JP3047385B2 - 受光素子 - Google Patents
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- 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
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ用の光出
力モニター装置、光通信システム用の受信装置等に用い
られる受光素子に関するものである。
力モニター装置、光通信システム用の受信装置等に用い
られる受光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の受光素子の構造を上面
図、及びそのＸ−Ｘ’断面図で示したものである。図示
されるように従来の受光素子は、裏面に第１導電型の電
極８が施された第１導電型半導体基板１の表面に、光吸
収層を含む第１導電型半導体結晶層２が積層され、その
半導体結晶層２には不純物が選択拡散されて、第２導電
型である第１の領域３が形成されている。この構造は、
半導体基板１をｎ層（またはｐ層）、第１の領域３をｐ
層（またはｎ層）とし、そのｐｎ接合部分（空乏層また
はｉ層）を受光領域１０とするｐｉｎフォトダイオード
構造を形成している。半導体結晶層２の表面には、第１
の領域３上に第２導電型電極５が設けられており、その
電極５の内側の第１の領域３上は反射防止膜６で覆わ
れ、また電極５の外側の半導体結晶層２上は素子保護膜
９で覆われている。
図、及びそのＸ−Ｘ’断面図で示したものである。図示
されるように従来の受光素子は、裏面に第１導電型の電
極８が施された第１導電型半導体基板１の表面に、光吸
収層を含む第１導電型半導体結晶層２が積層され、その
半導体結晶層２には不純物が選択拡散されて、第２導電
型である第１の領域３が形成されている。この構造は、
半導体基板１をｎ層（またはｐ層）、第１の領域３をｐ
層（またはｎ層）とし、そのｐｎ接合部分（空乏層また
はｉ層）を受光領域１０とするｐｉｎフォトダイオード
構造を形成している。半導体結晶層２の表面には、第１
の領域３上に第２導電型電極５が設けられており、その
電極５の内側の第１の領域３上は反射防止膜６で覆わ
れ、また電極５の外側の半導体結晶層２上は素子保護膜
９で覆われている。
【０００３】上述の構造を有する半導体装置に逆バイア
スを印加することによって空乏層中に電界が生じ、受光
領域１０への入射光によって生じたキャリアである電
子、正孔の各々は、第１導電型半導体基板１、第２導電
型領域３のそれぞれの方向に振り分けられて加速され
る。このため光電流を外部に取り出すことができ、光信
号を検出することができる。
スを印加することによって空乏層中に電界が生じ、受光
領域１０への入射光によって生じたキャリアである電
子、正孔の各々は、第１導電型半導体基板１、第２導電
型領域３のそれぞれの方向に振り分けられて加速され
る。このため光電流を外部に取り出すことができ、光信
号を検出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述の図４に示す構造
では、受光領域１０内に光が入射すると、光生成キャリ
アは空乏層に捕捉されて応答特性は良好となる。しか
し、受光領域１０の外側に光が入射すると、発生したキ
ャリアが密度勾配により拡散して空乏層に達し、光電流
として取り出される。この拡散によるキャリアの移動は
遅いため、キャリアが受光領域１０に到達すると、光パ
ルス応答波形の立ち下がりにテールを生じてしまう。
では、受光領域１０内に光が入射すると、光生成キャリ
アは空乏層に捕捉されて応答特性は良好となる。しか
し、受光領域１０の外側に光が入射すると、発生したキ
ャリアが密度勾配により拡散して空乏層に達し、光電流
として取り出される。この拡散によるキャリアの移動は
遅いため、キャリアが受光領域１０に到達すると、光パ
ルス応答波形の立ち下がりにテールを生じてしまう。
【０００５】上述の受光素子を光通信に用いるとき、光
ファイバから出射した光は受光領域１０に入射するよう
