JP2637476B2 - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JP2637476B2 JP2637476B2 JP63149732A JP14973288A JP2637476B2 JP 2637476 B2 JP2637476 B2 JP 2637476B2 JP 63149732 A JP63149732 A JP 63149732A JP 14973288 A JP14973288 A JP 14973288A JP 2637476 B2 JP2637476 B2 JP 2637476B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light receiving
- schottky
- semiconductor substrate
- semiconductor
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 52
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 21
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 21
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 10
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 2
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/108—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the Schottky type
- H01L31/1085—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the Schottky type the devices being of the Metal-Semiconductor-Metal [MSM] Schottky barrier type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は入射光を電気信号に変換して出力する半導体
受光素子に関するものである。
受光素子に関するものである。
従来、このような半導体受光素子として、例えばpin
ホトダイオード、ホトトランジスタ、アバランシホトダ
イオード、光導電型素子などが知られている（特開昭62
−213275号、同62−209852号、同62−209853号など）。
pinホトダイオードはｐ型、ｉ型、ｎ型の半導体の三層
構造をなし、両端に一対のオーミック電極が設けられて
いる。この構造によれば、光入射によって電子／正孔対
が生じ、このキャリアが逆バイアスされたオーミック電
極を介して検出される。ホトトランジスタは例えばｎ−
ｐ−ｎのトランジスタを構造をなし、同様に光入射によ
って電子／正孔対が生じ、ベースへの電気入力信号と上
記光入射による光入力信号に応じた出力信号が出力され
る。アバランシホトダイオードは公知のアバランシ効果
を利用したもので、高いバイアス電圧の下でアバランシ
増倍出力が得られる。また、高導電型素子は半導体層に
一対のオーミック電極を形成したもので、これによれ
ば、光入射に応じて半導体層の抵抗率が変化するので、
光信号の検出が可能になる。
ホトダイオード、ホトトランジスタ、アバランシホトダ
イオード、光導電型素子などが知られている（特開昭62
−213275号、同62−209852号、同62−209853号など）。
pinホトダイオードはｐ型、ｉ型、ｎ型の半導体の三層
構造をなし、両端に一対のオーミック電極が設けられて
いる。この構造によれば、光入射によって電子／正孔対
が生じ、このキャリアが逆バイアスされたオーミック電
極を介して検出される。ホトトランジスタは例えばｎ−
ｐ−ｎのトランジスタを構造をなし、同様に光入射によ
って電子／正孔対が生じ、ベースへの電気入力信号と上
記光入射による光入力信号に応じた出力信号が出力され
る。アバランシホトダイオードは公知のアバランシ効果
を利用したもので、高いバイアス電圧の下でアバランシ
増倍出力が得られる。また、高導電型素子は半導体層に
一対のオーミック電極を形成したもので、これによれ
ば、光入射に応じて半導体層の抵抗率が変化するので、
光信号の検出が可能になる。
しかしながら、上記のような従来の半導体受光素子で
は、下記のような問題があった。pinホトダイオードは
構造が簡単であるが雑音の原因となる暗電流が大きく、
従って微弱な光信号の検出に適していない。また、いわ
ゆる内部増幅機能を有さず、従って十分なレベルの出力
信号を取り出すことが難しい。これに対し、ホトトラン
ジスタはトランジスタとしての内部増幅機能を有し、従
って光入射に対して高いレベルの出力信号を取り出すこ
とができる。しかしながら、トランジスタであるために
