JP3141368B2 - 受光素子および光電子集積回路 - Google Patents
受光素子および光電子集積回路Info
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
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Description
いるpin型受光素子、および、これと電子回路素子と
がモノリシックに集積されている光電子集積回路に関
し、より詳しくは、結晶を積層して形成されるpin−
PDに関する。
路素子であるFET(Field EffectTransistor)がモノ
リシックに形成された光電子集積回路に搭載されるpi
n−PD(Photo Diode)としては、集積の容易さ、素子
間の絶縁の容易さ等の点から、主としてメサ型のpin
−PDが用いられている。この種の技術に関しては、例
えば、"IEEE Transactions on Electron Devices,vol.E
D-34,no.4,pp.938-940,1987","IEEE Journal of Light
waves Technology,vol.10,no.7,pp.933-937,1992"など
に詳細に記載されている。
造を示す断面図である。半絶縁性のInPからなる基板
1上に、InPからなるi型半導体層であるバッファ層
4、InPからなるn型半導体層であるn層5、GaI
nAsからなるi型半導体層であるi層6、GaInA
sからなるp型半導体層であるp層7が順次積層され、
pin−PDを構成している。これら半導体層の表面に
は、その所定位置にn−オーミック電極8およびp−オ
ーミック電極9が形成されている。
光素子においては、p層内の高濃度不純物により、p層
とi層との接合面で大きな格子不整が生じている。その
ため、このp−i層間の格子欠陥から、リーク電流が発
生するという問題があった。
i層間に大きな電界が発生するので、リーク電流が発生
するという問題もあった。
なされたものであり、リーク電流を低減して特性が向上
するpin型受光素子およびこれを集積化して受信感度
が向上する光電子集積回路を提供することを目的とす
る。
達成するために、半導体基板上に、第1導電型の不純物
がドープされた第1導電型半導体層、高抵抗半導体層、
第2導電型の不純物がドープされた第2導電型半導体層
を順次堆積して形成した受光素子であって、高抵抗半導
体層、第2導電型半導体層は半導体結晶層であり、第2
導電型の不純物濃度は、高抵抗半導体層に接合する第2
導電型半導体層の表面から該第2導電型半導体層の厚さ
方向に段階的に増加するように形成されていることを特
徴とする。
めに、半導体基板上に、第2導電型の不純物がドープさ
れた第2導電型半導体層、高抵抗半導体層、第1導電型
の不純物がドープされた第1導電型半導体層を順次堆積
して形成した受光素子であって、第2導電型半導体層、
高抵抗半導体層は半導体結晶層であり、第2導電型の不
純物濃度は、高抵抗半導体層に接合する第2導電型半導
体層の表面から該第2導電型半導体層の厚さ方向に段階
的に増加するように形成されていることを特徴とする。
半導体層に接合して形成された第2導電型の不純物濃度
が低い第2導電型低濃度半導体層と、第2導電型低濃度
半導体層に接合して形成された第2導電型の不純物濃度
が高い第2導電型高濃度半導体層とから構成されている
ことを特徴とする。
れ、上記高抵抗半導体層および第2導電型半導体層はG
aInAsから形成されることを特徴とする。
ために、光電子集積回路において、上記受光素子と、半
導体基板上にモノリシックに形成されて受光素子に電気
接続されている電子回路素子とを備えることを特徴とす
る。
物濃度は、高抵抗半導体層に接合する第2導電型半導体
層の表面から第2導電型半導体層の厚さ方向に段階的に
増加するように形成されていることにより、第2導電型
半導体層と高抵抗半導体層との接合面付近における第2
導電型半導体層の不純物濃度が従来よりも低下する。そ
のため、第2導電型半導体層と高抵抗半導体層における
格子定数の差が低下し、第2導電型半導体層と高抵抗半
導体層との接合面において格子欠陥が発生しにくくな
り、かつ、電界が低下するので、発生するリーク電流が
減少する。
抗半導体層は共にGaInAsから形成されることによ
り、第2導電型半導体層と高抵抗半導体層との接合面に
おける格子不整がわずかになるので、リーク電流の発生
が一層低減する。
ば、本発明の受光素子が基板上に電子回路素子と電気接
続されてモノリシックに形成されていることにより、発
生するリーク電流が減少するため、雑音が減少するの
で、受信感度が向上する。
