JPH01296676A - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
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- JPH01296676A JPH01296676A JP63127821A JP12782188A JPH01296676A JP H01296676 A JPH01296676 A JP H01296676A JP 63127821 A JP63127821 A JP 63127821A JP 12782188 A JP12782188 A JP 12782188A JP H01296676 A JPH01296676 A JP H01296676A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は光通信用広帯域半導体受光装置に関する。
（従未の技術）
大容量光通信システムを構築するために、広帯域でかつ
高感度な受光装置が必要とされる。波長１〜１．６１１
ｍに感度を有するＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓへテロ接合受光
素子がこの目的に最も適している。現在、実用化されて
いるＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓへテロ接合型アバランシェ・
フォトダイオードの構造例の斜視断面を第２図に示す。
高感度な受光装置が必要とされる。波長１〜１．６１１
ｍに感度を有するＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓへテロ接合受光
素子がこの目的に最も適している。現在、実用化されて
いるＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓへテロ接合型アバランシェ・
フォトダイオードの構造例の斜視断面を第２図に示す。
第２図において、１はｎ型ＩｎＰ基板、２はｎ−ＩｎＰ
バッファ層、３は光吸収層となるｎ−−Ｉｎ。、５３Ｇ
ａｇ４７ＡＳ、４はアバランシェ増倍層となる５−Ｉｎ
Ｐ１５はアバランシェ増倍層重」中に選択的に設けられ
たｐ型導電領域、６は反射防止膜、７はリング状のｐ側
電極、８は半導体基板側裏面に形成されたｎ側電極であ
る。この構造において、光は半導体基板１上にエピタキ
シャル成長された半導体層２〜４の表面側から入射され
、光吸収層３で光吸収励起された電子−正孔キャリヤの
うち正孔キャリヤがアバランシェ増倍層４へ注入され増
倍される。
バッファ層、３は光吸収層となるｎ−−Ｉｎ。、５３Ｇ
ａｇ４７ＡＳ、４はアバランシェ増倍層となる５−Ｉｎ
Ｐ１５はアバランシェ増倍層重」中に選択的に設けられ
たｐ型導電領域、６は反射防止膜、７はリング状のｐ側
電極、８は半導体基板側裏面に形成されたｎ側電極であ
る。この構造において、光は半導体基板１上にエピタキ
シャル成長された半導体層２〜４の表面側から入射され
、光吸収層３で光吸収励起された電子−正孔キャリヤの
うち正孔キャリヤがアバランシェ増倍層４へ注入され増
倍される。
（発明が解決しようとする課題）
第２図に示した光を表面側から入射させる受光素子にお
いて、広帯域化しようとすれば、キャリャの走行する半
導体層３．４を薄くする必要がある。
いて、広帯域化しようとすれば、キャリャの走行する半
導体層３．４を薄くする必要がある。
光吸収層であるＩｎＧａＡｓ ３を薄くすれば逆に量子
効率が減少するため、感度を犠牲にしなければならない
。また、半導体層３．４を薄くすることによって空乏層
幅は縮少し、従って接合容量の増加を招く。容量増加を
緩和するために、ｐｎ接合面積を減らすことが有効であ
るが、リード配線用パッド７ａ（図中破線で示した領域
）の面積は有限であるために、容量低減はさ程顕著では
ない。
効率が減少するため、感度を犠牲にしなければならない
。また、半導体層３．４を薄くすることによって空乏層
幅は縮少し、従って接合容量の増加を招く。容量増加を
緩和するために、ｐｎ接合面積を減らすことが有効であ
るが、リード配線用パッド７ａ（図中破線で示した領域
）の面積は有限であるために、容量低減はさ程顕著では
ない。
本発明の目的は、上述の欠点を除去し、広帯域かつ高感
度な半導体受光装置を提供することである。
度な半導体受光装置を提供することである。
（課題を解決するための手段）
本発明は、半導体基板上にエピタキシャル成長された複
数の半導体層を有する半導体受光素子において、半導体
基板側の裏面に反射防止膜を、エピタキシャル成長され
た半導体層側の表面に高反射膜を具備し、かつ、該半導
