JPH04216682A - 受光素子 - Google Patents
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- JPH04216682A JPH04216682A JP2403007A JP40300790A JPH04216682A JP H04216682 A JPH04216682 A JP H04216682A JP 2403007 A JP2403007 A JP 2403007A JP 40300790 A JP40300790 A JP 40300790A JP H04216682 A JPH04216682 A JP H04216682A
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Links
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Classifications
-
- 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier
- H01L31/105—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier the potential barrier being of the PIN type
-
- 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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035272—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/035281—Shape of the body
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ用の出力
モニタ装置、光通信システム用の受信装置等に用いられ
る受光素子に関するものである。
モニタ装置、光通信システム用の受信装置等に用いられ
る受光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】第５図は従来のこの種の受光素子の上面
図、およびＸ−Ｘ´断面図を示したものである。
図、およびＸ−Ｘ´断面図を示したものである。
【０００３】裏面に第１導電型電極６を有する高濃度第
１導電型の半導体基板１の表面上に、低濃度の第１導電
型半導体層２として、バッファ層２ａ、光吸収層２ｂ、
窓層２ｃが順次積層されている。第１導電型半導体層２
の一部の素子形成領域（ＰＩＮフォトダオード構造を形
成すべき領域）には、不純物を選択拡散した第２導電型
領域３が形成されている。この第２導電型領域３の表面
には、反射防止膜４、第２導電型電極５、素子保護膜７
等が形成されている。
１導電型の半導体基板１の表面上に、低濃度の第１導電
型半導体層２として、バッファ層２ａ、光吸収層２ｂ、
窓層２ｃが順次積層されている。第１導電型半導体層２
の一部の素子形成領域（ＰＩＮフォトダオード構造を形
成すべき領域）には、不純物を選択拡散した第２導電型
領域３が形成されている。この第２導電型領域３の表面
には、反射防止膜４、第２導電型電極５、素子保護膜７
等が形成されている。
【０００４】上述の構造を有する受光素子に逆バイアス
を印加すると、第１導電型半導体層２のｐｎ接合部分に
空乏層が広がる。この状態で窓層２ｃを介してｐｎ接合
部分近傍に光パルス等が入射すると、この光検出領域８
にキャリアが発生する。発生したキャリアはこの空乏層
内の電場によって分離・加速され、電極５及び６を介し
て外部に光電流として取り出される。
を印加すると、第１導電型半導体層２のｐｎ接合部分に
空乏層が広がる。この状態で窓層２ｃを介してｐｎ接合
部分近傍に光パルス等が入射すると、この光検出領域８
にキャリアが発生する。発生したキャリアはこの空乏層
内の電場によって分離・加速され、電極５及び６を介し
て外部に光電流として取り出される。
【０００５】しかし第５図に示す受光素子では、光検出
領域８の外側に発生したキャリアも同時に検出されてい
た。つまり、素子形成領域の外側に入射した光パルスに
よって発生したキャリアが密度勾配により素子形成領域
内に拡散するので、このようなキャリアまでも光電流と
して取り出されていた。この場合、拡散によるキャリア
の移動は遅いので、光パルスに対する応答波形は第６図
に示されるように終端に尾を引いたものとなっていた。
領域８の外側に発生したキャリアも同時に検出されてい
た。つまり、素子形成領域の外側に入射した光パルスに
