專利名稱:位置－靈敏的輻射探測器的制作方法
本發(fā)明涉及一種用于測定及控制輻射束位置的半導體器件。輻射束入射于對輻射靈敏的半導體本體的主表面上，該本體至少含有兩個對輻射-靈敏的二極管，它們與鄰近的半導體本體形成一個整流結，并配有一些引線以引出入射輻射所產(chǎn)生的電流。
所謂輻射束的位置是指輻射束的平衡點(balance)的位置。通常，該平衡點可理解為這樣的一個點，即在該點的一側，在單位時間內(nèi)的入射光子數(shù)等于該點另一側的入射光子數(shù)。對于對稱束，平衡點與該束的軸重合。
上述輻射-靈敏半導體器件可用于諸如圖象顯示中的光敏線路以及用來對光束(或其它輻射束)進行跟蹤或定位的裝置中。輻射探測也可用于光譜分析領域，特別是波長范圍為200～1100毫微米和例如，軟X-射線的光譜分析。這種裝置還可用來探測粒子束(諸如電子、α粒子或高能粒子)。這種半導體器件(特別是在可見光波長范圍內(nèi))也可用于測定位置的測量儀器，按照樣品測量彎曲度或用于自動裝配線中。
本發(fā)明還涉及一種聚焦誤差探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)配有本發(fā)明所述的半導體器件，此外，本發(fā)明還涉及一種在記錄器的輻射-記錄表面上寫入及讀出信息的裝置，該裝置配有這樣的聚焦誤差探測系統(tǒng)。
申請人:在荷蘭專利申請8003906號(于1982年2月1日公布)中已描述了在本說明書第一段中所提及的這種半導體器件。該申請描述了采用一種所謂四分二極管(Quadrant diode)的聚焦誤差探測系統(tǒng)，可用來探測物鏡系統(tǒng)的第一輻射-反射表面與第二聚焦表面(例如致密磁盤或視頻磁盤裝置)之間的偏離。
其中所述的這種四分二極管的響應確實很快，過渡曲線極陡，然而，在裝配中必需使具有正確聚焦的輻射束精確地入射于二極管四個象限之間的半導體表面上。從所允許的誤差來看(各象限間的距離約為5微米)，這樣的裝配以及有關的調整是非常困難，也是非常耗費時間的。
在含有分束元件和由窄條彼此隔開的多個探測器所組成的隨后的輻射-靈敏探測系統(tǒng)的聚焦誤差探測系統(tǒng)中也存在這種裝配問題，在這系統(tǒng)中分束元件位于從輻射反射表面反射回來的反射束光路中，分束元件將反射束分成支束，入射于分立的窄條上。在這后一種情況下，可以保證子束在探測器表面上所形成的束斑中心入射在這些分立的窄條上，并且由于使分立窄條互相形成銳角而達到正確的聚焦。然后，用機械移動探測器表面的方法，如申請人在荷蘭專利8202058號申請書中所詳細描述的，可以達到正確的初始校正。但是，這種機械校正將隨時間和/或隨溫度而變，因此需要經(jīng)常調整探測器平面的位置。
為此，本發(fā)明提出一種如本文第一段所描述的半導體器件，這種器件特別適合于這種聚焦探測系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中零點校正相當簡單。還可對這種半導體器件的設計進行改進，使之適用于其它應用范圍。
根據(jù)本發(fā)明，在本說明書第一段中所描述的這種器件的特征在于至少在工作條件下在二極管之間有一高歐姆電阻區(qū)作為電流通道，同時器件還配有一調整線路，用來在和二極管相關聯(lián)的各整流結上施加互相不同的偏置電壓，因此，與輻射束入射于二極管間的主表面上的位置無關，這兩個二極管所產(chǎn)生的電流實際上是相等的。
