JPH1012913A - 半導体受光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広がった光を入射した場合でもパルス応答の
劣化を生ずることのないような半導体受光素子を得るこ
とを目的とするものである。 【解決手段】 この発明に係る半導体受光素子は、光吸
収層２内に形成された第１のｐ−ｎ接合部５の周囲に、
該第１のｐ−ｎ接合部５で形成される空乏層９から離れ
た上記光吸収層２で発生した電子・正孔対の拡散キャリ
ア１２を，外部に取り出すための空乏層９１を形成する
第２のｐ−ｎ接合部５１を設けてなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光を受けて光電
流を発生させる半導体受光素子に関し、特にパルス状の
光を入射させた場合に裾引きのない正常なパルス応答電
流が得られる素子構造を有する半導体受光素子に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来のプレーナ型半導体受光素
子（フォトダイオード：Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ；以
下、「ＰＤ」とも呼ぶ。）の構造断面図を示す。図にお
いて、１はｎ型ＩｎＰ半導体基板、２は該ｎ型ＩｎＰ半
導体基板１上に形成されたｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層、
３は該ｎ型ＩｎＧａＡｓ吸収層２上に形成されたｎ型Ｉ
ｎＰ窓層、４は該ｎ型ＩｎＰ窓層３に選択的にｐ型ドー
パントを拡散して形成したｐ型領域、５は該ｐ型領域４
と上記ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２およびｎ型ＩｎＰ窓
層３との境界部分に形成されたｐ−ｎ接合（活性領
域）、６は上記ｎ型ＩｎＰ窓層上に形成され、上記ｐ型
領域４に対する部分に開口を有する保護膜、７は上記ｎ
型ＩｎＰ窓層３のｐ型領域４上に形成されたｐ側電極、
８は上記ｎ型ＩｎＰ半導体基板１の裏面側に形成された
ｎ側電極である。

【０００３】次に動作について説明する。図７は、図６
で示される半導体受光素子のＰＤ動作中の断面図を示
す。上記ｐ側電極７、ｎ側電極８を介して外部よりｐ−
ｎ接合５に逆バイアスを印加すると、ｐ−ｎ接合５近傍
に空乏層９が広がる。このとき、ｐ型領域４表面より光
１０を入射させれば、図７に示すように、光電効果によ
り光電流が発生する。つまり、入射光１０はｎ型ＩｎＰ
光吸収層２で吸収され、キャリア（電子・正孔対）１１
を発生させる。これらの電子および正孔は空乏層９の電
界によりそれぞれｐ側電極７およびｎ側電極８に向けて
ドリフトし、光電流となり、外部に取り出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図８は、従来の半導体
受光素子のパルス応答特性を説明する図であり、同図
（ａ） は入射光強度の時間的変化のパルス波形を示
し、同図(b) は出力電流の時間的変化のパルス波形を示
す。

【０００５】従来のプレーナ型ＰＤは上述のように構成
されているが、例えば入射光１０がｐ型領域４以外にも
入射するような広がった光であった場合、図７に示すよ
うに、空乏層９から離れた光吸収層２でも電子・正孔対
１２が発生する。そのため、この空乏層９外で発生した
キャリア（電子・正孔対）１２は、その領域には電界が
ないため、拡散により移動し、空乏層９に到達して光電
流となる。この場合、拡散が遅いため空乏層９内で発生
したキャリア１１に比べて光電流に寄与する時間が遅れ
ることとなる。したがって、例えば、図８(a) に示すよ
うにパルス状の光を入射させた場合、図８(b) に示すよ
うに得られる光電流のパルス波形は波状劣化１６を生じ
る。すなわち、従来のＰＤは、上記拡散により移動する
遅いキャリア（電子および正孔）１２によって光電流成
分の応答が劣化して、いわゆる裾引きが生じるという問
題があった。

【０００６】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、広がった光を入射した場合で
もパルス応答の劣化を生ずることのないような半導体受
光素子を得ることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体受
光素子は、半導体基板上に入射光を吸収して電子・正孔
対を発生させる光吸収層を有し、かつ該光吸収層内に、
空乏層を形成し該空乏層内の電界により光吸収層で発生
した電子および正孔をドリフトして光電流とする第１の
ｐ−ｎ接合部を有し、上記第１のｐ−ｎ接合部の周囲に
は、該第１のｐ−ｎ接合部で形成される空乏層から離れ
た上記光吸収層で発生した電子・正孔対の電子，正孔の
拡散キャリアを，外部に取り出すための空乏層を形成す
る第２のｐ−ｎ接合部を設けてなることを特徴とする。

【０００８】また、この発明に係る半導体受光素子は、
上記の半導体受光素子において、上記第１のｐ−ｎ接合
部より広がる空乏層と、上記第２のｐ−ｎ接合部より広
がる空乏層とが接触してなることを特徴とする半導体受
光素子。

【０００９】さらに、この発明に係る半導体受光素子
は、上記の半導体受光素子において、上記第２のｐ−ｎ
接合部より広がる空乏層が、半導体基板に達するように
形成されてなることを特徴とする。

【００１０】さらにまた、この半導体受光素子は、上記
の半導体受光素子において、上記第２のｐ−ｎ接合部の
周囲に、上記光吸収層と同じ導電型の不純物拡散領域が
形成されてなることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態に
ついて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。 実施の形態１．図１は、本発明の実施の形態１による半
導体受光素子のＰＤ動作状態における断面構造を示す図
であり、図２は、この実施の形態１による半導体受光素
子の平面図である。

【００１２】この実施の形態１における半導体受光素子
は、図１，２に示すように、ｎ型ＩｎＰ半導体基板１上
にｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２が形成され、該ｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層２上にｎ型ＩｎＰ窓層３が形成されて
いる。該ｎ型ＩｎＰ窓層３には、ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸
収層２にまで達するように、選択的にｐ型ドーパントを
拡散して形成されたｐ型領域４が形成されている。該ｐ
型領域４と上記ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２およびｎ型
ＩｎＰ窓層３との境界部分には第１のｐ−ｎ接合部（活
性領域）５が形成されている。そして、該第１のｐ−ｎ
接合部５に逆バイアスが印加されたときには、空乏層９
が形成される。また、上記第１のｐ−ｎ接合部５の周囲
には、ｎ型ＩｎＰ窓層３とｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２
まで達するように、選択的にｐ型ドーパントを拡散して
形成されたｐ型領域１３が形成されている。該ｐ型領域
１３と上記ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２およびｎ型Ｉｎ
Ｐ窓層３との境界部分には第２のｐ−ｎ接合部５１が形
成されている。そして、該第２のｐ−ｎ接合部５１に逆
バイアスが印加されたときには、空乏層９１が形成され
る。また、上記ｎ型ＩｎＰ窓層３上には、上記ｐ型領域
４に対応する部分に開口を有する保護膜６が形成されて
いる。そして、上記ｎ型ＩｎＰ窓層３のｐ型領域４上に
はｐ側電極７が形成され、また、該ｐ側電極７の周囲に
おいてｐ型領域１３上にｐ側電極１４が形成されてい
る。また、上記ｎ型ＩｎＰ半導体基板１の裏面側にはｎ
側電極８が形成されている。なお、１０はこの半導体受
光素子に入射される入射光である。

【００１３】この実施の形態１における半導体受光素子
の製造方法として、例えば、まず、ＭＯＣＶＤ法によ
り、ｎ型ＩｎＰ半導体基板１上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓ光
吸収層２、ｎ型ＩｎＰ窓層３を順次結晶成長させる。こ
の後、ｎ型ＩｎＰ窓層３上にマスクとなる絶縁層等を形
成し、エッチングにより所定の開口が設けられる。次い
で、このマスク上からｐ型ドーパントをイオン注入し、
熱処理してｎ型ＩｎＰ窓層３からｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸
収層２に達するｐ型領域４，１３を形成する。そして、
上記マスクをエッチング除去した後、ｐ型領域４上に開
口を有する保護膜６を形成し、第１のｐ−ｎ接合部５，
および第２のｐ−ｎ接合部５１に接続するｐ側電極７，
１４を設け、また、ｎ型ＩｎＰ半導体基板１の裏面にｎ
側電極８を設ける。以上の工程により、図１，図２に示
す実施の形態１における半導体受光素子を製造すること
ができる。

【００１４】次に、実施の形態１における半導体受光素
子の動作について説明する。ｐ側電極７，１４，および
ｎ側電極８より第１のｐ−ｎ接合部５，第２のｐ−ｎ接
合部５１に所望の逆バイアスを印加すると、図１に示す
ように第１のｐ−ｎ接合部５，第２のｐ−ｎ接合部５１
から広がる空乏層９，９１がそれぞれ形成させる。

【００１５】そして、この半導体受光素子の受光面に入
射光１０があてられ、保護膜６の開口から入射光１０が
ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２に入射すると、第１のｐ−
ｎ接合部５による空乏層９内にキャリア１１が発生する
（図７参照。）。この空乏層９内で生じたキャリア１１
は、空乏層９内の電界によってｐ側電極７およびｎ側電
極８に向けてドリフトし光電流となる。

【００１６】一方、広がった光が入射された場合、空乏
層９から離れた光吸収層２においてもキャリア１２が発
生し、このキャリア１２は拡散により移動する。しかし
ながら、本半導体受光素子では第１のｐ−ｎ接合部５の
周りに設けられたｐ型領域１３に電界を印加することに
より、第２のｐ−ｎ接合部５１から広がる空乏層９１が
形成されている。この空乏層９１の電界によって上記キ
ャリア１２がｐ側電極１４およびｎ側電極８に向けてド
リフトして吸収され、外部に取り出される。そのため、
空乏層９から離れた光吸収層２で発生したキャリア１２
は、第１のｐ−ｎ接合部５による空乏層９までは到達し
ないこととなる。その結果、この半導体受光素子に広が
った光を入射した場合でもパルス状の入射光に応答する
出力電流は裾引きのない正常なパルス応答出力電流を得
ることができる。

【００１７】このように実施の形態１における半導体受
光素子によれば、第１のｐ−ｎ接合部５の周囲に第２の
ｐ−ｎ接合部５１を備えるので、該第２のｐ−ｎ接合部
５１より広がる空乏層９１によって第１のｐ−ｎ接合部
５より広がる空乏層９の周囲で発生するキャリアの発生
が該空乏層９１に吸収されるため、移動速度の遅いキャ
リアによる光電流がなくなり、その結果、裾引きのない
正常なパルス応答電流が得られる。

【００１８】実施の形態２．図３は、本発明の実施の形
態２による半導体受光素子のＰＤ動作状態における断面
構造を示す図である。この実施の形態２における半導体
受光素子は、図３に示すように、ｎ型ＩｎＰ半導体基板
１上にｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２が形成され、該ｎ型
ＩｎＧａＡｓ光吸収層２上にｎ型ＩｎＰ窓層３が形成さ
れている。該ｎ型ＩｎＰ窓層３には、ｎ型ＩｎＧａＡｓ
光吸収層２にまで達するように、選択的にｐ型ドーパン
トを拡散して形成されたｐ型領域４が形成されている。
該ｐ型領域４と上記ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２および
ｎ型ＩｎＰ窓層３との境界部分には第１のｐ−ｎ接合部
（活性領域）５が形成されている。そして、該第１のｐ
−ｎ接合部５に逆バイアスが印加されたときには、空乏
層９が形成される。また、上記第１のｐ−ｎ接合部５の
周囲には、ｎ型ＩｎＰ窓層３とｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収
層２まで達するように、選択的にｐ型ドーパントを拡散
して形成されたｐ型領域１３が形成されている。該ｐ型
領域１３と上記ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２およびｎ型
ＩｎＰ窓層３との境界部分には第２のｐ−ｎ接合部５１
が形成されている。そして、該第２のｐ−ｎ接合部５１
に逆バイアスが印加されたときには、空乏層９２が形成
される。この空乏層９２は、上記第１のｐ−ｎ接合部５
から広がる空乏層９と接触するように形成される。ま
た、上記ｎ型ＩｎＰ窓層３上には、上記ｐ型領域４に対
応する部分に開口を有する保護膜６が形成されている。
そして、上記ｎ型ＩｎＰ窓層３のｐ型領域４上にはｐ側
電極７が形成され、また、該ｐ側電極７の周囲において
ｐ型領域１３上にｐ側電極１４が形成されている。ま
た、上記ｎ型ＩｎＰ半導体基板１の裏面側にはｎ側電極
８が形成されている。

【００１９】この実施の形態２における半導体受光素子
は、上記の実施の形態１における半導体受光素子と同様
にして製造されるが、ｐ型領域４，１３は第１のｐ−ｎ
接合部５から広がる空乏層９と、第２のｐ−ｎ接合部５
１から広がる空乏層９２とが接触して形成されるように
ｐ型ドーパントが注入される。

【００２０】次に、実施の形態２における半導体受光素
子の動作について説明する。ｐ側電極７，１４，および
ｎ側電極８より第１のｐ−ｎ接合部５，第２のｐ−ｎ接
合部５１に所望の逆バイアスを印加すると、図３に示す
ように第１のｐ−ｎ接合部５，第２のｐ−ｎ接合部５１
から広がる空乏層９，９２がそれぞれ形成させる。

【００２１】そして、この半導体受光素子の受光面に入
射光１０があてられ、保護膜６の開口から入射光１０が
ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２に入射すると、第１のｐ−
ｎ接合部５による空乏層９内にキャリア１１が発生する
（図７参照。）。この空乏層９内で生じたキャリア１１
は、空乏層９内の電界によってｐ側電極７およびｎ側電
極８に向けてドリフトし光電流となる。

【００２２】一方、広がった光が入射された場合、空乏
層９から離れた光吸収層２においてもキャリア１２が発
生し、このキャリア１２は拡散により移動する。しかし
ながら、本半導体受光素子では第１のｐ−ｎ接合部５の
周りに設けられたｐ型領域１３に電界を印加することに
より、第２のｐ−ｎ接合部５１から広がる空乏層９２が
形成される。さらには、この空乏層９２は、上記第１の
ｐ−ｎ接合部５から広がる空乏層９と接触するように形
成される。これにより、ｐ型領域４，１３間に発生する
キャリア１２が抑制され、また該キャリアには必ず空乏
層９か空乏層９２かのいずれかの電界によりドリフトす
るため、拡散による遅い成分がなくなることとなる。そ
の結果、この半導体受光素子に広がった光を入射した場
合でもパルス状の入射光に応答する出力電流は裾引きの
ない正常なパルス応答出力電流を得ることができる。

【００２３】このように実施の形態２における半導体受
光素子によれば、第１のｐ−ｎ接合部５の周囲に第２の
ｐ−ｎ接合部５１を備え、しかも、第１のｐ−ｎ接合部
５より広がる空乏層９と第２のｐ−ｎ接合部５１より広
がる空乏層９２とが接触しているので、ｐ型領域４，１
３間に発生するキャリア１２が抑制され、必ず空乏層９
か空乏層９２かのいずれかの電界によりドリフトするた
め、移動速度の遅いキャリアによる光電流がなくなり、
その結果、裾引きのない正常なパルス応答電流が得られ
る。

【００２４】実施の形態３．図４は、本発明の実施の形
態３による半導体受光素子のＰＤ動作状態における断面
構造を示す図である。この実施の形態３における半導体
受光素子は、図４に示すように、ｎ型ＩｎＰ半導体基板
１上にｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２が形成され、該ｎ型
ＩｎＧａＡｓ光吸収層２上にｎ型ＩｎＰ窓層３が形成さ
れている。該ｎ型ＩｎＰ窓層３には、ｎ型ＩｎＧａＡｓ
光吸収層２にまで達するように、選択的にｐ型ドーパン
トを拡散して形成されたｐ型領域４が形成されている。
該ｐ型領域４と上記ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２および
ｎ型ＩｎＰ窓層３との境界部分には第１のｐ−ｎ接合部
（活性領域）５が形成されている。そして、該第１のｐ
−ｎ接合部５に逆バイアスが印加されたときには、空乏
層９が形成される。また、上記第１のｐ−ｎ接合部５の
周囲には、ｎ型ＩｎＰ窓層３とｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収
層２まで達するように、選択的にｐ型ドーパントを拡散
して形成されたｐ型領域１３が形成されている。該ｐ型
領域１３と上記ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２およびｎ型
ＩｎＰ窓層３との境界部分には第２のｐ−ｎ接合部５１
が形成されている。そして、該第２のｐ−ｎ接合部５１
に逆バイアスが印加されたときには、空乏層９３が形成
される。この空乏層９３は、上記第１のｐ−ｎ接合部５
から広がる空乏層９およびｎ型ＩｎＰ半導体基板１にま
で達するように形成される。また、上記ｎ型ＩｎＰ窓層
３上には、上記ｐ型領域４に対応する部分に開口を有す
る保護膜６が形成されている。そして、上記ｎ型ＩｎＰ
窓層３のｐ型領域４上にはｐ側電極７が形成され、ま
た、該ｐ側電極７の周囲においてｐ型領域１３上にｐ側
電極１４が形成されている。また、上記ｎ型ＩｎＰ半導
体基板１の裏面側にはｎ側電極８が形成されている。

【００２５】この実施の形態３における半導体受光素子
は、上記の実施の形態１における半導体受光素子と同様
にして製造されるが、ｐ型領域４，１３は、第２のｐ−
ｎ接合部５１から広がる空乏層９３が第１のｐ−ｎ接合
部５から広がる空乏層９およびｎ型ＩｎＰ半導体基板１
に接触して形成されるように、ｐ型ドーパントが注入さ
れる。

【００２６】次に、実施の形態３における半導体受光素
子の動作について説明する。ｐ側電極７，１４，および
ｎ側電極８より第１のｐ−ｎ接合部５，第２のｐ−ｎ接
合部５１に所望の逆バイアスを印加すると、図４に示す
ように、第１のｐ−ｎ接合部５，第２のｐ−ｎ接合部５
１から広がる空乏層９，９３がそれぞれ形成させる。

【００２７】そして、この半導体受光素子の受光面に入
射光１０があてられ、保護膜６の開口から入射光１０が
ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２に入射すると、第１のｐ−
ｎ接合部５による空乏層９内にキャリア１１が発生する
（図７参照）。この空乏層９内で生じたキャリア１１
は、空乏層９内の電界によってｐ側電極７およびｎ側電
極８に向けてドリフトし光電流となる。

【００２８】一方、広がった光が入射された場合、空乏
層９から離れた光吸収層２においてもキャリア１２が発
生し、このキャリア１２は拡散により移動する。しかし
ながら、この半導体受光素子では第１のｐ−ｎ接合部５
の周りに設けられたｐ型領域１３に電界を印加すること
により、第２のｐ−ｎ接合部５１から広がる空乏層９３
が形成される。この空乏層９３は、上記第１のｐ−ｎ接
合部５から広がる空乏層９およびｎ型ＩｎＰ半導体基板
１と接触するように形成される。これにより、この半導
体受光素子ではｐ型領域１３に電界を印加して隣接する
空乏層９およびｎ型ＩｎＰ半導体基板１までパンチスル
ーさせることにより、ｐ型領域１３以外で発生したキャ
リア１２の発生が低減されるため、拡散による遅いキャ
リアによる成分がなくなることとなる。その結果、この
半導体受光素子に広がった光を入射した場合でもパルス
状の入射光に応答する出力電流は、裾引きのない正常な
パルス応答出力電流を得ることができる。

【００２９】このように実施の形態３における半導体受
光素子によれば、第１のｐ−ｎ接合部５の周囲に第２の
ｐ−ｎ接合部５１を備えており、しかも、第２のｐ−ｎ
接合部５１より広がる空乏層９３が、第１のｐ−ｎ接合
部５１より広がる空乏層９およびｎ型ＩｎＰ半導体基板
１に達するように形成されているので、ｐ型領域１３以
外で発生したキャリア１２の発生が低減されるため、移
動速度の遅いキャリアによる光電流がなくなり、その結
果、裾引きのない正常なパルス応答電流が得られる。

【００３０】実施の形態４．図５は、本発明の実施の形
態４による半導体受光素子のＰＤ動作状態における断面
構造を示す図である。この実施の形態４における半導体
受光素子は、図５に示すように、ｎ型ＩｎＰ半導体基板
１上にｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２が形成され、該ｎ型
ＩｎＧａＡｓ光吸収層２上にｎ型ＩｎＰ窓層３が形成さ
れている。該ｎ型ＩｎＰ窓層３には、ｎ型ＩｎＧａＡｓ
光吸収層２にまで達するように、選択的にｐ型ドーパン
トを拡散して形成されたｐ型領域４が形成されている。
該ｐ型領域４と、上記ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２およ
びｎ型ＩｎＰ窓層３との境界部分には、第１のｐ−ｎ接
合部（活性領域）５が形成されている。そして、該第１
のｐ−ｎ接合部５に逆バイアスが印加されたときには空
乏層９が形成される。また、上記第１のｐ−ｎ接合部５
の周囲には、ｎ型ＩｎＰ窓層３とｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸
収層２まで達するように、選択的にｐ型ドーパントを拡
散して形成されたｐ型領域１３が形成されている。該ｐ
型領域１３と、上記ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２および
ｎ型ＩｎＰ窓層３との境界部分には、第２のｐ−ｎ接合
部５１が形成されている。そして、該第２のｐ−ｎ接合
部５１に逆バイアスが印加されたときには、空乏層９４
が形成される。この空乏層９４は、上記第１のｐ−ｎ接
合部５から広がる空乏層９およびｎ型ＩｎＰ半導体基板
１にまで達するように形成される。また、この半導体受
光素子は、ｎ型ＩｎＰ窓層２からｎ型ＩｎＰ半導体基板
１まで選択的にｎ型ドーパントを拡散などにより形成さ
れたｎ型領域１５が形成させている。上記ｎ型ＩｎＰ窓
層３上には、上記ｐ型領域４に対応する部分に開口を有
する保護膜６が形成されている。そして、上記ｎ型Ｉｎ
Ｐ窓層３のｐ型領域４上にはｐ側電極７が形成され、ま
た、該ｐ側電極７の周囲においてｐ型領域１３上にｐ側
電極１４が形成されている。また、上記ｎ型ＩｎＰ半導
体基板１の裏面側にはｎ側電極８が形成されている。

【００３１】この実施の形態４における半導体受光素子
は、上記の実施の形態１における半導体受光素子と同様
にして製造されるが、ｐ型領域４，１３は第２のｐ−ｎ
接合部５１から広がる空乏層９４が第１のｐ−ｎ接合部
５から広がる空乏層９およびｎ型ＩｎＰ半導体基板１に
接触して形成されるように、ｐ型ドーパントが注入され
る。また、保護層６１を形成するまでの工程において、
第２のｐ型領域１３の周囲には、ｎ型ドーパントを注入
して空乏層９４が半導体受光素子の側面まで伸びないよ
うにするためのｎ型領域１５が形成される。

【００３２】次に、実施の形態４における半導体受光素
子の動作について説明する。ｐ側電極７，１４，および
ｎ側電極８より第１のｐ−ｎ接合部５，第２のｐ−ｎ接
合部５１に所望の逆バイアスを印加すると、図５に示す
ように第１のｐ−ｎ接合部５，第２のｐ−ｎ接合部５１
から広がる空乏層９，９４がそれぞれ形成させる。

【００３３】そして、この半導体受光素子の受光面に入
射光１０があてられ、保護膜６の開口から入射光１０が
ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層２に入射すると、第１のｐ−
ｎ接合部５による空乏層９内にキャリア１１が発生する
（図７参照）。この空乏層９内で生じたキャリア１１は
空乏層９内の電界によってｐ側電極７およびｎ側電極８
に向けてドリフトし光電流となる。

【００３４】一方、広がった光が入射された場合、空乏
層９から離れた光吸収層２においてもキャリア１２が発
生し、このキャリア１２は拡散により移動する。しかし
ながら、この半導体受光素子では第１のｐ−ｎ接合部５
の周りに設けられたｐ型領域１３に電界を印加すること
により、第２のｐ−ｎ接合部５１から広がる空乏層９４
が形成される。この空乏層９４は、上記第１のｐ−ｎ接
合部５から広がる空乏層９およびｎ型ＩｎＰ半導体基板
１と接触するように形成される。これにより、この半導
体受光素子ではｐ型領域１３に電界を印加して隣接する
空乏層９およびｎ型ＩｎＰ半導体基板１までパンチスル
ーさせることにより、ｐ型領域１３以外で発生したキャ
リア１２の発生が低減されるため、拡散による遅いキャ
リアの成分がなくなることとなる。その結果、この半導
体受光素子に広がった光を入射した場合でもパルス状の
入射光に応答する出力電流は裾引きのない正常なパルス
応答出力電流を得ることができる。

【００３５】また、この半導体受光素子は、ｐ型領域１
３の周囲にｎ型領域１５を形成して上記空乏層９４が半
導体受光素子の側面にまで伸びないようにされているの
で、漏れ電流が抑制される。

【００３６】このように実施の形態４における半導体受
光素子によれば、第１のｐ−ｎ接合部５の周囲に第２の
ｐ−ｎ接合部５１を備え、しかも、第２のｐ−ｎ接合部
５１より広がる空乏層９４が第１のｐ−ｎ接合部５１よ
り広がる空乏層９およびｎ型ＩｎＰ半導体基板１に達す
るよう形成されているので、ｐ型領域１３以外で発生し
たキャリア１２の発生が低減されることとなり、このた
め、移動速度の遅いキャリアによる光電流がなくなり、
その結果、裾引きのない正常なパルス応答電流が得られ
る。

【００３７】しかも、実施の形態４における半導体受光
素子は、ｐ型領域１３の外周にｎ型領域１５を形成して
上記空乏層９４が半導体受光素子の側面にまで伸びない
ようにされているので、空乏層が半導体受光素子の側面
まで伸びることによる漏れ電流を確実に抑制することの
できるものが得られる。

【００３８】

【発明の効果】この発明に係る半導体受光素子によれ
ば、半導体基板上に入射光を吸収して電子・正孔対を発
生させる光吸収層を有し、かつ該光吸収層内に、空乏層
を形成し該空乏層内の電界により光吸収層で発生した電
子および正孔をドリフトして光電流とする第１のｐ−ｎ
接合部を有し、上記第１のｐ−ｎ接合部の周囲には、該
第１のｐ−ｎ接合部で形成される空乏層から離れた上記
光吸収層で発生した電子・正孔対の電子，正孔の拡散キ
ャリアを，外部に取り出すための空乏層を形成する第２
のｐ−ｎ接合部を設けてなるので、第２のｐ−ｎ接合部
より広がる空乏層によって第１のｐ−ｎ接合部より広が
る空乏層以外でのキャリアの発生が抑制されるため、移
動速度の遅いキャリアによる光電流がなくなり、その結
果、裾引きのない正常なパルス応答電流が得られるもの
を実現することができるという効果がある。

【００３９】また、この発明に係る半導体受光素子によ
れば、上記の半導体受光素子において、上記第１のｐ−
ｎ接合部より広がる空乏層と、上記第２のｐ−ｎ接合部
より広がる空乏層とが接触してなるので、第１のｐ−ｎ
接合部より広がる空乏層以外でのキャリアの発生が抑制
されるため、移動速度の遅いキャリアによる光電流がな
くなり、その結果、裾引きのない正常なパルス応答電流
が得られるものを実現することができるという効果があ
る。

【００４０】さらに、この発明に係る半導体受光素子に
よれば、上記の半導体受光素子において、上記第２のｐ
−ｎ接合部より広がる空乏層が、半導体基板に達するよ
うに形成されてなるので、第１のｐ−ｎ接合部から広が
る空乏層およびｎ型ＩｎＰ半導体基板までパンチスルー
させることにより、該空乏層以外で発生したキャリア１
２の発生が低減されるため、移動速度の遅いキャリアに
よる光電流がなくなり、その結果、裾引きのない正常な
パルス応答電流が得られるものを実現することができる
という効果がある。

【００４１】さらにまた、この発明に係る半導体受光素
子によれば、上記の半導体受光素子において、上記第２
のｐ−ｎ接合部の周囲に、上記光吸収層と同じ導電型の
不純物拡散領域が形成されてなるので、上記の半導体受
光素子と同様に裾引きのない正常なパルス応答電流が得
られ、しかも、第２のｐ−ｎ接合部より外側に形成され
た不純物拡散領域によって第２のｐ−ｎ接合部より広が
る空乏層が半導体受光素子の側面にまで伸びないように
されているので、該第２のｐ−ｎ接合部より広がる空乏
層が素子の側面まで伸びることによる漏れ電流を確実に
抑制することのできるものを実現することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１に係る半導体受光素子のＰＤ動
作状態を示す断面図である。

【図２】 実施の形態１に係る半導体受光素子を示す平
面図である。

【図３】 実施の形態２に係る半導体受光素子のＰＤ動
作状態を示す断面図である。

【図４】 実施の形態３に係る半導体受光素子のＰＤ動
作状態を示す断面図である。

【図５】 実施の形態４に係る半導体受光素子のＰＤ動
作状態を示す断面図である。

【図６】 従来の半導体受光素子を示す断面図である。

【図７】 従来の半導体受光素子のＰＤ動作状態を示す
断面図である。

【図８】 従来の半導体受光素子のパルス応答特性を説
明する図であり、同図(a) は入射光強度の時間的変化の
パルス波形を示し、同図(b) は出力電流の時間的変化の
パルス波形を示す。

【符号の説明】

１ ｎ型半導体基板、２ ｎ型光吸収層、３ ｎ型窓
層、４ ｐ型領域、５第１のｐ−ｎ接合、６ 保護層、
７ ｐ−電極、８ ｎ−電極、９ 空乏層、１０ 入射
光、１１ キャリア（空乏層内で発生した電子正孔
対）、１２ キャリア（空乏層外で発生した電子正孔
対）、１３ ｐ型領域、１４ ｐ側電極、１５ ｎ型領
域、１６ 波状劣化、５１ 第２のｐ−ｎ接合、９１，
９２，９３，９４ 空乏層。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に入射光を吸収して電子・
   正孔対を発生させる光吸収層を有し、かつ該光吸収層内
   に、空乏層を形成し該空乏層内の電界により光吸収層で
   発生した電子および正孔をドリフトして光電流とする第
   １のｐ−ｎ接合部を有し、 上記第１のｐ−ｎ接合部の周囲には、該第１のｐ−ｎ接
   合部で形成される空乏層から離れた上記光吸収層で発生
   した電子・正孔対の電子，正孔の拡散キャリアを，外部
   に取り出すための空乏層を形成する第２のｐ−ｎ接合部
   を設けてなることを特徴とする半導体受光素子。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体受光素子におい
   て、 上記第１のｐ−ｎ接合部より広がる空乏層と、上記第２
   のｐ−ｎ接合部より広がる空乏層とが接触してなること
   を特徴とする半導体受光素子。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の半導体受光素子におい
   て、 上記第２のｐ−ｎ接合部より広がる空乏層が、半導体基
   板に達するように形成されてなることを特徴とする半導
   体受光素子。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の半導体受光素子におい
   て、 上記第２のｐ−ｎ接合部の周囲に、上記光吸収層と同じ
   導電型の不純物拡散領域が形成されてなることを特徴と
   する半導体受光素子。