よって発生したキャリアが密度勾配により素子形成領域
内に拡散するので、このようなキャリアまでも光電流と
して取り出されていた。この場合、拡散によるキャリア
の移動は遅いので、光パルスに対する応答波形は第６図
に示されるように終端に尾を引いたものとなっていた。
【０００６】この問題は、光パルス等の入射位置を完全
に制御することで解決可能とも考え得るが、実際問題と
して素子形成領域の内側のみに光パルスを入射させるこ
とは困難である。殊に、光ファイバ等からの光信号を検
出する光通信用途においては、受光素子を高速で応答さ
せるため素子形成領域すなわち光検出領域８の面積を小
さくしているので、光検出領域８の外側に形成されたキ
ャリアの拡散による電流成分が増加し、受光素子の応答
速度が劣化していた。また、この様な問題は、半導体レ
ーザの駆動電流を制御するために上記受光素子を用いる
場合にも同様に発生していた。
に制御することで解決可能とも考え得るが、実際問題と
して素子形成領域の内側のみに光パルスを入射させるこ
とは困難である。殊に、光ファイバ等からの光信号を検
出する光通信用途においては、受光素子を高速で応答さ
せるため素子形成領域すなわち光検出領域８の面積を小
さくしているので、光検出領域８の外側に形成されたキ
ャリアの拡散による電流成分が増加し、受光素子の応答
速度が劣化していた。また、この様な問題は、半導体レ
ーザの駆動電流を制御するために上記受光素子を用いる
場合にも同様に発生していた。
【０００７】そこで、上述の事情に鑑み、本発明は、所
望の光検出領域以外に入射する光に対して感度を持たず
、さらに高速応答を可能にする受光素子を提供すること
を目的としている。
望の光検出領域以外に入射する光に対して感度を持たず
、さらに高速応答を可能にする受光素子を提供すること
を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る受光素子は、第１の半導体からなる光
吸収層の上にこの第１の半導体より大きな禁制帯幅を有
する第２の半導体からなる窓層を積層した第１導電型半
導体層の一部の素子形成領域に、前記窓層を貫通し前記
光吸収層に届く第２導電型領域を設けたもので、この素
子形成領域の周囲の窓層を選択的に取り除くことを特徴
としている。
め、本発明に係る受光素子は、第１の半導体からなる光
吸収層の上にこの第１の半導体より大きな禁制帯幅を有
する第２の半導体からなる窓層を積層した第１導電型半
導体層の一部の素子形成領域に、前記窓層を貫通し前記
光吸収層に届く第２導電型領域を設けたもので、この素
子形成領域の周囲の窓層を選択的に取り除くことを特徴
としている。
【０００９】
【作用】上記受光素子によれば、素子形成領域の周囲の
窓層を取り除いているので、素子形成領域すなわち光検
出領域の外側の光吸収層は、表面準位の発生を防止する
窓層によって覆われていない。よって、光検出領域内に
入射すべき光が光検出領域外の光吸収層に入射した場合
であっても、これに応答して光検出領域外の光吸収層に
発生したキャリアの多くは、光検出領域内に拡散するこ
となく、光吸収層表面の表面準位を介して再結合する。 したがって、このような受光素子は所望の光検出領域外
に入射する光に対してほとんど検出感度を持たない。
窓層を取り除いているので、素子形成領域すなわち光検
出領域の外側の光吸収層は、表面準位の発生を防止する
窓層によって覆われていない。よって、光検出領域内に
入射すべき光が光検出領域外の光吸収層に入射した場合
であっても、これに応答して光検出領域外の光吸収層に
発生したキャリアの多くは、光検出領域内に拡散するこ
となく、光吸収層表面の表面準位を介して再結合する。 したがって、このような受光素子は所望の光検出領域外
に入射する光に対してほとんど検出感度を持たない。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【００１１】第１図は、本発明に係る第１実施例のＰＩ
Ｎフォトダイオードを示した図である。第１図（ａ）は
ＰＩＮフォトダイオードの上面図で、第１図（ｂ）はそ
のＸ−Ｘ´断面図である。図示のように、第１導電型の
ｎ＋ 型ＩｎＰ基板１（ｎ＝２×１０１８ｃｍ−３）上
には、同一導電型でノンドープＩｎＰのバッファ層２ａ
（ｎ＝２×１０１５ｃｍ−３、厚さ２μｍ）、ノンドー
プＩｎＧａＡｓの光吸収層２ｂ（ｎ＝２×１０１５ｃｍ
−３、厚さ３．５μｍ）及びノンドープＩｎＰの窓層２
ｃ（ｎ＝２×１０１５ｃｍ−３、厚さ２μｍ）が順次成
長されている。なお、窓層２ｃを構成するＩｎＰは、光
吸収層２ｂを構成するＩｎＧａＡｓよりも大きな禁制帯
幅を有し、所定波長以上の信号光を吸収することなく光
吸収層２ｂ内に入射させる。第２導電型のｐ型領域３は