本發(fā)明所根據(jù)的事實是在這種半導體器件中可以利用通過二極管的差分電流來實現(xiàn)簡單的機電或電子線路調零。這種調整取代了在聚焦探測系統(tǒng)中的機械調整(位移和鎖定)。因而，不需要很精密的裝配，當然，還應保持有相當好的高頻性能。例如，上述調零工作可以由可變電阻或通過電位計線路來實現(xiàn)，在這種情況下，電子線路中應考慮到所產(chǎn)生的光電流的變化。
值得注意的是，調零平衡點并不一定必須在離二極管的等距離處，可以用改變一個或兩個二極管的偏置電壓的方法使其在二極管間的連線上移動。含有該器件的調整系統(tǒng)調節(jié)入射輻射的位置，以使入射輻射束的平衡點與零點調整或校準調整相一致(除極小的誤差信號以外)。
該二極管可以是用調整半導體材料形成肖特基結的金屬區(qū)。然而更可取的是，這些二極管是由與鄰近半導體本體部分形成Pn結的半導體區(qū)構成的。
如果需要，可以把二極管測得的光電流直接記錄下來，用作進一步信息處理之用。然而，更可取的是，零點調整用的調節(jié)線路產(chǎn)生一個與二極管電流有關的輸出信號。
現(xiàn)以幾個實施例為例來詳細地闡明本發(fā)明，其中
圖1是半導體器件的部分截視圖，用來說明本發(fā)明的基本思想，
圖2是根據(jù)本發(fā)明制作器件的實施例內(nèi)含調整線路在內(nèi)的線路圖，
圖3是一個平面圖，圖4是以沿Ⅳ-Ⅳ線對圖3剖切來表示的另一個半導體器件，
圖5表示了圖3和圖4所示的器件，包括其調整線路在內(nèi)，
圖6是根據(jù)本發(fā)明所制作的另一個半導體器件的平面簡圖，
圖7是沿圖6中Ⅶ-Ⅶ線的截面圖，
圖8是沿圖6中Ⅷ-Ⅷ線的截面圖，
圖9是配有根據(jù)本發(fā)明制作的聚焦探測系統(tǒng)的一種裝置的實施例，
圖10是有關的電子處理線路，
圖11是圖9所示裝置中所用的半導體器件的最佳實施例的圖解，
圖12是其一個變型的圖解，
圖13是本發(fā)明器件另一實施例的截面圖解，
圖14是13所示器件的平面圖。
這些都是示意圖，沒有按照比例畫出。特別是在截面圖中，為了清楚起見，故意放大了厚度方向的尺度。電導型相同的半導體區(qū)一般都畫以相同方向的剖面線;在不同的實施例中，各對應部分一般都用相同的數(shù)字標出。
圖1是本發(fā)明半導體器件的部分截面圖。這個器件所包含的硅半導體本體1，由低阻襯底2及其上的外延層3組成。外延層3厚約10微米，電阻率為20至200歐姆-厘米。在半導體本體1的平直表面4上配有含有整流結5，5′的輻射-靈敏二極管。為此，在半導體本體1的表面4上配有P型半導體區(qū)6，它與外延層3形成整流結5(在本實施例中是Pn結);位于半導體區(qū)6之間的表面區(qū)11與外延層3的相鄰部分形成整流結5′。
半導體本體1的表面4上涂有一層氧化硅或有(例如)氮化硅的氧化硅鈍化防反射層7。層7上沒有接觸窗口8，以便配置導電觸點9(9A，9B)。在半導體本體的下方，用接觸金屬層10與襯底2相接。
借助于在觸點9，10上的電壓，可使Pn結5，5′以相反的方向置偏。因而，在外延層3與相關的半導體區(qū)6，11中的每個Pn結5，5′處形成在圖1中以虛線表示的耗盡區(qū)。直到這些耗盡區(qū)擴展到外延層3中，用數(shù)字12來表示它們。以箭頭13表示在這樣的區(qū)域12中占優(yōu)勢的電場所產(chǎn)生的電力線。高歐姆電阻層(11)的摻雜量很小，以致當二極管的偏置電壓足夠高時，由虛線所示的耗盡層邊界實際上可擴展到表面。因而，由區(qū)6A和6B間的電位差所產(chǎn)生的電流I0，可以調得很大，再逐漸降到一個(低)電流值，而降低到多少則決定于由一個二極管到另一個二極管的“穿通”。然而，當電流I0極小時，器件的高頻特性便很差，因為在這種情況下，載流子具有一定的遷移率，遷移率的大小主要決定于介質層7的界面的情況。
