JPH03270277A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH03270277A JPH03270277A JP2072349A JP7234990A JPH03270277A JP H03270277 A JPH03270277 A JP H03270277A JP 2072349 A JP2072349 A JP 2072349A JP 7234990 A JP7234990 A JP 7234990A JP H03270277 A JPH03270277 A JP H03270277A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
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- H01L31/1075—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes in which the active layers, e.g. absorption or multiplication layers, form an heterostructure, e.g. SAM structure
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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】
［概要〕
本発明は半導体受光素子、特に光吸収層と増倍領域との
間に電界降下層を有する所謂Ｌｏ−Ｈｉ−Ｌｏ型の半導
体受光素子に関し、 ＧＢ積が６０ＧＨｚ以上で、１０ Ｇ ｂ ／ ｓレン
ジの信号を検知すること目的とし、 ＩｎＰよりなる一導電型の基板と、前記基板上段けられ
、Ｉ ｎＧａＡｓよりなる一導電型の光吸収層と、前記
光吸収層上に設けられ、ＩｎＰよりなる一導電型の電界
降下層と、前記電界降下層上に設けられ、ＩｎＰよりな
り、且つ前記電界降下層より濃度の低い一導電型のウィ
ンド層と、前記ウィンド層内に設けられ、前記電界降下
層との間に増倍領域となるウィンド層が残留する深さに
て形成された反対導電型の受光領域とを有し、前記電界
降下層における電界降下量は４Ｘ１０’ｖ／備以上であ
り、且つ前記増倍領域となるウィンド層の厚みが０．５
μｍ以下であることを特長とする半導体受光素子を提供
するものである。
間に電界降下層を有する所謂Ｌｏ−Ｈｉ−Ｌｏ型の半導
体受光素子に関し、 ＧＢ積が６０ＧＨｚ以上で、１０ Ｇ ｂ ／ ｓレン
ジの信号を検知すること目的とし、 ＩｎＰよりなる一導電型の基板と、前記基板上段けられ
、Ｉ ｎＧａＡｓよりなる一導電型の光吸収層と、前記
光吸収層上に設けられ、ＩｎＰよりなる一導電型の電界
降下層と、前記電界降下層上に設けられ、ＩｎＰよりな
り、且つ前記電界降下層より濃度の低い一導電型のウィ
ンド層と、前記ウィンド層内に設けられ、前記電界降下
層との間に増倍領域となるウィンド層が残留する深さに
て形成された反対導電型の受光領域とを有し、前記電界
降下層における電界降下量は４Ｘ１０’ｖ／備以上であ
り、且つ前記増倍領域となるウィンド層の厚みが０．５
μｍ以下であることを特長とする半導体受光素子を提供
するものである。
［産業上の利用分野〕
本発明は、半導体受光素子、特に光吸収層と増倍領域と
の間に電界降下層を有する半導体受光素子に関するもの
である。
の間に電界降下層を有する半導体受光素子に関するもの
である。
近年の光フアイバ通信の１０Ｇｂ／Ｓレンジへの展開に
対応して超高速信号に対応可能でかつ実用性のあるＡＰ
Ｄの実現が要望されている。
対応して超高速信号に対応可能でかつ実用性のあるＡＰ
Ｄの実現が要望されている。
１０ Ｇ ｂ ／ ｓもの超高速信号を扱う場合、少な