封管法によりＺｎを選択拡散させることにより形成され
た領域で、その直径は約３００μｍとなっており、その
下層の光吸収層２ｂ、バッファ層２ａ及び基板１ととも
にＰＩＮフォトダイオード構造を構成する。
Ｎフォトダイオードを示した図である。第１図（ａ）は
ＰＩＮフォトダイオードの上面図で、第１図（ｂ）はそ
のＸ−Ｘ´断面図である。図示のように、第１導電型の
ｎ＋ 型ＩｎＰ基板１（ｎ＝２×１０１８ｃｍ−３）上
には、同一導電型でノンドープＩｎＰのバッファ層２ａ
（ｎ＝２×１０１５ｃｍ−３、厚さ２μｍ）、ノンドー
プＩｎＧａＡｓの光吸収層２ｂ（ｎ＝２×１０１５ｃｍ
−３、厚さ３．５μｍ）及びノンドープＩｎＰの窓層２
ｃ（ｎ＝２×１０１５ｃｍ−３、厚さ２μｍ）が順次成
長されている。なお、窓層２ｃを構成するＩｎＰは、光
吸収層２ｂを構成するＩｎＧａＡｓよりも大きな禁制帯
幅を有し、所定波長以上の信号光を吸収することなく光
吸収層２ｂ内に入射させる。第２導電型のｐ型領域３は
封管法によりＺｎを選択拡散させることにより形成され
た領域で、その直径は約３００μｍとなっており、その
下層の光吸収層２ｂ、バッファ層２ａ及び基板１ととも
にＰＩＮフォトダイオード構造を構成する。
【００１２】ノンドープＩｎＰの窓層２ｃは、ｐ型領域
３とその周辺の環状の窓層２ｃ（幅２０μｍ）を残して
除去されている。窓層２ｃの除去は選択性エッチング液
（例えばＨＣｌ：Ｈ２ Ｏ＝１：２）を用いて行う。ｐ
型領域３内の窓層２ｃの表面にはｐ側電極５が設けられ
、基板１の裏面にはｎ側電極６が設けられていて、これ
らから光信号に応じて生じたキャリアが取り出される。 ｐ側電極５の内側の窓層２ｃの表面には、反射防止膜４
が積層され、迷光の発生を防止している。ｐ側電極５の
外側の窓層２ｃと露出した光吸収層２ｂとの表面上には
、素子保護膜７が積層されている。
３とその周辺の環状の窓層２ｃ（幅２０μｍ）を残して
除去されている。窓層２ｃの除去は選択性エッチング液
（例えばＨＣｌ：Ｈ２ Ｏ＝１：２）を用いて行う。ｐ
型領域３内の窓層２ｃの表面にはｐ側電極５が設けられ
、基板１の裏面にはｎ側電極６が設けられていて、これ
らから光信号に応じて生じたキャリアが取り出される。 ｐ側電極５の内側の窓層２ｃの表面には、反射防止膜４
が積層され、迷光の発生を防止している。ｐ側電極５の
外側の窓層２ｃと露出した光吸収層２ｂとの表面上には
、素子保護膜７が積層されている。
【００１３】以下に、第１図のＰＩＮフォトダイオード
の動作について説明する。ｐ側電極５とｎ側電極６との
間に適当な逆バイアス電圧を印加する。この結果、第２
導電型のｐ型領域３と第１導電型の光吸収層２ｂとの間
のｐｎ接合部分に形成された空乏領域が広がり、この広
がった空乏領域が光検出領域８となる。この状態のＰＩ
Ｎフォトダイオードに信号光が入射した場合について考
える。ＰＩＮフォトダイオードの上方から入射した信号
光は、反射防止膜４等を介して光検出領域８に入射する
。この入射光によって発生した電子・ホールのキャリア
は、空乏領域内の高電界によってｐ型領域３と光吸収層
２ｂとに分離され加速される。このため光電流をただち
に外部に取り出すことができ、光信号を応答性良く検出
することができる。ここで、このＰＩＮフォトダイオー
ドの光検出領域８以外の部分に迷光が入射した場合につ
いて考える。迷光がｐ型領域３の周辺の光吸収層２ｂに
入射すると、ここで生成したキャリアの大半は光吸収層
２ｂの表面で再結合して消滅する。この結果、迷光より
生じたキャリアに起因する拡散電流成分が減少し、この
様な拡散電流成分に起因する応答速度の劣化が改善され
る。この点で、本発明は、文献「ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯ
ＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＳ ＶＯＬ
．ＥＤ−３４，ＮＯ．４，ＡＰＲＩＬ １９８７，ｐ９
３８」及び「ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ
４ｔｈ Ｊｕｌｙ１９８５ Ｖｏｌ．２１ Ｎｏ．１
４ ｐ５９３ 」等に記載の技術と異なる。つまり、上
記文献の受光素子では、光検出領域以外に入射する光に
応答しないようにするため、光検出領域の周囲の光吸収
層全体を除去している。これに対し、本発明の受光素子
では、光吸収層を除去せずここで発生したキャリアを光
吸収層の表面で吸収させているのである。
の動作について説明する。ｐ側電極５とｎ側電極６との
間に適当な逆バイアス電圧を印加する。この結果、第２
導電型のｐ型領域３と第１導電型の光吸収層２ｂとの間
のｐｎ接合部分に形成された空乏領域が広がり、この広
がった空乏領域が光検出領域８となる。この状態のＰＩ
Ｎフォトダイオードに信号光が入射した場合について考
える。ＰＩＮフォトダイオードの上方から入射した信号
光は、反射防止膜４等を介して光検出領域８に入射する
。この入射光によって発生した電子・ホールのキャリア
は、空乏領域内の高電界によってｐ型領域３と光吸収層
２ｂとに分離され加速される。このため光電流をただち
に外部に取り出すことができ、光信号を応答性良く検出
することができる。ここで、このＰＩＮフォトダイオー
ドの光検出領域８以外の部分に迷光が入射した場合につ
いて考える。迷光がｐ型領域３の周辺の光吸収層２ｂに
入射すると、ここで生成したキャリアの大半は光吸収層
２ｂの表面で再結合して消滅する。この結果、迷光より
生じたキャリアに起因する拡散電流成分が減少し、この
様な拡散電流成分に起因する応答速度の劣化が改善され
る。この点で、本発明は、文献「ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯ
ＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＳ ＶＯＬ
．ＥＤ−３４，ＮＯ．４，ＡＰＲＩＬ １９８７，ｐ９
３８」及び「ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ
４ｔｈ Ｊｕｌｙ１９８５ Ｖｏｌ．２１ Ｎｏ．１
４ ｐ５９３ 」等に記載の技術と異なる。つまり、上
記文献の受光素子では、光検出領域以外に入射する光に
応答しないようにするため、光検出領域の周囲の光吸収
層全体を除去している。これに対し、本発明の受光素子
では、光吸収層を除去せずここで発生したキャリアを光
吸収層の表面で吸収させているのである。
【００１４】第２図は、第１図のＰＩＮフォトダイオー
ドに光パルス応答特性を示した図で、横軸を時間に、縦
軸をＰＩＮフォトダイオードの出力にとったものである
。このような光パルス応答特性は、ｐ型領域３すなわち
光検出領域８内だけに信号光を入射させた場合と、光検
出領域８外にも信号光を入射させた場合とについて求め
た。図示のように、両者を重ねてもほとんど差を生じな
いことが分かる。
ドに光パルス応答特性を示した図で、横軸を時間に、縦
軸をＰＩＮフォトダイオードの出力にとったものである
。このような光パルス応答特性は、ｐ型領域３すなわち
光検出領域８内だけに信号光を入射させた場合と、光検
出領域８外にも信号光を入射させた場合とについて求め
た。図示のように、両者を重ねてもほとんど差を生じな
いことが分かる。
【００１５】以上から明らかなように、実施例のＰＩＮ
フォトダイオードでは、ｐ型領域３すなわち光検出領域
８外に入射した信号光、迷光等に起因する応答速度の劣
化を防止できる。この結果、光ファイバを用いた光通信
用途において、受光素子の光検出領域８の面積を小さく
できるので、受光素子の感度及び応答性を向上させ、集
積度を高めることができる。また、半導体レーザの光出
力を制御する用途にこの受光素子を用いた場合、半導体
レーザの出力光の制御性を向上させることができる。つ
まり、半導体レーザの後端面から取り出されるフィード
バック光が受光素子の光検出領域８外に入射しても、帰
還制御に悪影響を与える拡散電流成分が発生しないので
、半導体レーザの駆動電流を正確に帰還制御することが
できるのである。さらに、実施例のＰＩＮフォトダイオ
ードでは光吸収層２ｂを除去せず、窓層２ｃを除去して
いるので、ｐ型領域３とその他の領域との間に形成され
る段差が少ない。このため、リソグラフィ不良、保護膜
欠陥等が発生しにくい構造となっている。
フォトダイオードでは、ｐ型領域３すなわち光検出領域
８外に入射した信号光、迷光等に起因する応答速度の劣
化を防止できる。この結果、光ファイバを用いた光通信
用途において、受光素子の光検出領域８の面積を小さく
できるので、受光素子の感度及び応答性を向上させ、集
積度を高めることができる。また、半導体レーザの光出
力を制御する用途にこの受光素子を用いた場合、半導体
レーザの出力光の制御性を向上させることができる。つ
まり、半導体レーザの後端面から取り出されるフィード
バック光が受光素子の光検出領域８外に入射しても、帰
還制御に悪影響を与える拡散電流成分が発生しないので
、半導体レーザの駆動電流を正確に帰還制御することが
できるのである。さらに、実施例のＰＩＮフォトダイオ
ードでは光吸収層２ｂを除去せず、窓層２ｃを除去して
いるので、ｐ型領域３とその他の領域との間に形成され
る段差が少ない。このため、リソグラフィ不良、保護膜
欠陥等が発生しにくい構造となっている。
【００１６】上述の光吸収層２ｂの厚さは、入射光の吸
