JPH02246380A - Photodiode - Google Patents

Photodiode

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JPH02246380A
JPH02246380A JP1068302A JP6830289A JPH02246380A JP H02246380 A JPH02246380 A JP H02246380A JP 1068302 A JP1068302 A JP 1068302A JP 6830289 A JP6830289 A JP 6830289A JP H02246380 A JPH02246380 A JP H02246380A
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JP
Japan
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type
light absorption
layer
substrate
region
Prior art date
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Application number
JP1068302A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Furuya
章 古谷
Masao Makiuchi
正男 牧内
Osamu Wada
修 和田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To perform a high speed operation even at the time of a large input operation by providing a light absorption layer formed of a semiconductor made of narrower second band gap than a first band gap and having weak p-type conductivity, and a higher concentration p-type region than the layer. CONSTITUTION:A p<-> type light absorption layer 2 having relatively narrow band gap is formed on the surface 7 of an n-type semiconductor substrate 1, a p-type region 3 is formed thereon with a pin type structure as a whole. A light incident surface is provided on the rear face 6 of the substrate 1, its periphery is surrounded by an N-side electrode 8, and a p-side electrode 9 is formed on the region 3. An i-type layer of the layer 2 is formed to be p<-> type, and a p-n junction is formed in the vicinity of a boundary to the substrate 1. Accordingly, a strongest light absorption occurs in a part having a strongest electric field distribution. Thus, the distribution tends to be uniform even at the time of large input operation, and a high speed operation can be expected.

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 大入力かつ高速動作のホトダイオードに関し、大入力動
作時にも高速動作を行うことのできるホトダイオードを
提供することを目的とし、第1のバンドギャップの半導
体で形成され、裏面に光入射面を有するn型の半導体基
板と、半導体基板の表面側に形成され、第1のバンドギ
ャップより狭い第2のバンドギャップよりなる半導体で
形成され、弱くP型の導電性を有する光吸収層と、光吸
収層上に形成された光吸収層より高濃度のP型領域とを
有するように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a photodiode capable of high-input and high-speed operation, the purpose of the present invention is to provide a photodiode that can operate at high-speed even during high-input operation, and is made of a first bandgap semiconductor. , formed of an n-type semiconductor substrate having a light incident surface on the back side and a semiconductor formed on the front side of the semiconductor substrate and having a second bandgap narrower than the first bandgap, and exhibits weak P-type conductivity. and a P-type region having a higher concentration than the light absorption layer formed on the light absorption layer.

[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置に関し、特に大入力かつ高速動作の
ホトダイオードに関する。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a photodiode with large input and high speed operation.

コヒーレント光通信システムにおいて、大入力の局部発
振レーザ光の照射下で高速(4GH2以上)の小信号を
検出できるホトダイオードが要求されている。pin型
ホトダイオードとして、表面入射型構造と裏面入射型構
造とが知られている。
In a coherent optical communication system, there is a need for a photodiode that can detect small signals at high speed (4GH2 or higher) under irradiation with a large input local oscillation laser beam. A front-illuminated structure and a back-illuminated structure are known as pin-type photodiodes.

[従来の技術] 第2図(A)〜(E)を参照して、従来技術によるpl
n型ホトダイオードを説明する。
[Prior art] With reference to FIGS. 2(A) to (E), pl according to the prior art
An n-type photodiode will be explained.

第2図(A)は表面入射型pin型ホトダイオードを示
す、 InP等のn型の半導体基板11の表面17開に
InGaAs等の比較的バンドギャップの狭いn 型の
光吸収層12が形成されている。このn 型光吸収層が
pin型ホトダイオードのlに相当する。光吸収層12
の上にInP等の比較的バンドギャップの広い半導体材
料からなるn−層14が形成され、その内にp型領域1
3がln拡散等で形成されている。n型の半導体基板1
1の裏面上にはnl!ft極18aが形成され、p型領
域13の周辺部にはpr!iJ電極19aが形成されて
いる。
FIG. 2(A) shows a front-illuminated pin type photodiode, in which an n-type light absorption layer 12 with a relatively narrow bandgap, such as InGaAs, is formed on the surface 17 of an n-type semiconductor substrate 11, such as InP. There is. This n-type light absorption layer corresponds to l of a pin-type photodiode. Light absorption layer 12
An n- layer 14 made of a relatively wide bandgap semiconductor material such as InP is formed thereon, and a p-type region 1 is formed therein.
3 is formed by ln diffusion or the like. n-type semiconductor substrate 1
On the back of 1 is nl! A ft pole 18a is formed, and a pr! An iJ electrode 19a is formed.

このような表面入射型pin型ホトダイオードにおいて
は、電極19aが光入射面にあり、入射光を力・yトし
てしまう、このp側を極19aの占める面積をなるべく
小さくしようとすると、大入力の動作時にはコンタクト
抵抗に起因する電圧降下が大きくなってしまう、コンタ
クト抵抗を低くしようとしてplPI電極19aの面積
を広くとると、p型領域13の面積を大きくしなければ
ならず、pn接合に基づく容量を大きくしてしまう。
In such a front-illuminated pin type photodiode, the electrode 19a is located on the light incident surface, and the incident light is affected by the incident light.If the area occupied by the pole 19a on the p side is made as small as possible, the large input During operation, the voltage drop due to contact resistance becomes large.If the area of the plPI electrode 19a is increased in an attempt to lower the contact resistance, the area of the p-type region 13 must be increased, which is based on the pn junction. This increases the capacity.

このように、表面入射型pin型ホトダイオードは、大
入力、高速動作には適していない。
As described above, the front-illuminated pin type photodiode is not suitable for large input and high speed operation.

第2図(B)に裏面入射型pin型ホトダイオードを示
す、 InP等のn型基板11の表面上に1nGaAs
等の比較的バンドギャップの狭いn−型光吸収層12が
形成され、その上にInP等のn−型層14が形成され
、その一部にp型領域13が2n拡散等で形成されてい
る。p型領域13の上にはp側電[!19が形成され、
基板11の裏面16の入射面を囲む領域にn側電極18
が形成されている。
Figure 2(B) shows a back-illuminated pin type photodiode.
An n-type light absorbing layer 12 with a relatively narrow bandgap is formed, on which an n-type layer 14 such as InP is formed, and a p-type region 13 is formed in a part of it by 2n diffusion or the like. There is. On the p-type region 13 there is a p-side electric potential [! 19 was formed,
An n-side electrode 18 is provided in a region surrounding the incident surface of the back surface 16 of the substrate 11.
is formed.

このような裏面入射型ρ1n型ホトダイオードにおいて
は、P型領域13のほぼ全面にpn電極19を形成する
ことができ、表面入射型pin型ボトダイオードについ
て述べたコンタクト抵抗またはpn接合の面積増大の問
題は軽減する。
In such a back-illuminated ρ1n-type photodiode, the pn electrode 19 can be formed on almost the entire surface of the p-type region 13, and the problem of increased contact resistance or pn junction area described for the front-illuminated pin type bottom diode can be avoided. will be reduced.

第2図(C)に第2図(B)に示した裏面入射型pin
型ホトダイオードの不純物分布の例を示す0図中右側か
らn型1nPの基板11は約1018CI’のシリコン
濃度を有し、その上のn−型光吸収層12は、約I×1
015程度のシリコン濃度を有する。光吸収層12の上
のn型層14は約IXi o 16cat−3のシリコ
ン濃度を有する。
Figure 2 (C) shows the back-illuminated pin shown in Figure 2 (B).
From the right side of Figure 0, which shows an example of impurity distribution of a type photodiode, an n-type 1nP substrate 11 has a silicon concentration of about 1018CI', and an n-type light absorption layer 12 thereon has a silicon concentration of about Ix1.
It has a silicon concentration of about 0.015. The n-type layer 14 above the light absorbing layer 12 has a silicon concentration of approximately IXio 16 cat-3.

n 型層14の内に形成したP型領域13は、表面濃度
で約i x t o 18cm’のIn濃度を有する。
P-type region 13 formed within n-type layer 14 has an In concentration of approximately i x t o 18 cm' in surface concentration.