くとも、ＧＢ積（ゲイン・バンド幅積）が６０ＧＨｚ以
上の周波数特性が必要とされる。
くとも、ＧＢ積（ゲイン・バンド幅積）が６０ＧＨｚ以
上の周波数特性が必要とされる。
６０ＧＨｚ以上の周波数特性を得ることができるＡＰＤ
としては、増倍層の濃度を光吸収層より高濃度とする濃
度分布のいわゆるＨｉ−Ｌｏ型のＡＰＤが知られている
。
としては、増倍層の濃度を光吸収層より高濃度とする濃
度分布のいわゆるＨｉ−Ｌｏ型のＡＰＤが知られている
。
しかしながら、上記の如きＨｉ−Ｌｏ型のＡＰＤでは、
光吸収層中で増倍が生じ易く、受光部と増倍層とのｐｎ
接合位置によっては、光吸収層中での増倍が非常に大き
くなるため、製造が困難であるという問題を有している
。
光吸収層中で増倍が生じ易く、受光部と増倍層とのｐｎ
接合位置によっては、光吸収層中での増倍が非常に大き
くなるため、製造が困難であるという問題を有している
。
上記Ｈｉ−Ｌｏ型ＡＰＤの他に、超高速信号に対応した
受光素子として、光吸収層と増倍層（ウィンド層）との
間に高濃度の電界降下層を介在させる濃度分布のいわゆ
るＬｏ−Ｈｉ−Ｌｏ型のＡＰＤが知られている。この型
のＡＰＤは、製造時におけるばらつきに対してもある程
度のマージンを取ることができる。
受光素子として、光吸収層と増倍層（ウィンド層）との
間に高濃度の電界降下層を介在させる濃度分布のいわゆ
るＬｏ−Ｈｉ−Ｌｏ型のＡＰＤが知られている。この型
のＡＰＤは、製造時におけるばらつきに対してもある程
度のマージンを取ることができる。
第５図は従来のＬｏ−Ｈ４−Ｌｏ型ＡＰＤの構造を示す
断面図である。
断面図である。
第５図において、１はＴｎＰよりなるｎ型基板、２はＩ
ｎＰよりなるｎ型バッファ層、３はＩｎＧａＡｓＰより
なるｎ型光吸収層、４はＩ ｎＧａＡｓよりなり、その
組成が順次１ｎＰの組成に近づくように形成されたｎ型
遷移層、５はＴｎＰよりなり、高濃度にｎ型不純物が導
入された電界降下層、６はＩｎＰよりなり、前記電界降
下層５より低濃度でｎ型不純物が導入されたウィンド層
、７はｐ型の受光領域８の周囲に設けられて受光領域８
よりも深く形成されたｐ型のガードリング領域、９は受
光領域上に設けられたｐコンタクト電極、１０は基板側
に設けられたｎコンタクト電極１１は表面を保護するた
めのパンシベーション膜である。
ｎＰよりなるｎ型バッファ層、３はＩｎＧａＡｓＰより
なるｎ型光吸収層、４はＩ ｎＧａＡｓよりなり、その
組成が順次１ｎＰの組成に近づくように形成されたｎ型
遷移層、５はＴｎＰよりなり、高濃度にｎ型不純物が導
入された電界降下層、６はＩｎＰよりなり、前記電界降
下層５より低濃度でｎ型不純物が導入されたウィンド層
、７はｐ型の受光領域８の周囲に設けられて受光領域８
よりも深く形成されたｐ型のガードリング領域、９は受
光領域上に設けられたｐコンタクト電極、１０は基板側
に設けられたｎコンタクト電極１１は表面を保護するた
めのパンシベーション膜である。
上記電界降下層５は、他の領域に比べて高濃度にｎ型不
純物が導入されており、電界降下による素子の動作電圧
の低減、光吸収層の電界値の低減などの作用を有してお
り、超高速信号用ＡＰＤの動作の要となる機能を果たし
ている。
純物が導入されており、電界降下による素子の動作電圧
の低減、光吸収層の電界値の低減などの作用を有してお
り、超高速信号用ＡＰＤの動作の要となる機能を果たし
ている。
前記光吸収層及びウィンド層のｎ型濃度を５×１０１１
０１５”程度とした場合、前記電界降下層５としては、
一般には２×１０１６ｃｌＩｌ−３程度の濃度で、かつ
０．５〜１．０μｍ程度の厚みをもって形成されている
。その場合の電界降下層の電界降下量は、およそ１．８
Ｘ１０’Ｖ／ｃｍ程度である。
０１５”程度とした場合、前記電界降下層５としては、
一般には２×１０１６ｃｌＩｌ−３程度の濃度で、かつ
０．５〜１．０μｍ程度の厚みをもって形成されている
。その場合の電界降下層の電界降下量は、およそ１．８
Ｘ１０’Ｖ／ｃｍ程度である。
また、増倍領域６ａの厚みｌａは、０．５〜１５μｍ程
度である。
度である。
上記の如きＬｏ−Ｈｉ−Ｌｏ型ＡＰＤによると、確かに
素子の周波数特性を向上することができる。
素子の周波数特性を向上することができる。
しかしながら、その能力はＣＢ積として３０ＧＨｚ程度
が限界であり、それ以上の周波数特性を得ることは困難
であった。
が限界であり、それ以上の周波数特性を得ることは困難
であった。
Ｌｏ−Ｈｉ−Ｌｏ型ＡＰＤは、前述の如きＨｉ−Ｌｏ型
ＡＰＤに比べて製造時の歩留りが高く、製品化が容易で
信頼性の高いＡＰＤとして期待できるのであるが、上記
の様に周波数特性を向上することが困難であり、光フア
イバ通信における１０ Ｇ ｂ ／ ｓレンジへの展開
の妨げとなっていた。
ＡＰＤに比べて製造時の歩留りが高く、製品化が容易で
信頼性の高いＡＰＤとして期待できるのであるが、上記
の様に周波数特性を向上することが困難であり、光フア
イバ通信における１０ Ｇ ｂ ／ ｓレンジへの展開
の妨げとなっていた。
本発明は、高い周波数特性を得ることができるＬｏ−Ｈ
ｉ−Ｌｏ型ＡＰＤを得ることを目的とする。
ｉ−Ｌｏ型ＡＰＤを得ることを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するため、
ｌｎＰよりなる一導電型の基板と、前記基板上段けられ
、１ｎＧａＡｓよりなる一導電型の光吸収層と、前記光
吸収層上に設けられ、ｌｎＰよりなる一導電型の電界降
下層と、前記電界降下層上に設けられ、ＩｎＰよりなり
、且つ前記電界降下層より濃度の低い一導電型のウィン
ド層と、前記ウィンド層内に設けられ、前記電界降下層
との間に増倍領域となるウィンド層が残留する深さにて
形成された反対導電型の受光領域とを有し、前記電界降
下層における電界降下量は４×１０Ｓｖ／備以上であり
、且つ前記増倍領域となるウィンド層の厚みが０．５μ
ｍ以下である半導体受光素子を提供するものである。
、１ｎＧａＡｓよりなる一導電型の光吸収層と、前記光
吸収層上に設けられ、ｌｎＰよりなる一導電型の電界降
下層と、前記電界降下層上に設けられ、ＩｎＰよりなり
、且つ前記電界降下層より濃度の低い一導電型のウィン
ド層と、前記ウィンド層内に設けられ、前記電界降下層
との間に増倍領域となるウィンド層が残留する深さにて
形成された反対導電型の受光領域とを有し、前記電界降
下層における電界降下量は４×１０Ｓｖ／備以上であり
、且つ前記増倍領域となるウィンド層の厚みが０．５μ
ｍ以下である半導体受光素子を提供するものである。
電界降下層５の電界降下量は、電界降下層の厚みと不純
物濃度によって決定され、４Ｘ１０’Ｖ／ＣＩ１以上の
電界降下量が得られるように、濃度および厚みが設計さ
れる。
物濃度によって決定され、４Ｘ１０’Ｖ／ＣＩ１以上の
電界降下量が得られるように、濃度および厚みが設計さ
れる。
第１図は本発明の受光素子の構造を説明する図である。
基本的な構成は、従来のＬｏ−Ｈｉ−Ｌｏ型ＡＰＤと同
一である。
一である。
しかしながら、電界降下層５は電界降下量が４Ｘ１０’
Ｖ／ＣＩ１以上であり、且つ前記増倍領域となるウィン
ド層の厚みは０．５μｍ以下で構成されている。
Ｖ／ＣＩ１以上であり、且つ前記増倍領域となるウィン
ド層の厚みは０．５μｍ以下で構成されている。
第２図は、種々の電界降下層５の電界降下量（４、ＯＸ
１０’ｖ／ｃｍ、 ４．５ Ｘ １０’Ｖ／ＣＩｌ。
１０’ｖ／ｃｍ、 ４．５ Ｘ １０’Ｖ／ＣＩｌ。
５．５Ｘ１０’Ｖ／ｃｍ）に対応した、増倍領域６ａの
厚さｌａに対するＣＢ積を示している。
厚さｌａに対するＣＢ積を示している。
電・昇降下目は、電界降下層の厚みとｎ型不純物濃度と
によって決定される。
によって決定される。
