JPH01144687A - 半導体受光素子 - Google Patents

半導体受光素子

Info

Publication number
JPH01144687A
JPH01144687A JP62303523A JP30352387A JPH01144687A JP H01144687 A JPH01144687 A JP H01144687A JP 62303523 A JP62303523 A JP 62303523A JP 30352387 A JP30352387 A JP 30352387A JP H01144687 A JPH01144687 A JP H01144687A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
avalanche
quantum well
intermediate layer
inp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62303523A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshitaka Torikai
俊敬 鳥飼
Kikuo Makita
紀久夫 牧田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP62303523A priority Critical patent/JPH01144687A/ja
Publication of JPH01144687A publication Critical patent/JPH01144687A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は低雑音・高速応答を示すアバランシ・フォート
タイオートに関する。
(従来の技術) 現在、光通信用半導体受光素子としてInO,53Ga
O,47Asを用いたアバランシ・フォトダイオード(
以下APDと略す)の研究開発か進められている。低雑
音・高速応答を実現するために、第2図に示す様な構造
が採用されている。第2図(a)において、1はn+−
Inpは基板、2はn−Inpバッファ層、3はn−I
nGaAs光吸収層、4はn−InGaAsP中間層、
5はn−Inpアバランシ増倍層、5′はアバランシ増
倍層TnP中に選択的に設けられたP型導電領域である
。かかる構造において、逆バイアス電圧を印加し5た動
作時は、第2図(b)に示すようなバンド図になってい
る。このハンド図は第2図(a)の八−A ’間におけ
るものである。第2図(b)に示した様に光入射によっ
て光吸収層3で発生した電子−正孔キャリア対のうち正
孔のみがアバランシ増倍領域5へ注入される。ここで中
間層4はInP 5とInGaAs 3との価電子帯不
連続ΔEv(0,4〜0 、6eV )を2分割して正
孔かへテロ界面に蓄積する影響を抑制するために導入さ
れている。
(発明が解決しようとする問題点) この正孔蓄積はAPDの応答特性に大きく影響する。即
ち、特に増倍率の低いときには、蓄積された正孔が価電
子帯不連続ポテンシャル壁を乗り越える緩和時間で応答
速度が制限される。正孔蓄積による応答制限は単に中間
層4を挿入したたけでは大きくは改善されない。これは
以下の理由による。
通常1nPとInGaAsとの価電子帯不連続ΔEvに
よるポテンシャル障壁を緩和するために、波長1.3μ
mに相当する禁制帯幅を有するTnGaAsPを中間層
として導入するが、それでもれなおInPとInGaA
sPとのΔEvは〜0 、25eV 、 I nGaA
sPとI ’n G a A sとのΔEvは〜0 、
2eVである。これらのポテンシャルを正孔が乗り越え
てInPアバランシ領域に走行するには、降伏電圧印加
時のへテロ界面電界強度として200 K V / c
m程度を要する。しかしながら、特に降伏電圧に達しな
いバイアス印加時、即ち増倍率が低い(増倍率〈5)場
合には電界強度は更に小さくなり、従って0.25eV
程度の△Evポテンシャル障壁を正孔は乗り越えられな
くなる。また増倍率の低い場合の電界強度を200 K
 V / cm程度に設定しても降伏電圧印加時にはそ
れが250KV/cm程度になってしまう。この場合に
はInGaAs 3からのトンネル暗電流が発生し、こ
れはAPDの雑音原因となってしまう。ポテンシャル障
壁を小さくするために、多種類の禁制帯幅を有するIn
GaAsP中間層を挿入して、ヘテロ界面における価電
子帯不連続を多段の階段状にする事が有効であるが、こ
の場合InPに格子整合ししかも組成が異なる InG
aAsPを多く積層することになり、結晶成長の困難を
引き起こす。
本発明の目的は、ヘテロ界面電界強度の低い、即ち増倍
率の低い場合においても高速応答可能なアバランシ・フ
ォトダイオードを提供することである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は少なくとも光吸収層と該光吸収層よりも広い禁
制帯幅を有するアバランシ増倍層を有し、該アバランシ
増倍層中に選択的にPn接合を設けた半導体受光素子に
おいて、該光吸収層と該アバランシ増倍層との間に、禁
制帯幅が光吸収層とアバランシ増倍層との中間値を有す
る第1の半導体中間層及び、第1の半導体中間層を挾み
込む少なくとも2種類の多重量子井戸層を含んで構成さ
れる。
(作用) 本発明は上述の方法により、従来の欠点を解決した。以
下、図を用いて詳細に説明する。従来例との比較のため
、InP/ InGaAs系について説明するが、他の
半導体材料に対しても全く同様である。
