JPH06252436A - 受光素子 - Google Patents

受光素子

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Publication number
JPH06252436A
JPH06252436A JP5038569A JP3856993A JPH06252436A JP H06252436 A JPH06252436 A JP H06252436A JP 5038569 A JP5038569 A JP 5038569A JP 3856993 A JP3856993 A JP 3856993A JP H06252436 A JPH06252436 A JP H06252436A
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JP
Japan
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semiconductor layer
impurity semiconductor
light
layer
photosensitivity
Prior art date
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Pending
Application number
JP5038569A
Other languages
English (en)
Inventor
Susumu Nishimura
晋 西村
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.)
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Tottori Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Sanyo Electric Co Ltd, Tottori Sanyo Electric Co Ltd, Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 短波長の入射光に対して光感度が高く、かつ
温度変動に対して安定した光感度を有する受光素子を提
供するものである。 【構成】 第1導電型の低不純物半導体層と、その層の
所定の表面領域を挟む様にその表面に設けられた第2導
電型の高不純物半導体層と、その高不純物半導体層とオ
ーミック接触がとられ、かつその半導体層の表面全体の
上方に位置する様に設けられた電極とを設け、その受光
素子に逆電圧を印加する事により、空乏層が前記高不純
物半導体層を一体に囲む様に前記低不純物半導体層の表
面に設けられる様にするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は短波長の入射光に対し
て、高い光感度を有する受光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、受光素子の改良が数多くなされて
いるが、その中で例えば、特開平3−250772号公
報で開示された受光素子を図7の平面図と図8の断面図
にて示す。シリコン系半導体のP型領域31の表面に不
純物濃度の高いN型拡散領域からなる受光領域32が設
けられている。受光領域32の周辺部と内部にP+領域
33が設けられ、受光領域32の1部に電極34が設け
られている。そして例えば半導体レーザ装置では、40
0〜630nmの短波長の光を出射することにより、ビ
ームの径が小さくなるので単位面積あたりのビーム数が
増えるから、出力としての情報量が増える。その半導体
レーザ装置の出力を制御するために装置からのモニタ光
を受けるものとして、上述の受光素子が用いられてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の受光素子の光感
度特性を図3に於て点線で示す。横軸は受光素子に入射
する光の波長であり、縦軸は光感度、すなわち受光素子
の出力電流(A)を入射光の強度(W)で割ったもので
ある。この図より400〜630nmの短波長の光が入
射した時に、光感度が0.05〜0.4の低い値である
という第1の欠点がある。本発明者がその原因を究明し
たところ、不純物濃度の高い受光領域32ではキヤリア
が多くかつ入射光の波長が短いので、電子とホールの再
結合がし易いから、この領域の表面近くで光エネルギー
が著しく減衰する。故に、光電流を生成する、受光領域
32及びP+層33 の周辺のP型領域31に形成される
空乏層(図示せず)に於て、入射光の強度(光エネルギ
ー)が小さくなり、光電流が小さくなるためである。
【0004】次に、この受光素子は半導体レーザ装置の
近くに配置されるが、半導体レーザ装置が動作すると温
度が上昇し、受光素子も温度が上昇する。しかしこの様
に温度が上昇すると、受光素子の光感度(光電流を入射
光の強度で割った値)も変動するので、半導体レーザ装
置の出力制御ができなくなる第2の欠点がある。本発明
者が原因を究明したところ、P+領域33の特性の温度
依存性が大きく、この領域に光の入射があると温度変動
により光電流が変動するためである。故に、本発明はか
かる欠点を鑑みて、短波長の入射光に対して光感度が高
く、かつ温度変動に対して安定した光強度を有する受光
素子を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、第1導電型の低不純物半導体層と、その
層の所定の表面領域を挟む様にその表面に設けられた第
2導電型の高不純物半導体層と、その高不純物半導体層
とオーミック接触がとられ、かつその半導体層の表面全
体の上方に位置する様に設けられた電極とを設け、その
受光素子に逆電圧を印加する事により、空乏層が前記高
不純物半導体層を一体に囲む様に前記低不純物半導体層
の表面に設けられる様にするものである。