たとえば、電界降下層の厚みを５００人とした場合、４
．０Ｘ１０’ｖ／ｃｍの電界降下量を得る場合は、ｎ型
不純物を４ 、５ Ｘ １０１″ｃｍ−”トｔｉばよく
、４．５Ｘ］Ｏ’Ｖ１０１の電界降下量を得る場合は、
ｎ型不純物を５． Ｉ Ｘ １０ ”ｃｔｓ−”とす
ればよく、５．５Ｘ１０’Ｖ／ＣＩの電界降下量を得る
場合は、ｎ型不純物を６ 、２ Ｘ １０ ”ａｓ−”
トすればよい。
．０Ｘ１０’ｖ／ｃｍの電界降下量を得る場合は、ｎ型
不純物を４ 、５ Ｘ １０１″ｃｍ−”トｔｉばよく
、４．５Ｘ］Ｏ’Ｖ１０１の電界降下量を得る場合は、
ｎ型不純物を５． Ｉ Ｘ １０ ”ｃｔｓ−”とす
ればよく、５．５Ｘ１０’Ｖ／ＣＩの電界降下量を得る
場合は、ｎ型不純物を６ 、２ Ｘ １０ ”ａｓ−”
トすればよい。
第２図からも明らかなとおり、Ｌｏ−Ｈｉ−ＬＯ型ＡＰ
Ｄでは、増倍領域の犀みｌａを変化すると、増倍領域の
厚み１ａに対するＣＢ積が最大となる領域が存在するこ
とが判る。
Ｄでは、増倍領域の犀みｌａを変化すると、増倍領域の
厚み１ａに対するＣＢ積が最大となる領域が存在するこ
とが判る。
このＬｏ−Ｈｉ−Ｌｏ型ＡＰＤ特有の現象は、本発明者
によって初めて見出されたものである。
によって初めて見出されたものである。
そして、電界降下量を４．０ＸＩＯ％ｖ／３とし、その
場合の増倍領域長１ａを０．５μｍとすれば、６０ＧＨ
ｚ以上を示すＣＢ積のピークを捉えることが出来る。
場合の増倍領域長１ａを０．５μｍとすれば、６０ＧＨ
ｚ以上を示すＣＢ積のピークを捉えることが出来る。
本発明は、上記の知見に基づくものである。
以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。
第１ｔ！ｌは、本発明を適用したＬｏ−Ｈｉ’−Ｌ。
型ＡＰＤを示している。基本的な構成は、前記第５図に
示す構造と同様である。
示す構造と同様である。
上記各領域の主要なデータは、以下の通りである。。
１：基板
材質： ＩｎＰ
濃度：１Ｘ１０目ｃｍ−”（ｎ型）
２：バッファ層
材質： ＩｎＰ
濃度： ７．５ Ｘ １０”Ｃ１１−” （ｎ型）厚さ
：０．５μｍ ３：光吸収層 材質： ＩｎＧａＡｓ 濃度： ５ Ｘ Ｉ Ｑ １５Ｃ１１１−３（１型）厚
さ：１．５μｍ ４：遷移層 材質： ＩｎＧａＡｓＰ 層数：４層（バンドギャップが光吸収層側から、０．８
６ｅｖ、０．９３ｅｖ、１．ｌｅｖ、１２４ｅｖ） 濃度： ５ Ｘ １０１５ｃｍ−” （ｎ型）厚さ：各
５００人 ５：電界降下層 材質： ＩｎＰ 濃度： ６．２Ｘ １０”Ｃ１１１−’ （ｎ型）厚さ
：５００人 電界降下量： ５．５ Ｘ １０’ｖ／ｃｍ６：ウイン
ド層 材質：ＩｎＰ 濃度： ５ Ｘ １０１５ｃ１１−′３（ｎ型）厚さ：
１．５μｍ ６ａ：増倍領域 材質：ＩｎＰ 濃度： ５ Ｘ １０１５ａｍ−３（ｎ型）厚さ：０．
２μｍ ７：ガードリング領域 不純物：Ｂｅ 表面濃度： １．５ Ｘ １０”ｃｍ−３接合位置：電
界降下層５と遷移Ｎ４との界面８：受光領域 不純物：Ｃｄ 表面濃度：２×１０１８ｃＩｌｌ−３ ９：Ｐコンタクト領域 材質：ＴｉＰｔＡｕ合金 １０：ｎコンタクト領域 材質： Ａ ｕ Ｇ ｅ Ｎ ｉ合金 １１：パッシベーション膜 材質：ＳｉＮ 厚み＝１５００人 上記の層構造は、公知のＭＯＣＶＤ法によって形成され
る。
：０．５μｍ ３：光吸収層 材質： ＩｎＧａＡｓ 濃度： ５ Ｘ Ｉ Ｑ １５Ｃ１１１−３（１型）厚
さ：１．５μｍ ４：遷移層 材質： ＩｎＧａＡｓＰ 層数：４層（バンドギャップが光吸収層側から、０．８
６ｅｖ、０．９３ｅｖ、１．ｌｅｖ、１２４ｅｖ） 濃度： ５ Ｘ １０１５ｃｍ−” （ｎ型）厚さ：各
５００人 ５：電界降下層 材質： ＩｎＰ 濃度： ６．２Ｘ １０”Ｃ１１１−’ （ｎ型）厚さ
：５００人 電界降下量： ５．５ Ｘ １０’ｖ／ｃｍ６：ウイン
