JPH1074974A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH1074974A JPH1074974A JP8230341A JP23034196A JPH1074974A JP H1074974 A JPH1074974 A JP H1074974A JP 8230341 A JP8230341 A JP 8230341A JP 23034196 A JP23034196 A JP 23034196A JP H1074974 A JPH1074974 A JP H1074974A
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- semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光受光素子全体をｐｎ接合なしに形成し、ｐ
ｎ接合部分が光吸収層を介して端面に露出することに起
因する暗電流の増大を抑える。また、不純物拡散等によ
るｐｎ接合の形成を不要とし、プロセスの簡素化を図
る。 【解決手段】 第１の半導体からなる光吸収層とショッ
トキー電極との間に介在し、かつ第１の半導体からなる
光吸収層に比して高いショットキー障壁を形成する第２
の半導体からなる層を有し、さらに、第１の半導体から
なる光吸収層と第２の半導体からなる層が同一導電形か
らなるもので、ショットキー電極の形成する空乏層が第
１の半導体からなる光吸収層に達するように、第１の半
導体からなる光吸収層および第２の半導体からなる層を
配置した。
ｎ接合部分が光吸収層を介して端面に露出することに起
因する暗電流の増大を抑える。また、不純物拡散等によ
るｐｎ接合の形成を不要とし、プロセスの簡素化を図
る。 【解決手段】 第１の半導体からなる光吸収層とショッ
トキー電極との間に介在し、かつ第１の半導体からなる
光吸収層に比して高いショットキー障壁を形成する第２
の半導体からなる層を有し、さらに、第１の半導体から
なる光吸収層と第２の半導体からなる層が同一導電形か
らなるもので、ショットキー電極の形成する空乏層が第
１の半導体からなる光吸収層に達するように、第１の半
導体からなる光吸収層および第２の半導体からなる層を
配置した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体受光素子に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の半導体受光素子の概略的
構成を説明するための模式的断面図で、（ａ）は基板上
に積層された異なる導電形の半導体層間に光吸収層が設
けられた多層構造を示し、一方（ｂ）は異なる導電形の
半導体層間に光吸収層が設けられ、かつ該光吸収層上の
半導体層にＺｎ拡散領域が設けられた多層構造を示す。
図中、参照符号２１ａはｐ−ＩｎＰ層、２１ｂは低濃度
のｎまたはアンドープ−ＩｎＰ層、２２ａはＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層、２２ｂはＩｎＧａＡｓ光吸収層、２３ａは
ｎ−ＩｎＰ層、２３ｂはｎ−ＩｎＰ層、２４ａは半絶縁
性−ＩｎＰ基板、２４ｂは半絶縁性−ＩｎＰ基板、２５
ａはｐ電極、２５ｂはｐ電極、２６ａはｎ電極、２６ｂ
はｎ電極、２７ａはパッシベーション膜、２７ｂはパッ
シベーション膜、および２８ｂはＺｎ拡散によるｐ−Ｉ
ｎＰ層である。
構成を説明するための模式的断面図で、（ａ）は基板上
に積層された異なる導電形の半導体層間に光吸収層が設
けられた多層構造を示し、一方（ｂ）は異なる導電形の
半導体層間に光吸収層が設けられ、かつ該光吸収層上の
半導体層にＺｎ拡散領域が設けられた多層構造を示す。
図中、参照符号２１ａはｐ−ＩｎＰ層、２１ｂは低濃度
のｎまたはアンドープ−ＩｎＰ層、２２ａはＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層、２２ｂはＩｎＧａＡｓ光吸収層、２３ａは
ｎ−ＩｎＰ層、２３ｂはｎ−ＩｎＰ層、２４ａは半絶縁
性−ＩｎＰ基板、２４ｂは半絶縁性−ＩｎＰ基板、２５
ａはｐ電極、２５ｂはｐ電極、２６ａはｎ電極、２６ｂ
はｎ電極、２７ａはパッシベーション膜、２７ｂはパッ
シベーション膜、および２８ｂはＺｎ拡散によるｐ−Ｉ
ｎＰ層である。
【０００３】図３（ａ）に示すように、従来の半導体受
