DE4039380C2 - Halbleiterphotodetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterphotodetektor mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt ein typisches Beispiel eines derartigen Halbleiterphotodetektors in Form einer üblichen InGaAs-Planarphotodiode. Auf einer Oberfläche eines InP-Substrats 1 vom n⁺-Typ sind eine InP-Pufferschicht 2 vom n⁻-Typ, eine lichtabsorbierende InGaAs-Schicht 3 vom n⁻-Typ und eine InP-Fensterschicht 4 vom n⁻-Typ in einem Stapel in der genannten Reihenfolge ausgebildet, wobei die Schicht 2 mit dem Substrat 1 in Kontakt steht. Von einem Bereich der Oberfläche der n⁻-Typ-InP-Fensterschicht 4 ist ein Störstel­ lenstoff vom p-Typ, wie Zn eindiffundiert, um den Leitfähig­ keitstyp von Bereichen der Fenster- und lichtabsorbierenden Schichten 4 und 3 umzukehren und dadurch einen Bereich mit umgekehrtem Leitfähigkeitstyp, d. h. einen Bereich 5 vom p⁺- Typ zu bilden. Der Boden des p⁺-Typ-Bereichs 5 erstreckt sich in die lichtabsorbierende n⁻-Typ-InGaAs-Schicht 3. Eine unterbrochene Linie 12 in Fig. 1 bedeutet die Front einer Verarmungsschicht 3a. In dem illustrierten Fall sorgt die Front 12 im wesentlichen für einen p-n-Übergang zwischen dem p⁺-Typ-Bereich 5 und der n⁻-Typ-InP-Fensterschicht 4 und der lichtabsorbierenden n⁻-Typ-InGaAs-Schicht 3.

Ein die Oberfläche schützender isolierender Film 6, wie ein Film aus Siliziumnitrid (SiN) ist beispielsweise durch ein Plasma-CVD-Verfahren (chemisches Dampfniederschlagsverfahren) gebildet, um die n⁻-Typ-InP-Fensterschicht zu bedecken, wobei mindestens der Bereich unbedeckt gelassen wird, der einen lichtaufnehmenden Bereich 11 ergibt. In ohmschem Kontakt mit dem Bereich 5 vom p⁺-Typ in der Öffnung des Isolierfilms 6, wo der lichtaufnehmende Bereich 11 vorgesehen ist, ist eine positive Elektrode 7 ausgebildet. Auch ein metallischer, lichtsperrender Film 8 ist über den Isolierfilm 6 ausgebildet, wobei zwischen der positiven Elektrode 7 und dem lichtsperrenden Film 8 ein Zwischenraum 9 vorgesehen ist, um für eine elektrische Isolierung zwischen diesen zu sorgen. Auf der gegenüberliegenden Ober­ fläche des n⁺-Typs-InP-Substrats 1 ist eine negative Elektrode 10 in galvanischem Kontakt mit dem Substrat 1 aus­ gebildet.

Bei dieser planaren Photodiode tritt das auf den lichtauf­ nehmenden Bereich 11 auftreffende Licht durch die Fenster­ schicht 4 und ein wesentlicher Teil des Lichts wird durch die lichtabsorbierende Schicht 3, insbesondere durch die Verarmungsschicht 3a absorbiert. Durch die Absorption von Licht in der Verarmungsschicht 3a erzeugte Ladungsträger 31, die durch Punkte dargestellt sind, werden durch das Raumfeld im Verarmungsbereich 3a beschleunigt. Somit rufen die Ladungsträger eine Driftstromkomponente hervor, die sehr schnell auf ein Eingangslichtsignal anspricht und als ein zwischen den Elektroden 7 und 10 fließendes auf Licht an­ sprechendes elektrisches Signal erfaßt wird.

