JP3074606B2 - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
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- JP3074606B2 JP3074606B2 JP02172661A JP17266190A JP3074606B2 JP 3074606 B2 JP3074606 B2 JP 3074606B2 JP 02172661 A JP02172661 A JP 02172661A JP 17266190 A JP17266190 A JP 17266190A JP 3074606 B2 JP3074606 B2 JP 3074606B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 光通信、或いは、光情報処理などの分野に於いて、光
信号を電気信号に変換する働きをする半導体受光装置の
改良に関し、 著しく小型化することで超高速化した受光素子をサー
ジ電圧などの影響から完全に保護し、破壊されることが
ないようにすることを目的とし、 複数のpin接合に於ける大きいもの二つのうち一方の
ｐ側はpinフォト・ダイオードとして動作するpin接合に
逆バイアス電圧を供給する電源ラインとして作用させる
為に電源の正側に且つ他方のｐ側はpinフォト・ダイオ
ードとして動作するpin接合を保護する側路コンデンサ
として作用させる為に電源の負側にそれぞれ接続されて
なるよう構成する。
信号を電気信号に変換する働きをする半導体受光装置の
改良に関し、 著しく小型化することで超高速化した受光素子をサー
ジ電圧などの影響から完全に保護し、破壊されることが
ないようにすることを目的とし、 複数のpin接合に於ける大きいもの二つのうち一方の
ｐ側はpinフォト・ダイオードとして動作するpin接合に
逆バイアス電圧を供給する電源ラインとして作用させる
為に電源の正側に且つ他方のｐ側はpinフォト・ダイオ
ードとして動作するpin接合を保護する側路コンデンサ
として作用させる為に電源の負側にそれぞれ接続されて
なるよう構成する。
本発明は、光通信、或いは、光情報処理などの分野に
於いて、光信号を電気信号に変換する働きをする半導体
受光装置の改良に関する。
於いて、光信号を電気信号に変換する働きをする半導体
受光装置の改良に関する。
現在、前記のような光技術分野に於いては、例えば、
20〔GHz〕以上の超高速光信号を電気信号に光電変換す
ることについて研究・開発が行われている。
20〔GHz〕以上の超高速光信号を電気信号に光電変換す
ることについて研究・開発が行われている。
その光電変換を行う受光素子は、素子容量を充分に小
さくすることが必要であり、例えば、接合径が15〔μ
ｍ〕φで、且つ、光吸収層の厚さが1.4〔μｍ〕であるp
inフォト・ダイオードに於いて、10〜40〔fF〕、又は、
0.01〜0.04〔pF〕を達成できる。
さくすることが必要であり、例えば、接合径が15〔μ
ｍ〕φで、且つ、光吸収層の厚さが1.4〔μｍ〕であるp
inフォト・ダイオードに於いて、10〜40〔fF〕、又は、
0.01〜0.04〔pF〕を達成できる。
ところが、このような超小型の受光素子は、サージ電
圧などの影響を受けて簡単に破壊され易くなる。
圧などの影響を受けて簡単に破壊され易くなる。
従って、この問題を解決して、使用し易く、且つ、信
頼性が高い超高速受光素子を実現させる必要がある。
頼性が高い超高速受光素子を実現させる必要がある。
前記問題に対処する為、受光素子チップの極近傍にチ
ップ・コンデンサを設置し、サージ電圧を側路させる側
路コンデンサとして使用することが行われている。
ップ・コンデンサを設置し、サージ電圧を側路させる側
路コンデンサとして使用することが行われている。
前記したように、受光素子チップの近傍にチップ・コ
ンデンサを別設してサージ電圧の側路を行う構成では、
チップ・コンデンサを如何に受光素子チップに近接させ
た場合であっても、その近傍の度合いにはチップ・コン
デンサなどの大きさに由来する限界があり、その限界は
前記した問題を解消するには大き過ぎる。従って、イン
パルス的外来雑音に対しても素早く応答して受光素子の
破壊を完全に防止することは困難である。
ンデンサを別設してサージ電圧の側路を行う構成では、
チップ・コンデンサを如何に受光素子チップに近接させ
た場合であっても、その近傍の度合いにはチップ・コン
デンサなどの大きさに由来する限界があり、その限界は
前記した問題を解消するには大き過ぎる。従って、イン
パルス的外来雑音に対しても素早く応答して受光素子の
破壊を完全に防止することは困難である。
本発明は、著しく小型化することで超高速化した受光
素子をサージ電圧などの影響から完全に保護し、破壊さ
れることがないようにする。
素子をサージ電圧などの影響から完全に保護し、破壊さ
れることがないようにする。
第１図は本発明の原理を説明する為の半導体受光装置
の要部切断側面図を表している。
の要部切断側面図を表している。
図に於いて、１はInP或いはGaAsなどからなる半絶縁
性或いは導電性（ここではn+型）半導体基板、２はn+型
InP或いはn+型AlGaAsなどからなるn+型半導体層、３は
アン・ドープInGaAs或いはアン・ドープGaAsなどからな
る光吸収層、４はn-型InP或いはn-型AlGaAsなどからな
るn-型窓層、５はｐ型窓領域、６は接続用電極、A,B,C
はpinフォト・ダイオード部分をそれぞれ示している。
性或いは導電性（ここではn+型）半導体基板、２はn+型
InP或いはn+型AlGaAsなどからなるn+型半導体層、３は
アン・ドープInGaAs或いはアン・ドープGaAsなどからな
る光吸収層、４はn-型InP或いはn-型AlGaAsなどからな
るn-型窓層、５はｐ型窓領域、６は接続用電極、A,B,C
はpinフォト・ダイオード部分をそれぞれ示している。
図から判るように、pinフォト・ダイオード部分Ａ及
びＣはpinフォト・ダイオード部分Ｂに比較して大型
化、即ち、pin接合面積は広くなっている。
びＣはpinフォト・ダイオード部分Ｂに比較して大型
化、即ち、pin接合面積は広くなっている。
第２図は第１図に見られる半導体受光装置を動作させ
る場合の結線関係を説明する為の等価回路図を表し、第
１図に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或い
は同じ意味を持つものとする。
る場合の結線関係を説明する為の等価回路図を表し、第
１図に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或い
は同じ意味を持つものとする。
図に於いて、PSは電源、Ｒは負荷抵抗、Totは出力端
子をそれぞれ示している。
子をそれぞれ示している。
図から判るように、pinフォト・ダイオード部分Ａは
電源PSに対して順方向に接続され、電源供給の役割を果
たし、pinフォト・ダイオード部分Ｂには逆バイアス電
圧が印加されてpinフォト・ダイオードそろものとして
動作し、pinフォト・ダイオード部分Ｃは電源PSに対し
て逆方向に接続されてはいるが、そのpin接合面積が大
きい為、側路コンデンサとして作用し、著しく小型化さ
れているpinフォト・ダイオード部分Ｂにサージ電圧が
加わった場合、それを側路する働きをする。
電源PSに対して順方向に接続され、電源供給の役割を果
たし、pinフォト・ダイオード部分Ｂには逆バイアス電
圧が印加されてpinフォト・ダイオードそろものとして
動作し、pinフォト・ダイオード部分Ｃは電源PSに対し
て逆方向に接続されてはいるが、そのpin接合面積が大
きい為、側路コンデンサとして作用し、著しく小型化さ
れているpinフォト・ダイオード部分Ｂにサージ電圧が
加わった場合、それを側路する働きをする。
第３図も本発明の原理を説明する為の半導体受光装置
の要部切断側面図を表し、第１図及び第２図に於いて用
いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持
つものとする。
の要部切断側面図を表し、第１図及び第２図に於いて用
いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持
つものとする。
図に於いて、５′はpinフォト・ダイオード部分Ａに
於けるｐ型窓領域を示している。尚、この窓領域５′は
導電型をｎ型にしても良い。
於けるｐ型窓領域を示している。尚、この窓領域５′は
導電型をｎ型にしても良い。
本発明に於ける半導体受光装置に於いて、pinフォト
・ダイオード部分Ａは電源供給用としてのみ作用するも
のであり、その為にはｉ層である光吸収層３は不要であ
って、寧ろ、その存在で順方向電圧降下が発生すること
になる。
・ダイオード部分Ａは電源供給用としてのみ作用するも
のであり、その為にはｉ層である光吸収層３は不要であ
って、寧ろ、その存在で順方向電圧降下が発生すること
になる。
そこで、図示のようにpinフォト・ダイオード部分Ａ
に於けるｐ型窓領域５′はｉ層である光吸収層３を越え
てn+型半導体層２にまで到達するように深く形成したも
のである。
に於けるｐ型窓領域５′はｉ層である光吸収層３を越え
てn+型半導体層２にまで到達するように深く形成したも
のである。
第４図は第３図に見られる半導体受光装置を動作させ
る場合の結線関係を説明する為の等価回路図を表し、第
１図乃至第３図に於いて用いた記号と同記号は同部分を
表すか或いは同じ意味を持つものとする。
る場合の結線関係を説明する為の等価回路図を表し、第
１図乃至第３図に於いて用いた記号と同記号は同部分を
表すか或いは同じ意味を持つものとする。
第４図の等価回路と第２図の等価回路とが相違する点
は、pinフォト・ダイオード部分Ａに代わってpn接合ダ
イオード部分Ａ′が設置されていること、若し、ｐ型窓
領域５′の導電型をｎ型とした場合には、破線で示すよ
うに、ダイオード部分は完全に短絡状態になってしまう
こと、である。
は、pinフォト・ダイオード部分Ａに代わってpn接合ダ
イオード部分Ａ′が設置されていること、若し、ｐ型窓
領域５′の導電型をｎ型とした場合には、破線で示すよ
