JPS622710B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体本体を有する放射感応半導体
装置であつて、前記の半導体本体がそのほぼ平坦
な表面に少くとも１個の放射感応ダイオードを有
し、該放射感応ダイオードが少くとも２つの副素
子を有し、これら副素子のうちの少くとも１つ
が、放射により発生させられこの副素子を流れる
電流を取出す接続部を有するようにした放射感応
半導体装置に関するものである。

放射感応ダイオードとは、フオトダイオード
と、例えばフオトトランジスタの放射感応ベース
―コレクタ接合等のその他の放射感応半導体接合
との双放、または金属―半導体接合をも意味する
ものとする。フオトトランジスタの場合には、発
生電流を取出す接続部は一般にフオトトランジス
タのエミツタに接続する。

上述した種類の放射感応半導体装置は例えば画
像を表示する光感応回路や光ビーム（または種々
の種類の放射ビーム）のトラツク追従または位置
決めの為の装置に用いられている。上述した装置
は放射検出以外では特に200〜1100ナノメートル
の波長範囲や例えば軟Ｘ線放射における分光分析
分野で用いられ、更に上述した装置は粒子放射
（例えば電子およびα粒子）の検出に用いられ
る。

現在の放射感応ダイオード、例えば４個組ダイ
オードにおいては、副素子（Sub―element）
は、半導体本体の表面に位置に位置する半導体区
域を以つて形成されており、これら半導体区域は
副素子を流れる光電流を取出す為の接続部を有す
るとともにこれら半導体区域を囲む半導体本体の
部分と相俟つて整流接合を形成している。放射感
応ダイオードが逆バイアスされると、半導体本体
中の副素子の位置（および半導体区域中）に空乏
領域が存在する。これらの空乏領域においては、
ダイオードの両端間の電圧によつてほぼ完全に決
定される電界が分布している。入射放射の為に空
乏領域中に電荷キヤリヤが発生すると、分布して
いる電界による影響の下でこれらの電荷キヤリア
が副素子を流れる光電流に寄与するようになる。

上述した放射感応半導体装置においては、副素
子間のクロストークの問題がある。現存の装置に
おいては、副素子およびこれらに関連する空乏領
域間を充分大きく空間的に分離させることにより
上述した問題を解決している。このようにするこ
とにより、副素子の空乏領域内に或いはその付近
に発生する電荷キヤリアは他の副素子を流れる光
電流に殆んど寄与しない。

しかし、上述した空間的な分離は装置の分解能
（解像度）の犠牲をともない、特に細いビームや
２つの副素子間のビームのわずかの変位が、隣接
の副素子を流れる光電流の変化として明瞭に検出
されなくなる。

電荷キヤリアは空乏領域間でも発生する。これ
らの電荷キヤリアは再結合によつて消滅しうる
か、或いは拡散によつて副素子の空乏領域に達し
て光電流に寄与しうる。この光電流への寄与はゆ
つくりしており、更に電荷キヤリアは隣接の副素
子以外の副素子に達するおそれがある。

米国特許第3858233号明細書においては、放射
を２つの副素子間のほぼ中心に入射させることに
より光電流への電荷キヤリアの寄与を殆んど無視
しうるようにする手段が提案されている。この目
的の為に、副素子間に存在する表面の少くとも一
部分に亘つてこれらの隣接副素子間に放射吸収材
料の層が設けられている。このようにして２つの
副素子間に分離細条が形成され、この位置で入射
放射が半導体表面に達しないようにしている。

この場合、放射吸収層が存在する為、この層の
位置で入射される放射は光電流に全く或いは殆ん
ど寄与しない。従つて装置の感度が低下する。

本発明の目的は、分解能が大きく、放射感度が
大きく、副素子間のクロストークが極めて小さな
前述した種類の放射感応半導体装置を提供せんと
するにある。本発明の他の目的は高速放射感応半
導体装置を提供せんとするにある。

本発明は、光電流への電荷キヤリアの寄与であ
つて拡散によつて決定されるものは電界を与える
ことにより大部分無くすことができるという事実
を確かめ、かかる認識を基に成したものである。

本発明の一例は、半導体本体を有する放射感応
半導体装置であつて、前記の半導体本体がそのほ
ぼ平坦な表面に少くとも１個の放射感応ダイオー
ドを有し、該放射感応ダイオードが少くとも２つ
の副素子を有し、これら副素子のうちの少くとも
１つが、放射により発生させられこの副素子を流
れる電流を取出す接続部を有するようにした放射
感応半導体装置において、隣接する副素子間の距
離を、放射感応ダイオードの両端間に逆電圧を印
加することにより、隣接する副素子間に存在する
領域をこれら副素子と関連する空乏領域により完
全に空乏化しうるような程度に短かくしたことを
特徴とする。