体受光素子が、入射光に対して透明でしかも電極配線が
設けられた誘導体基板に貼り付けられ、光をサファイア
基板を透過して入射するように構成されていると、更に
広帯域かつ高感度な受光装置となる。
数の半導体層を有する半導体受光素子において、半導体
基板側の裏面に反射防止膜を、エピタキシャル成長され
た半導体層側の表面に高反射膜を具備し、かつ、該半導
体受光素子が、入射光に対して透明でしかも電極配線が
設けられた誘導体基板に貼り付けられ、光をサファイア
基板を透過して入射するように構成されていると、更に
広帯域かつ高感度な受光装置となる。
（作用）
以下、本発明を図を用いて詳細に説明する。従来例と比
較するため、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓヘテロ接合型アバラ
ンシェ・フォトダイオードについて説明するが、他の受
光素子においても全く同様の作用を有する。第１図は本
発明による構成の斜視断面を示していて、１〜５のエピ
タキシャル成長された半導体層は第２図と同一である。
較するため、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓヘテロ接合型アバラ
ンシェ・フォトダイオードについて説明するが、他の受
光素子においても全く同様の作用を有する。第１図は本
発明による構成の斜視断面を示していて、１〜５のエピ
タキシャル成長された半導体層は第２図と同一である。
第１図において、６′は半導体基板側の裏面に設けられ
た反射防止膜、６″は半導体層表面側に設けられた誘電
体膜、７′は円状のｐ側電極、８はｎ側電極である。１
〜８で構成される受光素子は、入射光に対して透明でし
かも電極配線１０が設けられた誘電体基板９に貼り付け
られ、光はこの基板を通して入射される。この構造によ
り、従来よりも広帯域でかつ高感度特性が得られる。す
なわち、受光領域における６”′及びＴによって高反射
膜が構成されるので、基板側から入射した光は光吸収層
３で大部分が吸収され、吸収しきれなかった光は６”と
Ｔでの反射により再度吸収される。これにより、光吸収
層３を薄くしても充分高い量子効率が得られる。また、
従来にみたようなリード配線用パッド７ａが不用となる
ので、接合容量を従来よりも更に低減できる。そのおか
げでより高帯域化が図れる。
た反射防止膜、６″は半導体層表面側に設けられた誘電
体膜、７′は円状のｐ側電極、８はｎ側電極である。１
〜８で構成される受光素子は、入射光に対して透明でし
かも電極配線１０が設けられた誘電体基板９に貼り付け
られ、光はこの基板を通して入射される。この構造によ
り、従来よりも広帯域でかつ高感度特性が得られる。す
なわち、受光領域における６”′及びＴによって高反射
膜が構成されるので、基板側から入射した光は光吸収層
３で大部分が吸収され、吸収しきれなかった光は６”と
Ｔでの反射により再度吸収される。これにより、光吸収
層３を薄くしても充分高い量子効率が得られる。また、
従来にみたようなリード配線用パッド７ａが不用となる
ので、接合容量を従来よりも更に低減できる。そのおか
げでより高帯域化が図れる。
（実施例）
実施例として、第１図に示す本発明の構造を気相成長法
によって作製した。ｎ” −ＩｎＰ基板１の上に、ｎ−
ＩｎＰバッファ層２（層厚〜１ｐｍ）、３〜５Ｘ１０１
５ａｍ−３キャリヤ濃度のｎ−−Ｉｎ。、５３Ｇａｏ、
４□Ａｓ光吸収層３（層厚〜１．５ｐｍ）、〜３ Ｘ
１０”ｃｍ−３キャリヤ濃度のアバランシェ増倍層４（
層厚〜２．５ｐｍ）を順次成長した。Ｚｎの熱拡散によ
りｐアバランシェ増倍層４の中に選択的にｐ型導電領域
５を形成した。反射防止膜６′及び高反射用誘電体膜６
″はプラズマＣＶＤ法により〜１８００人の窒化シリコ
ン膜で形成した。ｐ側電極７′はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ、
ｎ側電極８はＡｕＧｅ／Ｎｉである。この受光素子を厚
さ〜３００ｐｍの電極配線ｌＯの施されたサファイヤ基
板９に貼り付け、本発明の受光装置を完成させた。
によって作製した。ｎ” −ＩｎＰ基板１の上に、ｎ−
ＩｎＰバッファ層２（層厚〜１ｐｍ）、３〜５Ｘ１０１
５ａｍ−３キャリヤ濃度のｎ−−Ｉｎ。、５３Ｇａｏ、
４□Ａｓ光吸収層３（層厚〜１．５ｐｍ）、〜３ Ｘ
１０”ｃｍ−３キャリヤ濃度のアバランシェ増倍層４（
層厚〜２．５ｐｍ）を順次成長した。Ｚｎの熱拡散によ
りｐアバランシェ増倍層４の中に選択的にｐ型導電領域
５を形成した。反射防止膜６′及び高反射用誘電体膜６
″はプラズマＣＶＤ法により〜１８００人の窒化シリコ
ン膜で形成した。ｐ側電極７′はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ、
ｎ側電極８はＡｕＧｅ／Ｎｉである。この受光素子を厚
さ〜３００ｐｍの電極配線ｌＯの施されたサファイヤ基
板９に貼り付け、本発明の受光装置を完成させた。
本実施例ではＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓへテロ接合型アバラ
ンシェ・フォトダイオードについて述べたが、他の材料
系、もしくは他の受光素子系についても同様である事は
言うまでもない。また入射光に対して透明な誘電体基板
としてサファイヤを用いたがこれに限りず石英等の材料
でもよい。
ンシェ・フォトダイオードについて述べたが、他の材料
系、もしくは他の受光素子系についても同様である事は
言うまでもない。また入射光に対して透明な誘電体基板
としてサファイヤを用いたがこれに限りず石英等の材料
でもよい。
（発明の効果）
本発明によれば、感度を犠牲にすることなく、広帯域化
が図れる。性能指標として量子効率×帯域幅積を評価し
た結果を第３図に示す。第３図は増倍率Ｍ＝５の場合の
結果である。光吸収層ＩｎＧａＡｓの厚さ１〜３ｐｍに
ついて、本発明の性能指標は従来例よりも高く、従って
高感度・広帯域特性が得られる。
が図れる。性能指標として量子効率×帯域幅積を評価し
た結果を第３図に示す。第３図は増倍率Ｍ＝５の場合の
結果である。光吸収層ＩｎＧａＡｓの厚さ１〜３ｐｍに
ついて、本発明の性能指標は従来例よりも高く、従って
高感度・広帯域特性が得られる。
第１図は本発明の、第２図は従来の半導体受光装置の一
例を示す斜視断面図である。第３図は本発明及び従来の
受光装置による性能指標の図である。 図において、１・・・半導体基板、２・・・半導体バッ
ファ層、３・・・光吸収層、４・・・アバランシェ増倍
層、５・・、ｐ型導電領域、６，６′・・・反射防止膜
、６パ・・・高反射用誘電体膜、７，７′・・・ｐ側電
極、７ａ・・・リード配線用パッド電極、８・・・ｎ側
電極、９・・・サファイヤ結晶基板である。
例を示す斜視断面図である。第３図は本発明及び従来の
受光装置による性能指標の図である。 図において、１・・・半導体基板、２・・・半導体バッ
ファ層、３・・・光吸収層、４・・・アバランシェ増倍
層、５・・、ｐ型導電領域、６，６′・・・反射防止膜
、６パ・・・高反射用誘電体膜、７，７′・・・ｐ側電
極、７ａ・・・リード配線用パッド電極、８・・・ｎ側
電極、９・・・サファイヤ結晶基板である。
Claims (1)
- 半導体基板上にエピタキシャル成長された複数の半導
体層を有する半導体受光素子において、半導体基板側の
裏面に反射防止膜を、エピタキシャル成長された半導体
層側の表面に高反射膜を具備し、かつ、該半導体受光素
子が入射光に対して透明でしかも電極配線が設けられた
誘電体基板に貼り付けられ、光をこの誘電体基板を透過
して入射するように構成されている事を特徴とする半導
体受光装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63127821A JPH01296676A (ja) | 1988-05-24 | 1988-05-24 | 半導体受光装置 |
| DE68918987T DE68918987T2 (de) | 1988-05-24 | 1989-05-24 | Heteroübergang-Lawinen-Photodiode vom planaren Typ. |
| EP89305271A EP0343970B1 (en) | 1988-05-24 | 1989-05-24 | Planar type heterojunction avalanche photodiode |
| US07/680,617 US5179430A (en) | 1988-05-24 | 1991-04-02 | Planar type heterojunction avalanche photodiode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63127821A JPH01296676A (ja) | 1988-05-24 | 1988-05-24 | 半導体受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01296676A true JPH01296676A (ja) | 1989-11-30 |
Family
ID=14969498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63127821A Pending JPH01296676A (ja) | 1988-05-24 | 1988-05-24 | 半導体受光装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0343970B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01296676A (ja) |
| DE (1) | DE68918987T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013088762A1 (ja) * | 2011-12-14 | 2013-06-20 | 住友電気工業株式会社 | 受光素子、その製造方法、光学装置 |
| CN108305911A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-07-20 | 中山大学 | 吸收、倍增层分离结构的ⅲ族氮化物半导体雪崩光电探测器 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5179430A (en) * | 1988-05-24 | 1993-01-12 | Nec Corporation | Planar type heterojunction avalanche photodiode |
| JP2934294B2 (ja) * | 1990-04-09 | 1999-08-16 | 日本電信電話株式会社 | アバランシェフォトダイオード |
| JP2970815B2 (ja) * | 1990-04-11 | 1999-11-02 | 株式会社東芝 | 半導体受光素子 |
| JPH0777271B2 (ja) * | 1992-12-04 | 1995-08-16 | 日本電気株式会社 | アバランシェフォトダイオード |
| JP3910817B2 (ja) | 2000-12-19 | 2007-04-25 | ユーディナデバイス株式会社 | 半導体受光装置 |
| CN109494276B (zh) * | 2018-12-18 | 2024-06-14 | 暨南大学 | 一种高速高效可见光增敏硅基雪崩光电二极管阵列 |
Citations (3)
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| JPS60124885A (ja) * | 1983-12-08 | 1985-07-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 受光ダイオードの製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| FR2252653B1 (ja) * | 1973-11-28 | 1976-10-01 | Thomson Csf | |
| JPS5421294A (en) * | 1977-07-19 | 1979-02-17 | Mitsubishi Electric Corp | Avalanche photo diode |
| CA1267468C (en) * | 1983-11-21 | 1990-04-03 | OPTICS MOUNTING | |
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| JPH01183174A (ja) * | 1988-01-18 | 1989-07-20 | Fujitsu Ltd | 半導体受光素子 |
-
1988
- 1988-05-24 JP JP63127821A patent/JPH01296676A/ja active Pending
-
1989
- 1989-05-24 DE DE68918987T patent/DE68918987T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-24 EP EP89305271A patent/EP0343970B1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0343970B1 (en) | 1994-10-26 |
| EP0343970A2 (en) | 1989-11-29 |
| DE68918987T2 (de) | 1995-05-18 |
| EP0343970A3 (en) | 1990-05-23 |
| DE68918987D1 (de) | 1994-12-01 |
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