構造が複雑であり、雑音の原因となる暗電流も無視でき
ない。
は、下記のような問題があった。pinホトダイオードは
構造が簡単であるが雑音の原因となる暗電流が大きく、
従って微弱な光信号の検出に適していない。また、いわ
ゆる内部増幅機能を有さず、従って十分なレベルの出力
信号を取り出すことが難しい。これに対し、ホトトラン
ジスタはトランジスタとしての内部増幅機能を有し、従
って光入射に対して高いレベルの出力信号を取り出すこ
とができる。しかしながら、トランジスタであるために
構造が複雑であり、雑音の原因となる暗電流も無視でき
ない。
一方、アバランシホトダイオードによれば、アバラン
シ増倍にもとづく内部増幅機能を実現できるが、そのた
めには高いバイアス電圧が必要になってしまう。また、
アバランシ構造を実現するのが容易でなく、コスト高に
なってしまう。これに対し、光導電型素子によれば、比
較的低いバイアス電圧で光導電性増幅にもとづく内部増
幅機能が実現でき、また構造も簡単である。しかしなが
ら、雑音の原因となる暗電流が大きく、微弱な光信号の
検出に適用することはできない。
シ増倍にもとづく内部増幅機能を実現できるが、そのた
めには高いバイアス電圧が必要になってしまう。また、
アバランシ構造を実現するのが容易でなく、コスト高に
なってしまう。これに対し、光導電型素子によれば、比
較的低いバイアス電圧で光導電性増幅にもとづく内部増
幅機能が実現でき、また構造も簡単である。しかしなが
ら、雑音の原因となる暗電流が大きく、微弱な光信号の
検出に適用することはできない。
そこで本発明は、構造が簡単であって暗電流を低く抑
えることができ、しかも必要に応じて内部増幅機能を持
たせることができ、かつ低いバイアス電圧でも駆動可能
な半導体受光素子を提供することを目的とする。
えることができ、しかも必要に応じて内部増幅機能を持
たせることができ、かつ低いバイアス電圧でも駆動可能
な半導体受光素子を提供することを目的とする。
本発明の半導体受光素子は、（ａ）半導体基板と、
（ｂ）この半導体基板上に形成された第１のショットキ
ー電極と、（ｃ）この第１のショットキー電極と所定の
間隔をあけて半導体上に形成された第２のショットキー
電極と、を備えており、第１および第２のショットキー
電極に挟まれた半導体基板面が受光面をなし、第１およ
び第２のショットキー電極の受光面側が互いに櫛歯形状
をなして対向しており、これらショットキー電極間には
所定のバイアス電圧が印加され、これによってキャリア
が走行する際、第１および第２のショットキー電極の間
隔、半導体基板の材料およびバイアス電圧の値は、前記
半導体基板におけるキャリアの寿命をτとし、第１およ
び第２のショットキー電極間のキャリアの走行時間をｔ
としたときに、Ｇ＝τ/tで求められる内部増幅度が１以
上の値となるように設定されており、（ｄ）受光面に入
射される光信号の入力範囲が、増倍能力を発揮する低照
度域にあるように、入力の光強度を暗電流と等価な光電
流に換算した値程度以下に調節する手段、をさらに備え
ることを特徴とする。
（ｂ）この半導体基板上に形成された第１のショットキ
ー電極と、（ｃ）この第１のショットキー電極と所定の
間隔をあけて半導体上に形成された第２のショットキー
電極と、を備えており、第１および第２のショットキー
電極に挟まれた半導体基板面が受光面をなし、第１およ
び第２のショットキー電極の受光面側が互いに櫛歯形状
をなして対向しており、これらショットキー電極間には
所定のバイアス電圧が印加され、これによってキャリア
が走行する際、第１および第２のショットキー電極の間
隔、半導体基板の材料およびバイアス電圧の値は、前記
半導体基板におけるキャリアの寿命をτとし、第１およ
び第２のショットキー電極間のキャリアの走行時間をｔ
としたときに、Ｇ＝τ/tで求められる内部増幅度が１以
上の値となるように設定されており、（ｄ）受光面に入
射される光信号の入力範囲が、増倍能力を発揮する低照
度域にあるように、入力の光強度を暗電流と等価な光電
流に換算した値程度以下に調節する手段、をさらに備え
ることを特徴とする。
本発明の構成によれば、半導体基板に一対のショット
キー電極を設けるだけの簡単な構造で、これら電極間に
入射された光信号を電気信号に変換して取り出すことが
でき、暗電流をほとんど生じさせることがない。そし
て、第１および第２のショットキー電極の間隔が、Ｇ＝
τ/tで求められる内部増幅度が１以上の値となるように
設定されているため、低いバイアス電圧の下で十分な内
部増幅機能を実現することができる。さらに、光入力が
増倍能力を発揮する低照度域にあるように、入力の光強
度を暗電流と等価な光電流に換算した値程度以下に調節
する手段を備えているので、高い光感度を実現すること
ができる。
キー電極を設けるだけの簡単な構造で、これら電極間に
入射された光信号を電気信号に変換して取り出すことが
でき、暗電流をほとんど生じさせることがない。そし
て、第１および第２のショットキー電極の間隔が、Ｇ＝
τ/tで求められる内部増幅度が１以上の値となるように
