JP2001308367A - フォトダイオード - Google Patents

フォトダイオード

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JP2001308367A
JP2001308367A JP2000119371A JP2000119371A JP2001308367A JP 2001308367 A JP2001308367 A JP 2001308367A JP 2000119371 A JP2000119371 A JP 2000119371A JP 2000119371 A JP2000119371 A JP 2000119371A JP 2001308367 A JP2001308367 A JP 2001308367A
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JP
Japan
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layer
light
substrate
photodiode
reflection
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JP2000119371A
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English (en)
Inventor
Eiji Yagyu
栄治 柳生
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 感度を向上させることができる信頼性の高い
フォトダイオード、及び感度を低下させる事なく高速化
が可能な信頼性の高いフォトダイオードを提供する。 【解決手段】 基板上に光を吸収してキャリアを発生す
る光吸収層を含む半導体成長層が成長されてその半導体
成長層の一部に受光領域が形成されてなり、かつ、受光
領域の下に位置する基板が除去されてその除去された基
板除去部において露出された半導体成長層に受光領域を
透過した光を反射させる反射面又は反射層を備えたフォ
トダイオードにおいて、基板除去部に補填材を形成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速応答が可能で
かつ高い量子効率を有する主として光通信用のフォトダ
イオードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、例えば特開昭61−22937
1号公報に示された従来のフォトダイオードを模式的に
示す断面図である。図3のフォトダイオードは、n+
InP半導体基板1の上に所定の半導体成長層2aを成
長させ、その半導体成長層2aの一部に光電変換機能を
有する受光領域3aを形成した後、その受光領域3aの
下に位置するn+−InP半導体基板1を除去して受光
領域3aの半導体成長層2aの下面を露出させその下面
に金属反射層5を形成することにより構成される。尚、
この従来例のフォトダイオードの素子サイズは、例えば
300μmであり、基板1の厚みは150μm、半導体成
長層2aの厚みは5μmである。
【0003】以上のように構成された従来例のフォトダ
イオードにおいて、被検出光4は受光領域3aに入射さ
れてその領域3aで吸収されてキャリアを発生してフォ
ト電流として検出される。この時、吸収されずに受光領
域3aを透過した光は平坦な金属反射層5によって反射
され、再度受光領域3aにおいて吸収されるので、受光
領域3aにおける光吸収効率を向上させる事ができる。
また、高速・高感度なフォトダイオードを実現するため
には、上述のようにして光吸収効率を向上させその分だ
け光吸収層を薄くする事により、光吸収効率を劣化させ
ることなく、高速性を確保することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,受光領
域部分は半導体成長層の厚み、上述のように5μm程
度、また厚くてもせいぜい10μm程度であるために、
受光領域3の部分において割れが生じやすいという問題
点があった。また基板を除去することなく、基板裏面に
反射層を形成すると光吸収層から離れて形成されること
になり、効果的に反射させることができないので、受光
効率を十分高くすることが困難であった。
【0005】そこで、本発明は、上記のような問題点を
解決し、感度を向上させることができる信頼性の高いフ
ォトダイオード、及び感度を低下させる事なく高速化が
可能な信頼性の高いフォトダイオードを提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係るフォトダイ
オードは、基板上に光を吸収してキャリアを発生する光
吸収層を含む半導体成長層が成長されてその半導体成長
層の一部に受光領域が形成されてなり、かつ、上記受光
領域の下に位置する基板が除去されてその除去された基
板除去部において露出された上記半導体成長層に上記受
光領域を透過した光を反射させる反射面又は反射層を備
えたフォトダイオードにおいて、上記受光領域の半導体
成長層の破損を防止するために、上記基板除去部に補填
材を形成したことを特徴とする。
【0007】また、本発明に係るフォトダイオードで
は、上記基板除去部において露出された上記半導体成長
層に金属反射膜を形成し、該金属反射膜の表面を上記反
射面とすることができる。