用について、図1を参照して説明する。なお、図面の説
明においては同一の要素には同一の符号を付し、重複す
る説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のも
のと必ずしも一致していない。
実施例の構造を示す断面図である。半絶縁性のInPか
らなる基板1上に、InPからなる高抵抗半導体層であ
るバッファ層4、SiをドープしたInPからなる第1
導電型半導体層であるn層5、GaInAsからなる高
抵抗半導体層であるi層6、ZnをドープしたGaIn
Asからなる第2導電型半導体層であるp層7が順次積
層され、pin−PDを構成している。p層7は、Zn
濃度1×1018cm-3でi層6に接合しているp- 層7
aと、Zn濃度1×1019cm-3でp- 層に接合してい
るp+ 層7bとの2層から構成されており、i層6との
接合面からp層7の厚さ方向に不純物であるZnの濃度
は二段階に変化して増加する。これら半導体層の表面に
は、その所定位置にn−オーミック電極8およびp−オ
ーミック電極9が形成されている。
接合面から低いZn濃度のp- 層7a、高いZn濃度の
p+ 層7bと順次積層されていることにより、p層7と
i層6との接合面付近におけるp層7内の不純物濃度が
従来よりも低下している。そのため、p層7とi層6に
おいて格子定数の差が低下し、p層7とi層6の接合面
において格子欠陥が発生しにくくなり、かつ、電界が低
下するので、発生するリーク電流が減少する。さらに、
p層7およびi層6は共に同材料のGaInAsから形
成されていることにより、p層7とi層6との接合面に
おける格子不整がわずかになるので、リーク電流の発生
が一層低減する。
作し、リーク電流を測定した。その結果、リーク電流は
従来の数百nAから数十nAに低下することを確認する
ことができた。
ける一実施例の構造を示す断面図である。半絶縁性のI
nPからなる基板1上には、pin−PD2と、これと
電気接続されたトランジスタ3が集積化されてモノリシ
ックに形成されている。トランジスタ3では、InP基
板1上にトランジスタ層11が形成され、その表面の所
定位置にオーミック電極10およびゲート電極12が形
成されている。pin−PD2では、トランジスタ3の
形成の際に堆積されたトランジスタ層11上にSiをド
ープしたInPからなる第1導電型半導体層であるn層
5、GaInAsからなる高抵抗半導体層であるi層
6、ZnをドープしたGaInAsからなる第2導電型
半導体層であるp層7が順次積層され、これら表面の所
定位置にn−オーミック電極8およびp−オーミック電
極9が形成されている。そして、基板1全体にSiN絶
縁膜13が堆積され、その上にpin−PD2とトラン
ジスタ3とを接続する電気配線14が設けられている。
光素子と同様に、Zn濃度1×1018cm-3でi層6に
接合しているp- 層7aと、Zn濃度1×1019cm-3
でp- 層7aに接合しているp+ 層7bとの2層から構
成されており、i層6との接合面からその接合面に対面
する表面まで不純物であるZnの濃度は二段階に変化し
て増加する。
いて上記実施例のpin型受光素子と同様に、p層7と
i層6との接合面付近におけるp層7内の不純物濃度が
従来よりも低下していることにより、p層7とi層6の
接合面において格子欠陥が発生しにくくなり、かつ、電
界が低下するので、発生するリーク電流は減少する。そ
のため、雑音の発生が減少するので、受信感度が向上す
る。
く、種々の変形が可能である。
7はp- 層7aとp+ 層7bとから構成される2層構造
としているが、不純物濃度の異なる多数層から構成する
ことにより、p層7の不純物濃度がp層7とi層6との
接合面からp層7の厚さ方向に多段階に増加するように
形成してもよい。
上にn層5、i層6、p層7を順次積層して形成した
が、n層5とp層7を置き換えて、p- 層7aがi層6
に接合するようにp+ 層7b上に形成しても同様な作用
効果が得られる。
は、電子回路素子と共に集積化されるpin型受光素子
として上記実施例のものを示したが、これを上記変形例
として示したpin型受光素子に置き換えても同様な作
用効果が得られる。
によれば、第2導電型半導体層と高抵抗半導体層との接
合面付近における第2導電型半導体層の不純物濃度が従
来よりも低下することにより、第2導電型半導体層と高
抵抗半導体層間において格子欠陥が発生しにくくなり、
かつ、電界が低下する。そのため、発生するリーク電流
が減少するので、特性が向上するという顕著な効果が得
られる。
基板上に電子回路素子と電気接続されてモノリシックに
形成されている受光素子において、発生するリーク電流
が低減する。そのため、雑音の発生が減少するので、受
信感度が向上するという顕著な効果が得られる。
を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
図である。
バッファ層、5…n層、6…i層、7…p層、8…n−
オーミック電極、9…p−オーミック電極、10…オー
ミック電極、11…トランジスタ層、12…ゲート電
極、13…SiN絶縁膜、14…電気配線。
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体基板上に、第1導電型の不純物が
ドープされた第1導電型半導体層、高抵抗半導体層、第
2導電型の不純物がドープされた第2導電型半導体層を
順次堆積して形成した受光素子であって、 前記高抵抗半導体層、前記第2導電型半導体層は半導体
結晶層であり、 前記第2導電型の不純物濃度は、前記高抵抗半導体層に
接合する前記第2導電型半導体層の表面から該第2導電
型半導体層の厚さ方向に段階的に増加するように形成さ
れていることを特徴とする受光素子。 - 【請求項2】 半導体基板上に、第2導電型の不純物が
ドープされた第2導電型半導体層、高抵抗半導体層、第
1導電型の不純物がドープされた第1導電型半導体層を
順次堆積して形成した受光素子であって、 前記第2導電型半導体層、前記高抵抗半導体層は半導体
結晶層であり、 前記第2導電型の不純物濃度は、前記高抵抗半導体層に
接合する前記第2導電型半導体層の表面から該第2導電
型半導体層の厚さ方向に段階的に増加するように形成さ
れていることを特徴とする受光素子。 - 【請求項3】 前記第2導電型半導体層は、前記高抵抗
半導体層に接合して形成された前記第2導電型の不純物
濃度が低い第2導電型低濃度半導体層と、該第2導電型
低濃度半導体層に接合して形成された前記第2導電型の
不純物濃度が高い第2導電型高濃度半導体層とから構成
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
載の受光素子。 - 【請求項4】 前記半導体基板はInPから形成され、
前記高抵抗半導体層および前記第2導電型半導体層はG
aInAsから形成されることを特徴とする請求項1ま
たは請求項2記載の受光素子。 - 【請求項5】 請求項1または請求項2記載の受光素子
と、前記半導体基板上にモノリシックに形成されて該受
光素子に電気接続されている電子回路素子とを備えるこ
とを特徴とする光電子集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05086335A JP3141368B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 受光素子および光電子集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05086335A JP3141368B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 受光素子および光電子集積回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06302842A JPH06302842A (ja) | 1994-10-28 |
JP3141368B2 true JP3141368B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=13883979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05086335A Expired - Fee Related JP3141368B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 受光素子および光電子集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3141368B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002203981A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Kyocera Corp | 半導体受光素子 |
-
1993
- 1993-04-13 JP JP05086335A patent/JP3141368B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH06302842A (ja) | 1994-10-28 |
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