収効率を良くするために１〜７μｍの範囲にあることが
望ましいが、特にこの範囲内に限定されるものではない
。ｐ型領域３周辺の環状の窓層２ｃの部分の幅は、応答
速度特性、電気特性等から２〜３０μｍの範囲内にある
ことが望ましいが、特にこの範囲内に限定されるもので
はない。ただしこの範囲内では、一般にｐ型領域３周辺
の環状の窓層２ｃの部分の幅を狭くするほど応答速度の
劣化を改善できることが確認された。
収効率を良くするために１〜７μｍの範囲にあることが
望ましいが、特にこの範囲内に限定されるものではない
。ｐ型領域３周辺の環状の窓層２ｃの部分の幅は、応答
速度特性、電気特性等から２〜３０μｍの範囲内にある
ことが望ましいが、特にこの範囲内に限定されるもので
はない。ただしこの範囲内では、一般にｐ型領域３周辺
の環状の窓層２ｃの部分の幅を狭くするほど応答速度の
劣化を改善できることが確認された。
【００１７】以下に、本発明に係る第２実施例のＰＩＮ
フォトダイオードについて説明する。
フォトダイオードについて説明する。
【００１８】第２実施例のＰＩＮフォトダイオードの場
合、ｐ型領域３周辺の窓層のみならずその下部の光吸収
層も一部除去する。
合、ｐ型領域３周辺の窓層のみならずその下部の光吸収
層も一部除去する。
【００１９】第３図は、第２実施例のＰＩＮフォトダイ
オードを示した図である。第３図（ａ）はＰＩＮフォト
ダイオードの上面図で、第３図（ｂ）はそのＸ−Ｘ´断
面図である。図示のように、第１導電型のｎ＋ 型Ｉｎ
Ｐの基板１上には、同一導電型でノンドープＩｎＰのバ
ッファ層２ａ、ノンドープＩｎＧａＡｓの光吸収層２ｂ
及びノンドープＩｎＰの窓層２ｃが順次成長されている
。 これら基板１、バッファ層２ａ、光吸収層２ｂ及び窓層
２ｃは、第１図の第１実施例と同様のものでそのキャリ
ア密度等は省略する。第２導電型のｐ型領域３も第１実
施例同様にＺｎを選択拡散させることにより形成された
領域で、その直径は約５０μｍである。
オードを示した図である。第３図（ａ）はＰＩＮフォト
ダイオードの上面図で、第３図（ｂ）はそのＸ−Ｘ´断
面図である。図示のように、第１導電型のｎ＋ 型Ｉｎ
Ｐの基板１上には、同一導電型でノンドープＩｎＰのバ
ッファ層２ａ、ノンドープＩｎＧａＡｓの光吸収層２ｂ
及びノンドープＩｎＰの窓層２ｃが順次成長されている
。 これら基板１、バッファ層２ａ、光吸収層２ｂ及び窓層
２ｃは、第１図の第１実施例と同様のものでそのキャリ
ア密度等は省略する。第２導電型のｐ型領域３も第１実
施例同様にＺｎを選択拡散させることにより形成された
領域で、その直径は約５０μｍである。
【００２０】このｐ型領域３は、その下方の光吸収層２
ｂ、バッファ層２ａ及び基板１とともにＰＩＮフォトダ
イオード構造を構成する。
ｂ、バッファ層２ａ及び基板１とともにＰＩＮフォトダ
イオード構造を構成する。
【００２１】ノンドープＩｎＰの窓層２ｃは、ｐ型領域
３とその周辺の横幅１０μｍの部分を残して除去されて
いる。窓層２ｃの除去には硫酸系エッチング液（例えば
Ｈ２ ＳＯ４ ：Ｈ２ Ｏ２ ：Ｈ２ Ｏ＝３：１：１
）を用いることができる。本実施例の場合、窓層２ｃの
除去と同時に光吸収層２ｂの一部も除去する。この結果
、除去されずに残った光吸収層２ｂの厚さは約１μｍと
なっている。基板１表面のｐ側電極５及び基板１裏面の
ｎ側電極６の形成、ｐ型領域３上の反射防止膜４の形成
及び素子保護膜７の形成は、第１実施例の場合と同様で
ある。
３とその周辺の横幅１０μｍの部分を残して除去されて
いる。窓層２ｃの除去には硫酸系エッチング液（例えば
Ｈ２ ＳＯ４ ：Ｈ２ Ｏ２ ：Ｈ２ Ｏ＝３：１：１
）を用いることができる。本実施例の場合、窓層２ｃの
除去と同時に光吸収層２ｂの一部も除去する。この結果
、除去されずに残った光吸収層２ｂの厚さは約１μｍと
なっている。基板１表面のｐ側電極５及び基板１裏面の
ｎ側電極６の形成、ｐ型領域３上の反射防止膜４の形成
及び素子保護膜７の形成は、第１実施例の場合と同様で
ある。
【００２２】第２実施例のＰＩＮフォトダイオードの動
作は第１実施例の場合と同様である。
作は第１実施例の場合と同様である。
【００２３】ｐ側電極５とｎ側電極６との間に適当な逆
バイアス電圧を印加することで、光検出領域８となる空
乏領域が広がる。このＰＩＮフォトダイオードの光検出
領域８内に信号光が入射した場合の動作についての説明
は、第１実施例での説明を繰り返すこととなるので省略
する。一方、このＰＩＮフォトダイオードの光検出領域
８外の部分に迷光が入射した場合、ここで生成したキャ
リアの大半は光吸収層２ｂ表面における表面準位を介し
て再結合する。したがって、迷光より生じたキャリアに
起因する拡散電流成分が減少し、この様な拡散電流成分
に起因する応答速度の劣化が改善される。
バイアス電圧を印加することで、光検出領域８となる空
乏領域が広がる。このＰＩＮフォトダイオードの光検出
領域８内に信号光が入射した場合の動作についての説明
は、第１実施例での説明を繰り返すこととなるので省略
する。一方、このＰＩＮフォトダイオードの光検出領域
８外の部分に迷光が入射した場合、ここで生成したキャ
リアの大半は光吸収層２ｂ表面における表面準位を介し
て再結合する。したがって、迷光より生じたキャリアに
起因する拡散電流成分が減少し、この様な拡散電流成分
に起因する応答速度の劣化が改善される。
【００２４】以下に、本発明に係る第３実施例のＰＩＮ
フォトダイオードについて説明する。
フォトダイオードについて説明する。
【００２５】第３実施例のＰＩＮフォトダイオードの場
合も、ｐ型領域３周辺の窓層のみならずその下部の光吸
収層を一部除去する。
合も、ｐ型領域３周辺の窓層のみならずその下部の光吸
収層を一部除去する。
【００２６】第４図（ａ）は第３実施例のＰＩＮフォト
ダイオード上面図で、第４図（ｂ）はそのＸ−Ｘ´断面
図である。図示のように、第１導電型の基板１上には、
同一導電型のバッファ層２ａ、光吸収層２ｂ及び窓層２
ｃが順次成長されている。基板１、バッファ層２ａ、光
吸収層２ｂ及び窓層２ｃに用いられる半導体結晶の組成
、キャリア密度、厚さ等は、第１図の第１実施例と同様
であるので詳細は省略する。第２導電型のｐ型領域３も
第１実施例同様にＺｎを選択拡散させることにより形成
された領域で、その直径は約１００μｍとなっている。
ダイオード上面図で、第４図（ｂ）はそのＸ−Ｘ´断面
図である。図示のように、第１導電型の基板１上には、
同一導電型のバッファ層２ａ、光吸収層２ｂ及び窓層２
ｃが順次成長されている。基板１、バッファ層２ａ、光
吸収層２ｂ及び窓層２ｃに用いられる半導体結晶の組成
、キャリア密度、厚さ等は、第１図の第１実施例と同様
であるので詳細は省略する。第２導電型のｐ型領域３も
第１実施例同様にＺｎを選択拡散させることにより形成
された領域で、その直径は約１００μｍとなっている。
【００２７】窓層２ｃは、ｐ型領域３とその周辺の横幅
１５μｍの部分を残して除去されている。窓層２ｃの除
去は反応性イオンエッチングにより行う。窓層２ｃの除
去と同時に光吸収層２ｂの表層も除去する。基板１表面
のｐ側電極５及び基板１裏面のｎ側電極６の形成、ｐ型
領域３上の反射防止膜４の形成及び素子保護膜７の形成
は、第１実施例の場合と同様である。
１５μｍの部分を残して除去されている。窓層２ｃの除
去は反応性イオンエッチングにより行う。窓層２ｃの除
去と同時に光吸収層２ｂの表層も除去する。基板１表面
のｐ側電極５及び基板１裏面のｎ側電極６の形成、ｐ型
領域３上の反射防止膜４の形成及び素子保護膜７の形成
は、第１実施例の場合と同様である。
【００２８】第３実施例のＰＩＮフォトダイオードの動
作も第１実施例の場合と同様である。
作も第１実施例の場合と同様である。
【００２９】ｐ側電極５とｎ側電極６との間に適当な逆
バイアス電圧を印加することで、光検出領域８となる空
乏領域が広がる。このＰＩＮフォトダイオードの光検出
領域８外の部分に迷光が入射した場合、ここで生成した
キャリアの大半は、光吸収層２ｂ表面における表面準位
を介して再結合し消滅する。したがって、迷光より生じ
たキャリアに起因する拡散電流成分が減少し、この様な
拡散電流成分に起因する応答速度の劣化が改善される。
バイアス電圧を印加することで、光検出領域８となる空
乏領域が広がる。このＰＩＮフォトダイオードの光検出
領域８外の部分に迷光が入射した場合、ここで生成した
キャリアの大半は、光吸収層２ｂ表面における表面準位
を介して再結合し消滅する。したがって、迷光より生じ
たキャリアに起因する拡散電流成分が減少し、この様な
拡散電流成分に起因する応答速度の劣化が改善される。
【００３０】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、受光素子の用途、その対象
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、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＣｄＴ
ｅ、ＨｇＣｄＴｅ、ＩｎＳｂ等の化合物半導体のみなら
ず、Ｓｉ、Ｇｅ等の使用が可能である。また、不純物に
はＢｅ、Ｃｄ等の材料を用いてもよい。さらに、不純物
拡散にはイオン打ち込み等の方法を用いてもよい。
などはあくまで一例であり、受光素子の用途、その対象
