JPH01161778A - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
- Publication number
- JPH01161778A JPH01161778A JP62322117A JP32211787A JPH01161778A JP H01161778 A JPH01161778 A JP H01161778A JP 62322117 A JP62322117 A JP 62322117A JP 32211787 A JP32211787 A JP 32211787A JP H01161778 A JPH01161778 A JP H01161778A
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- Japan
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- diffusion region
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- optical absorption
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- Pending
Links
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- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
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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。
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〕
この発明は、高速応答が可能な半導体受光装置（フォト
ダイオード： Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ ；以下ＰＤ
と略す）に関するものである。
ダイオード： Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ ；以下ＰＤ
と略す）に関するものである。
第２図は、例えば昭和６１年度電子通信学会総合全国大
会予稿集９７８（４−１４９ページ）に記載されている
従来のＩ ｎＧａＡｓプレーナ型ＰＤの代表的な構造を
示す断面図である。
会予稿集９７８（４−１４９ページ）に記載されている
従来のＩ ｎＧａＡｓプレーナ型ＰＤの代表的な構造を
示す断面図である。
この図において、１はｎ”−ＩｎＰからなる基板、２は
ｎ−ＩｎＰからなるバッファ層、３はｎ−−１ｎＧａＡ
ｓＰからなる光吸収層、４はｎ−−ＩｎＰからなる窓層
、５はＺｎが拡散されたｐ０拡散領域、６は受光部、７
はｎ電極（カソード）、８はリング状のｐ電極（アノー
ド）、９はＳｉＮ等からなる入射光に対して透明な表面
保護膜である。
ｎ−ＩｎＰからなるバッファ層、３はｎ−−１ｎＧａＡ
ｓＰからなる光吸収層、４はｎ−−ＩｎＰからなる窓層
、５はＺｎが拡散されたｐ０拡散領域、６は受光部、７
はｎ電極（カソード）、８はリング状のｐ電極（アノー
ド）、９はＳｉＮ等からなる入射光に対して透明な表面
保護膜である。
次に動作について説明する。
基板１およびバッファ層２を構成するＩｎＰに格子定数
が合ったＩ ｎＧａＡｓのバンドギャップ波長λｇは１
．６７ μｍであり、ＩｎＰではλｇ＝０．９２μｍで
ある。したがって、Ｉ ｎＧａＡｓ−ＰＤの波長感度は
λｇ＝１．０〜１．６μｍ帯にある。
が合ったＩ ｎＧａＡｓのバンドギャップ波長λｇは１
．６７ μｍであり、ＩｎＰではλｇ＝０．９２μｍで
ある。したがって、Ｉ ｎＧａＡｓ−ＰＤの波長感度は
λｇ＝１．０〜１．６μｍ帯にある。
ＰＤは一般に逆バイアス状態で使用されるので、アノー
ド８にはカソード７に対して負電圧（−５〜−１０ｖ）
が印加される。ｐ０拡散領域５と光吸収層３で形成され
るｐｎ接合においては、光吸収層３の方がキャリア濃度
が小さいため、逆バイアス状態では空乏層は主に光吸収
層３内に広がる。そして、上記の波長感度帯にある波長
の光が受光部６から入射すると、光吸収層３内で吸収さ
れて電子・正孔対が発生するが、これらの電荷のうち空
乏層内のものは効率よく光電流に寄与する。
ド８にはカソード７に対して負電圧（−５〜−１０ｖ）
が印加される。ｐ０拡散領域５と光吸収層３で形成され
るｐｎ接合においては、光吸収層３の方がキャリア濃度
が小さいため、逆バイアス状態では空乏層は主に光吸収
層３内に広がる。そして、上記の波長感度帯にある波長
の光が受光部６から入射すると、光吸収層３内で吸収さ
れて電子・正孔対が発生するが、これらの電荷のうち空
乏層内のものは効率よく光電流に寄与する。
また、窓層４のバンドギャップが光吸収層３のバンドギ
