DE3823546A1 - Avalanche-fotodetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Avalanche- oder Lawinen-Foto­ detektor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Optische Übertragungssysteme, die in einem Wellenlängenbe­ reich zwischen etwa 1100 und 1700 Nanometern (nm) arbei­ ten, sind von großer Bedeutung, weil die Dispersion und die Verluste in einer Lichtleitfaser in diesem Wellenlängenbe­ reich sehr niedrig sind. Bauelemente mit Heteroübergang, die binäre III-V-Legierungen und feste Lösungen dieser Le­ gierungen enthalten, haben sich in diesem Zusammenhang als besonders brauchbar erwiesen, weil ihre elektronischen Band­ abstände in dem genannten Wellenlängenbereich liegen und weil gitterangepaßte Heteroübergänge durch Wahl der Zu­ sammensetzung erhalten werden können. Besonders ternäre und quaternäre Verbindungen von InGaAsP auf einem InP- Substrat haben sich als brauchbare Materialien sowohl für die Licht- Emitter als auch für die Detektoren erwiesen. Es ist aller­ dings zu berücksichtigen, daß quaternäre Verbindungen wegen des Ausbalancierens der vier Elemente zum Erhalten gitter­ angepaßter Heteroübergänge schwierig zu züchten sind.

Zu den Problemen, die die Funktionstüchtigkeit von unter Verwendung der vorgenannten Materialien hergestellten Ava­ lanche-Fotodetektoren beeinträchtigen, gehören Volumentun­ nelströme, die bei elektrischen Feldern oberhalb etwa 1,5× 10⁵ V/cm in für die lichtabsorbierende Zone verwendeten ternären und quaternären Verbindungen auftreten, ferner Kantendurchschlag und eine Vervielfachung von Oberflächen­ leckströmen an der Peripherie des Übergangs. Das Tunneln konnte dadurch vermindert werden, daß der PN-Übergang mit seinem hohen elektrischen Feld in einem Material großen Bandabstandes mit Abstand von der in einem Material schma­ leren Bandabstandes vorgesehenen lichtabsorbierenden Zone angeordnet wurde. Kantendurchschlag und Oberflächenleck­ ströme sind durch Konturierung der Detektorseitenwände ver­ mindert worden. Die Reduktion des elektrischen Feldes an der Oberfläche kann dabei jedoch relativ schwach sein, mit dem Ergebnis, daß der Oberflächenleckstrom nach wie vor einer Vervielfachung unterliegt.

Zum Herabsetzen der Vervielfachung von Oberflächenleckströ­ men und zum gleichzeitigen Steigern der Vervielfachung in einer Aktivzone mit Abstand von dem zwischen der Aktivzone und einer lichtabsorbierenden Zone gebildeten Heteroüber­ gang wird in der US-PS 47 00 209 ein Fotodetektor mit einer lichtabsorbierenden Zone, einer Aktivzone über der licht­ absorbierenden Zone und einer den entgegengesetzten Lei­ tungstyp wie die anderen beiden Zonen aufweisende Deckzone auf der Aktivzone vorgeschlagen. In der Aktivzone eines Avalanche-Fotodetektors befindet sich eine implantierte Zentralzone aus Silizium. Die Zentralzone besitzt eine grö­ ßere Konzentration an Dotierstoffen des ersten Typs als der Rest der Aktivzone. Nach der genannten US-Patentschrift wird vorgeschlagen, die Zentralzone mit räumlichem Abstand von den Deck- und Absorptionszonen innerhalb der Aktivzone anzuordnen. Die Verwendung einer implantierten Zentralzone aus Silizium hat in diesem Fotodetektor dazu geführt, daß bei elektrischen Feldern in der Größenordnung von 4 bis 5× 10⁵ V/cm eine Vervielfachung in der Aktivzone erhalten wird, während zugleich das elektrische Feld an dem Hetero­ übergang unter der implantierten Zentralzone auf etwa 1,5 bis 2×10⁵ V/cm gehalten wird, so daß in der Absorptions­ zone ein störendes Tunneln nicht auftritt.