本発明の他の例は、半導体本体を有する放射感
応半導体装置であつて、前記の半導体本体がその
ほぼ平坦な表面に少くとも１個の放射感応ダイオ
ードを有し、該放射感応ダイオードが少くとも２
つの副素子を有し、これら副素子のうちの少くと
も１つが、放射により発生させられこの副素子を
流れる電流を取出す接続部を有するようにした放
射感応半導体装置において、前記の半導体装置が
少くとも１個の回路素子を具え、該回路素子によ
り、隣接する副素子間に存在する領域が前記の副
素子と関連する空乏領域により完全に空乏化され
るような逆電圧を放射感応ダイオードの両端間に
印加しうるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、２つの副素子間の領域が完全
に空乏化される為、これらの副素子間の全領域に
直流電界が分布される。従つて、入射放射の為に
空乏化領域に発生する電荷キヤリアは上記の電界
による影響の下でこれに関連する副素子に移動
し、光電流に寄与する。

隣接する副素子の空乏領域は互いに接触してい
る為（或いは言わば部分的に互いに重なり合つて
いる為）、２つの副素子間の距離を極めて短かく
（数マイクロメートル程度）することができる。
これにより本発明の放射感応半導体装置の分解能
を極めて大きくすることができる。

中間領域は完全に空乏化された状態となる為、
拡散によつて光電流に寄与する電荷キヤリヤは殆
んど生じない。従つて、光電流は拡散によつて決
定される（電荷キヤリアによる）寄与成分は殆ん
ど有さず、従つてダイオードの応答時間を急速に
しうる。

また、中間領域は完全に空乏化された状態とな
り、従つて拡散によつて決定される（光電流へ
の）寄与成分が無い為、上記の中間領域の一部分
は入射放射に対して保護する必要がない。従つ
て、中間領域の一部分の上の放射吸収層は必要で
ない。従つて感度が大きくなる。その理由は、殆
んどすべての放射を半導体本体内に浸入せしめ、
この半導体本体内で光電流に寄与する電荷キヤリ
アを発生せしめうる為である。

本発明の好適例においては、放射感応半導体装
置が表面のある点を中心に対称的に配置した複数
個の副素子を有するようにする。このような構成
のものは特にビーム位置の決定に極めて適してい
る。

他の好適例では、数個の放射感応ダイオードが
共通副素子を有するようにする。

複数個のダイオードがフオトトランジスタのベ
ース―コレクタ接合を形成するようにした装置は
例えば光学読取りに基づくデイスク表示装置（例
えばVLP）に対するトラツク追従―位置決め回路
に用いることができる。

本発明による放射感応半導体装置の他の好適例
においては、半導体装置が入射放射によつて発生
させられる電流に対する少くとも１個の電流検出
器を有するようにする。このような電流検出器は
例えば上記のトラツク追従―位置決め回路におい
て制御信号を発生させるのに、或いは例えば本発
明による放射感応半導体装置を有する分光器にお
ける光電流検出用に用いることができる。

図面につき本発明を説明する。

図面は線図的なものであり、各部の寸法は実際
のものに比例するものではなく、断面図において
は図面を明瞭とする為に特に厚さ方向において誇
張して示した。また同一導電型の半導体区域には
一般に同一方向の斜線を付し、種々の例において
対応する部分には一般に同一符号を付した。

第１および２図に示す放射感応半導体装置は珪
素より成る半導体本体１を有する。この半導体本
体１は低オーム抵抗の基板２を有し、この基板２
上にｎ型エピタキシアル層３が約10μｍの厚さお
よび100〜200Ω−cm程度の固有抵抗で設けられて
いる。半導体本体１にはほぼ平坦な表面４で互い
に分離された整流接合５を設ける。この目的の為
に、半導体本体１にその表面４でｐ型の表面領域
６を設け、これらの表面領域がエピタキシアル層
３と相俟つて上述した整流接合５（ｐ−ｎ接合）
を形成するようにし、４つの副素子６^A，６^B，６
^C，６^Dが共通中心のまわりに対称的に位置するよ
うにする。これらの副素子はいわゆる４個組
（quadrant）ダイオードの一部を構成する。

半導体本体１の表面４には更に酸化珪素より成
る表面安定化非反射層７を被覆する。この層７に
は接点９，９^A，９^B，９^C，９^Dに対する接点窓８
をあける。半導体本体の下側では基板２に金属化
接点１０を設ける。

