JPH01257378A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH01257378A JPH01257378A JP63086423A JP8642388A JPH01257378A JP H01257378 A JPH01257378 A JP H01257378A JP 63086423 A JP63086423 A JP 63086423A JP 8642388 A JP8642388 A JP 8642388A JP H01257378 A JPH01257378 A JP H01257378A
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- Japan
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- light
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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〕
本発明は、光通信や光情報処理等に於て用いられる半導
体受光素子に関するものである。
体受光素子に関するものである。
１〔従来の技術〕
近年化合物半導体受光素子は、光通信或いは光情報処理
用の高感度受光器として活発に研究開発並びに実用化が
進められている。特に、石英系光ファイバの低損失帯域
に相当する１、０〜１．６μｍ帯波長域では、光吸収層
の材料としてＩｎＧａＡｓを用いた所謂ＩｎＰ／ＩｎＧ
ａＡｓ系のへテロ構造アバランシェ・フォトダイオード
（以下ＡＰＤと記す）やｐｉｎフォトダイオード（ｐｉ
ｎ−ＰＤと記す）が注目を集めている。このＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓ系ＡＰＤの従来例の断面構造の模式図を第３
図に示す、ｎ”−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰバッファ
層２を介して、ｎ′ｔ、・−Ｉ ｎＧａＡｓ光吸収層３
、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層４、ｎ−ＩｎＰキャップ層５，
６を連続成長したエピウェーハに、受光部ｐ＋領領域及
びガードリンク８を形成して第３図に示した素子構造を
得ている。増倍領域を狭禁制帯幅の光吸収層３から分離
させ、広禁制帯幅のＩｎＰ層５中に形成する事で、低暗
電流・高感度特性を得ている。ｎ−ＩｎＧ ａ Ａ ｓ
Ｐ Ｊｉ１４はへテロ界面での価電子帯バンド連続量
を緩和し応答特性を改善する為に入れた間層で、またＩ
ｎＰキャップ層がｎ層５．ｎ−６と二層構造になってい
るのは、ガードリング果を高める為である。
用の高感度受光器として活発に研究開発並びに実用化が
進められている。特に、石英系光ファイバの低損失帯域
に相当する１、０〜１．６μｍ帯波長域では、光吸収層
の材料としてＩｎＧａＡｓを用いた所謂ＩｎＰ／ＩｎＧ
ａＡｓ系のへテロ構造アバランシェ・フォトダイオード
（以下ＡＰＤと記す）やｐｉｎフォトダイオード（ｐｉ
ｎ−ＰＤと記す）が注目を集めている。このＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓ系ＡＰＤの従来例の断面構造の模式図を第３
図に示す、ｎ”−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰバッファ
層２を介して、ｎ′ｔ、・−Ｉ ｎＧａＡｓ光吸収層３
、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層４、ｎ−ＩｎＰキャップ層５，
６を連続成長したエピウェーハに、受光部ｐ＋領領域及
びガードリンク８を形成して第３図に示した素子構造を
得ている。増倍領域を狭禁制帯幅の光吸収層３から分離
させ、広禁制帯幅のＩｎＰ層５中に形成する事で、低暗
電流・高感度特性を得ている。ｎ−ＩｎＧ ａ Ａ ｓ
Ｐ Ｊｉ１４はへテロ界面での価電子帯バンド連続量
を緩和し応答特性を改善する為に入れた間層で、またＩ
ｎＰキャップ層がｎ層５．ｎ−６と二層構造になってい
るのは、ガードリング果を高める為である。
ところで、現在１ｎＰ／ＩｎＧａＡｓ系ＡＰＤＩ Ｇ
ｂ ／ ｓ程度までの伝送速度の通信システム実用化さ
れているが、更に数Ｇ ｂ ／ ｓ領域への連化を図る
為には、高利得帯域幅積化、低容量等と併せて光吸収Ｍ
薄膜化によるキャリア走行間短縮も必須となる。
ｂ ／ ｓ程度までの伝送速度の通信システム実用化さ
れているが、更に数Ｇ ｂ ／ ｓ領域への連化を図る
為には、高利得帯域幅積化、低容量等と併せて光吸収Ｍ
薄膜化によるキャリア走行間短縮も必須となる。
発明が解決しようとする課題〕
ところで、光吸収層を薄膜化すると、光吸収層で吸収さ
れない透過光成分が増加する。この透光は１００μｍ〜
２００μｍ程度の厚いｎ＋−ｎＰ基板１中を自由キャリ
ア吸収されながら、散しつつ進行する。裏面電極で反射
した後、再同様の過程を経る為、反射した透過光が光吸
収３中の受光領域（受光部ｐ＋領領域の真下に相する領
域）に再び結合される事はほとんど無。即ち、吸収層３
薄膜化により素子の量子効率が光きく低下するという問
題点がある。
れない透過光成分が増加する。この透光は１００μｍ〜
２００μｍ程度の厚いｎ＋−ｎＰ基板１中を自由キャリ
ア吸収されながら、散しつつ進行する。裏面電極で反射
した後、再同様の過程を経る為、反射した透過光が光吸
収３中の受光領域（受光部ｐ＋領領域の真下に相する領
域）に再び結合される事はほとんど無。即ち、吸収層３
薄膜化により素子の量子効率が光きく低下するという問
題点がある。
本発明の目的は、光吸収層を薄膜化してキャリア走行時
間短縮を計っても高い量子効率を示す半導体受光素子を
得ることにある。
間短縮を計っても高い量子効率を示す半導体受光素子を
得ることにある。
前述の従来技術の問題点を解決する為に本発明が提供す
る半導体受光素子は、バンドギャップＥ１なる半導体基
板上に、バンドギャップＥ２（Ｅ２ ＜Ｅ、）なる光吸
収層を含む半導体多層構造を有しており、該光吸収層中
の受光領域たる特定領域の下に位置する前記半導体基板
及びバンドギャップがＥ２でない半導体層が選択的に除
去されており、且つ基板側電極の一部が前記光吸収層中
特定領域の下面に形成されている事を特徴とする。
る半導体受光素子は、バンドギャップＥ１なる半導体基
板上に、バンドギャップＥ２（Ｅ２ ＜Ｅ、）なる光吸
収層を含む半導体多層構造を有しており、該光吸収層中
の受光領域たる特定領域の下に位置する前記半導体基板
及びバンドギャップがＥ２でない半導体層が選択的に除
去されており、且つ基板側電極の一部が前記光吸収層中
特定領域の下面に形成されている事を特徴とする。
本発明では受光領域の下の半導体基板及び光吸収層以外
の半導体層を選択的に除去し、裏面電極の一部を光吸収
層受光領域の裏面に直接形成しているため、入射光のう
ち光吸収層を透過した光は、裏面電極による反射で効率
良く、受光領域に再入射される。従って光吸収層の厚さ
が約２倍になったと等価の効果があり、高い量子効率が
得られる。
の半導体層を選択的に除去し、裏面電極の一部を光吸収
層受光領域の裏面に直接形成しているため、入射光のう
ち光吸収層を透過した光は、裏面電極による反射で効率
良く、受光領域に再入射される。従って光吸収層の厚さ
が約２倍になったと等価の効果があり、高い量子効率が
得られる。
以下本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説
明する。第１図は本発明の一実施例のＩｎＰ／ＩｎＧａ
Ａｓ系へテロ接合ＡＰＤの構造を示す断面構造模式図で
ある。本実施例によれば、ｎ”＋ＩｎＰ基板１上に気相
成長法により順次ｎ−ＩｎＰバッフｙＮ２、ｎ−−Ｉ
ｎＧａＡｓ光吸収層３、バンド不連続量緩和の為のｎ−
ＩｎＧａＡｓ Ｐ層４、二層に分れたキャップ層ｎ−Ｉ
ｎＰ５及びｎ−−ＩｎＦ３を結晶成長したエピウェー
ハに、”Ｂｅのイオン注入並びに活性化アニールにより
ガードリンク８を形成し、更にＺｎ３Ｐ２をソースとし
た封管熱拡散によって受光部ｐ＋領領域形成している０
表面保護膜９としてＳ ｉ ＮＸ膜を成長した後、リン
酸と臭化水素がら成るエツチング液で受光領域の下に位
置する領域のｎ”−ＩｎＰ基板１並びにｎ−ＩｎＰバッ
ファ層２を選択エツチングにより除去している。そのｆ
＆ ｐ側電極１０及びｎ側電極１１を形成し、第１図に
示す様な素子構造を得た。リン酸＋臭化水素エッチャン
トによるエツチングではＩ ｎＧａＡｓはエツチングさ
れない為、前述の選択エツチングはｎ−ＴｎＰバッファ
層２とｎ”’−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３との界面でスト
ップする。従って露出したｎ−−Ｉ ｎＧａＡｓ裏面は
鏡面性良く得られる。この露出したｎ−−Ｉ ｎＧａＡ
ｓ裏面にｎ側電極１１の一部が形成されているので、入
射光のうち光吸収層で吸収されなかった透過光成分はこ
のｎ−−１ｎＧａＡｓ ３と電極金属１１との界面で反
射され効率良く受光領域に再入射される。量子効率の向
上度は、光吸収層３の厚さが２倍になったものとほとん
ど等価の値を示した。
明する。第１図は本発明の一実施例のＩｎＰ／ＩｎＧａ
Ａｓ系へテロ接合ＡＰＤの構造を示す断面構造模式図で
ある。本実施例によれば、ｎ”＋ＩｎＰ基板１上に気相
成長法により順次ｎ−ＩｎＰバッフｙＮ２、ｎ−−Ｉ
ｎＧａＡｓ光吸収層３、バンド不連続量緩和の為のｎ−
ＩｎＧａＡｓ Ｐ層４、二層に分れたキャップ層ｎ−Ｉ
ｎＰ５及びｎ−−ＩｎＦ３を結晶成長したエピウェー
ハに、”Ｂｅのイオン注入並びに活性化アニールにより
ガードリンク８を形成し、更にＺｎ３Ｐ２をソースとし
た封管熱拡散によって受光部ｐ＋領領域形成している０
表面保護膜９としてＳ ｉ ＮＸ膜を成長した後、リン
酸と臭化水素がら成るエツチング液で受光領域の下に位
置する領域のｎ”−ＩｎＰ基板１並びにｎ−ＩｎＰバッ
ファ層２を選択エツチングにより除去している。そのｆ
＆ ｐ側電極１０及びｎ側電極１１を形成し、第１図に
示す様な素子構造を得た。リン酸＋臭化水素エッチャン
トによるエツチングではＩ ｎＧａＡｓはエツチングさ
れない為、前述の選択エツチングはｎ−ＴｎＰバッファ
層２とｎ”’−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３との界面でスト
ップする。従って露出したｎ−−Ｉ ｎＧａＡｓ裏面は
鏡面性良く得られる。この露出したｎ−−Ｉ ｎＧａＡ
ｓ裏面にｎ側電極１１の一部が形成されているので、入
射光のうち光吸収層で吸収されなかった透過光成分はこ
のｎ−−１ｎＧａＡｓ ３と電極金属１１との界面で反
射され効率良く受光領域に再入射される。量子効率の向
上度は、光吸収層３の厚さが２倍になったものとほとん
ど等価の値を示した。
次に第２図は本発明の別の実施例であるＩｎＰ／ＩｎＧ
ａＡｓ ｐｉｎ−ＰＤの構造を示す断面構造図である
。ｐｉｎ−ＰＤの場合低バイアスで高速応答する様にｐ
ｎ接合の位置がｎ−−ＩｎＧａＡｓｎＧａＡｓ光吸収層
上中に受光部ｐ＋領領域を形成しており、第１図で示し
たｎ −Ｉ ｒｒ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ層４で及びガー
ドリンク８は無い。キャップ層はｎ−ＩｎＰ５−層から
成っている９表面保護膜９、電極１０．１１は第１図と
同様にして形成しな。ＡＰＤの場合と同様に、受光領域
の下のｎ”−ＩｎＰ基板１とｎ−ＩｎＰバッファ層２を
選択エツチングにより除去し、裏面電極１１の一部をｎ
−−Ｉ ｎＧａＡｓＧａＡｓ光吸収用３た裏面に形成し
である。やはり光吸収層薄膜化により高速応答化を図っ
ても、量子効率の低減を抑える事ができた。
ａＡｓ ｐｉｎ−ＰＤの構造を示す断面構造図である
。ｐｉｎ−ＰＤの場合低バイアスで高速応答する様にｐ
ｎ接合の位置がｎ−−ＩｎＧａＡｓｎＧａＡｓ光吸収層
上中に受光部ｐ＋領領域を形成しており、第１図で示し
たｎ −Ｉ ｒｒ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ層４で及びガー
ドリンク８は無い。キャップ層はｎ−ＩｎＰ５−層から
成っている９表面保護膜９、電極１０．１１は第１図と
同様にして形成しな。ＡＰＤの場合と同様に、受光領域
の下のｎ”−ＩｎＰ基板１とｎ−ＩｎＰバッファ層２を
選択エツチングにより除去し、裏面電極１１の一部をｎ
−−Ｉ ｎＧａＡｓＧａＡｓ光吸収用３た裏面に形成し
である。やはり光吸収層薄膜化により高速応答化を図っ
ても、量子効率の低減を抑える事ができた。
更に本発明を光導電性受光素子（ｐｈｏｔｏ ｃｏｎｄ
ｕｃＬｏｒ）に適用しても、量子効率の向上が図れるの
