JPH03109779A - フォトダイオード - Google Patents
フォトダイオードInfo
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- JPH03109779A JPH03109779A JP1248719A JP24871989A JPH03109779A JP H03109779 A JPH03109779 A JP H03109779A JP 1248719 A JP1248719 A JP 1248719A JP 24871989 A JP24871989 A JP 24871989A JP H03109779 A JPH03109779 A JP H03109779A
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract 1
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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）
本発明は、フォトダイオード、特に、光伝送や光情報処
理、および、計測の分野などに利用されるフォトダイオ
ードに関するものである。
理、および、計測の分野などに利用されるフォトダイオ
ードに関するものである。
（従来の技術）
従来から用いられている光通信用ＰＩＮフォトフォトダ
イオードは、第２図に示すように、上部電極１、反射防
止膜を有する受光窓２、保護膜３、ｐ十領域４、ｎ−Ｉ
ｎＰの窓層５、ｎ−−ＩｎＧａＡｓの光吸収層６、ｎ″
″−ＩｎＰのバッファ層１１、ｎ”−ＩｎＰの基板８、
下部電極９からなり、ｎ” −ＩｎＰの基板８の上に各
層を順次結晶成長させた積層構造を有している。ｐ十領
域４は、円形状のパターンを有する拡散マスクを用いて
、Ｚｎを選択拡散することにより形成されたもので、ｐ
＋領域４の周縁には、上部電極１が形成され、ｎ”−Ｉ
ｎＰの基板８の下に、下部電極９が設けられている。
イオードは、第２図に示すように、上部電極１、反射防
止膜を有する受光窓２、保護膜３、ｐ十領域４、ｎ−Ｉ
ｎＰの窓層５、ｎ−−ＩｎＧａＡｓの光吸収層６、ｎ″
″−ＩｎＰのバッファ層１１、ｎ”−ＩｎＰの基板８、
下部電極９からなり、ｎ” −ＩｎＰの基板８の上に各
層を順次結晶成長させた積層構造を有している。ｐ十領
域４は、円形状のパターンを有する拡散マスクを用いて
、Ｚｎを選択拡散することにより形成されたもので、ｐ
＋領域４の周縁には、上部電極１が形成され、ｎ”−Ｉ
ｎＰの基板８の下に、下部電極９が設けられている。
このようなフォトダイオードの受光感度を上げるために
は、受光窓２から入射した信号光を光吸収層６に可能な
限り多く吸収させる必要がある。
は、受光窓２から入射した信号光を光吸収層６に可能な
限り多く吸収させる必要がある。
そのためには、光吸収層６を厚くする（３μｍ以上）必
要がある。しかしながら、光吸収層を厚くすると、製造
過程において、結晶成長に長時間を要し、また、結晶品
質の均一性の面からも問題がある。
要がある。しかしながら、光吸収層を厚くすると、製造
過程において、結晶成長に長時間を要し、また、結晶品
質の均一性の面からも問題がある。
さらに、次世代光通信技術である波長分割多重伝送に用
いる受光素子は、波長選択性を有するものが望まれるが
、上述したような従来の受光素子であるフォトダイオー
ドには、波長選択性を呈するものがないのが現状である
。
いる受光素子は、波長選択性を有するものが望まれるが
、上述したような従来の受光素子であるフォトダイオー
ドには、波長選択性を呈するものがないのが現状である
。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、多層
膜反射層を用いることによって、受光感度を向上させる
ことを目的とするものである。
膜反射層を用いることによって、受光感度を向上させる
ことを目的とするものである。
（課題を解決するための手段）
本発明は、フォトダイオードにおいて、光吸収層と下部
電極との間に多層膜反射鏡を設けたことを特徴とするも
のである。
電極との間に多層膜反射鏡を設けたことを特徴とするも
のである。
（作 用）
フォトダイオードにおいて、光吸収層で吸収されずに透
過した入射光を、その下方に設けた多層膜反射鏡により
、上方へ反射させ、光吸収層に吸収させることにより感
度の向上を図るものである。
過した入射光を、その下方に設けた多層膜反射鏡により
、上方へ反射させ、光吸収層に吸収させることにより感
度の向上を図るものである。
（実施例）
第１図は、本発明のフォトダイオードの一実施例の断面
図である。図中、１はＡｕＺｎ、Ｃｒ／Ａｕ等の上部電
極、２は反射防止膜を有する受光窓、３！ｔＰＣＶＤ−
３ｉＮ等の保護膜、４ ハＰ ”領域、５はｎ−ＩｎＰ
の窓層、６はｎ−−１ｎＧａＡｓの光吸収層、７は後述
する半導体多層膜反射鏡、８はｎ”−ＩｎＰの基板、９
はＡＵＧｅＮｉ等の下部電極である。
図である。図中、１はＡｕＺｎ、Ｃｒ／Ａｕ等の上部電
極、２は反射防止膜を有する受光窓、３！ｔＰＣＶＤ−
３ｉＮ等の保護膜、４ ハＰ ”領域、５はｎ−ＩｎＰ
の窓層、６はｎ−−１ｎＧａＡｓの光吸収層、７は後述
する半導体多層膜反射鏡、８はｎ”−ＩｎＰの基板、９
はＡＵＧｅＮｉ等の下部電極である。
製造は、ｎ”−ＩｎＰの基板８上に、半導体多層膜反射
鏡７、ｎ−−ＩｎＧａＡｓの光吸収層６、ｎ−ＩｎＰの
窓層５を有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）など
によりて順次結晶成長させ、次いで、ｎ−ＩｎＰの窓層
５の上部表面にシリコンナイトライド（ＳｉＮｘ）膜の
拡散マスクを円形パターンに形成し、これを通して窓層
５の上部表面から光吸収層６の内部にまで、Ｚｎを選択
拡散することによりＰ＋領域を形成する。Ｐ＋領域の形
成後、拡散マスクを除去して、窓層５の上部表面に保護
膜３を成膜した後、光電流を取り出すための同心円状の
コンタクトホールをＰ＋領域上の保護膜に形成する。そ
の後に、上部電極（ｐ電極）１と下部電極（ｎ電極）９
を形成する。
鏡７、ｎ−−ＩｎＧａＡｓの光吸収層６、ｎ−ＩｎＰの
窓層５を有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）など
によりて順次結晶成長させ、次いで、ｎ−ＩｎＰの窓層
５の上部表面にシリコンナイトライド（ＳｉＮｘ）膜の
拡散マスクを円形パターンに形成し、これを通して窓層
５の上部表面から光吸収層６の内部にまで、Ｚｎを選択
拡散することによりＰ＋領域を形成する。Ｐ＋領域の形
成後、拡散マスクを除去して、窓層５の上部表面に保護
膜３を成膜した後、光電流を取り出すための同心円状の
コンタクトホールをＰ＋領域上の保護膜に形成する。そ
の後に、上部電極（ｐ電極）１と下部電極（ｎ電極）９
を形成する。
多層膜反射鏡について、第３図乃至第５図を用いて説明
することにする。Ｎｌ 、Ｎ２の異なる屈折率を有する
２種の誘電体Ａ、Ｂ （Ｎｌ ＞Ｎ２とする）の境界で
は、Ｎ１からＮ２へ入射する場合の反射光は位相が変わ
らないのに対して、Ｎ２からＮ１へ入射する場合の反射
光は位相が反転する（フレネルの式）。ここで、上記Ｎ
ｌ 、Ｎ２の関係にある誘電体を、それぞれ波長λの光
に対して、（＾／４＋ｎλ）の厚さとして交互に配置し
た多層膜についてみると（第３図では、λ／４の厚さに
しである。）、屈折率Ｎｉｎ （Ｎｌ ＞Ｎ１ｎ）の誘
電体から多層膜に入射した光ｈｉｎの各境界面での反射
光は、ｈｌ 、ｈ２ 、ｈ３ 、ｈ４ ・・・となり、
すべての反射光の位相が一致する。いわゆる、干渉多層
膜による誘電体反射鏡である。
することにする。Ｎｌ 、Ｎ２の異なる屈折率を有する
２種の誘電体Ａ、Ｂ （Ｎｌ ＞Ｎ２とする）の境界で
は、Ｎ１からＮ２へ入射する場合の反射光は位相が変わ
らないのに対して、Ｎ２からＮ１へ入射する場合の反射
光は位相が反転する（フレネルの式）。ここで、上記Ｎ
ｌ 、Ｎ２の関係にある誘電体を、それぞれ波長λの光
に対して、（＾／４＋ｎλ）の厚さとして交互に配置し
た多層膜についてみると（第３図では、λ／４の厚さに
しである。）、屈折率Ｎｉｎ （Ｎｌ ＞Ｎ１ｎ）の誘
電体から多層膜に入射した光ｈｉｎの各境界面での反射
光は、ｈｌ 、ｈ２ 、ｈ３ 、ｈ４ ・・・となり、
すべての反射光の位相が一致する。いわゆる、干渉多層
膜による誘電体反射鏡である。
誘電体の代わりとして、半導体を用いることもできる。
半導体を用いると、半導体混晶技術により屈折率を制御
でき、また、結晶成長プロセスと一貫性があり、結晶成
長と同時に内部に多層膜反射鏡を形成できる、という利
点がある。
でき、また、結晶成長プロセスと一貫性があり、結晶成
長と同時に内部に多層膜反射鏡を形成できる、という利
点がある。
１７４波長厚の半導体多層膜をＩｎＧａＡｓＰとＩｎＰ
で形成し、入射側と出射側とを共にＩｎＰとすると、両
者の屈折率は、λ＝１゜５μｍにおいてそれぞれ３．３
６と３．１５であるから、その厚さを、それぞれ１１２
０Ａと１１９０人に選べば、いずれもλ／４の厚さとな
り、半導体多層膜Ａ、ＢからなるＴ多層膜反射鏡が得ら
れる。
で形成し、入射側と出射側とを共にＩｎＰとすると、両
者の屈折率は、λ＝１゜５μｍにおいてそれぞれ３．３
６と３．１５であるから、その厚さを、それぞれ１１２
０Ａと１１９０人に選べば、いずれもλ／４の厚さとな
り、半導体多層膜Ａ、ＢからなるＴ多層膜反射鏡が得ら
れる。
この場合について、高屈折率層と低屈折率層を対とした
層対数に対して反射率との関係を示したものが第４図で
あり、３５対で約９０％の反射率が得られる。また、層
対数３５の場合の反射スペクトルを示したものが第５図
であり、多層膜反射鏡が波長選択性を有することが分か
る。
層対数に対して反射率との関係を示したものが第４図で
あり、３５対で約９０％の反射率が得られる。また、層
対数３５の場合の反射スペクトルを示したものが第５図
であり、多層膜反射鏡が波長選択性を有することが分か
る。
このような多層膜反射鏡を有するフォトダイオードにお
いては、第１図でいえば、受光窓２の反射防止膜を透過
した入射光１ｏは、ＩｎＧａＡｓの光吸収層６で吸収を
受け、光電流に変換される。
いては、第１図でいえば、受光窓２の反射防止膜を透過
した入射光１ｏは、ＩｎＧａＡｓの光吸収層６で吸収を
受け、光電流に変換される。
吸収されずに多層反射膜７に入射した光は、この層でブ
ラッグ反射を受け、光吸収層に戻され、ここで再度吸収
されて光電流に変換されることができる。
ラッグ反射を受け、光吸収層に戻され、ここで再度吸収
されて光電流に変換されることができる。
以上、フォトダイオードとして、ＩｎＧａＡｓ系のもの
について説明したが、他の系のフォトダイオードにも本
発明が適用できることは明がである。
について説明したが、他の系のフォトダイオードにも本
発明が適用できることは明がである。
（発明の効果）
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、フォ
トダイオードの光吸収層と下部電極との間に多層膜反射
鏡を設けたことにより、従来利用できなかった光吸収層
から下方へ透過した光を有効に利用でき、光吸収層内の
光路長が実質的に２倍になったと同様であり、光吸収層
が比較的薄くても、受光感度の大きくフォトダイオード
が得られる。また、多層膜反射鏡の各層の厚さを変える
ことにより、反射ピークの波長を変えることが可能であ
り、フォトダイオードに波長選択性を持たせることがで
きる効果がある。
トダイオードの光吸収層と下部電極との間に多層膜反射
鏡を設けたことにより、従来利用できなかった光吸収層
から下方へ透過した光を有効に利用でき、光吸収層内の
光路長が実質的に２倍になったと同様であり、光吸収層
が比較的薄くても、受光感度の大きくフォトダイオード
が得られる。また、多層膜反射鏡の各層の厚さを変える
ことにより、反射ピークの波長を変えることが可能であ
り、フォトダイオードに波長選択性を持たせることがで
きる効果がある。
第１図は、本発明のフォトダイオードの一実施例を説明
するための断面図、第２図は、従来のフォトダイオード
の断面図、第３図乃至第５図は、多層膜反射鏡の説明図
である。 １・・・上部電極、２・・・受光窓、３・・・保護膜、
４・・・Ｐ＋領域、５・・・窓層、６・・・光吸収層、
７・・・多層膜反射鏡、８・・・基板、９・・・下部電
極。 第１図 第２図 罵３図 層対 敗 笈数（２７１：／λ）
するための断面図、第２図は、従来のフォトダイオード
の断面図、第３図乃至第５図は、多層膜反射鏡の説明図
である。 １・・・上部電極、２・・・受光窓、３・・・保護膜、
４・・・Ｐ＋領域、５・・・窓層、６・・・光吸収層、
７・・・多層膜反射鏡、８・・・基板、９・・・下部電
極。 第１図 第２図 罵３図 層対 敗 笈数（２７１：／λ）
Claims (1)
- 光吸収層と下部電極との間に多層膜反射鏡を設けたこと
を特徴とするフォトダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1248719A JPH03109779A (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | フォトダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1248719A JPH03109779A (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | フォトダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03109779A true JPH03109779A (ja) | 1991-05-09 |
Family
ID=17182325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1248719A Pending JPH03109779A (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | フォトダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03109779A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0622857A1 (en) * | 1993-04-30 | 1994-11-02 | AT&T Corp. | Photodetector with a resonant cavity |
| US5389797A (en) * | 1993-02-24 | 1995-02-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Energy | Photodetector with absorbing region having resonant periodic absorption between reflectors |
| US5880489A (en) * | 1995-07-31 | 1999-03-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor photodetector |
| WO2006046276A1 (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | アバランシェフォトダイオード |
| JP2006344885A (ja) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Seiko Epson Corp | 受光素子およびその製造方法 |
| JP2008028421A (ja) * | 2007-10-10 | 2008-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | アバランシェフォトダイオード |
| US8592881B2 (en) | 2007-07-04 | 2013-11-26 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light emitting element and method of manufacturing the same |
-
1989
- 1989-09-25 JP JP1248719A patent/JPH03109779A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5389797A (en) * | 1993-02-24 | 1995-02-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Energy | Photodetector with absorbing region having resonant periodic absorption between reflectors |
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| JPWO2006046276A1 (ja) * | 2004-10-25 | 2008-05-22 | 三菱電機株式会社 | アバランシェフォトダイオード |
| JP4609430B2 (ja) * | 2004-10-25 | 2011-01-12 | 三菱電機株式会社 | アバランシェフォトダイオード |
| US9640703B2 (en) | 2004-10-25 | 2017-05-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Avalanche photodiode |
| JP2006344885A (ja) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Seiko Epson Corp | 受光素子およびその製造方法 |
| US8592881B2 (en) | 2007-07-04 | 2013-11-26 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light emitting element and method of manufacturing the same |
| US9368558B2 (en) | 2007-07-04 | 2016-06-14 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light emitting element and method of manufacturing the same |
| JP2008028421A (ja) * | 2007-10-10 | 2008-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | アバランシェフォトダイオード |
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