ｐ−ｎ接合５は接点９および１０に印加する電
圧によつて逆バイアスすることができる。これに
より各ｐ−ｎ接合５の付近で、これに関連する表
面領域６およびエピタキシアル層３内に空乏領域
を生ぜしめる。これらの空乏領域を第２図に破線
で示す。エピタキシアル層３内に延在するこれら
の空乏領域を１２で示す。これらの空乏領域１２
内に分布される電界の方向を矢印１３で示す。

充分に大きなエネルギーを有する光或いは放射
が（少くとも半導体材料の禁止帯の幅に等しい幅
で）半導体本体１の表面４上に入射されると、追
加の電荷キヤリア（正孔および電子）が半導体本
体中に生じる。空乏領域においては、上記の追加
の電荷キヤリアは分布電界の為に移動させられ、
従つて関連するｐ−ｎ接合を流れる光電流に寄与
する。

本発明の第１の特徴によれば、副素子間の距離
を、放射感応ダイオードの両端間に逆電圧を印加
することにより隣接の副素子間に存在する領域を
これらの副素子と関連する空乏領域により空乏化
される程度に短くする。

ｐ型領域６間の距離を約４μｍとすると、エピ
タキシアル層３における関連する空乏領域１２を
言わば互いに接触させるのに、隣接するｐ−ｎ接
合５にまたがつて約８ボルトの逆電圧が加われば
充分である。並置されたｐ−ｎ接合５と関連する
空乏領域１２の接触面の領域では、電界の向き
は、空乏領域内に発生させられた電荷キヤリアが
分布電界によつてほとんど常に関連のｐ−ｎ接合
の方向に移動するような向きとなる。このように
して、空乏領域内に発生する電荷キヤリアは前記
のｐ−ｎ接合内で発生する光電流に寄与する。

ｐ型領域６間の距離は既知の放射感応装置の場
合よりも著るしく短かくして第１図の装置によつ
て著るしく優れた分解能が得られるようにする。
更に、エピタキシアル層３はその厚さの大部分に
亘つて空乏化し、特に400〜1100ナノメートルの
波長範囲においては発生する電荷キヤリアの拡散
が光電流に殆んど寄与しないようにする。これに
より装置を可成り高速とする。更に、半導体表面
は表面領域６間の全領域に亘つて入射放射に感応
するようにする。このことは極めて細いビームを
検出しうるということを意味する。

本発明の第２の特徴によれば、半導体装置に少
くとも１個の回路素子を設け、この回路素子によ
り、互いに隣接する副素子間に存在する領域がこ
れら副素子と関連する空乏領域によつて完全に空
乏化されるような逆電圧を放射感応ダイオードの
両端間に印加しうるようにする。

この目的の為に、第２図においては副素子６
^A，６^B，６^C，６^Dを抵抗１４を介して電圧源１１
に接続する。この接続の目的の為に、半導体本体
を被覆する表面安定化層７にあけた接点窓８を経
て副素子６^A，６^B，６^C，６^Dに金属化接点９^A，
９^B，９^C，９^Dを設ける。電圧源１１によつて
は、エピタキシアル層３がその厚さの大部分に亘
つて空乏化されるような電圧をｐ−ｎ接合５に亘
つて印加する。このようにすることによつても前
述した速度および感度に関する利点が得られる。

第１および２図に示す半導体装置は100MHzよ
りも高い周波数まで平坦な周波数特性を有すると
いうこと、すなわちパルス列の光信号に露光され
た副素子は100MHzよりも高い信号周波数まで著
るしい応答変化を呈しないということを確かめ
た。

ｐ−ｎ接合５内に発生した光電流により関連の
抵抗１４の両端間に電圧降下を生ぜしめ、従つて
出力信号を生ぜしめる。例えば４個組ダイオー
ドの中央部（第１図に斜線部分１５で示す）にお
いて光ビームを表面４に対し垂直に入射させる
と、副素子６^A，６^B，６^C，６^D内で発生する光電
流は殆んど等しくなる。入射ビームの位置が中央
部１５に対しわずかに変位すると、出力信号
_A，_B，_Cおよび_Dは相違する。この場合これ
らの出力信号を、入射ビームの位置を制御する制
御装置に供給することができる。定期刊行物
“Applied Optics”，Vol.17，No.３（1978年７月
１日号）の第2022〜2028頁におけるJ.J.M.Braat
およびG.Bouwhuis氏の論文“Optical Video
Disks with undulated tracks”には、上述した
４個組ダイオードをビデオデイスク表示装置にい
かにして用いうるかが記載されている。