第1図に示すように、第1のInGaAsP中間層4と
これを挾んだ2つの多重量子井戸層4′及び4”で全体
の中間層か構成される。第1図(b)にA−A ’間の
バンド図を示す。多重量子井戸にする事により、その実
効的な価電子帯端は図中点線で示すようになり、従って
中間層は、第1の中間層4を含め、みかけ上3層の異な
る禁制帯幅をもっInGaAsPで構成される。これに
より、]−段あたりの価電子帯不連続が従来の1層1n
GaAsP中間層の場合に比べて小さくなり、従って低
電界時或いは増倍率の小さい場合の正孔蓄積は緩和され
る。
また、結晶成長の立場がらも、わずが1組成のInGa
AsPのみで実効的に3つの組成のInGaAsP層を
成長する事に対応するので、エピタキシャル成長が容易
となる。
(実施例) 第1図(a)において、APDは、n+−1nP基板1
の上に、ハイドライドVPE (気相成長)法により順
次積層したn−TnPバッファ層(〜1−μm厚)2.
3〜5×1015cm−3キャリア濃度のn−In0.
53GaO,47八S光吸収層(〜3μm厚)3、禁制
帯幅0.92eVのInGaAsPとInGaAsとの
多重量子井戸<50へ15〇八×10周期)4“、禁制
帯幅0.92e、VのInGaAsP中間層(〜O,I
μm厚)4、Inpと禁制帯幅0.92eVのInGa
AsPとの多重量子井戸<50A150AX 10周期
)じ、2〜3X1016cmづキャリア濃度のn−1n
Pアバラン−6= シ層5を含む。光吸収層3に近接する多重量子井戸4゛
は中間層4及び光吸収層3を構成するのと同し種類の半
導体層で構成され、一方アバランシ層5に近接する多重
量子井戸4”中間層4及びアバランシ層5を構成するの
と同じ種類の半導体層で構成されている。本実施例の多
重量子井戸4“4”の実効的禁制帯幅はそれぞれ、中間
層4と光吸収層3及び中間層4とアバランシ層5の中間
である。更に、nlnP層5には、表面から見て円形も
しくは卵形に選択的に設けられたP+型導電領域5′、
P+領域周縁部にリング状に設けられたP−型導電領域
であるがガードリング5”を含む。P側電極7はP+型
導電領域5′内に選択的に窓あけされた反射防止膜6を
通してリング状にに設けられ、n側電極8は基板1の裏
面全面に形成されている。各エピタキシャル層の成長は
700°Cで行った。エピタキシャル層構造が形成され
た後、ベリリウムイオン注入によってカードリング5”
を形成し、しかる後、亜鉛の熱拡散によりP+型領域5
゛を設けている。反射防止膜6はプラズマCV’D法に
より、SiNx膜を堆積している。P側及びn側電極は
各々、Ti/Pt/Au/及びAuGe/Niである。
本実施例では半導体材料としてInP/ InGaAs
系を用いたがInP/AlGa1nAs系や、InP/
A lGaAs5b系でもよい。
(発明の効果) 前記、実施例によって作製された本発明のAPDの応答
特性を調べた。第3図(a>は2Gb/sパルス応答の
アイパターンを示している。応答特性の目安として、符
号量干渉量Pa/P1で評価した。
第3図(b)は、増倍率Mに対するP。/p+量を示し
ている。本発明によるAPDは、低増倍率においてもP
o/P1<0.1で高速応答を示した。即ち、従来のA
PD (図の点線〉に比べ、広い増倍率範囲で動作する
APDが本発明によって得られた。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の効果の一例でパルス応答のアイパターンと
符号量干渉量の増倍率依存性を示す図である。図におい
て、 1、半導体基板、2.1と同種の半導体バッファ層、3
、光吸収層、4.第1の半導体中間層、4゛4”、多重
量子井戸層、5.アバランシ増倍層、5′、P+型導電
領域、5”、ガードリング、61反射防止膜、7、 P
側電極、B、 n側電極 である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも光吸収層と該光吸収層よりも広い禁制
    帯幅を有するアバランシ増倍層を有し、該アバランシ増
    倍層中に選択的にpn接合を設けた半導体受光素子にお
    いて、該光吸収層と該アバランシ増倍層との間に、禁制
    帯幅が光吸収層とアバランシ増倍層の中間値を有する第
    1の半導体中間層、及び第1の半導体中間層を挾み込む
    多重量子井戸層を含んで構成される半導体受光素子。
  2. (2)多重量子井戸層のうち、アバランシ増倍層に近接
    するそれがアバランシ層及び第1の半導体中間層と同種
    の半導体で構成され、かつ光吸収層に近接する他方の多
    重量子井戸が、光吸収層及び第1の半導体中間層と同種
    の半導体で構成されている特許請求範囲第一項に記載の
    半導体受光素子。
JP62303523A 1987-11-30 1987-11-30 半導体受光素子 Pending JPH01144687A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62303523A JPH01144687A (ja) 1987-11-30 1987-11-30 半導体受光素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62303523A JPH01144687A (ja) 1987-11-30 1987-11-30 半導体受光素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01144687A true JPH01144687A (ja) 1989-06-06

