JPH02296379A - アバランシェフォトダイオード - Google Patents
アバランシェフォトダイオードInfo
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- JPH02296379A JPH02296379A JP1117101A JP11710189A JPH02296379A JP H02296379 A JPH02296379 A JP H02296379A JP 1117101 A JP1117101 A JP 1117101A JP 11710189 A JP11710189 A JP 11710189A JP H02296379 A JPH02296379 A JP H02296379A
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- Pending
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- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 2
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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、増倍領域より、それ以外の領域におけるブ
ｌ／−クタウン電圧を高め、光電流の十分な増倍効果を
得ろための長波長アバラノンエフ・）−トダイオード（
以下、Ａ、 Ｐ Ｄと略す）構造に関するものである。
ｌ／−クタウン電圧を高め、光電流の十分な増倍効果を
得ろための長波長アバラノンエフ・）−トダイオード（
以下、Ａ、 Ｐ Ｄと略す）構造に関するものである。
第３図は、従来の長波長ＡＰＤ構造を示した断面図であ
る。ｌこの図において、１はｎ”−ＩｎＰ基板、２はｎ
’−−ＩｎＰバッファ層、３（よｎ−−ＩｎＧ ａ Ａ
ｓもしく（ＪＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ光吸収層、
４（よ周波数応答を改善するためのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ
層、５はｎ −Ｉ ｎ Ｐ増倍層、６はｎ−ＩｎＰガド
リノグ層、７は保護絶縁膜、８はＢ ｅ イオノ注入に
よるガードリング領域、９はＣｄ拡散領域、１０は表面
オーミック電極、１１は裏面オーミック電極である。
る。ｌこの図において、１はｎ”−ＩｎＰ基板、２はｎ
’−−ＩｎＰバッファ層、３（よｎ−−ＩｎＧ ａ Ａ
ｓもしく（ＪＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ光吸収層、
４（よ周波数応答を改善するためのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ
層、５はｎ −Ｉ ｎ Ｐ増倍層、６はｎ−ＩｎＰガド
リノグ層、７は保護絶縁膜、８はＢ ｅ イオノ注入に
よるガードリング領域、９はＣｄ拡散領域、１０は表面
オーミック電極、１１は裏面オーミック電極である。
次に従来の長波長ＡＰＤ構造の作製方法にを説明する。
まず、ｎ＋−ＩｎＰ基板１の上に、ｎ −ＩｎＰｎシ
バ９フフ ＧａＡｓＰ光吸収層３、ｎ’ −ＩｎＧａＡｓＰ層４
、ｎ − １ ｎ Ｐ増倍層５、ｎ −ＩｎＰガ一ド
リノグ層６を順次エビタキンヤル成長させる。その後、
Ｂｅイオン注入とアニールにより、濃度匂配の小さいｐ
Ｆ ｎ 傾斜接合をもつガードリ、ゲ領域８とｐ″
ｎ 断段接合をっ（るＣｄ拡散領域９を形成する。最後
に、表面オーミック電極１０と裏面オーミック電極１１
を形成し、長波長Ａ’ Ｐ Ｉ）構造が作製される。
バ９フフ ＧａＡｓＰ光吸収層３、ｎ’ −ＩｎＧａＡｓＰ層４
、ｎ − １ ｎ Ｐ増倍層５、ｎ −ＩｎＰガ一ド
リノグ層６を順次エビタキンヤル成長させる。その後、
Ｂｅイオン注入とアニールにより、濃度匂配の小さいｐ
Ｆ ｎ 傾斜接合をもつガードリ、ゲ領域８とｐ″
ｎ 断段接合をっ（るＣｄ拡散領域９を形成する。最後
に、表面オーミック電極１０と裏面オーミック電極１１
を形成し、長波長Ａ’ Ｐ Ｉ）構造が作製される。
次に、長波長ＡＰＤ＠造の動作原理を簡単に説明する。
長波長の光は、リング状の表面オーミック電極１０で囲
まれた受光面」：す入射し、保護絶縁膜７゜Ｃｄ拡散領
域９．ｎ−ＩｎＰ増倍層５．ｎ−ＴｎＧ ａ Ａ、 ｓ
２層４の各層を効率よく透過し、全て光吸収層３で吸
収され、光励起によるギヤリア対を発生する。表面、ｇ
！、面オーミック電極１０，１１の間には、常にＣ’ｄ
拡散領域９の［の増倍領域となるｎ −Ｉｎ ｐ 増（