【0008】さらに、本発明に係るフォトダイオードに
おいては、上記基板除去部に露出された上記半導体成長
層と上記補填材との界面を上記反射面としてもよい。
【0009】またさらに、本発明に係るフォトダイオー
ドにおいて、上記反射層として多重周期構造よりなる分
布反射層を用いて構成してもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
に係る実施の形態について説明する。図1は、本発明に
係る実施の形態の半導体アバランシェフォトダイオード
の構成を模式的に示す断面図である。尚、本実施の形態
は、1.3〜1.6μm帯の光に対応する表面入射型素
子であるフォトダイオードを示しており、素子サイズ
は、例えば、300μmであり、基板1の厚みは150
μm、半導体成長層2の厚みは5μmである。本実施の形
態のフォトダイオードは、図3の従来例のフォトダイオ
ードにおいて、受光領域3の下に形成された基板除去部
にポリイミドからなる補填材が注入されたことを特徴と
し、これにより基板の強度を高めている。
【0011】図2は、図1の実施の形態のフォトダイオ
ードの構成を半導体成長層2の詳細構成及び電極配置を
含めて示す断面図である。以下、図2を参照しながら本
実施の形態のフォトダイオードの構成を詳細に説明す
る。実施の形態の半導体アバランシェフォトダイオード
では、n+−InP半導体基板1の上(表面)にn+−I
nPバッファー層7を介して、n+−GaxIn1-xAsy
1-yストッパー層8及びn+−InPバッファ層9が形
成され、その上にn-−GaInAs光吸収層10、G
xIn1-xAsy1-y 単層あるいは複数層よりなる遷
移層11、n-−InP層12が順次積層されて半導体
成長層2が形成される。そして、その半導体成長層2の
-−InP層12の一部分にp型不純物を拡散あるい
はイオン注入することによりp導電領域14が形成さ
れ、さらにp導電領域14の周りには、電界の集中を緩
和するための、例えばBeが拡散又はイオン注入されて
なるガードリング15が形成されて受光領域3が構成さ
れる。そして、pコンタクト電極17はp導電領域14
の周辺部上にp+−GaInAsコンタクト層16を介
して形成される。また、p導電領域14の表面を含むn
-−InP層12の表面にはSiN無反射膜13が形成
される。
【0012】本実施の形態のフォトダイオードにおい
て、n+−InP半導体基板1のp導電領域14と対向
する部分を、n+−InP半導体基板1の下面からn+
GaInAsPストッパー層8の下面までエッチングす
ることによりに、p導電領域14と対向して位置するn
+−InP半導体基板1とn+−InPバッファー層7と
を除去してn+−GaInAsPストッパー層8の下面
を露出させる。そして、n+−InP半導体基板1とn+
−InPバッファー層7とが除去された基板除去部1a
において露出されたn+−GaInAsPストッパー層
8の下面に、金属反射膜5を形成した後、基板除去部1
aに、例えばポリイミドからなる補填材6を形成する。
【0013】以上のように構成された実施の形態のフォ
トダイオードは、入射される被検出光4を受光領域3で
吸収することによりキャリアを発生させ、その発生する
キャリアに応じた電流を出力することにより、光信号を
電気信号に変換する。本実施の形態のフォトダイオード
では特に、入射される被検出光4のうち受光領域3で吸
収されずに透過した光を金属反射膜5の表面で反射して
再度、受光領域3に入射して受光領域3で吸収する。こ
のようにして、本実施の形態のフォトダイオードは、従
来例と同等の感度を得ることができる。
【0014】以上のように構成された実施の形態のフォ
トダイオードは、基板除去部1aに補填材6を設けてい
るので、基板除去部1aを形成したことによる基板強度
の劣化を防止でき、基板1(受光領域3)の破損を防止
できる。これにより、本実施の形態のフォトダイオード
によれば、信頼性の高いフォトダイオードを提供するこ
とができる。
【0015】また、本実施の形態のフォトダイオードで
は、金属反射膜5が受光領域3に近接して形成されてい
るので、受光領域3以外に向けて反射される光を実質的
に無くすことができる。従って、反射面を受光領域3か
ら離れて形成した場合に、受光領域以外に反射される光
による素子特性の劣化が問題となるが、本実施の形態の
フォトダイオードでは、そのような素子特性の劣化を防
止できる。
【0016】以上の実施の形態では、アバランシェフォ
トダイオードについて説明したが、本発明はこれに限ら
ず、pnあるいはpin型のフォトダイオードであって
も本実施の形態と同様の作用効果が得られる。また、本
実施の形態では、1.3〜1.6μm帯のアバランシェ
フォトダイオードについて説明したが、本願はその波長
のフォトダイオードに限定されるものではない。
【0017】また、実施の形態のフォトダイオードで
は、金属反射膜5を形成してその表面を反射面とした
が、本発明はこれに限られるものではなく、金属反射膜
5を設けることなく、ストッパー層の下面におけるn+
−GaInAsPとポリイミドとの界面における反射を
利用してその界面を反射面としてもよいし、金属反射膜
5に代えて例えば誘電体多層膜からなる分布反射層を形
成するようにしてもよい。このようにしても、上述の実
施の形態と同様の作用効果を有する。また、本発明に係
るフォトダイオードにおいて、金属反射膜5に代えて、
多重周期構造の誘電体多層膜若しくは半導体多層膜より