例如高歐姆電阻層11可以用離子注入等方法來實現(xiàn)，區(qū)6A與6B間半導體材料的摻雜實際上可以得到補償。在介質層7中的固定電荷也會影響待形成的層11的配料劑量。
然而，利用門電極也可得到高歐姆電阻層11，門電極對入射輻射是透明的，并被施加這樣一個偏置電壓，它使區(qū)6A和6B間由于電位差而有一電流I0通過。也可以把門電極和離子注入結合起來使用。
當一束具有足夠高的能量(至少等于半導體材料的禁帶寬)的光束或輻射束入射于半導體本體1的表面4上時，在半導體本體中會形成附加的載流子(空穴和電子)。在耗盡區(qū)中，由于存在占優(yōu)勢的電場，這些附加的載流子將消散，形成通過Pn結5的光電流。
當輻射束的平衡點入射于半導體區(qū)6的中心附近(圖1中的束b)，耗盡層中產(chǎn)生的附加載流子主要集中在區(qū)域14中，這些載流子產(chǎn)生光電流I。在本實施例中，光電流I自下方的金屬接觸層10起流動，在區(qū)域14中分成兩個相等的支電流IA和IB，它們經(jīng)過高歐姆電阻區(qū)11到達半導體區(qū)6，然后到觸點9A和9B。高歐姆電阻區(qū)11的寬度是輻射束b的直徑的幾倍(例如5倍)。
實際上，高歐姆電阻區(qū)的寬度一般決定于光學系統(tǒng)的容差。當輻射束最佳聚焦于器件上時，選取高歐姆電阻區(qū)的寬度使之與輻射束的直徑范圍為同一量級。另一方面，考慮到輻射靈敏半導體器件的高頻特性和過渡曲線的陡度，其寬度最好選得盡可能小。
也由圖1示出的束b′的平衡點并不入射于半導體區(qū)域6之間的表面4的中心。主要產(chǎn)生于區(qū)域14′中的電荷載流子，又形成光電流I′，該I′在區(qū)域14′中分成支電流I′A和I′B。由于區(qū)域14′離半導體區(qū)6A的距離比離半導體區(qū)6B要小，故形成電流I′A的載流子(在這種情況下是空穴)，比形成電流I′B的載流子所經(jīng)過的電阻要小。所以電流I′分成不相等的二部分I′A和I′B，且I′A＞I′B。
根據(jù)本發(fā)明，在觸點9A，9B上要施加這樣的電壓，它使區(qū)域6B(在本實施例中)上的偏壓比區(qū)域6A上的更負。在本實施例中，由此便在高歐姆電阻區(qū)11中產(chǎn)生一補償電流I0，I0可由一反饋機構來調節(jié)。這個還需要作進一步說明的反饋機構，例如，可以是一個反饋放大器線路，它使I′A變小，而使I′B變大。一旦I′A-I0＝I′B+I0時，通過觸點9A和9B的電流值實質上相等，因而束b′即可視為位于區(qū)域6A和6B的中心。
如上所述，區(qū)域6，11的尺寸與其應用范圍有關。然而，在觸點9A，9B間應有適當?shù)目臻g，以便在工作期間，使束b幾乎總是入射于這兩個觸點之間。
如將帶有相應反饋機構的半導體器件裝入一光學系統(tǒng)，在整體裝配完畢后，于觸點9A，9B上加一電位差，便可使束b入射于區(qū)域6A和6B間的視在中心。所以，裝有這種器件的聚焦系統(tǒng)、探測系統(tǒng)或其它光學系統(tǒng)，其零點調整是電子式的，或是電機械式的，它通常比純機械式調整要快得多、簡單得多。
對于上述考慮，應該指出當改變觸點9A，9B上的電壓(在本實施例中是負的)，耗盡區(qū)12的形狀也會有所變化。顯然，如上所述(用通過高歐姆電阻表面區(qū)域11的電流來補償光電流支流間的差值)，這不會影響器件的正常工作。從頂視圖看，高歐姆電阻區(qū)11可以具有不同的形狀;例如，它可以是直線的、圓形或橢圓形。
圖2簡略地表示了無論在束b入射于表面4上何處的情況下，上述零點調整是如何完成的。電流IA和IB通到運算放大器15A，15B的兩個輸入端上，由反饋電阻16A，16B反饋。運算放大器15A，15B的另兩個輸入端相聯(lián)并(在某些情況下)接地。
把經(jīng)過輔助線路從總光電流I產(chǎn)生的電壓加到分壓器17的可變連接點18上，通過可變分壓器17便可在運算放大器15的輸入端19A和19B間施加-電位差。光電流IA和IB的電流變化與光電流本身一樣，經(jīng)放大后在放大器15A和15B的輸出端20A和20B上進行測量。
光電裝置中的這種器件的最后調整工作，可在該光電裝置裝配完畢以及，例如在物鏡系統(tǒng)已正確調焦后進行。測量光電流IA和IB間的差值便可測出入射束的位置。參照這個測量值，再利用分壓器17來調整半導體區(qū)6A和6B間的電位差，使IA等于IB(校準點)。這時即可認為束b已對好中心了。當保持半導體區(qū)6A和6B間的電位差不變時，在輸出端20A，20B上測得的電流差值即可作為輻射束的入射點偏離這個校準點的度量。這樣，信號(IA-IB)便可作為一種控制信號;差值△I則對應于束b的入射點相對于該校準點的一個確定的偏移量。
這樣，便得到了一個裝配容差可以是很大的控制系統(tǒng)，其校正方法實際上全是電學的或電子學的。顯然，也可采用與(這里以簡圖表示的)可變分壓器17及反饋運算放大器不同的其它線路。
總光電流I既可直接測定，也可通過如圖2所示的，含有運算放大器15和反饋電阻16的運算放大器線路來測定。
圖3和圖4表示根據(jù)本發(fā)明制作的，包含半導體本體1的一種半導體器件，其中總光電流I分成4個分支電流IA，IB，IC和ID。當束b入射于4個半導體區(qū)6的中心時，如圖3所示，通過觸點9A，9B，9C，9D的光電流實質上是相等的。如果裝配不合適，結果在光學系統(tǒng)總調完畢后，輻射束入射于b′點(圖3)，那么，這種裝配誤差同樣可再用上述方法加以校正。
為此，圖5表示了來自觸點9A，9B，9C，9D的分支光電流IA，IB，IC，ID如何又通到一個控制線路上的。這個控制線路由實際上和圖2所示線路相同的兩個子電路組成。借助分壓器17，分別調整半導體區(qū)6A和6B與6C和6D的電位，從而當輻射束入射于b′點時，電流IA，IB，IC，ID再次大體上相等。
如果在這種校正后入射束的位置稍許偏離b′點，則輸出電流IA，IB，IC和ID互不相等。這些輸出電流可再輸向一控制系統(tǒng)，并采用與J.J.M.Braat和G.Bouwhuis發(fā)表于“APPlied OPtics”雜誌VOl.17，NO.13，P2022～2028(1978年7月1日)上題為“OPtical Video disks with undul-ating tracks”一文中對四分二極管所述的相似方法，來控制入射光束的位置。
在圖3，4所示的器件中，除了半導體區(qū)6A，6B，6C和6D外，還有一個半導體區(qū)6E，6E將區(qū)6A，6B，6C和6D全部包圍起來。用一電壓源以這樣的方式將與此區(qū)相關的Pn結5E截止，而它使相關的耗盡區(qū)12E與耗盡區(qū)12接觸，而區(qū)12與處在外延層3和區(qū)6A，6B，6C，6D及11之間的Pn結5相聯(lián)，在區(qū)6E和區(qū)6A-D之間存在電位差是允許的，這是因為在該中間區(qū)并沒有采取什么影響形成高歐姆電阻區(qū)11的措施。這種做法的結果是，由照射在區(qū)6A，6B，6C，6D，11以外的光線所產(chǎn)生的載流子，以及(例如在晶體邊緣產(chǎn)生的)寄生載流子只對經(jīng)過Pn結5E的電流有貢獻，所以它們不會由于擴散而對通過半導體區(qū)6A，6B，6C，6D的任何一個Pn結5的光電流提供寄生電流。
圖3，4所示的這類半導體器件可以用半導工藝中常用的技術來制作。初始材料是n型硅襯底2，其上生長一n型外延層。表面區(qū)6則例如可用注入P型雜質，隨之以擴散或退火等方法形成。表面區(qū)6也可直接用擴散方法制得。
采用圖3，4所示的器件雖然可以在二維平面上獲得相當滿意的定位結果，但是其傳輸特性并不是完全線性的。用圖6，7，8所示的器件可獲得更好的線性。這些器件中含有第二組n型半導體區(qū)58和已插入高歐姆電阻區(qū)57具有和p型區(qū)6，11相同的功能，但這是在與半導體區(qū)6之間的聯(lián)線相垂直的方向上完成的。這里，如上所述，在區(qū)域7，11中收集空穴，而對于半導體本體中產(chǎn)生的電子來說n型區(qū)域57，58則是電位極小區(qū)。
這種器件包含一個P-或π型襯底2，其上生長-n-或υ型外延層。在生長外延層之前，先制備掩蔽層57，58。半導體區(qū)58用選擇注入法進行更大劑量的摻雜。這些n型半導體區(qū)58通過高摻雜n+區(qū)59和金屬層9C，9D相接觸。此外，這種器件在表面4上具有和圖1，2所示的相似結構。金屬層9A，9B，9C，9D聯(lián)到上述調整線路的輸入端19A，19B，19C，19D，這些輸入端構成處理單元(這里以方框表示)的一部分。這樣，就得到了一個校正束位置的二維系統(tǒng)，一個坐標的校正主要決定于空穴流，而另一坐標的校正則主要決定于電子流。根據(jù)其應用范圍的不同，區(qū)域57，58也可具有不同的截面形狀。
如果區(qū)域57，58的摻雜量足夠高，從而形成電子的勢阱，則襯底也可以是n型的。
在處理單元40中，將各分支電流再相加以確定總的光電流值，而這個單元40在其輸出端60上所輸出的信號可用于控制束b，或作它用。
根據(jù)本發(fā)明制作的一種半導體器件，可以用在例如圖9所示的聚焦探測系統(tǒng)中。圖9以徑向截面畫出了一小部分圓形盤狀記錄載體21。在記錄載體上方的輻射反射信息結構中，含有與信息軌跡22相符的大量信息區(qū)(圖中未表示出來)。由輻射源23(例如半導體二極管激光器)產(chǎn)生的讀取束b在此信息結構上掃描。透鏡24將該發(fā)射束會聚成具有如此截面的平行束，以致使其充滿物鏡系統(tǒng)25的光瞳。該物鏡系統(tǒng)在信息結構上形成一個尺寸最小的輻射斑點V。
該讀取束被信息結構反射，當記錄載體相對于讀取束發(fā)生移動時，該反射束便按存貯在記錄載體中的信息實現(xiàn)時間調制。為將被調制束和輻射源發(fā)生的束分開，在輻射源和物鏡系統(tǒng)之間插入一分束棱鏡組26。棱鏡組26由兩個棱鏡27和28組成，兩者之間復有一分束層29。數(shù)字30和31分別表示棱鏡組26的入射面和出射面。分束層29可以是半透明的鏡面。為使讀取單元中的輻射損失減低到最小，可以采用一個偏光-靈敏分離層。在這種情況下，物鏡系統(tǒng)和棱鏡組26之間必須加入一個λ/4片32，其中λ是讀取束b的波長。讀取束穿過棱鏡兩次，使此束的偏振面共旋轉了90°。因而，輻射源發(fā)出的光束實際上完全通過該棱鏡，而調制束則實際上被全部反射到輻射靈敏探測系統(tǒng)33上，由此給出根據(jù)存貯在記錄載體中的信息進行調制的信號。