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、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＣｄＴ
ｅ、ＨｇＣｄＴｅ、ＩｎＳｂ等の化合物半導体のみなら
ず、Ｓｉ、Ｇｅ等の使用が可能である。また、不純物に
はＢｅ、Ｃｄ等の材料を用いてもよい。さらに、不純物
拡散にはイオン打ち込み等の方法を用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の受光素子
によれば、光検出領域の周囲の窓層を取り除いているの
で、所望の光検出領域外に入射する光に対してほとんど
検出感度を持たない。したがって本発明の受光素子によ
れば、信号光に対する高速応答が可能になり、さらには
半導体レーザの出力モニタ装置、光通信システムの受信
装置等への応用が可能になる。
によれば、光検出領域の周囲の窓層を取り除いているの
で、所望の光検出領域外に入射する光に対してほとんど
検出感度を持たない。したがって本発明の受光素子によ
れば、信号光に対する高速応答が可能になり、さらには
半導体レーザの出力モニタ装置、光通信システムの受信
装置等への応用が可能になる。
【図１】本発明の第１実施例の受光素子の構造を示した
図。
図。
【図２】図１の受光素子の光パルス応答特性を示した図
。
。
【図３】第２実施例の受光素子の構造を示した図。
【図４】第３実施例の受光素子の構造を示した図。
【図５】従来の受光素子の構造を示した図。
【図６】図５の受光素子の光パルス応答特性を示した図
。
。
２ｂ…光吸収層
２ｃ…窓層
３…第２導電型領域
Claims (2)
- 【請求項１】 第１の半導体からなる光吸収層の上に
前記第１の半導体より大きな禁制帯幅を有する第２の半
導体からなる窓層を積層した第１導電型半導体層の一部
の素子形成領域に、前記窓層を貫通し前記光吸収層に届
く第２導電型領域を設けた受光素子であって、前記素子
形成領域の周囲の前記窓層を選択的に取り除いているこ
とを特徴とする受光素子。 - 【請求項２】 第１の半導体からなる光吸収層の上に
前記第１の半導体より大きな禁制帯幅を有する第２の半
導体からなる窓層を積層した第１導電型半導体層の一部
の素子形成領域に、前記窓層を貫通し前記光吸収層に届
く第２導電型領域を設けた受光素子であって、前記素子
形成領域の周囲の前記窓層、及び前記光吸収層の一部を
選択的に取り除いていることを特徴とする受光素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2403007A JPH04216682A (ja) | 1990-12-18 | 1990-12-18 | 受光素子 |
| US07/806,896 US5391910A (en) | 1990-12-18 | 1991-12-16 | Light receiving device |
| CA002058035A CA2058035A1 (en) | 1990-12-18 | 1991-12-18 | Light receiving device |
| EP91121722A EP0491384A1 (en) | 1990-12-18 | 1991-12-18 | Light receiving device with a PIN structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2403007A JPH04216682A (ja) | 1990-12-18 | 1990-12-18 | 受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04216682A true JPH04216682A (ja) | 1992-08-06 |
Family
ID=18512760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2403007A Pending JPH04216682A (ja) | 1990-12-18 | 1990-12-18 | 受光素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5391910A (ja) |
| EP (1) | EP0491384A1 (ja) |
| JP (1) | JPH04216682A (ja) |