第１および２図に示す４個組ダイオードは副素
子６^A，６^B，６^C，６^Dに加えてこれらの副素子の
領域を完全に囲む副素子を有する。この後者の副
素子と関連するｐ−ｎ接合５^Eは、これに関連す
る空乏領域１２^Eがエピタキシアル層３とｐ型表
面領域６^A，６^B，６^C，６^Dとの間のｐ−ｎ接合５
と関連する空乏領域１２に少くとも接触するよう
に電圧源１１により逆バイアスする。このように
することにより、副素子６^A，６^B，６^C，６^Dに入
射されない光によつて発生させられた電荷キヤリ
アと、寄生的に発生させられた電荷キヤリア（例
えば半導体結晶の縁部から生じた電荷キヤリア）
とが殆んどｐ−ｎ接合５^Eを流れる電流にのみ寄
与し、従つてこれらの電荷キヤリアは拡散の結果
として副素子６^A，６^B，６^C，６^Dのｐ−ｎ接合５
の１つを流れる光電流には寄生的に寄与しないよ
うになる。

第１および２図に示す半導体装置は、半導体技
術で一般に知られている技術により製造すること
ができる。出発材料はｎ型珪素基板２とし、この
基板上にｎ型エピタキシアル層を成長させる。表
面領域６は例えばｐ型不純物をイオン注入し、そ
の後に拡散工程或いはアニーリング工程を行なう
ことにより得る。表面領域６は拡散により直接設
けることもできる。

第３図は上述したような共通半導体内の２つの
放射感応性接合間の分解能を決定する測定方法を
線図的に示し、第４図は、２つの表面領域６間で
半導体本体中に浸入する放射をそれ以外で半導体
本体中に浸入する放射よりも少なくする処置を講
じた半導体装置と、このようにしない場合、例え
ば製造後に表面４を清浄とし、表面安定化層７を
設けた場合の半導体装置との双方に対する測定結
果を示す。

ビーム１６、例えばレーザビームを、本発明に
よる半導体装置の一部分を構成する半導体本体１
の表面４に亘つて移動させる。ビーム１６が点ａ
の領域にある場合、その下側にあるｐ−ｎ接合５
内に発生する光電流はほぼ、表面４に対し平行な
上記のｐ−ｎ接合の平坦部内にのみ形成される。
これにより上記のｐ−ｎ接合を流れ値I₀を有する
電流（第４図の曲線１７，１９）を生ぜしめる。
上記のｐ−ｎ接合に隣接するｐ−ｎ接合５を流れ
る電流（第４図の曲線１８，２０）は無視しうる
程度に小さい。ビーム１６によつて発生させられ
る電荷キヤリアはそのすべてが点ａにおいて光電
流に寄与するわけではない。その理由は、電荷キ
ヤリアの一部分が表面領域６内での再結合により
失なわれ、場合により空乏化されないエピタキシ
アル層３の部分においてもわずかに再結合により
失なわれる為である。また入射放射は表面安定化
層７によりわずかであるも反射され、且つこの放
射がｐ−ｎ接合５の空乏領域に達する前に表面領
域６内でわずかに吸収される。ビーム１６が点ｂ
の領域にある場合には、ｐ−ｎ接合５の湾曲によ
る影響が著るしくなる。表面４と空乏領域との間
の距離が短かくなる為、再結合により失なわれる
電荷キヤリアが少なくなり、表面領域６内で吸収
される放射も少なくなる。従つて、層７の厚さを
同じにした場合には光電流に寄与する電荷キヤリ
アが多くなる（第４図の曲線１９参照）。従つ
て、ビーム１６を表面４に亘つて更に移動させる
と、光電流に寄与する電荷キヤリアの量は最初は
急激に値I₁まで増大し、その後に減少し、２つの
表面領域６間のほぼ中心にある点ｃを越えると光
電流１９は急激に減少し、空乏領域１５における
電界（矢印１３で示す）は発生する電荷キヤリア
を殆んどすべて隣接のｐ−ｎ接合を流れる光電流
に寄与せしめる。上記の隣接のｐ−ｎ接合と関連
する電流はまず最初値I₁まで急激に増大し、ビー
ム１６が更に移動すると、値I₀まで減少する（第
４図の曲線２０を参照）。

表面領域６間の層７は例えば最初の拡散マスク
或いはイオン注入マスクを表面４上に残存させる
ことにより第３図に示すように肉厚部３６とする
ことができる。この肉厚部３６は、この肉厚部３
６の領域で入射光の大部分が反射されるように選
択することができる。この場合、発生される光電
流は第４図の曲線１９，２０ではなくほぼ曲線１
７，１８のように流れる。このような平滑な曲線
１７，１８は制御装置に適用するのに曲線１９，
２０よりも一層適している。

表面領域６間を互いに光学的に分離することは
第３図の方法による測定に当つて極めて好ましい
ということを確かめた。本発明による装置におい
ては、表面領域６間の距離を約４μｍとした２つ
のｐ−ｎ接合５間でのクロストークは60dBより
も小さかつた。換言すれば、１つのｐ−ｎ接合を
露光すると、隣接の未露光ｐ−ｎ接合を流れる光
電流の測定値は露光ｐ−ｎ接合における測定値の
1000分の１よりも小さかつた。

第５および６図は、発生光電流を検出する接続
を行なつた１つの副素子６^Aを設けたフオトダイ
オードを示す。半導体本体１は低オーム抵抗の基
板２とこの上に成長させたエピタキシアル層３と
を有し、これらの双方をｎ型とする。エピタキシ
アル層３の厚さは約５μｍとし、その固有抵抗は
50〜200Ω−cmとする。このエピタキシアル層３
はその表面４に円形の第１表面領域６^Aと、この
領域６^Aを完全に囲む環状の第２表面領域６^Eとを
有する。これらの２つの表面領域６はｐ型とす
る。領域６^Eおよび６^A間の距離は約４μｍとす
る。領域６^Aと関連するｐ−ｎ接合５にまたがる
逆電圧を約10Vとすると、エピタキシヤル層３は
ほぼ完全に空乏化される。空乏領域１２は領域６
^Aおよび６^E間で言わば互いに接触する為、ここで
発生した電荷キヤリアは直流電界（矢印１３で示
す）の存在の為に領域６^Aおよび６^Eに急速に消散
させられる。従つて漂遊効果が殆んど生じない極
めて高速なフオトダイオードが得られる。更に、
この場合、領域６^Aの縁部から生じるダイオード
容量には殆んど影響を及ぼさない。本例の場合も
他の符号は第１および２図の場合と同じ意味を有
するものである。

第１および２図に示す半導体本体１中には、フ
オトダイオードに加えて他の半導体素子、例えば
トランジスタ、抵抗等をも形成することができ
る。例えば半導体本体中にフオトトランジスタを
も設けることができる。放射感応半導体装置の一
部分を形成し、ダイオードに加えてフオトトラン
ジスタＦ，Ｇをも有する半導体本体１を第７図の
平面図に示し、この第７図の−線上の断面図
を第８図に示す。第７および８図に示す装置にお
いてもｎ型エピタキシアル層３とｐ型表面領域６
との間のｐ−ｎ接合を分離させる。本例の場合も
ｐ型表面領域６^A，６^B，６^C，６^Dがこれらを囲む
領域６^Eと相俟つて前述したような４個組ダイオ
ードを構成し、ｐ型表面領域６^F，６^Gはｎ型エミ
ツタ領域２１^F，２１^Gを有するフオトトランジス
タのベースを構成する。表面領域６^Eは４個組ダ
イオードと２つのトランジスタＦ，Ｇとの双方の
共通副素子を構成する。このような半導体装置は
ビデオデイスク表示装置において位置決めとトラ
ツク追従との双方に対し用いることができる。

第９図はこのような表示装置の一例を示す。レ
ーザ２２から生じる単色ビーム２３はレンズ２
４、ミラー２５および対物レンズ２６によりビデ
オデイスク２７上に照射される。ビデオデイスク
２７によつて変調された反射ビーム２８は対物レ
ンズ２６およびミラー２５を経て偏光ミラー２９
により検出器３０に照射される。１／４λ板３１は偏 光ミラー２９と相俟つて入射ビームと反射ビーム
とを分離し、この反射ビームが検出器３０に照射
される。この反射ビームは例えば４個組ダイオー
ド上での位置決めの為に検出器３０に照射させる
ことができる。トラツク追従の目的の為には、グ
リツド３２により他の２つのビームを生ぜしめ、
これらのビームをビーム２３の直前および直後で
わずかに偏心させてビデオデイスクのトラツク上
に照射させる。これらのビームも反射後検出器３
０に照射させる。

検出器に設けられたフオトダイオード（或いは
フオトトランジスタ）上での光の強度の差はビデ
オトラツクと読取装置との間に生じるおそれのあ
る不一致を決定する。この不一致を防止および除
去する為に、フオトダイオードの信号を制御装置
に供給する。画像表示装置およびその作動のより
詳細な説明に関しては、“Applied Optics”
Vol.17，No.12（1978年７月１日号）の第2020〜
2034頁における論文“Laser beam reading of
video records”およびフイリツプス社の技術文
献“Philips Technical Review 33”，No.７
（1973年）の第186〜189頁における論文“The
optical scanning system of the Philips VLP
record Player”を参照しうる。