Auf andere Bereiche, wie den Zwischenraum 9 zwischen der Elektrode 7 und dem lichtsperrenden Film 8 der Einrichtung einfallendes Licht wird durch andere Bereiche der lichtabsorbierenden Schicht als die Verarmungsschicht 3a ab­ sorbiert, wodurch Ladungsträger 32 erzeugt werden, die durch kleine Kreise dargestellt sind. Die Ladungsträger 32 diffun­ dieren und erreichen die Front 12 der Verarmungsschicht oder den p-n-Übergang und sind daher in dem Detektionsstrom als eine Diffusionsstromkomponente enthalten. Die Diffusions­ stromkomponente wird aufgrund des Gradienten der räumlichen Dichte der Ladungsträger 32 erzeugt und daher ist die Ge­ schwindigkeit der Bewegung der Ladungsträger 32, die die Diffusionsstromkomponente hervorrufen, wesentlich geringer als die der Ladungsträger 31, die die Driftstromkomponente hervorrufen. Dies bewirkt eine Verminderung des Ansprechens der Einrichtung auf das Eingangslichtsignal.

Eine Photodiode, die von dem oben beschriebenen Nachteil frei ist, d. h. einem langsamen Ansprechen auf ein Eingangs­ lichtsignal der üblichen in Fig. 1 dargestellten Einrichtung, ist beispielsweise aus der japanischen Offenlegungsschrift 55-1 40 275 bekannt. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des hauptsächlichen Bereichs der in dieser japanischen Anmeldung beschriebenen Photodiode. Ent­ sprechende Bereiche der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Photodioden sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht weiter beschrieben. Eine positive Elektrode 71 ist in galvanischem Kontakt mit dem p⁺-Typbereich 5 inner­ halb der Öffnung in dem Isolierfilm 6 ausgebildet, wo der lichtaufnehmende Bereich 11 wie bei der Photodiode gemäß Fig. 1 vorgesehen ist. Ein Teil der positiven Elektrode 71 erstreckt sich über eine Öffnung 23 in einem Drahtkontak­ tierungsbereich hinaus, um eine Verlängerung 22 zu bilden. Ein Isolierfilm 21 aus beispielsweise einem Phosphosilikat­ glas (PSG) ist über dem Isolierfilm 6 und der positiven Elektrode 71 aufgebracht. Über dem Isolierfilm 21 ist ein metallischer, lichtsperrender Film 22 ausgebildet. Die Öffnung 23 zur Drahtkontaktierung ist durch den Isolierfilm 21 und den lichtsperrenden Film 22 gebildet. Ein Anschluß­ draht ist in der Öffnung 23 mit der positiven Elektrode 71 verbunden.

Bei der in Fig. 2 gezeigten planaren Photodiode ist der Boden der Öffnung 23 für die Drahtkontaktierung durch die Verlängerung 72 der positiven Elektrode 71 verschlossen und daher wird in die Öffnung 23 einfallendes Licht vollständig abgesperrt. Dementsprechend tritt nur Licht, das auf dem lichtaufnehmenden Bereich 11 auftritt, durch die Fenster­ schicht und erreicht die Verarmungsschicht 3a in der licht­ absorbierenden Schicht 3 und daher werden nur Ladungsträger 31, die im wesentlichen zur Bildung der Driftstromkomponente beitragen, erzeugt. Eine Erzeugung von Ladungsträgern in Bereichen der lichtabsorbierenden Schicht 3, die von der Verarmungsschicht 3a verschieden sind, wird vermieden und daher wird im wesentlichen keine Diffusionsstromkomponente erzeugt. Folglich kann die Verminderung des Ansprechens verhindert werden, die andernfalls durch eine Diffusions­ stromkomponente bewirkt werden würde.

Obwohl die der Diffusionsstromkomponente zuzuschreibende Verschlechterung des Ansprechens vermieden werden kann, hat die planare Photodiode nach Fig. 2 den Nachteil, daß sie zusätzliche Schritte zur Bildung des Isolierfilms 21, des metallischen lichtsperrenden Films 22 und der Öffnung 23 für die Drahtkontaktierung notwendig macht. Die Hinzufügung sol­ cher Herstellungsschritte erhöht die Herstellungskosten. Ein weiterer Nachteil des Aufbaus gemäß Fig. 2 ist, daß eine große parasitäre elektrostatische Kapazität zwischen dem me­ tallischen lichtsperrenden Film 22 und der positiven Elek­ trode 71 gebildet wird, die die elektrische Zeitkonstante vergrößert. Die Vergrößerung der elektrischen Zeitkonstante verkleinert die Ansprechgeschwindigkeit des Ausgangssignals der Einrichtung auf das Eingangslichtsignal.

Daher ist die Aufgabe gestellt, eine Halbleiterphotodiode zu schaffen, die von den oben beschriebenen Nachteilen der üblichen Einrichtungen frei ist, indem auf andere Bereiche der Einrichtung als einen vorgegebenen lichtaufnehmenden Be­ reich einfallendes Licht vollständig abgesperrt wird, die Bildung eines eine Zunahme an parasitärer Kapazität bewirkenden lichtsperrenden Films verhindert wird und auch die Notwendigkeit vermieden wird, die Anzahl der Herstellungschritte gegenüber der Einrichtung gemäß Fig. 1 zu vergrößern.

Ausgehend von einem Halbleiterphotodetektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines ersten Beispiels eines herkömmlichen Halbleiterphotodetektors;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines zweiten Beispiels eines herkömmlichen Halbleiterphotodetektors;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Photodetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die einen Querschnitt längs der Linie III-III in Fig. 4 darstellt;

Fig. 4 eine Draufsicht des in Fig. 3 dargestellten Halbleiterphotodetektors, die von der Seite des lichtaufnehmenden Bereichs aus gesehen ist;

Fig. 5 und 6 eine Beziehung zwischen der Größe d der Über­ lappung des metallischen lichtsperrenden Films mit dem Teil der Einrichtung gemäß den Fig. 3 und 4 innerhalb einer durch die Front der Verarmungsschicht definierten Grenze und eine parasitäre Streukapa­ zität;

Fig. 7 das Ansprechen des erfindungsgemäßen Halbleiterphoto­ detektors auf ein Eingangslichtsignal; und

Fig. 8 das Ansprechen eines Halbleiterphotodetektors, der keinen metallischen lichtsperrenden Film enthält, auf ein Eingangslichtsignal.

Bezugnehmend auf die Fig. 3 und 4 wird eine Halbleiter­ photodetektoreinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Form einer planaren Photodiode beschrieben. Für gleiche Komponeten in den Fig. 1, 3, 4 werden die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Die planare Photodiode nach Fig. 3 enthält, wie die in Fig. 1 gezeigte herkömmliche Photodiode, eine InP-Pufferschicht 2 vom n-Typ, eine lichtabsorbierende InGaAs-Schicht 3 vom n⁻- Typ und eine InP-Fensterschicht 4 vom n⁻-Typ, die in der genannten Reihenfolge in einem Stapel auf einer Oberfläche eines InP-Substrats 1 vom n⁺-Typ angeordnet sind, wobei die n-Typ-Pufferschicht 2 das Substrat 1 kontaktiert. Auf die gegenüberliegende Oberfläche des Substrats 1 ist mittels beispielsweise eines eutektischen AuGe-Lots eine negative Elektrode 10 aus Gold angebracht. Ein p-Typ-Störstellen­ stoff, wie Zn ist von einem Teil der Oberfläche der n⁻-Typ- InP-Fensterschicht 4 in dem Schichtenstapel eindiffundiert, um den Leitfähigkeitstyp von Teilen oder Bereichen der Fensterschicht 4 und der lichtabsorbierenden Schicht 3 umzukehren und einen Bereich 5 mit umgekehrtem, p⁺-Leit­ fähigkeitstyp zu bilden, der sich von der Oberfläche der Fensterschicht 4 durch die Fensterschicht 4 in die licht­ absorbierende Schicht 3 erstreckt. Eine unterbrochene Linie 12 bezeichnet die Front einer Verarmungsschicht 3a, die für einen im wesentlichen p-n-Übergang zwischen dem p⁺-Typ- Bereich 5 umgekehrter Leitfähigkeit und der n⁻-Typ-InP- Fensterschicht 4 und der lichtabsorbierenden n⁻-Typ-InGaAs Schicht 3 sorgt.