うに、ダイオード部分は完全に短絡状態になってしまう
こと、である。
第５図も本発明の原理を説明する為の半導体受光装置
の要部切断側面図を表し、第１図乃至第４図に於いて用
いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持
つものとする。
の要部切断側面図を表し、第１図乃至第４図に於いて用
いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持
つものとする。
図に於いて、５″はpinフォト・ダイオード部分Ｃに
於けるｐ型窓領域を示している。
於けるｐ型窓領域を示している。
図示された半導体受光装置が第１図乃至第４図につい
て説明した半導体受光素子と相違するところは、云うま
でもなく、側路コンデンサとして用いるpinフォト・ダ
イオード部分Ｃに於けるｐ型窓領域５″が他のpinフォ
ト・ダイオード部分Ａ或いはＢに於けるｐ型窓領域５と
比較して深く形成されていることである。
て説明した半導体受光素子と相違するところは、云うま
でもなく、側路コンデンサとして用いるpinフォト・ダ
イオード部分Ｃに於けるｐ型窓領域５″が他のpinフォ
ト・ダイオード部分Ａ或いはＢに於けるｐ型窓領域５と
比較して深く形成されていることである。
第６図は第５図に見られる半導体受光装置に於けるpi
nフォト・ダイオード部分Ｂ及びＣに関する逆方向耐圧
を説明する為の線図であり、縦軸に電流を、また、横軸
に電圧をそれぞれ採ってある。
nフォト・ダイオード部分Ｂ及びＣに関する逆方向耐圧
を説明する為の線図であり、縦軸に電流を、また、横軸
に電圧をそれぞれ採ってある。
図から明らかなように、側路コンデンサであるpinフ
ォト・ダイオード部分Ｃのpin接合に於ける逆方向耐圧
はpinフォト・ダイオードとして動作するpinフォト・ダ
イオード部分Ｂのpin接合に於ける逆方向耐圧と比較し
て低くなり、サージ電圧などからpinフォト・ダイオー
ド部分Ｂを保護する効果は更に向上する。このように、
pinフォト・ダイオード部分Ｃの逆方向耐圧が低下する
理由は、ｐ型窓領域５″の界面がエネルギ・バンド・ギ
ャップが狭いノン・ドープInGaAs光吸収層３内に存在す
ることに由来する。
ォト・ダイオード部分Ｃのpin接合に於ける逆方向耐圧
はpinフォト・ダイオードとして動作するpinフォト・ダ
イオード部分Ｂのpin接合に於ける逆方向耐圧と比較し
て低くなり、サージ電圧などからpinフォト・ダイオー
ド部分Ｂを保護する効果は更に向上する。このように、
pinフォト・ダイオード部分Ｃの逆方向耐圧が低下する
理由は、ｐ型窓領域５″の界面がエネルギ・バンド・ギ
ャップが狭いノン・ドープInGaAs光吸収層３内に存在す
ることに由来する。
当然のことながら、pinフォト・ダイオード部分Ｂの
逆方向耐圧が高い理由は、ｐ型窓領域５の界面がn-型窓
層14とノン・ドープInGaAs光吸収層13との界面に存在す
ることに起因している。
逆方向耐圧が高い理由は、ｐ型窓領域５の界面がn-型窓
層14とノン・ドープInGaAs光吸収層13との界面に存在す
ることに起因している。
前記したところから、本発明に依る半導体受光装置に
於いては、 （１） 複数のpin接合（例えばpinフォト・ダイオード
部分Ａ、Ｂ、Ｃ）に於ける大きいもの二つ（例えばpin
フォト・ダイオード部分Ａ及びＣ）のうち一方のｐ側
（例えばpinフォト・ダイオード部分Ａに於けるｐ型窓
領域５）はpinフォト・ダイオードとして動作するpin接
合に逆バイアス電圧を供給する電源ラインとして作用さ
せる為に電源（例えば電源PS）の正側に且つ他方のｐ側
（例えばpinフォト・ダイオード部分Ｃに於けるｐ型窓
領域５）はpinフォト・ダイオードとして動作するpin接
合を保護する側路コンデンサとして作用させる為に電源
の負側にそれぞれ接続されてなることを特徴とするか、
或いは、 （２） 前記（１）に於いて、pinフォト・ダイオード
として動作するpin接合へ逆バイアス電圧を印加する電
源ラインとして作用するpin接合に於けるｐ型不純物拡
散領域（例えば第３図に見られるｐ型窓領域５′）がｉ
層を越えてｎ側に達していることを特徴とするか、或い
は、 （３） 前記（１）に於いて、pinフォト・ダイオード
として動作するpin接合へ逆バイアス電圧を印加する電
源ラインとして作用するpin接合に於けるｐ型不純物拡
散領域（例えば第10図に見られるｐ型窓領域25）をｎ側
に到達させるため基板表面に凹所（例えば第10図に見ら
れる凹所14A）が形成されてなることを特徴とするか、
或いは、 （４） 前記（１）に於いて、pinフォト・ダイオード
として動作するpin接合へ逆バイアス電圧を印加する電
源ラインとして作用するpin接合に於けるｐ型不純物拡
散領域がｎ型不純物拡散領域に代替されていることを特
徴とするか、或いは、 （５） 前記（１）に於いて、側路コンデンサとして作
用するpin接合に於ける逆方向耐圧はpinフォト・ダイオ
ードとして動作するpin接合に於ける逆方向耐圧に比較
