JPH06260679A - Avalanche photodiode - Google Patents

Avalanche photodiode

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Publication number
JPH06260679A
JPH06260679A JP5045103A JP4510393A JPH06260679A JP H06260679 A JPH06260679 A JP H06260679A JP 5045103 A JP5045103 A JP 5045103A JP 4510393 A JP4510393 A JP 4510393A JP H06260679 A JPH06260679 A JP H06260679A
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JP
Japan
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layer
apd
band
multiplication
thickness
Prior art date
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Application number
JP5045103A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Nakamura
均 中村
Shoichi Hanatani
昌一 花谷
Shigehisa Tanaka
滋久 田中
Chiaki Nozu
千秋 野津
Tadao Kaneko
忠男 金子
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.)
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06260679A publication Critical patent/JPH06260679A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide an APD having a high speed and high sensitivity to be applied to a Gb/s band optical communications. CONSTITUTION:A thickness (d1, d2, d3,...) of a barrier layer for constituting a superlattice multiplying layer of an APD is so set as to be sequentially varied (d1>d2>d3...) along a moving direction of main carrier (electrons). Thus, an ionization rate ratio can be improved as compared with that of a conventional element. As a result, a gain bandwidth product of an important index of acceleration of APD can be improved, and excess noises of an important index of high sensitivity of the APD can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はアバランシェフォトダイ
オード、更に詳しく言えば、増倍層がバンドギャップの
異なる2種類以上の複数の半導体膜を積層した超格子型
増倍層で構成されたアバランシェフォトダイオード(以
下、APDと略称)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an avalanche photodiode, more specifically, an avalanche photodiode having a multiplication layer composed of a superlattice type multiplication layer in which two or more kinds of semiconductor films having different band gaps are laminated. The present invention relates to a diode (hereinafter abbreviated as APD).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、APDの一層の高速、高感度化を
目指し、従来のバルク型の増倍層を持つAPDに比べイ
オン化率比の優れたAPDの開発が進められている。こ
れは、よく知られているように、増倍層におけるキャリ
アとしての電子のイオン化率とキャリアとしての正孔の
イオン化率の比、即ちイオン化率比を向上することによ
り、APDを高速化するために重要な指標である利得帯
域積の向上及びAPDの高感度化ために重要な指標であ
る過剰雑音の低減が可能なためである。
2. Description of the Related Art In recent years, aiming at higher speed and higher sensitivity of APDs, development of APDs having an excellent ionization ratio as compared with conventional APDs having a bulk type multiplication layer has been promoted. This is because, as is well known, the ratio of the ionization rate of electrons as carriers and the ionization rate of holes as carriers in the multiplication layer, that is, the ionization rate ratio is improved to speed up APD. This is because it is possible to improve the gain band product, which is an important index, and to reduce excess noise, which is an important index for increasing the sensitivity of the APD.

【0003】その代表的な例として、超格子増倍層を持
つAPDが挙げられる。超格子増倍層は、イオン化率比
を向上するため、ヘテロ界面でのバンド不連続値の違い
を利用したAPDである。即ち、電子が走行する伝導帯
での不連続値と、正孔が走行する価電子帯での不連続値
とが異なる材料を組み合わせることにより、バンド不連
続値の大きなバンドを走行するキャリアのイオン化率を
優先的に増大し、イオン化率比の向上を図る。この種の
技術に関する文献として、例えば、ティー カガワ等
(T.Kagawa etal.)による サード オ
プトエレクトロニクス コンファレンス テクニカル
ダイジェスト 第194頁 1990年(Third
Optoelectronics Conferenc
eTechnical Digest, p194,1
990)がある。
A typical example is an APD having a superlattice multiplication layer. The superlattice multiplication layer is an APD that utilizes the difference in band discontinuity value at the hetero interface in order to improve the ionization ratio. That is, by combining materials having different discontinuity values in the conduction band in which electrons travel and discontinuity values in the valence band in which holes travel, ionization of carriers traveling in a band with a large band discontinuity value is achieved. Rate is increased preferentially to improve the ionization rate ratio. References regarding this type of technology include, for example, T. Kawagawa et al., Third Optoelectronics Conference Technical
Digest Page 194 1990 (Third
Optoelectronics Conference
eTechnical Digest, p194,1
990).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来知られている
超格子増倍層を持つAPDにおいては、超格子増倍層を
構成する複数のバンドギャップの大きな半導体膜(障壁
層)の膜厚は一般的に、等しく、イオン化率比を向上す
る観点からは膜厚は配慮が無されていない。そのため、
従来の超格子APDの超格子増倍層におけるイオン化率
比は、前述のように、主にヘテロ界面でのバンド不連続
値の違いにより決定され、一方、増倍層を構成する半導
体材料の選択は波長感度特性等からバンド不連続値の設
定には制限があり、バンド不連続値を任意に設定するこ
とができず、従ってイオン化率比の改善には限度があ
る。
In the above-described APD having the conventionally known superlattice multiplication layer, the film thickness of the plurality of semiconductor films (barrier layers) having a large bandgap constituting the superlattice multiplication layer is Generally, the film thickness is not considered from the viewpoint of improving the ionization rate ratio. for that reason,
As described above, the ionization rate ratio in the superlattice multiplication layer of the conventional superlattice APD is mainly determined by the difference in band discontinuity value at the hetero interface, while the selection of the semiconductor material forming the multiplication layer is selected. There is a limit to setting the band discontinuity value due to wavelength sensitivity characteristics and the like, and it is not possible to arbitrarily set the band discontinuity value. Therefore, there is a limit to the improvement of the ionization ratio.

【0005】本発明の目的は、超格子増倍層を持つAP
Dのイオン化率比を更に向上し、より一層の高速化と同
時に高感度化を可能とするAPDを提供することであ
る。
An object of the present invention is AP having a superlattice multiplication layer.
An object of the present invention is to provide an APD that further improves the ionization rate ratio of D and enables higher speed and higher sensitivity at the same time.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、バンドギャップが大きい半導体膜の障壁
層とバンドギャップが小さな半導体膜の井戸層が交互に
積層された超格子を増倍層をもつAPDにおいて、上記
障壁層の膜厚がキャリアの移動方向に従って順次厚くな
るか、薄くなる構成とする。このことは、超格子を構成
する各井戸層に着目したとき、上記特定の井戸層の両側
のヘテロ界面が形成する正孔に対する価電子帯のバンド
不連続値と電子に対する伝導帯のバンド不連続値とを比
較して、大きなバンド不連続値に対応するキャリアが上
記各井戸層に注入される直前に通過する障壁層の膜厚
が、小さなバンド不連続値に対応するキャリアが上記井
戸層に注入される直前に通過する障壁層の膜厚に比べ厚
くなるように障壁層を設定することになる。
In order to achieve the above object, the present invention multiplies a superlattice in which a barrier layer of a semiconductor film having a large band gap and a well layer of a semiconductor film having a small band gap are alternately laminated. In the APD having layers, the thickness of the barrier layer is sequentially increased or decreased in accordance with the carrier moving direction. This means that, when focusing on each well layer forming the superlattice, the band discontinuity value of the valence band for holes and the band discontinuity of the conduction band for electrons formed by the hetero interfaces on both sides of the specific well layer. Compared with the value, the thickness of the barrier layer passing immediately before the carriers corresponding to the large band discontinuity value is injected into each well layer, the carrier corresponding to the small band discontinuity value in the well layer. The barrier layer is set so that it becomes thicker than the film thickness of the barrier layer that passes immediately before the implantation.

【0007】特に、光吸収層と増倍層を分離したAPD
においては、光吸収層から増倍層に注入されるフォトキ
ャリアの走行方向に沿って、増倍層を形成する障壁層の
膜厚が順次薄くなる構成とする。以下の説明では、簡明
のため、上記井戸層及び障壁層を構成する半導体層は単
一種類の場合について説明するが、複数種類で構成され
てもよい。
In particular, an APD in which the light absorption layer and the multiplication layer are separated
In the above configuration, the thickness of the barrier layer forming the multiplication layer is gradually reduced along the traveling direction of the photocarriers injected from the light absorption layer into the multiplication layer. In the following description, for the sake of simplicity, a case where the semiconductor layer forming the well layer and the barrier layer is of a single type will be described, but it may be formed of a plurality of types.

【0008】[0008]

【作用】次に、本発明の原理を図1及び図2により説明
する。図1及び図2はそれぞれ本発明及び従来のAPD
の超格子増倍層のバンド構造を示す図である。同図にお
いて、縦軸及び横軸は、それぞれエネルギーレベル及び
膜の厚さを示す。いずれも増倍層は大小のバンドギャッ
プを持つ2種類の層(障壁層及び井戸層)を交互に積層
して構成される。また、図に示す例では、いずれもバン
ド不連続値は、電子に対する伝導帯Ecのバンド不連続
値ΔEcのほうが正孔に対する価電子帯Evのバンド不
連続値ΔEvより大きい場合の例を示している。すなわ
ち、いずれも電子のイオン化率を正孔のイオン化率に比
べ大きくしてイオン化率比の向上を行なっている。
Next, the principle of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 show the APD of the present invention and a conventional APD, respectively.
It is a figure which shows the band structure of the superlattice multiplication layer of FIG. In the figure, the vertical axis and the horizontal axis represent the energy level and the film thickness, respectively. In both cases, the multiplication layer is formed by alternately stacking two types of layers (barrier layers and well layers) having large and small band gaps. Further, in the examples shown in the figures, the band discontinuity values are all shown in the case where the band discontinuity value ΔEc of the conduction band Ec for electrons is larger than the band discontinuity value ΔEv of the valence band Ev for holes. There is. That is, in both cases, the ionization rate of electrons is made larger than that of holes to improve the ionization rate ratio.

【0009】超格子増倍層におけるイオン化率比の向上
には、選択的に電子か正孔の片方のキャリアのエネルギ
を他方のエネルギより上昇されることが有効である。
従来(図2)のADPの井戸層及び障壁層の膜厚は、そ
れぞれdo及びdで一定である。電子に対する伝導帯の
バンド不連続値ΔEcのほうが正孔に対する価電子帯の
バンド不連続値ΔEvより大きくすることによって、電
子のイオン化率が正孔のイオン化率に比べより一層増加
する。そのため、イオン化率の改善が達成される。
In order to improve the ionization rate ratio in the superlattice multiplication layer, it is effective to selectively raise the energy of one carrier of electrons or holes higher than the energy of the other.
The film thicknesses of the well layer and the barrier layer of the conventional ADP (FIG. 2) are constant at do and d, respectively. By making the band discontinuity value ΔEc of the conduction band for electrons larger than the band discontinuity value ΔEv of the valence band for holes, the ionization rate of electrons is further increased as compared with the ionization rate of holes. Therefore, the improvement of the ionization rate is achieved.

【0010】それに対し、本発明(図1)のADPの井
戸層及び障壁層の膜厚は、井戸層の膜厚は一定doであ
るが、障壁層膜厚は左から右に向けてd1>d2>d3
のように順次薄くなっている。即ちキャリアである電子
の走行方向にそって順次薄くなっている。特定の井戸層
aに対に着目すると、大きなバンド不連続値ΔEcに対
応するキャリア(電子)が井戸層aに注入される直前に
通過する障壁層の膜厚d1が、小さなバンド不連続値Δ
Evに対応するキャリア(正孔)が井戸層aに注入され
る直前に通過する障壁層の膜厚d2に比べ厚くなるよう
に障壁層の膜厚が設定される。そのため、井戸層aに注
入される電子のエネルギは、井戸層aに注入される正孔
のエネルギより大きくなる。その結果、電子のイオン化
率を正孔のイオン化率に比べ大きくし、イオン化率比を
大きくするこることができる。換言すれば、バンドギャ
ップの大きな層、即ちキャリアを加速する領域(障壁
層)の膜厚を電子と正孔に対して変えるてイオン化率比
を制御するしている。
On the other hand, the thickness of the well layer and the barrier layer of the ADP of the present invention (FIG. 1) is a constant do, but the barrier layer thickness is d1> from left to right. d2> d3
It is becoming thinner sequentially. That is, the thickness of the carrier becomes gradually thinner along the traveling direction of the electron. Focusing on a pair of specific well layers a, the film thickness d1 of the barrier layer passing immediately before the carriers (electrons) corresponding to the large band discontinuity ΔEc are injected into the well layer a has a small band discontinuity Δ.
The thickness of the barrier layer is set so that it becomes thicker than the thickness d2 of the barrier layer through which carriers (holes) corresponding to Ev pass immediately before being injected into the well layer a. Therefore, the energy of electrons injected into the well layer a is larger than the energy of holes injected into the well layer a. As a result, the ionization rate of electrons can be made higher than that of holes, and the ionization rate ratio can be increased. In other words, the ionization ratio is controlled by changing the film thickness of the layer having a large band gap, that is, the region (barrier layer) that accelerates carriers, with respect to electrons and holes.

【0011】光吸収層と増倍層とが分離されたAPDに
おいては、図1に示す例では、障壁層膜厚は左から右に
向けて順次薄くなっているので、増倍層に注入されるキ
ャリアは、超格子層を左から右に走行することになる。
従って、光吸収層は、この図の左側に配置されることに
なる。また、障壁層の膜厚の変化は、井戸層、障壁層の
膜厚が、それぞれ一定である従来例において、より大き
なイオン化率をもつ電子の走行方向に沿って順次薄くな
ると表現できる。
In the APD in which the light absorption layer and the multiplication layer are separated from each other, in the example shown in FIG. 1, the barrier layer thickness is gradually reduced from the left to the right, so that it is injected into the multiplication layer. Carriers travel in the superlattice layer from left to right.
Therefore, the light absorption layer is arranged on the left side of this figure. Further, the change in the film thickness of the barrier layer can be expressed as that the film thickness of the well layer and the barrier layer become thinner successively along the traveling direction of electrons having a higher ionization rate in the conventional example in which the film thicknesses are constant.

【0012】[0012]

【実施例】図3は、本発明によるAPDの一実施例の断
面構造を示す図である。本実施例は空乏領域に超格子増
倍層5、電界緩和層6、光吸収層7を持つ光吸収層と増
倍層とを分離したメサ型のAPDである。光は裏面より
入射される。本実施例の超格子増倍層5のエネルギーバ
ンド構造は、図2に示したエネルギーバンド構造と同様
である。各層の構成は以下の通りである。なお、括弧
( )内のdは層の厚さ、N、Pは不純物濃度を表す。
FIG. 3 is a diagram showing the cross-sectional structure of one embodiment of the APD according to the present invention. The present embodiment is a mesa-type APD in which a light absorption layer having a superlattice multiplication layer 5, an electric field relaxation layer 6 and a light absorption layer 7 in a depletion region and a multiplication layer are separated. Light is incident from the back surface. The energy band structure of the superlattice multiplication layer 5 of this example is similar to the energy band structure shown in FIG. The structure of each layer is as follows. In the parentheses (), d represents the layer thickness, and N and P represent the impurity concentration.

【0013】N−InP基板(d=150μm、N=2
×1018/cm3)3平面上に、N−InAlAsバッ
ファ層(d=1μm、N=2×1018/cm3)4、ア
ンドープ−超格子増倍層(d=0.31μm、N<1×
1015/cm3)5、P−InGaAlAs電界緩和層
(d=0.2μm、P=1.3×1017/cm3)6、
P−InGaAs光吸収層(d=1.2μm、P=2×
1015/cm3)7、P−InAlAsバッファ層(d
=1μm、P=2×1018/cm3)8及びP−InG
aAsコンタクト層(d=0.2μm、P=2×1019
/cm3)9が順次積層されている。各層4ないし9の
結晶は、いずれもInP基板1に格子整合した混晶であ
る。また、各層の側面及び基板の露出面はポリイミドパ
ッシベーション膜10で覆われている。N−InP基板
3及びP−InGaAsコンタクト層9にはそれぞれN
電極1及びP電極2が設けられている。ADP素子の接
合径は50μmである。
N-InP substrate (d = 150 μm, N = 2
X10 18 / cm 3 ) 3 plane, N-InAlAs buffer layer (d = 1 μm, N = 2 × 10 18 / cm 3 ) 4, undoped-superlattice multiplication layer (d = 0.31 μm, N < 1 x
10 15 / cm 3 ) 5, P-InGaAlAs electric field relaxation layer (d = 0.2 μm, P = 1.3 × 10 17 / cm 3 ) 6,
P-InGaAs light absorption layer (d = 1.2 μm, P = 2 ×
10 15 / cm 3 ) 7, P-InAlAs buffer layer (d
= 1 μm, P = 2 × 10 18 / cm 3 ) 8 and P-InG
aAs contact layer (d = 0.2 μm, P = 2 × 10 19
/ Cm 3 ) 9 are sequentially laminated. The crystals of the layers 4 to 9 are all mixed crystals lattice-matched to the InP substrate 1. The side surface of each layer and the exposed surface of the substrate are covered with a polyimide passivation film 10. The N-InP substrate 3 and the P-InGaAs contact layer 9 each have N.
An electrode 1 and a P electrode 2 are provided. The junction diameter of the ADP element is 50 μm.

【0014】本実施例の結晶成長には分子線エピタキシ
法を用い、メサ形状の形成にはBr系の溶液によるウェ
ットエッチングを用いた。電極にはP型、N型共に真空
蒸着法で形成したAu/Pt/Tiを用いた。
A molecular beam epitaxy method was used for crystal growth in this example, and wet etching with a Br-based solution was used for forming the mesa shape. For the electrodes, Au / Pt / Ti formed by vacuum vapor deposition was used for both P-type and N-type.

【0015】超格子増倍層5は、膜厚5nmのInGa
As井戸層を8層及び膜厚がそれぞれ46、42、3
8、34、30、26、22、18、14nmのInA
lAs障壁層を光吸収層7側から順に井戸層と交互に積
層して構成した。超格子増倍層5の全膜厚は0.31μ
mとした。
The superlattice multiplication layer 5 is made of InGa having a thickness of 5 nm.
Eight As well layers and thicknesses of 46, 42 and 3 respectively
InA of 8, 34, 30, 26, 22, 18, 14 nm
The 1As barrier layer was alternately laminated with the well layers in this order from the light absorption layer 7 side. The total thickness of the superlattice multiplication layer 5 is 0.31μ
m.

【0016】また、比較のため、従来例の超格子増倍層
を持つ素子をも試作した。従来素子の超格子構造は、井
戸層の膜層5nm、障壁層の膜層30nm、超格子増倍
層の全膜厚は0.31μmとした。即ち、障壁層に本発
明の井戸層の層厚さの平均値を持つ素子であり、他のパ
ラメータは、上記本発明の本実施例と同一である。AD
P素子の接合径は50μmである。
For comparison, an element having a conventional superlattice multiplication layer was also manufactured. In the superlattice structure of the conventional device, the film thickness of the well layer was 5 nm, the film thickness of the barrier layer was 30 nm, and the total film thickness of the superlattice multiplication layer was 0.31 μm. In other words, the barrier layer is an element having an average value of the layer thickness of the well layer of the present invention, and other parameters are the same as those of the present embodiment of the present invention. AD
The bonding diameter of the P element is 50 μm.

【0017】上記本発明の実施例と上記比較のため試作
した従来のAPDとの特性を以下に示す。利得帯域積、
イオン化率比(α/β)、増倍率M=10での暗電流
は、本発明のAPD、従来のAPD素子それぞれ150
GHz、80GHz、6、3、1μA、0.5μAであ
った。この結果から本発明の効果は明瞭である。本発明
で目的としたイオン化率比は、従来例に比べ2倍向上し
ており、それを反映して利得帯域積もほぼ2倍の向上が
見られた。暗電流は、従来素子に比べ劣っているが、1
0Gb/s程度の高速光通信システムの受信器への適用
を考えるとこの暗電流の差が受信感度におよぼす影響は
0.2dB以下と見積もられ、実用上問題はない。むし
ろ、本発明のAPDでは大きなイオン化率比が達成され
ており、それによる過剰雑音の低下の効果が、暗電流の
増加による効果を充分に補い、10Gb/sシステムに
おいて従来例に比べ優れた受信感度特性を達成すること
ができる。
The characteristics of the above-described embodiment of the present invention and the conventional APD prototyped for the above comparison are shown below. Gain bandwidth product,
The dark current at an ionization ratio (α / β) and a multiplication factor M = 10 is 150 for the APD of the present invention and that of the conventional APD element.
GHz, 80 GHz, 6, 3, 1 μA and 0.5 μA. From this result, the effect of the present invention is clear. The ionization rate ratio aimed at by the present invention is improved by a factor of 2 as compared with the conventional example, and the gain band product is also improved by a factor of 2 by reflecting this. Dark current is inferior to conventional devices, but 1
Considering the application to a receiver of a high-speed optical communication system of about 0 Gb / s, it is estimated that the influence of this difference in dark current on the receiving sensitivity is 0.2 dB or less, and there is no practical problem. Rather, the APD of the present invention achieves a large ionization rate ratio, and the effect of lowering excess noise due to it is sufficiently compensated for the effect of increasing dark current, and the 10 Gb / s system is superior to the conventional example in receiving. Sensitivity characteristics can be achieved.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明のAPDは、従来の超格子増倍層
を持つAPDに比べ、イオン化率比を向上することがで
きる。その結果、従来の超格子型APDに比べ、APD
の高速化の重要な指標である利得帯域積の向上及びAP
D高感度化の重要な指標である過剰雑音の低減が可能と
なる。
The APD of the present invention can improve the ionization ratio as compared with the conventional APD having a superlattice multiplication layer. As a result, compared to the conventional superlattice type APD, the APD
Gain band product improvement and AP
D It is possible to reduce excess noise, which is an important index for increasing sensitivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるAPDの一実施例の超格子増倍層
バンド構造を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a band structure of a superlattice multiplication layer of an APD according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の超格子APDの超格子増倍層バンド構造
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a superlattice multiplication layer band structure of a conventional superlattice APD.

【図3】本発明によるAPDの一実施例における断面構
造を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure in one embodiment of the APD according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:N電極 2:P電極 3:N−InP基板 4:N−InAlAsバッファ層 5:アンド−プ−超格子増倍層 6:P−InGaAlAs電界緩和層 7:P−InGaAs光吸収層 8:P−InAlAsバッファ層 9:P−InGaAsコンタクト層 10:ポリイミドパッシベーション膜 1: N electrode 2: P electrode 3: N-InP substrate 4: N-InAlAs buffer layer 5: And-super-superlattice multiplication layer 6: P-InGaAlAs electric field relaxation layer 7: P-InGaAs light absorption layer 8: P-InAlAs buffer layer 9: P-InGaAs contact layer 10: Polyimide passivation film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 滋久 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 野津 千秋 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 金子 忠男 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Shigehisa Tanaka 1-280, Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Chiaki Nozu 3681 Hayano, Mobara-shi, Chiba Hitachi Device Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Tadao Kaneko 1-280, Higashi Koigokubo, Kokubunji City, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】バンドギャップが大きい半導体膜の障壁層
とバンドギャップが小さな半導体膜の井戸層が交互に積
層された超格子を増倍層をもつAPDにおいて、上記障
壁層の膜厚がキャリアの移動方向に従って順次厚くなる
か、薄くなる構成とすることを特徴とするアバランシェ
フォトダイオード。
1. In an APD having a multiplication layer of a superlattice in which a barrier layer of a semiconductor film having a large bandgap and a well layer of a semiconductor film having a small bandgap are alternately laminated, the thickness of the barrier layer is a carrier layer. An avalanche photodiode having a structure in which the thickness gradually increases or decreases in accordance with the moving direction.
【請求項2】請求項1に記載の増倍層及び上記増倍層と
分離された光吸収層とを持つアバランシェフォトダイオ
ードにおいて、信号光を上記光吸収層で吸収することに
より生じるキャリアのうち、増倍層に注入されるキャリ
アの走行方向にそって、上記増倍層を形成するバンドギ
ャップの大きな半導体膜の膜厚が順次薄くなるように構
成されたことを特徴とするアバランシェフォトダイオー
ド。
2. An avalanche photodiode having the multiplication layer according to claim 1 and a light absorption layer separated from the multiplication layer, of carriers generated by absorbing signal light in the light absorption layer. An avalanche photodiode, characterized in that a semiconductor film having a large bandgap forming the multiplication layer is gradually thinned along a traveling direction of carriers injected into the multiplication layer.
【請求項3】バンドギャップが大きい半導体膜の障壁層
とバンドギャップが小さな半導体膜の井戸層が交互に積
層された超格子を増倍層をもつAPDにおいて、各井戸
層の両側のヘテロ界面が形成する正孔に対する価電子帯
のバンド不連続値と電子に対する伝導帯のバンド不連続
値とを比較して、大きなバンド不連続値に対応するキャ
リアが上記各井戸層に注入される直前に通過する障壁層
の膜厚が、小さなバンド不連続値に対応するキャリアが
上記井戸層に注入される直前に通過する障壁層の膜厚に
比べ厚くなるように障壁層の膜厚が設定されたことを特
徴とするアバランシェフォトダイオード。
3. In an APD having a superlattice multiplication layer in which a barrier layer of a semiconductor film having a large band gap and a well layer of a semiconductor film having a small band gap are alternately laminated, a hetero interface on each side of each well layer is formed. By comparing the band discontinuity value of the valence band with respect to the holes to be formed and the band discontinuity value of the conduction band with respect to the electrons, the carriers corresponding to the large band discontinuity value pass just before being injected into each well layer. The thickness of the barrier layer is set so that it becomes thicker than the thickness of the barrier layer passing immediately before the carriers corresponding to the small band discontinuity are injected into the well layer. An avalanche photodiode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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