In der vorgenannten US-PS 47 00 209 wird weiter vorgeschla­ gen, eine quaternäre Zwischenschicht zwischen die Aktivzone und die Absorptionszone einzufügen, um langsame Detektor­ ansprechzeiten zu vermeiden. Es ist klar, daß eine quater­ näre Schicht aus InGaAsP schwieriger zu züchten ist als die übrigen Schichten, da die Anteile der vier Elemente in speziellen Verhältnissen ausbalanciert werden müssen, um eine Gitteranpassung in dem Heteroübergang mit der Aktiv­ zone, im allgemeinen InP, und der Absorptionszone, im allge­ meinen InGaAs, zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Ansprechzeiten zu behalten, die vereinbar mit den Ansprechzeiten sind, welche unter Verwendung einer quaternären Zwischenschicht zwischen Aktivzone und Lichtabsorptionsschicht erhalten werden, ohne daß jedoch notwendig die quaternäre Schicht benutzt werden müßte. Außerdem soll das elektrische Feld an der Peripherie des PN-Übergangs vermindert werden. Die erfindungsgemäße Lösung wird im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben. Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch die Erfindung wird ein einen Halbleiterkörper enthal­ tender Avalanche-Fotodetektor geschaffen, bei dem der Halb­ leiterkörper eine Lichtabsorptionszone mit einer Lichtab­ sorptionsschicht eines ersten Leitungstyps und einer Aktiv­ zone des ersten Leitungstyps auf der Lichtabsoprtionszone sowie mit einem Heteroübergang an der Grenzfläche zwischen der Aktivzone und der Lichtabsorptionszone enthält. Zum Halbleiterkörper gehört ferner eine Deckschicht des zweiten Leitungstyps auf der Aktivzone mit einem PN-Übergang an der Grenzfläche zwischen der Deckschicht und der Aktivzone. Innerhalb der Aktivzone wird eine Zentralzone mit Abstand von der Deckschicht vorgesehen, die sich erfindungsgemäß durch den Heteroübergang hindurch in die Lichtabsorptions­ zone hinein erstreckt. Die Zentralzone besitzt eine größere Konzentration an Dotierstoffen des ersten Typs als die Aktivzone und ist in seitlicher Richtung weniger weit als die Deckschicht ausgedehnt. Schließlich gehören zu dem Halbleiterkörper elektrische Kontakte.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der eine sich von einem Bereich innerhalb der Aktivzone durch den Heteroüber­ gang in die Absorptionszone erstreckende Zentralzone auf­ weisende Fotodetektor niedrige Ansprechzeiten von 250 Pico­ sekunden aufweist, ohne daß eine schwierig zu züchtende quaternäre Zwischenschicht benutzt wird. Die Funktionsweise der sich durch den Heteroübergang hindurch erstreckenden Zentralzone scheint im Hinblick auf eine Verminderung der Ansprechzeit grundsätzlich von der Funktionsweise einer zum Vermindern der Ansprechzeit verwendeten quaternären Zwischenschicht abzuweichen. Es liegt daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung, das Merkmal einer sich durch den Heteroübergang in die Absorptionszone hinein erstreckenden Zentralzone mit demjenigen einer quaternären Zwischen­ schicht zu kombinieren. Durch eine solche Zusammenfassung der Merkmale können noch kürzere Ansprechzeiten erhalten werden.

Anhand der schematischen Darstellungen bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele in den beiliegenden Zeichnungen werden Ein­ zelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Querschnitte von zwei Ausführungsbeispielen des Avalanche-Fotodetektors;

Fig. 3 und 4 Querschnitte eines Halbleiterkörpers in nach­ einanderfolgenden Verfahrensstufen beim Her­ stellen des Avalanche-Fotodetektors;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der elektrischen Feld­ verteilung längs der Linien A-A und B-B von Fig. 1;

Fig. 6 die Verteilung der Verunreinigungen in den Foto­ detektoren nach Fig. 1 und 2; und

Fig. 7a, 7b Schnitte ähnlich wie Fig. 1 jedoch mit einer quaternären Schicht zwischen der Aktivzone und der Lichtabsorptionszone.

