JPH0338887A - 半導体受光素子 - Google Patents

半導体受光素子

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JPH0338887A
JPH0338887A JP1174849A JP17484989A JPH0338887A JP H0338887 A JPH0338887 A JP H0338887A JP 1174849 A JP1174849 A JP 1174849A JP 17484989 A JP17484989 A JP 17484989A JP H0338887 A JPH0338887 A JP H0338887A
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JP
Japan
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light absorption
absorption layer
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light
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JP1174849A
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Masao Makiuchi
正男 牧内
Akira Furuya
章 古谷
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (概要) 半導体受光素子に係り、特にI) I Nフォトダイオ
ードるこ関し 高光入力に対して低電圧でも高速応答が可能なPINフ
ォトダイオードを実現することを目的とし。
〔1〕光吸収層と、該光吸収層の両側に接合するN層と
P層とを含み、該光吸収層は該Nrr4との接合面から
内部に向かって徐々に濃度を減ずるn型不純物を含み且
つ該P層との接合面から内部にl’iilかって徐々に
濃度を滅するp型不純物を含む半導体受光素子、及び〔
2〕光吸収層と、該光吸収層の両側に接合するN層とP
層とを含み、該光吸収層は該P層との接合面の近傍にn
+領域もつ半導体受光素子により構成する。
(産業上の利用分野〕 本発明は半導体受光素子に係り、特にPINフォトダイ
オードに関する。
半導体受光素子としてAPD、I)INフォトダイオー
ドが広範囲に使用されている。
この中で、  LAN (Local Area Ne
twork)や−般家庭の光フアイバ応用製品への半導
体受光素子の導入を考えた場合2例えば30乃至50V
といった高電圧でしか動作しないAPDよりも1例えば
5乃至6■といった低電圧で動作するPINIォトダイ
オードの方が有望である。
その場合5高光入力に対して低電圧でも高速応答が可能
であるように、従来の特性を改善することが要求される
(従来の技術) 第7図はInP/ InGaAs系の従来のPINIォ
トダイオ−1のエネルギーバンド図の一例である。
このようなPINIォトダイオードではInGaAsの
光吸収層がドープ濃度I X 10”cm −”以下の
n型半導体で作られ、はとんど真性半導体に近くドープ
濃度が低いために光吸収層InGaAs内の電界分布は
フラソトになっている。
ところで、従来構造のI) I Nフ第1・ダイオード
では1例えば1mW以上の高光入力に対して1例えば5
乃至6■といった低電圧では高速応答が困難である。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、光吸収層内部で不純物濃度の分布を変えるこ
とにより、エネルギーバンド構造や電界強度分布を変え
、高光入力に対して低電圧で高速応答を可能ならしめる
構造のPINIォトダイオードを提供することを目的と
する。
〔課題を解決するための手段〕
第1図及び第2図は本発明の半導体受光素子I及びHの
断面図であり、1は半導体基板、2はバッファ層でN層
、3は光吸収層、31は光吸収層であってn”領域、3
2ば光吸収層であってn ’ 6W域。
4はキャップ層、5はZnドープInPP層P層、6は
保護膜、61は無反射コート膜57.8は電極を表す。
上記課題は、〔I〕光吸収層3と、該光吸収層3の両側
に接合するN層2と1層5とを含み、該光吸収層3は該
N層2との接合面から内部に向かって徐々乙こ濃度を減
ずるn型不純物を含み且つ該1層5との接合面から内部
に向かって徐々に濃度を減ずるp型不純物を含む半導体
受光素子、及び〔2]光吸収層3と、該光吸収層3の両
側に接合するN層2と1層5とを含み、該光吸収層3は
該1層5との接合面の近傍にn゛型不純物領域32をも
つ半導体受光素子によって解決される。
(作用] (1)本発明では、光吸収層3はN層2との接合面から
内部に向かって徐々に濃度を減ずるn型不純物を含み且
つ1層5との接合面から内部に向かって徐々に濃度を減
ずるp型不純物を含む。
第3図にこのような半導体受光素子の不純物濃度分布の
例を示す。光吸収層3では1層5例のp型からN層2例
のn型に向かって不純物濃度が連続的に変化している。
第4図にこの様な不純物濃度分布をもつ半導体受光素子
のエネルギーバンド図を示す。この図は外部からバイア
ス電圧を印加しない状態のエネルギーバンド図であるが
、バイアス電圧を印加しない状態でも光吸収層3のエネ
ルギーバンドには電子と正孔の対を発生できるような傾
斜が生し、あたかもバイアス電圧が印加されたと同様の
内部電圧が生しる。それゆえ、外部から印加する電圧が
低くても内部電圧の分が付加され2高光人力に対して低
電圧で高速応答が可能となる。
〔2〕本発明では、光吸収層3は1層5との接合面の近
傍にn″領域32を設けている。
このような半導体受光素子の不純物濃度分布を第5図に
、電界強度分布を第6図に示す。
光吸収層3に発生した電子と正孔の対がそれぞれN側電
極、P側電極に引かれて移動する時、電子と正孔の移動
度は電子の方が大きく、光吸収層3のP層側では正孔の
排出速度がN層側での電子の排出速度より小さいので正
孔がたまりやすくそれが一種の空間電荷となり、その結
果、高速応答を妨りろ。この傾向は、低容里化のために
n型基板側から光を入射する構造(第2図)のPTNフ
ォトタイオードでは特に著しい。
そこで、第5図に見るように1層5との接合面の近傍に
n+域32を設ける。そうすれば光吸収層3には第6図
に見るような電界強度分布を生しn+域32では電界強
度が大きくなる。従って。
光吸収によって生した電子と正札の対のうち、正札は強
くP層側へ引き寄せられる。その結果、P層側に正孔が
たまるということがなくなって正孔と電子のバランスが
とれ、高光入力に対して高速応答が得られる。
(実施例] 以下1本発明の実施例について説明する。
実施例I:第1図に示した半導体受光装置Iの構造を実
現する具体例について説明する。
半導体基板1としてn”−1nP基板を用い、その」−
に同し;<n”−1nPのバッファ層2を成長する。
バッファ層2の上にInGaAsの光吸収層3を成長す
る。その成長の初期にn型不純物としてSlを1×10
 l 6 c m−2以上添加し、光吸収層3の層厚の
増加とともにその量を徐々に減少し光吸収層3の層厚が
1.5 μmのところでゼロとし、つづいてn型不純物
としてZnをゼ1コから徐々に増加して添加し光吸収層
3の成長の最終段階ではI X I O”cm−3以上
とする。
次に、キャップ層4としてn−−1nP層4を成長する
各層の厚さと不純物量は次の如くである。
1、基板    n ’ −1nP     350 
u m(I X 10 ”cm−’Siドープ)2、バ
ッファ層 n ’ −1nP   1.5〜2 tl 
m(I X 1018cm−33i トープ)3、光吸
収層 Si、ZnトープInGaAs2〜3μm 4、キャップ層 n−−InP      I μm(
I X 1016cm−35i トープ)次に、−1−
ヤソプ層4の上にSiNの保護膜6を形威し、 Znを
拡散する領域のSiNをエツチングして取り除き、Zn
を拡散して1層5を形成する。
次いで、全所にSiNの無反射コート膜61を形成する
最後に、無反射コート膜を一部除去して2層5上にP側
電極7.n’ −1nP基板1下にN側電極8を形成す
る。
第1図にはP層側から光を照射する構造を示したが、N
層側から照射するように電極7,8を形成することもで
きる。
実施例1:次に5本発明の半導体受光素子■の構造を実
現する具体例について説明する。
半導体基板1としてn’−1nP基板を用い、その上に
同しく n ” −1nPのバッファ層2を成長する。
バッファ層2の上に、  n−−4nGaAsのn−領
域31を形成する。n−領域31の上にn ’ −1n
GaAsのn+域32を形成する。n−領域31とn+
域32は光吸収層3となる。
次に、キャップ層4としてn−4nP層4を成長する。
各層の厚さと不純物量は次の如くである。
1 、 基牟反         n”  −1nP 
        350  ttm(I X I Ol
l1cm−33iドープ)2、バッファ層 n ” −
fnP   1.5〜2 // m(I X 1018
cm−’Siドープ)31、n−領域 n−−1nGa
As    2  ttm32、n’領領域n ’ −
InGaAs 0.1〜0.5 u m(5X 101
6〜l X 10 ”cm−JSiドープ)4、キャッ
プ層 n−4nP     I  μm(I X 10
 ”cm−”Siドープ)次に、キャップ層4の上にS
iNの保護膜6を形威し、 Znを拡散する領域のSi
Nをエツチングして取り除き、 Znを拡散して1層5
を形成する。
次いで、 ZnをドープしたInPの2層5上にP側電
極7.n’ −InP基板1下の光を入射する部分を除
く領域にN側電極8を形成する。
さらに、n’−InP基板1の光を入射する部分にSi
Nの1!■(反71寸コート膜6■を形成する。
第2図にはN層側から光を照射する構造を示したが、P
層側から照躬するように電極7,8を形成することもで
きる。
かくして、5乃至6vのバイアス電圧で高光入力に対し
て高速応答が可能な半導体受光素子が実現する。
〔発明の効果〕
以上説明した様に1本発明によれば、光吸収層の不純物
濃度分布を特定の分布に設定することにより、高光入力
に対して低バイアス電圧で高速応答が得られるPINI
ォトダイオード;f:提供することかできる。
【図面の簡単な説明】
第1111本発明の半導体受光素子1の断面図第2図は
本発明の半導体受光素子Hの断面図。 第3図は半導体受光素子Iの不純物濃度分布第4図は半
導体受光素子fのエネルギーバンド第5図は半導体受光
素子11の不純物濃度分i−i第6図は゛半導体受光素
子11の電界強度分布第7図は従来のPINフォトダイ
オ=I・のエネルギーバンド図 である。図において。 ]は半導体基板であってn’−1nP基板。 2はバッファ層でありN層であってn’−InP3は光
吸収層であってInGaAs 31ば光吸収層でありn−領域であってn−−1nGa
As 32は光吸収層でありn’6il域であってn ″ −
1nGaAs /1番11キャンプ層であってn−−1nP5はl)層
であってZnドープInP 6は保護膜 G ] It 無反U+t :r −l・JIS!7は
電極であってP側電極。 8は電極であってN側電極 平導体受#−末子王の不Hソ(支)濃癒勿−を半萼イ木
受光覧子■の千靴物濃崖ゲ炸 P層 光吸ぜA 隋屑 キ褥体妃光党ふ工つL矛Jし考゛−パンY図算 ヰ 閉 千導a愛飼目江0礪解弦わ殉 ダ 閉 従来のPINフオトタ゛ イオード′の1ネルA゛゛−バンド′図蓄 ワ 圓 −F+、/LR−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 〔1〕光吸収層(3)と、該光吸収層(3)の両側に接
    合するN層(2)とP層(5)とを含み、該光吸収層(
    3)は該N層(2)との接合面から内部に向かって徐々
    に濃度を減ずるn型不純物を含み且つ該P層(5)との
    接合面から内部に向かって徐々に濃度を減ずるp型不純
    物を含むことを特徴とする半導体受光素子。 〔2〕光吸収層(3)と、該光吸収層(3)の両側に接
    合するN層(2)とP層(5)とを含み、該光吸収層(
    3)は該P層(5)との接合面の近傍にn^+領域(3
    2)をもつことを特徴とする半導体受光素子。
JP1174849A 1989-07-06 1989-07-06 半導体受光素子 Pending JPH0338887A (ja)

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Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05160426A (ja) * 1991-12-06 1993-06-25 Nec Corp 半導体受光素子
JP2009206499A (ja) * 2008-02-01 2009-09-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 受光素子、受光素子アレイおよびそれらの製造方法
WO2010029813A1 (ja) * 2008-09-11 2010-03-18 住友電気工業株式会社 撮像装置、視界支援装置、暗視装置、航海支援装置および監視装置
WO2010032553A1 (ja) * 2008-09-22 2010-03-25 住友電気工業株式会社 食品品質検査装置、食品成分検査装置、異物成分検査装置、食味検査装置および変移状態検査装置
WO2010073768A1 (ja) * 2008-12-26 2010-07-01 住友電気工業株式会社 受光素子、受光素子アレイおよびそれらの製造方法
WO2010073769A1 (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 住友電気工業株式会社 生体成分検出装置
JP2010151690A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 気体モニタリング装置、燃焼状態モニタリング装置、経年変化モニタリング装置、および不純物濃度モニタリング装置
JP2011101046A (ja) * 2011-01-21 2011-05-19 Sumitomo Electric Ind Ltd 撮像装置、視界支援装置、暗視装置、航海支援装置および監視装置
JP2011137836A (ja) * 2011-03-17 2011-07-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 水分検出装置、生体中水分検出装置、自然産物中水分検出装置、および製品・材料中水分検出装置
JP2011146725A (ja) * 2011-02-21 2011-07-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 食品品質検査装置、食品成分検査装置、異物成分検査装置、食味検査装置および変移状態検査装置
JP2011151401A (ja) * 2011-02-21 2011-08-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 生体成分検出装置
US7999231B2 (en) 2008-08-29 2011-08-16 Sumitomo Electric Inductries, Ltd. Moisture detector, biological body moisture detector, natural product moisture detector, and product/material moisture detector
US9130083B2 (en) 2012-11-05 2015-09-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor light receiving device and light receiving apparatus
JP2015170686A (ja) * 2014-03-06 2015-09-28 日本電信電話株式会社 アバランシェフォトダイオード
CN105097964A (zh) * 2015-07-21 2015-11-25 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种有源区高斯掺杂型pπn紫外探测器
JP2017204561A (ja) * 2016-05-11 2017-11-16 株式会社東芝 光検出器、光検出装置、およびライダー装置
US11476382B2 (en) 2021-01-26 2022-10-18 Lumentum Japan, Inc. Semiconductor light-receiving element
US11916161B2 (en) 2021-01-26 2024-02-27 Lumentum Japan, Inc. Semiconductor light-receiving element

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05160426A (ja) * 1991-12-06 1993-06-25 Nec Corp 半導体受光素子
JP2009206499A (ja) * 2008-02-01 2009-09-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 受光素子、受光素子アレイおよびそれらの製造方法
JP2011101032A (ja) * 2008-02-01 2011-05-19 Sumitomo Electric Ind Ltd 受光素子、受光素子アレイおよびそれらの製造方法
US8188559B2 (en) 2008-02-01 2012-05-29 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Light-receiving element and light-receiving element array
JP4662188B2 (ja) * 2008-02-01 2011-03-30 住友電気工業株式会社 受光素子、受光素子アレイおよびそれらの製造方法
US8729527B2 (en) 2008-02-01 2014-05-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Light-receiving element, light-receiving element array, method for manufacturing light-receiving element and method for manufacturing light-receiving element array
US7999231B2 (en) 2008-08-29 2011-08-16 Sumitomo Electric Inductries, Ltd. Moisture detector, biological body moisture detector, natural product moisture detector, and product/material moisture detector
JP2010067861A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 撮像装置、視界支援装置、暗視装置、航海支援装置および監視装置
US8564666B2 (en) 2008-09-11 2013-10-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Image pickup device, visibility support apparatus, night vision device, navigation support apparatus, and monitoring device
US8243139B2 (en) 2008-09-11 2012-08-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Image pickup device, visibility support apparatus, night vision device, navigation support apparatus, and monitoring device
WO2010029813A1 (ja) * 2008-09-11 2010-03-18 住友電気工業株式会社 撮像装置、視界支援装置、暗視装置、航海支援装置および監視装置
JP2010074099A (ja) * 2008-09-22 2010-04-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 食品品質検査装置、食品成分検査装置、異物成分検査装置、食味検査装置および変移状態検査装置
WO2010032553A1 (ja) * 2008-09-22 2010-03-25 住友電気工業株式会社 食品品質検査装置、食品成分検査装置、異物成分検査装置、食味検査装置および変移状態検査装置
US8546758B2 (en) 2008-09-22 2013-10-01 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Food quality examination device, food component examination device, foreign matter component examination device, taste examination device, and changed state examination device
WO2010073769A1 (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 住友電気工業株式会社 生体成分検出装置
US8373156B2 (en) 2008-12-22 2013-02-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Biological component detection device
US8624189B2 (en) 2008-12-25 2014-01-07 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Gas monitoring device, combustion state monitoring device, secular change monitoring device, and impurity concentration monitoring device
JP2010151690A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 気体モニタリング装置、燃焼状態モニタリング装置、経年変化モニタリング装置、および不純物濃度モニタリング装置
WO2010073768A1 (ja) * 2008-12-26 2010-07-01 住友電気工業株式会社 受光素子、受光素子アレイおよびそれらの製造方法
JP2011101046A (ja) * 2011-01-21 2011-05-19 Sumitomo Electric Ind Ltd 撮像装置、視界支援装置、暗視装置、航海支援装置および監視装置
JP2011151401A (ja) * 2011-02-21 2011-08-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 生体成分検出装置
JP2011146725A (ja) * 2011-02-21 2011-07-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 食品品質検査装置、食品成分検査装置、異物成分検査装置、食味検査装置および変移状態検査装置
JP2011137836A (ja) * 2011-03-17 2011-07-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 水分検出装置、生体中水分検出装置、自然産物中水分検出装置、および製品・材料中水分検出装置
US9130083B2 (en) 2012-11-05 2015-09-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor light receiving device and light receiving apparatus
JP2015170686A (ja) * 2014-03-06 2015-09-28 日本電信電話株式会社 アバランシェフォトダイオード
CN105097964A (zh) * 2015-07-21 2015-11-25 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种有源区高斯掺杂型pπn紫外探测器
JP2017204561A (ja) * 2016-05-11 2017-11-16 株式会社東芝 光検出器、光検出装置、およびライダー装置
US11476382B2 (en) 2021-01-26 2022-10-18 Lumentum Japan, Inc. Semiconductor light-receiving element
US11916161B2 (en) 2021-01-26 2024-02-27 Lumentum Japan, Inc. Semiconductor light-receiving element

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