JP5659864B2 - Iii−v族化合物半導体受光素子 - Google Patents
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Description
また、本発明の一側面に係るIII−V族化合物半導体受光素子では、前記窓層は少なくともInとPを含む材料からなることができる。
さらに、本発明の一側面に係るIII−V族化合物半導体受光素子では、前記窓層はInPであることができる。
またさらに、本発明の一側面に係るIII−V族化合物半導体受光素子では、前記窓層の前記第2の部分における電子濃度は1×1016cm−3以上であることができる。
本発明の一側面に係るIII−V族化合物半導体受光素子は、(a)主面を有する半導体基板と、(b)前記半導体基板の前記主面上に設けられた受光層と、(c)前記受光層上に設けられ、第1及び第2の部分を有するInP層と、前記InP層の前記第1の部分の表面から前記受光層の方向に伸びるp型半導体からなるアノード領域とを備え、前記III−V族化合物半導体層のバンドギャップはInPのバンドギャップより小さく、前記InP層にはn型ドーパントが添加されており、前記InP層の前記第2の部分における多数キャリアは電子であり、前記InP層の前記第2の部分における電子濃度は1×1016cm−3以上である。前記受光層はV族元素として少なくともアンチモンを含むIII−V族化合物半導体層を有している。
図5及び図6に示されるように、第2InGaAs層ではアンチモンプロファイルSbは一旦低くなるけれども、InGaAs層の成長の後にInP層を成長するとき、InP層ではアンチモンプロファイルSbは再び高くなる。
図7に示される構造のフォトダイオードを作製した。n型InP基板を準備した。このInP基板上に、TMIn(トリメチルインジウム)およびTBP(ターシャリーブチルホスフィン)を成長炉に供給して、n型InPバッファ層を摂氏500度の基板温度で成長した。バッファ層の厚みは例えば10nmであり、バッファ層のn型ドーピングには、TeESiを用いた。次に、n型InPバッファ層の上に、TMIn(トリメチルインジウム)およびTEGa(トリエチルガリウム)、TBA(ターシャリーブチルアルシン)を成長炉に供給してn型InGaAs層を摂氏500度で成長した。InGaAs層の厚みは例えば150nmであった。多重量子井戸構造の受光層を作製した。この実施例では、(InGaAs/GaAsSb)の多重量子井戸構造の受光層を形成した。単位量子井戸構造を形成するInGaAs層、GaAsSb層の厚みは5nmであり、50ペア数(単位量子井戸の繰り返し数)を成長した。Sb原料にはTMSbを用いた。次に、受光層の上に、Zn拡散導入の際の拡散濃度分布調整層として、厚み1μmのInGaAs層を摂氏500度で成長した。最後に、厚み1μmのn型InP窓層を摂氏500度で成長した。n型InP窓層にはシリコンが添加されており、図8に示すように、シリコン濃度の異なるフォトダイオードA2〜A7をそれぞれ作製した。また、シリコンが添加されたn型InP窓層に替えて、シリコンを含め意図的にドーパントを添加していないInP窓層を成長したフォトダイオードA1も作製した。
この本発明例A1〜A7について二次イオン質量分析法によってシリコンの濃度を、CV測定によってキャリアタイプと電子又は正孔濃度を測定した。
本発明例A2〜A7では、シリコンの濃度は5×1015(cm−3)から5×1019(cm−3)であり、本発明例A1ではシリコン濃度は二次イオン質量分析法の検出限界以下の1×1015cm−3未満であった。
本発明例A1、A2のキャリアタイプはp型であり、正孔濃度はA1では1×1016(cm−3)、A2では5×1015(cm−3)であった。
一方、本発明例A3〜A7のキャリアタイプはn型であり、電子濃度はA3では5×1015(cm−3)、A4では1×1016(cm−3)、A5では1×1017(cm−3)、A6では1×1019(cm−3)、A7では5×1019(cm−3)であった。
このように、InP窓層にシリコンをドーピング(電子濃度1×1016cm−3〜1×1019cm−3)してn型に制御することによって、暗電流は1桁程度小さくできる。
Claims (6)
- III−V族化合物半導体受光素子であって、
主面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記主面上に設けられた受光層と、
前記受光層の上に設けられ、第1及び第2の部分を有する窓層と、
前記窓層の前記第1の部分の表面から前記受光層に到達するp型半導体からなるアノード領域と、
を備え、
前記受光層はV族元素として少なくともアンチモンを含むIII−V族化合物半導体層を有しており、
前記III−V族化合物半導体層のバンドギャップは半導体基板のバンドギャップより小さく、
前記窓層はInPであり、
前記窓層にはn型ドーパントが添加されており、
前記窓層には不純物としてアンチモンが含まれており、該アンチモンを前記n型ドーパントが補償して、前記窓層の前記第2の部分における多数キャリアは電子である、ことを特徴とするIII−V族化合物半導体受光素子。 - 前記窓層の前記第2の部分における電子濃度は1×1016cm−3以上であることを特徴とする請求項1に記載のIII−V族化合物半導体受光素子。
- 前記III−V族化合物半導体受光素子は、プレーナー型のフォトダイオードを含む、ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のIII−V族化合物半導体受光素子。
- 前記半導体基板の裏面上に設けられた電極を更に備える、ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のIII−V族化合物半導体受光素子。
- ガリウム、インジウム及びヒ素を含み前記受光層と前記窓層との間に設けられた半導体層を更に備える、ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のIII−V族化合物半導体受光素子。
- 前記受光層は、前記半導体基板の前記主面上に一様かつ平坦に設けられ、
前記窓層は、前記受光層上に一様かつ平坦に設けられる、ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のIII−V族化合物半導体受光素子。
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