JPH04111478A - 受光素子 - Google Patents

受光素子

Info

Publication number
JPH04111478A
JPH04111478A JP2230207A JP23020790A JPH04111478A JP H04111478 A JPH04111478 A JP H04111478A JP 2230207 A JP2230207 A JP 2230207A JP 23020790 A JP23020790 A JP 23020790A JP H04111478 A JPH04111478 A JP H04111478A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
region
conductivity type
layer
crystal layer
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
Application number
JP2230207A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Fujimura
康 藤村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2230207A priority Critical patent/JPH04111478A/ja
Priority to CA002050363A priority patent/CA2050363A1/en
Priority to KR1019910015189A priority patent/KR950004550B1/ko
Priority to EP91114758A priority patent/EP0473196A1/en
Publication of JPH04111478A publication Critical patent/JPH04111478A/ja
Priority to US08/124,661 priority patent/US5315148A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/08Semiconductor 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
    • H01L31/10Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier
    • H01L31/105Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier the potential barrier being of the PIN type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02162Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
    • H01L31/02164Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors for shielding light, e.g. light blocking layers, cold shields for infrared detectors

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体レーザの出力モニタ用、あるいは光通
信システムの受光器用等に用いられる受光素子に関する
ものである。
〔従来の技術〕
第6図は、従来の受光素子の構造を上面図、及びそのx
−x’断面図で示したものである。同図に示されている
様に従来の受光素子は、裏面に第1導電側電極が設けら
れている高濃度の第1導電型半導体基板1の表面上に、
低濃度の第1導電型半導体結晶層2が形成されている。
なお、この半導体結晶層2は、バッファ層2a、受光層
2b。
窓層2Cが順次積層されたものである。この様な半導体
結晶層2には不純物が選択拡散されて、第2導電型領域
3が形成されている。この部分が半導体基板1をN層(
またはP層)、半導体結晶層2を1層、第1の領域3を
P層(またはN層)とするPINフォトダイオード構造
となり、ここに受光領域9を形成している。この様な構
造を有する半導体結晶層2の表面には、領域3上に第2
導電側電極5が設けられており、その電極5の内側であ
る領域3上は反射防止膜4で、また外側である半導体結
晶層2上は素子保護膜8で覆われている。
上述の構造を有する半導体装置に逆バイアスを印加する
ことによって半導体結晶層2中のpn接合部分に空乏層
が生じる。すると空乏層中に電界が生じ、受光領域9に
入射された光によって生じた電子、正孔の各々は、互い
に導電型の異なる第1導電型半導体基板1と第2導電型
領域3に振り分けられて加速される。このため光電流を
外部に取り出すとかでき、光信号を検出することができ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述の第6図に示す構造では、受光領域9の外側に光が
入射した場合、発生したキャリアは密度勾配により拡散
してpn接合に達し、光電流として取り出される。拡散
によるキャリアの移動は遅いために、光パルスに対する
応答波形は第3図(a)に示される様に、終端に尾を引
いた波形となる。
この様な受光素子を光通信に用いる場合、光ファイバか
ら出射した光は受光領域9に入射する様に集光される。
しかし、一部の光が受光領域9の外側に漏れた場合、上
