JPH0758801B2 - 受光素子の電極設計方法およびその受光素子 - Google Patents
受光素子の電極設計方法およびその受光素子Info
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- JPH0758801B2 JPH0758801B2 JP1145751A JP14575189A JPH0758801B2 JP H0758801 B2 JPH0758801 B2 JP H0758801B2 JP 1145751 A JP1145751 A JP 1145751A JP 14575189 A JP14575189 A JP 14575189A JP H0758801 B2 JPH0758801 B2 JP H0758801B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、櫛形電極構造を有する、平面形、かつ対称形
の整流性接合をもつ受光素子、特に、その電極設計方法
に関するものである。
の整流性接合をもつ受光素子、特に、その電極設計方法
に関するものである。
従来のこの種の受光素子の電極構造は、実験等によって
試行錯誤的に設計されていた。
試行錯誤的に設計されていた。
そのため、電極構造は必ずしも正しい設計ではなく、こ
の電極構造を有する受光素子の性能は、充分に引き出さ
れていなかった。
の電極構造を有する受光素子の性能は、充分に引き出さ
れていなかった。
本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。
る。
本発明の受光素子の電極設計方法は、基板に用いられる
半導体の等価的な厚みと誘電率の積をε、電極に用いら
れる金属膜の等価的な厚みに対する抵抗率の比をρ、半
導体内のキャリアの飽和走行速度をｖ、櫛形電極の長さ
をｌとしたときに、櫛形電極の幅ｗ、およびギャップの
幅ｄが実質的に d2w＝ερvl2 の関係を満足するように電極の寸法を設計するものであ
り、さらに理想的には、櫛形電極の幅ｗ、およびギャッ
プの幅ｄが実質的にそれぞれ となるように電極を設計するものである。
半導体の等価的な厚みと誘電率の積をε、電極に用いら
れる金属膜の等価的な厚みに対する抵抗率の比をρ、半
導体内のキャリアの飽和走行速度をｖ、櫛形電極の長さ
をｌとしたときに、櫛形電極の幅ｗ、およびギャップの
幅ｄが実質的に d2w＝ερvl2 の関係を満足するように電極の寸法を設計するものであ
り、さらに理想的には、櫛形電極の幅ｗ、およびギャッ
プの幅ｄが実質的にそれぞれ となるように電極を設計するものである。
左右対称な櫛形電極構造を有する、プレーナ形の整流性
接合をもつ受光素子における理論上の最適寸法が与えら
れるので、ある定められた大きさの上記の受光素子によ
る、高速の光パルスの受光において、最大の感度効率を
保ちつつ、最高の応答速度が得られることが可能にな
る。
接合をもつ受光素子における理論上の最適寸法が与えら
れるので、ある定められた大きさの上記の受光素子によ
る、高速の光パルスの受光において、最大の感度効率を
保ちつつ、最高の応答速度が得られることが可能にな
る。
第１図は本発明の一実施例を示す平面図である。同図に
おいて、符号１はSiあるいはGaAs等の半導体基板、符号
２は金属膜による電極、符号３は絶縁膜を示している。
同図に示すように、櫛形電極の長さｌが与えられ、この
中で櫛形電極の幅ｗ、およびギャップの幅ｄを変化させ
て、最高の特性が得られるように電極構造を設計するこ
とを考える。櫛形のピッチ単位ａは で与えられる。ここで、ｈは受光部全体の幅、ｎは櫛形
構造の分割数で正の整数である。
おいて、符号１はSiあるいはGaAs等の半導体基板、符号
２は金属膜による電極、符号３は絶縁膜を示している。
同図に示すように、櫛形電極の長さｌが与えられ、この
中で櫛形電極の幅ｗ、およびギャップの幅ｄを変化させ
て、最高の特性が得られるように電極構造を設計するこ
とを考える。櫛形のピッチ単位ａは で与えられる。ここで、ｈは受光部全体の幅、ｎは櫛形
構造の分割数で正の整数である。
まず、キャリアが半導体内を走行する時間ttrは、 で表される。ここで、ｖは半導体内を走行するキャリア
の速度である。一方、電極間容量Ｃ、および電極の直列
抵抗Ｒは、それぞれ次のように表される。
の速度である。一方、電極間容量Ｃ、および電極の直列
抵抗Ｒは、それぞれ次のように表される。
ここで、εおよびρは、それぞれ半導体基板の等価的な
厚みと誘電率の積、および電極に用いられる金属膜の等
価的な厚みに対する抵抗率の比であり、単位はそれぞれ
［Ｆ］、［Ω］（SI単位系）である。よってCR時定数t
CRは次のように表される。
厚みと誘電率の積、および電極に用いられる金属膜の等
価的な厚みに対する抵抗率の比であり、単位はそれぞれ
［Ｆ］、［Ω］（SI単位系）である。よってCR時定数t
CRは次のように表される。
一般に、走行時間とCR時定数が等しくなる点を最良妥協
点として選ぶことにすると、ttr＝tCRにより d2w＝ερvl2 （６） が得られる。よって、（６）を満足するようなw,dの組
合せを選ぶことにより、与えられたｌにおける最高応答
速度を有する受光素子が得られることになる。
点として選ぶことにすると、ttr＝tCRにより d2w＝ερvl2 （６） が得られる。よって、（６）を満足するようなw,dの組
合せを選ぶことにより、与えられたｌにおける最高応答
速度を有する受光素子が得られることになる。
ここで、櫛形電極構造では、受光部の一部は電極の金属
膜で覆われているので、これらw,dの組合せの中で最大
感度効率が得られる点を選ぶことが好ましい。この開口
率ｒは、 で表される。（１）より、（７）は となり、最大の開口率ｒを得るために分割数ｎを大きく
すればよいことがわかる。
膜で覆われているので、これらw,dの組合せの中で最大
感度効率が得られる点を選ぶことが好ましい。この開口
率ｒは、 で表される。（１）より、（７）は となり、最大の開口率ｒを得るために分割数ｎを大きく
すればよいことがわかる。
ここで、（６）に（１）よりａ＝ｗ＋ｄを代入すると、 が得られる。これをｎについて解くと、 となり、これの分母を最小にするような、ギャップ幅ｄ
の値を求めればよいことがわかる。すなわち、 ｄ＝（２ερvl2）1/3 （11） となる。さらに（１），（10），（11）より電極幅ｗを
求めると、 となる。よって、櫛形構造を（11），（12）で求められ
る櫛形電極の幅、およびギャップの幅で構成した場合
に、最大感度効率で最高応答速度を有する受光素子が得
られることになる。
の値を求めればよいことがわかる。すなわち、 ｄ＝（２ερvl2）1/3 （11） となる。さらに（１），（10），（11）より電極幅ｗを
求めると、 となる。よって、櫛形構造を（11），（12）で求められ
る櫛形電極の幅、およびギャップの幅で構成した場合
に、最大感度効率で最高応答速度を有する受光素子が得
られることになる。
またこのときの開口率ｒは となる。
ここで対象となっている受光素子はプレーナ構造である
ため、集積化に適しており、また通常の縦形のホトダイ
オードに比べて、単位面積当りの容量が小さいため、超
高速応答特性を有していることを特長としている。この
ためには前述のような最適設計を行う必要があり、これ
によってこの受光素子のもつ特性を最大限に引き出すこ
とができる。
ため、集積化に適しており、また通常の縦形のホトダイ
オードに比べて、単位面積当りの容量が小さいため、超
高速応答特性を有していることを特長としている。この
ためには前述のような最適設計を行う必要があり、これ
によってこの受光素子のもつ特性を最大限に引き出すこ
とができる。
以上に説明したように、本発明の受光素子の電極設計方
法によれば、櫛形電極構造の平面的、かつ対称的な整流
性接合を有する受光素子の、最高の特性を引き出すため
の設計が容易になる。したがって、本発明の受光素子に
よれば、高速の光パルスの測定を、より効率的に行うこ
とができる。
法によれば、櫛形電極構造の平面的、かつ対称的な整流
性接合を有する受光素子の、最高の特性を引き出すため
の設計が容易になる。したがって、本発明の受光素子に
よれば、高速の光パルスの測定を、より効率的に行うこ
とができる。
第１図は本発明の一実施例である受光素子を示す平面図
である。 １……半導体基板、２……電極、３……絶縁膜。
である。 １……半導体基板、２……電極、３……絶縁膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 孝 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 藁科 禎久 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 杉本 賢一 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 鈴木 智子 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 菅 博文 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】櫛形電極構造を有する、平面形、かつ対称
形の整流性接合をもつ受光素子の電極設計方法におい
て、 基板に用いられる半導体の等価的な厚みと誘電率の積を
ε、電極に用いられる金属膜の等価的な厚みに対する抵
抗率の比をρ、半導体内の光励起キャリアの飽和走行速
度をｖ、櫛形電極の長さをｌとしたときに、櫛形電極の
幅ｗ、およびギャップの幅ｄが実質的に d2w＝ερvl2 の関係を満足するように電極の寸法を設計することを特
徴とする受光素子の電極設計方法。 - 【請求項２】請求項１において、特に櫛形電極の幅ｗ、
およびギャップの幅ｄが実質的にそれぞれ となるように電極を設計することを特徴とする受光素子
の電極設計方法。 - 【請求項３】請求項１または２の受光素子の電極設計方
法を用いて設計された電極を有する受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1145751A JPH0758801B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 受光素子の電極設計方法およびその受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1145751A JPH0758801B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 受光素子の電極設計方法およびその受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0311670A JPH0311670A (ja) | 1991-01-18 |
| JPH0758801B2 true JPH0758801B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=15392314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1145751A Expired - Lifetime JPH0758801B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 受光素子の電極設計方法およびその受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0758801B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3307723B2 (ja) * | 1993-07-27 | 2002-07-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 位相差検出方法、位相差検出回路、および位相差検出装置 |
| JP2931226B2 (ja) * | 1995-01-26 | 1999-08-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光帰還式光検出装置 |
| JP2004266212A (ja) * | 2003-03-04 | 2004-09-24 | Tadahiro Omi | 基板の処理システム |
| EP3651213A4 (en) * | 2017-08-09 | 2020-05-20 | Kaneka Corporation | PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE |
-
1989
- 1989-06-08 JP JP1145751A patent/JPH0758801B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0311670A (ja) | 1991-01-18 |
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|---|---|---|---|
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