Ein die Oberfläche schützender Isolierfilm 6, der ein dielektrischer Film aus z. B. Siliziumnitrid (SiN) oder Siliziumoxid (SiO₂) ist, ist mittels beispielsweise eines Plasma-CVD-Verfahrens erzeugt, um die Oberfläche der n⁻-Typ- InP-Fensterschicht 4 zu bedecken, wobei mindestens ein Ober­ flächenbereich unbedeckt bleibt, der eine lichtaufnehmende Fläche oder einen lichtaufnehmenden Bereich 11 ergibt. Mit anderen Worten wird für die lichtaufnehmende Fläche 11 in dem Isolierfilm 6 eine Öffnung gelassen. In der Öffnung ist eine einen Stapel aus Ti- und Au-Schichten enthaltende positive Ti/Au-Elektrode 7 ausgebildet, um einen galvanischen Kontakt mit dem p⁺Typ-Bereich 5 umgekehrter Leitfähigkeit herzustellen. Die positive Elektrode 7 kann direkt mit dem p⁺-Typ-Bereich 5 in galvanischem Kontakt stehen oder über eine galvanische Kontaktschicht, die InGaAs oder InGaAsP vom p-Typ enthält, um für einen guten gal­ vanischen Kontakt zu sorgen.

Über den Isolierfilm 6 ist ein metallischer Film 8 zum Absperren von Licht gebildet, wobei ein Zwischenraum oder Abstand 9 zwischen dem metallischen Film 8 und der positiven Elektrode 7 vorgesehen ist, so daß diese voneinander elek­ trisch isoliert sind. Der metallische lichtabsperrende Film 8 ist in einer solchen Form ausgebildet, daß seine der po­ sitiven Elektrode 7 zugewandte innere Kante mit der durch die Front 12 definierten äußeren Peripherie der Verarmungs­ schicht 3a vertikal ausgerichtet ist oder sich innerhalb dieser befindet. Mit anderen Worten ist die innere Kante des metallischen lichtabsperrenden Films 8 näher bei der licht­ aufnehmenden Fläche 11 als die Front 12 der Verarmungs­ schicht. Das bedeutet, daß die innere Kante des metallischen Films 8 sich nicht außerhalb der Front 12 der Verarmungs­ schicht befindet. In Fig. 3 bedeutet die horizontale Ent­ fernung d zwischen der inneren Kante des metallischen licht­ absperrenden Films 8 und der die Front 12 der Verarmungs­ schicht anzeigenden unterbrochenen vertikalen Linie die Größe der Überlappung des Films 8 mit dem Teil der Ein­ richtung innerhalb der durch die Front 12 definierten Grenze. Wenn die innere Kante des metallischen lichtab­ sperrenden Films 8 sich in vertikaler Ausrichtung mit Front 12 der Verarmungsschicht befindet, ist die Größe der Über­ lappung d somit null. Wenn die innere Kante des metallischen lichtabsperrenden Films sich innerhalb der durch die Front 12 der Verarmungsschicht definierten Grenze befindet, d < 0, überlappt der metallische lichtabsperrende Film 8 die Ver­ armungsschicht 3a oder sowohl die Verarmungsschicht 3a und den p⁺-Typ-Bereich 5 geringfügig. Wenn der metallische lichtabsperrende Film 8 einen Teil des Bereichs 5 mit um­ gekehrtem Leitfähigkeitstyp zu weit überlappt, wird zwischen diesem eine parasitäre Kapazität gebildet, die zu groß ist als daß sie vernachlässigt werden könnte. Dementsprechend ist ein geeigneter Wert für d ungefähr null bis 5 µm.

Fig. 4 ist eine Draufsicht der planaren Photodiode nach Fig. 3. Ein Teil der Elektrode 7 steht nach außen über, um eine Anschlußfläche 13 zur Drahtkontaktierung zu bilden. Der Bereich 5 von umgekehrtem Leitfähigkeitstyp und die Front 12 der Verarmungsschicht stehen ebenfalls in ent­ sprechender Weise nach außen über. Bezugnehmend auf die Fig. 5 und 6 soll die Beziehung zwischen der oben be­ schriebenen Größe d der Überlappung und der parasitären Streukapazität kurz erläutert werden.