設定されているため、低いバイアス電圧の下で十分な内
部増幅機能を実現することができる。さらに、光入力が
増倍能力を発揮する低照度域にあるように、入力の光強
度を暗電流と等価な光電流に換算した値程度以下に調節
する手段を備えているので、高い光感度を実現すること
ができる。
以下、第１図ないし第４図を参照して本発明の実施例
を説明する。
を説明する。
第１図は本発明の実施例に係る新規な半導体受光素子
の斜視図である。同図において、半導体基板１は例えば
ｎ型のGaAs（ガリウムヒ素）で形成され、その上面には
SiO2（二酸化シリコン）などからなる絶縁膜2a,2bが形
成されている。そして、絶縁膜2a,2b上には第１のショ
ットキー電極3aと第２のショットキー電極3bがそれぞれ
形成され、その端部は半導体基板１の上面に延びてショ
ットキー接合をなしている。この第１のショットキー電
極3aおよび第２のショットキー電極3bに挟まれた半導体
基板１面が受光面をなし、ここに光信号（ｈν）が入射
される。この構造の半導体受光素子において、第１のシ
ョットキー電極3aと第２のショットキー電極3bの間隔を
５μｍ程度とし、印加バイアスを10V,20Vとして光信号
を入力すると、第２図に示すように放射感度（入射光量
に対する光電極変換感度）特性が得られた。なお、この
第２図の特性は、半導体基板１として基板上にエピタキ
シャル成長によるｎ型GaAsを形成したものを用いたとき
のものである。
の斜視図である。同図において、半導体基板１は例えば
ｎ型のGaAs（ガリウムヒ素）で形成され、その上面には
SiO2（二酸化シリコン）などからなる絶縁膜2a,2bが形
成されている。そして、絶縁膜2a,2b上には第１のショ
ットキー電極3aと第２のショットキー電極3bがそれぞれ
形成され、その端部は半導体基板１の上面に延びてショ
ットキー接合をなしている。この第１のショットキー電
極3aおよび第２のショットキー電極3bに挟まれた半導体
基板１面が受光面をなし、ここに光信号（ｈν）が入射
される。この構造の半導体受光素子において、第１のシ
ョットキー電極3aと第２のショットキー電極3bの間隔を
５μｍ程度とし、印加バイアスを10V,20Vとして光信号
を入力すると、第２図に示すように放射感度（入射光量
に対する光電極変換感度）特性が得られた。なお、この
第２図の特性は、半導体基板１として基板上にエピタキ
シャル成長によるｎ型GaAsを形成したものを用いたとき
のものである。
上記の半導体受光素子は、本発明者によって初めて試
みられた新規な構造のものであり、またその放射感度特
性は本発明者により初めて見出されたものであるが、こ
れは次のような第１ないし第４の特徴を有している。
みられた新規な構造のものであり、またその放射感度特
性は本発明者により初めて見出されたものであるが、こ
れは次のような第１ないし第４の特徴を有している。
第１の特徴は、その構造が極めて簡単になっているこ
とである。すなわち、半導体基板１に一対のショットキ
ー電極3a,3bを設けただけのものを基本構造とし、この
一対のショットキー電極3a,3bに直流バイアス電圧を印
加しているだけである。ここで、絶縁膜2a,2bは一方で
ショットキー接合面を小面積に抑えながら、他方でショ
ットキー電極3a,3bの上面を大面積にすることを目的に
設けられたものであって、本発明に必須のものではな
い。ショットキー接合面を小面積とすれば暗電流の更な
る低減が可能になり、ショットキー電極3a,3bの上面を
大面積にすればバイアス印加のための配線、ワイヤボン
ディング等が容易になる。
とである。すなわち、半導体基板１に一対のショットキ
ー電極3a,3bを設けただけのものを基本構造とし、この
一対のショットキー電極3a,3bに直流バイアス電圧を印
加しているだけである。ここで、絶縁膜2a,2bは一方で
ショットキー接合面を小面積に抑えながら、他方でショ
ットキー電極3a,3bの上面を大面積にすることを目的に
設けられたものであって、本発明に必須のものではな
い。ショットキー接合面を小面積とすれば暗電流の更な
る低減が可能になり、ショットキー電極3a,3bの上面を
大面積にすればバイアス印加のための配線、ワイヤボン
ディング等が容易になる。
また、半導体基板１においてはpn接合を形成したりす
る必要は全くない。半導体基板１がGaAs基板であるとき
には、通常は深い準位を形成するCr（クロム）をドープ
したり、EL2補償をしたりすることがなされているが、
このような半導体基板１は表面にエピタキシャル成長法
などによる半導体結晶成長層を有して構成されていても
よい。また、半導体はGaAsに限らず、InP（インジウム
リン）やGaP（ガリウムリン）などの化合物半導体であ
ってもよく、Si（シリコン）などであっても不純物ドー
プなどを適宜に調整することで適用可能になる。また、
導電型についても特に限定されるものではない。重要な
のは一対のショットキー電極を形成できるということで
ある。
る必要は全くない。半導体基板１がGaAs基板であるとき
には、通常は深い準位を形成するCr（クロム）をドープ
したり、EL2補償をしたりすることがなされているが、
このような半導体基板１は表面にエピタキシャル成長法
などによる半導体結晶成長層を有して構成されていても
よい。また、半導体はGaAsに限らず、InP（インジウム
リン）やGaP（ガリウムリン）などの化合物半導体であ
ってもよく、Si（シリコン）などであっても不純物ドー
プなどを適宜に調整することで適用可能になる。また、
導電型についても特に限定されるものではない。重要な
のは一対のショットキー電極を形成できるということで
ある。
第１のショットキー電極3aと第２のショットキー電極
3bの間隔については、第２図に示す特性の測定において
は５μｍとしたが、これに限られない。第３図に示す電
極間隔ｌの設定は、次のようにして行なわれる。すなわ
ち、光導電性増幅にもとづく内部増幅機能を考慮するに
当って、増幅度Ｇは半導体基板１におけるキャリアの寿
命をτとし、一対のショットキー電極3a,3bの間のキャ
リアの走行時間をｔとすると、 Ｇ＝τ/t …（１） となる。ここで、寿命τは半導体基板１の物理的特性、
キャリアの種類等により定まる定数である。これに対
し、走行時間ｔはキャリアの種類等が特定されている場
合には、主として電極間隔ｌおよび印加バイアスに依存
する。そこで、増幅度Ｇを例えば3.0にしたいときに
は、上記（１）式から走行時間ｔを求め、印加バイアス
との関係からＧ＝3.0となる電極間隔ｌを求めればよ
い。
3bの間隔については、第２図に示す特性の測定において
は５μｍとしたが、これに限られない。第３図に示す電
極間隔ｌの設定は、次のようにして行なわれる。すなわ
ち、光導電性増幅にもとづく内部増幅機能を考慮するに
当って、増幅度Ｇは半導体基板１におけるキャリアの寿
命をτとし、一対のショットキー電極3a,3bの間のキャ
リアの走行時間をｔとすると、 Ｇ＝τ/t …（１） となる。ここで、寿命τは半導体基板１の物理的特性、
キャリアの種類等により定まる定数である。これに対
し、走行時間ｔはキャリアの種類等が特定されている場
合には、主として電極間隔ｌおよび印加バイアスに依存
する。そこで、増幅度Ｇを例えば3.0にしたいときに
は、上記（１）式から走行時間ｔを求め、印加バイアス
との関係からＧ＝3.0となる電極間隔ｌを求めればよ
い。
本発明の第２の特徴は、放射感度を極めて高くできる
ことである。このような内部増幅機能は光導電型素子で
は知られているが、双方向ショットキ型のような電流注
入阻止型のものでは知られておらず、全く新規なもので
ある。そして、量子効率が100％のときの放射感度は0.8
（A/W）程度（第２図中に点線で示す）であるが、第２
図によれば放射感度を容易に１（A/W）程度以上にでき
ることがわかる。そして、この放射感度の入射光量が低
いほど著しくなっており、極めて微弱な光入力の検出が
可能となっている。
ことである。このような内部増幅機能は光導電型素子で
は知られているが、双方向ショットキ型のような電流注
入阻止型のものでは知られておらず、全く新規なもので
ある。そして、量子効率が100％のときの放射感度は0.8
（A/W）程度（第２図中に点線で示す）であるが、第２
図によれば放射感度を容易に１（A/W）程度以上にでき
ることがわかる。そして、この放射感度の入射光量が低
いほど著しくなっており、極めて微弱な光入力の検出が
可能となっている。
本発明の第３の特徴は、上記の内容増幅機能が低いバ
イアス電圧で実現され、かつこのバイアス電圧の値によ
り、増幅度Ｇが異なることである。第２図のように、本
発明ではバイアス電圧を10V程度にするだけで十分な内
部増幅機能を実現できる。これは、アバランシホトダイ
オードなどにおいは全く実現できなかったことである。
また、第２図のように、本発明では放射感度はバイアス
電圧を10Vとしたときと20Vとしたときで大きく異なって
いる。これについても、従来の半導体受光素子では一般
的に見出せなかったことである。このように、本発明で
は低いバイアス電圧で十分であり、しかも印加バイアス
電圧により放射感度を簡単に変えることができるので、
他の半導体素子と組み合せて用いることが容易になるだ
けでなく、放射感度の調整が極めて容易になる。
イアス電圧で実現され、かつこのバイアス電圧の値によ
り、増幅度Ｇが異なることである。第２図のように、本
発明ではバイアス電圧を10V程度にするだけで十分な内
部増幅機能を実現できる。これは、アバランシホトダイ
オードなどにおいは全く実現できなかったことである。
また、第２図のように、本発明では放射感度はバイアス
電圧を10Vとしたときと20Vとしたときで大きく異なって
いる。これについても、従来の半導体受光素子では一般
的に見出せなかったことである。このように、本発明で
は低いバイアス電圧で十分であり、しかも印加バイアス
電圧により放射感度を簡単に変えることができるので、
他の半導体素子と組み合せて用いることが容易になるだ
けでなく、放射感度の調整が極めて容易になる。
本発明の第４の特徴は、雑音の原因となる暗電流を極
めて低くできることである。従来の光導電型素子では内
部増幅機能を実現できるが、暗電流が大きく、微弱な光
信号の検出に適用できなかった。本発明では、内部増幅
機能を実現しながら暗電流を低くできるので、極めて微
弱な光入力の検出に適用することが可能になる。
めて低くできることである。従来の光導電型素子では内
部増幅機能を実現できるが、暗電流が大きく、微弱な光
信号の検出に適用できなかった。本発明では、内部増幅
機能を実現しながら暗電流を低くできるので、極めて微
弱な光入力の検出に適用することが可能になる。
ここで、実際に測定できる最小信号値は暗電流に比例
するショット雑音で決まるので、本発明の半導体受光素
子が適用される範囲は暗電流と等価な出力電流に換算し
た光入力値程度ということになる。この値は周波数帯
域、従って測定継続時間によって異なるが、条件を与え
れば一義的に定めることのできる値である。従って、本
発明に係る半導体受光素子は、このように定められる値
に相当する入力光レベルにおいて最も効果を発揮するの
で、上記の値に相当するレベルの微弱光が入力されるよ
うに構成することが望ましい。具体的には、入力光が強
すぎるときにはこれらを弱めるようなフィルターを見備
することが望ましく、このようにすることは、S/N比を
最大とするためにも、迷光を除去するためにも、また不
必要な暗電流のドリフト等を生じさせないためにも望ま
しい。
するショット雑音で決まるので、本発明の半導体受光素
子が適用される範囲は暗電流と等価な出力電流に換算し
た光入力値程度ということになる。この値は周波数帯
域、従って測定継続時間によって異なるが、条件を与え
れば一義的に定めることのできる値である。従って、本
発明に係る半導体受光素子は、このように定められる値
に相当する入力光レベルにおいて最も効果を発揮するの
で、上記の値に相当するレベルの微弱光が入力されるよ
うに構成することが望ましい。具体的には、入力光が強
すぎるときにはこれらを弱めるようなフィルターを見備
することが望ましく、このようにすることは、S/N比を
最大とするためにも、迷光を除去するためにも、また不
必要な暗電流のドリフト等を生じさせないためにも望ま
しい。
次に、上記実施例の変形例を説明する。
第４図は変形例に係る半導体受光素子の平面図であ
る。そして、これが第１図の実施例と異なる点は、第１
のショットキー電極3aと第２のショットキー電極3bがシ
ョットキー接合部において、共に櫛歯形状にされて受光
面がジグザグ状になっていることである。この変形例に
よれば、受光面の有効面積を大きくしながら、一対のシ
ョットキー電極3a,3bの間隔を一定に維持することがで
きる。従って、この変形例によれば光信号の受光効率が
高くなり、検出感度を高めることができる。
る。そして、これが第１図の実施例と異なる点は、第１
のショットキー電極3aと第２のショットキー電極3bがシ
ョットキー接合部において、共に櫛歯形状にされて受光
面がジグザグ状になっていることである。この変形例に
よれば、受光面の有効面積を大きくしながら、一対のシ
ョットキー電極3a,3bの間隔を一定に維持することがで
きる。従って、この変形例によれば光信号の受光効率が
高くなり、検出感度を高めることができる。
以上、詳細に説明した通り、本発明の半導体受光素子
によれば、半導体基板に一対のショットキー電極を設け
るだけの簡単な構造で、これら電極間に入射された光信
号を電気信号に変換して取り出すことができ、暗電流を
ほとんど生じさせることがない。そして、第１および第
２のショットキー電極の間隔が、Ｇ＝τ/tで求められる
内部増幅度が１以上の値となるように設定されているた
め、低いバイアス電圧の下で十分な内部増幅機能を実現
することができる。さらに、光入力が増倍能力を発揮す
る低照度域にあるように、入力の光強度を暗電流と等価
な光電流に換算した値程度以下に調節する手段を備えて
いるので、高い光感度を実現することができる。従っ
て、構造が簡単であって暗電流が低く抑えることがで
き、しかも内部増幅機能を持たせることができ、かつ低
いバイアス電圧で駆動可能な半導体受光素子を得ること
ができる。
によれば、半導体基板に一対のショットキー電極を設け
るだけの簡単な構造で、これら電極間に入射された光信
号を電気信号に変換して取り出すことができ、暗電流を
ほとんど生じさせることがない。そして、第１および第
２のショットキー電極の間隔が、Ｇ＝τ/tで求められる
内部増幅度が１以上の値となるように設定されているた
め、低いバイアス電圧の下で十分な内部増幅機能を実現
することができる。さらに、光入力が増倍能力を発揮す
る低照度域にあるように、入力の光強度を暗電流と等価
な光電流に換算した値程度以下に調節する手段を備えて
いるので、高い光感度を実現することができる。従っ
て、構造が簡単であって暗電流が低く抑えることがで
き、しかも内部増幅機能を持たせることができ、かつ低
いバイアス電圧で駆動可能な半導体受光素子を得ること
ができる。
第１図は、本発明の実施例に係る半導体受光素子の斜視
図、第２図は、第１図に示す半導体受光素子の放射感度
特性図、第３図は、第１図に示す半導体受光素子の断面
図、第４図は、変形例に係る半導体受光素子の平面図で
ある。 １……半導体基板、1a……基板、1b……結晶成長層、2,
2a,2b……絶縁膜、3a,3b……ショットキー電極。
図、第２図は、第１図に示す半導体受光素子の放射感度
特性図、第３図は、第１図に示す半導体受光素子の断面
図、第４図は、変形例に係る半導体受光素子の平面図で
ある。 １……半導体基板、1a……基板、1b……結晶成長層、2,
2a,2b……絶縁膜、3a,3b……ショットキー電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 孝 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (72)発明者 藁科 禎久 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (72)発明者 杉本 賢一 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (72)発明者 菅 博文 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−56452（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−56469（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−20382（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−12377（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板と、この半導体基板上に形成さ
れた第１のショットキー電極と、この第１のショットキ
ー電極と所定の間隔をあけて前記半導体上に形成された
第２のショットキー電極とを備え、 前記第１および第２のショットキー電極に挟まれた前記
半導体基板面が受光面をなし、前記第１および第２のシ
ョットキー電極の前記受光面側が互いに櫛歯形状をなし
て対向しており、 前記第１および第２のショットキー電極間には所定のバ
イアス電圧が印加され、 これによってキャリアが走行する際、前記第１および第
２のショットキー電極の間隔、前記半導体基板の材料お
よび前記バイアス電圧の値は、前記半導体基板における
キャリアの寿命をτとし、前記第１および第２のショッ
トキー電極間のキャリアの走行時間をｔとしたときに、
Ｇ＝τ/tで求められる内部増幅度が１以上の値となるよ
うに設定されており、 前記受光面に入射される光信号の入力範囲が、増倍能力
を発揮する低照度域にあるように、入力の光強度を暗電
流と等価な光電流に換算した値程度以下に調節する手段
をさらに備えることを特徴とする半導体受光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63149732A JP2637476B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 半導体受光素子 |
| EP89110889A EP0346901A3 (en) | 1988-06-17 | 1989-06-15 | Semiconductor photodetector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63149732A JP2637476B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 半導体受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH022693A JPH022693A (ja) | 1990-01-08 |
| JP2637476B2 true JP2637476B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=15481604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63149732A Expired - Fee Related JP2637476B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 半導体受光素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0346901A3 (ja) |
| JP (1) | JP2637476B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3307723B2 (ja) * | 1993-07-27 | 2002-07-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 位相差検出方法、位相差検出回路、および位相差検出装置 |