【0006】
【作用】本発明は上述の様に、短波長の光が空乏層中に
入射すると、空乏層はキャリヤが少ないので電荷の再結
合が少ないから、入射光の光強度(光エネルギー)の減
衰量は少ない。故に光電流が大きくなり、光感度が向上
する。また高不純物半導体層の表面全体の上方に電極を
設ける事により、この半導体層への入射光がなくなる。
故に温度変動による光感度の変動の原因となっているこ
の半導体層からの影響がなくなり、受光素子の温度変動
に対して安定した光感度が得られる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の第1実施例を図1と図2に従
い説明する。図1は本実施例の受光素子の断面図であ
り、図2はそれの平面図である。これらの図に於て、第
1導電型の低不純物半導体層1は例えば、1×1012
-3以下の濃度の不純物(例えば燐)を添加されたN-
シリコン基板からなる。
【0008】第2導電型の高不純物濃度半導体層2は例
えば、1×1020cm-3程度の濃度の不純物(例えばボ
ロン)を添加されたP+シリコン層からなり、幅が約4
0μmで深さが5〜10μmに形成されている。高不純
物半導体層2は平面から見て略ロ字状に、低不純物半導
体層1の表面に上述の不純物を拡散する事により、形成
されている。
【0009】絶縁層3は二酸化珪素(SiO2)からな
り、低不純物半導体層1の表面に形成されている。電極
4はアルミニウム等の金属からなり、高不純物半導体層
2とオーミック接触がとられ、かつ絶縁層3上に形成さ
れている。電極4は高不純物半導体層2を略覆う様に、
平面から見て略ロ字状に形成されている。
【0010】第1導電型の高不純物半導体層5は例え
ば、2×1020cm-3程度の濃度の不純物(例えば燐)
を添加されたN+シリコン層からなり、低不純物半導体
層1の裏面に形成されており、厚さは約5μmである。
他の電極6はアルミニウム等の金属からなり、高不純物
半導体層5の裏面に形成されている。
【0011】空乏層7は電極4と他の電極6との間に約
10Vの逆電圧が印加された時に、高不純物半導体層
2、2を一体に囲む様に低不純物半導体層1の表面に設
けられている。上述の低不純物半導体層1および高不純
物半導体層2の不純物濃度に於て、1方の高不純物半導
体層2の周辺に形成される空乏層7の広がり幅Bは、約
120μmである。本発明者の実験によれば、低不純物
半導体層1の不純物濃度が低い程、空乏層7の広がり幅
Bは大きくなるが、1014cm-3以下になると、略一定
になるので、製造のし易さも考慮して1012〜1014
-3が適切な範囲である。また高不純物半導体層2の不
純物濃度が高い程、広がり幅Bは大きくなるが、1018
cm-3以上になると略一定になるので、製造のし易さも
考慮して1018〜1021cm-3が適切である。また高不
純物半導体層2の幅と深さは、空乏層の広がり幅Bに殆
ど影響を与えない。
【0012】従って、空乏層7が高不純物半導体層2、
2を一体に囲む様にするには、高不純物半導体層2、2
の間隔CはC<2Bを満足する必要があり、Cを240
μmより小さくすれば良く、例えばCを200μmに設
けられる。また受光面の幅すなわち電極4、4の間隔D
は略Cと同じ200μmである。空乏層7が高不純物半
導体層2、2を一体に囲むのは、中央近傍で空乏層7が
途切れて光電流を生じない領域が形成される事を防止す
るためである。これらの層により本実施例の受光素子が
構成されている。
【0013】次に、本実施例の受光素子の光感度特性を
図3に於て実線で示す。この図より400〜630nm
の短波長の光が入射した時に、光感度が0.3〜0.5
となり従来より向上している事がわかる。この程度なら
ば実用上支障のない範囲である。向上した理由は、短波
長の光が空乏層7中に入射すると空乏層7はキャリヤが
少ないので電荷の再結合が少ないから、入射光の光強度
の損失が少ないので光電流に寄与する光強度が従来より
大きいから、光電流が大きいため光感度が向上するから
である。
【0014】更に本実施例では低不純物半導体層1と高
不純物半導体層2は同じ材質であるが、異なる材質を用
いる第2実施例を図4の断面図に従い説明する。この図
に於て、第1導電型の低不純物半導体層8は例えば、1
×1012cm-3以下の濃度の不純物を添加されたN型A
0.7Ga0.3Asからなる。第2導電型の高不純物濃度
半導体層9は例えば、1×1020cm-3程度の濃度の不
純物を添加されたP型Al0.3Ga0.7Asからなる。
【0015】絶縁層3と電極4は第1実施例のものと同
じである。低不純物半導体層8の裏面には、例えばN型
Al0.6Ga0.4Asからなる半導体層10とGaAsか
らなる基板とアルミニウム等からなる他の電極12が積
層されている。
【0016】空乏層13は電極4と他の電極12との間
に約10Vの逆電圧が印加された時に、離れて設けられ
た高不純物半導体層9、9を一体に囲む様に低不純物半
導体層8の表面に設けられている。この様に、高不純物
半導体層9を一体に囲む様に空乏層13を低不純物半導
体層8の表面に設ける事により、光強度が減衰しにくい
空乏層での光電流を大きくするものである。また上述の
様に、空乏層の広がり幅は低不純物および高不純物半導
体層8、9の各不純物濃度値により定まる。従って本発
明では、低不純物半導体層と高不純物半導体層が同じ材
質からなるホモ接合型でも、異なる材質からなるヘテロ
接合型でも適用できる。
【0017】また上述の第1実施例の受光素子に於て受
光面積を大きくするには、電極間の幅Dを大きくするの
で、高不純物半導体層による空乏層の広がり幅Bを大き
くする必要があり、受光素子に印加する逆電圧を大きく
せざるを得ない。そのため受光素子の消費電力が大きく
なる欠点がある。この欠点を改良した第3実施例を図5
と図6に従い説明する。
【0018】図5は本実施例の受光素子の断面図であ
り、図6はその平面図である。これらの図に於て、第1