In den Fig. 1 bis 7 werden für gleiche oder sich entspre­ chende Elemente dieselben Bezugsziffern verwendet.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Fotodetektor 10 mit einem Halbleiterkörper 12, zu dem ein erste und zweite Hauptflä­ chen 16 bzw. 18 aufweisendes Substrat 14 und eine Puffer­ schicht 20 gehört, die eine Oberseite 22 oberhalb der ersten Hauptfläche 16 besitzt. Auf der Oberseite 22 der Pufferschicht 20 befindet sich eine Lichtabsorptionsschicht bzw. -zone 24 mit einer Oberseite 26. Die Lichtabsorptions­ zone 24 absorbiert Licht der interessierenden Wellenlänge. Auf der Oberseite 26 der Lichtabsorptionszone 24 liegt eine Aktivschicht bzw. -zone 28; diese besitzt eine Oberseite 30.

In der Aktivzone 28 befindet sich eine Zentralzone 32, die sich von der Aktivzone 28 aus in die Lichtabsorptionszone 24 hinein erstreckt. Die Zentralzone 32 besitzt eine erste Grenzfläche 33, die sich bis in die Absorptionszone 24 hin­ ein erstreckt, und eine zweite Grenzfläche 35, die in der Aktivzone 28 mit Abstand von einer Deckschicht bzw. Deck­ zone 38 angeordnet ist. Die Deckzone 38 erstreckt sich um einen gewissen Betrag von der Oberseite 30 der Aktivzone 28 in diese hinein. Die Deckzone 38 besitzt eine größere seitliche Ausdehnung - in Richtung der Ebene der Oberseite 30 - als die Zentralzone 32. An der Grenzfläche zwischen der Aktivzone 28 und der Deckzone 38 wird ein PN-Übergang 40 gebildet. Auf der Oberseite 30 wird eine Passivier­ schicht 42 vorgesehen, die oberhalb der Deckzone 38 eine durchgehende Öffnung 44 besitzt. Auf einem Teil der Ober­ seite 30 liegt ein erster elektrischer Kontakt 46, der als elektrischer Anschluß der Deckzone 38 in die Öffnung 44 hineinreicht. Ein zweiter elektrischer Kontakt 48 liegt auf der zweiten Hauptfläche 18 des Halbleiterkörpers 12. Die beiden elektrischen Kontakte 46 und 48 werden als elek­ trische Zuleitungen des Halbleiterkörpers 12 vorgesehen. Das auf den Avalanche-Fotodetektor 10 fallende Licht tritt typisch durch den in der Öffnung 44 freigelegten Teil 50 der Oberseite 30 in den Halbleiterkörper 12 ein. In Fig. 2 besitzt der Fotodetektor eine konturierte Seitenwandung 52.

Das Substrat 14, die Pufferschicht 20 und die Absorptions- und Aktivzonen 24 und 28 besitzen denselben, ersten Lei­ tungstyp, z.B. N-Leitung, während die Deckzone 36 den ent­ gegengesetzten Leitungstyp, z.B. P-Leitung, aufweist. Die Materialien zum Herstellen der Pufferschicht, der Absorp­ tions-, Aktiv- und Deckzonen werden vorzugsweise so ausge­ wählt, daß ihre Gitterkonstanten derjenigen des Substrats auf etwa 0,2% genau angepaßt sind.

Das Substrat 14 wird typisch aus einem Halbleitermaterial zusammengesetzt, z.B. aus mit Schwefel bis zu einer Konzen­ tration von etwa 5×10¹⁸/cm² dotiertem N-leitendem InP, welches ausreichend dick ist, um den Rest der Struktur tra­ gen zu können. Das Substrat 14 wird zunächst mit einer Dicke von etwa 0,03 und 0,04 cm hergestellt und soll beim Zerteilen in einzelne Chips eine Dicke von etwa 0,01 bis 0,015 cm besitzen. Die Hauptflächen 16 und 18 werden ty­ pisch mit Caro′s Säure (Peroxoschwefelsäure, H₂SO₅) oder mit einer 1%igen Brom-in-Methanol-Lösung zum Entfernen von Oberflächenverunreinigungen und Beschädigungen vor dem Ab­ scheiden der einzelnen Schichten behandelt. Die Puffer­ schicht bzw. -zone 20 wird typisch mit derselben Zusammen­ setzung undotiert hergestellt und vorzugsweise mit einer Dicke zwischen etwa 4 und 6 Mikrometern aufgebracht. Die Absorptionszone 24 wird typisch aus einem Material zusammen­ gesetzt, das Licht bei der interessierenden Wellenlänge im Bereich zwischen etwa 1100 und 1700 nm absorbiert. Zu den in diesem Sinne geeigneten Materialien gehören In_0,53Ga_0,47As, welches bei Wellenlängen von weniger als etwa 1,650 nm absorbiert und In _x Ga_1-x As _y P_1-y , welches Licht mit Wellenlängen unterhalb einer durch Wahl von x und y bestimmten Maximalwellenlänge absorbiert. Letztere kann beispielsweise bestimmt werden nach den Angaben in der Zeitschrift "The Journal of Electronic Materials", Band 9 (1980), 977 (Olsen et al). Die Absorptionszone 24 soll vorzugsweise leicht ν-leitend sein und typisch als undo­ tiertes Material, welches weniger als etwa 3×10¹⁵ Donato­ ren/cm³, insbesondere etwa 1 bis 2×10¹⁵ Donatoren/cm³, enthält, niedergeschlagen werden; (das Symbol bedeutet N mit geringerer Dotierstoffkonzentration als üblich).

Die Absorptionszone 24 soll im allgemeinen dicker als etwa 2 Mikrometer sein und eine Dicke in der Größenordnung von etwa 6 Mikrometern besitzen, um eine vollständige Absorp­ tion des auftreffenden Lichts zu erhalten.

Die Aktivzone 28 wird typisch aus einem Halbleitermaterial, wie InP, mit einer Überschußladungsträgerkonzentration von weniger als etwa 3×10¹⁵/cm³, vorzugsweise zwischen etwa 0,5 und 2×10¹⁵/cm³, aufgebaut. Die Dicke der Aktivzone 28 zwischen dem PN-Übergang 40 und dem Heteroübergang 26 wird typisch zwischen etwa 0,5 und 1,5 Mikrometern gewählt.

Die Zentralzone 32 besitzt typisch N-Leitungen und enthält Ladungsträger in einer Flächen-Überschußkonzentration ober­ halb der Hintergrundkonzentration. Diese Zentralzone 32 wird typisch mit Silizium dotiert, welches in der Aktivzone 28 eingebettet ist, so daß sein Konzentrationszentrum mit Abstand entweder in der Nähe oder weiter weg von dem PN-Übergang 40 liegt und sich durch den Heteroübergang 26 hindurch in die Absorptionszone 24 erstreckt. Die Ausdeh­ nung in seitlicher Richtung der Zentralzone 32 - also die Erstreckung im wesentlichen parallel zu den Übergängen 26 und 40 - wird kleiner als diejenige der Deckzone 38 ge­ halten.

Die Deckzone 38 wird typisch aus einem lichtdurchlässigen Halbleitermaterial, z.B. P-leitendem InP, zusammengesetzt, das einen Überschuß von etwa 10¹⁸ Akzeptoren/cm³ enthält und eine Dicke zwischen etwa 3 und 3,5 Mikrometern besitzt.

Der erste elektrische Kontakt 46 wird typisch aus einer Gold/Zink-Legierung aufgebaut, die durch Vakuumaufdampfen aufgebracht wird, wenn die Deckzone P-leitend ist. Außerdem wird der erste elektrische Kontakt 46 vorzugsweise so ge­ formt, daß Licht durch ihn hindurch und durch den Teil der Deckzone 38 oberhalb der Zentralzone 32 fallen kann. Der zweite elektrische Kontakt 48 wird typisch aus einer Gold/Zinn-Legierung hergestellt und ebenfalls durch Vakuum­ aufdampfen aufgebracht, wenn das Substrat 14 N-leitend ist.

Die Passivierschicht 42 wird typisch aus einem Material, wie Siliziumdioxid (SiO₂) Borphosphorsilikat-Glas oder Si­ liziumnitrid (Si₃N₄) durch Verdampfen, chemisches Aufdamp­ fen oder ein plasma-unterstütztes Niederschlagsverfahren abgeschieden.