第７および８図に示す半導体装置が第９図に示
す表示装置における検出器３０の一部を構成する
場合には、変調されたビーム２８は表面領域６
^A，６^B，６^C，６^Dより成る４個組ダイオード上に
照射される。他の２つのビームはフオトトランジ
スタＦ，Ｇ上に照射する（ビーム２８および他の
２つのビームの目標位置を斜線を付した円２８，
３３，３４で第７図に示す）。前記の他の２つの
ビームによつて発生させられる電荷キヤリアによ
りフオトトランジスタＦ，Ｇは導通し、ｐ−ｎ接
合５を流れるベース電流が増幅され、エミツタ電
流により出力端子に信号_Fおよび_Gを生ぜし
め、これらの信号がトラツク追従の為に制御装置
に供給される。しかし、第７および８図に示す半
導体装置の製造中にトランジスタＦおよびＧの寸
法やその他の特性が処理上の誤差の為にわずかに
相違するおそれがある。従つて、露光および調整
量を同じにしたとしてもフオトトランジスタは異
なる値の電流を生ぜしめてしまうおそれがある。
このような電流の相違を無くす為に、半導体装置
を効正しうる制御抵抗３５をこの半導体装置に設
ける。

第１０図は例えば分光（例えば短波光、Ｘ線の
分光）の為の本発明による放射感応半導体装置を
示す平面図であり、第１１図は第１０図のXI−XI
線上の断面図である。ｐ−ｎ接合５の１つがこれ
に関連する領域６のすぐ近くの周囲における露光
の結果として光電流を生じると、これに関連する
抵抗１４の両端間に電圧降下が生じ、この電圧降
下により出力信号を生ぜしめる。ｐ−ｎ接合５
の位置はどの出力端子が信号を生じるかを決定す
る。本例の場合も種々のｐ−ｎ接合５の空乏層は
言わば互いに接触している為、放射感応半導体装
置はその表面のほぼ全体に亘つて入射放射に急速
に感応する。不所望な放射や表面領域の縁部から
の漏洩電流の影響を無くす為に、表面領域６を環
状の表面領域６^Eで囲み、表面領域６と表面領域
６^Eとの間の距離は使用中に領域６^Eとエピタキシ
アル層３との間のｐ−ｎ接合５と関連する空乏領
域１２が他のｐ−ｎ接合５と関連する空乏領域に
少くとも接触するような距離とする。本例の場合
も他の符号は前述した例と同じ意味を有する。

第１２および１３図は第１および２図に示す装
置の変形例を示す。この場合表面領域６^A，６^B，
６^C，６^Dは４個組トランジスタの副素子のベース
を構成する。

領域６^A，６^B，６^C，６^Dには表面４においてエ
ミツタ領域２１^A，２１^B，２１^C，２１^Dを設け
る。これらのエミツタ領域は接点９^A，９^B，９
^C，９^Dを経て電圧源１１（第１３図）に接続する
ことができる。

放射感応性のｐ−ｎ接合５によつて発生させら
れる電流を検出する為に、本例の場合も半導体装
置に抵抗１４を設け、これらの抵抗の両端間で信
号を測定する。本例では、領域６間に粒子吸収
層３７を設けることにより第１２，１３図に示す
装置を特に粒子放射の検出に適したものとした。
この粒子吸収層３７は第１および２図に示す装置
における放射反射層３６の機能に類似する機能、
すなわち表面領域６間の領域中で発生する電荷キ
ヤリアの量を減少させる機能を有し、従つてピー
ク電流I₁（第４図の曲線１９，２０）が防止され
る。ｐ−ｎ接合５内で発生する電流はトランジス
タ作用により増幅されるということを除いて、こ
の装置の他の作動は第１および２図の作動に類似
する。本例の場合も他の符号は前述した例におけ
る場合と同じ意味を有する。

本発明は上述した例のみに限定されず、幾多の
変更を加えうること勿論である。例えば、半導体
装置の導電型を（すべて同時に）反転させること
ができる（この場合電圧源１１の極性も反転させ
る）。また、珪素以外の半導体材料、例えばゲル
マニウム或いは砒化ガリウムのような−族の
化合物を用いることができる。また、空乏領域１
２はｐ−ｎ接合５によつてではなく半導体材料上
のシヨツトキー接点によつて発生せしめることが
でき、この場合シヨツトキー接点は放射透過性と
する必要がある。この目的の為に例えば、シヨツ
トキー接点を、アンチモンをドープした酸化錫或
いは錫をドープしたまたはドープしない（ｐ型ま
たはｎ型）酸化インジウムで造る。