に集光される。しかし、一部の光が受光領域１０の外に
漏れた場合、前述した理由により受光素子の応答速度の
低下に繋がる。特に高速の受光素子では、受光領域１０
の面積を小さくして接合容量を下げているので、受光領
域１０の外側に入射する光の割合が増加して応答速度の
遅い拡散成分が増加し、応答速度の劣化に繋がる。
ファイバから出射した光は受光領域１０に入射するよう
に集光される。しかし、一部の光が受光領域１０の外に
漏れた場合、前述した理由により受光素子の応答速度の
低下に繋がる。特に高速の受光素子では、受光領域１０
の面積を小さくして接合容量を下げているので、受光領
域１０の外側に入射する光の割合が増加して応答速度の
遅い拡散成分が増加し、応答速度の劣化に繋がる。
【０００６】また、半導体レーザの光出力を一定に保つ
ために、半導体レーザの後ろ端面から出射する光を受光
素子で受けて半導体レーザの駆動電流を帰還制御すると
き、半導体レーザから出射した光が受光素子の受光領域
１０の外側にも広がってしまうと、前述したように拡散
による応答速度の遅い成分が発生し、帰還制御に悪影響
を与える。
ために、半導体レーザの後ろ端面から出射する光を受光
素子で受けて半導体レーザの駆動電流を帰還制御すると
き、半導体レーザから出射した光が受光素子の受光領域
１０の外側にも広がってしまうと、前述したように拡散
による応答速度の遅い成分が発生し、帰還制御に悪影響
を与える。
【０００７】本発明は、これらの問題を解決し、応答速
度等の電気的・光学的特性を改善した受光素子を提供す
ることを目的とする。
度等の電気的・光学的特性を改善した受光素子を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１の導電型
を示す半導体層の一部に第２の導電型を示す第１の領域
を選択的に設けることによって形成されるｐｎ接合部分
を受光領域とした受光素子において、第１の領域は半導
体層の一部に形成された第２の導電型を示す第２の領域
によって取り囲まれ、半導体層と第２の領域とは導電体
によって電気的に短絡されていることを特徴とする。
を示す半導体層の一部に第２の導電型を示す第１の領域
を選択的に設けることによって形成されるｐｎ接合部分
を受光領域とした受光素子において、第１の領域は半導
体層の一部に形成された第２の導電型を示す第２の領域
によって取り囲まれ、半導体層と第２の領域とは導電体
によって電気的に短絡されていることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明によれば、入射した光が受光領域外に漏
れてキャリアを発生させた場合でも、そのキャリアは第
２導電型の第２の領域に吸収されるので、拡散による受
光領域内へのキャリアの流入を防ぐことができる。この
ため、必要な光電流のみを外部回路に取り出すことがで
きる。
れてキャリアを発生させた場合でも、そのキャリアは第
２導電型の第２の領域に吸収されるので、拡散による受
光領域内へのキャリアの流入を防ぐことができる。この
ため、必要な光電流のみを外部回路に取り出すことがで
きる。
【００１０】さらに、第１の導電型を示す半導体層と前
述の第２の領域との間に金属など導電性の膜を形成し短
絡することによって、第２の領域に吸収されたキャリア
を再結合・消滅させることができる。従って第２の領域
にはキャリアの蓄積がなく、光パルス応答波形の立ち下
がりにテールを生じない等、素子の電気的・光学的特性
を改善することができる。
述の第２の領域との間に金属など導電性の膜を形成し短
絡することによって、第２の領域に吸収されたキャリア
を再結合・消滅させることができる。従って第２の領域
にはキャリアの蓄積がなく、光パルス応答波形の立ち下
がりにテールを生じない等、素子の電気的・光学的特性
を改善することができる。
【００１１】
【実施例】以下、図に基づいて本発明の実施例について
説明する。
説明する。
【００１２】まず、図１を用い、本発明に係る受光素子
の基本的な実施例について説明する。同図（ａ）は本発
明の受光素子の上面図、同図（ｂ）はそのＸ−Ｘ’断面
図である。図示されるように、裏面に第１導電型である
ｎ型の電極８が設けられた、同じくｎ型半導体基板１の
表面上には、光吸収層を含む第１導電型であるｎ型の半
導体結晶層２が形成されている。この半導体結晶層２に
は、封管法による不純物拡散によって第２導電型である
ｐ型の第１の領域３が設けられている。ここで、第１の
領域３の直径は３００μｍであり、この第１の領域３を
設けることによって形成されたｐｎ接合部分が、受光領
域１０を形成している。さらにこの第１の領域３は、同
様に不純物拡散によって電荷捕獲領域であるｐ型の第２
の領域４で囲まれており、第１の領域３とは２０μｍの
距離を隔てて設けられている。この第１の領域３上には
第２導電型であるｐ型の電極５が設けられ、その内側の
第１の領域３上には反射防止膜６が、外側の第１の領域
３及び第２の領域４を含む半導体結晶層２上には素子保
護膜７が形成されている。
の基本的な実施例について説明する。同図（ａ）は本発
明の受光素子の上面図、同図（ｂ）はそのＸ−Ｘ’断面
図である。図示されるように、裏面に第１導電型である
ｎ型の電極８が設けられた、同じくｎ型半導体基板１の
表面上には、光吸収層を含む第１導電型であるｎ型の半
導体結晶層２が形成されている。この半導体結晶層２に
は、封管法による不純物拡散によって第２導電型である
ｐ型の第１の領域３が設けられている。ここで、第１の
領域３の直径は３００μｍであり、この第１の領域３を
設けることによって形成されたｐｎ接合部分が、受光領
域１０を形成している。さらにこの第１の領域３は、同
様に不純物拡散によって電荷捕獲領域であるｐ型の第２
の領域４で囲まれており、第１の領域３とは２０μｍの
距離を隔てて設けられている。この第１の領域３上には
第２導電型であるｐ型の電極５が設けられ、その内側の
第１の領域３上には反射防止膜６が、外側の第１の領域
３及び第２の領域４を含む半導体結晶層２上には素子保
護膜７が形成されている。
【００１３】上記の構造によれば、受光領域１０に入射
された光によって生じた電子、正孔の各々は、半導体基
板１と第１の領域３の方向へそれぞれ振り分けられて加
速される。このため、光電流を外部に取り出すことがで
き、光信号を検出することができる。さらに、受光領域
１０以外の部分に光が入射した場合、生じた不要なキャ
リアは半導体結晶層２中の第２の領域４に形成されたビ
ルトインポテンシャルによって捕獲され、受光領域１０
内へ流入するのを防ぐことができる。したがって、光信
号の検出に必要な光電流のみを取り出すことができる。
された光によって生じた電子、正孔の各々は、半導体基
板１と第１の領域３の方向へそれぞれ振り分けられて加
速される。このため、光電流を外部に取り出すことがで
き、光信号を検出することができる。さらに、受光領域
１０以外の部分に光が入射した場合、生じた不要なキャ
リアは半導体結晶層２中の第２の領域４に形成されたビ
ルトインポテンシャルによって捕獲され、受光領域１０
内へ流入するのを防ぐことができる。したがって、光信
号の検出に必要な光電流のみを取り出すことができる。
【００１４】但し、この時第２の領域４によって吸収・
捕獲されたキャリアのうち、その一部は半導体結晶層２
内で再結合によって消滅するが、その他は第２の領域４
内に蓄積される。特に大強度の光入力時には再結合で消
滅するキャリアの割合が少なく、その他の大部分のキャ
リアが第２の領域４に蓄積される。このため第２の領域
４に形成されたビルトインポテンシャルが弱くなり、第
２の領域４で捕獲されるキャリアの割合が減少する。従
って、拡散による移動速度の遅いキャリアが受光領域１
０に流入するようになり、光パルス応答波形の立ち下が
りにテールを生じる等、素子の電気的・光学的特性に悪
影響が生じる。
捕獲されたキャリアのうち、その一部は半導体結晶層２
内で再結合によって消滅するが、その他は第２の領域４
内に蓄積される。特に大強度の光入力時には再結合で消
滅するキャリアの割合が少なく、その他の大部分のキャ
リアが第２の領域４に蓄積される。このため第２の領域
４に形成されたビルトインポテンシャルが弱くなり、第
２の領域４で捕獲されるキャリアの割合が減少する。従
って、拡散による移動速度の遅いキャリアが受光領域１
０に流入するようになり、光パルス応答波形の立ち下が
りにテールを生じる等、素子の電気的・光学的特性に悪
影響が生じる。
【００１５】上述の影響は、特に第２の領域４が素子の
端面部分に露出していない場合に大きい。この場合、キ
ャリアの再結合・消滅がほとんど起こらないため第２の
領域４にキャリアが蓄積され、このままでは先に述べた
ように電気的・光学的特性に影響が生じてしまう。一
方、第２の領域４が素子の端面に露出している場合に
は、キャリアはこの端面部分でリークして再結合・消滅
しやすい。このため、第２の領域４で蓄積されるキャリ
アがほとんどなく、第２の領域４に形成されたビルトイ
ンポテンシャルは弱くなりにくい。そのため、第２の領
域４で捕獲されるキャリアの割合は減少せず、電気的・
光学的特性に大きな悪影響を及ぼすことはない。しか
し、これらの受光素子を様々な光学デバイスに応用する
にあたり、大強度の光入力時であっても、発生したキャ
リアをより迅速に消滅させ、第２の領域４内にはキャリ
アがつねに蓄積されていない状態を維持する必要があ
る。
端面部分に露出していない場合に大きい。この場合、キ
ャリアの再結合・消滅がほとんど起こらないため第２の
領域４にキャリアが蓄積され、このままでは先に述べた
ように電気的・光学的特性に影響が生じてしまう。一
方、第２の領域４が素子の端面に露出している場合に
は、キャリアはこの端面部分でリークして再結合・消滅
しやすい。このため、第２の領域４で蓄積されるキャリ
アがほとんどなく、第２の領域４に形成されたビルトイ
ンポテンシャルは弱くなりにくい。そのため、第２の領
域４で捕獲されるキャリアの割合は減少せず、電気的・
光学的特性に大きな悪影響を及ぼすことはない。しか
し、これらの受光素子を様々な光学デバイスに応用する
にあたり、大強度の光入力時であっても、発生したキャ
リアをより迅速に消滅させ、第２の領域４内にはキャリ
アがつねに蓄積されていない状態を維持する必要があ
る。
【００１６】そこで前述の影響をなくすため、上記の構
造に加え、図１に示されるように、さらに、半導体結晶
層２と第２の領域４とにそれぞれ接触するように金属膜
１１が設けられている。本実施例において、この金属膜
１１は半導体結晶層２と第２の領域４のそれぞれに幅５
μｍずつ接触しており、その面積は１０μｍ×５０μｍ
である。
造に加え、図１に示されるように、さらに、半導体結晶
層２と第２の領域４とにそれぞれ接触するように金属膜
１１が設けられている。本実施例において、この金属膜
１１は半導体結晶層２と第２の領域４のそれぞれに幅５
μｍずつ接触しており、その面積は１０μｍ×５０μｍ
である。
【００１７】上記の構造によれば、前述したように受光
領域１０以外の部分に光が入射した場合、発生した不要
なキャリアは電荷捕獲領域である第２の領域４によって
捕獲される。したがって、光パルスの立ち下がりにテー
ルが生じることなく、光信号の検出に必要な光電流のみ
を取り出すことができる。さらにこの捕獲されたキャリ
アは、半導体結晶層２と第２の領域４を短絡している金
属膜１１によって再結合・消滅し、第２の領域４内には
蓄積されない。したがって、第２の領域４で捕獲される
キャリアの割合は減少せず、電気的・光学的特性に影響
を及ぼすことがない。また、構造についても、蓄積した
キャリアを取り出すために新たな電極を形成して電極８
と接続するといった複雑な処置をとる必要がなく、素子
構造の簡略化を図ることができる。なお、領域３の直径
および金属膜１１の面積等は、本実施例に限る必要はな
い。
領域１０以外の部分に光が入射した場合、発生した不要
なキャリアは電荷捕獲領域である第２の領域４によって
捕獲される。したがって、光パルスの立ち下がりにテー
ルが生じることなく、光信号の検出に必要な光電流のみ
を取り出すことができる。さらにこの捕獲されたキャリ
アは、半導体結晶層２と第２の領域４を短絡している金
属膜１１によって再結合・消滅し、第２の領域４内には
蓄積されない。したがって、第２の領域４で捕獲される
キャリアの割合は減少せず、電気的・光学的特性に影響
を及ぼすことがない。また、構造についても、蓄積した
キャリアを取り出すために新たな電極を形成して電極８
と接続するといった複雑な処置をとる必要がなく、素子
構造の簡略化を図ることができる。なお、領域３の直径
および金属膜１１の面積等は、本実施例に限る必要はな
い。
【００１８】次に、図２を用いて本発明の第２の実施例
について説明する。同図（ａ）は本実施例に係る受光素
子の上面図、同図（ｂ）はそのＸ−Ｘ’断面図である。
裏面にｎ側電極８が形成されているｎ+ 型ＩｎＰ（イン
ジウム・リン）半導体基板１上には、ノンドープＩｎＰ
バッファー層２ａ（キャリア濃度；ｎ＝２×１０15ｃｍ
-3、厚さ２μｍ）、ノンドープＩｎＧａＡｓ（インジウ
ム・ガリウム・ヒ素）、受光層２ｂ（ｎ＝３×１０15ｃ
ｍ-3、厚さ３．５μｍ）、そして暗電流を少なくするた
めのノンドープＩｎＰ窓層２ｃ（ｎ＝１×１０15ｃ
ｍ-3、厚さ２μｍ）が積層されている。これら受光層２
ｂ及び窓層２ｃには、ｐ型である第１の領域３及び第２
の領域４が、Ｚｎの選択拡散により形成されている。こ
の第１の領域３の直径は２００μｍであり、第２の領域
（電荷捕獲領域）４の幅は４０μｍである。また、第１
の領域３と周囲の第２の領域４との間にあるｎ型領域の
幅は１０μｍである。一方、第１の領域３上にはｐ側電
極５が設けられており、その電極５の内側の領域３上に
は反射防止膜６が、外側の第１の領域３及び第２の領域
４を含む窓層２ｃ上には素子保護膜７が形成されてい
る。さらに、窓層２ｃ上には半導体結晶層２と第２の領
域４とにそれぞれ接触するように金属膜１１が設けられ
ている。この金属膜１１は、第２の領域４で捕獲された
キャリアを再結合・消滅させるため、半導体結晶層２と
第２の領域４のそれぞれに幅１０μｍずつ接触してお
り、その面積は２０μｍ×４０μｍである。
について説明する。同図（ａ）は本実施例に係る受光素
子の上面図、同図（ｂ）はそのＸ−Ｘ’断面図である。
裏面にｎ側電極８が形成されているｎ+ 型ＩｎＰ（イン
ジウム・リン）半導体基板１上には、ノンドープＩｎＰ
バッファー層２ａ（キャリア濃度；ｎ＝２×１０15ｃｍ
-3、厚さ２μｍ）、ノンドープＩｎＧａＡｓ（インジウ
ム・ガリウム・ヒ素）、受光層２ｂ（ｎ＝３×１０15ｃ
ｍ-3、厚さ３．５μｍ）、そして暗電流を少なくするた
めのノンドープＩｎＰ窓層２ｃ（ｎ＝１×１０15ｃ
ｍ-3、厚さ２μｍ）が積層されている。これら受光層２
ｂ及び窓層２ｃには、ｐ型である第１の領域３及び第２
の領域４が、Ｚｎの選択拡散により形成されている。こ
の第１の領域３の直径は２００μｍであり、第２の領域
（電荷捕獲領域）４の幅は４０μｍである。また、第１
の領域３と周囲の第２の領域４との間にあるｎ型領域の
幅は１０μｍである。一方、第１の領域３上にはｐ側電
極５が設けられており、その電極５の内側の領域３上に
は反射防止膜６が、外側の第１の領域３及び第２の領域
４を含む窓層２ｃ上には素子保護膜７が形成されてい
る。さらに、窓層２ｃ上には半導体結晶層２と第２の領
域４とにそれぞれ接触するように金属膜１１が設けられ
ている。この金属膜１１は、第２の領域４で捕獲された
キャリアを再結合・消滅させるため、半導体結晶層２と
第２の領域４のそれぞれに幅１０μｍずつ接触してお
り、その面積は２０μｍ×４０μｍである。
【００１９】上述の受光層２ｂの厚さは入射光の吸収効
率を良くするために２〜７μｍの範囲にあることが望ま
しいが、特にこの範囲に限定するものではない。また、
ｐ型である第１の領域３と第２の領域４との間のｎ型領
域の幅は２〜４０μｍの範囲にあることが望ましいが、
特にこの範囲に限定するものではない。また、ｎ型領域
およびｐ型である第２の領域４に接触している金属膜１
１の形状・幅も上述に限定されるものではない。
率を良くするために２〜７μｍの範囲にあることが望ま
しいが、特にこの範囲に限定するものではない。また、
ｐ型である第１の領域３と第２の領域４との間のｎ型領
域の幅は２〜４０μｍの範囲にあることが望ましいが、
特にこの範囲に限定するものではない。また、ｎ型領域
およびｐ型である第２の領域４に接触している金属膜１
１の形状・幅も上述に限定されるものではない。
【００２０】この構造においても、前述の基本的な実施
例同様、不要なキャリアは第２の領域４に集められ、さ
らに金属膜１１によってそれらキャリアが再結合・消滅
する。したがって、応答速度等の電気的・光学的特性に
悪影響を及ぼすことはない。
例同様、不要なキャリアは第２の領域４に集められ、さ
らに金属膜１１によってそれらキャリアが再結合・消滅
する。したがって、応答速度等の電気的・光学的特性に
悪影響を及ぼすことはない。
【００２１】次に、図３を用いて本発明に係る第３の実
施例について説明する。同図（ａ）は本実施例の上面
図、同図（ｂ）はそのＸ−Ｘ’断面図である。Ｆｅドー
プＩｎＰ基板１（抵抗率；ρ＝１ＭΩ・ｃｍ）上には、
ノンドープＩｎＰバッファー層２ａ（ｎ＝１×１０15ｃ
ｍ-3、厚さ１μｍ）、ノンドープＩｎＧａＡｓ受光層２
ｂ（ｎ＝１×１０15ｃｍ-3、厚さ４μｍ）、ノンドープ
ＩｎＰ窓層２ｃ（ｎ＝２×１０15ｃｍ-3、厚さ３μｍ）
が積層されている。これら受光層２ｂ及び窓層２ｃに
は、ｐ型の第１の領域３及び第２の領域４が、封管法に
よるＺｎの選択拡散により形成されている。この第１の
領域３の直径は３００μｍであり、この領域３を設ける
ことによって、ｐｎ接合部分を受光領域１０とする構造
が形成される。また、第１の領域３と周囲の第２の領域
４との間にあるｎ型領域の幅は２０μｍである。一方、
第１の領域３上にはｐ側電極５が設けられており、その
電極５の内側の領域３上には反射防止膜６が、外側の第
１の領域３及び第２の領域４を含む窓層２ｃ上には素子
保護膜７が形成されている。なお、受光素子のｎ側電極
８は第２の領域４の外側のＩｎＰ窓層２ｃ、及び第２の
領域４の一部の上に形成され、その内径は３３０μｍ
で、第２の領域４上に５μｍ張り出している。
施例について説明する。同図（ａ）は本実施例の上面
図、同図（ｂ）はそのＸ−Ｘ’断面図である。Ｆｅドー
プＩｎＰ基板１（抵抗率；ρ＝１ＭΩ・ｃｍ）上には、
ノンドープＩｎＰバッファー層２ａ（ｎ＝１×１０15ｃ
ｍ-3、厚さ１μｍ）、ノンドープＩｎＧａＡｓ受光層２
ｂ（ｎ＝１×１０15ｃｍ-3、厚さ４μｍ）、ノンドープ
ＩｎＰ窓層２ｃ（ｎ＝２×１０15ｃｍ-3、厚さ３μｍ）
が積層されている。これら受光層２ｂ及び窓層２ｃに
は、ｐ型の第１の領域３及び第２の領域４が、封管法に
よるＺｎの選択拡散により形成されている。この第１の
領域３の直径は３００μｍであり、この領域３を設ける
ことによって、ｐｎ接合部分を受光領域１０とする構造
が形成される。また、第１の領域３と周囲の第２の領域
４との間にあるｎ型領域の幅は２０μｍである。一方、
第１の領域３上にはｐ側電極５が設けられており、その
電極５の内側の領域３上には反射防止膜６が、外側の第
１の領域３及び第２の領域４を含む窓層２ｃ上には素子
保護膜７が形成されている。なお、受光素子のｎ側電極
８は第２の領域４の外側のＩｎＰ窓層２ｃ、及び第２の
領域４の一部の上に形成され、その内径は３３０μｍ
で、第２の領域４上に５μｍ張り出している。
【００２２】上述の構造によれば、電極８をｐ型である
第２の領域４及びｎ型の窓層２ｃの両方に接触するよう
に形成することで、光電流を取り出すためのｎ側電極８
と、領域（電荷捕獲領域）４で捕獲されたキャリアを再
結合・消滅させるための金属膜１１の両方の役割を果た
すことができ、簡単な構造でありながら前述した基本的
な実施例、及び第２の実施例と同様の効果を得ることが
できる。
第２の領域４及びｎ型の窓層２ｃの両方に接触するよう
に形成することで、光電流を取り出すためのｎ側電極８
と、領域（電荷捕獲領域）４で捕獲されたキャリアを再
結合・消滅させるための金属膜１１の両方の役割を果た
すことができ、簡単な構造でありながら前述した基本的
な実施例、及び第２の実施例と同様の効果を得ることが
できる。
【００２３】ここに記載した半導体材料並びにその寸法
などはあくまでも一例であり、用途・対象とする波長等
により異なる。例えば、半導体材料についてはＧａＡｓ
（ガリウム・ヒ素）、ＩｎＧａＡｓＰ（インジウム・ガ
リウム・ヒ素・リン）、ＡｌＧａＡｓ（アルミニウム・
ガリウム・ヒ素）、ＣｄＴｅ（カドミウム・テルル）、
ＨｇＣｄＴｅ（水銀・カドミウム・テルル）、ＩｎＳｂ
（インジウム・アンチモン）等の化合物半導体や、Ｓｉ
（ケイ素）、Ｇｅ（ゲルマニウム）等でも良い。また、
不純物にはＢｅ（ベリリウム）、Ｃｄ（カドミウム）等
の材料を用いても良く、その不純物拡散にはイオン打ち
込み等の方法を用いても良い。さらに、第２の領域と半
導体結晶層とを短絡する材料は金属膜に限らず、導電性
を有する半導体層等でも良い。
などはあくまでも一例であり、用途・対象とする波長等
により異なる。例えば、半導体材料についてはＧａＡｓ
（ガリウム・ヒ素）、ＩｎＧａＡｓＰ（インジウム・ガ
リウム・ヒ素・リン）、ＡｌＧａＡｓ（アルミニウム・
ガリウム・ヒ素）、ＣｄＴｅ（カドミウム・テルル）、
ＨｇＣｄＴｅ（水銀・カドミウム・テルル）、ＩｎＳｂ
（インジウム・アンチモン）等の化合物半導体や、Ｓｉ
（ケイ素）、Ｇｅ（ゲルマニウム）等でも良い。また、
不純物にはＢｅ（ベリリウム）、Ｃｄ（カドミウム）等
の材料を用いても良く、その不純物拡散にはイオン打ち
込み等の方法を用いても良い。さらに、第２の領域と半
導体結晶層とを短絡する材料は金属膜に限らず、導電性
を有する半導体層等でも良い。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、第１導電型半導体
結晶層中の受光領域を取り囲むように第２導電型領域を
形成させるという簡単な構造を用いることにより、受光
領域の外側に入射した光によって発生した電荷を吸収
し、応答速度の劣化を防止することができる。さらに、
受光領域の外側の第１導電型を示す半導体層と、選択的
に形成された第２の領域との間を電気的に短絡する構造
を用いることによって、捕獲したキャリアを再結合・消
滅することができ、特に大強度光入力時に光パルス応答
波形の立ち下がりにテールを生じない等、素子の電気的
・光学的特性が改善された受光素子を得ることができ
る。
結晶層中の受光領域を取り囲むように第２導電型領域を
形成させるという簡単な構造を用いることにより、受光
領域の外側に入射した光によって発生した電荷を吸収
し、応答速度の劣化を防止することができる。さらに、
受光領域の外側の第１導電型を示す半導体層と、選択的
に形成された第２の領域との間を電気的に短絡する構造
を用いることによって、捕獲したキャリアを再結合・消
滅することができ、特に大強度光入力時に光パルス応答
波形の立ち下がりにテールを生じない等、素子の電気的
・光学的特性が改善された受光素子を得ることができ
る。
【図１】本発明に係る受光素子の基本的な実施例を示す
図である。
図である。
【図２】本発明に係る受光素子の第２の実施例を示す図
である。
である。
【図３】本発明に係る受光素子の第３の実施例を示す図
である。
である。
【図４】従来の受光素子の構造を示す図である。
１…半導体基板、２…半導体結晶層、２ａ…バッファー
層、２ｂ…受光層、２ｃ…窓層、３…第１の領域、４…
第２の領域、５…電極、６…反射防止膜、７…素子保護
膜。
層、２ｂ…受光層、２ｃ…窓層、３…第１の領域、４…
第２の領域、５…電極、６…反射防止膜、７…素子保護
膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−24472（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−224268（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−154784（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−12785（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/10 - 31/119
Claims (3)
- 【請求項１】 第１の導電型を示す半導体層の一部に第
２の導電型を示す第１の領域を選択的に設けることによ
って形成されるｐｎ接合部分を受光領域とした受光素子
において、 前記第１の領域は、前記半導体層の一部に形成された第
２の導電型を示す第２の領域によって取り囲まれ、前記
半導体層と前記第２の領域とは、導電体によって電気的
に短絡されていることを特徴とする受光素子。 - 【請求項２】 前記導電体は、金属膜である請求項１記
載の受光素子。 - 【請求項３】 前記導電体は、導電性半導体層である請
求項１記載の受光素子。
Priority Applications (8)
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|---|---|---|---|
| JP3279904A JP3047385B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 受光素子 |
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| CA002081250A CA2081250C (en) | 1991-10-25 | 1992-10-23 | Light detecting device |
| EP92118177A EP0538878B1 (en) | 1991-10-25 | 1992-10-23 | Light detecting device |
| DK92118177.2T DK0538878T3 (da) | 1991-10-25 | 1992-10-23 | Lysdetektor |
| ES92118177T ES2091381T3 (es) | 1991-10-25 | 1992-10-23 | Dispositivo detector de luz. |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| DE (1) | DE69212108T2 (ja) |
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| US7288825B2 (en) * | 2002-12-18 | 2007-10-30 | Noble Peak Vision Corp. | Low-noise semiconductor photodetectors |
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| JPH0799782B2 (ja) * | 1985-06-18 | 1995-10-25 | 株式会社ニコン | 半導体光検出装置 |
| EP0216572B1 (en) * | 1985-09-24 | 1995-04-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor photo-detector having a two-stepped impurity profile |
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- 1992-10-23 ES ES92118177T patent/ES2091381T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1992-10-24 KR KR1019920019628A patent/KR950014288B1/ko not_active IP Right Cessation
-
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- 1994-05-06 US US08/238,784 patent/US5420418A/en not_active Expired - Lifetime
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