為了給出一個能反映物鏡系統(tǒng)聚焦面和信息結構表面之間存在偏離量和偏離方向的聚焦誤差信號，在分束棱鏡組26的出射面31上安裝一個屋脊棱鏡34，和由兩個如圖1，2所示的這類輻射靈敏器件構成的輻射靈敏探測系統(tǒng)33。圖11表示測定聚焦誤差的原理，這兩個輻射靈敏器件在該圖中用數(shù)字36和37標出。圖11中特別示出了沿圖9上Ⅺ-Ⅺ剖開的半導體器件的正視圖，并表示了為實現(xiàn)表觀零點校正提供調整電壓差的輔助電子線路。
棱鏡34的折射棱35可與讀取單元的光軸(圖9中的00′)平行。然而，更好的是如圖9所示那樣安裝屋脊棱鏡，使折射棱35垂直于光軸00′。實際上，從探測器給出的各信號也可得到一個追蹤誤差信號。
屋脊棱鏡將束b分成兩個支束b1和b2，它們分別射入器件36和37。
圖9和圖11表示讀取束精確聚焦在信息結構表面上的情況?？梢赃@樣來設計讀取單元，使得反射束精確地聚焦在探測器36，37的半導體器件1的表面2上，探測器36，37的結構和圖1，2中的相似。支束b1和b2在正確聚焦時對稱地入射在位于半導體區(qū)6A和6B之間與探測器36和37相關的高歐姆電阻區(qū)11(圖11中的a線)。
當存在聚焦誤差時，支束b1和b2中的能量分布分別相對于有關探測器發(fā)生變化，這也可認為是支束產(chǎn)生的輻射斑點V1和V2相對于探測器產(chǎn)生了位移。假如輻射源發(fā)出的光束聚焦點位于信息結構表面的上方，則支束b1和b2將向內(nèi)移，半導體區(qū)6A和6D所接收的輻射能量將少于半導體區(qū)6B和6C所接收的能量(線a′)。假如輻射源發(fā)出的讀取束的焦點位于信息結構表面的下方，則會發(fā)生相反的情形，即半導體區(qū)6B和6C所接收的輻射能量會少于半導體區(qū)6A，6D和19所接收的能量(圖11中的線a″)。
應該保證在正確聚焦的情況下，使輻射斑點V1和V2顯然分別位于區(qū)6A和6B以及區(qū)6C和6D的表觀中點上。為了在裝配完畢后還能補償光電流間的任何差別以實現(xiàn)光學系統(tǒng)的正確零點調整，圖11所示的裝置中還包括很多電子控制線路，其操作與前述實施例相同。
在完成上述零點調整以后，運算放大器15的輸出信號可用于信號處理。為此，信號47和48(見圖10，11)，作為通過區(qū)域6A和6B的光電流值的量度，輸?shù)降谝患臃ㄆ?0，而信號46和49則輸?shù)降诙臃ㄆ?1。當這些加法器的信號饋給差分放大器52，可以得到一個聚焦誤差信號Sf。信息信號Si由第三加法器53給出，加法器53的輸入端與加法器50及51的輸出端相連。
如圖9所示，當棱鏡34的折射棱35垂直于光軸00′時，輻射斑點V1和V2在實際上垂直于軌跡方向(track direction)的方位上發(fā)生相對移動。在這種情況下，可由運算放大器15輸出的信號46，47，48和49(圖11)得到一個跟蹤信號，該信號作為讀取束斑點V相對于待讀軌跡中心位置的一個指示。如圖10所示，這個電流信號Sr的產(chǎn)生方法是將信號46和47送給加法器54，信號48和49送給加法器55，再把這些加法器的信號輸?shù)讲罘址糯笃?6。所以，信號Sr由下式給出
Sr＝(S46+S47)-(S48+S49)。
如果圖9，10所示裝置并不用來產(chǎn)生跟蹤信號Sr，那么，半導體器件中的區(qū)6B和6C可以重合，如圖12所示。聚焦誤差信號便由下式給出
Sf＝(S41+S43)-S42。