Family

ID=17922014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62303523A Pending JPH01144687A (ja) 1987-11-30 1987-11-30 半導体受光素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01144687A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5075750A (en) * 1990-04-09 1991-12-24 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Avalanche photodiode with adjacent layers
JPH042176A (ja) * 1990-04-18 1992-01-07 Nec Corp 半導体受光素子
US5204539A (en) * 1991-01-28 1993-04-20 Nec Corporation Avalanche photodiode with hetero-periodical structure
WO2020189179A1 (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子および受光素子の製造方法ならびに撮像装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58215084A (ja) * 1982-06-08 1983-12-14 Fujitsu Ltd 半導体受光装置
JPS61294879A (ja) * 1985-06-18 1986-12-25 トムソン‐セーエスエフ アバランシユ半導体光電検出素子の作製方法とそのようにして作製された素子

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58215084A (ja) * 1982-06-08 1983-12-14 Fujitsu Ltd 半導体受光装置
JPS61294879A (ja) * 1985-06-18 1986-12-25 トムソン‐セーエスエフ アバランシユ半導体光電検出素子の作製方法とそのようにして作製された素子

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5075750A (en) * 1990-04-09 1991-12-24 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Avalanche photodiode with adjacent layers
JPH042176A (ja) * 1990-04-18 1992-01-07 Nec Corp 半導体受光素子
US5187553A (en) * 1990-04-18 1993-02-16 Nec Corporation Avalanche photodiode having a thin multilayer superlattice structure sandwiched between barrier and well layers to reduce energy loss
US5204539A (en) * 1991-01-28 1993-04-20 Nec Corporation Avalanche photodiode with hetero-periodical structure
WO2020189179A1 (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子および受光素子の製造方法ならびに撮像装置
US11804561B2 (en) 2019-03-20 2023-10-31 Sony Semiconductor Solutions Corporation Light receiving element, method of manufacturing light receiving element, and imaging apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2934294B2 (ja) アバランシェフォトダイオード
JP2845081B2 (ja) 半導体受光素子
JP3287458B2 (ja) 超高速・低電圧駆動アバランシェ増倍型半導体受光素子
US20100133637A1 (en) Avalanche photodiode
US6831308B2 (en) Semiconductor light detecting device
US4998154A (en) MSM photodetector with superlattice
US10079324B2 (en) Semiconductor light-receiving device
JPH01144687A (ja) 半導体受光素子
JP2751846B2 (ja) 半導体受光素子
JPH0493088A (ja) アバランシェフォトダイオード
JPH08274366A (ja) 半導体受光素子
JP2700492B2 (ja) アバランシェフォトダイオード
JPH0473310B2 (ja)
JPH0265279A (ja) 半導体受光素子
JP2739824B2 (ja) 半導体受光素子
JP2995751B2 (ja) 半導体受光素子
JP2754652B2 (ja) アバランシェ・フォトダイオード
JP2001237453A (ja) 半導体受光素子
JP2893092B2 (ja) アバランシェフォトダイオード
JPH04299874A (ja) 半導体受光素子
JPS61154085A (ja) 半導体受光装置
JPS63142683A (ja) アバランシエホトダイオ−ド
JP2661548B2 (ja) 半導体受光素子
JPH04372178A (ja) 半導体受光素子
JPS63281479A (ja) 半導体受光素子