In Fig. 5 ist d die Gesamtgröße der Überlappung des Films 8 mit dem Teil der Schichten innerhalb der durch die Front 12 der Verarmungsschicht definierten Grenze und d₀ die Größe der Überlappung des Films 8 mit dem p⁺-Typ-Bereich 5. C_d ist die Kapazität der Verarmungsschicht 3a, C₁ ist die Kapazität der Gesamtüberlappung und C₂ ist die Kapazität des metal­ lischen lichtabsperrenden Films 8. Wie aus Fig. 6 ersicht­ lich, läßt sich die durch die Kombination der Kapazitäten C_d, C₁ und C₂ geschaffene Gesamtkapazität C_T wie folgt ausdrücken:

Die Fläche der Überlappung ist klein gegenüber der Gesamt­ fläche des metallischen lichtabsperrenden Films 8, so daß C₁ « C₂ und daher der Ausdruck (1) abgeändert werden kann in

C_T ≃ C_d + C₁ (2)

Aus dem Ausdruck (2) wird verständlich, daß zur Verminderung der Gesamtkapazität C_T es notwendig ist, die durch die Gesamtüberlappung hervorgerufene Kapazität C₁ zu verklei­ nern. Zum Reduzieren der Gesamtkapazität C_T und auch zum Reduzieren der Menge des von dem Teil der lichtabsor­ bierenden Schicht 3, der von der Verarmungsschicht 3a verschieden ist, absorbierten Lichts, ist jedoch anzunehmen, daß geeigneterweise d₀ = 0 oder 0 d 5 µm, wenn man die Größenabweichungen berücksichtigt, die während des Her­ stellungsvorgangs in den photolithograhischen Schritten auftreten können. Wenn der Durchmesser ª der lichtauf­ nehmenden Fläche 11 kleiner ist als der Wert in dem folgenden Beispiel, beispielsweise wenn er ungefähr 50 µm beträgt, ist es wünschenswert, eine niedrigere obere Grenze für d anzusetzen.

Die Abmessungen und die Konzentrationen der Störstellen­ stoffe in verschiedenen Bereichen eines Ausführungsbeispiels der Photodiode werden folgend angegeben:

Durchmesser ª der lichtaufnehmenden Fläche 11:|200 µm
Durchmesser b der Anschlußfläche 13 für die Drahtkontaktierung:	80 µm
Größe c des Chips:	500 µm × 500 µm
Breite d₁ der Elektrode 7:	4 µm
Breite d₂ des Zwischenraums 9:	5 µm
Leitungsträgerkonzentration des Substrats 1:	ungefähr 5 × 10¹⁸ cm-3 oder ähnl.
Trägerkonzentration der Pufferschicht 2:	ungefähr 5 × 10¹⁵ cm-3 oder ähnl.
Trägerkonzentration der lichtabsorbierenden Schicht 3:	1 × 10¹⁶ cm-3 oder kleiner,
	vorzugsweise 1 × 10¹⁵ cm-3 oder kleiner
Trägerkonzentration der Fensterschicht 4:	1 × 10¹⁶ cm-3 oder kleiner,
	vorzugsweise 1 × 10¹⁵ cm-3 oder kleiner
Trägerkonzentration des p⁺-Typ-Bereichs 5 umgekehrter Leitfähigkeit:	ungefähr 1 × 10¹⁸ ∼ 1 × 10¹⁹ cm-3 oder ähnlich