這里是參考聚焦探測系統(tǒng)用于光學讀取裝置的情況進行討論的。然而，這種聚焦探測系統(tǒng)也可用于寫入裝置或寫入/讀取組合裝置中。寫入裝置的結構與已描述的讀取裝置類似。為了寫入信息(例如，通過熔化將其信息沉降進金屬層的寫入方法)，需要比讀取束更大的能量，而且必須對寫入束根據(jù)所寫入的信息按時加以調制?？梢杂脷怏w激光器，如He-Ne激光器作為寫入裝置的輻射源，在其寫入束光路中還必須加入一個調制器，例如電光或聲光調制器。也可采用二極管激光器，在這種情況下，只要改變通過二極管激光器的電流就可調制寫入束，而不需要單獨的調制器。
圖1和圖2所示的半導體器件也可用于測量小的位移，例如表示各種力學試驗(測量彎曲，應力等)。
如上所述，高歐姆電阻層11也可不用摻雜的方法來形成。根據(jù)本發(fā)明所制作的一種器件的截面圖和平面圖分別示于圖13和14，其中在工作情況下，層11用門電極80來構成，門電極至少對入射輻射來說是部分透明的。門電極80位于例如氧化硅的介質層7上，如在前述實施例中那樣，介質層也可作為防反射層之用。
使門電極80處于這樣的電位，即如在工作狀態(tài)下區(qū)6A和6B上施加不同的電壓時，區(qū)6A和6B間有電流通過。這個電壓差又轉過來確定校準點在區(qū)6A和6B之間的聯(lián)線上的位置。作為一個例子，如兩區(qū)間的相對距離為14微米，用這種方式校準點的位置可以用電子學的方法位移6微米左右。
雖然大多數(shù)都是這種情況，但高歐姆電阻層并不一定要具有和鄰近層3相反的電導型。原則上，只要層11具有很低的純載流子濃度，使得在半導體區(qū)域或二極管6A和6B間可以有一定的“穿通”就足夠了。
在半導體本體中，當在調整系統(tǒng)內(nèi)同時配上電壓時，各半導體區(qū)的電導型是可以同時改變的。在圖11的裝置中，輻射靈敏器件36，37可以制備在同一個半導體本體上，然后用蝕刻溝槽、必要時再填以絕緣材料等方法使之達到互相絕緣。
此外，也可用硅以外的其它半導體材料，如鍺或砷化鎵等Ⅲ-Ⅴ族元素的化合物。耗盡區(qū)12也可由在半導體層3上形成肖特基觸點的金屬區(qū)構成，而不用半導體區(qū)6。顯然，這些金屬區(qū)對輻射必須是透明的。為此，它們可由摻銻的氧化錫或由可以摻錫的(p型或n型)氧化銦制成。
襯底材料的電阻率例如為10歐姆·厘米時，半導體區(qū)6可不在外延層3內(nèi)，而直接在襯底中構成。此外，高歐姆電阻區(qū)也不一定與表面4相接觸，而被一部分襯底分開。這種結構可由高能離子注入以形成區(qū)域11的方法來得到，它特別適合于探測高能粒子。而且，調整線路也可以方便地制備在含有輻射靈敏器件(及任何輔助電子束)的同一個半導體本體內(nèi)。
上述聚焦誤差探測系統(tǒng)并未利用光學信息結構或在其上聚焦的表面的任何特性。只要這個表面能反射輻射就夠了。所以，這種聚焦誤差探測系統(tǒng)可用于各種需要非常精確地聚焦的裝置，例如顯微鏡中。
權利要求
1、一種用于測定或控制照射在輻射靈敏半導體本體主表面上的輻射束位置的半導體器件，它至少配有兩個輻射靈敏二極管，它們與半導體本體相鄰部分構成整流結，并有電接線以引出由入射輻射所產(chǎn)生的電流，其特征在于在工作條件下，至少在二極管間有一個高歐姆電阻區(qū)電流通道，這個器件還配有一個調整線路，該線路使和二極管相關的整流結處于這樣不同的偏壓，與輻射束入射于二極管之間的主表面上的位置無關，使通過兩個二極管所產(chǎn)生的電流實際上是相等的。
2、按照權利要求
1所述的半導體器件，其特征在于輻射靈敏二極管至少由兩個第一類電導型半導體區(qū)構成，它們與半導體本體中相鄰部分構成一個Pn結。
3、根據(jù)權利要求
1或2所述的半導體器件，其特征在于高歐姆電阻區(qū)是第一類電導型并與半導體本體中的相鄰部分構成一個Pn結。
4、根據(jù)權利要求
