JPH02241065A - 光検出素子 - Google Patents

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〕 この発明は高抵抗体の基板上に化合物半導体を形成して
なる光検出素子に関し、特に高感度化を可能にした光検
出素子に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図（ａ）、　（ｂ）は従来の光伝導型の光検出素子
の構造を示す平面図及び断面図である。

これらの図において、１は高抵抗体の基板、２は該基板
１上に形成した、例えばＣｄ、Ｈｇ、−。

Ｔｅ等の化合物半導体層、３は該化合物半導体層２上に
相対向して設けられた一対の電極、４は受光部である。

また、第３図は特開昭６３−１０７０７４号公報に示さ
れた従来の光検出素子を示す平面図であり、図において
、５は細い溝（スロット）である。

次に動作について説明する。

第２図において、化合物半導体層２には狭いバンドギャ
ップを有するＣ　ｄｘＨｇ　ｌ−ｘ　Ｔ　ｅ等が用いら
れているので、このバンドギャップよりも大きなエネル
ギーの光が受光部４内に入射すると、化合物半導体層２
中で吸収されて過剰キャリアが発生する。この過剰キャ
リアによる素子の電気伝導度の変化を信号として取り出
すことがこの種の光検出素子の動作原理である。単位入
射光電力（１Ｗａｔｔ）当たりの出力信号電圧（Ｖｏｌ
ｔ）を感度Ｒ（Ｖ／Ｗ）で表わす。

この感度Ｒは一対の電極３間の抵抗値に比例するので、
感度を大きくするため通常、素子抵抗値が大きくなる構
造にする。

一方、第２図において、受光部の寸法はこの素子を含む
光検出装置の設計より決定されているので、抵抗値を大
きくできる要因で残されているものは化合物半導体層２
の厚さを薄くすることであるが、これも入射信号光を有
効に吸収するためには一定以上の厚さが必要であるので
、これにより制限される。

また、第３図に示した光検出素子では受光部４内に細い
溝５を設けて受光部４内で化合物半導体層２を分割して
電極３間の抵抗値を増加させたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように、従来の光検出素子はその感度値を大きく
するために抵抗値を大きくする必要があった。第２図に
示した従来の光検出素子では抵抗値は一義的に決定され
るので改善の余地はない。

また、第３図に示した従来の光検出素子では、抵抗値は
数倍に改善されるが、電極間を流れるバイアス電流が不
均一になることにより受光面内での感度ムラを生じる問
題が発生していた。また、溝の形成は通常イオンエツチ
ングにより行うが、これにより溝部の化合物半導体層２
に欠陥が発生して過剰キャリアの再結合を促進する結果
、ノイズレベルが感度の向上以上に増大するという問題
点もあった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、受光面内での感度ムラをなくするとともに、
ノイズレベルをも増大させることなく感度を向上するこ
とのできる光検出素子を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る光検出素子は、高抵抗体の基板上に形成
した化合物半導体層の上に、透明な絶縁層を挟んで一層
またはそれ以上の化合物半導体層を形成し、上記２層以
上の化合物半導体層を片側を金属パターンで接続して直
列接続し、直列接続された化合物半導体層の両端に一対
の電極を設けることにより、抵抗値を増大させることが
できるようにしたものである。

〔作用〕

この発明における光検出素子では、入射光を吸収するた
めの化合物半導体層を複数層に分けて形成したので、入
射光を有効に吸収することができるとともに、素子抵抗
値を増加することができ、このため感度を向上させるこ
とができるとともに、受光面内での感度ムラをなくする
ことができ、またノイズの増加もないので素子性能の低
下を伴うこともない。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図（ａ）、　（ｂ）はこの発明の一実施例を示す平
面図及び断面図である。これらの図において、第２図（
ａ）、（ロ）と同一符号は同一部分を示し、６は第１の
化合物半導体層２の上に設けられた透明な絶縁層、２′
は該透明な絶縁層６の上に設けられた第２の化合物半導
体層、７は上記２つの化合物半導体層２．２′を直列に
接続する金属パターン、３゜３′は該化合物半導体層２
．２′上に設けられた一対の電極である。

この実施例では従来の化合物半導体層２の上に絶縁層６
を挟んでさらに第２の化合物半導体Ｎ２”を形成した後
、化学エツチングにより第１の化合物半導体層２の深さ
までエツチングして溝を形成した後、金属パターン７と
電極３．３′を形成したものである。このとき、金属パ
ターン７は化合物半導体層２と第２の化合物半導体層２
′を電気的に接続している。また、一対の電極３．３′
はそれぞれの化合物半導体層２．２′の上に形成してい
る。

次に動作について説明する。

第１図に示した光検出素子では入射光を吸収するための
化合物半導体層を２層２．２′に分割し、それぞれを金
属パターン７で片側を接続しているので、第１の化合物
半導体２及び第２の化合物半導体２′からそれぞれなる
２つの光検出素子を直列に接続したものと等価な動作を
することになる。

但し、受光部を共有しているので、入射光は第２の化合
物半導体層２°により吸収された後、残りは透過して第
１の化合物半導体層２で吸収される。

このため、第１及び第２の化合物半導体層２．２′の厚
さは第２図及び第３図に示した従来の化合物半導体層の
厚さと比べると約半分で入射光を有効に吸収することに
なる。この場合、一対の電極３゜３′間の抵抗は約４倍
になるため、感度も約４倍に向上することができる。

また、素子構造は基本的には第２図（ｂ）に示した従来
の光検出素子と同じであり、バイアス電流は受光面内で
均一であるので感度ムラはない、素子形成のプロセスに
おいても通常の化学エツチングプロセスが使用できるの
で化合物半導体層に欠陥を発生させない。このため、出
力電気信号におけるノイズ電圧を増大させることはない
。

なお、上記実施例では化合物半導体層を透明な絶縁層を
挟んで２層に分け、電気的に直列に接続した光検出素子
の構造の例を示したが、２層以上の複数層に分割してそ
れぞれを電気的に直列に接続しても同様の効果を有する
。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば入射光を吸収する化合
物半導体層を透明な絶縁層を挟んで複数の層に分割し、
電気的に直列に接続して抵抗値を増加させるようにした
ので、受光面内の感度の一様性を損なうことなく感度を
向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光検出素子を示す図
、第２図は従来の光検出素子を示す図、第３図は従来の
他の光検出素子を示す図である。 図において、１は基板、２は化合物半導体層、３．３′
は電極、６は絶縁層、２′は第２の化合物半導体、７は
金属パターンである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高抵抗体の基板と、 この基板上に形成した化合物半導体層と、 その上に形成した一対の電極とからなる光検出素子にお
   いて、 前記化合物半導体層は、透明な絶縁層を挟んで複数の層
   に分割して形成され、かつ 該複数の化合物半導体層は金属パターンにより直列に接
   続され、 前記一対の電極は前記直列接続した化合物半導体層の両
   端に形成されていることを特徴とする光検出素子。