JPH0265279A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JPH0265279A JPH0265279A JP63217052A JP21705288A JPH0265279A JP H0265279 A JPH0265279 A JP H0265279A JP 63217052 A JP63217052 A JP 63217052A JP 21705288 A JP21705288 A JP 21705288A JP H0265279 A JPH0265279 A JP H0265279A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- absorbing layer
- light absorbing
- light
- semiconductor substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 7
- 108091006149 Electron carriers Proteins 0.000 abstract description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 3
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
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〕
本発明は光通信装置等において用いられる高速半導体受
光素子に関する。
光素子に関する。
光通信の高速・大容量化に伴い、高速応答を示す受光素
子の開発が進められている。現在の光通信波長である１
、３μｍ帯、或いは１．５μｍ帯における受光素子とし
て、ＩｎＰ基板を用い、ＩｎＰに格子整合するＩｎｏ、
ｓ＋Ｇａｏ、ｎＡｓを光吸収層とした構造が広く用いら
れている。第２図にその一例を示す。第２図（ａ）の断
面図において、ｎ型導電性ＩｎＰ基板１の上にｎ−−Ｉ
ｎＰバ５’７７層２ａ１ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収３、ｎ
−ＩｎＰｎツキプ層４で構成されるエピタキシャル層ウ
ェーハに選択的にｐ型導電領域５を形成し、表面保護膜
６、電極７．８を形成してフォトダイオードが構成され
ている。
子の開発が進められている。現在の光通信波長である１
、３μｍ帯、或いは１．５μｍ帯における受光素子とし
て、ＩｎＰ基板を用い、ＩｎＰに格子整合するＩｎｏ、
ｓ＋Ｇａｏ、ｎＡｓを光吸収層とした構造が広く用いら
れている。第２図にその一例を示す。第２図（ａ）の断
面図において、ｎ型導電性ＩｎＰ基板１の上にｎ−−Ｉ
ｎＰバ５’７７層２ａ１ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収３、ｎ
−ＩｎＰｎツキプ層４で構成されるエピタキシャル層ウ
ェーハに選択的にｐ型導電領域５を形成し、表面保護膜
６、電極７．８を形成してフォトダイオードが構成され
ている。
フォトダイオードの高速化を図るには、接合容量を減ら
す事と、光励起によって発生したキャリヤの走行時間を
短縮する事が有効である。前者については接合面積を減
らす事で解決される。ここでは、キャリヤの走行時間を
短縮するための改良について述べる。第２図（ｂ）は従
来のフォトダイオード第２図（ａ）のＡ−Ａ／間におけ
る動作時のバンドダイアグラムを示している。光照射に
よって光吸収層３で発生した電子−正孔キャリア対のう
ち正孔はＡ側へ、電子はＡ′側へ走行する。しかるに電
子キャリヤは、バッファ層２ａへ注入されるとき、伝導
合端不連続による障壁９によって走行が妨げられる。し
たがって、第２図（ａ）の構造フォトダイオードではそ
の障壁９が高速化に著しい支障をきたしていた。
す事と、光励起によって発生したキャリヤの走行時間を
短縮する事が有効である。前者については接合面積を減
らす事で解決される。ここでは、キャリヤの走行時間を
短縮するための改良について述べる。第２図（ｂ）は従
来のフォトダイオード第２図（ａ）のＡ−Ａ／間におけ
る動作時のバンドダイアグラムを示している。光照射に
よって光吸収層３で発生した電子−正孔キャリア対のう
ち正孔はＡ側へ、電子はＡ′側へ走行する。しかるに電
子キャリヤは、バッファ層２ａへ注入されるとき、伝導
合端不連続による障壁９によって走行が妨げられる。し
たがって、第２図（ａ）の構造フォトダイオードではそ
の障壁９が高速化に著しい支障をきたしていた。
本発明は、半導体基板上に光吸収層および光を透過する
広い禁制帯幅を有するギャップ層が具備されている半導
体受光素子であって、該半導体基板と光吸収層との間に
該半導体基板から光吸収層に向って禁制帯幅が任意の勾
配をもって減少していく中間層が設けられている事を特
徴とする。
広い禁制帯幅を有するギャップ層が具備されている半導
体受光素子であって、該半導体基板と光吸収層との間に
該半導体基板から光吸収層に向って禁制帯幅が任意の勾
配をもって減少していく中間層が設けられている事を特
徴とする。
本発明は上述の構造の採用により、従来の欠点を解決し
た。従来例との比較のため、Ｉ ｎ Ｐ ／ Ｉ ｎＧ
ａ Ａ ｓ系へテロ接合フォトダイオードについて説
明するが、他の半導体材料系についても全く同様である
。第１図（ｂ）に本発明の一実施例の構造を示すように
禁制帯幅が任意の勾配をもって減少する中間層２を導入
することにより、光励起により発生した電子キャリヤに
対する障壁９はなくなる。
た。従来例との比較のため、Ｉ ｎ Ｐ ／ Ｉ ｎＧ
ａ Ａ ｓ系へテロ接合フォトダイオードについて説
明するが、他の半導体材料系についても全く同様である
。第１図（ｂ）に本発明の一実施例の構造を示すように
禁制帯幅が任意の勾配をもって減少する中間層２を導入
することにより、光励起により発生した電子キャリヤに
対する障壁９はなくなる。
第２図（ｂ）に示した従来の半導体受光素子のバンドダ
イヤグラムの説明から明らかなように、本発明の構造で
は、電子の走行時間は短縮され高速応答が可能となる。
イヤグラムの説明から明らかなように、本発明の構造で
は、電子の走行時間は短縮され高速応答が可能となる。
次に実施例を挙げ本発明を一層詳しく説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す図で、ｌ）、同図（ａ
）はその断面図、同図（ｂ）はそのバンドダイヤグラム
である。
）はその断面図、同図（ｂ）はそのバンドダイヤグラム
である。
本実施例の構造は以下の工程に従って作製された。ｎ
−ＩｎＰ基板１の上に有機金属気相成長法によシ、任意
の禁制帯幅勾配を有する（Ａ／ｘＧａｌ−ｘ）０．４７
Ｉｎｏ、５３Ａｓ中間層２を成長した。禁ｆｔ１ｌ１１
帯幅の勾配はＡ１組成Ｘを１０から０まで徐々に減少さ
せていく事によって得た。その後、Ｉｎｏ、ｓａ Ｇａ
ｏ、４７Ａｓ光吸収ＮＩ３．ＩｎＰギャップ層４を積層
した。各々のキャリヤ濃度は５Ｘ１０ｃｍ 程度であ
る。
−ＩｎＰ基板１の上に有機金属気相成長法によシ、任意
の禁制帯幅勾配を有する（Ａ／ｘＧａｌ−ｘ）０．４７
Ｉｎｏ、５３Ａｓ中間層２を成長した。禁ｆｔ１ｌ１１
帯幅の勾配はＡ１組成Ｘを１０から０まで徐々に減少さ
せていく事によって得た。その後、Ｉｎｏ、ｓａ Ｇａ
ｏ、４７Ａｓ光吸収ＮＩ３．ＩｎＰギャップ層４を積層
した。各々のキャリヤ濃度は５Ｘ１０ｃｍ 程度であ
る。
ｐ型導電領域５はＺｎ熱拡散によって形成されｐｎ接合
フロントは光吸収層３とギャップ層４との界面近傍に位
置させた。プラズマＣＶＤ法によシ、ＳｉＮｘ表面保護
膜６を堆積させ、ｐ型導電領域５の表面の一部を窓あけ
してＡｕＺｎｐ側電極７を形成した。ｎ ｌｊｌ電極８
はＡｕ Ｇｅ ／Ｎ ｉ金属膜である。
フロントは光吸収層３とギャップ層４との界面近傍に位
置させた。プラズマＣＶＤ法によシ、ＳｉＮｘ表面保護
膜６を堆積させ、ｐ型導電領域５の表面の一部を窓あけ
してＡｕＺｎｐ側電極７を形成した。ｎ ｌｊｌ電極８
はＡｕ Ｇｅ ／Ｎ ｉ金属膜である。
第２図（ｂ）のバンドダイヤグラムから明らかなように
、第１図（ｂ）における障壁９が本実施例の構造ではな
いから、電子キャリアが高速に走行できる。
、第１図（ｂ）における障壁９が本実施例の構造ではな
いから、電子キャリアが高速に走行できる。
前記実施例によって作製した本発明のフォトダイオード
においては、電子キャリヤの走行時間を短縮できるので
、カットオフ周波数を高くできる。
においては、電子キャリヤの走行時間を短縮できるので
、カットオフ周波数を高くできる。
第３図はフォトダイオードの周波数特性を示している。
図中の実線は実施例で作製した本発明のフォトダイオー
ドの特性を示していて、点線は従来例の周波特性を示し
ている。従来例の構造では、伝導帯不連続の障壁のため
電子キャリヤがトラップされ、周波数応答劣化が生じて
いたが、本発明の実施例では２０ＧＨｚ程度まで平坦な
応答特性が得られた。
ドの特性を示していて、点線は従来例の周波特性を示し
ている。従来例の構造では、伝導帯不連続の障壁のため
電子キャリヤがトラップされ、周波数応答劣化が生じて
いたが、本発明の実施例では２０ＧＨｚ程度まで平坦な
応答特性が得られた。
尚、本発明はＰＩＮ型フォトダイオードについてのみ説
明したが、例えばアバランシェ・フォトダイオードのよ
うな他のフォトダイオードについても同じ効果が得られ
る。
明したが、例えばアバランシェ・フォトダイオードのよ
うな他のフォトダイオードについても同じ効果が得られ
る。
第１図は本発明の一実施例の半導体受光素子、第２図は
従来の半導体受光素子をそれぞれ示す図であり、各図に
おいて（ａ）は断面図、（ｂ）はバンドダイヤグラムで
ある。第３図は第１図の実施例及び第２図の受光素子の
周波数応答特性図である。 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・禁制帯幅勾
配中間層、２ａ・・・・・・バッファ層、３・・・・・
・光吸収層、４・・・・・・広い禁制帯幅のギャップ層
、５・・・・・・ｐ型導電領域、６・・・・・・表面保
護膜、７・・・・・・ｐ側電極、８・・・・・・ｎ側電
極、９・・・・・・伝導帯不連続による障壁。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 執ｉ 育
従来の半導体受光素子をそれぞれ示す図であり、各図に
おいて（ａ）は断面図、（ｂ）はバンドダイヤグラムで
ある。第３図は第１図の実施例及び第２図の受光素子の
周波数応答特性図である。 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・禁制帯幅勾
配中間層、２ａ・・・・・・バッファ層、３・・・・・
・光吸収層、４・・・・・・広い禁制帯幅のギャップ層
、５・・・・・・ｐ型導電領域、６・・・・・・表面保
護膜、７・・・・・・ｐ側電極、８・・・・・・ｎ側電
極、９・・・・・・伝導帯不連続による障壁。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 執ｉ 育
Claims (1)
- 半導体基板上に光吸収層および光を透過する広い禁制帯
幅を有する半導体ギャップ層が具備されている半導体受
光素子において、該半導体基板と光吸収層との間に、該
半導体基板から光吸収層に向って禁制帯幅が任意の勾配
をもって減少していく中間層が設けられている事を特徴
とする半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63217052A JPH0265279A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63217052A JPH0265279A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0265279A true JPH0265279A (ja) | 1990-03-05 |
Family
ID=16698074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63217052A Pending JPH0265279A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0265279A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5471076A (en) * | 1993-01-14 | 1995-11-28 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor light-receiving device with graded layer |
| US5542018A (en) * | 1990-08-31 | 1996-07-30 | Kuhara; Yoshiki | Semiconductor laser device making use of photodiode chip |
| WO2007086528A1 (ja) * | 2006-01-30 | 2007-08-02 | Nec Corporation | 半導体受光素子 |
| US7368750B2 (en) | 2002-09-20 | 2008-05-06 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor light-receiving device |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP63217052A patent/JPH0265279A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5542018A (en) * | 1990-08-31 | 1996-07-30 | Kuhara; Yoshiki | Semiconductor laser device making use of photodiode chip |
| US5471076A (en) * | 1993-01-14 | 1995-11-28 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor light-receiving device with graded layer |
| US7368750B2 (en) | 2002-09-20 | 2008-05-06 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor light-receiving device |
| WO2007086528A1 (ja) * | 2006-01-30 | 2007-08-02 | Nec Corporation | 半導体受光素子 |
| US7994601B2 (en) | 2006-01-30 | 2011-08-09 | Nec Corporation | Semiconductor light receiving device |
| JP5433948B2 (ja) * | 2006-01-30 | 2014-03-05 | 日本電気株式会社 | 半導体受光素子 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4220688B2 (ja) | アバランシェホトダイオード | |
| JP2937404B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JP2934294B2 (ja) | アバランシェフォトダイオード | |
| JPS6328506B2 (ja) | ||
| EP0347157A2 (en) | Pin semiconductor light receiving device | |
| JPH06350123A (ja) | 組成変調アバランシ・フォトダイオード | |
| US4390889A (en) | Photodiode having an InGaAs layer with an adjacent InGaAsP p-n junction | |
| JPH05160426A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JP2000323746A (ja) | アバランシェフォトダイオードとその製造方法 | |
| JP2002231992A (ja) | 半導体受光素子 | |
| Ando et al. | InGaAs/InP separated absorption and multiplication regions avalanche photodiode using liquid-and vapor-phase epitaxies | |
| JPH0265279A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH08274366A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH0493088A (ja) | アバランシェフォトダイオード | |
| JPH05206497A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH051629B2 (ja) | ||
| JP2995751B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS63142683A (ja) | アバランシエホトダイオ−ド | |
| JPS6157716B2 (ja) | ||
| JPH01144687A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH09270527A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH0258877A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JP2893092B2 (ja) | アバランシェフォトダイオード | |
| JP2754652B2 (ja) | アバランシェ・フォトダイオード | |
| JPH0389566A (ja) | 超格子アバランシェ・フォトダイオード |