Die verschiedenen Zonen des Halbleiterkörpers 12 können nacheinander auf einer Substratoberfläche unter Verwendung von Flüssigphasen- oder - vorzugsweise - Dampfphasenepi­ taxie-Verfahren gebildet werden. Geeignete Verfahren werden in der US-PS 41 16 733 oder in dem Buch von Olsen "GaInAsP Alloy Semiconductors", T.P. Pearsall, Editor, John Wiley & Sons, New York 1982, Seiten 11 bis 41, beschrieben.

Gemäß Fig. 3 wird die Fotodiode 10 durch aufeinanderfolgen­ des Bilden der Pufferschicht 20, der Lichtabsorptions­ schicht 24 und eines typisch zwischen 0,1 und 0,3 Mikrome­ ter dicken ersten Teils 60 der Aktivschicht 20 hergestellt. Anschließend werden Leitungsmodifizierer in eine Oberseite 62 des ersten Teils 60, vorzugsweise durch Ionenimplanta­ tion, eingebettet. Die Einbettung erfolgt in einen Zentral­ bereich 64 der Oberseite 62, und zwar bis zu einer Tiefe von bis zu 0,1 Mikrometern. Daraufhin wird nach Fig. 4 ein zweiter Teil 68 der Aktivschicht 28 auf der Oberseite 62 bis zu einer Dicke zwischen etwa 3 und 6 Mikrometern gebil­ det. Dann werden Leitungsmodifizierer des entgegengesetzten Typs, typisch durch Diffusion, in eine Oberseite 70 des zweiten Teils 80 eingebettet, um die Deckzone 38 oberhalb des Zentralteils 66 herzustellen. Die Überschuß-Leitungs­ modifizierer-Konzentration in der Zentralzone 66 diffun­ diert während nachfolgender Hochtemperaturbehandlungsschrit­ te in den zweiten Teil 68 und in die Absorptionszone 24.

Zum Bilden des Fotodetektors 10 nach Fig. 2 wird die Deck­ zone 38 typisch auf die dem PN-Übergang 40 entsprechende Oberseite der Aktivzone 28 aufgebracht; daraufhin werden die konturierten Seitenwandungen 52 unter Verwendung von Standard-Fotolithographie- und Ätztechniken geformt.

Bei Betrieb des erfindungsgemäßen Fotodetektors wird an die elektrischen Kontakte 46 und 48 eine Sperrvorspannung an­ gelegt. Die Verarmungszone längs der Linie A-A von Fig. 1 vergrößert sich mit steigender Spannung; wenn das elektri­ sche Feld einen Wert zwischen etwa 2 und 4×10¹⁵ V/cm er­ reicht, ist die Aktivzone 28 angrenzend an den PN-Übergang 40 vollständig verarmt. Eine weitere Erhöhung der angeleg­ ten Spannung führt dazu, daß sich die Verarmungszone in die Absorptionszone 24 hinein ausdehnt; dort steigt das elek­ trische Feld an und es wird an dem PN-Übergang 14 ein für einen Lawinendurchbruch ausreichendes elektrisches Feld E _M erreicht. Wenn ein steiler PN-Übergang vorausgesetzt wird, beträgt das maximale elektrische Feld E _M längs der Linie A-A von Fig. 1, wenn sich die Verarmungszone in die Ab­ sorptionszone 24 hinein erstreckt:

In dieser Formel bedeutet q die elektronische Ladung, ε ist die Dielektrizitätskonstante, N _A ist die Volumenkon­ zentration des Leitungsmodifizierers in der Aktivzone 28, x ist die Dicke der Aktivzone zwischen dem PN-Übergang 40 und der Oberseite 26 der Absorptionszone 24, N ₀ ist die ein­ gebettete Flächenkonzentration der Leitungsmodifizierer der Zentralzone 32, N _t ist die Volumenkonzentration der Lei­ tungsmodifizierer und w _c ist die Dicke der Verarmungszone in der Absorptionszone 24. N ₀ liegt typisch zwischen etwa 1,5 und 3×10¹²/cm², vorzugsweise zwischen 2 und 2,5× 10¹²/cm². Die ersten beiden Terme repräsentieren das elek­ trische Feld, welches zum Verarmen der Aktivzone 28 ein­ schließlich der Zentralzone 32 notwendig ist. Wenn bei­ spielsweise das elektrische Feld für eine Lawinenverviel­ fachung annähernd 4,5×10⁵ V/cm beträgt, dann liegt das Feld zum Verarmen der Aktivzone 28 vorzugsweise zwischen etwa 2,5 und 3,0×10⁵ V/cm. Diese elektrische Feldvertei­ lung wird als Voll-Linie unter der Bezeichnung A-A in Fig. 5 dargestellt, dabei entsprechen die Ziffern der Abszisse den mit diesen Bezugsziffern versehenen Teilen des Fotode­ tektors 10 nach Fig. 1. Die Gegenwart der implantierten, in die Absorptionszone 24 überlappenden Zentralzone 32 ver­ ursacht einen Anstieg des elektrischen Feldes in einem en­ gen Bereich der Absorptionszone unmittelbar angrenzend an den Heteroübergang 26.

Die an die Zentralzone 32 angrenzende und sie umgebende periphere Zone verarmt bei Anlegen der Sperrvorspannung ebenfalls vollständig. Da jedoch hier eine Zentralzone 32 fehlt, ist das maximale elektrische Feld (E _M ) längs der Linie B-B von Fig. 1 kleiner als längs der Linie A-A und ebenfalls kleiner als das für eine Lawinenvervielfachung erforderliche Feld. Das elektrische Spitzenfeld E in der peripheren Zone ist, wenn sich die Verarmungszone in die Absorptionszone 26 hinein erstreckt:

Darin bedeutet wp die Dicke der Verarmungszone in der Ab­ sorptionszone 24 an der Peripherie. Diese elektrische Feld­ verteilung wird als gestrichelte Kurve B-B in Fig. 5 dar­ gestellt.

Fig. 6 zeigt die Störstellendichte des Fotodetektors. Aus diesem Diagramm ergibt sich, daß das zum Bilden der Zentral­ zone 32 implantierte Silizium über den Heteroübergang 26 diffundiert wird, da die untere Grenzfläche 33 der Zentral­ zone 32 sich über den Heteroübergang 26 hinweg erstreckt. In Fig. 6 wird eine Entfernung d zwischen dem Zentrum 27 der implantierten Zentralzone 32 und dem Heteroübergang 26 angegeben. Diese Entfernung d liegt vorzugsweise in dem Bereich zwischen 0 und 0,2 Mikrometern. Die Siliziumimplan­ tation besitzt bei 27 eine Quasi-Gaußspitze mit einer Stan­ dardabweichung von etwa 0,2 Mikrometern.

Es wird angenommen, daß das implantierte Silizium der Zen­ tralzone 32, das sich von der Aktivzone 28 durch den Hetero­ übergang hindurch erstreckt, und das resultierende vordere Feld an dem Heteroübergang 26 verantwortlich für die beob­ achtete kurze Ansprechzeit sind. Die Wirkungsweise scheint von derjenigen einer quaternären Zwischenschicht 25 aus InGaAsP nach Fig. 7a und b abzuweichen. Die Zwischenschicht 25 wird danach zwischen der Aktivzone 28 und der Absorp­ tionszone 24 gesandwiched. Es ist bekannt, daß die quater­ näre Schicht kurze Ansprechzeiten, die als Folge der Diskon­ tinuität im Valenzband an dem Heteroübergang auftreten, minimieren kann. Die quaternäre Schicht 25 würde einen Teil der gesamten Absorptionszone 24 und der Zentralzone 32 bil­ den und würde durch den ersten Heteroübergang hindurch in die quaternäre Schicht und bei sehr dünnen quaternären Schichten sogar in die Absorptionsschicht 24 hinein reichen.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Kombination der Zentralzone 32 und der quaternären Schicht 25 zu noch kürze­ ren Ansprechzeiten führt. In Fig. 7a erstreckt sich die Zentralzone 32 durch den Heteroübergang hindurch in die quaternäre Schicht 25. In Fig. 7b ist die quaternäre Schicht relativ dünn und die Zentralzone 32 reicht durch die quaternäre Schicht 25 hindurch in die Absorptions­ schicht 24 hinein.