は自明である。
ｕｃＬｏｒ）に適用しても、量子効率の向上が図れるの
は自明である。
以上説明した様に、本発明によれば高速応答特性並びに
高量子効率特性を併せて有する半導体受光素子が得られ
る。
高量子効率特性を併せて有する半導体受光素子が得られ
る。
第１図は本発明の一実施例を示す半導体受光素子の断面
構造模式図、第２図は本発明による別の実施例を示す半
導体受光素子の断面構造模式図、第３図は従来例を示す
半導体受光素子の断面構造模式図である。 図に於いて、１はｎ”−ＩｎＰ基板、２はｎ−ＩｎＰバ
ッファ層、３はｎ−−Ｉ ｎＧａＡｓ光吸収層、４はｎ
−ＩｎＧａＡｓＰ、５はｎ−ＩｎＰ、６はｎ−−ＩｎＰ
、７は受光部ｐ＋領領域８はガードリング、９は表面保
護膜、１０はｐ側電極、１１はｎ側電極を各々示す。
構造模式図、第２図は本発明による別の実施例を示す半
導体受光素子の断面構造模式図、第３図は従来例を示す
半導体受光素子の断面構造模式図である。 図に於いて、１はｎ”−ＩｎＰ基板、２はｎ−ＩｎＰバ
ッファ層、３はｎ−−Ｉ ｎＧａＡｓ光吸収層、４はｎ
−ＩｎＧａＡｓＰ、５はｎ−ＩｎＰ、６はｎ−−ＩｎＰ
、７は受光部ｐ＋領領域８はガードリング、９は表面保
護膜、１０はｐ側電極、１１はｎ側電極を各々示す。
Claims (1)
- バンドギャップＥ＿１なる半導体基板上に、バンドギ
ャップＥ＿２（Ｅ＿２＜Ｅ＿１）なる光吸収層を含む半
導体多層構造を有しており、該光吸収層中の受光領域た
る特定領域の下に位置する前記半導体基板及びバンドギ
ャップがＥ＿２でない半導体層が選択的に除去されてお
り、且つ基板側電極の一部が前記光吸収層中特定領域の
下面に形成されている事を特徴とする半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63086423A JPH01257378A (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63086423A JPH01257378A (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01257378A true JPH01257378A (ja) | 1989-10-13 |
Family
ID=13886482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63086423A Pending JPH01257378A (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01257378A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009124145A (ja) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Jds Uniphase Corp | 前面照射型アバランシェ・フォトダイオード |
| CN112635580A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-09 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种用于空间粒子探测的硅半导体传感器 |
-
1988
- 1988-04-07 JP JP63086423A patent/JPH01257378A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009124145A (ja) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Jds Uniphase Corp | 前面照射型アバランシェ・フォトダイオード |
| CN112635580A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-09 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种用于空间粒子探测的硅半导体传感器 |
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