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte erfindungsgemäße planare Photodiode arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie die in Fig. 1 gezeigte herkömmliche Photodiode. Auf die lichtaufnehmende Fläche 11 auftretendes Licht tritt durch den p⁺-Typ-Bereich 5 umgekehrter Leitfähigkeit in die Fensterschicht 4 und wird im wesentlichen von der Ver­ armungsschicht 3a der lichtabsorbierenden Schicht 3 ab­ sorbiert. Durch die Absorption von Licht in der Verarmungs­ schicht 3a erzeugte, durch Punkte dargestellte Ladungsträger 31 werden durch das Raumfeld in der Verarmungsschicht 3a beschleunigt und zwischen den Elektroden 7 und 10 als eine auf das Einfallslicht ansprechende Driftstromkomponente erfaßt. Gemäß der vorliegenden Erfindung, weil d so gewählt wird, daß es 0 ist, tritt auch auf den Zwischenraum 9 auftreffendes Licht durch den p⁺-Typ-Bereich 5 hindurch und wird von der Verarmungsschicht 3a in der lichtabsorbierenden Schicht 3 absorbiert oder es tritt durch die Verarmungs­ schicht in der Fensterschicht 4 um den p⁺-Typ-Bereich 5 in die Verarmungsschicht 3a in der lichtabsorbierenden Schicht 3 ein und wird von der Verarmungsschicht 3a absorbiert. Somit sind diese durch die Absorption des durch den Zwischenraum 9 einfallenden Lichts erzeugten Ladungsträger vom gleichen Typ wie die Ladungsträger 31 und werden daher ebenfalls durch das Raumfeld in der Verarmungsschicht 3a beschleunigt und zwischen den Elektroden 7 und 10 als Drift­ stromkomponente detektiert. In der erfindungsgemäßen Photo­ diode können in Bereichen der lichtabsorbierenden Schicht 3, die von der Verarmungsschicht 3a verschieden sind, auch Ladungsträger wie die in Fig. 1 dargestellten Ladungsträger 32, welche als Diffusionsstromkomponente erfaßt werden, erzeugt werden. Bei der erfindungsgemäßen Photodiode wird jedoch im wesentlichen kein Licht in andere Bereiche als der Verarmungsschicht 3a absorbiert und daher gibt es nur sehr wenige Ladungsträger 32, die als Diffusionsstrom erfaßt werden könnten, verglichen mit den Ladungsträgern 31, die als Driftstromkomponente erfaßt werden, und sind daher praktisch vernachlässigbar. Dementsprechend ist in dem zwischen den Elektroden 7 und 10 erfaßbaren Strom im wesent­ lichen keine Diffusionsstromkomponente enthalten, die eine Verringerung der Ansprechgeschwindigkeit bewirken könnte. Folglich ist bei der erfindungsgemäßen Photodiode die An­ sprache des Ausgangs auf das Eingangslichtsignal sehr schnell.

Fig. 7a zeigt das Ansprechen des lichtinduzierten Stromes auf ein in Fig. 7b gezeigtes Eingangslichtimpulssignal der in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Photodiode, bei der die Größe der Überlappung des metallischen lichtabsper­ renden Films 8 mit dem p⁺-Typ-Bereich 5 umgekehrter Leit­ fähigkeit oder der Verarmungsschicht 3a null ist, d. h. d = 0. Fig. 8a zeigt das Ansprechen des lichtinduzierten Stroms auf ein gleiches Eingangslichtimpulssignal, das in Fig. 8b gezeigt ist, für eine Photodiode, die den gleichen Aufbau hat wie die in Fig. 3 gezeigte Photodiode mit der Ausnahme, daß sie den lichtabsperrenden Film 8 nicht enthält. Es hat sich erwiesen, daß eine Photodiode mit gleichem Aufbau wie die planare Photodiode gemäß Fig. 3, die jedoch den metallischen lichtabsperrenden Film 8 nicht enthält, im wesentlichen das gleiche Ansprechverhalten zeigt wie die in Fig. 1 dargestellte herkömmliche planare Photo­ diode. Wie Fig. 1 zeigt, sind die Anstiegs- und Abfall­ zeiten kleiner als ungefähr eine Nanosekunde, wogegen die Anstiegs- und Abfallzeiten der planaren Photodiode ohne den metallischen lichtabsperrenden Film 8 und entsprechend die der herkömmlichen in Fig. 1 gezeigten planaren Photodiode ungefähr 150 Nanosekunden betragen, wie Fig. 8 zeigt.

Anders als durch Eindiffundieren eines p-Typ-Störstellen­ stoffs, wie Zn, von der Oberfläche der Fensterschicht 4 wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, kann der p⁺-Typ-Bereich 5 umgekehrter Leitfähigkeit auch durch Ionen­ implantation gebildet sein. Alternativ kann der Bereich 5 durch Festphasendiffusion von z. B. Zn in die licht­ absorbierende n⁻-Typ-InGaAs-Schicht 3 von einer Zn ent­ haltenden epitaxial gewachsenen p⁺-Typ-InP-Schicht auf der Schicht 3 gebildet sein.

Als weitere Abänderung kann ein Antireflexfilm aus z. B. SiN auf der Oberfläche der lichtabsorbierenden Schicht 11 aufgebracht sein. In einem solchen Falle sollte die Dicke t des SiN-Antireflexfilms so eingestellt sein, daß ihre Größe dem Ausdruck λ/4 = n×t genügt, wobei λ die Wellenlänge des verwendeten Lichts ist und n der Brechungsindex des SiN-Films.