Ｆｆ 層５において、アバラノ’ｉ／ 、’Ｔ−ブし・
−クダウノを起こす寸前の逆方向電圧がかけられており
、光吸収Ｈ３ｔで十分空乏層（よ延びている。光吸収層
３で発生したキャリア対は、この空乏層にかかる電界に
よりドリフトする１、この場合、ホー７Ｌが増倍領域に
注入され、高電界によりなだれ的にＩｎＰ中の原子をイ
オン化し、ホールをアバランシェ増倍していく。Ｉ ｎ
Ｐは、ホールのイオン化率が電子よりも大きく、注入
ポールが増倍領域を通過する時間で増倍キャリアの発生
がほぼ終了するので、過剰雑音が少なく、微小信号の増
倍および高速応答が得られるため、第３図に示されるよ
うな伝導型の組み合わせが用いられている。
まれた受光面」：す入射し、保護絶縁膜７゜Ｃｄ拡散領
域９．ｎ−ＩｎＰ増倍層５．ｎ−ＴｎＧ ａ Ａ、 ｓ
２層４の各層を効率よく透過し、全て光吸収層３で吸
収され、光励起によるギヤリア対を発生する。表面、ｇ
！、面オーミック電極１０，１１の間には、常にＣ’ｄ
拡散領域９の［の増倍領域となるｎ −Ｉｎ ｐ 増（
Ｆｆ 層５において、アバラノ’ｉ／ 、’Ｔ−ブし・
−クダウノを起こす寸前の逆方向電圧がかけられており
、光吸収Ｈ３ｔで十分空乏層（よ延びている。光吸収層
３で発生したキャリア対は、この空乏層にかかる電界に
よりドリフトする１、この場合、ホー７Ｌが増倍領域に
注入され、高電界によりなだれ的にＩｎＰ中の原子をイ
オン化し、ホールをアバランシェ増倍していく。Ｉ ｎ
Ｐは、ホールのイオン化率が電子よりも大きく、注入
ポールが増倍領域を通過する時間で増倍キャリアの発生
がほぼ終了するので、過剰雑音が少なく、微小信号の増
倍および高速応答が得られるため、第３図に示されるよ
うな伝導型の組み合わせが用いられている。
ＡＰＤの光電流を十分増倍するためには、増倍領域での
ブし・−グダウ′：／電圧よりも、それ以外の領域にお
ける″７１／−クダウン電圧の高い必要がある。そのた
め、濃度匂配の小さなｐ″ｎ 傾斜接合をもつガードリ
、ゲ領域８と濃度の低いｎ−■ｎＰガードリング層６を
形成しているが、増倍領域と同じ半導体材料であり、両
者の間に上記の工夫を行うにしても、ブし・−クダウン
電圧の違いをつけることは容易でない。よって、制御性
があり、確実なガードリング層果を得ろＡ Ｐ Ｄ構造
が必要であった。
ブし・−グダウ′：／電圧よりも、それ以外の領域にお
ける″７１／−クダウン電圧の高い必要がある。そのた
め、濃度匂配の小さなｐ″ｎ 傾斜接合をもつガードリ
、ゲ領域８と濃度の低いｎ−■ｎＰガードリング層６を
形成しているが、増倍領域と同じ半導体材料であり、両
者の間に上記の工夫を行うにしても、ブし・−クダウン
電圧の違いをつけることは容易でない。よって、制御性
があり、確実なガードリング層果を得ろＡ Ｐ Ｄ構造
が必要であった。
この発明は、上記のような問題点を解消するため（こな
されたもので、ガードリング層造を確実に実現でき、よ
り高性能化が図れるＡＰＤを得ることを目的とする。
されたもので、ガードリング層造を確実に実現でき、よ
り高性能化が図れるＡＰＤを得ることを目的とする。
この発明に係るＡＰＤは、ガードリング層を、ＩｎＰと
格子整合がとれ、かつＩｎＰより禁制帯幅の大きな半導
体材料で構成し、増倍領域となる増倍層の上面の一部を
囲む形状に形成したものである。
格子整合がとれ、かつＩｎＰより禁制帯幅の大きな半導
体材料で構成し、増倍領域となる増倍層の上面の一部を
囲む形状に形成したものである。
この発明においては、ＩｎＰと格子粘合をし、かつＩｎ
Ｐよりも禁制帯幅の広い半導体材料を用いたガードリン
グ層は、、’ＴｎＰをガードリング層に用いた場合」：
すもその広い禁制帯幅のため、高いブレークダウン電圧
を示し、結果的に増倍領域よりも、それ以外の領域でブ
レークダウン電圧が高くなる。
Ｐよりも禁制帯幅の広い半導体材料を用いたガードリン
グ層は、、’ＴｎＰをガードリング層に用いた場合」：
すもその広い禁制帯幅のため、高いブレークダウン電圧
を示し、結果的に増倍領域よりも、それ以外の領域でブ
レークダウン電圧が高くなる。
第１図はこの発明のＡ］？Ｄの一実施例の構造を示す断
面図である。この図において、第３図と同一符号は同一
のものを示し、６ａはｎ−Ａｌ！ＩｎＧａＡｓガードリ
ング層である。
面図である。この図において、第３図と同一符号は同一
のものを示し、６ａはｎ−Ａｌ！ＩｎＧａＡｓガードリ
ング層である。
この発明では、ＩｎＰと格子整合をし、ＩｎＰよりも禁
制帯幅の広い半導体材料としてＡ ｌ 丁ｎＧａＡｓを
用いてガードリング層６ａを構成しているが、ｎ ”
−Ｔ ｎ Ｐ基板１上に、ｎ−−ＩｎＰバッ１７層２、
ｎ、 −−Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓもしくはＩｎＧ ｎ
Ａ ｓ Ｐ光吸収層３、ｎ−−ＩｎＧａＡｓＰ層４の
エピタキシャル層を形成することは従来のものと同しで
ある。
制帯幅の広い半導体材料としてＡ ｌ 丁ｎＧａＡｓを
用いてガードリング層６ａを構成しているが、ｎ ”
−Ｔ ｎ Ｐ基板１上に、ｎ−−ＩｎＰバッ１７層２、
ｎ、 −−Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓもしくはＩｎＧ ｎ
Ａ ｓ Ｐ光吸収層３、ｎ−−ＩｎＧａＡｓＰ層４の
エピタキシャル層を形成することは従来のものと同しで
ある。
また、この発明のＡ Ｐ’Ｄの作製方法は、ｎＩ ｎ
Ｇ ａ Ａ ｓ ２層４の上にｎ −Ｉ ｎ Ｐ増倍層
５を厚く成長させ、受光部を残してｎ −Ｉ ｎ Ｐ増
倍層５を除去したのち、この溝にｎ、、 −Ａ Ｉ
Ｉ ｎＧａＡ、 ｓガードリング層６ａを成長させ、従
来と同様にガードリング層域８とＣｃｌ拡散領域９を形
成する。ただし、Ｃｄ拡散領域９のエッレ部分は、ｎＡ
Ｉ Ｉ ｎ、 Ｇ ａ Ａ ｓガードリング層６ａ中
につくりこみ、受光部の横方向のブＬ・−クダウンとと
もに、エツジブレークタウンを防いでいる３、すなわち
、このような構造とずろことにより、増倍領域において
、より確実で十分なアバラノンｒ増倍を得ることが可能
になっているわ。
Ｇ ａ Ａ ｓ ２層４の上にｎ −Ｉ ｎ Ｐ増倍層
５を厚く成長させ、受光部を残してｎ −Ｉ ｎ Ｐ増
倍層５を除去したのち、この溝にｎ、、 −Ａ Ｉ
Ｉ ｎＧａＡ、 ｓガードリング層６ａを成長させ、従
来と同様にガードリング層域８とＣｃｌ拡散領域９を形
成する。ただし、Ｃｄ拡散領域９のエッレ部分は、ｎＡ
Ｉ Ｉ ｎ、 Ｇ ａ Ａ ｓガードリング層６ａ中
につくりこみ、受光部の横方向のブＬ・−クダウンとと
もに、エツジブレークタウンを防いでいる３、すなわち
、このような構造とずろことにより、増倍領域において
、より確実で十分なアバラノンｒ増倍を得ることが可能
になっているわ。
第２図はさらに発展させたこの発明の他の実施例も構造
を示す断面図であり、第１図と同一符号は同一のものを
示す。
を示す断面図であり、第１図と同一符号は同一のものを
示す。
この実施例の作製方法も第１図のものと同じであるが、
受光部を残して光吸収層３ｊ：て除去することが異なる
。そして、その溝にＩ ｎ、 Ｉ〕と格子整合をし、１
． ｎ Ｐよりも禁制帯幅が広く、かつ屈折率の小さな
半導体材料を成長することにより、受光部外からの漏光
による高速性の劣化を抑えることができるほか、光とキ
ャリアの閉し込めを行うことにより里子効率を高めるこ
とができる。また、背景光電流によるショット雑音も抑
えられＳ／Ｎ比も改善される。
受光部を残して光吸収層３ｊ：て除去することが異なる
。そして、その溝にＩ ｎ、 Ｉ〕と格子整合をし、１
． ｎ Ｐよりも禁制帯幅が広く、かつ屈折率の小さな
半導体材料を成長することにより、受光部外からの漏光
による高速性の劣化を抑えることができるほか、光とキ
ャリアの閉し込めを行うことにより里子効率を高めるこ
とができる。また、背景光電流によるショット雑音も抑
えられＳ／Ｎ比も改善される。
この発明は以上説明したとおり、ガードリング層を、Ｉ
ｎＰと格子整合がとれ、かっＩｎＰより禁制帯幅の大き
な半導体材料で構成し、増倍領域となる増倍層の上面の
一部を囲む形状に形成したので、ガードリング層にＩｎ
Ｐを用いる従来の構造を比較し、より確実なガードリノ
ゲ効果が得られ、高性能化を図ることができるという効
果がある。
ｎＰと格子整合がとれ、かっＩｎＰより禁制帯幅の大き
な半導体材料で構成し、増倍領域となる増倍層の上面の
一部を囲む形状に形成したので、ガードリング層にＩｎ
Ｐを用いる従来の構造を比較し、より確実なガードリノ
ゲ効果が得られ、高性能化を図ることができるという効
果がある。
第１図はこの発明のＡＰＤの一実施例の構造を示す断面
図、第２図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第３
図は従来の長波長Ａ、、 Ｐ Ｄの構造を示す断面図で
ある。 図において、１はｎ ” −Ｘ ｎ Ｐ基板、２はｎＩ
ｎ、 Ｐバッファ層、３はｎ −−Ｉ ｎ Ｇ ａ
Ａ ｓもしくはＩ ｎ Ｇ ａ Ａ、 ｓ Ｐ光吸収層
、４は周波数応答を改善するためのｎ −ＩｎＧａＡ
ｓＰ層、５はｎ−Ｉ ｎ Ｐ増倍層、６ ａ ｔｉ：ｎ
−Ａ、 ｌ Ｇ ａ Ａ ｓガドリング層、７は保
護絶縁膜、８はガードリング層域、９（よＣａ拡散領域
、１０ば表面オーミ・ツク電極、１１は裏面オーミシク
電極である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分第１図 第 図 （自発）
図、第２図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第３
図は従来の長波長Ａ、、 Ｐ Ｄの構造を示す断面図で
ある。 図において、１はｎ ” −Ｘ ｎ Ｐ基板、２はｎＩ
ｎ、 Ｐバッファ層、３はｎ −−Ｉ ｎ Ｇ ａ
Ａ ｓもしくはＩ ｎ Ｇ ａ Ａ、 ｓ Ｐ光吸収層
、４は周波数応答を改善するためのｎ −ＩｎＧａＡ
ｓＰ層、５はｎ−Ｉ ｎ Ｐ増倍層、６ ａ ｔｉ：ｎ
−Ａ、 ｌ Ｇ ａ Ａ ｓガドリング層、７は保
護絶縁膜、８はガードリング層域、９（よＣａ拡散領域
、１０ば表面オーミ・ツク電極、１１は裏面オーミシク
電極である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分第１図 第 図 （自発）
Claims (1)
- ガードリング領域が形成されるガードリング層と、前記
ガードリング領域と接してＩｎＰからなる増倍層を備え
、受光層に前記ＩｎＰと格子整合のとれるＩｎＧａＡｓ
もしくはＩｎＧａＡｓＰを用いたアバランシェフォトダ
イオードにおいて、前記ガードリング層を、前記ＩｎＰ
と格子整合がとれ、かつＩｎＰより禁制帯幅の大きな半
導体材料で構成し、増倍領域となる前記増倍層の上面の
一部を囲む形状に形成したことを特徴とするアバランシ
ェフォトダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1117101A JPH02296379A (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | アバランシェフォトダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1117101A JPH02296379A (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | アバランシェフォトダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02296379A true JPH02296379A (ja) | 1990-12-06 |
Family
ID=14703426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1117101A Pending JPH02296379A (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | アバランシェフォトダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02296379A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04255274A (ja) * | 1991-02-06 | 1992-09-10 | Fujitsu Ltd | 半導体受光装置およびその製造方法 |
| US5610416A (en) * | 1995-02-16 | 1997-03-11 | Hewlett-Packard Company | Avalanche photodiode with epitaxially regrown guard rings |
| US5866936A (en) * | 1997-04-01 | 1999-02-02 | Hewlett-Packard Company | Mesa-structure avalanche photodiode having a buried epitaxial junction |
-
1989
- 1989-05-10 JP JP1117101A patent/JPH02296379A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04255274A (ja) * | 1991-02-06 | 1992-09-10 | Fujitsu Ltd | 半導体受光装置およびその製造方法 |
| US5610416A (en) * | 1995-02-16 | 1997-03-11 | Hewlett-Packard Company | Avalanche photodiode with epitaxially regrown guard rings |
| US5866936A (en) * | 1997-04-01 | 1999-02-02 | Hewlett-Packard Company | Mesa-structure avalanche photodiode having a buried epitaxial junction |
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