JP2661548B2 - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JP2661548B2 JP2661548B2 JP6144272A JP14427294A JP2661548B2 JP 2661548 B2 JP2661548 B2 JP 2661548B2 JP 6144272 A JP6144272 A JP 6144272A JP 14427294 A JP14427294 A JP 14427294A JP 2661548 B2 JP2661548 B2 JP 2661548B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信や光情報処理、
光計測等で用いられる半導体受光素子において、主にア
バランシェ増倍型半導体受光素子に関するものである。
光計測等で用いられる半導体受光素子において、主にア
バランシェ増倍型半導体受光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、１〜１．６μm 帯の光通信用半導
体受光素子として、ＩｎＰ基板上に格子整合したＩｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓ層（以下ＩｎＧａＡｓ層と略す）を光
吸収層とするＰＩＮ型半導体受光素子（「光通信素子工
学」、米津氏著、工学図書株式会社刊、３７１頁（１９
８３）に記載）、アバランシェ増倍型半導体受光素子
（エレクトロニクス・レタ−ズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）１９８４年，２０巻，ｐｐ６５３
−６５４に記載）が知られている。特に、後者は、アバ
ランシェ増倍作用による内部利得効果及び高速応答を有
する点で、長距離通信用として実用化されている。
体受光素子として、ＩｎＰ基板上に格子整合したＩｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓ層（以下ＩｎＧａＡｓ層と略す）を光
吸収層とするＰＩＮ型半導体受光素子（「光通信素子工
学」、米津氏著、工学図書株式会社刊、３７１頁（１９
８３）に記載）、アバランシェ増倍型半導体受光素子
（エレクトロニクス・レタ−ズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）１９８４年，２０巻，ｐｐ６５３
−６５４に記載）が知られている。特に、後者は、アバ
ランシェ増倍作用による内部利得効果及び高速応答を有
する点で、長距離通信用として実用化されている。
【０００３】図７に、典型的なＩｎＧａＡｓ−ＡＰＤの
構造図（アバランシェ増倍型半導体受光素子は以下ＡＰ
Ｄと略す。）を示す。動作原理は、ＩｎＧａＡｓ光吸収
層１３で発生した光キャリアの中で、正孔キャリアが電
界によりＩｎＰアバランシェ増倍層１４に注入される。
ＩｎＰアバランシェ増倍層１４は、高電界が印加されて
いるのでイオン化衝突が生じ、増倍特性に至る。この場
合、素子特性上重要な雑音・高速応答特性は、増倍過程
でのキャリアのランダムなイオン化プロセスに支配され
ていることが知られている。具体的には、増倍層である
ＩｎＰ層の電子と正孔のイオン化率に差がある程、イオ
ン化率比が大きくとれ（電子及び正孔のイオン化率をそ
れぞれα、βとすると、α／β＞１の時には電子、β／
α＞１の時には正孔が、イオン化衝突を起こす主キャリ
アとなるべきである。）、素子特性上望ましい。
構造図（アバランシェ増倍型半導体受光素子は以下ＡＰ
Ｄと略す。）を示す。動作原理は、ＩｎＧａＡｓ光吸収
層１３で発生した光キャリアの中で、正孔キャリアが電
界によりＩｎＰアバランシェ増倍層１４に注入される。
ＩｎＰアバランシェ増倍層１４は、高電界が印加されて
いるのでイオン化衝突が生じ、増倍特性に至る。この場
合、素子特性上重要な雑音・高速応答特性は、増倍過程
でのキャリアのランダムなイオン化プロセスに支配され
ていることが知られている。具体的には、増倍層である
ＩｎＰ層の電子と正孔のイオン化率に差がある程、イオ
ン化率比が大きくとれ（電子及び正孔のイオン化率をそ
れぞれα、βとすると、α／β＞１の時には電子、β／
α＞１の時には正孔が、イオン化衝突を起こす主キャリ
アとなるべきである。）、素子特性上望ましい。
【０００４】ところが、イオン化率比（α／βまたはβ
／α）は、材料物性的に決定されており、ＩｎＰでは高
々β／α＝２程度である。これは、低雑音特性を有する
Ｓｉのα／β＝２０と大きな違いがあり、より低雑音及
び高速応答特性を実現するために、画期的な技術革新が
要求されている。
／α）は、材料物性的に決定されており、ＩｎＰでは高
々β／α＝２程度である。これは、低雑音特性を有する
Ｓｉのα／β＝２０と大きな違いがあり、より低雑音及
び高速応答特性を実現するために、画期的な技術革新が
要求されている。
【０００５】これに対し、近年、アバランシェ増倍型半
導体受光素子において、増倍層に超格子構造を適用し、
伝導帯不連続エネルギーによる電子のイオン化促進を意
図した超格子ＡＰＤあるいはＳｔａｉｒｃａｓｅ ＡＰ
Ｄが研究されている。特に、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＧ
ａＡｓ超格子層を増倍層とした超格子ＡＰＤにおいて、
利得帯域幅積１２０ＧＨｚが報告されている（アイ・イ
ー・イー・イー フォトニクス テクノロジー レター
ズ（ＩＥＥＥ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ）１９９３年、５巻、ｐｐ６７５
−６７７に記載）。また、ＩｎＡｌＡｓ−ＩｎＡｌＧａ
Ａｓ組成傾斜多周期層を増倍層としたＳｔａｉｒｃａｓ
ｅ ＡＰＤにおいては、超格子ＡＰＤを越える高増倍特
性が報告されている（ジャパン・ジャーナル・アプライ
ド・フィジックス（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．）１９９４年、３３巻、ｐｐ．Ｌ３２−３４に記
載）。
導体受光素子において、増倍層に超格子構造を適用し、
伝導帯不連続エネルギーによる電子のイオン化促進を意
図した超格子ＡＰＤあるいはＳｔａｉｒｃａｓｅ ＡＰ
Ｄが研究されている。特に、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＧ
ａＡｓ超格子層を増倍層とした超格子ＡＰＤにおいて、
利得帯域幅積１２０ＧＨｚが報告されている（アイ・イ
ー・イー・イー フォトニクス テクノロジー レター
ズ（ＩＥＥＥ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ）１９９３年、５巻、ｐｐ６７５
−６７７に記載）。また、ＩｎＡｌＡｓ−ＩｎＡｌＧａ
Ａｓ組成傾斜多周期層を増倍層としたＳｔａｉｒｃａｓ
ｅ ＡＰＤにおいては、超格子ＡＰＤを越える高増倍特
性が報告されている（ジャパン・ジャーナル・アプライ
ド・フィジックス（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．）１９９４年、３３巻、ｐｐ．Ｌ３２−３４に記
載）。
【０００６】図８に、典型的なＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＡｌ
ＧａＡｓ超格子ＡＰＤの構造図を示す。素子形成は、ま
ず気相成長法でｎ型ＩｎＰ基板１上にｎ+ 型ＩｎＰバッ
ファ層２、ｎ+ 型ＩｎＡｌＡｓバッファ層３、ｎ- 型Ｉ
ｎＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＧａＡｓ超格子増倍層４、ｐ+ 型
電界緩和層５、ｐ- 型光吸収層６、ｐ+ 型ＩｎＰキャッ
プ層７及びｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８を順次積
層する。その後、Ｂｒ系エッチャントでメサ形成をし、
ＳｉＮｘをパッシベーション膜９として表面に堆積させ
る。その後、ｎ側１０及びｐ側１１にオーミック電極を
蒸着して完成する。入射光１２は表面から入射する。
ＧａＡｓ超格子ＡＰＤの構造図を示す。素子形成は、ま
ず気相成長法でｎ型ＩｎＰ基板１上にｎ+ 型ＩｎＰバッ
ファ層２、ｎ+ 型ＩｎＡｌＡｓバッファ層３、ｎ- 型Ｉ
ｎＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＧａＡｓ超格子増倍層４、ｐ+ 型
電界緩和層５、ｐ- 型光吸収層６、ｐ+ 型ＩｎＰキャッ
プ層７及びｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８を順次積
層する。その後、Ｂｒ系エッチャントでメサ形成をし、
ＳｉＮｘをパッシベーション膜９として表面に堆積させ
る。その後、ｎ側１０及びｐ側１１にオーミック電極を
蒸着して完成する。入射光１２は表面から入射する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術の項で述べ
たように、従来の超格子ＡＰＤでは伝導帯不連続エネル
ギーにより電子の衝突イオン化を促進させることを目的
としている。しかしながら、例えば、従来のＩｎＡｌＡ
ｓ／ＩｎＡｌＧａＡｓ超格子ＡＰＤあるいはＩｎＡｌＡ
ｓ−ＩｎＡｌＧａＡｓ Ｓｔａｉｒｃａｓｅ ＡＰＤの
例で言うならば、増倍層内の最小禁制帯幅１．０ｅＶ程
度に対し、伝導帯不連続エネルギーは０．３ｅＶ程度で
ある。キャリアが衝突イオン化を生じるためのエネルギ
ー、即ち、イオン化閾値エネルギーは、経験上禁制帯幅
の１．５倍程度と知られており、この関係から上記超格
子ＡＰＤあるいはＳｔａｉｒｃａｓｅ ＡＰＤにおける
イオン化閾値エネルギーに対する伝導帯不連続エネルギ
ーの寄与は高々２０％程度にすぎない。
たように、従来の超格子ＡＰＤでは伝導帯不連続エネル
ギーにより電子の衝突イオン化を促進させることを目的
としている。しかしながら、例えば、従来のＩｎＡｌＡ
ｓ／ＩｎＡｌＧａＡｓ超格子ＡＰＤあるいはＩｎＡｌＡ
ｓ−ＩｎＡｌＧａＡｓ Ｓｔａｉｒｃａｓｅ ＡＰＤの
例で言うならば、増倍層内の最小禁制帯幅１．０ｅＶ程
度に対し、伝導帯不連続エネルギーは０．３ｅＶ程度で
ある。キャリアが衝突イオン化を生じるためのエネルギ
ー、即ち、イオン化閾値エネルギーは、経験上禁制帯幅
の１．５倍程度と知られており、この関係から上記超格
子ＡＰＤあるいはＳｔａｉｒｃａｓｅ ＡＰＤにおける
イオン化閾値エネルギーに対する伝導帯不連続エネルギ
ーの寄与は高々２０％程度にすぎない。
【０００８】本発明の目的は、伝導帯不連続エネルギー
差を大きくするための組成傾斜層を挿入することにより
上述の課題を解決し、キャリアが１回の伝導帯不連続差
を経験することにより１回の衝突イオン化を生じさせ、
雑音特性が極めて優れた高感度・高速半導体受光素子を
提供することにある。
差を大きくするための組成傾斜層を挿入することにより
上述の課題を解決し、キャリアが１回の伝導帯不連続差
を経験することにより１回の衝突イオン化を生じさせ、
雑音特性が極めて優れた高感度・高速半導体受光素子を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明の半
導体受光素子は、半導体基板上に光吸収層及び増倍層等
を積層して形成する半導体受光素子において、該増倍層
が超格子構造で形成され、かつ、該超格子構造の増倍井
戸層と増倍障壁層の間に、伝導帯不連続差を増倍井戸層
禁制帯幅の１倍程度以上に大きくするための歪組成傾斜
層が挿入されていることを特徴とする。
導体受光素子は、半導体基板上に光吸収層及び増倍層等
を積層して形成する半導体受光素子において、該増倍層
が超格子構造で形成され、かつ、該超格子構造の増倍井
戸層と増倍障壁層の間に、伝導帯不連続差を増倍井戸層
禁制帯幅の１倍程度以上に大きくするための歪組成傾斜
層が挿入されていることを特徴とする。
【００１０】また、本発明の第２の発明の半導体受光素
子は、半導体基板上に光吸収層及び増倍層等を積層して
形成する半導体受光素子において、該増倍層のエネルギ
ーバンドが鋸歯上の組成傾斜多周期層で形成され、か
つ、該増倍層の最大禁制帯幅組成と最小禁制帯幅組成の
間に、伝導帯不連続差を増倍層最小禁制帯幅の１倍程度
以上に大きくするための歪組成傾斜層が挿入されている
ことを特徴とする。
子は、半導体基板上に光吸収層及び増倍層等を積層して
形成する半導体受光素子において、該増倍層のエネルギ
ーバンドが鋸歯上の組成傾斜多周期層で形成され、か
つ、該増倍層の最大禁制帯幅組成と最小禁制帯幅組成の
間に、伝導帯不連続差を増倍層最小禁制帯幅の１倍程度
以上に大きくするための歪組成傾斜層が挿入されている
ことを特徴とする。
【００１１】あるいは、本発明の第３の発明の半導体受
光素子は、上記の素子において、該歪組成傾斜層に隣接
して歪緩和層が挿入されていることを特徴とする。
光素子は、上記の素子において、該歪組成傾斜層に隣接
して歪緩和層が挿入されていることを特徴とする。
【００１２】
【作用】図１は、本発明の請求項１の発明の半導体受光
素子を説明するための図であり、超格子増倍層のバンド
図を示す。増倍層障壁層１５としてＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａ
ｓ、増倍井戸層１６としてＩｎ0.5 Ａｌ0.23Ｇａ0.27Ａ
ｓを用い、及び両者の間に、伝導帯不連続差が増倍井戸
層禁制帯幅の１．５倍以上の大きさになるように、Ｉｎ
0.52Ａｌ0.48ＡｓからＩｎ0.2 Ａｌ0.8 Ａｓまで連続的
に組成傾斜した歪層１７を挿入している。このヘテロ構
造においては、図１に示すように最小禁制帯幅である増
倍井戸層の禁制帯幅は１．０６ｅＶであり、一方、伝導
帯不連続差（ΔＥｃ）は１．０５ｅＶとなる。前述のよ
うにキャリアが衝突イオン化を生じるためのエネルギ
ー、即ち、イオン化閾値エネルギーは、経験上、禁制帯
幅の１．５倍程度であるから、上記増倍層バンド構造に
おけるイオン化閾値エネルギーに対する伝導帯不連続差
（ΔＥｃ）の寄与は６６％程度と、従来例の超格子ＡＰ
ＤやＳｔａｉｒｃａｓｅ ＡＰＤより３倍以上大きくな
る。
素子を説明するための図であり、超格子増倍層のバンド
図を示す。増倍層障壁層１５としてＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａ
ｓ、増倍井戸層１６としてＩｎ0.5 Ａｌ0.23Ｇａ0.27Ａ
ｓを用い、及び両者の間に、伝導帯不連続差が増倍井戸
層禁制帯幅の１．５倍以上の大きさになるように、Ｉｎ
0.52Ａｌ0.48ＡｓからＩｎ0.2 Ａｌ0.8 Ａｓまで連続的
に組成傾斜した歪層１７を挿入している。このヘテロ構
造においては、図１に示すように最小禁制帯幅である増
倍井戸層の禁制帯幅は１．０６ｅＶであり、一方、伝導
帯不連続差（ΔＥｃ）は１．０５ｅＶとなる。前述のよ
うにキャリアが衝突イオン化を生じるためのエネルギ
ー、即ち、イオン化閾値エネルギーは、経験上、禁制帯
幅の１．５倍程度であるから、上記増倍層バンド構造に
おけるイオン化閾値エネルギーに対する伝導帯不連続差
（ΔＥｃ）の寄与は６６％程度と、従来例の超格子ＡＰ
ＤやＳｔａｉｒｃａｓｅ ＡＰＤより３倍以上大きくな
る。
【００１３】また電界印加による電子の高エネルギー化
も寄与するので、増倍層内に注入された電子は、伝導帯
不連続エネルギー（ΔＥｃ）を１回経ることによりほぼ
１回の衝突イオン化が生じる確率が増大する。ここで、
この大きなΔＥｃによるイオン化率比（α／β）増大の
みならず、イオン化が生じる場所をも規定することにな
る（ΔＥｃ＝１．０５ｅＶの界面のみで衝突イオン化が
生じる）ので増倍率の揺らぎが抑圧され、過剰雑音指数
Ｆの低減が実現できる。このことは、増倍層全体におい
て衝突イオン化の確率が連続的に分布する通常のＡＰＤ
の極限の過剰雑音指数Ｆ＝２を越える低雑音特性が得ら
れることを意味する。
も寄与するので、増倍層内に注入された電子は、伝導帯
不連続エネルギー（ΔＥｃ）を１回経ることによりほぼ
１回の衝突イオン化が生じる確率が増大する。ここで、
この大きなΔＥｃによるイオン化率比（α／β）増大の
みならず、イオン化が生じる場所をも規定することにな
る（ΔＥｃ＝１．０５ｅＶの界面のみで衝突イオン化が
生じる）ので増倍率の揺らぎが抑圧され、過剰雑音指数
Ｆの低減が実現できる。このことは、増倍層全体におい
て衝突イオン化の確率が連続的に分布する通常のＡＰＤ
の極限の過剰雑音指数Ｆ＝２を越える低雑音特性が得ら
れることを意味する。
【００１４】また電子は、ΔＥｃのみにより衝突イオン
化に必要なエネルギーのうちの６６％のエネルギーを得
ることができるので、電界印加による電子の加速がほと
んどいらず、１０Ｖ以下の低電圧駆動が可能である。
化に必要なエネルギーのうちの６６％のエネルギーを得
ることができるので、電界印加による電子の加速がほと
んどいらず、１０Ｖ以下の低電圧駆動が可能である。
【００１５】尚、上記歪組成傾斜層の平均歪量は−１．
０５％。無歪の増倍障壁層と増倍井戸層の１周期厚を２
００オングストローム、歪組成傾斜層厚５０オングスト
ロームと仮定すると、増倍層全体の平均歪量は−０．２
１％となる。よって、増倍層厚０．２μm 程度では臨界
膜厚以下となり、ミスフィット転位は導入されない。
０５％。無歪の増倍障壁層と増倍井戸層の１周期厚を２
００オングストローム、歪組成傾斜層厚５０オングスト
ロームと仮定すると、増倍層全体の平均歪量は−０．２
１％となる。よって、増倍層厚０．２μm 程度では臨界
膜厚以下となり、ミスフィット転位は導入されない。
【００１６】図２は、本発明の請求項２の発明の半導体
受光素子を説明するための図であり、ＩｎＡｌＧａＡｓ
Ｓｔａｉｒｃａｓｅ ＡＰＤの増倍層の鋸歯状バンド
図を示す。組成傾斜層１周期の構成は、無歪のＩｎ0.5
Ａｌ0.23Ｇａ0.27Ａｓ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ組成傾斜
層１８及び、伝導帯不連続差が増倍層最小禁制帯幅の
１．５倍以上の大きさになるように、Ｉｎ0.52Ａｌ0.48
ＡｓからＩｎ0.2 Ａｌ0. 8 Ａｓまで連続的に組成傾斜し
た歪層１７からなっている。
受光素子を説明するための図であり、ＩｎＡｌＧａＡｓ
Ｓｔａｉｒｃａｓｅ ＡＰＤの増倍層の鋸歯状バンド
図を示す。組成傾斜層１周期の構成は、無歪のＩｎ0.5
Ａｌ0.23Ｇａ0.27Ａｓ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ組成傾斜
層１８及び、伝導帯不連続差が増倍層最小禁制帯幅の
１．５倍以上の大きさになるように、Ｉｎ0.52Ａｌ0.48
ＡｓからＩｎ0.2 Ａｌ0. 8 Ａｓまで連続的に組成傾斜し
た歪層１７からなっている。
【００１７】このヘテロ構造においては、図２に示すよ
うに最小禁制帯幅である増倍井戸層の禁制帯幅は１．０
６ｅＶであり、一方、伝導帯不連続差（ΔＥｃ）は１．
０５ｅＶとなる。前述のようにキャリアが衝突イオン化
を生じるためのエネルギー、即ち、イオン化閾値エネル
ギーは、経験上、禁制帯幅の１．５倍程度であるから、
上記増倍層バンド構造におけるイオン化閾値エネルギー
に対する伝導帯不連続差（ΔＥｃ）の寄与は６６％程度
と、従来例の超格子ＡＰＤやＳｔａｉｒｃａｓｅ ＡＰ
Ｄより３倍以上大きくなる。
うに最小禁制帯幅である増倍井戸層の禁制帯幅は１．０
６ｅＶであり、一方、伝導帯不連続差（ΔＥｃ）は１．
０５ｅＶとなる。前述のようにキャリアが衝突イオン化
を生じるためのエネルギー、即ち、イオン化閾値エネル
ギーは、経験上、禁制帯幅の１．５倍程度であるから、
上記増倍層バンド構造におけるイオン化閾値エネルギー
に対する伝導帯不連続差（ΔＥｃ）の寄与は６６％程度
と、従来例の超格子ＡＰＤやＳｔａｉｒｃａｓｅ ＡＰ
Ｄより３倍以上大きくなる。
【００１８】また電界印加による電子の高エネルギー化
の寄与するので、増倍層内に注入された電子は伝導帯不
連続エネルギー（ΔＥｃ）を１回経ることによりほぼ１
回の衝突イオン化が生じさせる。つまり、この大きなΔ
Ｅｃによるイオン化率比（α／β）増大のみならず、イ
オン化が生じる場所をも特定できる（ΔＥｃ＝１．０５
ｅＶの界面のみでイオン化が生じる）ので増倍率の揺ら
ぎは完全に抑圧され、過剰雑音指数Ｆ＝１が実現でき
る。このことは、増倍層全体において衝突イオン化の確
率が連続的に分布する通常のＡＰＤの極限の過剰雑音指
数Ｆ＝２を越える究極の低雑音特性を意味する。
の寄与するので、増倍層内に注入された電子は伝導帯不
連続エネルギー（ΔＥｃ）を１回経ることによりほぼ１
回の衝突イオン化が生じさせる。つまり、この大きなΔ
Ｅｃによるイオン化率比（α／β）増大のみならず、イ
オン化が生じる場所をも特定できる（ΔＥｃ＝１．０５
ｅＶの界面のみでイオン化が生じる）ので増倍率の揺ら
ぎは完全に抑圧され、過剰雑音指数Ｆ＝１が実現でき
る。このことは、増倍層全体において衝突イオン化の確
率が連続的に分布する通常のＡＰＤの極限の過剰雑音指
数Ｆ＝２を越える究極の低雑音特性を意味する。
【００１９】また電子は、ΔＥｃのみにより衝突イオン
化に必要なエネルギーのうち６６％のエネルギーを得る
ことができるので、電界印加による電子の加速がほとん
どいらず、１０Ｖ以下の低電圧駆動が可能である。
化に必要なエネルギーのうち６６％のエネルギーを得る
ことができるので、電界印加による電子の加速がほとん
どいらず、１０Ｖ以下の低電圧駆動が可能である。
【００２０】尚、上記歪組成傾斜層の平均歪量は−１．
０５％。無歪の増倍障壁層と増倍井戸層の１周期厚を２
００オングストローム、歪組成傾斜層厚５０オングスト
ロームと仮定すると、増倍層全体の平均歪量は−０．２
１％となる。よって、増倍層厚０．２μm 程度では臨界
膜厚以下となり、ミスフィット転位は導入されない。
０５％。無歪の増倍障壁層と増倍井戸層の１周期厚を２
００オングストローム、歪組成傾斜層厚５０オングスト
ロームと仮定すると、増倍層全体の平均歪量は−０．２
１％となる。よって、増倍層厚０．２μm 程度では臨界
膜厚以下となり、ミスフィット転位は導入されない。
【００２１】さらに請求項１の発明の構造に比べて、以
下の優位性がある。請求項２の発明の構造のバンド構造
では、電子に対するエネルギー障壁が全くないので、走
行電子のパイルアップ、あるいはエネルギーロスがな
く、最大帯域の改善が図れる。また電子のパイルアップ
がないので、内部電界降下によるイオン化率劣化も回避
できる。また、請求項１の発明の素子の構造において
は、価電子帯不連続エネルギー（ΔＥｖ）は０．４５ｅ
Ｖと大きな値を持ち、正孔のパイルアップが懸念される
が、請求項２の発明の素子のバンド構造においては、無
電界時でも価電子帯は正孔の走行を加速する方向に傾斜
しており、走行正孔がΔＥｖを乗り越えるための付加的
なエネルギーを与えている。これより、請求項１の発明
のバンド構造より正孔のパイルアップを緩和でき、高速
特性を得ることができる。
下の優位性がある。請求項２の発明の構造のバンド構造
では、電子に対するエネルギー障壁が全くないので、走
行電子のパイルアップ、あるいはエネルギーロスがな
く、最大帯域の改善が図れる。また電子のパイルアップ
がないので、内部電界降下によるイオン化率劣化も回避
できる。また、請求項１の発明の素子の構造において
は、価電子帯不連続エネルギー（ΔＥｖ）は０．４５ｅ
Ｖと大きな値を持ち、正孔のパイルアップが懸念される
が、請求項２の発明の素子のバンド構造においては、無
電界時でも価電子帯は正孔の走行を加速する方向に傾斜
しており、走行正孔がΔＥｖを乗り越えるための付加的
なエネルギーを与えている。これより、請求項１の発明
のバンド構造より正孔のパイルアップを緩和でき、高速
特性を得ることができる。
【００２２】図３は、本発明の請求項３の発明の半導体
受光素子を説明するための図であり、ＩｎＡｌＧａＡｓ
Ｓｔａｉｒｃａｓｅ ＡＰＤの増倍層の鋸歯状バンド
図を例として示す。組成傾斜層１周期の構成は、無歪の
Ｉｎ0.5 Ａｌ0.23Ｇａ0.27Ａｓ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ
組成傾斜層１８、伝導帯不連続差が増倍層最小禁制帯幅
の１．５倍以上の大きさになるように、Ｉｎ0.52Ａｌ
0.48ＡｓからＩｎ0.2 Ａｌ0.8 Ａｓまで連続的に組成傾
斜した歪層１７、及びＩｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ歪補償層１
９からなっている。この構造では、伝導帯不連続エネル
ギー（ΔＥｃ）は１．３７ｅＶとなり、最小禁制帯幅で
ある歪補償層の禁制帯幅０．６ｅＶに比べ、２．２８倍
の大きなエネルギー差を有することになる。前述のよう
にキャリアが衝突イオン化を生じるためのエネルギー、
即ち、イオン化閾値エネルギーは、経験上、禁制帯幅の
１．５倍程度であり、上記増倍層バンド構造において、
電子は伝導帯不連続エネルギー（ΔＥｃ）を１回経るこ
とにより確実に１回の衝突イオン化が生じる。つまり、
この大きなΔＥｃによるイオン化率比（α／β）増大の
みならず、イオン化が生じる場所をも特定できる（ΔＥ
ｃ＝１．３７ｅＶの界面でイオン化が生じる）ので増倍
率の揺らぎは完全に抑圧され、過剰雑音指数Ｆ＝１が実
現できる。このことは、増倍層全体において衝突イオン
化の確率が連続的に分布する通常のＡＰＤの極限の過剰
雑音指数Ｆ＝２を越える究極の低雑音特性を意味する。
また電子は、ΔＥｃのみにより衝突イオン化のエネルギ
ーを得ることができるので、電界印加による電子の加速
がほとんどいらず、１０Ｖ以下の低電圧駆動が可能であ
る。尚、上記歪組成傾斜層の平均歪量は−１．０５％。
Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ歪補償層の歪量は＋１．６％であ
り、両者の層厚をそれぞれ５０オングストローム及び３
０オングストロームとすると平均歪量は−０．０６％と
なる。ここで、無歪の増倍障壁層と増倍井戸層の１周期
厚を２００オングストロームと仮定すると、増倍層全体
の平均歪量は−０．０２％となる。よって、増倍層厚
０．２μm 程度では臨界膜厚以下となり、ミスフィット
転位は導入されない。請求項３の発明の構造では、歪補
償層が挿入されているので、請求項１または２の発明の
構造と比べて、結晶中の歪応力を小さくでき、欠陥や転
位の導入をより少なくできる。これより、この欠陥等を
介した過剰暗電流を一層低減できる。
受光素子を説明するための図であり、ＩｎＡｌＧａＡｓ
Ｓｔａｉｒｃａｓｅ ＡＰＤの増倍層の鋸歯状バンド
図を例として示す。組成傾斜層１周期の構成は、無歪の
Ｉｎ0.5 Ａｌ0.23Ｇａ0.27Ａｓ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ
組成傾斜層１８、伝導帯不連続差が増倍層最小禁制帯幅
の１．５倍以上の大きさになるように、Ｉｎ0.52Ａｌ
0.48ＡｓからＩｎ0.2 Ａｌ0.8 Ａｓまで連続的に組成傾
斜した歪層１７、及びＩｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ歪補償層１
９からなっている。この構造では、伝導帯不連続エネル
ギー（ΔＥｃ）は１．３７ｅＶとなり、最小禁制帯幅で
ある歪補償層の禁制帯幅０．６ｅＶに比べ、２．２８倍
の大きなエネルギー差を有することになる。前述のよう
にキャリアが衝突イオン化を生じるためのエネルギー、
即ち、イオン化閾値エネルギーは、経験上、禁制帯幅の
１．５倍程度であり、上記増倍層バンド構造において、
電子は伝導帯不連続エネルギー（ΔＥｃ）を１回経るこ
とにより確実に１回の衝突イオン化が生じる。つまり、
この大きなΔＥｃによるイオン化率比（α／β）増大の
みならず、イオン化が生じる場所をも特定できる（ΔＥ
ｃ＝１．３７ｅＶの界面でイオン化が生じる）ので増倍
率の揺らぎは完全に抑圧され、過剰雑音指数Ｆ＝１が実
現できる。このことは、増倍層全体において衝突イオン
化の確率が連続的に分布する通常のＡＰＤの極限の過剰
雑音指数Ｆ＝２を越える究極の低雑音特性を意味する。
また電子は、ΔＥｃのみにより衝突イオン化のエネルギ
ーを得ることができるので、電界印加による電子の加速
がほとんどいらず、１０Ｖ以下の低電圧駆動が可能であ
る。尚、上記歪組成傾斜層の平均歪量は−１．０５％。
Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ歪補償層の歪量は＋１．６％であ
り、両者の層厚をそれぞれ５０オングストローム及び３
０オングストロームとすると平均歪量は−０．０６％と
なる。ここで、無歪の増倍障壁層と増倍井戸層の１周期
厚を２００オングストロームと仮定すると、増倍層全体
の平均歪量は−０．０２％となる。よって、増倍層厚
０．２μm 程度では臨界膜厚以下となり、ミスフィット
転位は導入されない。請求項３の発明の構造では、歪補
償層が挿入されているので、請求項１または２の発明の
構造と比べて、結晶中の歪応力を小さくでき、欠陥や転
位の導入をより少なくできる。これより、この欠陥等を
介した過剰暗電流を一層低減できる。
【００２３】
【実施例】請求項１の発明の実施例について、図面を用
いて詳細に説明する。図４は、本発明の一実施例により
形成されたアバランシェ増倍型受光素子の断面図であ
る。
いて詳細に説明する。図４は、本発明の一実施例により
形成されたアバランシェ増倍型受光素子の断面図であ
る。
【００２４】構造としては、まず、ＩｎＰ（１００）基
板１上にｎ+ 型ＩｎＰバッファ層２（ｎ＝７×１０17cm
-3）を０．３μm 、ｎ+ 型ＩｎＡｌＡｓバッファ層３
（ｎ＝７×１０17cm-3）を０．３μm 、ノンドープｎ+
型ヘテロ周期構造増倍層２０を０．２５μm 、ｐ+ 型Ｉ
ｎＰ電界緩和層５（ｐ＝５×１０17cm-3）を０．１μ
m、ｐ- 型ＩｎＧａＡｓ光吸収層６（ｐ＝８×１０15cm
-3）を０．９μm 、ｐ+ 型ＩｎＰキャップ層７（ｐ＝１
×１０18cm-3）を０．１μm 、そしてｐ+ 型ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層８（ｐ＝５×１０18cm-3）を０．２μm
積層する。ここで、上記ヘテロ周期構造増倍層は、１２
０オングストローム厚のｎ- 型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ増
倍障壁層１５、８０オングストローム厚のｎ- 型Ｉｎ
0.5 Ａｌ0.23Ｇａ0.27Ａｓ増倍井戸層１６及びそれらの
間に挿入された５０オングストローム厚のｎ- 型Ｉｎ
0.52Ａｌ0.48Ａｓ−Ｉｎ0.2 Ａｌ0.8 Ａｓ歪組成傾斜層
１７から構成されている（図１参照）。
板１上にｎ+ 型ＩｎＰバッファ層２（ｎ＝７×１０17cm
-3）を０．３μm 、ｎ+ 型ＩｎＡｌＡｓバッファ層３
（ｎ＝７×１０17cm-3）を０．３μm 、ノンドープｎ+
型ヘテロ周期構造増倍層２０を０．２５μm 、ｐ+ 型Ｉ
ｎＰ電界緩和層５（ｐ＝５×１０17cm-3）を０．１μ
m、ｐ- 型ＩｎＧａＡｓ光吸収層６（ｐ＝８×１０15cm
-3）を０．９μm 、ｐ+ 型ＩｎＰキャップ層７（ｐ＝１
×１０18cm-3）を０．１μm 、そしてｐ+ 型ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層８（ｐ＝５×１０18cm-3）を０．２μm
積層する。ここで、上記ヘテロ周期構造増倍層は、１２
０オングストローム厚のｎ- 型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ増
倍障壁層１５、８０オングストローム厚のｎ- 型Ｉｎ
0.5 Ａｌ0.23Ｇａ0.27Ａｓ増倍井戸層１６及びそれらの
間に挿入された５０オングストローム厚のｎ- 型Ｉｎ
0.52Ａｌ0.48Ａｓ−Ｉｎ0.2 Ａｌ0.8 Ａｓ歪組成傾斜層
１７から構成されている（図１参照）。
【００２５】その後、パッシベーション膜として表面に
ＳｉＮｘ膜９を１５００オングストローム堆積させ、ｎ
側電極１０として、ＡｕＧｅ／Ｎｉを１５００オングス
トローム、ＴｉＰｔＡｕを５００オングストローム堆積
する。また、ｐ側電極１１として、ＡｕＺｎを１５００
オングストローム堆積することにより、素子構造を完成
する。
ＳｉＮｘ膜９を１５００オングストローム堆積させ、ｎ
側電極１０として、ＡｕＧｅ／Ｎｉを１５００オングス
トローム、ＴｉＰｔＡｕを５００オングストローム堆積
する。また、ｐ側電極１１として、ＡｕＺｎを１５００
オングストローム堆積することにより、素子構造を完成
する。
【００２６】上述した素子構造のもとで、作用に述べた
原理により、電子のイオン化が増大され、実効イオン化
率比（α／β比）５、最大帯域１５ＧＨｚ、利得帯域幅
積１５０ＧＨｚ、また量子効率７０％の低雑音・高速応
答特性を有するアバランシェ増倍型半導体受光素子を実
現した。本発明による素子構造は、具体的には、ＭＯＶ
ＰＥ、ＭＢＥ、ガスソースＭＢＥ等の成長技術により、
作製することができる。
原理により、電子のイオン化が増大され、実効イオン化
率比（α／β比）５、最大帯域１５ＧＨｚ、利得帯域幅
積１５０ＧＨｚ、また量子効率７０％の低雑音・高速応
答特性を有するアバランシェ増倍型半導体受光素子を実
現した。本発明による素子構造は、具体的には、ＭＯＶ
ＰＥ、ＭＢＥ、ガスソースＭＢＥ等の成長技術により、
作製することができる。
【００２７】請求項２の発明の実施例について、図面を
用いて詳細に説明する。図５は、本発明の一実施例によ
り形成されたアバランシェ増倍型受光素子の断面図であ
る。
用いて詳細に説明する。図５は、本発明の一実施例によ
り形成されたアバランシェ増倍型受光素子の断面図であ
る。
【００２８】構造としては、まず、ＩｎＰ（１００）基
板１上にｎ+ 型ＩｎＰバッファ層２（ｎ＝７×１０17cm
-3）を０．３μm 、ｎ+ 型ＩｎＡｌＡｓバッファ層３
（ｎ＝７×１０17cm-3）を０．３μm 、ノンドープｎ+
型ヘテロ周期構造増倍層２１を０．２５μm 、ｐ+ 型Ｉ
ｎＰ電界緩和層５（ｐ＝５×１０17cm-3）を０．１μ
m、ｐ- 型ＩｎＧａＡｓ光吸収層６（ｐ＝８×１０15cm
-3）を０．９μm 、ｐ+ 型ＩｎＰキャップ層７（ｐ＝１
×１０18cm-3）を０．１μm 、そしてｐ+ 型ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層８（ｐ＝５×１０18cm-3）を０．２μm
積層する。ここで、上記ヘテロ周期構造増倍層は、２０
０オングストローム厚のｎ- 型Ｉｎ0.5 Ａｌ0.23Ｇａ
0.27Ａｓ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ無歪組成傾斜層１８と
５０オングストローム厚のｎ- 型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ
−Ｉｎ0.2 Ａｌ0.8 Ａｓ歪組成傾斜層１７から構成され
ている。その後、パッシベーション膜として表面にＳｉ
Ｎｘ膜９を１５００オングストローム堆積させ、ｎ側電
極１０として、ＡｕＧｅ／Ｎｉを１５００オングストロ
ーム、ＴｉＰｔＡｕを５００オングストローム堆積す
る。また、ｐ側電極１１として、ＡｕＺｎを１５００オ
ングストローム堆積することにより、素子構造を完成す
る。
板１上にｎ+ 型ＩｎＰバッファ層２（ｎ＝７×１０17cm
-3）を０．３μm 、ｎ+ 型ＩｎＡｌＡｓバッファ層３
（ｎ＝７×１０17cm-3）を０．３μm 、ノンドープｎ+
型ヘテロ周期構造増倍層２１を０．２５μm 、ｐ+ 型Ｉ
ｎＰ電界緩和層５（ｐ＝５×１０17cm-3）を０．１μ
m、ｐ- 型ＩｎＧａＡｓ光吸収層６（ｐ＝８×１０15cm
-3）を０．９μm 、ｐ+ 型ＩｎＰキャップ層７（ｐ＝１
×１０18cm-3）を０．１μm 、そしてｐ+ 型ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層８（ｐ＝５×１０18cm-3）を０．２μm
積層する。ここで、上記ヘテロ周期構造増倍層は、２０
０オングストローム厚のｎ- 型Ｉｎ0.5 Ａｌ0.23Ｇａ
0.27Ａｓ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ無歪組成傾斜層１８と
５０オングストローム厚のｎ- 型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ
−Ｉｎ0.2 Ａｌ0.8 Ａｓ歪組成傾斜層１７から構成され
ている。その後、パッシベーション膜として表面にＳｉ
Ｎｘ膜９を１５００オングストローム堆積させ、ｎ側電
極１０として、ＡｕＧｅ／Ｎｉを１５００オングストロ
ーム、ＴｉＰｔＡｕを５００オングストローム堆積す
る。また、ｐ側電極１１として、ＡｕＺｎを１５００オ
ングストローム堆積することにより、素子構造を完成す
る。
【００２９】上述した素子構造のもとで、作用に述べた
原理により、電子のイオン化が増大され、実効イオン化
率比（α／β比）５、最大帯域１８ＧＨｚ、利得帯域幅
積１６０ＧＨｚ、また量子効率７０％の低雑音・高速応
答特性を有するアバランシェ増倍型半導体受光素子を実
現した。本発明による素子構造は、具体的には、ＭＯＶ
ＰＥ、ＭＢＥ、ガスソースＭＢＥ等の成長技術により、
作製することができる。
原理により、電子のイオン化が増大され、実効イオン化
率比（α／β比）５、最大帯域１８ＧＨｚ、利得帯域幅
積１６０ＧＨｚ、また量子効率７０％の低雑音・高速応
答特性を有するアバランシェ増倍型半導体受光素子を実
現した。本発明による素子構造は、具体的には、ＭＯＶ
ＰＥ、ＭＢＥ、ガスソースＭＢＥ等の成長技術により、
作製することができる。
【００３０】請求項３の発明の実施例について、図面を
用いて詳細に説明する。図６は、本発明の一実施例によ
り形成されたアバランシェ増倍型受光素子の断面図であ
る。
用いて詳細に説明する。図６は、本発明の一実施例によ
り形成されたアバランシェ増倍型受光素子の断面図であ
る。
【００３１】構造としては、まず、ＩｎＰ（１００）基
板１上にｎ+ 型ＩｎＰバッファ層２（ｎ＝７×１０17cm
-3）を０．３μm 、ｎ+ 型ＩｎＡｌＡｓバッファ層３
（ｎ＝７×１０17cm-3）を０．３μm 、ノンドープｎ+
型ヘテロ周期構造増倍層２２を０．２８μm 、ｐ+ 型Ｉ
ｎＰ電界緩和層５（ｐ＝５×１０17cm-3）を０．１μ
m、ｐ- 型ＩｎＧａＡｓ光吸収層６（ｐ＝８×１０15cm
-3）を０．９μm 、ｐ+ 型ＩｎＰキャップ層７（ｐ＝１
×１０15cm-3）を０．１μm 、そしてｐ+ 型ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層８（ｐ＝５×１０15cm-3）を０．２μm
積層する。ここで、上記ヘテロ周期構造増倍層は、２０
０オングストローム厚のｎ- 型Ｉｎ0.5 Ａｌ0.23Ｇａ
0.27Ａｓ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ無歪組成傾斜層１８と
５０オングストローム厚のｎ- 型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ
−Ｉｎ0.2 Ａｌ0.8 Ａｓ歪組成傾斜層１７及び３０オン
グストローム厚のｎ- 型Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ歪補償層
１９から構成されている。その後、パッシベーション膜
として表面にＳｉＮｘ膜９を１５００オングストローム
堆積させ、ｎ側電極１０として、ＡｕＧｅ／Ｎｉを１５
００オングストローム、ＴｉＰｔＡｕを５００オングス
トローム堆積する。また、ｐ側電極１１として、ＡｕＺ
ｎを１５００オングストローム堆積することにより、素
子構造を完成する。
板１上にｎ+ 型ＩｎＰバッファ層２（ｎ＝７×１０17cm
-3）を０．３μm 、ｎ+ 型ＩｎＡｌＡｓバッファ層３
（ｎ＝７×１０17cm-3）を０．３μm 、ノンドープｎ+
型ヘテロ周期構造増倍層２２を０．２８μm 、ｐ+ 型Ｉ
ｎＰ電界緩和層５（ｐ＝５×１０17cm-3）を０．１μ
m、ｐ- 型ＩｎＧａＡｓ光吸収層６（ｐ＝８×１０15cm
-3）を０．９μm 、ｐ+ 型ＩｎＰキャップ層７（ｐ＝１
×１０15cm-3）を０．１μm 、そしてｐ+ 型ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層８（ｐ＝５×１０15cm-3）を０．２μm
積層する。ここで、上記ヘテロ周期構造増倍層は、２０
０オングストローム厚のｎ- 型Ｉｎ0.5 Ａｌ0.23Ｇａ
0.27Ａｓ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ無歪組成傾斜層１８と
５０オングストローム厚のｎ- 型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ
−Ｉｎ0.2 Ａｌ0.8 Ａｓ歪組成傾斜層１７及び３０オン
グストローム厚のｎ- 型Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ歪補償層
１９から構成されている。その後、パッシベーション膜
として表面にＳｉＮｘ膜９を１５００オングストローム
堆積させ、ｎ側電極１０として、ＡｕＧｅ／Ｎｉを１５
００オングストローム、ＴｉＰｔＡｕを５００オングス
トローム堆積する。また、ｐ側電極１１として、ＡｕＺ
ｎを１５００オングストローム堆積することにより、素
子構造を完成する。
【００３２】上述した素子構造のもとで、作用に述べた
原理により、電子のイオン化が増大され、実効イオン化
率比（α／β比）１０、最大帯域１８ＧＨｚ、利得帯域
幅積２００ＧＨｚ、また量子効率７０％の低雑音・高速
応答特性を有するアバランシェ増倍型半導体受光素子を
実現した。本発明による素子構造は、具体的には、ＭＯ
ＶＰＥ、ＭＢＥ、ガスソースＭＢＥ等の成長技術によ
り、作製することができる。
原理により、電子のイオン化が増大され、実効イオン化
率比（α／β比）１０、最大帯域１８ＧＨｚ、利得帯域
幅積２００ＧＨｚ、また量子効率７０％の低雑音・高速
応答特性を有するアバランシェ増倍型半導体受光素子を
実現した。本発明による素子構造は、具体的には、ＭＯ
ＶＰＥ、ＭＢＥ、ガスソースＭＢＥ等の成長技術によ
り、作製することができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明による半導体受光素子は、長距離
光通信に使用される１μm 帯の受光素子において、高感
度・高速特性を有し、且つ、高信頼性を有する素子を提
供することができる。
光通信に使用される１μm 帯の受光素子において、高感
度・高速特性を有し、且つ、高信頼性を有する素子を提
供することができる。
【図１】本発明（請求項１）の作用を説明するための図
である。
である。
【図２】本発明（請求項２）の作用を説明するための図
である。
である。
【図３】本発明（請求項３）の作用を説明するための図
である。
である。
【図４】本発明（請求項１）の実施例を説明するための
図である。
図である。
【図５】本発明（請求項２）の実施例を説明するための
図である。
図である。
【図６】本発明（請求項３）の実施例を説明するための
図である。
図である。
【図７】従来例のＩｎＧａＡｓ ＡＰＤの構造図であ
る。
る。
【図８】従来例の超格子ＡＰＤの構造図である。
１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２ ｎ+ 型ＩｎＰバッファ層 ３ ｎ+ 型ＩｎＡｌＡｓバッファ層 ４ ｎ- 型ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＧａＡｓ超格子増倍
層 ５ ｐ+ 型ＩｎＰ電界緩和層 ６ ｐ- 型ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ７ ｐ+ 型ＩｎＰキャップ層 ８ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ９ ＳｉＮｘパッシベーション膜 １０ ｎ側オーミック電極 １１ ｐ側オーミック電極 １２ 入射光 １３ ｎ- 型ＩｎＧａＡｓ光吸収層 １４ ｎ型ＩｎＰ増倍層 １５ ｎ- 型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ増倍障壁層 １６ ｎ- 型Ｉｎ0.5 Ａｌ0.23Ｇａ0.27Ａｓ増倍井戸層 １７ ｎ- 型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ−Ｉｎ0.2 Ａｌ0.8
Ａｓ歪組成傾斜層 １８ ｎ- 型Ｉｎ0.5 Ａｌ0.23Ｇａ0.27Ａｓ -Ｉｎ0.52
Ａｌ0.48Ａｓ無歪組成傾斜層 １９ ｎ- 型Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ歪補償層 ２０ ｎ- 型ヘテロ周期構造増倍層 ２１ ｎ- 型ヘテロ周期構造増倍層 ２２ ｎ- 型ヘテロ周期構造増倍層 ２３ ｎ型ＩｎＰキャップ層 ２４ ｐ+ 型受光領域 ２５ ｐ- 型ガードリング領域
層 ５ ｐ+ 型ＩｎＰ電界緩和層 ６ ｐ- 型ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ７ ｐ+ 型ＩｎＰキャップ層 ８ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ９ ＳｉＮｘパッシベーション膜 １０ ｎ側オーミック電極 １１ ｐ側オーミック電極 １２ 入射光 １３ ｎ- 型ＩｎＧａＡｓ光吸収層 １４ ｎ型ＩｎＰ増倍層 １５ ｎ- 型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ増倍障壁層 １６ ｎ- 型Ｉｎ0.5 Ａｌ0.23Ｇａ0.27Ａｓ増倍井戸層 １７ ｎ- 型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ−Ｉｎ0.2 Ａｌ0.8
Ａｓ歪組成傾斜層 １８ ｎ- 型Ｉｎ0.5 Ａｌ0.23Ｇａ0.27Ａｓ -Ｉｎ0.52
Ａｌ0.48Ａｓ無歪組成傾斜層 １９ ｎ- 型Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ歪補償層 ２０ ｎ- 型ヘテロ周期構造増倍層 ２１ ｎ- 型ヘテロ周期構造増倍層 ２２ ｎ- 型ヘテロ周期構造増倍層 ２３ ｎ型ＩｎＰキャップ層 ２４ ｐ+ 型受光領域 ２５ ｐ- 型ガードリング領域
Claims (3)
- 【請求項１】半導体基板上に光吸収層及び増倍層等を積
層して形成する半導体受光素子において、該増倍層が超
格子構造で形成され、かつ、該超格子構造の増倍井戸層
と増倍障壁層の間に、伝導帯不連続差を増倍井戸層禁制
帯幅の１倍程度以上に大きくするための歪組成傾斜層が
挿入されていることを特徴とする半導体受光素子。 - 【請求項２】半導体基板上に光吸収層及び増倍層等を積
層して形成する半導体受光素子において、該増倍層のエ
ネルギーバンドが鋸歯状の組成傾斜多周期層で形成さ
れ、かつ、該増倍層の最大禁制帯幅組成と最小禁制帯幅
組成の間に、伝導帯不連続差を増倍層最小禁制帯幅の１
倍程度以上に大きくするための歪組成傾斜層が挿入され
ていることを特徴とする半導体受光素子。 - 【請求項３】歪組成傾斜層に隣接して歪緩和層が挿入さ
れていることを特徴とする請求項１または請求項２記載
の半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6144272A JP2661548B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6144272A JP2661548B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 半導体受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0818095A JPH0818095A (ja) | 1996-01-19 |
| JP2661548B2 true JP2661548B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=15358237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6144272A Expired - Lifetime JP2661548B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2661548B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02254771A (ja) * | 1989-03-28 | 1990-10-15 | Nec Corp | アバランシェ・フォトダイオード |
| JPH0389566A (ja) * | 1989-08-31 | 1991-04-15 | Nec Corp | 超格子アバランシェ・フォトダイオード |
-
1994
- 1994-06-27 JP JP6144272A patent/JP2661548B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0818095A (ja) | 1996-01-19 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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