記の理由で受光素子の応答速度の低下に繋がる。特に、
高速の受光素子では接合容量を小さくするために受光領
域9の面積を小さくしているので、受光領域9の外側に
入射する光の割合が増加してしまう。そのため、応答速
度の遅い拡散成分が増加し、応答速度の劣化に繋がる。
また、半導体レーザの光出力を一定に制御するために、
半導体レーザの後端面から出射する光を受光素子で受け
て半導体レーザの駆動電流を帰還制御する方法がとられ
るが、この場合半導体レーザから出射した光が受光素子
の受光領域9の外側にも広がってしまうと、前述した様
に拡散による応答速度の遅い成分が生成し、帰還制御に
悪影響を与える。
本発明は、これらの問題を解決した受光素子を提供する
ためのものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、第1導電型半導体層の一部に第2導電型領域
を選択的に設けることによって形成されるpn接合部分
を受光領域とする受光素子において、第2導電型領域の
周囲の第1導電型半導体結晶層上に金属膜が形成されて
いることを特徴とする。
〔作用〕
本発明によれば、受光領域に入射すべき光が受光領域の
外側に広がった場合、その光は受光領域の周囲の半導体
結晶層表面に設けられた金属膜によって反射される。従
って、その光は半導体結晶層内の受光層まで達しないた
め、不要な電荷の生成を防ぐことができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図に基づいて説明する。
第1図は、本発明に係る受光素子の基本構造を示してお
り、同図(a)は上面図、同図(b)はそのx−x’断
面図である。同図に示される様に、裏面に第1導電側電
極7が施された高濃度の第1導電型半導体基板1の表面
上には低濃度の第1導電型受光層2が形成され、不純物
拡散により第2導電型領域3が設けられている。この領
域3を設けることによって形成されたpn接合部分を、
受光領域9とする構造が形成されている。半導体装・品
層2の表面には、第1の領域3上にp側電極5が設けら
れ、その内側の第1の領域3上には反射防止膜4が、外
側の半導体結晶層2上には素子保護膜8が形成され、さ
らに素子保護膜8上には電I!l1i5と所定の間隔を
おいて、金属膜6が被覆されている。
上記の構造を有する半導体装置に逆バイアスを印加する
ことによって半導体結晶層2中のpn接合部分に空乏層
が生じる。すると空乏層中に電界が生じ、受光領域9に
入射した光によって生じた電子、正孔の各々は第1導電
型半導体基板1、第2導電型領域3に振り分けられて加
速される。このため光電流を外部に取り出すことができ
、光信号を検出することができる。一方、受光領域9に
入射すべき光が受光領域9の外側に広がった場合でも、
領域3の周囲の半導体結晶層2の表面に金属膜6が設け
られている事によって、前述の光は反射される。従って
その光は半導体結晶層2中の受光層内に達しないため、
不要な電荷の生成を防ぐことができる。
次に、上述の基本構造に基づいた具体的な実施例につい
て説明する。
第2図は、本発明に係る受光素子の第1の実施例の構造
を示しており、同図(a)はその上面図、同図(b)は
そのx−x’断面図である。図示されている様に、裏面
にn側電極が施されたn+型InP (インジウム・リ
ン)基板1(キャリア濃度; n=2X1018cm 
3)の表面上ニハ、ノンドープInPバッファ層2a 
(n−2X1015cm−3厚さ2μm)、ノンドープ
1nGaAs (インジウム・ガリウム・ヒ素)受光層
2b(n−2X10 (至)、厚さ3.5μa+)、ノ
ンドープInP窓層2c(n−2X10  em  、
厚さ2μl)が成長されている。これら光吸収層には、
封管法によるZn(亜鉛)の選択拡散により、p型頭域
3が形成されている。半導体結晶層2の表面には、第1
の領域3上にp側電極5が設けられ、その内側の第1の
領域3上には反射防止膜4が、外側の半導体結晶層2上
には素子保護膜8が形成されている。さらに素子保護膜
8上には金属膜6が形成されているが、この金属膜6と
p型電極50間は5μ利の一定の間隔を保っており、こ
の場合、p型頭域3の直径は金属膜6の内径より小さく
、金属膜6はn型領域上のみに存在している。
上述の受光層2bの厚さは入射光の吸収効率を良くする
ため1〜7μ■の範囲にある事が望ましいが、特にこの
範囲に限定するものではない。またp側電極5と周囲の
金属膜6との間の幅は、応答速度特性、及び膜形成の安
定性等から2〜30μ膠の範囲であることが望ましいが
、特にこの範囲に限定するものではない。
この受光素子について測定した応答速度の測定結果を、
第3図(b)に示す。受光領域の外側に広がった迷光が
受光層内に達しないため、応答速度の劣化が改善されて
いることが確認された。さらに、受光素子のp側電極5
と周囲の金属膜6との幅が狭いほど、応答速度の劣化が
改善されることが確認された。
次に、第4図を用いて第2の実施例について説明する。
同図(a)はその上面図、同図(b)はそのx−x’断
面図である。本実施例では、裏面にn側電極が施された
n 型1nP基板1(n−2×1018cITl−3)
の表面上に、ノンドープInPバッファ層2a(n−2
X10  (!Ill  s厚さ2μll1)、ノンド
ープInGaAs受光層2b(n−2×1015cl+
1−3、厚さ3.5.u+a)、ノンドープInP窓層
2c (n−2xl O’cm−”、厚さ2μm)が順
次積層され、Znの選択拡散によってp型頭域3が形成
されている。このp型頭域3の直径は50μmであり、
その領域3上にはp側電極5が設けられている。そして
p側電極5の内側の第1の領域3上には反射防止膜4が
、外側の半導体結晶層2C上には素子保護膜8が形成さ
れている。さらに、素子保護膜8及び第1導電型半導体
結晶層2C上には金属膜6が形成されている。ここで、
p側電極5と周囲の金属膜6との間の幅は10μmであ
る。
この構造においても、p型頭域3周辺の金属膜によって
迷光の入射が防げるため応答速度の劣化を防ぐことがで
きる。
次に、第3の実施例について第5図を用いて説明する。
同図(a)はその上面図、同図(b)はそのx−x’断
面図である。本実施例では、裏面にn側電極が施された
n 型InP基板1 (n −2X 1018c+n−
”)の表面上にノンドープI nGaAs受光層2 (
n = 2 X 1015cm−3、厚さ5.czm)
が形成されており、Znの選択拡散によりp型頭域3が
形成されている。この領域3の直径は、100μ詣であ
り、その領域3上にはp側電極5が形成されている。そ
して、p側電極5の内側の第1の領域3上には反射防止
膜4が、外側の半導体結晶層2上には素子保護膜8が形
成されている。
さらに、素保護膜8上には金属膜6が設けられている。
ここで、p側電極5と周囲の金属膜6との間の幅は15
μmである。この場合、p型頭域3の直径は金属膜6の
内径より大きく、金属膜6がn型領域上、及びp型頭域
3上の一部に存在することを特徴とするものである。こ
の金属膜6はp型頭域3上に1μm以上せり出している
こと、さらに、p側電極5の周囲から2μm以上離れて
いることが望ましいが、特にこれは前記の範囲に限定す
るものではない。
上記の構造によっては、受光領域9の外側に入射した光
は金属膜6によってすべて反射され、光は受光領域9で
のみ吸収されるために受光領域9の外側では電荷は生じ
得す、応答速度の劣化を防ぐことができる。
ここに記載した半導体材料並びにその寸法などはあくま
で一例であり、用途・対象とする波長等により異なる。
例えば、半導体材料についてはGaAs (ガリウム・
ヒ素) 、I n G a A s P(インジウム・
ガリウム・ヒ素・リン)、AΩGaAs  (アルミニ
ウム・ガリウム・ヒ素)、CdTe (カドミウム・テ
ルル) 、HgCdTe(水銀・カドミウム中テルル)
   In5b(インジウム・アンチモン)等の化合物
半導体や、Si(ケイ素)、Ge(ゲルマニウム)など
でも良い。
また、不純物にはBe(ベリリウム)、Cd(カドミウ
ム)等の材料を用いても良い。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、受光領域の周囲の第1の導電型であ
る半導体結晶上に蒸着等で形成した金属膜によって、受
光領域外に入射した光を反射させるという簡単な構造を
用いることにより、応答速度の劣化を防ぐことができる
受光素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る受光素子の基本構造を示す図、第
2図は本発明の第1の実施例に係る受光素子構造を示す
図、第3図は従来構造及び第1の実施例に係る受光素子
について測定した光パルス応答特性を示す図、第4図は
本発明の第2の実施例に係る受光素子構造を示す図、第
5図は本発明の第3の実施例に係る受光素子構造を示す
図、第6図は従来の受光素子構造を示す図である。 1・・・第1導電型半導体基板、2・・・半導体結晶層
、2a・・・バッファ層、2b・・・受光層、2c・・
・窓層、3・・・受光領域、4・・・反射防止膜、5・
・・第2導電側電極、6・・・金属膜、7・・・第1導
電側電極、8・・・素子保護膜、9・・・受光領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1導電型半導体層の一部に、第2導電型領域を選
    択的に設けることによって形成されるpn接合部分を受
    光領域とする受光素子において、前記第2導電型領域の
    周囲の第1導電型半導体層上には、金属膜が形成されて
    いることを特徴とする受光素子。 2、前記第1導電型半導体層上には、絶縁膜を介して金
    属膜が形成されていることを特徴とする、請求項1記載
    の受光素子。 3、前記第1導電型半導体層と前記金属膜とは、接触し
    ていることを特徴とする請求項1記載の受光素子。
JP2230207A 1990-08-31 1990-08-31 受光素子 Pending JPH04111478A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2230207A JPH04111478A (ja) 1990-08-31 1990-08-31 受光素子
CA002050363A CA2050363A1 (en) 1990-08-31 1991-08-30 Photo-sensing device
KR1019910015189A KR950004550B1 (ko) 1990-08-31 1991-08-31 수광소자
EP91114758A EP0473196A1 (en) 1990-08-31 1991-09-02 Photo-sensing device
US08/124,661 US5315148A (en) 1990-08-31 1993-09-09 Photo-sensing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2230207A JPH04111478A (ja) 1990-08-31 1990-08-31 受光素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04111478A true JPH04111478A (ja) 1992-04-13

Family

ID=16904254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2230207A Pending JPH04111478A (ja) 1990-08-31 1990-08-31 受光素子

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5315148A (ja)
EP (1) EP0473196A1 (ja)
JP (1) JPH04111478A (ja)
KR (1) KR950004550B1 (ja)
CA (1) CA2050363A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100516594B1 (ko) * 2002-07-27 2005-09-22 삼성전자주식회사 포토다이오드 및 그 제조방법

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09289333A (ja) * 1996-04-23 1997-11-04 Mitsubishi Electric Corp 半導体受光素子
JP4450454B2 (ja) * 1999-08-26 2010-04-14 Okiセミコンダクタ株式会社 半導体受光素子
US6593636B1 (en) * 2000-12-05 2003-07-15 Udt Sensors, Inc. High speed silicon photodiodes and method of manufacture
KR100464367B1 (ko) * 2002-01-08 2005-01-03 삼성전자주식회사 포토다이오드 디텍터 및 그 제조방법
US8120023B2 (en) 2006-06-05 2012-02-21 Udt Sensors, Inc. Low crosstalk, front-side illuminated, back-side contact photodiode array
US8686529B2 (en) 2010-01-19 2014-04-01 Osi Optoelectronics, Inc. Wavelength sensitive sensor photodiodes
US9178092B2 (en) 2006-11-01 2015-11-03 Osi Optoelectronics, Inc. Front-side illuminated, back-side contact double-sided PN-junction photodiode arrays
US7935546B2 (en) * 2008-02-06 2011-05-03 International Business Machines Corporation Method and apparatus for measurement and control of photomask to substrate alignment
WO2010031011A2 (en) 2008-09-15 2010-03-18 Udt Sensors, Inc. Thin active layer fishbone photodiode with a shallow n+ layer and method of manufacturing the same
US8399909B2 (en) 2009-05-12 2013-03-19 Osi Optoelectronics, Inc. Tetra-lateral position sensing detector
CN103050565B (zh) * 2012-12-26 2016-05-04 华工科技产业股份有限公司 突发式光模块用浅沟栅状背光探测器及其制作方法
US8912615B2 (en) 2013-01-24 2014-12-16 Osi Optoelectronics, Inc. Shallow junction photodiode for detecting short wavelength light

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54107376A (en) * 1978-02-10 1979-08-23 Nec Corp Photo detector
JPS60182778A (ja) * 1984-02-29 1985-09-18 Fujitsu Ltd 半導体受光装置
JPS6195580A (ja) * 1984-10-17 1986-05-14 Hitachi Ltd 受光素子およびこの受光素子を内臓した光電子装置
EP0205899B1 (en) * 1985-05-20 1991-03-27 Nec Corporation Planar heterojunction avalanche photodiode
JPS622673A (ja) * 1985-06-28 1987-01-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体受光装置
EP0215290B1 (de) * 1985-08-27 1989-11-29 Siemens Aktiengesellschaft Fotoempfindliche Anordnung auf der Basis von a-Si:H für Bildsensoren
JPS63207184A (ja) * 1987-02-24 1988-08-26 Mitsubishi Electric Corp 半導体受光素子
JPH01117375A (ja) * 1987-10-30 1989-05-10 Hamamatsu Photonics Kk 半導体装置
US4901153A (en) * 1988-08-10 1990-02-13 Seiko Instruments Inc. Image sensor with reduced surface reflection interference

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100516594B1 (ko) * 2002-07-27 2005-09-22 삼성전자주식회사 포토다이오드 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP0473196A1 (en) 1992-03-04
CA2050363A1 (en) 1992-03-01
KR950004550B1 (ko) 1995-05-02
US5315148A (en) 1994-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5365101A (en) Photo-sensing device
JP3221402B2 (ja) 受光素子と受光装置
US4731641A (en) Avalanche photo diode with quantum well layer
JP2000022197A (ja) アバランシェフォトダイオード
KR960001190B1 (ko) 수광장치
US5281829A (en) Optical semiconductor device having semiconductor laser and photodetector
US5304824A (en) Photo-sensing device
JPH04111478A (ja) 受光素子
US5569942A (en) Avalanche photo-diode for producing sharp pulse signal
US5391910A (en) Light receiving device
JP2002231992A (ja) 半導体受光素子
US5272364A (en) Semiconductor photodetector device with short lifetime region
KR950014288B1 (ko) 수광소자
JPS6244867B2 (ja)
JP2995751B2 (ja) 半導体受光素子
JPH0480973A (ja) 半導体受光素子
JP2005086028A (ja) 半導体受光装置
JPH0373576A (ja) 半導体受光素子
JPS6133658Y2 (ja)
JPH01149486A (ja) 半導体受光素子
JP2001237453A (ja) 半導体受光素子
JPH01205478A (ja) 受光素子
JPH01257378A (ja) 半導体受光素子
JPH01165179A (ja) 半導体受光装置
JPH0548138A (ja) 半導体受光素子