1或2或3所述的半導體器件，其特征在于高歐姆電阻區(qū)由位于介質層上并加以一適當?shù)碾娢坏拈T電極構成。
5、根據(jù)上述任何一個權利要求
所述的半導體器件，其特征在于輻射靈敏二極管間的相對距離是輻射束寬度的幾倍。
6、根據(jù)上述任何一個權利要求
所述的半導體器件，其特征在于在半導體本體中還至少配有兩個與第一類電導型相反的第二類電導型半導體區(qū)，并有一些電接線用以消散由入射束產(chǎn)生的電流，在此第二類電導型半導體區(qū)之間也有一個高歐姆電阻區(qū)，而且該器件還配有一個調整線路，該線路可使第二類電導型半導體區(qū)處于互相不同的狀態(tài)，它們與輻射束照射在主表面上的地點無關，使通過第二類電導型半導體區(qū)的電流實際上是相等的。
7、根據(jù)上述任何一個權利要求
所述的半導體器件，其特征在于調整線路所提供的輸出信號是和通過半導體區(qū)的電流值相關的。
8、根據(jù)權利要求
6所述的半導體器件，其特征在于在入射輻射區(qū)域內(nèi)，第一類電導型半導體區(qū)之間的連線和第二類電導型半導體區(qū)之間的連線實際上成直角。
9、根據(jù)權利要求
6所述的半導體器件，其特征在于第二類電導型半導體區(qū)高歐姆電阻區(qū)至少和半導體本體中相鄰部分構成一個Pn結。
10、一種光電子聚焦誤差探測系統(tǒng)，它可用在光學系統(tǒng)中測量輻射反射元件和物鏡系統(tǒng)聚焦表面之間的偏離量，特別是用于從含有光學輻射反射信息結構的記錄載體上讀取信息，或在記錄載體上用光學方法寫入信息的裝置中，其特征在于這種聚焦誤差探測系統(tǒng)包含有上述任何一個權利要求
所述的半導體器件。
11、根據(jù)權利要求
10所述的光電子聚焦誤差探測系統(tǒng)，其特征在于在輻射反射元件反射回來的輻射光路中，由分束元件分成的兩個支束入射到兩個第一類電導型的高歐姆電阻區(qū)上，這些高歐姆電阻區(qū)位于第一類電導型半導體區(qū)之間，而調整線路的輸出聯(lián)到一個電子線路的輸入端上，在該線路中由這兩個輸出端產(chǎn)生的信號給出聚焦誤差。
12、根據(jù)權利要求
11所述的光電子聚焦誤差探測系統(tǒng)，其特征在于至少有一個第一類電導型半導體區(qū)公用于相鄰的兩個第一類電導型高歐姆電阻區(qū)。
13、一種在記錄載體的輻射反射表面上讀取和/或寫入信息的裝置，其特征在于該裝置包含有權利要求
10或11或12中任何一項所述的聚焦誤差探測系統(tǒng)。
14、根據(jù)權利要求
13所述的裝置，其特征在于輻射靈敏半導體區(qū)和調整線路是在同一個半導體本體中實現(xiàn)的。
專利摘要
在一種位置靈敏輻射探測器中，在工作條件下，它所含有的半導體本體至少包含一個位于兩個附有聯(lián)接電極(9)的輻射靈敏二極管(6)之間的高歐姆電阻區(qū)(11)，一個位于兩個附有聯(lián)接電極(9)的半導體區(qū)(6)之間的高歐姆電阻區(qū)(11)，可以用下述方法實現(xiàn)表觀對中心，即改變加在聯(lián)接電極(9)上的電壓，使通過二極管(6)的光電流相等。由此得到的信號可以提供給諸如光學讀取和寫入裝置及其它測量裝置中的測量和控制系統(tǒng)。
文檔編號G11B7/135GK86102770SQ86102770
公開日1986年11月19日 申請日期1986年4月21日
發(fā)明者霍伯雷克斯·阿瑟·瑪麗·尤金, 諾拉·戴特·簡·威廉 申請人:菲利浦光燈制造公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan