JPH04360585A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH04360585A JPH04360585A JP3162483A JP16248391A JPH04360585A JP H04360585 A JPH04360585 A JP H04360585A JP 3162483 A JP3162483 A JP 3162483A JP 16248391 A JP16248391 A JP 16248391A JP H04360585 A JPH04360585 A JP H04360585A
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Landscapes
- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信や光情報処理等
において用いられる半導体受光素子に関し、特に、薄い
光吸収層厚でも高い量子効率が得られる半導体受光素子
に関する。
において用いられる半導体受光素子に関し、特に、薄い
光吸収層厚でも高い量子効率が得られる半導体受光素子
に関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体受光素子は、光通信や光情
報処理用の高感度受光器として実用化され、中でも、大
容量長距離光通信用の波長１．３μｍあるいは１．５５
μｍに対する半導体受光素子の材料として、ＩｎＧａＡ
ｓが広く使われている。
報処理用の高感度受光器として実用化され、中でも、大
容量長距離光通信用の波長１．３μｍあるいは１．５５
μｍに対する半導体受光素子の材料として、ＩｎＧａＡ
ｓが広く使われている。
【０００３】このＩｎＧａＡｓを使ったＰＩＮホトダイ
オ−ドの従来例を図４に基づいて説明する。図４は、従
来例を示す半導体受光素子（ＰＩＮホトダイオ−ド）の
断面図であって、これは、ｎ＋−ＩｎＰ基板１上に、ｎ
−ＩｎＰ緩衝層２、ｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３及び
ｎ−−ＩｎＰ窓層４を順次気相成長法により成長させ、
このように成長したエピに、受光部としてｐ＋−ＩｎＰ
窓層５をＺｎの封止拡散により選択形成してＰＩＮホト
ダイオ−ドを形成している。なお、図４において、６は
ｐ側電極、７はｎ側電極、８は絶縁膜である。
オ−ドの従来例を図４に基づいて説明する。図４は、従
来例を示す半導体受光素子（ＰＩＮホトダイオ−ド）の
断面図であって、これは、ｎ＋−ＩｎＰ基板１上に、ｎ
−ＩｎＰ緩衝層２、ｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３及び
ｎ−−ＩｎＰ窓層４を順次気相成長法により成長させ、
このように成長したエピに、受光部としてｐ＋−ＩｎＰ
窓層５をＺｎの封止拡散により選択形成してＰＩＮホト
ダイオ−ドを形成している。なお、図４において、６は
ｐ側電極、７はｎ側電極、８は絶縁膜である。
【０００４】このＩｎＧａＡｓを用いたＰＩＮホトダイ
オ−ドに１ｍＡ以上の光が入射すると、ｎ−−ＩｎＧａ
Ａｓ光吸収層３内に高密度にキャリアが発生するため、
空間電荷効果によって内部電界が低下し、その結果、こ
の光吸収層３内を走行するキャリアの速度が低下し、Ｐ
ＩＮホトダイオ−ドの高速応答を妨げる 。また、ｎ−
−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３が厚い（＞３μｍ）場合、該
層３内を走行する時間によって応答が制限されることに
なる。 そのため、ＩｎＧａＡｓを用いた上記ＰＩＮホトダイオ
−ドにおいては、以上の理由により、ｎ−−ＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層３の厚は、２μｍ以下に薄くした方が高速応
答特性並びに耐高光入力特性に優れた結果が得られる。
オ−ドに１ｍＡ以上の光が入射すると、ｎ−−ＩｎＧａ
Ａｓ光吸収層３内に高密度にキャリアが発生するため、
空間電荷効果によって内部電界が低下し、その結果、こ
の光吸収層３内を走行するキャリアの速度が低下し、Ｐ
ＩＮホトダイオ−ドの高速応答を妨げる 。また、ｎ−
−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３が厚い（＞３μｍ）場合、該
層３内を走行する時間によって応答が制限されることに
なる。 そのため、ＩｎＧａＡｓを用いた上記ＰＩＮホトダイオ
−ドにおいては、以上の理由により、ｎ−−ＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層３の厚は、２μｍ以下に薄くした方が高速応
答特性並びに耐高光入力特性に優れた結果が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来例では、高速応答特性並びに耐高光入力特性を意図し
て、光吸収層であるｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３を２
μｍ以下に薄くするため、受光素子の量子効率の低下を
招き、特に、波長１．５５μｍの光に対する量子効率の
低下が大きく、充分な受信感度が得られないという問題
点を有している。
来例では、高速応答特性並びに耐高光入力特性を意図し
て、光吸収層であるｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３を２
μｍ以下に薄くするため、受光素子の量子効率の低下を
招き、特に、波長１．５５μｍの光に対する量子効率の
低下が大きく、充分な受信感度が得られないという問題
点を有している。
【０００６】そこで、本発明は、このような問題点を解
決する半導体受光素子を提供することを目的とし、詳細
には、高い量子効率が得られ、しかも、高速応答並びに
耐高光入力が可能であり、かつ、高受信感度の半導体受
光素子を提供することを目的とする。
決する半導体受光素子を提供することを目的とし、詳細
には、高い量子効率が得られ、しかも、高速応答並びに
耐高光入力が可能であり、かつ、高受信感度の半導体受
光素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そして、本発明は、上記
目的を達成するため、１．５〜２μｍ厚の光吸収層とし
、受光領域の裏面に基板から緩衝層まで穴を彫り込み、
該穴に高反射膜を設けた構造とし、この高反射膜によっ
て、未吸収光を光吸収層内に反射させる機能をもたせる
ことを特徴とするものである。即ち、本発明は、光吸収
層（λ１）、窓層（λ２）及び緩衝層（λ３）の各波長
がλ１〉λ２＝λ３の条件で構成されるヘテロ構造半導
体受光素子において、上記光吸収層の厚さを１．５〜２
μｍとし、かつ、受光領域の裏面に基板から上記緩衝層
まで穴を彫り込み、該穴に高反射膜を設けてなることを
特徴とする半導体受光素子である。
目的を達成するため、１．５〜２μｍ厚の光吸収層とし
、受光領域の裏面に基板から緩衝層まで穴を彫り込み、
該穴に高反射膜を設けた構造とし、この高反射膜によっ
て、未吸収光を光吸収層内に反射させる機能をもたせる
ことを特徴とするものである。即ち、本発明は、光吸収
層（λ１）、窓層（λ２）及び緩衝層（λ３）の各波長
がλ１〉λ２＝λ３の条件で構成されるヘテロ構造半導
体受光素子において、上記光吸収層の厚さを１．５〜２
μｍとし、かつ、受光領域の裏面に基板から上記緩衝層
まで穴を彫り込み、該穴に高反射膜を設けてなることを
特徴とする半導体受光素子である。
【０００８】
【作用】本発明において、光吸収層の厚さを１．５〜２
μｍとする理由は、前記したとおり、２μｍ以下に薄く
すると、高速応答特性並びに耐高光入力特性に優れた結
果が得られるからである。しかしながら、光吸収層の厚
さを２μｍ以下に薄くした場合、受光素子の量子効率の
低下を招くこととなるが、本発明においては、更に、受
光領域の裏面に基板から上記緩衝層まで穴を彫り込み、
該穴に高反射膜を設けるものであり、この高反射膜によ
って、１．５〜２μｍという薄い光吸収層内で吸収され
なかった光を再びこの光吸収層内に戻す作用をし、この
ため、高い量子効率が得られるものである。
μｍとする理由は、前記したとおり、２μｍ以下に薄く
すると、高速応答特性並びに耐高光入力特性に優れた結
果が得られるからである。しかしながら、光吸収層の厚
さを２μｍ以下に薄くした場合、受光素子の量子効率の
低下を招くこととなるが、本発明においては、更に、受
光領域の裏面に基板から上記緩衝層まで穴を彫り込み、
該穴に高反射膜を設けるものであり、この高反射膜によ
って、１．５〜２μｍという薄い光吸収層内で吸収され
なかった光を再びこの光吸収層内に戻す作用をし、この
ため、高い量子効率が得られるものである。
【０００９】
【実施例】以下、図１〜図３に基づいて本発明をより詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施例（実施例１）
である半導体受光素子（ＰＩＮホトダイオ−ド）の形成
工程図であって、工程Ａ〜Ｆからなる図であり、図２は
、図１によって作成した半導体受光素子（ＰＩＮホトダ
イオ−ド）の断面図である。また、図３は、本発明の他
の実施例（実施例２）である半導体受光素子（ＡＰＤ）
の断面図である。
細に説明する。図１は、本発明の一実施例（実施例１）
である半導体受光素子（ＰＩＮホトダイオ−ド）の形成
工程図であって、工程Ａ〜Ｆからなる図であり、図２は
、図１によって作成した半導体受光素子（ＰＩＮホトダ
イオ−ド）の断面図である。また、図３は、本発明の他
の実施例（実施例２）である半導体受光素子（ＡＰＤ）
の断面図である。
【００１０】（実施例１）本発明の実施例であるＰＩＮ
ホトダイオ−ドの作成法を図１に基づいて説明すると、
まず、工程Ａに示すように、ｎ＋−ＩｎＰ基板１上に、
気相成長法によりｎ−ＩｎＰ緩衝層２ 及びｎ−−Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層３を順次成長させた後、窓層としてｎ
−−ＩｎＰ窓層４を成長させる。次に、工程Ｂに示すよ
うに、上記エピタキシャルウェハ−に、拡散マスクをＣ
ＶＤ法により成長し、受光部分に５０μｍφの穴開けを
行い、該穴にＺｎの封止拡散によりｐ＋−ＩｎＰ窓層５
を選択的に形成する。その後、工程Ｃに示すように、表
面側に絶縁膜８を成長させた後、ｐ側電極６を形成させ
、次に、ｎ＋−ＩｎＰ基板１の基板側を１２０μｍまで
鏡面研磨を行なう。
ホトダイオ−ドの作成法を図１に基づいて説明すると、
まず、工程Ａに示すように、ｎ＋−ＩｎＰ基板１上に、
気相成長法によりｎ−ＩｎＰ緩衝層２ 及びｎ−−Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層３を順次成長させた後、窓層としてｎ
−−ＩｎＰ窓層４を成長させる。次に、工程Ｂに示すよ
うに、上記エピタキシャルウェハ−に、拡散マスクをＣ
ＶＤ法により成長し、受光部分に５０μｍφの穴開けを
行い、該穴にＺｎの封止拡散によりｐ＋−ＩｎＰ窓層５
を選択的に形成する。その後、工程Ｃに示すように、表
面側に絶縁膜８を成長させた後、ｐ側電極６を形成させ
、次に、ｎ＋−ＩｎＰ基板１の基板側を１２０μｍまで
鏡面研磨を行なう。
【００１１】続いて、工程Ｄに示すように、受光部分に
相当する研磨面に７０μｍφの穴を、ウエットあるいは
ドライエッチング法によって、ｎ−ＩｎＰ緩衝層２まで
穴開けを行い、次いで、アロイ時の基板荒れを防ぐため
に、工程Ｅに示すように、穴開けをした面にλ／４のＳ
ｉＯ２膜９をＣＶＤ法によって成長させる。その後、工
程Ｆに示すように、裏面にｎ側電極７を蒸着し、アロイ
を行なった後、高反射膜１０としてＴｉＰｔＡｕをスパ
ッタ法によって蒸着させる。
相当する研磨面に７０μｍφの穴を、ウエットあるいは
ドライエッチング法によって、ｎ−ＩｎＰ緩衝層２まで
穴開けを行い、次いで、アロイ時の基板荒れを防ぐため
に、工程Ｅに示すように、穴開けをした面にλ／４のＳ
ｉＯ２膜９をＣＶＤ法によって成長させる。その後、工
程Ｆに示すように、裏面にｎ側電極７を蒸着し、アロイ
を行なった後、高反射膜１０としてＴｉＰｔＡｕをスパ
ッタ法によって蒸着させる。
【００１２】このようにして作成したＰＩＮホトダイオ
−ドは、図２に示すとおりであり、このＰＩＮホトダイ
オ−ドにおいて、受光部から入射した波長１．５５μｍ
の光は、ｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３内で吸収され、
キャリアとなって外部回路に流れるが、吸収されずに透
過した光は、ｐ−ＩｎＰ緩衝層２を透過した後、該緩衝
層２の裏面に設けた高反射膜１０によって再びｎ−−Ｉ
ｎＧａＡｓ光吸収層３に戻り、再度吸収される。この場
合、ｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３の厚は、実効的には
倍になるため、充分な量子効率が得られる。
−ドは、図２に示すとおりであり、このＰＩＮホトダイ
オ−ドにおいて、受光部から入射した波長１．５５μｍ
の光は、ｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３内で吸収され、
キャリアとなって外部回路に流れるが、吸収されずに透
過した光は、ｐ−ＩｎＰ緩衝層２を透過した後、該緩衝
層２の裏面に設けた高反射膜１０によって再びｎ−−Ｉ
ｎＧａＡｓ光吸収層３に戻り、再度吸収される。この場
合、ｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３の厚は、実効的には
倍になるため、充分な量子効率が得られる。
【００１３】（実施例２）図３は、本発明の他の実施例
であるＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉ
ｏｄｅ）の断面図である 。図３中の１１は、ガ−ドリ
ングであるが、その他の符号１〜１０は、上記した図１
、図２のそれと同一であり、重複するため、説明を省略
する。この実施例は、図３に示すように、ＩｎＧａＡｓ
を用いたＡＰＤであり、このＡＰＤにおいても、１．５
〜２μｍ厚の光吸収層３とし、そして、裏面から緩衝層
２まで穴を開け、該穴の底に高反射膜１０を設けた構造
とするものであり、これによって、薄い光吸収層３内で
吸収されなかった光を再びこの光吸収層３内に戻すこと
ができ、その結果、高い量子効率が得られ、高速応答並
びに耐高光入力が可能な、かつ、高い受信感度のＡＰＤ
が得られる。
であるＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉ
ｏｄｅ）の断面図である 。図３中の１１は、ガ−ドリ
ングであるが、その他の符号１〜１０は、上記した図１
、図２のそれと同一であり、重複するため、説明を省略
する。この実施例は、図３に示すように、ＩｎＧａＡｓ
を用いたＡＰＤであり、このＡＰＤにおいても、１．５
〜２μｍ厚の光吸収層３とし、そして、裏面から緩衝層
２まで穴を開け、該穴の底に高反射膜１０を設けた構造
とするものであり、これによって、薄い光吸収層３内で
吸収されなかった光を再びこの光吸収層３内に戻すこと
ができ、その結果、高い量子効率が得られ、高速応答並
びに耐高光入力が可能な、かつ、高い受信感度のＡＰＤ
が得られる。
【００１４】
【発明の効果】本発明は、以上詳記したように、１．５
〜２μｍ厚の光吸収層と、裏面から緩衝（Ｂｕｆｆｅｒ
）層まで開けた穴と、穴の底に設けた高反射膜によって
構成される半導体受光素子であり、薄い光吸収層内で吸
収されなかった光を再びこの光吸収層内に戻すことによ
って、高い量子効率が得られ、しかも、高速応答並びに
耐高光入力が可能な、かつ、高い受信感度の受光素子が
得られる効果が生ずる。
〜２μｍ厚の光吸収層と、裏面から緩衝（Ｂｕｆｆｅｒ
）層まで開けた穴と、穴の底に設けた高反射膜によって
構成される半導体受光素子であり、薄い光吸収層内で吸
収されなかった光を再びこの光吸収層内に戻すことによ
って、高い量子効率が得られ、しかも、高速応答並びに
耐高光入力が可能な、かつ、高い受信感度の受光素子が
得られる効果が生ずる。
【図１】本発明の一実施例である半導体受光素子（ＰＩ
Ｎホトダイオ−ド）の形成工程図である。
Ｎホトダイオ−ド）の形成工程図である。
【図２】図１によって作成したＰＩＮホトダイオ−ドの
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の他の実施例である半導体受光素子（Ａ
ＰＤ）の断面図である。
ＰＤ）の断面図である。
【図４】従来例を示す半導体受光素子（ＰＩＮホトダイ
オ−ド）の断面図である。
オ−ド）の断面図である。
１ ｎ＋−ＩｎＰ基板
２ ｎ−ＩｎＰ緩衝層
３ ｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層
４ ｎ−−ＩｎＰ窓層
５ Ｐ＋−ＩｎＰ窓層
６ ｐ側電極
７ ｎ側電極
８ 絶縁膜
９ ＳｉＯ２膜
１０ 高反射膜
１１ ガ−ドリング
Claims (1)
- 【請求項１】 光吸収層（λ１）、窓層（λ２）及び
緩衝層（λ３）の各波長がλ１〉λ２＝λ３の条件で構
成されるヘテロ構造半導体受光素子において、上記光吸
収層の厚さを１．５〜２μｍとし、かつ、受光領域の裏
面に基板から上記緩衝層まで穴を彫り込み、該穴に高反
射膜を設けてな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 |
|---|---|---|---|
| JP3162483A JP2995921B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3162483A JP2995921B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 半導体受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04360585A true JPH04360585A (ja) | 1992-12-14 |
| JP2995921B2 JP2995921B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=15755475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3162483A Expired - Fee Related JP2995921B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2995921B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7091527B2 (en) | 2000-12-19 | 2006-08-15 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor photodetection device |
| JP2007088496A (ja) * | 2000-12-19 | 2007-04-05 | Eudyna Devices Inc | 半導体受光装置 |
| JP2009124145A (ja) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Jds Uniphase Corp | 前面照射型アバランシェ・フォトダイオード |
| JP2014013844A (ja) * | 2012-07-04 | 2014-01-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体受光素子およびその製造方法 |
| CN113838940A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-12-24 | 北京无线电测量研究所 | 一种集成型光电探测器及其制作方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11145770B2 (en) | 2018-02-01 | 2021-10-12 | Kyoto Semiconductor Co., Ltd. | Semiconductor light receiving element |
-
1991
- 1991-06-07 JP JP3162483A patent/JP2995921B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7091527B2 (en) | 2000-12-19 | 2006-08-15 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor photodetection device |
| JP2007088496A (ja) * | 2000-12-19 | 2007-04-05 | Eudyna Devices Inc | 半導体受光装置 |
| JP2009124145A (ja) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Jds Uniphase Corp | 前面照射型アバランシェ・フォトダイオード |
| JP2014013844A (ja) * | 2012-07-04 | 2014-01-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体受光素子およびその製造方法 |
| CN113838940A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-12-24 | 北京无线电测量研究所 | 一种集成型光电探测器及其制作方法 |
| CN113838940B (zh) * | 2021-08-19 | 2024-03-08 | 北京无线电测量研究所 | 一种集成型光电探测器及其制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2995921B2 (ja) | 1999-12-27 |
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