光素子は、第１導電型の半導体層であるｎ−ＩｎＰ層２
３ａ、第２導電型半導体層であるｐ−ＩｎＰ層２１ａ、
およびそれらの半導体層の間に介在する光吸収層２２ａ
を備えた多層構造体からなる。このような構成からなる
多層構造体では、第１導電型半導体層２３ａと第２導電
型半導体層２１ａとの接合部分がバンドギャップの小さ
な光吸収層２２ａを介して端面に露出すると暗電流が増
大する。このような暗電流の増大を抑えるための方法と
して、例えば図３（ｂ）に示すように低濃度のｎまたは
アンドープ−ＩｎＰ層２１ｂに不純物（Ｚｎ）拡散を施
し、露出するｐｎ接合部分がバンドギャップの大きな上
側の半導体部分に形成されることにより暗電流の低減が
図られていた。
光素子は、第１導電型の半導体層であるｎ−ＩｎＰ層２
３ａ、第２導電型半導体層であるｐ−ＩｎＰ層２１ａ、
およびそれらの半導体層の間に介在する光吸収層２２ａ
を備えた多層構造体からなる。このような構成からなる
多層構造体では、第１導電型半導体層２３ａと第２導電
型半導体層２１ａとの接合部分がバンドギャップの小さ
な光吸収層２２ａを介して端面に露出すると暗電流が増
大する。このような暗電流の増大を抑えるための方法と
して、例えば図３（ｂ）に示すように低濃度のｎまたは
アンドープ−ＩｎＰ層２１ｂに不純物（Ｚｎ）拡散を施
し、露出するｐｎ接合部分がバンドギャップの大きな上
側の半導体部分に形成されることにより暗電流の低減が
図られていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記不純物の
拡散などの工程は半導体の結晶状態や半導体界面の状況
によって変化しやすく、また拡散する深さがそのたび異
なったり、さらには半導体界面に沿った異常な横方向の
拡散が発生したりするなどの解決すべき課題を有する。
拡散などの工程は半導体の結晶状態や半導体界面の状況
によって変化しやすく、また拡散する深さがそのたび異
なったり、さらには半導体界面に沿った異常な横方向の
拡散が発生したりするなどの解決すべき課題を有する。
【０００５】したがって、本発明は上記課題を解決し、
不純物拡散等によるｐｎ接合の形成を必要とせず、また
暗電流も小さい半導体受光素子を提供することを目的と
する。
不純物拡散等によるｐｎ接合の形成を必要とせず、また
暗電流も小さい半導体受光素子を提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづく半導体受光素子は、第１の半導体
からなる光吸収層とショットキー電極との間に介在し、
かつ第１の半導体からなる光吸収層に比して高いショッ
トキー障壁を形成する第２の半導体からなる層を有する
ものとした。この際、前記第１の半導体からなる光吸収
層と前記第２の半導体からなる層が同一導電形からなる
もので、前記ショットキー電極の形成する空乏層が前記
第１の半導体からなる光吸収層に達するように、前記第
１の半導体からなる光吸収層および前記第２の半導体か
らなる層が配置される。
に、本発明にもとづく半導体受光素子は、第１の半導体
からなる光吸収層とショットキー電極との間に介在し、
かつ第１の半導体からなる光吸収層に比して高いショッ
トキー障壁を形成する第２の半導体からなる層を有する
ものとした。この際、前記第１の半導体からなる光吸収
層と前記第２の半導体からなる層が同一導電形からなる
もので、前記ショットキー電極の形成する空乏層が前記
第１の半導体からなる光吸収層に達するように、前記第
１の半導体からなる光吸収層および前記第２の半導体か
らなる層が配置される。
【０００７】好ましくは、前記第１の半導体からなる光
吸収層と前記第２の半導体からなる層との間に傾斜組成
層が設けられ、さらに、前記傾斜組成層は、前記第２の
半導体からなる層と接触する第１の面から前記第１の半
導体からなる光吸収層に接触する第２の面とを有し、か
つ前記第１の面から前記第２の面に向けて前記第２の半
導体からなる層の組成と同一の組成から前記第１の半導
体からなる光吸収層の組成と同一の組成へ変化する組成
勾配が形成されていてもよい。
吸収層と前記第２の半導体からなる層との間に傾斜組成
層が設けられ、さらに、前記傾斜組成層は、前記第２の
半導体からなる層と接触する第１の面から前記第１の半
導体からなる光吸収層に接触する第２の面とを有し、か
つ前記第１の面から前記第２の面に向けて前記第２の半
導体からなる層の組成と同一の組成から前記第１の半導
体からなる光吸収層の組成と同一の組成へ変化する組成
勾配が形成されていてもよい。
【０００８】好ましくは、前記第２の半導体からなる層
は、Ｉｎ1-x-y Ｇａx Ａｌy Ａｓ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ
≦１）からなる層であり、さらに好ましくは、前記ショ
ットキー電極と前記Ｉｎ1-x-y Ｇａx Ａｌy Ａｓからな
る層との間に、Ｉｎ1-u Ｇａu Ａｓ1-v Ｐv （０≦ｕ≦
１，０≦ｖ≦１）からなる層が設けられる。
は、Ｉｎ1-x-y Ｇａx Ａｌy Ａｓ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ
≦１）からなる層であり、さらに好ましくは、前記ショ
ットキー電極と前記Ｉｎ1-x-y Ｇａx Ａｌy Ａｓからな
る層との間に、Ｉｎ1-u Ｇａu Ａｓ1-v Ｐv （０≦ｕ≦
１，０≦ｖ≦１）からなる層が設けられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明にもとづく半導体受光素子
は、基板上に積層された複数の半導体層を同一導電形と
し、さらに光吸収層とショットキー電極との間に光吸収
層よりもショットキー障壁の高い均一組成半導体または
超格子半導体からなる層を設け、ショットキー電極の空
乏層がこの半導体からなる層を介して光吸収層に至るよ
うに構成されている。したがって、光吸収によって光吸
収層に発生したキャリアを電界で引き出すことができ
る。このように受光素子全体をｐｎ接合半導体層なしで
形成できるため、不純物拡散等によるｐｎ接合の形成が
不要となる。その結果、ｐｎ接合部分が光吸収層を介し
て端面に露出することもなくなるため暗電流が小さくて
すむ。
は、基板上に積層された複数の半導体層を同一導電形と
し、さらに光吸収層とショットキー電極との間に光吸収
層よりもショットキー障壁の高い均一組成半導体または
超格子半導体からなる層を設け、ショットキー電極の空
乏層がこの半導体からなる層を介して光吸収層に至るよ
うに構成されている。したがって、光吸収によって光吸
収層に発生したキャリアを電界で引き出すことができ
る。このように受光素子全体をｐｎ接合半導体層なしで
形成できるため、不純物拡散等によるｐｎ接合の形成が
不要となる。その結果、ｐｎ接合部分が光吸収層を介し
て端面に露出することもなくなるため暗電流が小さくて
すむ。
【００１０】したがって、本発明によれば、不純物拡散
等によるｐｎ接合の形成が不要となるため、プロセスの
簡素化が図れると共にｐｎ接合自体が不要となるためｐ
ｎ接合部分が光吸収層を介して端面に露出することもな
くなり、暗電流が小さくできる。
等によるｐｎ接合の形成が不要となるため、プロセスの
簡素化が図れると共にｐｎ接合自体が不要となるためｐ
ｎ接合部分が光吸収層を介して端面に露出することもな
くなり、暗電流が小さくできる。
【００１１】以下、図面を参照しながら、本発明にもと
づく光受光素子の実施例を説明する。
づく光受光素子の実施例を説明する。
【００１２】〔実施例１〕図１は、本発明にもとづく半
導体受光素子の一実施例を説明するための模式的断面図
である。この実施例の半導体受光素子は、半絶縁性Ｉｎ
Ｐ基板１５上に積層された１μｍ厚のｎ−ＩｎＰ層１４
と、ｎ−ＩｎＰ層１４上に積層された２μｍ厚のアンド
ープまたはｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層（第１の半導体か
らなる光吸収層）１３と、さらにこの光吸収層１３上に
０．１μｍ厚のアンドープまたはｎ- −Ｉｎ1-x-y Ｇａ
x Ａｌy Ａｓ層１２を介して積層された０．２μｍ厚の
アンドープまたはｎ- −ＩｎＡｌＡｓ層（第２の半導体
からなる層）１１とを有する。ここで、０．１μｍ厚の
アンドープまたはｎ- −Ｉｎ1-x-y Ｇａx Ａｌy Ａｓ層
１２は、上記第２の半導体層１１から光吸収層１３に向
けて、組成がＩｎＡｌＡｓからＩｎＧａＡｓになめらか
に変化した組成勾配をなす層として設けられる。さら
に、上記第２の半導体からなる層１１上にＰｔ／Ｔｉ／
Ａｕショットキー電極１６が設けられている。なお図
中、参照符号１７はオーミックｎ電極、さらに１８はパ
ッシベーション膜である。また、半導体受光素子の吸収
層面積は直径３０μｍである。
導体受光素子の一実施例を説明するための模式的断面図
である。この実施例の半導体受光素子は、半絶縁性Ｉｎ
Ｐ基板１５上に積層された１μｍ厚のｎ−ＩｎＰ層１４
と、ｎ−ＩｎＰ層１４上に積層された２μｍ厚のアンド
ープまたはｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層（第１の半導体か
らなる光吸収層）１３と、さらにこの光吸収層１３上に
０．１μｍ厚のアンドープまたはｎ- −Ｉｎ1-x-y Ｇａ
x Ａｌy Ａｓ層１２を介して積層された０．２μｍ厚の
アンドープまたはｎ- −ＩｎＡｌＡｓ層（第２の半導体
からなる層）１１とを有する。ここで、０．１μｍ厚の
アンドープまたはｎ- −Ｉｎ1-x-y Ｇａx Ａｌy Ａｓ層
１２は、上記第２の半導体層１１から光吸収層１３に向
けて、組成がＩｎＡｌＡｓからＩｎＧａＡｓになめらか
に変化した組成勾配をなす層として設けられる。さら
に、上記第２の半導体からなる層１１上にＰｔ／Ｔｉ／
Ａｕショットキー電極１６が設けられている。なお図
中、参照符号１７はオーミックｎ電極、さらに１８はパ
ッシベーション膜である。また、半導体受光素子の吸収
層面積は直径３０μｍである。
【００１３】このように本実施例の半導体受光素子は、
各半導体層が同一導電形からなり、全体がｐｎ接合なし
に形成されている。したがって、ｐｎ接合部分が光吸収
層を介して端面に露出することに起因する暗電流の増大
は認められない。
各半導体層が同一導電形からなり、全体がｐｎ接合なし
に形成されている。したがって、ｐｎ接合部分が光吸収
層を介して端面に露出することに起因する暗電流の増大
は認められない。
【００１４】さらに、上記構成によれば、ＩｎＡｌＡｓ
層１１のショットキー障壁の高さは、ショットキー電極
を構成するＡｕに対し０．６ｅＶ以上、Ｐｔに対しても
０．７ｅＶ以上と大きいため、逆バイアス電流を３Ｖ印
加しても暗電流は１ｎＡ以下と小さい。また、ショット
キー電極１６が裏面からの入射光に対し、反射ミラーと
して作用するため吸収長が等価的に２倍となる。一方、
入射面に無反射膜を形成することにより、波長１．３μ
ｍの光において印加逆バイアス３Ｖで受光感度０．９Ａ
／Ｗ以上の大きな値を得ることができる。
層１１のショットキー障壁の高さは、ショットキー電極
を構成するＡｕに対し０．６ｅＶ以上、Ｐｔに対しても
０．７ｅＶ以上と大きいため、逆バイアス電流を３Ｖ印
加しても暗電流は１ｎＡ以下と小さい。また、ショット
キー電極１６が裏面からの入射光に対し、反射ミラーと
して作用するため吸収長が等価的に２倍となる。一方、
入射面に無反射膜を形成することにより、波長１．３μ
ｍの光において印加逆バイアス３Ｖで受光感度０．９Ａ
／Ｗ以上の大きな値を得ることができる。
【００１５】本実施例では、光吸収層１３と半導体層１
１との間に介在する層１２として、ＩｎＡｌＡｓからＩ
ｎＧａＡｓまで組成をなめらかに変化させた傾斜組成層
を用いる。この層１２によって、伝導帯および価電子帯
のなめらかな接続を図っている。しかし、本発明はこの
ような一層の傾斜組成層に限定されることなく、複数の
半導体薄膜よりなる階段状の組成層で構成された疑似的
な傾斜組成層でもよい。また、光吸収層１３と半導体層
１４との間にもＩｎＧａＡｓからＩｎＰまで組成を変化
させたＩｎ1-u Ｇａu Ａｓ1-v Ｐv 傾斜組成層または疑
似的な傾斜組成層を用いて伝導帯および価電子帯のなめ
らかな接続を図ってもよい。
１との間に介在する層１２として、ＩｎＡｌＡｓからＩ
ｎＧａＡｓまで組成をなめらかに変化させた傾斜組成層
を用いる。この層１２によって、伝導帯および価電子帯
のなめらかな接続を図っている。しかし、本発明はこの
ような一層の傾斜組成層に限定されることなく、複数の
半導体薄膜よりなる階段状の組成層で構成された疑似的
な傾斜組成層でもよい。また、光吸収層１３と半導体層
１４との間にもＩｎＧａＡｓからＩｎＰまで組成を変化
させたＩｎ1-u Ｇａu Ａｓ1-v Ｐv 傾斜組成層または疑
似的な傾斜組成層を用いて伝導帯および価電子帯のなめ
らかな接続を図ってもよい。
【００１６】すでに述べたように、この実施例は基板１
５として半絶縁性ＩｎＰ基板を用いている。しかし、こ
れに限定されることなく、例えばｎ−ＩｎＰ基板を用い
ることも可能であり、さらにｐ−ＩｎＰ基板を用いても
上記のｎとｐとを入れ替えて同様に製作可能である。ま
た、ＧａＡｓ等他の基板にも同様に適用可能である。
５として半絶縁性ＩｎＰ基板を用いている。しかし、こ
れに限定されることなく、例えばｎ−ＩｎＰ基板を用い
ることも可能であり、さらにｐ−ＩｎＰ基板を用いても
上記のｎとｐとを入れ替えて同様に製作可能である。ま
た、ＧａＡｓ等他の基板にも同様に適用可能である。
【００１７】また、本実施例では、光吸収層１３として
均一組成のバルクを用いているが、アバランシェフォト
ダイオード構造や超格子構造の半導体層等を用いてもよ
いことは言うまでもない。また、ＩｎＧａＡｌＡｓ系以
外のＩｎＧａＡｓＰやＡｌＧａＡｓ，ＡｌＩｎＰＡｓ，
ＩｎＧａＰＳｂ，ＡｌＧａＰＳｂ，ＡｌＧａＡｓＳｂ，
ＡｌＩｎＡｓＳｂ，ＡｌＩｎＰＳｂ系などの材料系や歪
を内在するような材料系でもよいことは言うまでもな
い。
均一組成のバルクを用いているが、アバランシェフォト
ダイオード構造や超格子構造の半導体層等を用いてもよ
いことは言うまでもない。また、ＩｎＧａＡｌＡｓ系以
外のＩｎＧａＡｓＰやＡｌＧａＡｓ，ＡｌＩｎＰＡｓ，
ＩｎＧａＰＳｂ，ＡｌＧａＰＳｂ，ＡｌＧａＡｓＳｂ，
ＡｌＩｎＡｓＳｂ，ＡｌＩｎＰＳｂ系などの材料系や歪
を内在するような材料系でもよいことは言うまでもな
い。
【００１８】〔実施例２〕この実施例では、ショットキ
ー電極と第２の半導体からなる層との間に、表面酸化耐
性を高めるためにそれらの層と同一導電形で、かつ相対
的に薄いＩｎＰ層がさらに設けられている。
ー電極と第２の半導体からなる層との間に、表面酸化耐
性を高めるためにそれらの層と同一導電形で、かつ相対
的に薄いＩｎＰ層がさらに設けられている。
【００１９】図２は、本発明にもとづく半導体受光素子
の第２の実施例を説明するための模式的断面図である。
の第２の実施例を説明するための模式的断面図である。
【００２０】この実施例の半導体受光素子は、半絶縁性
ＩｎＰ基板３５上に積層された１μｍ厚のｎ−ＩｎＰ層
３４と、ｎ−ＩｎＰ層３４上に積層された２μｍ厚のア
ンドープまたはｎ−ＩｎＧａＡｓからなる光吸収層（第
１の半導体からなる光吸収層）３３と、さらにこの光吸
収層３３上に０．１μｍ厚のアンドープまたはｎ- −Ｉ
ｎ1-x-y Ｇａx Ａｌy Ａｓ層３２を介して積層された
０．２μｍ厚のアンドープまたはｎ- −ＩｎＡｌＡｓ層
（第２の半導体からなる層）３１とを有する。また、こ
の実施例２では、実施例１と異なり、この第２の半導体
からなる層３１の表面に５ｎｍ厚のアンドープまたｎ-
−ＩｎＰ層３９が設けられている。
ＩｎＰ基板３５上に積層された１μｍ厚のｎ−ＩｎＰ層
３４と、ｎ−ＩｎＰ層３４上に積層された２μｍ厚のア
ンドープまたはｎ−ＩｎＧａＡｓからなる光吸収層（第
１の半導体からなる光吸収層）３３と、さらにこの光吸
収層３３上に０．１μｍ厚のアンドープまたはｎ- −Ｉ
ｎ1-x-y Ｇａx Ａｌy Ａｓ層３２を介して積層された
０．２μｍ厚のアンドープまたはｎ- −ＩｎＡｌＡｓ層
（第２の半導体からなる層）３１とを有する。また、こ
の実施例２では、実施例１と異なり、この第２の半導体
からなる層３１の表面に５ｎｍ厚のアンドープまたｎ-
−ＩｎＰ層３９が設けられている。
【００２１】ここで、実施例１と同様に、０．１μｍ厚
のアンドープまたはｎ- −Ｉｎ1-x-y Ｇａx Ａｌy Ａｓ
層３２は、上記半導体層３１から光吸収層３３に向け
て、組成がＩｎＡｌＡｓからＩｎＧａＡｓになめらかに
変化した組成勾配をなす層として設けられる。なお、図
中、参照符号３６はＰｔ／Ｔｉ／Ａｕショットキー電
極、３７はオーミックｎ電極、さらに３８はパッシベー
ション膜である。また、半導体受光素子の吸収層面積は
直径３０μｍである。
のアンドープまたはｎ- −Ｉｎ1-x-y Ｇａx Ａｌy Ａｓ
層３２は、上記半導体層３１から光吸収層３３に向け
て、組成がＩｎＡｌＡｓからＩｎＧａＡｓになめらかに
変化した組成勾配をなす層として設けられる。なお、図
中、参照符号３６はＰｔ／Ｔｉ／Ａｕショットキー電
極、３７はオーミックｎ電極、さらに３８はパッシベー
ション膜である。また、半導体受光素子の吸収層面積は
直径３０μｍである。
【００２２】このように受光素子全体をｐｎ接合なしに
形成できるため、ｐｎ接合部分が光吸収層を介して端面
に露出することに起因する暗電流の増大もない。
形成できるため、ｐｎ接合部分が光吸収層を介して端面
に露出することに起因する暗電流の増大もない。
【００２３】さらに、この実施例では、最表面に極薄の
ＩｎＰ層３９を用いているため、ＩｎＡｌＡｓ層３１そ
のものが露出した場合に比べ、表面酸化耐性が大きい。
逆バイアス３Ｖ印加でも暗電流は１ｎＡ以下と小さい。
また、ショットキー電極が裏面からの入射光に対し、反
射ミラーとして作用するため吸収長が等価的に２倍とな
り、入射面に無反射膜を形成することにより、波長１．
３μｍの光において印加逆バイアス３Ｖで受光感度０．
９Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られる。
ＩｎＰ層３９を用いているため、ＩｎＡｌＡｓ層３１そ
のものが露出した場合に比べ、表面酸化耐性が大きい。
逆バイアス３Ｖ印加でも暗電流は１ｎＡ以下と小さい。
また、ショットキー電極が裏面からの入射光に対し、反
射ミラーとして作用するため吸収長が等価的に２倍とな
り、入射面に無反射膜を形成することにより、波長１．
３μｍの光において印加逆バイアス３Ｖで受光感度０．
９Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られる。
【００２４】本実施例では、実施例１と同様に、第１の
半導体からなる光吸収層３３と第２の半導体からなる層
３１との間に介在する層３１として、ＩｎＡｌＡｓから
ＩｎＧａＡｓまで組成をなめらかに変化させた傾斜組成
層を用いて伝導帯および価電子帯のなめらかな接続を図
っている。しかし、この層は多層の半導体薄膜よりなる
階段状の組成層で構成した疑似的な傾斜組成層でもよ
い。また、光吸収層３３と半導体層３４の間にもＩｎＧ
ａＡｓからＩｎＰまで組成を変化させたＩｎ1-uＧａu
Ａｓ1-v Ｐv 傾斜組成層または疑似的な傾斜組成層を用
いて伝導帯および価電子帯のなめらかな接続を図っても
よい。
半導体からなる光吸収層３３と第２の半導体からなる層
３１との間に介在する層３１として、ＩｎＡｌＡｓから
ＩｎＧａＡｓまで組成をなめらかに変化させた傾斜組成
層を用いて伝導帯および価電子帯のなめらかな接続を図
っている。しかし、この層は多層の半導体薄膜よりなる
階段状の組成層で構成した疑似的な傾斜組成層でもよ
い。また、光吸収層３３と半導体層３４の間にもＩｎＧ
ａＡｓからＩｎＰまで組成を変化させたＩｎ1-uＧａu
Ａｓ1-v Ｐv 傾斜組成層または疑似的な傾斜組成層を用
いて伝導帯および価電子帯のなめらかな接続を図っても
よい。
【００２５】この実施例は、基板３５として半絶縁性Ｉ
ｎＰ基板を用いた例であるが、ｎ−ＩｎＰ基板でもよ
く、また、ｐ−ＩｎＰ基板を用いても上記のｎとｐを入
れ替えて同様に製作可能である。また。ＧａＡｓ等他の
基板にも同様に適用可能である。
ｎＰ基板を用いた例であるが、ｎ−ＩｎＰ基板でもよ
く、また、ｐ−ＩｎＰ基板を用いても上記のｎとｐを入
れ替えて同様に製作可能である。また。ＧａＡｓ等他の
基板にも同様に適用可能である。
【００２６】また、ここでは、光吸収層３３として均一
組成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイ
オード構造や超格子構造の半導体層等を用いてもよいこ
とは言うまでもない。また、ＩｎＧａＡｌＡｓ系以外の
ＩｎＧａＡｓＰやＡｌＧａＡｓ，ＡｌＩｎＰＡｓ，Ｉｎ
ＧａＰＳｂ，ＡｌＧａＰＳｂ，ＡｌＧａＡｓＳｂ，Ａｌ
ＩｎＡｓＳｂ，ＡｌＩｎＰＳｂ系などの材料系や歪を内
在するような材料系でもよいことは言うまでもない。
組成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイ
オード構造や超格子構造の半導体層等を用いてもよいこ
とは言うまでもない。また、ＩｎＧａＡｌＡｓ系以外の
ＩｎＧａＡｓＰやＡｌＧａＡｓ，ＡｌＩｎＰＡｓ，Ｉｎ
ＧａＰＳｂ，ＡｌＧａＰＳｂ，ＡｌＧａＡｓＳｂ，Ａｌ
ＩｎＡｓＳｂ，ＡｌＩｎＰＳｂ系などの材料系や歪を内
在するような材料系でもよいことは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体受
光素子は、光吸収層よりもショットキー障壁の高い半導
体からなる層が光吸収層とショットキー電極との間に介
在することにより、また素子を構成する各層が同一導電
形からなることによって、素子全体をｐｎ接合なしに形
成されるので、ｐｎ接合部分が光吸収層を介して端面に
露出することに起因する暗電流の増大を防ぐことが可能
となる。さらに、不純物拡散等によるｐｎ接合の形成が
不要となるため、プロセスの簡素化が図れる。
光素子は、光吸収層よりもショットキー障壁の高い半導
体からなる層が光吸収層とショットキー電極との間に介
在することにより、また素子を構成する各層が同一導電
形からなることによって、素子全体をｐｎ接合なしに形
成されるので、ｐｎ接合部分が光吸収層を介して端面に
露出することに起因する暗電流の増大を防ぐことが可能
となる。さらに、不純物拡散等によるｐｎ接合の形成が
不要となるため、プロセスの簡素化が図れる。
【図１】本発明にもとづく半導体受光素子の構成を説明
するための模式的断面図である（実施例１）。
するための模式的断面図である（実施例１）。
【図２】本発明にもとづく半導体受光素子の構成を説明
するための模式的断面図である（実施例２）。
するための模式的断面図である（実施例２）。
【図３】従来の半導体受光素子の構成を説明するための
模式的断面図である。
模式的断面図である。
１１ ０．２μｍ厚アンドープＩｎＡｌＡｓ層 １２ ＩｎＡｌＡｓからＩｎＧａＡｓまで組成をなめら
かに変化させた０．１μｍ厚アンドープＩｎ1-x-y Ｇａ
x Ａｌy Ａｓ層 １３ ２μｍ厚ＩｎＧａＡｓ光吸収層 １４ １μｍ厚ｎ−ＩｎＰ層 １５ 半絶縁性ＩｎＰ基板 １６ Ｐｔ／Ｔｉ／Ａｕショットキー電極 １７ オーミックｎ電極 １８ パッシベーション膜 ２１ａ ｐ−ＩｎＰ層 ２１ｂ アンドープ−ＩｎＰ層 ２２ａ ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ２２ｂ ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ２３ａ ｎ−ＩｎＰ層 ２３ｂ ｎ−ＩｎＰ層 ２４ａ 半絶縁性−ＩｎＰ基板 ２４ｂ 半絶縁性−ＩｎＰ基板 ２５ａ ｐ電極 ２５ｂ ｐ電極 ２６ａ ｎ電極 ２６ｂ ｎ電極 ２７ａ パッシベーション膜 ２７ｂ パッシベーション膜 ２８ｂ Ｚｎ拡散によるｐ−ＩｎＰ層 ３１ ０．２μｍ厚アンドープＩｎＡｌＡｓ層 ３２ ＩｎＡｌＡｓからＩｎＧａＡｓまで組成をなめら
かに変化させた０．１μｍ厚アンドープＩｎ1-x-y Ｇａ
x Ａｌy Ａｓ層 ３３ ２μｍ厚ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ３４ １μｍ厚ｎ−ＩｎＰ層 ３５ 半絶縁性ＩｎＰ基板 ３６ Ｐｔ／Ｔｉ／Ａｕショットキー電極 ３７ オーミックｎ電極 ３８ パッシベーション膜 ３９ ５ｎｍ厚アンドープＩｎＰ層
かに変化させた０．１μｍ厚アンドープＩｎ1-x-y Ｇａ
x Ａｌy Ａｓ層 １３ ２μｍ厚ＩｎＧａＡｓ光吸収層 １４ １μｍ厚ｎ−ＩｎＰ層 １５ 半絶縁性ＩｎＰ基板 １６ Ｐｔ／Ｔｉ／Ａｕショットキー電極 １７ オーミックｎ電極 １８ パッシベーション膜 ２１ａ ｐ−ＩｎＰ層 ２１ｂ アンドープ−ＩｎＰ層 ２２ａ ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ２２ｂ ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ２３ａ ｎ−ＩｎＰ層 ２３ｂ ｎ−ＩｎＰ層 ２４ａ 半絶縁性−ＩｎＰ基板 ２４ｂ 半絶縁性−ＩｎＰ基板 ２５ａ ｐ電極 ２５ｂ ｐ電極 ２６ａ ｎ電極 ２６ｂ ｎ電極 ２７ａ パッシベーション膜 ２７ｂ パッシベーション膜 ２８ｂ Ｚｎ拡散によるｐ−ＩｎＰ層 ３１ ０．２μｍ厚アンドープＩｎＡｌＡｓ層 ３２ ＩｎＡｌＡｓからＩｎＧａＡｓまで組成をなめら
かに変化させた０．１μｍ厚アンドープＩｎ1-x-y Ｇａ
x Ａｌy Ａｓ層 ３３ ２μｍ厚ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ３４ １μｍ厚ｎ−ＩｎＰ層 ３５ 半絶縁性ＩｎＰ基板 ３６ Ｐｔ／Ｔｉ／Ａｕショットキー電極 ３７ オーミックｎ電極 ３８ パッシベーション膜 ３９ ５ｎｍ厚アンドープＩｎＰ層
Claims (4)
- 【請求項１】 第１の半導体からなる光吸収層とショッ
トキー電極との間に介在し、かつ前記第１の半導体から
なる光吸収層に比して高いショットキー障壁を形成する
第２の半導体からなる層を有し、さらに、 前記第１の半導体からなる光吸収層と前記第２の半導体
からなる層が同一導電形からなるもので、 前記ショットキー電極の形成する空乏層が前記第１の半
導体からなる光吸収層に達するように、前記第１の半導
体からなる光吸収層および前記第２の半導体からなる層
が配置されたことを特徴とする半導体受光素子。 - 【請求項２】 前記第１の半導体からなる光吸収層と前
記第２の半導体からなる層との間に傾斜組成層が設けら
れ、さらに、 前記傾斜組成層は、前記第２の半導体からなる層と接触
する第１の面から前記第１の半導体からなる光吸収層に
接触する第２の面とを有し、かつ前記第１の面から前記
第２の面に向けて前記第２の半導体からなる層の組成と
同一の組成から前記第１の半導体からなる光吸収層の組
成と同一の組成へ変化する組成勾配が形成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体受光素子。 - 【請求項３】 前記第２の半導体からなる層は、Ｉｎ
1-x-y Ｇａx Ａｌy Ａｓ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）か
らなる層であることを特徴とする請求項１または２に記
載の半導体受光素子。 - 【請求項４】 前記ショットキー電極と前記Ｉｎ1-x-y
Ｇａx Ａｌy Ａｓからなる層との間に、Ｉｎ1-u Ｇａu
Ａｓ1-v Ｐv （０≦ｕ≦１，０≦ｖ≦１）からなる層を
設けたことを特徴とする請求項３に記載の半導体受光素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8230341A JPH1074974A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8230341A JPH1074974A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1074974A true JPH1074974A (ja) | 1998-03-17 |
Family
ID=16906337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8230341A Pending JPH1074974A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1074974A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006229156A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-08-31 | Ntt Electornics Corp | フォトダイオード |
| JP2010109326A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-05-13 | Ngk Insulators Ltd | 受光素子および受光素子の作製方法 |
| JP2016213251A (ja) * | 2015-04-30 | 2016-12-15 | 住友電気工業株式会社 | 受光素子 |
-
1996
- 1996-08-30 JP JP8230341A patent/JPH1074974A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006229156A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-08-31 | Ntt Electornics Corp | フォトダイオード |
| JP2010109326A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-05-13 | Ngk Insulators Ltd | 受光素子および受光素子の作製方法 |
| JP2016213251A (ja) * | 2015-04-30 | 2016-12-15 | 住友電気工業株式会社 | 受光素子 |
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