| CN107221575B (zh) * | 2017-07-12 | 2023-07-04 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 基于二维材料垂直肖特基结近红外探测器及制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3276287D1 (en) * | 1981-04-20 | 1987-06-11 | Hughes Aircraft Co | High speed photoconductive detector |
| JPH0652777B2 (ja) * | 1984-07-26 | 1994-07-06 | 富士通株式会社 | 光半導体装置 |
| JPS6156469A (ja) * | 1984-08-28 | 1986-03-22 | Fujitsu Ltd | 半導体受光装置 |
| JPS6220382A (ja) * | 1985-07-18 | 1987-01-28 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置 |
| JPH0624251B2 (ja) * | 1986-01-08 | 1994-03-30 | 富士通株式会社 | 光半導体装置 |
-
1988
- 1988-06-17 JP JP63149732A patent/JP2637476B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-06-15 EP EP89110889A patent/EP0346901A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH022693A (ja) | 1990-01-08 |
| EP0346901A2 (en) | 1989-12-20 |
| EP0346901A3 (en) | 1990-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6635908B2 (en) | Burying type avalanche photodiode and fabrication method thereof | |
| US6342720B1 (en) | Voltage-controlled wavelength-selective photodetector | |
| JP2002314118A (ja) | 受光素子 | |
| JPH06224463A (ja) | 半導体受光装置 | |
| JPH01183174A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH0429372A (ja) | 半導体光検出装置 | |
| US4488038A (en) | Phototransistor for long wavelength radiation | |
| US20020017655A1 (en) | Semiconductor device | |
| JP2637476B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS646547B2 (ja) | ||
| US6081020A (en) | Linear PIN photodiode | |
| JPH05206497A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS61289678A (ja) | アバランシユ・ホトダイオ−ド | |
| JP2670289B2 (ja) | 赤外線検出用フオトダイオードおよびその製造方法 | |
| JPH057014A (ja) | アバランシエフオトダイオード | |
| JPH07226532A (ja) | 多分割アバランシェフォトダイオード | |
| JPS59161082A (ja) | 半導体受光装置 | |
| JPH07105522B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH0494579A (ja) | 半導体受光装置 | |
| JPH0595131A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS63160283A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS61128578A (ja) | ＩｎＰ系受光素子 | |
| JPH0738142A (ja) | 赤外受光素子および装置 | |
| JPS6158279A (ja) | 静電誘導型半導体光検出器 | |
| JP2991555B2 (ja) | 半導体受光素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |