JPH05175532A - 光検出器及びその製造方法 - Google Patents
光検出器及びその製造方法Info
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- JPH05175532A JPH05175532A JP3344290A JP34429091A JPH05175532A JP H05175532 A JPH05175532 A JP H05175532A JP 3344290 A JP3344290 A JP 3344290A JP 34429091 A JP34429091 A JP 34429091A JP H05175532 A JPH05175532 A JP H05175532A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light
- conductivity type
- photodetector
- light absorption
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 動作時、光入力が大きい場合などであって
も、光吸収層での電界強度分布に歪みが生じないように
することにある。 【構成】 Ｎ型半導体基板（11）上に、Ｎ型のバッファ
層（12）、Ｎ-型の光吸収層（13）及びＮ型のウインド
層（14）を結晶成長により積層形成し、そのウインド層
（14）の所定部位にＰ+型の不純物を選択拡散して受光
部（15）を形成し、この受光部（15）と同時に、熱拡散
或いは押し込み拡散により、Ｎ-型の光吸収層（13）の
上部にＰ-型の反転層（19）を形成し、上記光吸収層（1
3）のほぼ中央部位に接合部（20）を形成する。
も、光吸収層での電界強度分布に歪みが生じないように
することにある。 【構成】 Ｎ型半導体基板（11）上に、Ｎ型のバッファ
層（12）、Ｎ-型の光吸収層（13）及びＮ型のウインド
層（14）を結晶成長により積層形成し、そのウインド層
（14）の所定部位にＰ+型の不純物を選択拡散して受光
部（15）を形成し、この受光部（15）と同時に、熱拡散
或いは押し込み拡散により、Ｎ-型の光吸収層（13）の
上部にＰ-型の反転層（19）を形成し、上記光吸収層（1
3）のほぼ中央部位に接合部（20）を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光検出器及びその製造方
法に関し、詳しくは、光ファイバ通信においてアナログ
信号を送受信する場合にそのアナログ信号を受信する受
光部に使用される光検出器及びその製造方法に関する。
法に関し、詳しくは、光ファイバ通信においてアナログ
信号を送受信する場合にそのアナログ信号を受信する受
光部に使用される光検出器及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信において光信号を送受信
する場合に、その受光部として使用される光検出器には
ＰＩＮフォトダイオードが一般的である。
する場合に、その受光部として使用される光検出器には
ＰＩＮフォトダイオードが一般的である。
【０００３】このＰＩＮフォトダイオードの従来例を図
３に示して説明する。
３に示して説明する。
【０００４】上記ＰＩＮフォトダイオードは、Ｎ型半導
体基板（１）上に、Ｎ型のバッファ層（２）、Ｎ-型の
光吸収層（３）及びＮ型のウインド層（４）を結晶成長
により積層形成し、そのウインド層（４）の所定部位に
Ｐ+型の不純物を選択拡散して受光部（５）を形成した
ものである。この受光部（５）は、ウインド層（４）よ
りも若干深く選択拡散される。上記ウインド層（４）の
表面には保護膜（６）が被着形成され、その保護膜
（６）の上記受光部（５）と対応する部位に形成された
窓明け部分にＰ側電極（７）が形成され、半導体基板
（１）の裏面にはＮ側電極（８）が形成される。
体基板（１）上に、Ｎ型のバッファ層（２）、Ｎ-型の
光吸収層（３）及びＮ型のウインド層（４）を結晶成長
により積層形成し、そのウインド層（４）の所定部位に
Ｐ+型の不純物を選択拡散して受光部（５）を形成した
ものである。この受光部（５）は、ウインド層（４）よ
りも若干深く選択拡散される。上記ウインド層（４）の
表面には保護膜（６）が被着形成され、その保護膜
（６）の上記受光部（５）と対応する部位に形成された
窓明け部分にＰ側電極（７）が形成され、半導体基板
（１）の裏面にはＮ側電極（８）が形成される。
【０００５】上記構成からなるＰＩＮフォトダイオード
では、光が受光部（５）に入射されると、光吸収層
（３）でもって吸収されて例えばキャリア〔正孔〕が発
生する。このキャリア〔正孔〕の発生により上記受光部
（５）とキャリアとして正孔と反対の電荷を有する電子
をキャリアとして持つ光吸収層（３）間に電位差〔光起
電力〕が生じ、Ｐ側電極（７）とＮ型電極（８）との間
で引き出される。これにより受光部（５）で受信された
アナログ信号が再現されることになる。
では、光が受光部（５）に入射されると、光吸収層
（３）でもって吸収されて例えばキャリア〔正孔〕が発
生する。このキャリア〔正孔〕の発生により上記受光部
（５）とキャリアとして正孔と反対の電荷を有する電子
をキャリアとして持つ光吸収層（３）間に電位差〔光起
電力〕が生じ、Ｐ側電極（７）とＮ型電極（８）との間
で引き出される。これにより受光部（５）で受信された
アナログ信号が再現されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のＰＩＮフォトダイオードでは、バッファ層（２）、
光吸収層（３）及びウインド層（４）の各層でのキャリ
ア濃度が図４の（ａ）に示すごとく階段状となってい
る。そのため、動作時、上記光吸収層（３）での電界強
度分布が、受光部（５）での光入力が小さい場合、図４
の（ｂ）に示すように光吸収層（３）に入り込んだウイ
ンド層（４）の受光部（５）で急激に増加し、その受光
部（５）からバッファ層（２）に向けて光吸収層（３）
では、単調に減少する不定四辺形のような特性を有す
る。
来のＰＩＮフォトダイオードでは、バッファ層（２）、
光吸収層（３）及びウインド層（４）の各層でのキャリ
ア濃度が図４の（ａ）に示すごとく階段状となってい
る。そのため、動作時、上記光吸収層（３）での電界強
度分布が、受光部（５）での光入力が小さい場合、図４
の（ｂ）に示すように光吸収層（３）に入り込んだウイ
ンド層（４）の受光部（５）で急激に増加し、その受光
部（５）からバッファ層（２）に向けて光吸収層（３）
では、単調に減少する不定四辺形のような特性を有す
る。
【０００７】この電界強度分布では、受光部（５）での
光入力が大きい場合や光が切り替わる場合、光吸収層
（３）に発生したキャリア〔電子〕が図４の（ｃ）の実
線矢印ＣＦで示すように、キャリア〔正孔〕とクーロン
力により引っ張り合い、これに対して逆方向に作用する
電界強度が点線矢印で示すように、キャリアの引っ張り
力よりも小さいため、光吸収層（３）での電界強度分布
が図４の（ｃ）に示すように歪んでくる。このように電
界強度分布が歪んでくると、出力特性上、時間的な遅延
を生じて出力信号が歪んでしまい、アナログ信号を忠実
に再現することが困難となるという問題があった。
光入力が大きい場合や光が切り替わる場合、光吸収層
（３）に発生したキャリア〔電子〕が図４の（ｃ）の実
線矢印ＣＦで示すように、キャリア〔正孔〕とクーロン
力により引っ張り合い、これに対して逆方向に作用する
電界強度が点線矢印で示すように、キャリアの引っ張り
力よりも小さいため、光吸収層（３）での電界強度分布
が図４の（ｃ）に示すように歪んでくる。このように電
界強度分布が歪んでくると、出力特性上、時間的な遅延
を生じて出力信号が歪んでしまい、アナログ信号を忠実
に再現することが困難となるという問題があった。
【０００８】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、光入力が大き
い場合などについて、光吸収層での電界強度分布に歪み
が生じないようにし得る光検出器及びその製造方法を提
供することにある。
されたもので、その目的とするところは、光入力が大き
い場合などについて、光吸収層での電界強度分布に歪み
が生じないようにし得る光検出器及びその製造方法を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明の光検出器は、一導電型半
導体基板上に同一導電型のバッファ層、光吸収層及びウ
インド層を積層形成し、上記ウインド層に他導電型不純
物を選択拡散して、受光部を形成した光検出器におい
て、上記光吸収層の積層方向のほぼ中央部位に、一導電
型と他導電型の接合部を形成したことを特徴とする。
の技術的手段として、本発明の光検出器は、一導電型半
導体基板上に同一導電型のバッファ層、光吸収層及びウ
インド層を積層形成し、上記ウインド層に他導電型不純
物を選択拡散して、受光部を形成した光検出器におい
て、上記光吸収層の積層方向のほぼ中央部位に、一導電
型と他導電型の接合部を形成したことを特徴とする。
【００１０】また、本発明の光検出器の製造方法は、一
導電型半導体基板上に同一導電型のバッファ層、光吸収
層及びウインド層を結晶成長により順次積層形成した
後、ウインド層に他導電型不純物を選択拡散して受光部
を形成すると同時に、光吸収層に他導電型不純物を拡散
して積層方向のほぼ中央部位に至る反転層を形成するよ
うにしたことを特徴とする。
導電型半導体基板上に同一導電型のバッファ層、光吸収
層及びウインド層を結晶成長により順次積層形成した
後、ウインド層に他導電型不純物を選択拡散して受光部
を形成すると同時に、光吸収層に他導電型不純物を拡散
して積層方向のほぼ中央部位に至る反転層を形成するよ
うにしたことを特徴とする。
【００１１】更に、本発明方法では上記反転層の形成が
熱拡散或いは押し込み拡散であることが望ましい。
熱拡散或いは押し込み拡散であることが望ましい。
【００１２】
【作用】本発明の光検出器では、光吸収層の積層方向の
ほぼ中央部位に接合部を形成したから、動作時、上記光
吸収層での電界強度分布において、最大電界強度が光吸
収層のほぼ中央付近に設定され、且つ、空乏層が光吸収
層全体に拡がるので、光入力が大きい場合であっても、
光吸収層に発生するキャリアの引っ張り力よりも電界強
度が大きくなることにより電界強度分布に歪みが発生す
ることはない。
ほぼ中央部位に接合部を形成したから、動作時、上記光
吸収層での電界強度分布において、最大電界強度が光吸
収層のほぼ中央付近に設定され、且つ、空乏層が光吸収
層全体に拡がるので、光入力が大きい場合であっても、
光吸収層に発生するキャリアの引っ張り力よりも電界強
度が大きくなることにより電界強度分布に歪みが発生す
ることはない。
【００１３】
【実施例】本発明に係る光検出器及びその製造方法の実
施例を図１及び図２に示して説明する。
施例を図１及び図２に示して説明する。
【００１４】本発明の光検出器であるＰＩＮフォトダイ
オードは、図１に示すようにＮ型半導体基板（11）上
に、例えば、キャリア濃度が１×1016cm-3でＩｎＰから
なるＮ型のバッファ層（12）、キャリア濃度が１〜３×
1015cm-3でＩｎＧａＡｓからなるＮ-型の光吸収層（1
3）、キャリア濃度が１×1016cm-3でＩｎＰからなるＮ
型のウインド層（14）を結晶成長により積層形成し、そ
のウインド層（14）の所定部位に、Ｐ+型不純物を選択
拡散して受光部（15）を形成した構造を有する。尚、従
来と同様に、上記ウインド層（14）の表面には保護膜
（16）が被着形成され、その保護膜（16）の上記受光部
（15）と対応する部位に形成された窓明け部分に、Ｐ側
電極（17）が形成され、半導体基板（11）の裏面にはＮ
側電極（18）が形成される。
オードは、図１に示すようにＮ型半導体基板（11）上
に、例えば、キャリア濃度が１×1016cm-3でＩｎＰから
なるＮ型のバッファ層（12）、キャリア濃度が１〜３×
1015cm-3でＩｎＧａＡｓからなるＮ-型の光吸収層（1
3）、キャリア濃度が１×1016cm-3でＩｎＰからなるＮ
型のウインド層（14）を結晶成長により積層形成し、そ
のウインド層（14）の所定部位に、Ｐ+型不純物を選択
拡散して受光部（15）を形成した構造を有する。尚、従
来と同様に、上記ウインド層（14）の表面には保護膜
（16）が被着形成され、その保護膜（16）の上記受光部
（15）と対応する部位に形成された窓明け部分に、Ｐ側
電極（17）が形成され、半導体基板（11）の裏面にはＮ
側電極（18）が形成される。
【００１５】本発明の特徴は、Ｎ-型の光吸収層（13）
の上部にＰ-型の反転層（19）を形成し、光吸収層（1
3）のほぼ中央部位に接合部（20）を形成したことにあ
る。
の上部にＰ-型の反転層（19）を形成し、光吸収層（1
3）のほぼ中央部位に接合部（20）を形成したことにあ
る。
【００１６】この光吸収層（13）での反転層（19）の形
成方法は、前述したウインド層（14）の所定部位に、Ｐ
+型不純物を選択拡散して受光部（15）を形成すると同
時に行なえばよい。即ち、ウインド層（14）の所定部位
にＰ+型不純物を熱拡散により形成すると同時に、その
熱拡散温度を低く設定することによって光吸収層（13）
の上部に、Ｐ-型の反転層（19）を形成することができ
る。尚、上記熱拡散以外にも、押し込み拡散により反転
層（19）を形成することも可能である。
成方法は、前述したウインド層（14）の所定部位に、Ｐ
+型不純物を選択拡散して受光部（15）を形成すると同
時に行なえばよい。即ち、ウインド層（14）の所定部位
にＰ+型不純物を熱拡散により形成すると同時に、その
熱拡散温度を低く設定することによって光吸収層（13）
の上部に、Ｐ-型の反転層（19）を形成することができ
る。尚、上記熱拡散以外にも、押し込み拡散により反転
層（19）を形成することも可能である。
【００１７】本発明のＰＩＮフォトダイオードでは、バ
ッファ層（12）、光吸収層（13）及びウインド層（14）
の各層でのキャリア濃度が図２の（ａ）に示すごとくな
っているが、上記光吸収層（13）のほぼ中央部位で反転
層（19）による接合部（20）が存在するため、動作時、
光吸収層（13）での電界強度分布が、受光部（15）での
光入力が小さい場合、図２の（ｂ）に示すように最大電
界強度が光吸収層（13）のほぼ中央付近に設定される。
即ち、光吸収層（13）の受光部（15）から接合部（20）
に向けて単調に増加し、その接合部（20）で最大値とな
って、接合部（20）からバッファ層（12）に向けて単調
に減少するような特性を有する。
ッファ層（12）、光吸収層（13）及びウインド層（14）
の各層でのキャリア濃度が図２の（ａ）に示すごとくな
っているが、上記光吸収層（13）のほぼ中央部位で反転
層（19）による接合部（20）が存在するため、動作時、
光吸収層（13）での電界強度分布が、受光部（15）での
光入力が小さい場合、図２の（ｂ）に示すように最大電
界強度が光吸収層（13）のほぼ中央付近に設定される。
即ち、光吸収層（13）の受光部（15）から接合部（20）
に向けて単調に増加し、その接合部（20）で最大値とな
って、接合部（20）からバッファ層（12）に向けて単調
に減少するような特性を有する。
【００１８】ここで、上記動作時、前述したように光吸
収層（13）での電界強度分布において、最大電界強度が
光吸収層（13）のほぼ中央付近にあり、且つ、空乏層が
光吸収層（13）全体に拡がるため、受光部（15）での光
入力が大きい場合や光が切り替わる場合、光吸収層（1
3）に発生したキャリア同士が、図２の（ｃ）の実線矢
印ｃｆで示すようにクーロン力により引っ張り合い、こ
れに対して逆方向に電界強度が点線矢印で示すように作
用するに際して、クーロン力によるキャリアの引っ張り
力よりも電界強度の方が大きいので、光吸収層（13）で
の電界強度分布がその中央付近で降下することなく、図
２の（ｃ）に示すように均一な分布となる。このように
光吸収層（13）での電界強度分布が均一であるので、出
力特性上、アナログ信号を忠実に再現することができ
る。
収層（13）での電界強度分布において、最大電界強度が
光吸収層（13）のほぼ中央付近にあり、且つ、空乏層が
光吸収層（13）全体に拡がるため、受光部（15）での光
入力が大きい場合や光が切り替わる場合、光吸収層（1
3）に発生したキャリア同士が、図２の（ｃ）の実線矢
印ｃｆで示すようにクーロン力により引っ張り合い、こ
れに対して逆方向に電界強度が点線矢印で示すように作
用するに際して、クーロン力によるキャリアの引っ張り
力よりも電界強度の方が大きいので、光吸収層（13）で
の電界強度分布がその中央付近で降下することなく、図
２の（ｃ）に示すように均一な分布となる。このように
光吸収層（13）での電界強度分布が均一であるので、出
力特性上、アナログ信号を忠実に再現することができ
る。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、光吸収層に反転層を形
成してその中央付近に接合部を形成したことにより、動
作時、光吸収層での電界強度分布において最大電界強度
が光吸収層のほぼ中央付近に設定され、且つ、空乏層が
光吸収層の全体に拡がるため、受光部での光入力が大き
い場合などであっても、光吸収層の中央付近での電界強
度の降下が防止できて光吸収層の全体に亘って均一な電
界強度分布を得ることができて、光ファイバ通信におい
てアナログ信号を忠実に再現することが可能な高品質の
光検出器を提供することが実現容易となる。
成してその中央付近に接合部を形成したことにより、動
作時、光吸収層での電界強度分布において最大電界強度
が光吸収層のほぼ中央付近に設定され、且つ、空乏層が
光吸収層の全体に拡がるため、受光部での光入力が大き
い場合などであっても、光吸収層の中央付近での電界強
度の降下が防止できて光吸収層の全体に亘って均一な電
界強度分布を得ることができて、光ファイバ通信におい
てアナログ信号を忠実に再現することが可能な高品質の
光検出器を提供することが実現容易となる。
【図１】本発明に係る光検出器の実施例を説明するため
のもので、ＰＩＮフォトダイオードの構造例を示す断面
図
のもので、ＰＩＮフォトダイオードの構造例を示す断面
図
【図２】（ａ）は本発明のＰＩＮフォトダイオードのキ
ャリア濃度分布を示す特性図、（ｂ）は本発明のＰＩＮ
フォトダイオードの動作時で、光入力が小さい場合の電
界強度分布を示す特性図、（ｃ）は光入力が大きい場合
の電界強度分布を示す特性図
ャリア濃度分布を示す特性図、（ｂ）は本発明のＰＩＮ
フォトダイオードの動作時で、光入力が小さい場合の電
界強度分布を示す特性図、（ｃ）は光入力が大きい場合
の電界強度分布を示す特性図
【図３】光検出器としてＰＩＮフォトダイオードの従来
例を示す断面図
例を示す断面図
【図４】（ａ）は従来のＰＩＮフォトダイオードのキャ
リア濃度分布を示す特性図、（ｂ）は本発明のＰＩＮフ
ォトダイオードの動作時で、光入力が小さい場合の電界
強度分布を示す特性図、（ｃ）は光入力が大きい場合の
電界強度分布を示す特性図
リア濃度分布を示す特性図、（ｂ）は本発明のＰＩＮフ
ォトダイオードの動作時で、光入力が小さい場合の電界
強度分布を示す特性図、（ｃ）は光入力が大きい場合の
電界強度分布を示す特性図
11 半導体基板 12 バッファ層 13 光吸収層 14 ウインド層 15 受光部 19 反転層 20 接合部
Claims (3)
- 【請求項１】 一導電型半導体基板上に同一導電型のバ
ッファ層、光吸収層及びウインド層を積層形成し、上記
ウインド層に他導電型不純物を選択拡散して受光部を形
成した光検出器において、 上記光吸収層の積層方向のほぼ中央部位に一導電型と他
導電型の接合部を形成したことを特徴とする光検出器。 - 【請求項２】 一導電型半導体基板上に同一導電型のバ
ッファ層、光吸収層及びウインド層を結晶成長により順
次積層形成した後、ウインド層に他導電型不純物を選択
拡散して受光部を形成すると同時に、光吸収層に他導電
型不純物を拡散して積層方向のほぼ中央部位に至る反転
層を形成するようにしたことを特徴とする光検出器の製
造方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の反転層の形成が、熱拡散
或いは押し込み拡散であることを特徴とする光検出器の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3344290A JPH05175532A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 光検出器及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3344290A JPH05175532A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 光検出器及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05175532A true JPH05175532A (ja) | 1993-07-13 |
Family
ID=18368097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3344290A Pending JPH05175532A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 光検出器及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05175532A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012516559A (ja) * | 2009-01-29 | 2012-07-19 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | フォトダイオードを作製するための方法、ならびに対応するフォトダイオードおよび電磁放射検出器 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP3344290A patent/JPH05175532A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012516559A (ja) * | 2009-01-29 | 2012-07-19 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | フォトダイオードを作製するための方法、ならびに対応するフォトダイオードおよび電磁放射検出器 |
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