して低いものであること特徴とするか、或いは、 （６） 前記（１）に於いて、側路コンデンサとして作
用するpin接合に於ける逆方向耐圧を低下させる為その
ｐ型不純物拡散領域（例えば第５図に見られるpinフォ
ト・ダイオード部分Ｃに於けるｐ型窓領域５″）を少な
くともpinフォト・ダイオードとして動作するpin接合に
於けるｐ型不純物拡散領域に比較してｎ側に近接するよ
う深く形成してなることを特徴とするか、或いは、 （７） 前記（１）に於いて、側路コンデンサとして作
用するpin接合に於ける逆方向耐圧を少なくともpinフォ
ト・ダイオードとして動作するpin接合に於ける逆方向
耐圧に比較して低くするため基板表面にｐ型不純物拡散
領域をｎ側に近接させる為の凹所（例えば第14図に見ら
れる凹所14B）が形成されてなることを特徴とする。
於いては、 （１） 複数のpin接合（例えばpinフォト・ダイオード
部分Ａ、Ｂ、Ｃ）に於ける大きいもの二つ（例えばpin
フォト・ダイオード部分Ａ及びＣ）のうち一方のｐ側
（例えばpinフォト・ダイオード部分Ａに於けるｐ型窓
領域５）はpinフォト・ダイオードとして動作するpin接
合に逆バイアス電圧を供給する電源ラインとして作用さ
せる為に電源（例えば電源PS）の正側に且つ他方のｐ側
（例えばpinフォト・ダイオード部分Ｃに於けるｐ型窓
領域５）はpinフォト・ダイオードとして動作するpin接
合を保護する側路コンデンサとして作用させる為に電源
の負側にそれぞれ接続されてなることを特徴とするか、
或いは、 （２） 前記（１）に於いて、pinフォト・ダイオード
として動作するpin接合へ逆バイアス電圧を印加する電
源ラインとして作用するpin接合に於けるｐ型不純物拡
散領域（例えば第３図に見られるｐ型窓領域５′）がｉ
層を越えてｎ側に達していることを特徴とするか、或い
は、 （３） 前記（１）に於いて、pinフォト・ダイオード
として動作するpin接合へ逆バイアス電圧を印加する電
源ラインとして作用するpin接合に於けるｐ型不純物拡
散領域（例えば第10図に見られるｐ型窓領域25）をｎ側
に到達させるため基板表面に凹所（例えば第10図に見ら
れる凹所14A）が形成されてなることを特徴とするか、
或いは、 （４） 前記（１）に於いて、pinフォト・ダイオード
として動作するpin接合へ逆バイアス電圧を印加する電
源ラインとして作用するpin接合に於けるｐ型不純物拡
散領域がｎ型不純物拡散領域に代替されていることを特
徴とするか、或いは、 （５） 前記（１）に於いて、側路コンデンサとして作
用するpin接合に於ける逆方向耐圧はpinフォト・ダイオ
ードとして動作するpin接合に於ける逆方向耐圧に比較
して低いものであること特徴とするか、或いは、 （６） 前記（１）に於いて、側路コンデンサとして作
用するpin接合に於ける逆方向耐圧を低下させる為その
ｐ型不純物拡散領域（例えば第５図に見られるpinフォ
ト・ダイオード部分Ｃに於けるｐ型窓領域５″）を少な
くともpinフォト・ダイオードとして動作するpin接合に
於けるｐ型不純物拡散領域に比較してｎ側に近接するよ
う深く形成してなることを特徴とするか、或いは、 （７） 前記（１）に於いて、側路コンデンサとして作
用するpin接合に於ける逆方向耐圧を少なくともpinフォ
ト・ダイオードとして動作するpin接合に於ける逆方向
耐圧に比較して低くするため基板表面にｐ型不純物拡散
領域をｎ側に近接させる為の凹所（例えば第14図に見ら
れる凹所14B）が形成されてなることを特徴とする。
前記手段を採った半導体受光装置では、本来のpinフ
ォト・ダイオードとして動作するpinフォト・ダイオー
ド部分Ｂに於けるｐ側電極である接続電極６には、当然
のことながら、光電流を電圧に変換する為の負荷抵抗Ｒ
が接続されているので、pinフォト・ダイオード部分Ｃ
に比較すると、その逆バイアス電圧は常に小さい値にな
っている。従って、pinフォト・ダイオード部分Ｂ及び
Ｃに電源ラインを介してサージ電圧が印加されたとして
も、pinフォト・ダイオード部分Ｃの方に早く逆電流が
流れるようになり、pinフォト・ダイオード部分Ｂが破
壊されるのを防止することができ、そしてまた、パルス
的なサージ電圧であっても、pinフォト・ダイオード部
分Ｃの接合容量を大きくしておくことで充分に吸収さ
れ、pinフォト・ダイオード部分Ｂは保護される。
ォト・ダイオードとして動作するpinフォト・ダイオー
ド部分Ｂに於けるｐ側電極である接続電極６には、当然
のことながら、光電流を電圧に変換する為の負荷抵抗Ｒ
が接続されているので、pinフォト・ダイオード部分Ｃ
に比較すると、その逆バイアス電圧は常に小さい値にな
っている。従って、pinフォト・ダイオード部分Ｂ及び
Ｃに電源ラインを介してサージ電圧が印加されたとして
も、pinフォト・ダイオード部分Ｃの方に早く逆電流が
流れるようになり、pinフォト・ダイオード部分Ｂが破
壊されるのを防止することができ、そしてまた、パルス
的なサージ電圧であっても、pinフォト・ダイオード部
分Ｃの接合容量を大きくしておくことで充分に吸収さ
れ、pinフォト・ダイオード部分Ｂは保護される。
第７図は第１図及び第２図について説明した原理に対
応する実施例の要部平面説明図、第８図は第７図に見ら
れる線X1−X1に沿う要部切断側面図、第９図は第７図に
見られる線X2−X2に沿う要部切断側面図をそれぞれ表
し、第１図乃至第６図に於いて用いた記号と同記号は同
部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
応する実施例の要部平面説明図、第８図は第７図に見ら
れる線X1−X1に沿う要部切断側面図、第９図は第７図に
見られる線X2−X2に沿う要部切断側面図をそれぞれ表
し、第１図乃至第６図に於いて用いた記号と同記号は同
部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
図に於いて、 11はn+型InP基板、 12はn+型InP層、 13はノン・ドープInGaAs光吸収層、 14はn-型InP窓層、 15はｐ型窓領域、16は接続電極をそれぞれ示している。
本実施例に於ける各部分に関する主要なデータを例示
すると次の通りである。
すると次の通りである。
（ａ） 基板11について 不純物:S 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 （ｂ） InP層12について 厚さ:1.0〔μｍ〕 不純物:Si 不純物濃度:5×1017〔cm-3〕 （ｃ） 光吸収層13について 厚さ:1.4〔μｍ〕 （ｄ） 窓層14について 厚さ:1〔μｍ〕 不純物:Si 不純物濃度:1×1016〔cm-3〕 （ｅ） 窓領域15について 不純物:Zn 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 （ｆ）接続電極16について 材料 コンタクト・メタル:Au/Zn/Au バリヤ・メタル:Ti/Pt 電極引き出しメタル:Au フリップ・チップ接続用融着材:AuSn 厚さ コンタクト・メタル 400〔Å〕/80〔Å〕/120〔Å〕 バリヤ・メタル 500〔Å〕/1000〔Å〕 電極引き出しメタル 1000〔Å〕 フリップ・チップ接続用融着材 ３〔μｍ〕 第10図は本発明に於ける他の実施例の要部切断側面図
を表し、第１図乃至第９図に於いて用いた記号と同記号
は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
を表し、第１図乃至第９図に於いて用いた記号と同記号
は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
図に於いて、14Aはn-型InP窓層14に形成した凹所をそ
れぞれ示している。
れぞれ示している。
図示されているように、本実施例では、n-型InP窓層1
4の表面をエッチングして凹所14Aを形成してから、pin
フォト・ダイオード部分Ｂ及びＣに於けるｐ型窓領域15
を形成する為の不純物拡散と同時に不純物拡散すること
で深いｐ型窓領域25が一回の拡散で実現される。
4の表面をエッチングして凹所14Aを形成してから、pin
フォト・ダイオード部分Ｂ及びＣに於けるｐ型窓領域15
を形成する為の不純物拡散と同時に不純物拡散すること
で深いｐ型窓領域25が一回の拡散で実現される。
第11図は第３図及び第４図について説明した原理に対
応する実施例を表す要部平面説明図、第12図は第11図に
見られる線X1−X1に沿う要部切断側面図、第13図は第11
図に見られる線X2−X2に沿う要部切断側面図であり、第
１図乃至第10図に於いて用いた記号と同記号は同部分を
表すか或いは同じ意味を持つものとする。
応する実施例を表す要部平面説明図、第12図は第11図に
見られる線X1−X1に沿う要部切断側面図、第13図は第11
図に見られる線X2−X2に沿う要部切断側面図であり、第
１図乃至第10図に於いて用いた記号と同記号は同部分を
表すか或いは同じ意味を持つものとする。
この実施例が第７図乃至第９図について説明した実施
例と相違するところは、n-型InP窓層14及びInGaAs光吸
収層12がメサになっていること、及び、pinフォト・ダ
イオード部分Ａに於けるｐ型窓領域15がｐ型不純物拡散
領域17に依ってn+型InP層12と接続されていることであ
る。
例と相違するところは、n-型InP窓層14及びInGaAs光吸
収層12がメサになっていること、及び、pinフォト・ダ
イオード部分Ａに於けるｐ型窓領域15がｐ型不純物拡散
領域17に依ってn+型InP層12と接続されていることであ
る。
第12図乃至第14図について説明した実施例に於いて、
pinフォト・ダイオード部分Ａに於けるｐ型窓領域15の
導電型をｎ型にすることもできるが、その場合には、メ
サの側面にAuGe/AU膜を形成し、そのｐ型窓領域15とn+
型InP層とを結合すると良い。
pinフォト・ダイオード部分Ａに於けるｐ型窓領域15の
導電型をｎ型にすることもできるが、その場合には、メ
サの側面にAuGe/AU膜を形成し、そのｐ型窓領域15とn+
型InP層とを結合すると良い。
第14図は本発明に於ける他の実施例の要部切断側面図
を表し、第１図乃至第13図に於いて用いた記号と同記号
は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
尚、この図は、第７図乃至第13図について説明した実施
例とは異なり、例えば第７図に見られる方形のチップに
於ける対角線で切断して表したものであり、従って、pi
nフォト・ダイオードA,B,Cなど全ての接続電極16が現れ
ている。
を表し、第１図乃至第13図に於いて用いた記号と同記号
は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
尚、この図は、第７図乃至第13図について説明した実施
例とは異なり、例えば第７図に見られる方形のチップに
於ける対角線で切断して表したものであり、従って、pi
nフォト・ダイオードA,B,Cなど全ての接続電極16が現れ
ている。
図に於いて、14Bはn-型InP窓層14に形成した凹所、18
はｎ側電極、18Aは光入射用開口をそれぞれ示してい
る。
はｎ側電極、18Aは光入射用開口をそれぞれ示してい
る。
図示されているように、本実施例では、n-型InP窓層1
4の表面をエッチングして凹所14Bを形成してから、pin
フォト・ダイオード部分Ａ及びＢに於けるｐ型窓領域15
を形成する為の不純物拡散と同時に不純物拡散すること
で深いｐ型窓領域35が一回の拡散で実現される。尚、こ
の実施例では、裏面のｎ側電極18に光入射用開口18Aを
形成し、そこから光を入射させるようにしているが、勿
論、表面側から光を入射させることもできる。この点に
ついては他の実施例に於いても全く同じである。
4の表面をエッチングして凹所14Bを形成してから、pin
フォト・ダイオード部分Ａ及びＢに於けるｐ型窓領域15
を形成する為の不純物拡散と同時に不純物拡散すること
で深いｐ型窓領域35が一回の拡散で実現される。尚、こ
の実施例では、裏面のｎ側電極18に光入射用開口18Aを
形成し、そこから光を入射させるようにしているが、勿
論、表面側から光を入射させることもできる。この点に
ついては他の実施例に於いても全く同じである。
前記説明した第７図乃至第９図、第10図、第11図乃至
第13図、第14図に見られる何れの実施例に於いても、方
形をなしているチップの寸法は200〔μｍ〕×200〔μ
ｍ〕、また、pinフォト・ダイオード部分Ｂに於けるｐ
型窓領域15の径は15〜20〔μｍ〕φであり、また、これ
等の半導体受光装置を用いる場合、第２図或いは第４図
について説明した等価回路と全く同じ結線を行って動作
させれば良い。
第13図、第14図に見られる何れの実施例に於いても、方
形をなしているチップの寸法は200〔μｍ〕×200〔μ
ｍ〕、また、pinフォト・ダイオード部分Ｂに於けるｐ
型窓領域15の径は15〜20〔μｍ〕φであり、また、これ
等の半導体受光装置を用いる場合、第２図或いは第４図
について説明した等価回路と全く同じ結線を行って動作
させれば良い。
ところで、前記何れの半導体受光装置も、従来から多
用されている半導体技術を適用することで容易に製造す
ることができる。
用されている半導体技術を適用することで容易に製造す
ることができる。
例えば、第７図乃至第９図について説明した実施例を
製造するには、次に見られるような工程を採る。
製造するには、次に見られるような工程を採る。
（１） 例えば有機金属化学気相堆積（MOVPE）法を適
用することに依って、n+型InP基板11上に n+型InP層12、 ノン・ドープInGaAs光吸収層13、 n-型InP窓層14 を成長させる。
用することに依って、n+型InP基板11上に n+型InP層12、 ノン・ドープInGaAs光吸収層13、 n-型InP窓層14 を成長させる。
（２） 熱CVD法、或いは、プラズマCVD法などを適用す
ることに依り、SiO2膜、或いは、SiN膜などのマスク膜
を全面に形成する。
ることに依り、SiO2膜、或いは、SiN膜などのマスク膜
を全面に形成する。
（３） フォト・リソグラフィ技術を適用することに依
り、マスク膜のエッチングを行って不純物導入用の開口
を形成する。
り、マスク膜のエッチングを行って不純物導入用の開口
を形成する。
（４） 熱拡散法を適用することに依り、マスク膜の開
口からZnを導入してｐ型窓領域15を形成する。尚、この
場合の温度は500〔℃〕、時間は30〔分〕程度である。
口からZnを導入してｐ型窓領域15を形成する。尚、この
場合の温度は500〔℃〕、時間は30〔分〕程度である。
（５） フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・
プロセス、真空蒸着法、リフト・オフ法を適用すること
に依り、接続電極16を形成する。
プロセス、真空蒸着法、リフト・オフ法を適用すること
に依り、接続電極16を形成する。
本発明に依る半導体受光装置に於いては、複数のpin
接合に於ける大きいもの二つのうち一方のｐ側はpinフ
ォト・ダイオードとして動作するpin接合に逆バイアス
電圧を供給する電源ラインとして作用させる為に電源の
正側に且つ他方のｐ側はpinフォト・ダイオードとして
動作するpin接合を保護する側路コンデンサとして作用
させる為に電源の負側にそれぞれ接続されている。
接合に於ける大きいもの二つのうち一方のｐ側はpinフ
ォト・ダイオードとして動作するpin接合に逆バイアス
電圧を供給する電源ラインとして作用させる為に電源の
正側に且つ他方のｐ側はpinフォト・ダイオードとして
動作するpin接合を保護する側路コンデンサとして作用
させる為に電源の負側にそれぞれ接続されている。
前記構成を採ることに依り、接合面積が大きいpin接
合をpinフォト・ダイオードの側路コンデンサとして使
用することができ、その側路コンデンサはpinフォト・
ダイオードの極近傍に作り込まれているものであるか
ら、サージ電圧を素早く吸収して微細なpinフォト・ダ
イオードを破壊から保護することができる。
合をpinフォト・ダイオードの側路コンデンサとして使
用することができ、その側路コンデンサはpinフォト・
ダイオードの極近傍に作り込まれているものであるか
ら、サージ電圧を素早く吸収して微細なpinフォト・ダ
イオードを破壊から保護することができる。
第１図は本発明の原理を説明する為の半導体受光装置の
要部切断側面図、第２図は第１図に見られる半導体受光
装置を動作させる場合の結線関係を説明する為の等価回
路図、第３図も本発明の原理を説明する為の半導体受光
装置の要部切断側面図、第４図は第３図に見られる半導
体受光装置を動作させる場合の結線関係を説明する為の
等価回路図、第５図も本発明の原理を説明する為の半導
体受光装置の要部切断側面図、第６図は第５図に見られ
る半導体受光装置に於けるpinフォト・ダイオード部分
Ｂ及びＣに関する逆方向耐圧を説明する為の線図、第７
図は第１図及び第２図について説明した原理に対応する
実施例の要部平面説明図、第８図は第７図に見られる線
X1−X1に沿う要部切断側面図、第９図は第７図に見られ
る線X2−X2に沿う要部切断側面図、第10図は本発明に於
ける他の実施例の要部切断側面図、第11図は第３図及び
第４図について説明した原理に対応する実施例の要部平
面説明図、第12図は第11図に見られる線X1−X1に沿う要
部切断側面図、第13図は第11図に見られる線X2−X2に沿
う要部切断側面図、第14図は本発明に於ける他の実施例
の要部切断側面図をそれぞれ表している。 図に於いて、 11はn+型InP基板、 12はn+型InP層、 13はノン・ドープInGaAs光吸収層、 14はn-型InP窓層、 15はｐ型窓領域、16は接続電極をそれぞれ示している。
要部切断側面図、第２図は第１図に見られる半導体受光
装置を動作させる場合の結線関係を説明する為の等価回
路図、第３図も本発明の原理を説明する為の半導体受光
装置の要部切断側面図、第４図は第３図に見られる半導
体受光装置を動作させる場合の結線関係を説明する為の
等価回路図、第５図も本発明の原理を説明する為の半導
体受光装置の要部切断側面図、第６図は第５図に見られ
る半導体受光装置に於けるpinフォト・ダイオード部分
Ｂ及びＣに関する逆方向耐圧を説明する為の線図、第７
図は第１図及び第２図について説明した原理に対応する
実施例の要部平面説明図、第８図は第７図に見られる線
X1−X1に沿う要部切断側面図、第９図は第７図に見られ
る線X2−X2に沿う要部切断側面図、第10図は本発明に於
ける他の実施例の要部切断側面図、第11図は第３図及び
第４図について説明した原理に対応する実施例の要部平
面説明図、第12図は第11図に見られる線X1−X1に沿う要
部切断側面図、第13図は第11図に見られる線X2−X2に沿
う要部切断側面図、第14図は本発明に於ける他の実施例
の要部切断側面図をそれぞれ表している。 図に於いて、 11はn+型InP基板、 12はn+型InP層、 13はノン・ドープInGaAs光吸収層、 14はn-型InP窓層、 15はｐ型窓領域、16は接続電極をそれぞれ示している。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−24667（ＪＰ，Ａ) 特許2847561（ＪＰ，Ｂ２) 特表 昭59−500157（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/10 - 31/119
Claims (7)
- 【請求項１】複数のpin接合に於ける大きいもの二つの
うち一方のｐ側はpinフォト・ダイオードとして動作す
るpin接合に逆バイアス電圧を供給する電源ラインとし
て作用させる為に電源の正側に且つ他方のｐ側はpinフ
ォト・ダイオードとして動作するpin接合を保護する側
路コンデンサとして作用させる為に電源の負側にそれぞ
れ接続されてなること を特徴とする半導体受光装置。 - 【請求項２】pinフォト・ダイオードとして動作するpin
接合へ逆バイアス電圧を印加する電源ラインとして作用
するpin接合に於けるｐ型不純物拡散領域がｉ層を越え
てｎ側に達していること を特徴とする請求項１記載の半導体受光装置。 - 【請求項３】pinフォト・ダイオードとして動作するpin
接合へ逆バイアス電圧を印加する電源ラインとして作用
