Фотоприемник

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Блынский Виктор Иванович Малышев Сергей Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Фотоприемник, включающий полупроводниковую подложку -типа со сформированным на ней эпитаксиальным слоем -типа и диэлектриком на нем, разделенным областямитипа на 2 кармана, в каждом из которых у поверхности эпитаксиального слоя сформированаобласть, образующая с эпитаксиальным слоем фоточувствительный переход, а один из фоточувствительных - переходов закрыт фильтром, блокирующим видимое излучение, отличающийся тем, что на диэлектрике поверхобласти, не закрытой фильтром фоточувствительного - перехода, сформирован экран, частично закрывающийобласть, таким образом, что выполняется соотношение 1 12(1 - 2) ,где 1 - коэффициент отражения ИК излучения от поверхности диэлектрика над областью фоточувствительного - перехода без фильтра 2 - коэффициент отражения ИК излучения от поверхности фильтра- коэффициент поглощения ИК излучения фильтром в области собственного поглощения кремния 1 - участок площадиобласти, не закрытой экраном 2- площадьобласти, закрытой фильтром. 2. Фотоприемник по п. 1, отличающийся тем, что в подложке под фоточувствительными - переходами сформирован скрытый слой- типа.(56) 1. Пат.3996461.. 2. Пат.8330621 . 3. Пат.7196311 (2).. Полезная модель относится к области опто- и микроэлектроники и может быть использована в приборах контроля освещенности. Известен фотоприемник 1, состоящий из полупроводниковой подложки одного типа проводимости, с планарной стороны которой сформирована область другого типа проводимости, образующая с подложкой - переход. Планарная сторона фотодиода закрыта пленочным однослойным органическим фильтром, блокирующим излучение инфракрасной (ИК) области спектра. Частичное пропускание ИК излучения органическим фильтром, выполненным из материала одного состава, в области длин волн света 700-800 нм обуславливает низкую корреляцию спектральной характеристики фотоприемника с функцией видности человеческого глаза, что ухудшает точность приборов контроля освещенности, в которых используется данный фотоприемник. Кроме того, фотоприемник не позволяет определить мощность исходного излучения. Известен также фотоприемник 2, состоящий из двух биполярных фототранзисторов,каждый из которых подключен к отдельному каналу усилителя. Дифференциальная спектральная характеристика фотоприемника располагается в видимой области спектра и используется для измерения освещенности. Фотоэлектрические приборы для контроля освещенности, в которых используется данный фотоприемник, имеют невысокую точность измерения освещенности из-за наличия в выходном дифференциальном сигнале ИК составляющей фототока. Наиболее близким техническим решением является фотоприемник 3, состоящий из полупроводниковой подложки одного типа проводимости, на которой выращен эпитаксиальный слой с другим типом проводимости. Эпитаксиальный слой разделенобластями на два изолированных кармана, в каждом из которых у поверхности эпитаксиального слоя сформированаобласть, образующая с эпитаксиальным слоем фоточувствительный переход, края выхода которого на поверхность эпитаксиального слоя закрыты диэлектриком. Один из - переходов закрыт фильтром, блокирующим видимое излучение. Освещенность определяется из дифференциальной спектральной характеристики фотоприемника. Фотоэлектрические приборы для измерения и контроля освещенности, в которых используется данный фотоприемник, обладают низкой точностью измерения из-за наличия ИК составляющей фототока в выходном дифференциальном сигнале фотоприемника. Технической задачей полезной модели является улучшение корреляции между дифференциальной спектральной характеристикой фотоприемника и функцией видности человеческого глаза за счет исключения ИК составляющей фототока. Техническая задача достигается тем, что в фотоприемнике, включающем полупроводниковую подложкутипа со сформированным на ней эпитаксиальным слоем -типа и диэлектриком на нем, разделенным областямитипа на 2 кармана, в каждом из которых у поверхности эпитаксиального слоя сформированаобласть, образующая с эпитаксиальным слоем фоточувствительный - переход, а один из фоточувствительных - переходов закрыт фильтром, блокирующим видимое излучение, на диэлектрике, поверх области не закрытой фильтром фоточувствительного - перехода, сформирован экран,частично закрывающийобласть таким образом, что выполняется соотношение 1 12(1 - 2) ,(1) где 1 - коэффициент отражения ИК излучения от поверхности диэлектрика надобластью фоточувствительного - перехода без фильтра 2 85322012.08.30 2 - коэффициент отражения ИК излучения от поверхности фильтра- коэффициент поглощения ИК излучения фильтром в области собственного поглощения кремния 1 - участок площадиобласти, не закрытой экраном 2 - площадьобласти, закрытой фильтром. Совокупность вводимых признаков позволяет добиться решения указанной задачи. При мощности ИК излучения, попадающего в фоточувствительную область - перехода, закрытого фильтром, отличной от мощности ИК излучения, проникающего в фоточувствительную область - перехода, не закрытого фильтром, после вычитания фототоков - переходов, выходной ток фотоприемника будет отличен от нуля. Выходной дифференциальный сигнал фотоприемника, определяющий его спектральную характеристику в видимой области спектра, может быть получен непосредственно вычитанием фототоков р- переходов либо вычитанием значений фототоков после их усиления. Последний вариант удобно реализовать при интегральном исполнении фотоприемника в составе фоточувствительной интегральной схемы, содержащей на общей подложке, кроме фотоприемника, усилители фототоков каждого - перехода и схему их вычитания. Сущность полезной модели поясняется фигурой, где 1 - полупроводниковая подложка 2 - эпитаксиальный слой 3 -область 4 -область 5 - фоточувствительный - переход 6 - диэлектрик 7 - фильтр 8 - экран. На полупроводниковой подложке 1 типа проводимости сформирован эпитаксиальный слой 2 -типа, который с помощьюобластей 3 разделен на карманы, в которых у поверхности эпитаксиального слоя 2 сформированыобласти 4, образующие с эпитаксиальным слоем 2 фоточувствительные - переходы 5. Поверхность эпитаксиального слоя 2 закрыта диэлектриком 6. Одна изобластей 4 закрыта фильтром 7, расположенном на диэлектрике 6, который препятствует попаданию видимого излучения в соответствующий этой области фоточувствительный - переход 5. Втораяобласть 4 закрыта экраном 8,частично уменьшающим мощность излучения, попадающего в фоточувствительную область соответствующего ей фоточувствительного - перехода 5. При выполнении условия (1), это обеспечивает равенство мощности ИК-излучения, попадающей в фоточувствительную область каждого - перехода 5. В полупроводниковой подложке 1 под фоточувствительными - переходами 5 может быть сформирован скрытый слой-типа. Работа фотоприемника. Излучение попадает на фоточувствительные - переходы 5 фотоприемника. При этом фоточувствительный - переход 5, не закрытый фильтром 7, принимает излучение как видимой, так и ИК области спектра, а основные потери излучения определяются отражением принимаемого излучения от диэлектрика 6 на его поверхности. Мощность излучения определяется левой частью соотношения (1). В фоточувствительном - переходе 5, закрытом фильтром 7, блокирующем видимый диапазон спектра, ИК излучение частично отражается от поверхности фильтра 7, а частично поглощается им. С помощью экрана 8 величина оптического окна фоточувствительного - перехода 5 без фильтра 7 уменьшается и число квантов ИК излучения, достигающих фоточувствительных - переходов 5, становится одинаковым. 3 85322012.08.30 После вычитания фототоков фоточувствительных - переходов 5, выходной дифференциальный сигнал фотоприемника будет определяться только излучением видимого диапазона спектра. Минимизация ИК составляющей фототока в выходном сигнале фотоприемника дифференциальной спектральной характеристики фотоприемника улучшает корреляцию между дифференциальной спектральной характеристикой фотоприемника и функцией видности человеческого глаза. Пример На кремниевой подложке 1 типа с удельным сопротивлением 12 Омсм сформирован эпитаксиальный слой 2 толщиной 4,5 мкм с удельным сопротивлением 1 Омсм. Эпитаксиальный слой 2 с помощьюобластей 3 разделен на карманы, в которых сформированы фоточувствительные - переходы 5. Размерыобласти 4 обоих - переходов 5, одинаковы и составляют 2,52,5 мм. Участок диэлектрика над фоточувствительными - переходами 5 выполняет функции просветляющего покрытия, выполнен двухслойным и имеет структуру 2/34. На поверхности фоточувствительного - перехода 5, не закрытого фильтром 7, размещен экран 8, который совмещен с шиной металлизации к -области 4 фоточувствительного - перехода 5 и выполнен из того же материала. Фильтр 7, блокирующий излучение видимой области спектра, выполнен на основе эпоксидной смолы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4