Znは比較的不純物濃度の高いn 型層14では拡散が
早く、その下のより低濃度のn  (i)型層12に入
ると拡散速度が遅くなる。従って、pn接合は光吸収層
12にわずか入り込んだところに生ずる。
Zn diffuses quickly in the n-type layer 14, which has a relatively high impurity concentration, and slows down when it enters the lower-concentration n(i)-type layer 12 below. Therefore, a pn junction is generated slightly into the light absorption layer 12.

第2図(D)に第2図(B)に示した裏面入射型pin
型ホトダイオードの内部における電界分布の例を示す、
prl接合をピークとして、不純物濃度の高いP型領域
13の内では、急激に電界が減少する。n 型の光吸収
層12は不純物濃度が低いので、電界強度は徐々に減少
し、不純物濃度の高いn型基板11に達した後は急速に
電界が減少する。
Figure 2 (D) shows the back-illuminated pin shown in Figure 2 (B).
An example of the electric field distribution inside a type photodiode is shown below.
With the peak at the prl junction, the electric field rapidly decreases within the P-type region 13 with a high impurity concentration. Since the n-type light absorption layer 12 has a low impurity concentration, the electric field strength gradually decreases, and after reaching the n-type substrate 11, which has a high impurity concentration, the electric field decreases rapidly.

第2図(E)に、第2図(B)に示した裏面入射型pi
n型ホトダイオードの内部におけるバンド構造の例を示
す、たとえば、n型基板11とp型領域13としてバン
ドギャップが約1.35e■のJnPを用い、光吸収層
12としてバンドギャップが約0.75eVのInGa
Asを用いて波長1゜55μmの光を検出することとす
る。
Figure 2 (E) shows the back-illuminated type pi shown in Figure 2 (B).
An example of the band structure inside an n-type photodiode is shown. For example, JnP with a band gap of about 1.35 eV is used as the n-type substrate 11 and the p-type region 13, and the band gap is about 0.75 eV as the light absorption layer 12. InGa
Assume that As is used to detect light with a wavelength of 1°55 μm.

InGaAsは約0.75eVのバンドギャップを有す
るのに対しInPは1.35eVのバンドギャップを有
するので、バンドオフセットは約0.6eVあり、ノン
ドープの状態ではこのバンドオフセットが値電子帯と伝
導帯に約4対6の割合で配分される。基板11をn型に
ドープしていくと、図中エネルギレベルは下に移動する
。一方、ρ型領域13の不純物濃度が高くなると、ρ型
領域13のレベルは上に移動する。
InGaAs has a band gap of about 0.75 eV, while InP has a band gap of 1.35 eV, so the band offset is about 0.6 eV. It will be distributed in a ratio of approximately 4:6. As the substrate 11 is doped to be n-type, the energy level moves downward in the figure. On the other hand, when the impurity concentration of the ρ type region 13 increases, the level of the ρ type region 13 moves upward.

このようにして、第2図(E)に示すようなバンド構造
が実現される0図において、光吸収層12からn型基板
11へ移動する際に、小さな電位障壁が示されている。
In this way, a band structure as shown in FIG. 2(E) is realized. In FIG. 2, a small potential barrier is shown when moving from the light absorption layer 12 to the n-type substrate 11.

このような電位障壁があると大入力光照射時、電位障壁
にキャリアが蓄積され動作速度を制限しまう、n型基板
11をより高濃度にドープすることによって、n型基板
11のレベルはさらに低下させることができる。
If such a potential barrier exists, carriers will be accumulated in the potential barrier during irradiation with a large input light, limiting the operating speed.By doping the n-type substrate 11 with a higher concentration, the level of the n-type substrate 11 will be further reduced. can be done.

同様に光吸収層12からp型領域13へ移動する際の伝
導帯にも正孔に対する小さな電位障壁が示されている。
Similarly, a small potential barrier to holes is also shown in the conduction band when moving from the light absorption layer 12 to the p-type region 13.

この電位障壁も動作速度を制限する原因となる。This potential barrier also becomes a cause of limiting the operating speed.

p型領域13をより高濃度にドープすることによりp型
領域13のレベルはさらに図中上方へ移動させることが
できる。
By doping p-type region 13 more heavily, the level of p-type region 13 can be moved further upward in the figure.

[発明が解決しようとする課NM] 以上述べたように、表面入射型pin型ホトダイオード
は、大入力・高速動作には不適である。
[Problems to be Solved by the Invention NM] As described above, the front-illuminated pin type photodiode is unsuitable for large input and high speed operation.

一方裏面入射型pin型ホトダイオードもさらにその性
能を改善することが要求される。すなわち、大入力時に
は光吸収層内に大量のキャリアが生成される。このキャ
リアは入射側である基板に近い部分により多く発生する
。この光励起キャリアは自由に動くので電界をシールド
する働きを果たし、第2図(D>中破線で示すように、
電界分布を変化させてしまう、すなわち、光吸収層12
の内で比較的電界の弱い基板に近い部分で、電界がさら
に弱まってしまう、このため、pin型ホトダイオード
の動作速度が制限されてしまう。
On the other hand, back-illuminated pin type photodiodes are also required to further improve their performance. That is, at the time of large input, a large amount of carriers are generated within the light absorption layer. More of these carriers are generated on the incident side, which is closer to the substrate. Since these photoexcited carriers move freely, they function to shield the electric field, and as shown in Figure 2 (D> medium broken line),
Changes the electric field distribution, that is, the light absorption layer 12
The electric field is further weakened at a portion near the substrate where the electric field is relatively weak, which limits the operating speed of the pin photodiode.

本発明の目的は、大入力動作時にも高速動作を行うこと
のできるpin型ホトダイオードを提供することである
An object of the present invention is to provide a pin type photodiode that can operate at high speed even during large input operation.

[課題を解決するための手段] 第1図に本発明の原理説明図を示す6図において、n型
の半導体基板1の表面7の上には、比較的バンドギャッ
プの狭いP−型の光吸収層2が形成され、その上にp型
領域3が形成されて、全体としてpin型梢遺を構成し
ている。
[Means for Solving the Problems] In FIG. 6 showing the principle explanatory diagram of the present invention in FIG. An absorption layer 2 is formed, and a p-type region 3 is formed thereon, forming a pin-type region as a whole.

n型の半導体基板1の裏面6には光入射面が設けられ、
その周囲をn1m電@8が囲っている。P型領域3の上
にはp側電極9が形成されている。
A light incident surface is provided on the back surface 6 of the n-type semiconductor substrate 1,
It is surrounded by n1m electric @8. A p-side electrode 9 is formed on the P-type region 3 .

n型の半導体基板の表面にn型のバッファ層を設けた場
合は、バッファ層表面を基板表面7と見なせばよい。
When an n-type buffer layer is provided on the surface of an n-type semiconductor substrate, the surface of the buffer layer may be regarded as the substrate surface 7.

n型の半導体基板1の裏面6を凸面として、凸レンズの
81能を持たせることもできる。
It is also possible to make the back surface 6 of the n-type semiconductor substrate 1 a convex surface to have the function of a convex lens.

[作用] 第1図に示す構造では、pn接合が基板1と光吸収層2
との界面付近に形成される。基板1の裏面6から光が入
射すると、光吸収層2がその光を吸収する。この時入射
側程吸収が強いので、光吸収層の内部では基板1に近い
部分はど光励起キャリアが多く存在する。
[Function] In the structure shown in FIG. 1, the pn junction connects the substrate 1 and the light absorption layer 2.
Formed near the interface with When light enters from the back surface 6 of the substrate 1, the light absorption layer 2 absorbs the light. At this time, since the absorption is stronger toward the incident side, many photoexcited carriers exist in the portion of the light absorption layer near the substrate 1.

光吸収層2の内部における電界分布は、pn接合に近い
ところほど高くなるので、多くの光励起キャリアが存在
する基板に近い部分において電界が強い、従って、光励
起キャリアによって電界がシールドされた場合も、比較
的電界の強い部分が弱められるのみであり、光吸収層2
の内部で電界は一様化される傾向にある。このため、大
入力時にも高速動作を期待できる。
The electric field distribution inside the light absorption layer 2 increases closer to the pn junction, so the electric field is stronger in areas closer to the substrate where many photoexcited carriers exist. Therefore, even when the electric field is shielded by photoexcited carriers, Only the parts where the electric field is relatively strong are weakened, and the light absorption layer 2
The electric field tends to be uniform within the . Therefore, high-speed operation can be expected even during large inputs.

[実施例] 第3図(A)〜(D)に本発明の実施例による裏面入射
型pin型ホi・ダイオードを示す。
[Embodiment] FIGS. 3(A) to 3(D) show back-illuminated pin-type photodiodes according to embodiments of the present invention.

第3図(A>に断面構造を示す、n型のInP基板21
の上にはn+型の1nPバッファ層25が形成されてい
る。このバッファ層の表面27の上に比較的バンドギャ
ップの狭いp−型のInGaAsの光吸収領域22が形
成されている。この光吸収領域22の上にn 型1nP
層24が形成され、その−部にp型不純物であるInが
拡散されて、p型のZn拡散領域23が形成されている
。 InPは広いバンドギャップを有し、1.55μm
ないし1.3μmの光に対し透明である。
An n-type InP substrate 21 whose cross-sectional structure is shown in FIG.
An n+ type 1nP buffer layer 25 is formed thereon. A light absorption region 22 of p-type InGaAs with a relatively narrow bandgap is formed on the surface 27 of this buffer layer. On this light absorption region 22, an n-type 1nP
A layer 24 is formed, and In, which is a p-type impurity, is diffused into the negative portion of the layer 24 to form a p-type Zn diffusion region 23. InP has a wide bandgap, 1.55 μm
It is transparent to light of 1.3 μm to 1.3 μm.

光吸収層であるIn(3aAsは、対象とする波長によ
って組成を調製できる。たとえば、1.55μmの光を
検出する場合、InGaAsのバンドギャップは、約0
.75eVにされる。
The composition of the light absorption layer In(3aAs) can be adjusted depending on the target wavelength. For example, when detecting light of 1.55 μm, the band gap of InGaAs is approximately 0.
.. The voltage is set to 75 eV.

第3図(B)に第3図(A)に示す構造内における不純
物分布の例を示す、n型基板21ないしn 型バッファ
層25は、約1018crr−3の81等の十 n型不純物濃度を有する。p−型光吸収領域22は、た
とえば1 x 1016crp−3のp型不純物濃度を
有する。たとえば、光吸収領域22の吸収係数が、0.
66μm°1であるとして、厚さがたとえばその3@以
上ある場合、光吸収領域22が適当な電圧、たとえば5
〜IOVで十分空乏化されるように、不純物濃度を選ぶ
、たとえば、2 x 1016cm−3以下の不純物濃
度を選択する。
FIG. 3(B) shows an example of the impurity distribution in the structure shown in FIG. 3(A). has. The p-type light absorption region 22 has a p-type impurity concentration of, for example, 1×10 16 crp-3. For example, if the absorption coefficient of the light absorption region 22 is 0.
66 μm°1, and if the thickness is, for example, 3 or more, the light absorption region 22 is applied with an appropriate voltage, for example, 5
The impurity concentration is selected so that the impurity is sufficiently depleted at ˜IOV, for example, an impurity concentration of 2×10 16 cm −3 or less is selected.

光吸収領域22の上のn−型1nP層24は、たとえば
I X 1016C1l’のn型不純物濃度を有する。
The n-type 1nP layer 24 above the light absorption region 22 has an n-type impurity concentration of, for example, I x 1016C1l'.

その内に形成するp型領域23は、たとえば1×10 
”C1l’程度のp型不純物濃度(たとえばZn濃度)
を有する。
The p-type region 23 formed therein is, for example, 1×10
P-type impurity concentration (for example, Zn concentration) of about “C1l”
has.

pn接合に付随する容量をなるべく小さくするためには
、p型領域23は必要最少限の大きさとし、周囲は低不
純物濃度の領域24とするのがよい。
In order to reduce the capacitance associated with the pn junction as much as possible, it is preferable to make the p-type region 23 as small as possible and surround it with a region 24 having a low impurity concentration.

第3図(C)に第3図(A)に示す構造の内における電
界分布の例を示す、基板21またはバッファ層25は高
いn型不純物濃度を有するので、その内の電界はpn接
合から離れるにしたがって、急激に低下する。
FIG. 3(C) shows an example of the electric field distribution in the structure shown in FIG. 3(A). Since the substrate 21 or the buffer layer 25 has a high n-type impurity concentration, the electric field therein is transmitted from the p-n junction. As you move away from it, it decreases rapidly.

p 型光吸収領域22は低い不純物濃度を有するので、
その内で電界分布はpn接合から離れるに従い徐々に減
少する。
Since the p-type light absorption region 22 has a low impurity concentration,
Therein, the electric field distribution gradually decreases as it moves away from the pn junction.

p型領域23は高い不純物濃度を有するので、その内で
電界は急激に低下する。すなわち、電界分布は基板と光
吸収領域との境界に形成されるpn接合で最も高く、光
吸収領域を表面側に向かうに従って徐々に減少する。
Since p-type region 23 has a high impurity concentration, the electric field therein decreases rapidly. That is, the electric field distribution is highest at the pn junction formed at the boundary between the substrate and the light absorption region, and gradually decreases toward the surface of the light absorption region.

このような電界分布においては、基板裏面側がら光が入
射すると、最も強い光吸収は光吸収領域22の基板側で
生じ、光吸収によって発生する光励起キャリアが電界分
布を弱めた場合、光吸収領域22内の電界分布は一様化
する方向を有する。
In such an electric field distribution, when light is incident from the back side of the substrate, the strongest light absorption occurs on the substrate side of the light absorption region 22, and when photoexcited carriers generated by light absorption weaken the electric field distribution, the light absorption region 22 The electric field distribution within 22 has a uniform direction.

従って、大入力時にも高い動作速度を期待できる。Therefore, high operating speed can be expected even during large inputs.

第3図(D)に第3図(A)に示す構造内におけるバン
ド構造の例を示す、n型基板21ないしバッファ層25
およびp型領域23はInPで形成され、広いバンドギ
ャップを有する1間に挾まれたInGaAs等の光吸収
領域22は狭いバンドギャップを有し、p−型の伝導性
を示す、従って、第3図(D)に示すようなバンド構造
となる。
FIG. 3(D) shows an example of the band structure in the structure shown in FIG. 3(A), from the n-type substrate 21 to the buffer layer 25.
The p-type region 23 is formed of InP, and the light-absorbing region 22 of InGaAs or the like sandwiched between 1 and 1 having a wide bandgap has a narrow bandgap and exhibits p-type conductivity. A band structure as shown in Figure (D) is obtained.