するpin接合に於けるｐ型不純物拡散領域をｎ側に到達
させるため基板表面に凹所が形成されてなること を特徴とする請求項１記載の半導体受光装置。 - 【請求項４】pinフォト・ダイオードとして動作するpin
接合へ逆バイアス電圧を印加する電源ラインとして作用
するpin接合に於けるｐ型不純物拡散領域がｎ型不純物
拡散領域に代替されていること を特徴とする請求項１記載の半導体受光装置。 - 【請求項５】側路コンデンサとして作用するpin接合に
於ける逆方向耐圧はpinフォト・ダイオードとして動作
するpin接合に於ける逆方向耐圧に比較して低いもので
あること を特徴とする請求項１記載の半導体受光装置。 - 【請求項６】側路コンデンサとして作用するpin接合に
於ける逆方向耐圧を低下させる為そのｐ型不純物拡散領
域を少なくともpinフォト・ダイオードとして動作するp
in接合に於けるｐ型不純物拡散領域に比較してｎ側に近
接するよう深く形成してなること を特徴とする請求項１記載の半導体受光装置。 - 【請求項７】側路コンデンサとして作用するpin接合に
於ける逆方向耐圧を少なくともpinフォト・ダイオード
として動作するpin接合に於ける逆方向耐圧に比較して
低くするため基板表面にｐ型不純物拡散領域をｎ側に近
接させる為の凹所が形成されてなること を特徴とする請求項１記載の半導体受光装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02172661A JP3074606B2 (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 半導体受光装置 |
| EP91105732A EP0452801B1 (en) | 1990-04-16 | 1991-04-10 | Semiconductor device having light receiving element and method of producing the same |
| DE69123280T DE69123280T2 (de) | 1990-04-16 | 1991-04-10 | Halbleitervorrichtung mit lichtempfindlichem Element und Verfahren zu deren Herstellung |
| US07/684,394 US5107318A (en) | 1990-04-16 | 1991-04-12 | Semiconductor device having light receiving diode element with capacitance |
| US07/793,998 US5185272A (en) | 1990-04-16 | 1991-11-18 | Method of producing semiconductor device having light receiving element with capacitance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02172661A JP3074606B2 (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 半導体受光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0462980A JPH0462980A (ja) | 1992-02-27 |
| JP3074606B2 true JP3074606B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=15946032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02172661A Expired - Fee Related JP3074606B2 (ja) | 1990-04-16 | 1990-07-02 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3074606B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6438451B2 (ja) * | 2016-11-30 | 2018-12-12 | 日本電信電話株式会社 | 光受信回路 |
| JP6988103B2 (ja) * | 2017-02-27 | 2022-01-05 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法、半導体装置 |
-
1990
- 1990-07-02 JP JP02172661A patent/JP3074606B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0462980A (ja) | 1992-02-27 |
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