Nach Vorstehendem bezieht sich die Erfindung auf einen Ava­ lanche-Fotodetektor mit einer Ladungsvervielfacher-Zone, die räumlich von der Detektoroberfläche abgesetzt ist. Die­ ser Fotodetektor enthält eine Lichtabsorptionszone 24, eine Aktivzone 28 auf und mit Heteroübergang 26 zu der Ab­ sorptionszone 24, ferner eine eine größere Störstellendich­ te als der Rest der Aktivzone 28 aufweisende Zentralzone 32, die innerhalb der Aktivzone 28 angeordnet ist, sich aber in die Lichtabsorptionszone 24 hinein erstreckt und schließlich eine Deckzone 38 auf der Aktivzone 28, aber mit entgegengesetztem Leitungstyp. Die Deckzone 38 erstreckt sich in Richtung quer zur Schichtenfolge weiter seitlich als die Zentralzone 32. Ein Fotodetektor 10 mit einer Zentralzone 32, die sich über den zwischen der Aktivzone 28 und der Absorptionszone 24 vorgesehenen Heteroübergang 26 erstreckt, besitzt Ansprechzeiten, die vergleichbar mit den Ansprechzeiten von Fotodetektoren sind, die zwischen der Aktivzone und der Absorptionszone eine quaternäre Schicht besitzen. Im Rahmen der Erfindung ist jedoch eine solche schwierig zu züchtende quaternäre Schicht nicht erforderlich.

Claims (10)

1. Avalanche-Fotodetektor mit einem Halbleiterkörper (12) mit einer Lichtabsorptionszone (24) des einen, ersten Leitungstyps, mit einer mit einem Heteroübergang (26) flächig auf der Lichtabsorptionszone (24) liegenden Aktivzone (28) des ersten Leitungstyps, und mit einer mit einem PN-Übergang (40) flächig auf der Aktivzone (28) liegenden Deckzone (38) des zweiten Leitungstyps, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aktivzone (28) mit Abstand von der Deckzone (38) eine sich durch den He­ teroübergang (26) hindurch in die Lichtabsorptionszone (24) hineinerstreckende Zentralzone (32) des ersten Leitungstyps vorgesehen ist und daß die Zentralzone (32) eine größere Störstellendichte als die Aktivzone (28) sowie eine kleinere Querausdehnung als die Deck­ zone (38) besitzt.

2. Fotodetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächendichte der Leitungsmodifizierer in der Zentralzone (32) zwischen etwa 1,5 und 3×10¹²/cm² liegt.

3. Fotodetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächendichte der Leitungsmodifizierer in der Zentralzone (32) etwa 2,0 bis 2,5×10¹²/cm² beträgt.

4. Fotodetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralzone (32) mit 0 bis 0,2 Mikrometern Abstand von dem Heteroübergang (26) implantiert ist und sich durch den Heteroübergang (26) hindurch erstreckt.

5. Fotodetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lichtabsorptionszone (24) eine zwischen ihr und der Aktivzone (28) gesandwichte, qua­ ternäre Schicht (25) des ersten Leitungstyps (N) ge­ hört.

6. Fotodetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zentralzone (32) in die quaternäre Schicht (25) hinein erstreckt.

7. Fotodetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zentralzone (32) durch die quaternäre Schicht (25) in die Absorptionsschicht (24) hinein erstreckt.

8. Fotodetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionszone (24) über ei­ ner Oberseite (16) eines Substrats (14) liegt.

9. Fotodetektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite (16) des Substrats (14) eine Pufferschicht (20) liegt und daß die Absorptionszone (24) auf einer Oberseite (22) der Pufferschicht (20) liegt.

10. Fotodetektor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Substrat (14) aus N-leitendem InP, die Absorptionsschicht (24) aus ν-leitendem Ma­ terial, nämlich In_0.53Ga_0.47As oder In _x Ga_1-x As _y P_1-y , mit x, y = 0 bis 1, die Aktivzone (28) aus ν-leiten­ dem InP und die Deckzone (38) aus P-leitendem InP bestehen.