JPH06296037A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JPH06296037A JPH06296037A JP5105091A JP10509193A JPH06296037A JP H06296037 A JPH06296037 A JP H06296037A JP 5105091 A JP5105091 A JP 5105091A JP 10509193 A JP10509193 A JP 10509193A JP H06296037 A JPH06296037 A JP H06296037A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light
- light receiving
- receiving layer
- semiconductor
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 応答特性を向上させ、また、暗電流を低減さ
せた半導体受光素子を提供する。 【構成】 半導体基板１上に、面内圧縮歪みがある歪み
超格子層を有する受光層３を積層した半導体受光素子に
おいて、受光層３を部分的に除去した溝８ａ、８ｂを形
成し、該溝８ａの受光層３側面に多重量子障壁構造５を
介してショットキー電極６を形成する。
せた半導体受光素子を提供する。 【構成】 半導体基板１上に、面内圧縮歪みがある歪み
超格子層を有する受光層３を積層した半導体受光素子に
おいて、受光層３を部分的に除去した溝８ａ、８ｂを形
成し、該溝８ａの受光層３側面に多重量子障壁構造５を
介してショットキー電極６を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体受光素子に関す
る。
る。
【０００２】
【従来技術】ＭＳＭ（Metal Semiconductor Metal)型の
半導体受光素子は、結晶表面に対向した電極を持つ構造
をしており、ＯＥＩＣなどの集積化した回路に適してい
るため、多くの研究がなされている。この素子は、容量
が小さく、構造が簡単で製造プロセス数が少なくて済む
などの長所を有してしる。一方、この素子は暗電流が大
きく、パルス応答の立ち下がりも遅いなどの短所もあ
る。パルス応答の立ち下がりが遅い原因は、光吸収によ
って発生した正孔の移動速度が遅く、光を断った後も、
だらだらと正孔がマイナス電極へと到達し続けるために
起こるものと思われる。
半導体受光素子は、結晶表面に対向した電極を持つ構造
をしており、ＯＥＩＣなどの集積化した回路に適してい
るため、多くの研究がなされている。この素子は、容量
が小さく、構造が簡単で製造プロセス数が少なくて済む
などの長所を有してしる。一方、この素子は暗電流が大
きく、パルス応答の立ち下がりも遅いなどの短所もあ
る。パルス応答の立ち下がりが遅い原因は、光吸収によ
って発生した正孔の移動速度が遅く、光を断った後も、
だらだらと正孔がマイナス電極へと到達し続けるために
起こるものと思われる。
【０００３】そこで、正孔の移動度を高めるために、歪
み超格子を利用することが考えられた。即ち、圧縮歪み
を受けると、３−５族化合物半導体は歪みの無い場合に
比較して優れた電子輸送特性を示し、正孔が歪み超格子
構造に平行な面内方向に対して軽い有効質量を持ち、無
歪みの場合に比較して正孔の移動度が向上する。図３
は、このような歪み超格子を利用したＭＳＭ型の半導体
受光素子の断面図である。図中、１１は（１００）Ｆｅ
ドープＩｎＰ基板、１２はノンドープＩｎＰバッファ
層、１３はＧａＩｎＡｓ／ＧａＩｎＡｓ歪み超格子構造
からなる受光層、１４はノンドープＡｌＩｎＡｓキャッ
プ層、１６はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極である。
み超格子を利用することが考えられた。即ち、圧縮歪み
を受けると、３−５族化合物半導体は歪みの無い場合に
比較して優れた電子輸送特性を示し、正孔が歪み超格子
構造に平行な面内方向に対して軽い有効質量を持ち、無
歪みの場合に比較して正孔の移動度が向上する。図３
は、このような歪み超格子を利用したＭＳＭ型の半導体
受光素子の断面図である。図中、１１は（１００）Ｆｅ
ドープＩｎＰ基板、１２はノンドープＩｎＰバッファ
層、１３はＧａＩｎＡｓ／ＧａＩｎＡｓ歪み超格子構造
からなる受光層、１４はノンドープＡｌＩｎＡｓキャッ
プ層、１６はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
歪み超格子構造を有するＭＳＭ型の半導体受光素子に
は、次のような問題があった。即ち、 １）正孔は、歪み超格子構造に平行な方向と垂直な方向
に移動する。正孔は歪み超格子構造に平行な面内方向に
対して軽い有効質量を持つが、超格子構造に垂直な方向
に対しては有効質量が重く、移動度も小さい。 ２）電極と半導体とのショットキー障壁が低いため、こ
の障壁をキャリアが簡単に越え、暗電流が増大する。 本発明の目的は、歪み超格子を利用して、ＭＳＭ型の半
導体受光素子の応答速度を高め、電極と半導体との間の
電位障壁を高くして、暗電流を低減することにある。
歪み超格子構造を有するＭＳＭ型の半導体受光素子に
は、次のような問題があった。即ち、 １）正孔は、歪み超格子構造に平行な方向と垂直な方向
に移動する。正孔は歪み超格子構造に平行な面内方向に
対して軽い有効質量を持つが、超格子構造に垂直な方向
に対しては有効質量が重く、移動度も小さい。 ２）電極と半導体とのショットキー障壁が低いため、こ
の障壁をキャリアが簡単に越え、暗電流が増大する。 本発明の目的は、歪み超格子を利用して、ＭＳＭ型の半
導体受光素子の応答速度を高め、電極と半導体との間の
電位障壁を高くして、暗電流を低減することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決した半導体受光素子を提供するもので、半導体基板上
に、面内圧縮歪みがある歪み超格子層を有する受光層を
積層した半導体受光素子において、受光層を部分的に除
去した溝を有し、該溝の側壁の受光層側面にショットキ
ー電極を形成したことを第１発明とし、前記発明におい
て、前記溝の側壁の受光層側面に多重量子障壁構造を介
してショットキー電極を形成したことを第２発明とする
ものである。
決した半導体受光素子を提供するもので、半導体基板上
に、面内圧縮歪みがある歪み超格子層を有する受光層を
積層した半導体受光素子において、受光層を部分的に除
去した溝を有し、該溝の側壁の受光層側面にショットキ
ー電極を形成したことを第１発明とし、前記発明におい
て、前記溝の側壁の受光層側面に多重量子障壁構造を介
してショットキー電極を形成したことを第２発明とする
ものである。
【０００６】
【作用】上述のように、受光層を部分的に除去した溝を
形成し、該溝の側壁の受光層側面にショットキー電極を
形成すると、受光層中の正孔は歪み超格子層に平行な方
向に対してのみ移動するため、移動度が大きく、応答速
度が向上する。また、溝の側壁の受光層側面に多重量子
障壁構造を介してショットキー電極を形成すると、受光
層とショットキー電極間の電位障壁を高くすることがで
きるので、暗電流を低減することができる。
形成し、該溝の側壁の受光層側面にショットキー電極を
形成すると、受光層中の正孔は歪み超格子層に平行な方
向に対してのみ移動するため、移動度が大きく、応答速
度が向上する。また、溝の側壁の受光層側面に多重量子
障壁構造を介してショットキー電極を形成すると、受光
層とショットキー電極間の電位障壁を高くすることがで
きるので、暗電流を低減することができる。
【０００７】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。図１、２は、それぞれ本発明にかか
る半導体受光素子の一実施例の部分平面図とＡ−Ａ断面
図である。図中、１は半絶縁性ＩｎＰ基板、２は厚さ
０．５μｍのＩｎＡｌＡｓバッファ層、３は受光層、４
はＩｎＰに格子整合する厚さ３００ÅのＩｎＧａＡｓか
らなるキャップ層である。受光層３は、厚さ０．５μｍ
〜１．０μｍのＩｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ（厚さ２０Å）／
Ｉｎ0.68Ａｌ0.32Ａｓ（厚さ２０Å）歪み超格子構造か
らなり、Ｉｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓは引っ張り歪みを有し、
Ｉｎ0.68Ａｌ0.32Ａｓは圧縮歪みを有し、トータルでは
歪みが打ち消されるように設計されている。５はＩｎＡ
ｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）からなる多重量子障壁層で
あり、６はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕショットキー電極、７はＡ
ｕ／Ｇｅ／Ｎｉオーミック電極である。
を詳細に説明する。図１、２は、それぞれ本発明にかか
る半導体受光素子の一実施例の部分平面図とＡ−Ａ断面
図である。図中、１は半絶縁性ＩｎＰ基板、２は厚さ
０．５μｍのＩｎＡｌＡｓバッファ層、３は受光層、４
はＩｎＰに格子整合する厚さ３００ÅのＩｎＧａＡｓか
らなるキャップ層である。受光層３は、厚さ０．５μｍ
〜１．０μｍのＩｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ（厚さ２０Å）／
Ｉｎ0.68Ａｌ0.32Ａｓ（厚さ２０Å）歪み超格子構造か
らなり、Ｉｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓは引っ張り歪みを有し、
Ｉｎ0.68Ａｌ0.32Ａｓは圧縮歪みを有し、トータルでは
歪みが打ち消されるように設計されている。５はＩｎＡ
ｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）からなる多重量子障壁層で
あり、６はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕショットキー電極、７はＡ
ｕ／Ｇｅ／Ｎｉオーミック電極である。
【０００８】本実施例の素子は以下の工程で製作した。
即ち、 １）先ず、半絶縁性ＩｎＰ基板１上に順次、ＩｎＡｌＡ
ｓバッファ層２、受光層３、キャップ層４を積層する。 ２）次いで、フォトリソグラフィの技術を用いて、基板
１に達する深さの櫛状の溝８ａ、８ｂを形成する。 ３）次いで、負側の電極を形成する前に、ＡＬＥ（Atom
ic layer epitaxy）法による選択成長を用いて、溝８ａ
の側壁に多重量子障壁層５を成長させる（文献１参
照）。次いで、フォトリソグラフィの技術を用いて、選
択的に、多重量子障壁層５上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕショッ
トキー電極６を蒸着し、溝８ｂの側壁に正側の電極とし
てＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉオーミック電極を蒸着する。 なお、歪み超格子構造の材料としては、上記実施例に限
定されず、ＩｎＧａＡｌＡｓやＩｎＧａＡｓＰなどの四
元系の材料を用いてもよく、また、バッファ層として超
格子層やＩｎＰを用いてもよい。さらに、多重量子障壁
層としては、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）などを
用いてもよい（文献２参照）。 文献１： Appl. Phys. Lett., 56(1990)289. 文献２： Jpn. J. Appl Phys., 31(1992)L1351.
即ち、 １）先ず、半絶縁性ＩｎＰ基板１上に順次、ＩｎＡｌＡ
ｓバッファ層２、受光層３、キャップ層４を積層する。 ２）次いで、フォトリソグラフィの技術を用いて、基板
１に達する深さの櫛状の溝８ａ、８ｂを形成する。 ３）次いで、負側の電極を形成する前に、ＡＬＥ（Atom
ic layer epitaxy）法による選択成長を用いて、溝８ａ
の側壁に多重量子障壁層５を成長させる（文献１参
照）。次いで、フォトリソグラフィの技術を用いて、選
択的に、多重量子障壁層５上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕショッ
トキー電極６を蒸着し、溝８ｂの側壁に正側の電極とし
てＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉオーミック電極を蒸着する。 なお、歪み超格子構造の材料としては、上記実施例に限
定されず、ＩｎＧａＡｌＡｓやＩｎＧａＡｓＰなどの四
元系の材料を用いてもよく、また、バッファ層として超
格子層やＩｎＰを用いてもよい。さらに、多重量子障壁
層としては、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）などを
用いてもよい（文献２参照）。 文献１： Appl. Phys. Lett., 56(1990)289. 文献２： Jpn. J. Appl Phys., 31(1992)L1351.
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板上に、面内圧縮歪みがある歪み超格子層を有す
る受光層を積層した半導体受光素子において、受光層を
部分的に除去した溝を有し、該溝の側壁の受光層側面に
ショットキー電極を形成するため、応答特性が向上し、
また、溝の側壁の受光層側面に多重量子障壁構造を介し
てショットキー電極を形成するため、暗電流が低減する
という優れた効果がある。
導体基板上に、面内圧縮歪みがある歪み超格子層を有す
る受光層を積層した半導体受光素子において、受光層を
部分的に除去した溝を有し、該溝の側壁の受光層側面に
ショットキー電極を形成するため、応答特性が向上し、
また、溝の側壁の受光層側面に多重量子障壁構造を介し
てショットキー電極を形成するため、暗電流が低減する
という優れた効果がある。
【図１】本発明に係る半導体受光素子の一実施例の部分
平面図である。
平面図である。
【図２】上記実施例のＡ−Ａ断面図である。
【図３】従来の半導体受光素子の断面図である。
１ 基板 ２ バッファ層 ３ 受光層 ４ キャップ層 ５ 多重量子障壁層 ６ ショットキー電極 ７ オーミック電極 ８ａ、８ｂ 溝
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に、面内圧縮歪みがある歪
み超格子層を有する受光層を積層した半導体受光素子に
おいて、受光層を部分的に除去した溝を有し、該溝の側
壁の受光層側面にショットキー電極を形成したことを特
徴とする半導体受光素子。 - 【請求項２】 前記溝の側壁の受光層側面に多重量子障
壁構造を介してショットキー電極を形成したことを特徴
とする請求項１記載の半導体受光素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5105091A JPH06296037A (ja) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | 半導体受光素子 |
| PCT/JP1993/001848 WO1994015367A1 (en) | 1992-12-21 | 1993-12-21 | Distorted superlattice semiconductor photodetecting element with side-contact structure |
| EP94903032A EP0627771B1 (en) | 1992-12-21 | 1993-12-21 | Distorted superlattice semiconductor photodetecting element with side-contact structure |
| US08/290,918 US5608230A (en) | 1992-12-21 | 1993-12-21 | Strained superlattice semiconductor photodetector having a side contact structure |
| DE69325708T DE69325708T2 (de) | 1992-12-21 | 1993-12-21 | Halbleiter-photodetektor mit verformter uebergitter und mit einer seitenkontaktstruktur |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5105091A JPH06296037A (ja) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06296037A true JPH06296037A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=14398250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5105091A Pending JPH06296037A (ja) | 1992-12-21 | 1993-04-07 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06296037A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7081639B2 (en) | 2000-06-06 | 2006-07-25 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor photodetection device and fabrication process thereof |
-
1993
- 1993-04-07 JP JP5105091A patent/JPH06296037A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7081639B2 (en) | 2000-06-06 | 2006-07-25 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor photodetection device and fabrication process thereof |
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