表面領域６をエピタキシアル層３内に設ける代
りに、基板内に直接設けることもでき、基板材料
は例えば10Ω−cmの固有抵抗を有するようにす
る。

第７および８図に示す装置においては、本発明
による手段により領域６^Fおよび６^A，６^Bが、ま
た領域６^Gおよび６^C，６^Dがそれぞれ言わば互い
に接触していれば、部分６^A，６^B，６^C，６^Dとフ
オトトランジスタのベース６^F，６^Gとの間の共通
副素子６^Eの幅狭細条部を所望に応じ省略するこ
とができる。

第５および６図に示すダイオードにおいては、
表面領域６^Eを所望に応じ金属層により入射放射
から遮蔽することができ、この装置には関連する
ｐ−ｎ接合５を流れる漏洩電流を測定する手段を
設ける。この場合、熱的に発生してｐ−ｎ接合を
流れる漏洩電流を測定し、その値を用いて副素子
６^Aを経て測定された信号を上記の熱成分に対し
補正することができる。

更に、信号処理用として抵抗１４の代りにトラ
ンジスタを用いることができ、これらのトランジ
スタ（バイポーラトランジスタ或いは所望に応じ
電界効果トランジスタとすることができる）は例
えば前述した制御装置に対する回路とともに半導
体本体内に集積化することができる。

