JPH039578A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH039578A JPH039578A JP1142882A JP14288289A JPH039578A JP H039578 A JPH039578 A JP H039578A JP 1142882 A JP1142882 A JP 1142882A JP 14288289 A JP14288289 A JP 14288289A JP H039578 A JPH039578 A JP H039578A
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- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 title abstract 2
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- 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】
〔概要〕
信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を改善した半導体受光素子に関
し、 簡単な手段を採ることに依って暗電流の低減が可能であ
るようにし、もって、Ｓ／Ｎを向上させることを目的と
し、 一導電型化合物半導体基板（或いは層）と一導電型化合
物半導体光吸収層との間、或いは、該一導電型化合物半
導体光吸収層と一導電型化合物半導体ウィンドウ層との
間、或いは、その両方に該一導電型化合物半導体光吸収
層に比較して高いキャリヤ濃度をもつ一導電型化合物半
導体電界緩和膜を介挿するように構成する。
し、 簡単な手段を採ることに依って暗電流の低減が可能であ
るようにし、もって、Ｓ／Ｎを向上させることを目的と
し、 一導電型化合物半導体基板（或いは層）と一導電型化合
物半導体光吸収層との間、或いは、該一導電型化合物半
導体光吸収層と一導電型化合物半導体ウィンドウ層との
間、或いは、その両方に該一導電型化合物半導体光吸収
層に比較して高いキャリヤ濃度をもつ一導電型化合物半
導体電界緩和膜を介挿するように構成する。
本発明は、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を改善した半導体受
光素子に関する。
光素子に関する。
光通信システムに於いて、半導体受光素子は重要な要素
になっていることは云うまでもない。また、光通信シス
テムに於ける光信号の伝送路である石英系光ファイバは
、波長１．５５ｒμｍ〕の光に対して損失が極小になる
為、光通信用の半導体受光素子としては、当該波長の光
に高感度であるものが要求されている。
になっていることは云うまでもない。また、光通信シス
テムに於ける光信号の伝送路である石英系光ファイバは
、波長１．５５ｒμｍ〕の光に対して損失が極小になる
為、光通信用の半導体受光素子としては、当該波長の光
に高感度であるものが要求されている。
一般に、ｐｉｎフォトダイオードは、高速性に優れ、且
つ、低雑音であることから、前記した半導体受光素子と
しての資質を備えている。また、前記波長に対応するｐ
ｉｎフォトダイオードとしては、ＩｎＰ及びＩ ｎＧａ
Ａｓを材料とするものが知られている。
つ、低雑音であることから、前記した半導体受光素子と
しての資質を備えている。また、前記波長に対応するｐ
ｉｎフォトダイオードとしては、ＩｎＰ及びＩ ｎＧａ
Ａｓを材料とするものが知られている。
第４図は基本的なｐｉｎフォトダイオニドの構成を説明
する為の要部切断側面図を表している。
する為の要部切断側面図を表している。
図に於いて、
１はｎ型！ｎＰ基板、
２はｎ型１ｎＧａＡｓ光吸収層、
３はｎ型１ｎＰウィンドウ層、
４はｐ＋型不純物拡散領域、
５はＡ ｕ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕからなるｐ側電極、６
はＡ ｕ Ｇ ｅ ／ Ａ ｕからなるｎ側電極をそれ
ぞれ示している。
はＡ ｕ Ｇ ｅ ／ Ａ ｕからなるｎ側電極をそれ
ぞれ示している。
このｐｉｎフォトダイオードを動作させる場合、ｐ側電
極５及びｎ側電極６間に逆バイアス電圧を印加しておく
ものとする。その状態で、光が入射してｎ型ＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層２に達すると、そこで正孔及び電子が発生し
、そのうち、正札は一側電極、即ち、ｐ側電極５に、ま
た、電子は＋側電極、即ち、ｎ側電極６にそれぞれ流れ
、光電流Ｉ、が発生するものである。
極５及びｎ側電極６間に逆バイアス電圧を印加しておく
ものとする。その状態で、光が入射してｎ型ＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層２に達すると、そこで正孔及び電子が発生し
、そのうち、正札は一側電極、即ち、ｐ側電極５に、ま
た、電子は＋側電極、即ち、ｎ側電極６にそれぞれ流れ
、光電流Ｉ、が発生するものである。
第４図について説明したｐｉｎフォトダイオードに於け
るＳ／Ｎは、光電流■、及び光の入射がないときにも流
れる暗電流■４を用い、次のように表される。
るＳ／Ｎは、光電流■、及び光の入射がないときにも流
れる暗電流■４を用い、次のように表される。
ｅ：電子と正孔の電荷
Ｂ：周波数帯域
にニボルツマン定数
Ｔ：温度
Ｒ，：次段増幅器の等価抵抗
前記したように、ｐｉｎフォトダイオードのＳ／Ｎは優
れている部類に属するのであるが、これは出来る限り大
きいに越したことはない。通常、Ｓ／Ｎを大きくする為
には、暗電流Ｉ４を光電流Ｉ、に比較して充分に小さく
すると良いのであるが、従来の技術に依って得られるｐ
ｉｎフォトダイオードの暗電流Ｉ４は小さいとは言えな
い。
れている部類に属するのであるが、これは出来る限り大
きいに越したことはない。通常、Ｓ／Ｎを大きくする為
には、暗電流Ｉ４を光電流Ｉ、に比較して充分に小さく
すると良いのであるが、従来の技術に依って得られるｐ
ｉｎフォトダイオードの暗電流Ｉ４は小さいとは言えな
い。
第５図は第４図に見られるｐｉｎフォトダイオードの中
心線に沿う電界分布を表す線図であり、横軸にはｐ１ｎ
フォトダイオードの表面からの深さ、また、縦軸には電
界強度をそれぞれ採っである。
心線に沿う電界分布を表す線図であり、横軸にはｐ１ｎ
フォトダイオードの表面からの深さ、また、縦軸には電
界強度をそれぞれ採っである。
第６図は第４図に見られるｐｉｎフォトダイオードに於
ける暗電流の印加電圧依存性を表す線図であり、横軸に
は印加電圧を、また、縦軸には暗電流（対数）をそれぞ
れ採っである。
ける暗電流の印加電圧依存性を表す線図であり、横軸に
は印加電圧を、また、縦軸には暗電流（対数）をそれぞ
れ採っである。
このｐｉｎフォトダイオードに於いては、ｎ型ＩｎＰ基
板１とｎ型１ｎＧａＡｓ光吸収層２との界面にｐ＋型不
純物拡散領域４及びｎ型１ｎＧａＡｓ光吸収層２で生成
されたｐｎ接合から延び出た空乏層が到達すると暗電流
Ｉｄは急激に増加する。
板１とｎ型１ｎＧａＡｓ光吸収層２との界面にｐ＋型不
純物拡散領域４及びｎ型１ｎＧａＡｓ光吸収層２で生成
されたｐｎ接合から延び出た空乏層が到達すると暗電流
Ｉｄは急激に増加する。
これは、異種半導体接合面に存在する不純物準位を介し
て発生する電子及び正孔が電界でドリフトされ、暗電流
１．となることに起因している。
て発生する電子及び正孔が電界でドリフトされ、暗電流
１．となることに起因している。
また、ｎ型１ｎＧａＡｓ光吸収層２とｎ型ＩｎＰウィン
ドウ層３との界面にも電界が加わることから、この界面
も暗電流■４が発生する因子となる。
ドウ層３との界面にも電界が加わることから、この界面
も暗電流■４が発生する因子となる。
本発明は、簡単な手段を採ることに依って暗電流の低減
が可能であるようにし、もって、Ｓ／Ｎを向上させよう
とする。
が可能であるようにし、もって、Ｓ／Ｎを向上させよう
とする。
前記した問題を解消するには、異種半導体接合面に電界
が加わらない構成にすれば良い。
が加わらない構成にすれば良い。
従って、本発明の半導体受光素子では、一導電型化合物
半導体基板或いは層（例えばｎ型１ｎＰ基板１）と、
該−環電型化合物半導体基板上に形成された一導電型化
合物半導体電界緩和膜（例えばｎ型１ｎＧａＡｓ電界緩
和膜７）と、該一導電型化合物半導体電界緩和膜上に形
成された一導電型化合物半導体光吸収層（例えばｎ型１
ｎＧａＡｓＧａＡｓ光吸収層液一導電型化合物半導体
光吸収層上に形成された一導電型化合物半導体ウィンド
ウ層（例えばｎ型ＩｎＰウィンドウＪｌｉｉ３）とを備
えてなり、前記一導電型化合物半導体電界緩和膜のキャ
リヤ濃度は前記一導電型化合物半導体光吸収層に比較し
て高くしであるか、或いは、一導電型化合物半導体基板
（或いは層）と、該一導電型化合物半導体基板（或いは
層）上に形成された一導電型化合物半導体光吸収層と、
該一導電型化合物半導体光吸収層上に形成された一導電
型化金物半導体電界緩和膜（例えばｎ型１ｎＧａＡｓ電
界緩和膜７′）と、該一導電型化合物半導体電界緩和膜
上に形成された一導電型化合物半導体ウィンドウ層とを
備えてなり、前記一導電型化合物半導体電界緩和膜のキ
ャリヤ濃度は前記一導電型化合物半導体光吸収層に比較
して高くしである。
半導体基板或いは層（例えばｎ型１ｎＰ基板１）と、
該−環電型化合物半導体基板上に形成された一導電型化
合物半導体電界緩和膜（例えばｎ型１ｎＧａＡｓ電界緩
和膜７）と、該一導電型化合物半導体電界緩和膜上に形
成された一導電型化合物半導体光吸収層（例えばｎ型１
ｎＧａＡｓＧａＡｓ光吸収層液一導電型化合物半導体
光吸収層上に形成された一導電型化合物半導体ウィンド
ウ層（例えばｎ型ＩｎＰウィンドウＪｌｉｉ３）とを備
えてなり、前記一導電型化合物半導体電界緩和膜のキャ
リヤ濃度は前記一導電型化合物半導体光吸収層に比較し
て高くしであるか、或いは、一導電型化合物半導体基板
（或いは層）と、該一導電型化合物半導体基板（或いは
層）上に形成された一導電型化合物半導体光吸収層と、
該一導電型化合物半導体光吸収層上に形成された一導電
型化金物半導体電界緩和膜（例えばｎ型１ｎＧａＡｓ電
界緩和膜７′）と、該一導電型化合物半導体電界緩和膜
上に形成された一導電型化合物半導体ウィンドウ層とを
備えてなり、前記一導電型化合物半導体電界緩和膜のキ
ャリヤ濃度は前記一導電型化合物半導体光吸収層に比較
して高くしである。
前記手段を採ることに依り、一導電型化合物半導体光吸
収層及びそれとは異なる種類の半導体層との接合界面に
加わる電界は緩和され、従って、暗電流は少なくなり、
その結果、Ｓ／Ｎは向上するから、更なる低雑音化を実
現することが可能になる。
収層及びそれとは異なる種類の半導体層との接合界面に
加わる電界は緩和され、従って、暗電流は少なくなり、
その結果、Ｓ／Ｎは向上するから、更なる低雑音化を実
現することが可能になる。
第１図は本発明一実施例を説明する為の要部切断側面図
を表し、第４図に於いて用いた記号と同記号は同部分を
示すか或いは同じ意味を持つものとする。
を表し、第４図に於いて用いた記号と同記号は同部分を
示すか或いは同じ意味を持つものとする。
本実施例が第４図に見られ従来例と相違する点は、ｎ型
１ｎＰ基板１とｎ型１ｎＧａＡｓ光吸収層２との界面に
高不純物濃度のｎ型１ｎＧａＡｓ電界緩和膜７を介在さ
せたことである。
１ｎＰ基板１とｎ型１ｎＧａＡｓ光吸収層２との界面に
高不純物濃度のｎ型１ｎＧａＡｓ電界緩和膜７を介在さ
せたことである。
このｎ型ＩｎＧａＡｓ電界緩和膜７に於ける不純物濃度
は例えば５Ｘ１０”（ｃｍづ）、また、厚さは例えば０
．２ 〔μｍ〕程度である。
は例えば５Ｘ１０”（ｃｍづ）、また、厚さは例えば０
．２ 〔μｍ〕程度である。
因に、ｎ型１ｎＰ基板１の不純物濃度はＩ Ｘ １０
” （ｅｌｌ−’）、 ｎ型１ｎＧａＡｓ光吸収Ｎ２の不純物濃度はＩ Ｘ １
０ ” （ｃｍ−３）、 ｎ型ＩｎＰウィンドウ層３の不純物濃度はＩ Ｘ １０
１ｔｈ（ｅｌｌ−”） であって、ｎ型［ｎＧａＡｓＧａＡｓ光吸収層液るとｎ
型！ｎＣｒａＡｓ膜７は高不純物濃度である。
” （ｅｌｌ−’）、 ｎ型１ｎＧａＡｓ光吸収Ｎ２の不純物濃度はＩ Ｘ １
０ ” （ｃｍ−３）、 ｎ型ＩｎＰウィンドウ層３の不純物濃度はＩ Ｘ １０
１ｔｈ（ｅｌｌ−”） であって、ｎ型［ｎＧａＡｓＧａＡｓ光吸収層液るとｎ
型！ｎＣｒａＡｓ膜７は高不純物濃度である。
第２図は第１図に見られる本発明一実施例のｐｉｎフォ
トダイオードの中心線に沿う電界分布を表す線図であり
、横軸にはｐｉｎフォトダイオードに於けるｎ型１ｎＧ
ａＡｓ光吸収層２の表面からの深さ、また、縦軸には電
界強度をそれぞれ採っである。
トダイオードの中心線に沿う電界分布を表す線図であり
、横軸にはｐｉｎフォトダイオードに於けるｎ型１ｎＧ
ａＡｓ光吸収層２の表面からの深さ、また、縦軸には電
界強度をそれぞれ採っである。
図から明らかなように、ｎ型１ｎＰ基板１とｎ型１ｎＧ
ａＡｓ光吸収層２との間に介挿したｎ型ＩｎＧａＡｓ電
界緩和膜７に於いてはキャリヤ濃度が高い為、電界強度
は急激に立ち下がり、ヘテロ界面、即ち、ｎ型１ｎＧａ
Ａｓ電界緩和膜７とｎ型ｒｎＰ基板１との界面には電界
が加わらないようにすることができ、従って、そこでの
暗電流が少なくなる。
ａＡｓ光吸収層２との間に介挿したｎ型ＩｎＧａＡｓ電
界緩和膜７に於いてはキャリヤ濃度が高い為、電界強度
は急激に立ち下がり、ヘテロ界面、即ち、ｎ型１ｎＧａ
Ａｓ電界緩和膜７とｎ型ｒｎＰ基板１との界面には電界
が加わらないようにすることができ、従って、そこでの
暗電流が少なくなる。
第３図は本発明に於ける他の実施例を説明する為の要部
切断側面図を表し、第１図及び第４図に於いて用いた記
号と同記号は同部分を示すが或いは同じ意味を持つもの
とする。
切断側面図を表し、第１図及び第４図に於いて用いた記
号と同記号は同部分を示すが或いは同じ意味を持つもの
とする。
本実施例が第１図に見られる実施例と相違する点は、ｎ
型１ｎＣｙａＡ３光吸収層２とｎ型１ｎＰウインドウＮ
３との界面にｎ型１ｎＧａＡｓ電界緩和膜７′が介挿さ
れていることである。
型１ｎＣｙａＡ３光吸収層２とｎ型１ｎＰウインドウＮ
３との界面にｎ型１ｎＧａＡｓ電界緩和膜７′が介挿さ
れていることである。
このｎ型１ｎＱａＡｓ電界緩和膜７′の仕様もｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓ電界緩和膜７と同じである。
ＧａＡｓ電界緩和膜７と同じである。
第１図と第２図に見られる何れの実施例に於いても、Ｉ
ｎＰ−１ｎＧａＡｓ界面、即ち、異種半導体接合界面に
加わる電界は低減される。尚、本発明はＴｎＧａＡｓが
ＩｎＧａＡｓＰであっても同様に適用することができる
。
ｎＰ−１ｎＧａＡｓ界面、即ち、異種半導体接合界面に
加わる電界は低減される。尚、本発明はＴｎＧａＡｓが
ＩｎＧａＡｓＰであっても同様に適用することができる
。
本発明に依る半導体受光素子に於いては、一導電型化合
物半導体基板（或いは層）と一導電型化合物半導体光吸
収層との間、或いは、該一導電型化合物半導体光吸収層
と一導電型化合物半導体ウィンドウ層との間、或いは、
その両方に該一導電型化合物半導体光吸収層に比較して
高いキャリヤ濃度をもつ一導電型化合物半導体電界緩和
膜を介挿する。
物半導体基板（或いは層）と一導電型化合物半導体光吸
収層との間、或いは、該一導電型化合物半導体光吸収層
と一導電型化合物半導体ウィンドウ層との間、或いは、
その両方に該一導電型化合物半導体光吸収層に比較して
高いキャリヤ濃度をもつ一導電型化合物半導体電界緩和
膜を介挿する。
前記構成を採ることに依り、一導電型化合物半導体光吸
収層及びそれとは異なる種類の半導体層との接合界面に
加わる電界は緩和され、従って、暗電流は少なくなり、
その結果、Ｓ／Ｎは向上するから、更なる低雑音化を実
現すること可能になる。
収層及びそれとは異なる種類の半導体層との接合界面に
加わる電界は緩和され、従って、暗電流は少なくなり、
その結果、Ｓ／Ｎは向上するから、更なる低雑音化を実
現すること可能になる。
第１図は本発明一実施例を説明する為の要部切断側面図
、第２図は第１図に見られる本発明一実施例のｐｉｎフ
ォトダイオードに於ける中心線に沿う電界分布を表す線
図、第３図は本発明に於ける他の実施例を説明する為の
要部切断側面図、第４図は基本的なｐｉｎフォ、トダイ
オードの構成を説明する為の要部切断側面図、第５図は
第４図に見られるｐｉｎフォトダイオードの中心線に沿
う電界分布を説明する為の線図、第６図は第４図に見ら
れるｐｉｎフォトダイオードに於ける暗電流の印加電圧
依存性を説明する為の線図をそれぞれ表している。 図に於いて、ｌはｎ型１ｎＰ基板、２はｎ型ＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層、３はｎ型１ｎＰウィンドウ層、４はｐ＋型
不純物拡散領域、５はＡ ｕ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕから
なるｐ側電極、６はＡ ｕ Ｑ ｅ ／ Ａ ｕからな
るｎ側電極、７及び７′はｎ型Ｔ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ
電界緩和膜をそれぞれ示している。
、第２図は第１図に見られる本発明一実施例のｐｉｎフ
ォトダイオードに於ける中心線に沿う電界分布を表す線
図、第３図は本発明に於ける他の実施例を説明する為の
要部切断側面図、第４図は基本的なｐｉｎフォ、トダイ
オードの構成を説明する為の要部切断側面図、第５図は
第４図に見られるｐｉｎフォトダイオードの中心線に沿
う電界分布を説明する為の線図、第６図は第４図に見ら
れるｐｉｎフォトダイオードに於ける暗電流の印加電圧
依存性を説明する為の線図をそれぞれ表している。 図に於いて、ｌはｎ型１ｎＰ基板、２はｎ型ＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層、３はｎ型１ｎＰウィンドウ層、４はｐ＋型
不純物拡散領域、５はＡ ｕ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕから
なるｐ側電極、６はＡ ｕ Ｑ ｅ ／ Ａ ｕからな
るｎ側電極、７及び７′はｎ型Ｔ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ
電界緩和膜をそれぞれ示している。
Claims (2)
- （１）一導電型化合物半導体基板（或いは層）と、該一
導電型化合物半導体基板上に形成された一導電型化合物
半導体電界緩和膜と、 該一導電型化合物半導体電界緩和膜上に形成された一導
電型化合物半導体光吸収層と、 該一導電型化合物半導体光吸収層上に形成された一導電
型化合物半導体ウィンドウ層と を備えてなり、前記一導電型化合物半導体電界緩和膜の
キャリヤ濃度は前記一導電型化合物半導体光吸収層に比
較して高くしてあることを特徴とする半導体受光素子。 - （２）一導電型化合物半導体基板（或いは層）と、該一
導電型化合物半導体基板（或いは層）上に形成された一
導電型化合物半導体光吸収層と、該一導電型化合物半導
体光吸収層上に形成された一導電型化合物半導体電界緩
和膜と、 該一導電型化合物半導体電界緩和膜上に形成された一導
電型化合物半導体ウィンドウ層とを備えてなり、前記一
導電型化合物半導体電界緩和膜のキャリヤ濃度は前記一
導電型化合物半導体光吸収層に比較して高くしてあるこ
とを特徴とする半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1142882A JPH039578A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1142882A JPH039578A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH039578A true JPH039578A (ja) | 1991-01-17 |
Family
ID=15325790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1142882A Pending JPH039578A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH039578A (ja) |
-
1989
- 1989-06-07 JP JP1142882A patent/JPH039578A/ja active Pending
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