van het oppervlaktemateriaal door het verwijderingsvenster.
16. Werkwijze volgens conclusie 15 voor zover afhankelijk van conclusie 14, waarbij het introductievenster en het verwijderingsvenster hetzelfde zijn.
17. Werkwijze volgens een van de conclusies 12 tot en met 16, verder omvattende: - aanbrengen van een eerste aansluitpunt voor voorzien in een eerste elektrisch contact aan het sensorgebied; en - aanbrengen van een tweede aansluitpunt voor voorzien in een tweede elektrische contact aan het sensorgebied, welk tweede elektrisch contact op afstand is van het eerste elektrisch contact.
18. Werkwijze volgens conclusie 17 voor zover afhankelijk van conclusie 13, waarbij het oppervlaktemateriaal wordt verwijderd na aanbrengen van de aansluitpunten.
19. Werkwijze volgens conclusie 12 of 17 voor zover afhankelijk van conclusie 12, waarbij de eerste grenslaag in hoofdzaak een kristalstructuur heeft en waarbij aanbrengen van de halfgeleider sensorlaag chemische dampdepositie van materiaal omvat.
20. Werkwijze volgens conclusie 19, waarbij de chemische dampdepositie het epitaxiaal groeien van de sensorlaag omvat.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2024439A NL2024439B1 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Semiconductor photo detector device |
| PCT/NL2020/050785 WO2021118360A1 (en) | 2019-12-12 | 2020-12-14 | Semiconductor photo detector device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2024439A NL2024439B1 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Semiconductor photo detector device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL2024439B1 true NL2024439B1 (en) | 2021-09-01 |
Family
ID=69106159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL2024439A NL2024439B1 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Semiconductor photo detector device |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL2024439B1 (nl) |
| WO (1) | WO2021118360A1 (nl) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2260218A (en) * | 1983-10-11 | 1993-04-07 | Secr Defence | Infrared detectors |
| WO2018077870A1 (en) * | 2016-10-25 | 2018-05-03 | Trinamix Gmbh | Nfrared optical detector with integrated filter |
-
2019
- 2019-12-12 NL NL2024439A patent/NL2024439B1/en not_active IP Right Cessation
-
2020
- 2020-12-14 WO PCT/NL2020/050785 patent/WO2021118360A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2260218A (en) * | 1983-10-11 | 1993-04-07 | Secr Defence | Infrared detectors |
| WO2018077870A1 (en) * | 2016-10-25 | 2018-05-03 | Trinamix Gmbh | Nfrared optical detector with integrated filter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021118360A1 (en) | 2021-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9209336B2 (en) | Array of mutually isolated, geiger-mode, avalanche photodiodes and manufacturing method thereof | |
| US8471293B2 (en) | Array of mutually insulated Geiger-mode avalanche photodiodes, and corresponding manufacturing process | |
| US6025585A (en) | Low-resistivity photon-transparent window attached to photo-sensitive silicon detector | |
| CN111223960B (zh) | 制造至少一个暗电流减小的钝化平面光电二极管的方法 | |
| US11264425B2 (en) | Process for fabricating an array of germanium-based diodes with low dark current | |
| WO1998020561A9 (en) | Low-resistivity photon-transparent window attached to photo-sensitive silicon detector | |
| JPH0715028A (ja) | フォトダイオード構造体 | |
| US5189297A (en) | Planar double-layer heterojunction HgCdTe photodiodes and methods for fabricating same | |
| KR20080064761A (ko) | 반도체 장치 | |
| US7838330B1 (en) | Method of field-controlled diffusion and devices formed thereby | |
| US20220093812A1 (en) | Passivated photodiode comprising a ferroelectric peripheral portion | |
| FR2694134A1 (fr) | Procédé de fabrication d'une diode photovoltaïque et diode à structure plane. | |
| NL2024439B1 (en) | Semiconductor photo detector device | |
| Matthus et al. | Wavelength-selective 4H-SiC UV-sensor array | |
| Mirsagatov et al. | Photoelectric and electrical properties of a reverse-biased p-Si/n-CdS/n+-CdS heterostructure | |
| US9202829B2 (en) | Light sensors with infrared photocurrent suppression | |
| JPH11163386A (ja) | 半導体装置 | |
| Bahir et al. | Planar p-on-n HgCdTe heterostructure infrared photodiodes | |
| Seto et al. | Performance dependence of large-area silicon pin photodetectors upon epitaxial thickness | |
| KR100429387B1 (ko) | 적외선 감지소자 제조방법 | |
| EP0434502B1 (fr) | Photosenseur hybride | |
| US11295962B2 (en) | Low temperature process for diode termination of fully depleted high resistivity silicon radiation detectors that can be used for shallow entrance windows and thinned sensors | |
| CN109216485B (zh) | 红外探测器及其制备方法 | |
| Kim et al. | Crosstalk measurements on a linear array of deep U-groove isolated silicon photodiodes | |
| KR20200056629A (ko) | 감응도가 향상된 다결정실리콘층을 포함하는 광검출기 및 이의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20230101 |