Da, wie oben beschrieben, gemäß der vorliegenden Erfindung der metallische lichtabsperrende Film so geformt ist, daß das Licht durch die lichtaufnehmende Fläche 11 nur in den Bereich 5 umgekehrter Leitfähigkeit vom p⁺-Typ eintritt, werden im wesentlichen alle durch das einfallende Licht erzeugten Ladungsträger als Driftstromkomponente erfaßt und daher ein sehr schnelles Ansprechen auf das Eingangslicht­ signal erreicht. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Er­ findung besteht darin, daß weil die positive Elektrode 7 und der metallische lichtabsperrende Film 8 in der gleichen Ebene liegen, diese gleichzeitig ausgebildet werden können, indem durch einen photolithographischen Prozeß ein einziger metallischer Film in ein Muster geformt wird, der durch einen einzigen Aufdampfprozeß gebildet worden ist. Selbst­ verständlich können auch andere Techniken verwendet werden, um den einzigen metallischen Film zu bilden und mit einem Muster zu versehen. Dementsprechend kann die Anzahl der Schritte zur Herstellung des erfindungsgemäßen Photodetek­ tors gegenüber der für die in Fig. 2 gezeigte herkömmliche Einrichtung vermindert werden, so daß die Herstellungseffi­ zienz hoch ist. Somit können gemäß der vorliegenden Erfindung Halbleiterphotodetektoreinrichtungen mit sehr schnellem Ansprechen auf Eingangslichtsignale mit im wesentlichen der gleichen Anzahl von Herstellungsschritten wie bei der Herstellung der in Fig. 1 dargestellten herkömm­ lichen planaren Photodiode mit geringen Kosten hergestellt werden.

Claims (4)

1. Halbleiterphotodetektor mit:
einem Substrat (1) eines ersten Leitungstyps;
einer auf einer Oberfläche des Substrats (1) angeordneten lichtabsorbierenden Schicht (3) des ersten Leitungstyps,
einer über der lichtabsorbierenden Schicht (3) liegenden Fensterschicht (4) des ersten Leitungstyps;
einem in mindestens einem Teil der Fensterschicht (4) durch Leitungstypumwandlung ausgebildeten Bereich (5), der sich in die lichtabsorbierende Schicht (3) erstreckt;
einem auf der Fensterschicht (4) angeordneten Oberflächenschutzfilm (6), der mindestens einen Teil des umgewandelten Bereichs (5) als lichtaufnehmende Fläche (11) frei läßt;
einer ersten Elektrode (7), die auf dem Oberflächenschutzfilm (6) die lichtaufnehmende Fläche (11) umgebend angeordnet ist und in galvanischem Kontakt mit umgewandelten Bereich (5) steht;
einem auf dem Oberflächenschutzfilm (6) angeordneten metallischen lichtabsperrenden Film (8), der die erste Elektrode (7) unter Bildung eines isolierenden Zwischenraum (9) gegebener Breite umgibt; und
einer auf anderen Oberfläche des Substrats (1) galvanischem Kontakt mit ihm angeordneten zweiten Elektrode (10), dadurch gekennzeichnet, daß die der ersten Elektrode (7) zugewandte, die äußere Begrenzung des isolierenden Zwischenraums (9) bildende innere Kante des metallischen lichtabsperrenden Films (8) den p-n- Übergang zwischen dem umgewandelten Bereich (5) und der Fensterschicht (4) überlappt.

2. Halbleiterphotodetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierende Schicht (3) mit einer dazwischen angeordneten Pufferschicht (2) des ersten Leitfähigkeitstyps auf der einen Oberfläche des Substrats (1) angeordnet ist.

3. Halbleiterphotodetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Kante des metallischen lichtabsperrenden Films (8) geringfügig innerhalb des p- n-Übergangs zwischen dem Bereich (5) umgekehrten Leitfähigkeitstyps und der Fensterschicht (4) angeordnet ist.

4. Halbleiterphotodetektor nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antireflexfilm so angeordnet ist, daß er die Oberfläche der lichtaufnehmenden Fläche (11) bedeckt.