ャップよりも大きいため、光吸収により発生したキャリ
アの表面方向（アノード８側）への拡散が抑えられる。
ャップよりも大きいため、光吸収により発生したキャリ
アの表面方向（アノード８側）への拡散が抑えられる。
このため、表面再結合がなくなり、かつ光吸収層３への
キャリア閉込め効果がよくなるので感度が上昇する。
キャリア閉込め効果がよくなるので感度が上昇する。
また、プレーナ型ＰＤは結晶表面の窓層４のｐｎ接合が
表面保護膜９で覆われており、外気にさらされていない
ので、暗電流が極めて小さな値となる。
表面保護膜９で覆われており、外気にさらされていない
ので、暗電流が極めて小さな値となる。
（発明が解決しようとする問題点）
上記のような従来のブレーナ型ＰＤは、アノード８を除
く受光面全体が波長１．０〜１．６μｍの光に対して透
明な表面保護膜９（ＳｉＮ膜など）で覆われているので
、入射光束がＰＤチップ全体に広がっている場合には、
受光部６のｐｎ接合（光吸収層３内のｐｎ接合）から離
れた受光部６外でも電子・正孔対が発生する。このうち
拡散により空乏層に達する正孔は光電流に寄与するが、
拡散が遅いため空乏層内またはその近傍で発生したキャ
リアに比べて光電流に寄与する時間が遅れる。
く受光面全体が波長１．０〜１．６μｍの光に対して透
明な表面保護膜９（ＳｉＮ膜など）で覆われているので
、入射光束がＰＤチップ全体に広がっている場合には、
受光部６のｐｎ接合（光吸収層３内のｐｎ接合）から離
れた受光部６外でも電子・正孔対が発生する。このうち
拡散により空乏層に達する正孔は光電流に寄与するが、
拡散が遅いため空乏層内またはその近傍で発生したキャ
リアに比べて光電流に寄与する時間が遅れる。
したがって、入射光が第３図（ａ）に示すように、時間
的にパルス状の場合、第３図（Ｃ）に示すように、入射
光の波形に比べて立下がり時間τ２ （９０％→１０％
）が入射光の波形に比べて長くなる、いわゆる「すそ引
き」が受光電流波形に生じ、高速で変化する入射光には
応答できないという問題点があった。
的にパルス状の場合、第３図（Ｃ）に示すように、入射
光の波形に比べて立下がり時間τ２ （９０％→１０％
）が入射光の波形に比べて長くなる、いわゆる「すそ引
き」が受光電流波形に生じ、高速で変化する入射光には
応答できないという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、空間的に広がっており、高速で変動する入射光に
対しても充分に応答が可能な半導体受光装置を得ること
を目的とする。
ので、空間的に広がっており、高速で変動する入射光に
対しても充分に応答が可能な半導体受光装置を得ること
を目的とする。
この発明に係る半導体受光装置は、拡散領域の近傍のｐ
ｎ接合の外側の光吸収層および窓層を除去したものであ
る。
ｎ接合の外側の光吸収層および窓層を除去したものであ
る。
この発明においては、拡散領域による接合部の外側には
、光吸収により発生するキャリアが存在しない。
、光吸収により発生するキャリアが存在しない。
第１図はこの発明の半導体受光装置の一実施例の構造を
示す断面図である。
示す断面図である。
この図において、第２図と同一符号は同一部分を示す。
３ａ、４ａはそれぞれｎ”−−ＩｎＧａＡＳからなる光
吸収層およびｎ″″−ＩｎＰからなる窓７ｇで、エツチ
ングによりｐゝ拡散領域５による接合部の外側が除去さ
れている。
吸収層およびｎ″″−ＩｎＰからなる窓７ｇで、エツチ
ングによりｐゝ拡散領域５による接合部の外側が除去さ
れている。
次に動作について説明する。
逆バイアス状態において、受光面全体に拡がった波長１
．３μｍの光が入射した場合を考える。光吸収層３ａは
波長１．０〜１．６μｍの光を吸収するので、受光部６
に入射した波長１．３μｍの入射光はここで吸収されて
光電流となる。一方、接合部の外側に入射した光はバッ
ファ層２に入射するが、ＩｎＰのバンドギャップ波長λ
ｇｏ０．９２μｍであるので、波長１．３μｍの入射光
はこのバッファ層２を通過し、また、基板１も同様に通
過する。すなわち、接合部の外側に入射した光に対して
は、光吸収によるキャリアが発生しない。
．３μｍの光が入射した場合を考える。光吸収層３ａは
波長１．０〜１．６μｍの光を吸収するので、受光部６
に入射した波長１．３μｍの入射光はここで吸収されて
光電流となる。一方、接合部の外側に入射した光はバッ
ファ層２に入射するが、ＩｎＰのバンドギャップ波長λ
ｇｏ０．９２μｍであるので、波長１．３μｍの入射光
はこのバッファ層２を通過し、また、基板１も同様に通
過する。すなわち、接合部の外側に入射した光に対して
は、光吸収によるキャリアが発生しない。
したがって、強度が高速で変化する第３図（ａ）に示し
たようなパルス状の入射光に対しても充電流応答波形に
はｒすそ引き」が生じず、その光応答波形は第３図（ｃ
）に示すように、立下がり時間で１が従来のものの立下
がり時間τ２に比べて半分以下となり、高速応答が可能
になる。
たようなパルス状の入射光に対しても充電流応答波形に
はｒすそ引き」が生じず、その光応答波形は第３図（ｃ
）に示すように、立下がり時間で１が従来のものの立下
がり時間τ２に比べて半分以下となり、高速応答が可能
になる。
なお、上記実施例ではｎ”−１ｎＰからなる基板１上に
形成されたプレーナ型ＰＤの場合について述べたが、ｐ
”−ＩｎＰからなる基板を用いてｐ、ｎの導電型が上記
実施例とは逆転したブレーナ型ＰＤを作製することも可
能である。
形成されたプレーナ型ＰＤの場合について述べたが、ｐ
”−ＩｎＰからなる基板を用いてｐ、ｎの導電型が上記
実施例とは逆転したブレーナ型ＰＤを作製することも可
能である。
この発明は以上説明したとおり、拡散領域の近傍のｐｎ
接合の外側の光吸収層および窓層を除去したので、拡散
領域による接合部の外側には光吸収により発生するキャ
リアが存在せず、チップ全体に広がって入射する強度の
時間的変動が速い入射光に対しても充分に応答が可能に
なるという効果がある。
接合の外側の光吸収層および窓層を除去したので、拡散
領域による接合部の外側には光吸収により発生するキャ
リアが存在せず、チップ全体に広がって入射する強度の
時間的変動が速い入射光に対しても充分に応答が可能に
なるという効果がある。
第１図はこの発明の半導体受光装置の一実施例の構造を
示す断面図、第２図は従来のブレーナ型ＰＤの構造を示
す断面図、第３図はパルス応答波形を説明するための図
である。 図において、１は基板、２はバッファ層、３ａは光吸収
層、４ａは窓層、５はｐ′″拡散領域、６は受光部、７
はカソード、８はアノード、９は表面保護膜である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第１図 第２図 第３図 ｎｓ 手続補正書く自発）
示す断面図、第２図は従来のブレーナ型ＰＤの構造を示
す断面図、第３図はパルス応答波形を説明するための図
である。 図において、１は基板、２はバッファ層、３ａは光吸収
層、４ａは窓層、５はｐ′″拡散領域、６は受光部、７
はカソード、８はアノード、９は表面保護膜である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第１図 第２図 第３図 ｎｓ 手続補正書く自発）
Claims (1)
- 第１導電型の基板上に順次形成された第１導電型のバ
ッファ層、光吸収層、窓層と、この窓層上の一部から前
記光吸収層まで達する第２導電型の拡散領域とからなる
プレーナ型の半導体受光装置において、前記拡散領域の
近傍のｐｎ接合の外側の前記光吸収層および前記窓層を
除去したことを特徴とする半導体受光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322117A JPH01161778A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 半導体受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322117A JPH01161778A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 半導体受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01161778A true JPH01161778A (ja) | 1989-06-26 |
Family
ID=18140110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62322117A Pending JPH01161778A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01161778A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272364A (en) * | 1991-07-01 | 1993-12-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor photodetector device with short lifetime region |
-
1987
- 1987-12-17 JP JP62322117A patent/JPH01161778A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272364A (en) * | 1991-07-01 | 1993-12-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor photodetector device with short lifetime region |
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