更に、表面安定化層７はある波長に対し反射が
全く生じないような厚さに選択することができ
る。この目的の為には所望に応じ酸化物窒化物層
を用いることができる。これと同時に、領域６間
に存在する肉厚部３６を、第４図の曲線１７，１
８が最適な変化を呈するように選択することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による放射感応半導体装置の一
例の一部を示す平面図、第２図は第１図の−
線上を断面とし矢の方向に見た断面図、第３図は
この半導体装置の分解能を決定する測定方法を示
す説明図、第４図は第３図に示す方法によつて得
た結果を示す説明図、第５図は本発明による放射
感応半導体装置の他の例を示す平面図、第６図は
第５図の−線上を断面とし矢の方向に見た断
面図、第７図は第１および２図に示す半導体装置
を用いた装置を示す平面図、第８図は第７図の
−線上を断面とし矢の方向に見た断面図、第９
図は第７および８図に示す装置を用いたビデオデ
イスク表示装置の一部分を示す線図的説明図、第
１０図は本発明による放射感応半導体装置の更に
他の例を示す平面図、第１１図は第１０図のXI−
XI線上を断面とし矢の方向に見た断面図、第１２
図は本発明による放射感応半導体装置の更に他の
例を示す平面図、第１３図は第１２図の−
線上を断面とし矢の方向に見た断面図である。 １……半導体本体、２……基板、３……エピタ
キシアル層、４……１の表面、５……整流接合、
６……表面領域、７……表面安定化非反射層、８
……接点窓、９，１０……接点、１１……電圧
源、１２……空乏領域、１３……電界方向、１４
……抵抗、１５……中央部、１６……ビーム、２
２……レーザ、２３……単色ビーム、２４……レ
ンズ、２５……ミラー、２６……対物レンズ、２
７……ビデオデイスク、２８……反射ビーム、２
９……偏光ミラー、３０……検出器、３１……１／４ λ板、３５……制御抵抗、３６……肉厚部、３７
……粒子吸収層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体本体を有する放射感応半導体装置であ
   つて、前記の半導体本体がそのほぼ平坦な表面に
   少くとも１個の放射感応ダイオードを有し、該放
   射感応ダイオードが少くとも２つの副素子を有
   し、これら副素子のうちの少くとも１つが、放射
   により発生させられこの副素子を流れる電流を取
   出す接続部を有するようにした放射感応半導体装
   置において、隣接する副素子間の距離を、放射感
   応ダイオードの両端間に逆電圧を印加することに
   より、隣接する副素子間に存在する領域をこれら
   副素子と関連する空乏領域により完全に空乏化し
   うるような程度に短かくしたことを特徴とする放
   射感応半導体装置。 ２ 特許請求の範囲１記載の放射感応半導体装置
   において、２つの副素子間の距離を多くとも10μ
   ｍとしたことを特徴とする放射感応半導体装置。 ３ 特許請求の範囲１記載の放射感応半導体装置
   において、２つの副素子間の距離を約５μｍとし
   たことを特徴とする放射感応半導体装置。 ４ 特許請求の範囲１〜３のいずれか１つに記載
   の放射感応半導体装置において、放射感応ダイオ
   ードが表面のある点を中心に対称的に配置した複
   数個の副素子を具えるようにしたことを特徴とす
   る放射感応半導体装置。 ５ 特許請求の範囲１〜３のいずれか１つに記載
   の放射感応半導体装置において、放射感応ダイオ
   ードが少くとも１列の並置した副素子を有するよ
   うにしたことを特徴とする放射感応半導体装置。 ６ 特許請求の範囲１〜５のいずれか１つに記載
   の放射感応半導体装置において、放射感応ダイオ
   ードが、他の副素子をほぼ完全に囲む副素子を具
   えるようにしたことを特徴とする放射感応半導体
   装置。 ７ 特許請求の範囲１〜６のいずれか１つに記載
   の放射感応半導体装置において、少くとも２つの
   放射感応ダイオードが共通副素子を有するように
   したことを特徴とする放射感応半導体装置。 ８ 半導体本体を有する放射感応半導体装置であ
   つて、前記の半導体本体がそのほぼ平坦な表面に
   少くとも１個の放射感応ダイオードを有し、該放
   射感応ダイオードが少くとも２つの副素子を有
   し、これら副素子のうちの少くとも１つが、放射
   により発生させられこの副素子を流れる電流を取
   出す接続部を有するようにした放射感応半導体装
   置において、前記の半導体装置が少くとも１個の
   回路素子を具え、該回路素子により、隣接する副
   素子間に存在する領域が前記の副素子と関連する
   空乏領域により完全に空乏化されるような逆電圧
   を放射感応ダイオードの両端間に印加しうるよう
   にしたことを特徴とする放射感応半導体装置。 ９ 特許請求の範囲８記載の放射感応半導体装置
   において、２つの副素子間の距離を多くとも10μ
   ｍとしたことを特徴とする放射感応半導体装置。 １０ 特許請求の範囲８記載の放射感応半導体装
   置において、２つの副素子間の距離を約５μｍと
   したことを特徴とする放射感応半導体装置。 １１ 特許請求の範囲８〜１０のいずれか１つに
   記載の放射感応半導体装置において、前記の半導
   体装置が入射放射によつて発生させられる電流に
   対する電流検出器を具えたことを特徴とする放射
   感応半導体装置。 １２ 特許請求の範囲１１記載の放射感応半導体
   装置において、前記の電流検出器が抵抗を有し、
   発生電流により前記の抵抗の両端間に電圧降下を
   生ぜしめるようにしたことを特徴とする放射感応
   半導体装置。 １３ 特許請求の範囲８〜１２のいずれか１つに
   記載の放射感応半導体装置において、放射感応ダ
   イオードが表面のある点を中心に対称的に配置し
   た複数個の副素子を具えるようにしたことを特徴
   とする放射感応半導体装置。 １４ 特許請求の範囲８〜１２のいずれか１つに
   記載の放射感応半導体装置において、放射感応ダ
   イオードが少くとも１列の並置した副素子を有す
   るようにしたことを特徴とする放射感応半導体装
   置。 １５ 特許請求の範囲８〜１２のいずれか１つに
   記載の放射感応半導体装置において、放射感応ダ
   イオードが、他の副素子をほぼ完全に囲む副素子
   を具えるようにしたことを特徴とする放射感応半
   導体装置。 １６ 特許請求の範囲８〜１５のいずれか１つに
   記載の放射感応半導体装置において、２つ以上の
   放射感応ダイオードが共通副素子を有するように
   したことを特徴とする放射感応半導体装置。 １７ 特許請求の範囲８〜１６のいずれか１つに
   記載の放射感応半導体装置において、空乏領域が
   表面に達しうる表面の個所に他の個所よりも放射
   が浸入しないようにする手段を具えたことを特徴
   とする放射感応半導体装置。 １８ 特許請求の範囲１７記載の放射感応半導体
   装置において、半導体本体の表面を、副素子の区
   域におけるよりも空乏領域の区域において一層反
   射する非反射性材料の層で被覆したことを特徴と
   する放射感応半導体装置。 １９ 特許請求の範囲１７記載の粒子放射検出用
   の放射感応半導体装置において、前記の手段が粒
   子吸収表面安定化材料の層を有するようにしたこ
   とを特徴とする放射感応半導体装置。 ２０ 特許請求の範囲１７〜１９のいずれか１つ
   に記載の放射感応半導体装置において、前記の手
   段が、副素子と関連する半導体領域を半導体本体
   内に設ける為のドーピングマスクを具えたことを
   特徴とする放射感応半導体装置。