JPH0652777B2 - 光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置Info
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- JPH0652777B2 JPH0652777B2 JP59156739A JP15673984A JPH0652777B2 JP H0652777 B2 JPH0652777 B2 JP H0652777B2 JP 59156739 A JP59156739 A JP 59156739A JP 15673984 A JP15673984 A JP 15673984A JP H0652777 B2 JPH0652777 B2 JP H0652777B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/1443—Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier
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Description
【発明の詳細な説明】 (a)発明の技術分野 本発明は光半導体装置に関する。
(b)技術の背景 近年、光通信、情報処理用として光集積回路が使用され
ており、特に高感度の受光用半導体として、メタル−セ
ミコンダクタ−メタルダイオード(MSMダイオード)
と電界効果トランジスタ(FET)の組合せで使用され
ているが、従来モノシリックに集積された構造のものが
なく、MSMダイオードとFETをモノシリック集積す
ることが要望されている。
ており、特に高感度の受光用半導体として、メタル−セ
ミコンダクタ−メタルダイオード(MSMダイオード)
と電界効果トランジスタ(FET)の組合せで使用され
ているが、従来モノシリックに集積された構造のものが
なく、MSMダイオードとFETをモノシリック集積す
ることが要望されている。
(c)従来技術と問題点 従来、MSMダイオードとFETをモノシリック集積化
する方法として、第2図のようにMSMダイオード1を
直接にガリウム.砒素(GaAs)基板2上に直接形成
されるが、この場合第3図bに示すように、MSMダイ
オードの周波数特性が周波数が高くなるに従って劣化す
るということが確かめられており、この原因は基板にク
ロム(Cr)がドープされているため、不純物散乱によ
り易動度が小さくなるという理由に基づくものである。
又構造的にもFETが形成されているバッファ層からの
配線が、バッファ層に高さの段差があるため、信頼性の
高い配線の構造を実現することが困難であり、この配線
が断線するという欠点があった。
する方法として、第2図のようにMSMダイオード1を
直接にガリウム.砒素(GaAs)基板2上に直接形成
されるが、この場合第3図bに示すように、MSMダイ
オードの周波数特性が周波数が高くなるに従って劣化す
るということが確かめられており、この原因は基板にク
ロム(Cr)がドープされているため、不純物散乱によ
り易動度が小さくなるという理由に基づくものである。
又構造的にもFETが形成されているバッファ層からの
配線が、バッファ層に高さの段差があるため、信頼性の
高い配線の構造を実現することが困難であり、この配線
が断線するという欠点があった。
尚、第2図で3はバッファ層、4は活性層で、5はソー
ス電極、6はゲート電極、7はドレイン電極である。
ス電極、6はゲート電極、7はドレイン電極である。
このような理由から、従来MSMダイオードとFETを
モノシリック集積化は困難であるとされている。
モノシリック集積化は困難であるとされている。
(d)発明の目的 本発明は、上記従来の欠点に鑑み、MSMダイオードと
FETをモノシリック集積化する場合に、FETのバッ
ファ層をMSMダイオードの動作層として用いることに
より、MSMダイオードとFETをモノリシック集積化
をする構造を提供することを目的とする。
FETをモノシリック集積化する場合に、FETのバッ
ファ層をMSMダイオードの動作層として用いることに
より、MSMダイオードとFETをモノリシック集積化
をする構造を提供することを目的とする。
(e)発明の構成 この目的は、本発明によれば、半絶縁性基板と、該基板
上に設けられ、電界効果トランジスタ形成領域がメタル
−セミコンダクタ−メタル受光用ダイオード形成領域に
比べて厚く形成されたバッファ層と、該バッファ層の該
電界効果トランジスタ形成領域上に設けられた能動層
と、該能動層上に形成されたゲート,ソース,ドレイン
電極からなる電界効果トランジスタと、該バッファ層の
メタル−セミコンダクタ−メタル受光用ダイオード形成
領域にショットキ接触する電極を設けることで形成され
たメタル−セミコンダクタ−メタル受光用ダイオードと
を有し、該基板上の一表面に存在している該受光用ダイ
オードの電極と該電界効果トランジスタの電極とを該一
表面で配線接続してなることを特徴とする光半導体装置
を提供することによって達成できる。
上に設けられ、電界効果トランジスタ形成領域がメタル
−セミコンダクタ−メタル受光用ダイオード形成領域に
比べて厚く形成されたバッファ層と、該バッファ層の該
電界効果トランジスタ形成領域上に設けられた能動層
と、該能動層上に形成されたゲート,ソース,ドレイン
電極からなる電界効果トランジスタと、該バッファ層の
メタル−セミコンダクタ−メタル受光用ダイオード形成
領域にショットキ接触する電極を設けることで形成され
たメタル−セミコンダクタ−メタル受光用ダイオードと
を有し、該基板上の一表面に存在している該受光用ダイ
オードの電極と該電界効果トランジスタの電極とを該一
表面で配線接続してなることを特徴とする光半導体装置
を提供することによって達成できる。
(f)発明の実施例 本発明はMSMダイオードの動作層をFETのバッファ
層に形成することにより第3図aに示すように周波数特
性の劣化が全く無く、又FETとの段差が小さくなるた
めに配線の断線を防止する構造を提供するものとであ
る。
層に形成することにより第3図aに示すように周波数特
性の劣化が全く無く、又FETとの段差が小さくなるた
めに配線の断線を防止する構造を提供するものとであ
る。
第1図は本発明の実施例の模式的な断面図であるが、M
SMダイオードを直接にガリウム.砒素(GaAs)基
板11上に形成することなしに、バッファ層12をガリウ
ム.砒素(GaAs)基板11上に形成して、MSMダイ
オード13をバッファ層12の上に形成し、更にFETはバ
ッファ層12の上に形成した活性層14の上に形成するもの
で、ソース電極15、ゲート電極16、ドレイン電極17がそ
れぞれ設けられている。
SMダイオードを直接にガリウム.砒素(GaAs)基
板11上に形成することなしに、バッファ層12をガリウ
ム.砒素(GaAs)基板11上に形成して、MSMダイ
オード13をバッファ層12の上に形成し、更にFETはバ
ッファ層12の上に形成した活性層14の上に形成するもの
で、ソース電極15、ゲート電極16、ドレイン電極17がそ
れぞれ設けられている。
第4図はMSMダイオードとFETの集積化がなされた
回路であるが、MSMダイオード21の負荷として抵抗22
は0.16乃至1.1KΩを用い、FET23の負荷は簡単のため
抵抗負荷24とした。
回路であるが、MSMダイオード21の負荷として抵抗22
は0.16乃至1.1KΩを用い、FET23の負荷は簡単のため
抵抗負荷24とした。
出力のバッファアンプはFET25とFET26でなされる
が、インピーダンス変換のために採用されたものであ
り、FET23、25、26の電極として、総てのゲート幅が20
0μm、ゲート長さが2μmの構造である。
が、インピーダンス変換のために採用されたものであ
り、FET23、25、26の電極として、総てのゲート幅が20
0μm、ゲート長さが2μmの構造である。
第5図は、第4図の回路のパターン配置図であるが、第
4図の接続端子部や接続部のa〜iは、第4図のa〜i
に対応するものであり、又第5図で点線で表示している
数字は第4図の回路素子に対応しているものである。
4図の接続端子部や接続部のa〜iは、第4図のa〜i
に対応するものであり、又第5図で点線で表示している
数字は第4図の回路素子に対応しているものである。
MSMダイオードは電極間隔が3μm、電極幅が3μ
m、フインガー長が100μmである。
m、フインガー長が100μmである。
この第5図におけるパターン配置図のMSMダイオード
の電極間隔は3μm、電極幅が3μmでフインガー長が
100μmであり、又MSMダイオード及びFETのショ
ットキー電極はアルミニュームが使用されている。
の電極間隔は3μm、電極幅が3μmでフインガー長が
100μmであり、又MSMダイオード及びFETのショ
ットキー電極はアルミニュームが使用されている。
このような回路構成とパターン形成により製作された回
路特性は、MSMダイオードはメタル−半導体界面にト
ラップされる正孔のため、電子をメタル側から引き込む
ことにより、トンネル電流が流れて内部増幅機能を有す
ることになり、重圧0ボルトの出力を基準として最大13
7倍の内部利得が得られた。
路特性は、MSMダイオードはメタル−半導体界面にト
ラップされる正孔のため、電子をメタル側から引き込む
ことにより、トンネル電流が流れて内部増幅機能を有す
ることになり、重圧0ボルトの出力を基準として最大13
7倍の内部利得が得られた。
MSMダイオードの外部感度(MSMダイオードの受光
電流/光源の出力)は、光源からMSMダイオードまで
の光結合効率が50%のとき、2.2A/Wであり、又
分光感度特性はウインド層を有してないにもかかわら
ず、広範囲の波長にわたりフラットであり、表面再結合
は少ない特性である。
電流/光源の出力)は、光源からMSMダイオードまで
の光結合効率が50%のとき、2.2A/Wであり、又
分光感度特性はウインド層を有してないにもかかわら
ず、広範囲の波長にわたりフラットであり、表面再結合
は少ない特性である。
第6図にFETの静特性を示すが得られたgmは10mS(50m
S/mm)であって、この第1図のFET13に抵抗14を1.1k
Ωにして電圧利得が11倍になっている。
S/mm)であって、この第1図のFET13に抵抗14を1.1k
Ωにして電圧利得が11倍になっている。
第7図はMSMダイオードと回路全体に対する入出力特
性を示すが、入力光電力30μWまで極めて優れた直線性
を示している(MSMダイオードの負荷抵抗12は1.1kΩ
を使用)。
性を示すが、入力光電力30μWまで極めて優れた直線性
を示している(MSMダイオードの負荷抵抗12は1.1kΩ
を使用)。
アンプを含めた綜合感度(アンプ出力/光源の出力)
は、25.7mV/μWであり、この結果はMSMダイ
オード単体における感度、負荷抵抗22、24、FET
のgmから求めた値26.3mv/μmとも一致する。
は、25.7mV/μWであり、この結果はMSMダイ
オード単体における感度、負荷抵抗22、24、FET
のgmから求めた値26.3mv/μmとも一致する。
(g)発明の効果 以上詳細に説明したように、本発明の光半導体装置はプ
レーナ型のMSMダイオードとFETをモノリシックに
集積して高感度の利得をうることができ、光感度検知の
向上に供し得るという効果大なるものがある。
レーナ型のMSMダイオードとFETをモノリシックに
集積して高感度の利得をうることができ、光感度検知の
向上に供し得るという効果大なるものがある。
第1図は本発明のMSMダイオードとFETをモノリシ
ックに集積した断面図。 第2図は従来のMSMダイオードの基板上に配置した断
面図。 第3図は従来回路の特性図。 第4図は本発明による回路図。 第5図は本発明のパターン配置図。 第6図は本発明のFETの特性図。 第7図は本発明の入出力特性図である。 図において、11は基板、12はバッファ層、13はMSMダ
イオード、14は活性層、15はソース電極、16はゲート電
極、17はドレイン電極、21はMSMダイオード、22、24
は負荷抵抗、23、25、26はFETである。
ックに集積した断面図。 第2図は従来のMSMダイオードの基板上に配置した断
面図。 第3図は従来回路の特性図。 第4図は本発明による回路図。 第5図は本発明のパターン配置図。 第6図は本発明のFETの特性図。 第7図は本発明の入出力特性図である。 図において、11は基板、12はバッファ層、13はMSMダ
イオード、14は活性層、15はソース電極、16はゲート電
極、17はドレイン電極、21はMSMダイオード、22、24
は負荷抵抗、23、25、26はFETである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/784 29/812 31/108 7376−4M H01L 29/80 B 7210−4M 27/14 A 8422−4M 31/10 C (56)参考文献 特開 昭58−92259(JP,A) 特開 昭56−111273(JP,A) 特開 昭57−30381(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】半絶縁性基板と、 該基板上に設けられ、電界効果トランジスタ形成領域が
メタル−セミコンダクタ−メタル受光用ダイオード形成
領域に比べて厚く形成されたバッファ層と、 該バッファ層の該電界効果トランジスタ形成領域上に設
けられた能動層と、 該能動層上に形成されたゲート,ソース,ドレイン電極
からなる電界効果トランジスタと、 該バッファ層のメタル−セミコンダクタ−メタル受光用
ダイオード形成領域にショットキ接触する電極を設ける
ことで形成されたメタル−セミコンダクタ−メタル受光
用ダイオードとを有し、 該基板上の一表面に存在している該受光用ダイオードの
電極と該電界効果トランジスタの電極とを該一表面で配
線接続してなることを特徴とする光半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59156739A JPH0652777B2 (ja) | 1984-07-26 | 1984-07-26 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59156739A JPH0652777B2 (ja) | 1984-07-26 | 1984-07-26 | 光半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6156452A JPS6156452A (ja) | 1986-03-22 |
JPH0652777B2 true JPH0652777B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=15634258
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59156739A Expired - Fee Related JPH0652777B2 (ja) | 1984-07-26 | 1984-07-26 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0652777B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2637476B2 (ja) * | 1988-06-17 | 1997-08-06 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体受光素子 |
JPH07146201A (ja) * | 1993-11-26 | 1995-06-06 | Nec Corp | 気密試験方法及びその装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5892259A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-06-01 | Fujitsu Ltd | 複合半導体装置 |
-
1984
- 1984-07-26 JP JP59156739A patent/JPH0652777B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6156452A (ja) | 1986-03-22 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |