JPH057014A - アバランシエフオトダイオード - Google Patents
アバランシエフオトダイオードInfo
- Publication number
- JPH057014A JPH057014A JP3157972A JP15797291A JPH057014A JP H057014 A JPH057014 A JP H057014A JP 3157972 A JP3157972 A JP 3157972A JP 15797291 A JP15797291 A JP 15797291A JP H057014 A JPH057014 A JP H057014A
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- Japan
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- avalanche
- layer
- light absorption
- region
- electric field
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アバランシェフォトダイオードにおける高電
界をかけた場合の、トンネル電流による暗電流の増加，
光吸収領域でのアバランシェ増倍による応答速度の低下
を解決する。 【構成】 光吸収層３とアバランシェ層４が分離した構
造において、光吸収層３とアバランシェ層４界面に、ア
バランシェ層４と同一の結晶材料の中間層５をもつアバ
ランシェフォトダイオード。 【効果】 中間層５により光吸収層３の電界強度が低下
する。この結果、光吸収層３でのアバランシェ増倍・ト
ンネル電流が低下するため高感度化，高速応答，高帯域
化が得られる。
界をかけた場合の、トンネル電流による暗電流の増加，
光吸収領域でのアバランシェ増倍による応答速度の低下
を解決する。 【構成】 光吸収層３とアバランシェ層４が分離した構
造において、光吸収層３とアバランシェ層４界面に、ア
バランシェ層４と同一の結晶材料の中間層５をもつアバ
ランシェフォトダイオード。 【効果】 中間層５により光吸収層３の電界強度が低下
する。この結果、光吸収層３でのアバランシェ増倍・ト
ンネル電流が低下するため高感度化，高速応答，高帯域
化が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はアバランシェフォトダ
イオードに関し、特に光吸収領域の波長感度が１〜１．
６５μｍ帯の受光素子における結晶構造改善に関するも
のである。
イオードに関し、特に光吸収領域の波長感度が１〜１．
６５μｍ帯の受光素子における結晶構造改善に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来のアバランシェフォトダイオードに
ついて図３を参考にして説明する。１は受光面を形成す
るＰ+ 型の領域で、Ｎ- のアバランシェ層４との間にＰ
Ｎ接合を形成する。そして、コンタクト電極６にアバラ
ンシェ層４よりも負の電位となるように逆バイアス電圧
が印加されると、前記ＰＮ接合が空乏層化し光吸収層３
下端まで到達する。この状態で信号光９が到来して、光
吸収層３にて吸収によりキャリアが生成されると、この
キャリアはアバランシェ層４にて増倍される結果、増倍
された光電流がコンタクト電極６よりとり出される。
ついて図３を参考にして説明する。１は受光面を形成す
るＰ+ 型の領域で、Ｎ- のアバランシェ層４との間にＰ
Ｎ接合を形成する。そして、コンタクト電極６にアバラ
ンシェ層４よりも負の電位となるように逆バイアス電圧
が印加されると、前記ＰＮ接合が空乏層化し光吸収層３
下端まで到達する。この状態で信号光９が到来して、光
吸収層３にて吸収によりキャリアが生成されると、この
キャリアはアバランシェ層４にて増倍される結果、増倍
された光電流がコンタクト電極６よりとり出される。
【０００３】ここで、高い増倍率（利得）を得るには、
アバランシェ領域の電界強度を逆方向ブレークダウン電
圧より低いができるかぎり高くする必要があり、図３
（ｂ）に示すとおり、逆バイアス電圧ＥをＥ2 よりＥ2'
まで上昇させ、上記電界を高くして使用する必要があ
る。
アバランシェ領域の電界強度を逆方向ブレークダウン電
圧より低いができるかぎり高くする必要があり、図３
（ｂ）に示すとおり、逆バイアス電圧ＥをＥ2 よりＥ2'
まで上昇させ、上記電界を高くして使用する必要があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記の従来の
アバランシェフォトダイオードでは、利得を上げるため
に高電界をかけていくとこれにつれて光吸収領域の電界
強度も上昇し、その結果、トンネル電流による暗電流の
増加，光吸収領域とのアバランシェ増倍による応答速度
の低下が生じるため、利得の上昇にともない、肝心な感
度・応答速度が制限されるという欠点があった。
アバランシェフォトダイオードでは、利得を上げるため
に高電界をかけていくとこれにつれて光吸収領域の電界
強度も上昇し、その結果、トンネル電流による暗電流の
増加，光吸収領域とのアバランシェ増倍による応答速度
の低下が生じるため、利得の上昇にともない、肝心な感
度・応答速度が制限されるという欠点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明のアバランシェ
フォトダイオードは、上述の感度・応答速度が制限され
てしまう問題を解決するために、光吸収領域とアバラン
シェ領域の間に、アバランシェ領域と同一の結晶材料に
てアバランシェ領域よりも不純物濃度の高い中間層を設
けた構造とするものである。
フォトダイオードは、上述の感度・応答速度が制限され
てしまう問題を解決するために、光吸収領域とアバラン
シェ領域の間に、アバランシェ領域と同一の結晶材料に
てアバランシェ領域よりも不純物濃度の高い中間層を設
けた構造とするものである。
【０００６】
【作用】前記の構成とすることにより、この発明では、
中間層はアバランシェフォトダイオード動作時の光吸収
領域での電界強度を低下させるため、光吸収領域でのト
ンネル電流の低下，アバランシェ増倍の抑制といった効
果が得られる。すなわち、高まり得動作時の感度，応答
速度の低下を緩和することができる。
中間層はアバランシェフォトダイオード動作時の光吸収
領域での電界強度を低下させるため、光吸収領域でのト
ンネル電流の低下，アバランシェ増倍の抑制といった効
果が得られる。すなわち、高まり得動作時の感度，応答
速度の低下を緩和することができる。
【０００７】
【実施例】以下、この発明について図面を参照して説明
する。図１はこの発明の一実施例のアバランシェフォト
ダイオードの断面図である。図において１はＰ型高濃度
層（濃度１〜３×１０18cm-3），２はＰ型高濃度層のエ
ッヂブレークダウンを防止するＰ型低濃度のガードリン
グ層（濃度１〜９×１０7cm-3 ），３は波長１．３〜
１．５５μｍの信号光を吸収するＮ型ＩｎＧａＡｓ光吸
収層（濃度１〜５×１０15cm-3），また４はＮ型ＩｎＰ
（濃度１〜３×１０16cm-3）アバランシェ層で、光吸収
層より生成したキャリアがここでアバランシェ増倍によ
り増倍される。５はこの発明の主旨となるＮ型ＩｎＰ中
間層（濃度５〜９×１０16cm-3）である。
する。図１はこの発明の一実施例のアバランシェフォト
ダイオードの断面図である。図において１はＰ型高濃度
層（濃度１〜３×１０18cm-3），２はＰ型高濃度層のエ
ッヂブレークダウンを防止するＰ型低濃度のガードリン
グ層（濃度１〜９×１０7cm-3 ），３は波長１．３〜
１．５５μｍの信号光を吸収するＮ型ＩｎＧａＡｓ光吸
収層（濃度１〜５×１０15cm-3），また４はＮ型ＩｎＰ
（濃度１〜３×１０16cm-3）アバランシェ層で、光吸収
層より生成したキャリアがここでアバランシェ増倍によ
り増倍される。５はこの発明の主旨となるＮ型ＩｎＰ中
間層（濃度５〜９×１０16cm-3）である。
【０００８】なお、６は従来と同様なコンタクト電極，
７は絶縁保護膜，８は到来する信号光９が当たる受光
面，１０はコンタクト電極と逆極性の裏面電極である。
７は絶縁保護膜，８は到来する信号光９が当たる受光
面，１０はコンタクト電極と逆極性の裏面電極である。
【０００９】上記構成により、アバランシェフォトダイ
オード動作時の電界強度は、図１（ｂ）に示すとおり、
光吸収層３の上端の電界強度が低下する。
オード動作時の電界強度は、図１（ｂ）に示すとおり、
光吸収層３の上端の電界強度が低下する。
【００１０】これにより光吸収領域のトンネル電流の増
加，アバランシェ増倍等が抑えられるため、高感度化，
高速応答性がえられる。また従来の構造に比較して同じ
利得を得るのに必要な使用電圧値の低下，アバランシェ
領域のキャリアドリフト時間の短縮による高帯域化が得
られる。すなわち、従来の構造では、光吸収領域の増倍
を下げるため、光吸収領域での電界強度を下げるには、
図３（ｂ）に示す、Ｐ+ Ｎ接合から光吸収領域（実効的
なアバランシェ領域）の距離Ａを延ばして空乏層が光吸
収層に到達したときの電界強度を下げるしかない。
加，アバランシェ増倍等が抑えられるため、高感度化，
高速応答性がえられる。また従来の構造に比較して同じ
利得を得るのに必要な使用電圧値の低下，アバランシェ
領域のキャリアドリフト時間の短縮による高帯域化が得
られる。すなわち、従来の構造では、光吸収領域の増倍
を下げるため、光吸収領域での電界強度を下げるには、
図３（ｂ）に示す、Ｐ+ Ｎ接合から光吸収領域（実効的
なアバランシェ領域）の距離Ａを延ばして空乏層が光吸
収層に到達したときの電界強度を下げるしかない。
【００１１】しかし、この発明のとおり中間層５がある
と、ここで電界強度が急激に低下するため、光吸収領域
の電界強度の低下だけでなく、図１（ｂ）に示すよう
に、実効的なアバランシェ長Ｂが短くなる。
と、ここで電界強度が急激に低下するため、光吸収領域
の電界強度の低下だけでなく、図１（ｂ）に示すよう
に、実効的なアバランシェ長Ｂが短くなる。
【００１２】
【実施例２】図２はこの発明の第２実施例であるこの実
施例は、信号光９が入射する方向を電流流入方向と一致
させて、裏面に受光面８を設け、つまり、信号光９を光
吸収層３，中間層５，アバランシェ層４を経てＰ+ 型領
域１へ当てることにして、実装設計を容易としたことを
除いては第１の実施例と同じである。
施例は、信号光９が入射する方向を電流流入方向と一致
させて、裏面に受光面８を設け、つまり、信号光９を光
吸収層３，中間層５，アバランシェ層４を経てＰ+ 型領
域１へ当てることにして、実装設計を容易としたことを
除いては第１の実施例と同じである。
【００１３】この実施例からも同様に高感度化，高速応
答等が実現する。
答等が実現する。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は中間層
を設けたことにより、低暗電流（高感度化），高速応
答，高帯域化，使用電圧の低下等が結果として得られ
る。
を設けたことにより、低暗電流（高感度化），高速応
答，高帯域化，使用電圧の低下等が結果として得られ
る。
【００１５】このような効果は光通信システムの伝送容
易の増大化，中継間隔の延長につながる。
易の増大化，中継間隔の延長につながる。
【図１】（ａ） この発明の一実施例である中間層入り
のアバランシェフォトダイオードの断面図 （ｂ） その電界強度−深さ特性線図
のアバランシェフォトダイオードの断面図 （ｂ） その電界強度−深さ特性線図
【図２】 この発明の第２実施例の信号光をウェーハ裏
面から入射するタイプのアバランシェフォトダイオード
に中間層を設けた場合の断面図
面から入射するタイプのアバランシェフォトダイオード
に中間層を設けた場合の断面図
【図３】（ａ） 従来のアバランシェフォトダイオード
の断面図 （ｂ） その電界強度−深さ特性線図
の断面図 （ｂ） その電界強度−深さ特性線図
１ Ｐ+ 拡散受光層
２ Ｐ- ガードリング
３ Ｎ--光吸収層
４ Ｎ- アバランシェ層
５ Ｎ中間層
６ Ｐ側電極
７ 表面保護膜
８ 受光面
９ 入射信号光
１０ Ｎ側電極
Claims (2)
- 【請求項１】Ｐ型領域とＮ型アバランシェ領域とにより
ＰＮ接合を設け、上記アバランシェ領域の側に光吸収層
を設けて、上記ＰＮ接合に逆バイアス電圧を印加してお
き、Ｐ型領域へ信号光を当てるフォトダイオードにおい
て、前記光吸収領域とアバランシェ領域の間に、アバラ
ンシェ領域と同一の結晶材料にて、アバランシェ領域よ
りも不純物濃度の高い中間層を設けたことを特徴とする
アバランシェフォトダイオード。 - 【請求項２】請求項１において、信号光を光吸収層，中
間層，アバランシェ層を経てＰ型領域へ当てるように受
光面を裏面に設けたことを特徴とするアバランシェフォ
トダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3157972A JPH057014A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | アバランシエフオトダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3157972A JPH057014A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | アバランシエフオトダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH057014A true JPH057014A (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=15661458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3157972A Pending JPH057014A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | アバランシエフオトダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH057014A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5697558A (en) * | 1994-11-04 | 1997-12-16 | Yazaki Corporation | Working nozzle for gel coating of seeds |
| JP2007165578A (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ |
| JP4601129B2 (ja) * | 2000-06-29 | 2010-12-22 | Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 | 半導体受光素子製造方法 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP3157972A patent/JPH057014A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5697558A (en) * | 1994-11-04 | 1997-12-16 | Yazaki Corporation | Working nozzle for gel coating of seeds |
| JP4601129B2 (ja) * | 2000-06-29 | 2010-12-22 | Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 | 半導体受光素子製造方法 |
| JP2007165578A (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ |
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