| CA (1) | CA2058035A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018072674A (ja) * | 2016-11-01 | 2018-05-10 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 光モジュール |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5448099A (en) * | 1993-03-04 | 1995-09-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Pin-type light receiving device, manufacture of the pin-type light receiving device and optoelectronic integrated circuit |
| FR2712703B1 (fr) * | 1993-11-17 | 1996-01-05 | Valeo Electronique | Dispositif optique d'aide à la conduite. |
| JPH10190037A (ja) * | 1996-12-20 | 1998-07-21 | Stanley Electric Co Ltd | Ｐｉｎホトダイオード |
| JP2001267620A (ja) * | 2000-03-22 | 2001-09-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体受光素子 |
| JP4208172B2 (ja) * | 2000-10-31 | 2009-01-14 | シャープ株式会社 | フォトダイオードおよびそれを用いた回路内蔵受光素子 |
| JP4097949B2 (ja) | 2001-04-20 | 2008-06-11 | シャープ株式会社 | 空間光伝送システム |
| US20050139572A1 (en) * | 2003-12-29 | 2005-06-30 | Pedmo Marc A. | Plastic container |
| US7259444B1 (en) * | 2004-07-20 | 2007-08-21 | Hrl Laboratories, Llc | Optoelectronic device with patterned ion implant subcollector |
| US11287312B2 (en) * | 2018-05-09 | 2022-03-29 | Advanced Semiconductor Engineering, Inc. | Optical system and method of manufacturing the same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8703592D0 (en) * | 1987-02-17 | 1987-03-25 | British Telecomm | Capping layer fabrication |
| US4980315A (en) * | 1988-07-18 | 1990-12-25 | General Instrument Corporation | Method of making a passivated P-N junction in mesa semiconductor structure |
-
1990
- 1990-12-18 JP JP2403007A patent/JPH04216682A/ja active Pending
-
1991
- 1991-12-16 US US07/806,896 patent/US5391910A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-18 CA CA002058035A patent/CA2058035A1/en not_active Abandoned
- 1991-12-18 EP EP91121722A patent/EP0491384A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018072674A (ja) * | 2016-11-01 | 2018-05-10 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 光モジュール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5391910A (en) | 1995-02-21 |
| CA2058035A1 (en) | 1992-06-19 |
| EP0491384A1 (en) | 1992-06-24 |
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