第2図(E)に示す従来技術によるバンド構造と比較し
た場合、光吸収領域22が従来技術による光吸収領域1
2と較べ、図中上方に移動した形となる。
When compared with the band structure according to the prior art shown in FIG. 2(E), the light absorption region 22 is
Compared to 2, the shape has been moved upward in the figure.

第4図に本発明の他の実施例を示す、n形基板21上に
n型バッファ層25を形成し、その上に比較的バンドギ
ャップの狭いp型光吸収領域22を形成し、さらにその
上にn−型層24を形成し、n 型層24の内にP型領
域23を形成する。p型領域23の上にはp(II電1
i29を形成し、入射面を囲んでn型基板の裏面側にn
st極28を形成する。入射面を構成するn型基板21
の表面は、凸状に加工され、基板21がメニスカス凸レ
ンズを形成する。従って、広い範囲で入射した入射光が
基板21内で集束して光吸収領域22に向かうので、P
型領域23を小面積のものとしても有効に光励起キャリ
アを収集することができる。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, in which an n-type buffer layer 25 is formed on an n-type substrate 21, a p-type light absorption region 22 with a relatively narrow band gap is formed thereon, and An n-type layer 24 is formed thereon, and a P-type region 23 is formed within the n-type layer 24. On the p-type region 23 is a p(II electron 1
i29, surrounding the incident surface and forming an n
A st pole 28 is formed. N-type substrate 21 forming the incident surface
The surface of the substrate 21 is processed to have a convex shape, and the substrate 21 forms a meniscus convex lens. Therefore, the incident light that has entered over a wide range is focused within the substrate 21 and directed toward the light absorption region 22, so that P
Even if the mold region 23 has a small area, photoexcited carriers can be collected effectively.

n型基板21、n型バッファ層25、n−型層24は、
たとえばInPで形成し、p型光吸収領域22は、たと
えばInGaAsで形成できる。また、p型領域23は
たとえばZnの拡散で形成できる。
The n-type substrate 21, the n-type buffer layer 25, and the n-type layer 24 are
For example, it can be formed of InP, and the p-type light absorption region 22 can be formed of, for example, InGaAs. Furthermore, the p-type region 23 can be formed, for example, by diffusion of Zn.

以上実施例に沿って説明したが、本発明はこれらに制限
されるものではない、たとえば種々の変形、変更、改良
、組合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, it will be obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to these and that, for example, various modifications, changes, improvements, combinations, etc. are possible.

[発明の効果] 本発明によれば、裏面入射型pin型ホトダイオードに
おいて、光吸収層であるi型層がp−型とされ、pn接
合が基板との界面近傍に形成されるので、電界分布が最
も強い部分で最も強い光吸収を生じさせることができ、
大入力動作時にも、電界分布は均一化する傾向にあり、
高速動作を期待できる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, in a back-illuminated pin type photodiode, the i-type layer, which is a light absorption layer, is p-type, and a pn junction is formed near the interface with the substrate, so that the electric field distribution is reduced. can cause the strongest light absorption at the strongest part,
Even during high input operation, the electric field distribution tends to be uniform.
You can expect high-speed operation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の原理説明図、 第2図(A)〜(E)は従来技術を説明するための図で
あり、第2図(A>は表面入射型pin型ホトダイオー
ドの断面図、第2図(B)は裏面入射型pin型ホトダ
イオードの断面図、第2図(C)は第2図(B)に示す
裏面入射型pin型ホトダイオード内の不純物分布の例
を示すグラフ、第2図(D)は第2図(B)に示す裏面
入射型Pin型ホトダイオード内の電界分布の例を示す
グラフ、第2図(E)は第2図(B)に示す裏面入射型
pin型ホトダイオード内のバンド構造の例を示すグラ
フ、 第3図(A)〜(D>は本発明の実施例による裏面入射
型pin型ホトダイオードを説明するための図であり、
第3図(A)は断面図、第3図(B)は不純物分布の例
を示すグラフ、第3図(C)は電界分布の例を示すグラ
フ、第3図(D)はバンド構造の例を示すグラフ、 第4図は本発明の他の実施例を示す断面図である。 図において、 18.18a 19.19a n型の半導体基板 P 型の光吸収層 p型領域 基板の裏面 基板の表面 n側電極 p(I!It極 n型の半導体基板 n−型の光吸収層 p型領域 n−型層 基板の裏面 基板の表面 n側電極 p(l!It極 n型1nP基板 InGaAsのP−型光吸収領域 p型領域 n 型1nP層 n+梨型1nPバフフ層 裏面 表面 n側電極 P側電極 第1図 第2図(その1) (B)裏面入射型 (C)不純物分布 (E)バンド構造 従来技術 第2図(その2) (A)断面構造 (B)不純物分布 本発明の実施例 第3図
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention, FIGS. 2(A) to (E) are diagrams for explaining the prior art, and FIG. 2 (A> is a cross-sectional view of a front-illuminated pin type photodiode. FIG. 2(B) is a cross-sectional view of a back-illuminated pin type photodiode, and FIG. 2(C) is a graph showing an example of impurity distribution in the back-illuminated pin type photodiode shown in FIG. 2(B). Figure (D) is a graph showing an example of electric field distribution in the back-thinned pin type photodiode shown in Figure 2(B), and Figure 2(E) is a graph showing an example of the electric field distribution in the back-thinned pin type photodiode shown in Figure 2(B). Graphs showing examples of band structures in FIGS. 3A to 3D are diagrams for explaining back-illuminated pin photodiodes according to embodiments of the present invention,
Figure 3 (A) is a cross-sectional view, Figure 3 (B) is a graph showing an example of impurity distribution, Figure 3 (C) is a graph showing an example of electric field distribution, and Figure 3 (D) is a graph of the band structure. Graph showing an example. FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention. In the figure, 18.18a 19.19a n-type semiconductor substrate P type light absorption layer p-type region The surface of the back substrate of the substrate n-side electrode p (I! It pole n-type semiconductor substrate n-type light absorption layer p-type region n-type layer substrate surface n-side electrode p (l!It pole n-type 1nP substrate InGaAs p-type light absorption region p-type region n + pear-shaped 1nP buff layer back surface n Side electrode P side electrode Figure 1 Figure 2 (Part 1) (B) Back-illuminated type (C) Impurity distribution (E) Band structure Conventional technology Figure 2 (Part 2) (A) Cross-sectional structure (B) Impurity distribution Embodiment of the present invention FIG. 3

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)、第1のバンドギャップの半導体で形成され、裏
面に光入射面(6)を有するn型の半導体基板(1)と
、 半導体基板(1)の表面側に形成され、第1のバンドギ
ャップより狭い第2のバンドギャップよりなる半導体で
形成され、弱くp型の導電性を有する光吸収層(2)と
、 光吸収層(2)上に形成された光吸収層(2)より高濃
度のp型領域(3)と を有することを特徴とするホトダイオード。
(1) an n-type semiconductor substrate (1) made of a first bandgap semiconductor and having a light incident surface (6) on the back surface; A light absorption layer (2) formed of a semiconductor having a second bandgap narrower than the bandgap and having weak p-type conductivity; and a light absorption layer (2) formed on the light absorption layer (2). A photodiode characterized by having a highly concentrated p-type region (3).
(2)、前記半導体基板の裏面の光入射面が外部に向か
って膨んだ凸形状を有し、凸レンズとして機能すること
を特徴とする請求項1記載のホトダイオード。
(2) The photodiode according to claim 1, wherein the light incident surface on the back surface of the semiconductor substrate has a convex shape bulging outward, and functions as a convex lens.
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