なる分布反射層により構成することにより、所定の波長
の光を選択的に反射させることができるので、所望の波
長の光に対する感度を選択的に高くできる。
【0018】尚、実施の形態のフォトダイオードでは、
レーザ光に代表されるガウス型のビーム形状を含む種々
のビーム形状の光を検出することができ、本発明は光の
特定のビーム形状に限定されるものではない。
【0019】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明に係るフォトダイオードは、上記受光領域の下に
位置する基板が除去されてなる基板除去部に露出された
半導体成長層に反射面又は反射層を備え、その基板除去
部に補填材を形成したので、上記受光領域の半導体成長
層の破損を防止することができる。したがって、本発明
のフォトダイオードは、上記反射面又は反射層により光
を反射させて効果的に光吸収層で光を吸収することがで
きるので感度を向上させることができるとともに、上記
受光領域の半導体成長層の破損を防止することができる
ので信頼性を高くできる。また、本発明のフォトダイオ
ードは、反射面等を形成しない場合に比較して感度を高
くできるので、光吸収層を反射面等を形成しない場合に
比較して薄くでき、高速化が図れかつ信頼性を高くでき
る。
【0020】また、本発明に係るフォトダイオードで
は、上記基板除去部において露出された上記半導体成長
層に金属反射膜を形成し、該金属反射膜の表面を上記反
射面とすることにより、反射率をより高くできるので、
感度をより高くできる。
【0021】さらに、本発明に係るフォトダイオードに
おいては、上記基板除去部に露出された上記半導体成長
層と上記補填材との界面を上記反射面とすることにより
簡単に反射面を構成できるので、安価に製造できる。
【0022】またさらに、本発明に係るフォトダイオー
ドにおいて、上記反射層を多重周期構造よりなる分布反
射層により構成することにより、所定の波長の光を選択
的に反射させることができるので、所望の波長の光に対
する感度を選択的に高くできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る実施の形態のフォトダイオード
の特徴を説明するための模式的な断面図である。
【図2】 実施の形態のフォトダイオードの構成を示す
断面図である。
【図3】 従来例のフォトダイオードの概要を示す模式
的な断面図である。
【符号の説明】
1 n+−InP半導体基板、1a 基板除去部、2
半導体成長層、3 受光領域、4 被検出光、5 金属
反射膜、6 補填材、7,9 n+−InPバッファー
層、8 n+−GaInAsPストッパー層、10 n-
-GaInAs光吸収層、11 遷移層、12 n
InP層、13 SiN無反射コーティング膜、14
p導電領域、15 ガードリング、16 GaInAs
コンタクト層、17 pコンタクト電極、18 nコン
タクト電極。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に光を吸収してキャリアを発生す
    る光吸収層を含む半導体成長層が成長されてその半導体
    成長層の一部に受光領域が形成されてなり、かつ、上記
    受光領域の下に位置する基板が除去されてその除去され
    た基板除去部において露出された上記半導体成長層に上
    記受光領域を透過した光を反射させる反射面又は反射層
    を備えたフォトダイオードにおいて、 上記基板除去部に補填材を形成したことを特徴とするフ
    ォトダイオード。
  2. 【請求項2】 上記基板除去部において露出された上記
    半導体成長層に金属反射膜が形成され該金属反射膜の表
    面を上記反射面とした請求項1記載のフォトダイオー
    ド。
  3. 【請求項3】 上記基板除去部において露出された上記
    半導体成長層と上記補填材との界面を上記反射面とした
    請求項1記載のフォトダイオード。
  4. 【請求項4】 上記反射層が,多重周期構造よりなる分
    布反射層からなる請求項1記載のフォトダイオード。
JP2000119371A 2000-04-20 2000-04-20 フォトダイオード Pending JP2001308367A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8987655B2 (en) 2011-12-21 2015-03-24 Oclaro Japan, Inc. Optical module having at least one light receiving element with a wiring part covers a part of a side surface of a mesa part

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8987655B2 (en) 2011-12-21 2015-03-24 Oclaro Japan, Inc. Optical module having at least one light receiving element with a wiring part covers a part of a side surface of a mesa part

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