ド層 材質：ＩｎＰ 濃度： ５ Ｘ １０１５ｃ１１−′３（ｎ型）厚さ：
１．５μｍ ６ａ：増倍領域 材質：ＩｎＰ 濃度： ５ Ｘ １０１５ａｍ−３（ｎ型）厚さ：０．
２μｍ ７：ガードリング領域 不純物：Ｂｅ 表面濃度： １．５ Ｘ １０”ｃｍ−３接合位置：電
界降下層５と遷移Ｎ４との界面８：受光領域 不純物：Ｃｄ 表面濃度：２×１０１８ｃＩｌｌ−３ ９：Ｐコンタクト領域 材質：ＴｉＰｔＡｕ合金 １０：ｎコンタクト領域 材質： Ａ ｕ Ｇ ｅ Ｎ ｉ合金 １１：パッシベーション膜 材質：ＳｉＮ 厚み＝１５００人 上記の層構造は、公知のＭＯＣＶＤ法によって形成され
る。
また、ガードリング領域７はＢｅのイオン注入によって
形成され、受光領域は、Ｃｄの気相拡散によって形成さ
れる。
形成され、受光領域は、Ｃｄの気相拡散によって形成さ
れる。
本実施例によって得られたＬｏ−Ｈｉ−Ｌｏ型ＡＰＤは
、後にレンズ等の光学部品を集積したパッケージに収納
され、逆バイアス電圧を印加して使用される。
、後にレンズ等の光学部品を集積したパッケージに収納
され、逆バイアス電圧を印加して使用される。
本実施例では、上記のように電界降下層５の濃度を６．
２ Ｘ １０ ”ｃｍ−３（ｎ型）、厚さを５００大と
しており、その結果、５．５Ｘ１０５ｖ／ａｍの電界降
下量を得ている。
２ Ｘ １０ ”ｃｍ−３（ｎ型）、厚さを５００大と
しており、その結果、５．５Ｘ１０５ｖ／ａｍの電界降
下量を得ている。
そして、その構成によれば、第２図からも明らかなとお
り、１００ＧＨｚ以上のＣＢ積を得ることができ、１０
Ｇ ｂ ／ ｓレンジの光フアイバ通信に対応可能な
半導体受光素子が得られる。また、Ｌｏ−Ｈｉ−Ｌｏ型
ＡＰＤであるため、製造時のばらつきに対してもある程
度のマージンが得られることから、高性能な半導体受光
素子を容易に得ることが出来る。
り、１００ＧＨｚ以上のＣＢ積を得ることができ、１０
Ｇ ｂ ／ ｓレンジの光フアイバ通信に対応可能な
半導体受光素子が得られる。また、Ｌｏ−Ｈｉ−Ｌｏ型
ＡＰＤであるため、製造時のばらつきに対してもある程
度のマージンが得られることから、高性能な半導体受光
素子を容易に得ることが出来る。
また、本実施例ではガードリング領域７が、電界降下層
５をその厚み方向に貫いて設けられている。
５をその厚み方向に貫いて設けられている。
この構成によれば、ガードリング領域７の耐圧が向上し
て受光領域８との耐圧差を大きくすることができる。
て受光領域８との耐圧差を大きくすることができる。
第５図に示す従来のＬｏ−Ｈｉ−Ｌｏ型ＡＰＤでは、ガ
ードリング領域７が電界降下層５の中間付近までしか導
入されていない。
ードリング領域７が電界降下層５の中間付近までしか導
入されていない。
上記従来技術であると、第３図に示すように電界降下層
５の濃度をＩＱ”Ｃ１１１−”以上にすると、ガードリ
ング領域の耐圧が２０Ｖ以下となって受光領域との耐圧
差を充分にとることができない。
５の濃度をＩＱ”Ｃ１１１−”以上にすると、ガードリ
ング領域の耐圧が２０Ｖ以下となって受光領域との耐圧
差を充分にとることができない。
しかし、本発明のようにガードリング領域７を電界降下
層５の全域にわたって形成すると、第３図からも明らか
なとおり、例えば電界降下層５の濃度を７ Ｘ Ｉ Ｏ
”ｃｍ−’程度とした場合であっても、３０■程度のガ
ードリング耐圧が得られる。
層５の全域にわたって形成すると、第３図からも明らか
なとおり、例えば電界降下層５の濃度を７ Ｘ Ｉ Ｏ
”ｃｍ−’程度とした場合であっても、３０■程度のガ
ードリング耐圧が得られる。
上記従来技術と本発明とのガードリング耐圧の差は１０
〜１５Ｖ程度であるが、電界降下層５を有するＡＰＤは
、動作電圧が低減されており、上記の如き程度の差であ
っても効果は大きい。
〜１５Ｖ程度であるが、電界降下層５を有するＡＰＤは
、動作電圧が低減されており、上記の如き程度の差であ
っても効果は大きい。
本発明と従来技術とでガードリング耐圧が異なる理由は
、以下のとおりである。
、以下のとおりである。
第４図（Ａ）に示すように、従来技術によるｐ型不純物
（ガードリングを構成する不純物）は、電界降下層の中
間部分にまでしか導入されておらず、電界降下層のｎ型
不純物が支配的である。
（ガードリングを構成する不純物）は、電界降下層の中
間部分にまでしか導入されておらず、電界降下層のｎ型
不純物が支配的である。
これに対して本発明によるｐ型不純物は、電界降下層の
厚み方向の全域にわたって導入されており、上記電界降
下層のｎ型不純物の支配力が緩和される。
厚み方向の全域にわたって導入されており、上記電界降
下層のｎ型不純物の支配力が緩和される。
そしてその結果、第４図（Ｂ）に示されるとおり、従来
技術の場合の電界降下層中の電界は、ｐ型不純物が実質
的に無視しえる程度にまで低下した付近から急激に減少
してしまうが、本発明の場合の電界降下層中の電界は、
ｐ型不純物がｎ型不純物の支配力を緩和する為、高い状
態を維持することが出来る。
技術の場合の電界降下層中の電界は、ｐ型不純物が実質
的に無視しえる程度にまで低下した付近から急激に減少
してしまうが、本発明の場合の電界降下層中の電界は、
ｐ型不純物がｎ型不純物の支配力を緩和する為、高い状
態を維持することが出来る。
ガードリング部の耐圧は、第４図（Ｂ）の実線の内側領
域の面積で表されるが、本発明によると、電界降下層中
の電界を高いまま維持できるので、その後方の遷移層あ
るいは光吸収層にも高い電界を伝達することカミ可能で
あり、上記面積を大きくとることができるのである。
域の面積で表されるが、本発明によると、電界降下層中
の電界を高いまま維持できるので、その後方の遷移層あ
るいは光吸収層にも高い電界を伝達することカミ可能で
あり、上記面積を大きくとることができるのである。
上記の如きガードリング領域の構成は、本発明において
は重要な構成である。本発明ではＣＢ積を向上するため
に電界降下層の電界降下量を４゜０Ｘ１０’ｖ／ｃｍ以
上としているが、そのためには、電界降下層の不純物濃
度を比較的大きくしなければならず、その結果、ガード
リング耐圧が低下するためである。
は重要な構成である。本発明ではＣＢ積を向上するため
に電界降下層の電界降下量を４゜０Ｘ１０’ｖ／ｃｍ以
上としているが、そのためには、電界降下層の不純物濃
度を比較的大きくしなければならず、その結果、ガード
リング耐圧が低下するためである。
しかしながら、上記ガードリングの構成は、本発明の必
須の構成では無く、ガードリング耐圧を充分にとること
が出来るのであれば、必ずしも設けなくとも良い。
須の構成では無く、ガードリング耐圧を充分にとること
が出来るのであれば、必ずしも設けなくとも良い。
以上詳細に説明したとおり、本発明によれば１、製造時
のばらつきに対しである程度のマージンが得られるＬｏ
−Ｈｉ−Ｌｏ’型ＡＰＤで高い周波数特性が得られるた
め、光フアイバ通信の１０Ｇｂ ／ ｓレンジへの展開
に対応したＡＰＤを実現することができる。
のばらつきに対しである程度のマージンが得られるＬｏ
−Ｈｉ−Ｌｏ’型ＡＰＤで高い周波数特性が得られるた
め、光フアイバ通信の１０Ｇｂ ／ ｓレンジへの展開
に対応したＡＰＤを実現することができる。
第１図は本発明の受光素子の構造を説明する図、第２図
は本発明による増倍領域長ｌａに対するＣＢ積を示す図
、第３図は本発明によるガードリング部の耐圧を説明す
る図、第４図は本発明のｐ型不純物の分布とガードリン
グ耐圧との関係を説明する図、第５図は従来の受光素子
の構造を説明する図である。 図において、 １・・・・・・・・・基板 ２・・・・・・・・・バッファ層 ３・・・・・・・・・光吸収層 ”４・・・・・・・・・遷移層 ５・・・・・・・・−電界降下層 ６ ・ ・ ・ ６ａ ・ ・ ７ ・ ・ ・ ８ ・ ・ ・ ９ ・ ・ ・ １０ ・ ・ ・ ｌ １ ・ ・ ・ である。 ウィンド層 増倍領域 ガードリング部 受光領域 Ｐコンタクト電極 ｎコンタクト電極 バンシベーション膜 本発明の受尤累子の横這を説明する間 第 図 ０．２ ０．４ ０．６０．８ 増倍領域長り久（μｍ） ４附セ明による増侶伶酌成長１ａに計するＣｒＢ積第 図 （Ａ） 水ご ＣＢ） 深さ 第 （２）
は本発明による増倍領域長ｌａに対するＣＢ積を示す図
、第３図は本発明によるガードリング部の耐圧を説明す
る図、第４図は本発明のｐ型不純物の分布とガードリン
グ耐圧との関係を説明する図、第５図は従来の受光素子
の構造を説明する図である。 図において、 １・・・・・・・・・基板 ２・・・・・・・・・バッファ層 ３・・・・・・・・・光吸収層 ”４・・・・・・・・・遷移層 ５・・・・・・・・−電界降下層 ６ ・ ・ ・ ６ａ ・ ・ ７ ・ ・ ・ ８ ・ ・ ・ ９ ・ ・ ・ １０ ・ ・ ・ ｌ １ ・ ・ ・ である。 ウィンド層 増倍領域 ガードリング部 受光領域 Ｐコンタクト電極 ｎコンタクト電極 バンシベーション膜 本発明の受尤累子の横這を説明する間 第 図 ０．２ ０．４ ０．６０．８ 増倍領域長り久（μｍ） ４附セ明による増侶伶酌成長１ａに計するＣｒＢ積第 図 （Ａ） 水ご ＣＢ） 深さ 第 （２）
Claims (4)
- （１）ＩｎＰよりなる一導電型の基板と、 前記基板上設けられ、ＩｎＧａＡｓよりなる一導電型の
光吸収層と、 前記光吸収層上に設けられ、ＩｎＰよりなる一導電型の
電界降下層と、 前記電界降下層上に設けられ、ＩｎＰよりなり、且つ前
記電界降下層より濃度の低い一導電型のウインド層と、 前記ウインド層内に設けられ、前記電界降下層との間に
増倍領域となるウインド層が残留する深さにて形成され
た反対導電型の受光領域と、を有し、前記電界降下層に
おける電界降下量は４×１０＾５ｖ／ｃｍ以上であり、
且つ前記増倍領域となるウインド層の厚みが０．５μｍ
以下であることを特長とする半導体受光素子。 - （２）前記受光領域の周辺には、前記ウインド層からそ
の直下の前記電界降下層の膜厚方向全域にわたって形成
され、且つ前記電界降下層の一導電型濃度を実質的に低
下する濃度をもって形成された反対導電型のガードリン
グ領域が設けられてなることを特長とする請求項（１）
記載の半導体受光素子。 - （３）前記光吸収層と電界降下層との間には、前記光吸
収層と電界降下層の中間のバンドギャップを有する遷移
層が設けられてなることを特長とする請求項（１）また
は（２）記載の半導体受光素子。 - （４）前記遷移層は、その内部で光吸収層側のバンドギ
ャップから電界降下層側のバンドギャップへと順次変化
することを特長とする請求項（３）記載の半導体受光素
子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2072349A JPH03270277A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 半導体受光素子 |
| EP91104239A EP0448041A1 (en) | 1990-03-20 | 1991-03-19 | Avalanche photodiodes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2072349A JPH03270277A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03270277A true JPH03270277A (ja) | 1991-12-02 |
Family
ID=13486743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2072349A Pending JPH03270277A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 半導体受光素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0448041A1 (ja) |
| JP (1) | JPH03270277A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6350998B1 (en) | 1998-06-24 | 2002-02-26 | Nec Corporation | Ultraspeed low-voltage drive avalanche multiplication type semiconductor photodetector |
| JP2014229808A (ja) * | 2013-05-24 | 2014-12-08 | 日本電信電話株式会社 | アバランシェフォトダイオード |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2682253B2 (ja) * | 1991-04-18 | 1997-11-26 | 三菱電機株式会社 | アバランシェ・フォトダイオード及びその製造方法 |
| FR3053837B1 (fr) * | 2016-07-08 | 2018-08-24 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Structure du type photodiode a avalanche et procede de fabrication d'une telle structure |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5793585A (en) * | 1980-12-02 | 1982-06-10 | Fujitsu Ltd | Semiconductor photoreceiving element |
| CA1228661A (en) * | 1984-04-10 | 1987-10-27 | Rca Inc. | Avalanche photodetector |
| GB8817886D0 (en) * | 1988-07-27 | 1988-09-01 | British Telecomm | Avalanche photodiode structure |
-
1990
- 1990-03-20 JP JP2072349A patent/JPH03270277A/ja active Pending
-
1991
- 1991-03-19 EP EP91104239A patent/EP0448041A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6350998B1 (en) | 1998-06-24 | 2002-02-26 | Nec Corporation | Ultraspeed low-voltage drive avalanche multiplication type semiconductor photodetector |
| JP2014229808A (ja) * | 2013-05-24 | 2014-12-08 | 日本電信電話株式会社 | アバランシェフォトダイオード |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0448041A1 (en) | 1991-09-25 |
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