導電型の低不純物半導体層14は例えば1×1012cm
-3以下の濃度の不純物(例えば燐)を添加されたN-
リコン基板からなる。第2導電型の高不純物濃度半導体
層15は例えば、1×1020cm-3程度の濃度の不純物
(例えばボロン)を添加されたP+シリコン層からな
り、幅が約40μmで深さが5〜10μmに形成されて
いる。高不純物半導体層15は平面から見て略櫛歯状
に、低不純物半導体層14の表面に上述の不純物を拡散
する事により、形成されている。
【0019】絶縁層16は酸化珪素(SiO2)からな
り、低不純物半導体層14の表面に形成されている。電
極17はアルミニウム等の金属からなり、高不純物半導
体層15とオーミック接触がとられ、かつ絶縁層16上
に形成されている。電極17は高不純物半導体層15を
略囲む様に平面から見て略櫛歯状に形成されている。
【0020】第1導電型の高不純物半導体層18は例え
ば、2×1020cm-3程度の濃度の不純物(例えば燐)
を添加されたN+シリコン層からなり、低不純物半導体
層14の裏面に形成されており、厚さは約5μmであ
る。他の電極19はアルミニウム等の金属からなり、高
不純物半導体層18の裏面に形成されている。
【0021】空乏層20は受光素子の電極間に約10V
の逆電圧が印加された時に、離れて設けられた高不純物
半導体層15、・・・、15を一体に囲む様に低不純物半
導体層14の表面に設けられている。上述の第1実施例
で述べた様に、隣接する電極17、17の間隔Dは約2
00μmが望ましい。そして本実施例では、電極17が
櫛歯状に形成されているので、この間隔Dが5個所ある
から第1実施例の受光素子に比べて、約5倍の受光面積
になるので光電流も大きくなる。そして上述の様に第1
実施例と同じ約10Vの逆電圧を印加して、第1実施例
と同じ空乏層20の広がり幅が得られるので、消費電力
も第1実施例のものと略同じである。
【0022】なお、本発明では低不純物半導体層をN型
とし高不純物半導体層をP型としているが、それぞれ逆
にP型とN型の不純物を用いても良い。また半導体層と
してシリコン層とAlGaAs層を例示したが、これ以
外の受光材料でも用いても良い。また上述の説明では、
表面保護用及び反射防止用として絶縁層が設けられてい
るが、必要に応じて絶縁層は設けられなくても良い。そ
して受光素子はPINホトダイオードでもPNホトダイ
オードても用いることができる。
【0023】
【発明の効果】本発明は上述の様に、短波長の光が空乏
層中に入射すると、空乏層はキャリヤが少ないので電荷
の再結合が少ないから、入射光の光強度の減衰量が少な
いので光電流に寄与する光強度が従来より大きいから、
光電流が大きくなり光感度が向上する。具体的には、4
00〜630nmの短波長の光が入射した時に、光感度
が0.3〜0.5となり従来より向上している事がわか
る。この程度ならば実用上支障のない範囲である。
【0024】また電極の幅を高不純物半導体層の幅より
大きく設ける事により、すなわち高不純物半導体層の表
面全体の上方に電極を配置する事により、この半導体層
への入射光がなくなる。故に温度変動による光感度の変
動の原因となっているこの半導体層からの影響がなくな
り、温度変動により光感度が変動しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る受光素子の断面図で
ある。
【図2】本発明の第1実施例に係る受光素子の平面図で
ある。
【図3】本発明の第1実施例に係る受光素子及び従来の
受光素子に於ける、光感度特性図である。
【図4】本発明の第2実施例に係る受光素子の断面図で
ある。
【図5】本発明の第3実施例に係る受光素子の断面図で
ある。
【図6】本発明の第3実施例に係る受光素子の断面図で
ある。
【図7】従来の平面図である。
【図8】図7のAA断面図である。
【符号の説明】
1 低不純物半導体層 2 高不純物半導体層 4 電極 7 空乏層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の低不純物半導体層と、その
    層の所定の表面領域を挟む様にその表面に設けられた第
    2導電型の高不純物半導体層と、その高不純物半導体層
    とオーミック接触がとられ、かつその半導体層の表面全
    体の上方に位置する様に設けられた電極とを具備する受
    光素子に於て、その受光素子に逆電圧を印加する事によ
    り、空乏層が前記高不純物半導体層を一体に囲む様に前
    記低不純物半導体層の表面に設けられる事を特徴とする
    受光素子。
JP5038569A 1993-02-26 1993-02-26 受光素子 Pending JPH06252436A (ja)

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JP5038569A JPH06252436A (ja) 1993-02-26 1993-02-26 受光素子

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JP5038569A Pending JPH06252436A (ja) 1993-02-26 1993-02-26 受光素子

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JP (1) JPH06252436A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006128592A (ja) * 2004-10-28 2006-05-18 Samsung Electro Mech Co Ltd 多波長受光素子及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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