JPS58105569A - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
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- JPS58105569A JPS58105569A JP56204422A JP20442281A JPS58105569A JP S58105569 A JPS58105569 A JP S58105569A JP 56204422 A JP56204422 A JP 56204422A JP 20442281 A JP20442281 A JP 20442281A JP S58105569 A JPS58105569 A JP S58105569A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体受光装置に関し、特に巾広い波長特性を
有する半導体受光素子に関する。
有する半導体受光素子に関する。
光のスペクトルアナライザ、多重波長光通信等における
光信号の検知においては、単一の半導体光検知素子例え
ばＳｔ、Ｇｏ、ＧａＡｓ あるいは多元系化合物半導
体のＧａＡｌＡｓ、 ＩｎＧａＡｓＰ、 Ｐｂ５ｎＴｅ
。
光信号の検知においては、単一の半導体光検知素子例え
ばＳｔ、Ｇｏ、ＧａＡｓ あるいは多元系化合物半導
体のＧａＡｌＡｓ、 ＩｎＧａＡｓＰ、 Ｐｂ５ｎＴｅ
。
ＨｇＣｄＴｅ等々のみでは充分に広い波長領域をカバー
すくこと困難である。そのため、光検知には波長特性の
異る複数個の光検知器を併用することが必要となる。
すくこと困難である。そのため、光検知には波長特性の
異る複数個の光検知器を併用することが必要となる。
従来から良く知られているように、多元系半導体例えば
２元系化合物ＡＢとＡＣ（ここで、Ａ。
２元系化合物ＡＢとＡＣ（ここで、Ａ。
Ｂ、Ｃは任意の化合物を示す。）から構成されるＢ１−
ＩＣ，Ａ といった３元系化合物半導体のバンドギャッ
プＥｑ（Ｂ１−エＣ工Ａ）は一般的について２元系化合
物半導体の夫々のバンドギャップ）４（ＡＢ）。
ＩＣ，Ａ といった３元系化合物半導体のバンドギャッ
プＥｑ（Ｂ１−エＣ工Ａ）は一般的について２元系化合
物半導体の夫々のバンドギャップ）４（ＡＢ）。
Ｅｑ（ＡＣ）の間の任意の値を取ることが可能である。
例えば３元系化合物半導体１−１ｑ１−エＣｄ工Ｔｅ
では第１図に示す如（ＨｑＴｅ の０ｅ−Ｖ（ｘ ＝
Ｏ）からＣｄＴ ｅの１．５ｅｖ（ｘ＝１）の間で“
Ｘ”に応じた任意のバンドギャップを選ぶことが可能で
ある。同図において、Ｅｑはバンドギャップ、λ。は受
光波を示す。この様なこと臥″３９元系化合物半導体Ａ
ｆｉｌ−！Ｇａ、Ａｓ 、４元系化合物半導体Ｉｎ１−
、Ｇａ、ＡｓｙＰｌ−ｙにおいても同様である。
では第１図に示す如（ＨｑＴｅ の０ｅ−Ｖ（ｘ ＝
Ｏ）からＣｄＴ ｅの１．５ｅｖ（ｘ＝１）の間で“
Ｘ”に応じた任意のバンドギャップを選ぶことが可能で
ある。同図において、Ｅｑはバンドギャップ、λ。は受
光波を示す。この様なこと臥″３９元系化合物半導体Ａ
ｆｉｌ−！Ｇａ、Ａｓ 、４元系化合物半導体Ｉｎ１−
、Ｇａ、ＡｓｙＰｌ−ｙにおいても同様である。
こういった多元系半導体の性質を利用することによって
任意のバンドギャップ換言すると任意の波長感度特性を
もった光検知素子をつくることが可能である。
任意のバンドギャップ換言すると任意の波長感度特性を
もった光検知素子をつくることが可能である。
従来から用いられてきた多波長光検知素子は上記の如き
多元系化合物半導体の特性を利用したもので、その実際
的な構成例を第２図（、） 、 （ｂ）に示丈同図（＆
）は波長特性の異る複数個の素子をスタック状に積み重
ねた構造である。即ち、例えばＨｑｌ−ＩＣｄ工Ｔｅを
例にとると、基板１上にＩの異なるＨｑｌ−！１Ｃｄ！
１Ｔｅ２．Ｈｑ１−！２Ｃｄｘ２Ｔｅ３が透明エポキシ
樹脂４ではり合されている。Ｈｑｌ−ｘ１Ｃｄｘ１Ｔｅ
２上にはインジウム電極ｓ 、 ｓ’ 、Ｈｇ１−、Ｃ
ｄ、２Ｔｅ３上にはインジウム電極６，６′がそれぞれ
形成されている。また７は受光部を示す。但し、この場
合ｘ１〈！２であることが必要である。この様にして、
波長特性の異なる多波長光検知素子が形成される。
多元系化合物半導体の特性を利用したもので、その実際
的な構成例を第２図（、） 、 （ｂ）に示丈同図（＆
）は波長特性の異る複数個の素子をスタック状に積み重
ねた構造である。即ち、例えばＨｑｌ−ＩＣｄ工Ｔｅを
例にとると、基板１上にＩの異なるＨｑｌ−！１Ｃｄ！
１Ｔｅ２．Ｈｑ１−！２Ｃｄｘ２Ｔｅ３が透明エポキシ
樹脂４ではり合されている。Ｈｑｌ−ｘ１Ｃｄｘ１Ｔｅ
２上にはインジウム電極ｓ 、 ｓ’ 、Ｈｇ１−、Ｃ
ｄ、２Ｔｅ３上にはインジウム電極６，６′がそれぞれ
形成されている。また７は受光部を示す。但し、この場
合ｘ１〈！２であることが必要である。この様にして、
波長特性の異なる多波長光検知素子が形成される。
同図価）は波長特性の異る複数個の素子を並列に配置し
たアレイ状多波長検知素子で、基板８上にバンドキャッ
プの異なる化合物半導体９，１０゜・・・・・・１１を
接着剤１２を介して形成し、この半導体９，１０．・・
・・・・１１上に電極１３す１３’、１４・１４′、・
・・・・・１５・１５′を形成・したものである。第２
図（、） 、 （ｂ）に示す場合においては、光検知素
子は樹脂による接着構造であるため、機械的強度が小さ
く製造工程も煩雑なものになってしまう等の種々の欠点
があった。
たアレイ状多波長検知素子で、基板８上にバンドキャッ
プの異なる化合物半導体９，１０゜・・・・・・１１を
接着剤１２を介して形成し、この半導体９，１０．・・
・・・・１１上に電極１３す１３’、１４・１４′、・
・・・・・１５・１５′を形成・したものである。第２
図（、） 、 （ｂ）に示す場合においては、光検知素
子は樹脂による接着構造であるため、機械的強度が小さ
く製造工程も煩雑なものになってしまう等の種々の欠点
があった。
本発明はこのような従来の欠点を解消したモノリシック
構造の多波長光検知素子を提供するものである。すなわ
ち、本発明の多波長光検知素子は、単一素子で広い波長
領域をカバーすることにより、各種の光利用システムに
おける光受信系の簡易化。
構造の多波長光検知素子を提供するものである。すなわ
ち、本発明の多波長光検知素子は、単一素子で広い波長
領域をカバーすることにより、各種の光利用システムに
おける光受信系の簡易化。
信頼性の向上を図った多波長光検知器を提供せんとする
ものである。
ものである。
以下、本発明の構成を図面を用いて説明する。
まず始めに、本発明では利用する多元系化合物半導体結
晶のエピタキシャル成長が可能な基板上にたとえばＸの
値の異なる多元系化合物半導体を順次に多層にエピタキ
シャル成長せしめる。この場合、各エピタキシャル層の
積層順序は如何であっても良いが、受光効率の点からは
基板面から順次バンドギャップの小さいものから大きい
ものへと積層せしめる方が良い。又、各層の厚さは各々
の層のバンドギャップＥｑに対応する波長λ９＝１．２
４／Ｅｑでの吸収係数αとしたとき、少なくとも１／α
以上とることが望ましく、一般的には１〜１０μｍの間
の値となる。
晶のエピタキシャル成長が可能な基板上にたとえばＸの
値の異なる多元系化合物半導体を順次に多層にエピタキ
シャル成長せしめる。この場合、各エピタキシャル層の
積層順序は如何であっても良いが、受光効率の点からは
基板面から順次バンドギャップの小さいものから大きい
ものへと積層せしめる方が良い。又、各層の厚さは各々
の層のバンドギャップＥｑに対応する波長λ９＝１．２
４／Ｅｑでの吸収係数αとしたとき、少なくとも１／α
以上とることが望ましく、一般的には１〜１０μｍの間
の値となる。
以下では１．７μｍから０．９μｍ程度の波長領域で巾
広い光検出が可能なＩｎ１−ｘＧａ！ＡｇアＰ１−ア４
４元系化物半導体１６〜１９を利用した多波長光検知素
子の形成例を第３図に示す実施例でもって説明する。第
３図（、）に示した如（ＩｎＰ基板１６上に１ｎ１−ｘ
１Ｇａ！１Ａｓｙ１Ｐ１−ｙ（ｘ１＝Ｏ１１２１，ｙ１
＝０．４６）１７、Ｉｎ１−ｘ２Ｇａ！２Ａ８ｙ２Ｐ１
−ｙ２（〜＝０．３３゜ｙ ２ ＝０．７１ ） １
ｓ ｔ Ｉ ｎｌ−ｘ３Ｇａ ｘ３Ａｓ ｙ３Ｐ１−ｙ
３（！３＝０．４７．ｙ３＝１．０）１９を順次エピタ
キシャル形成する。エピタキシャル層の形成法は典型的
には液相法が用いられるが気相法ＭＢＥ法等のいずれの
手法を用いても良く、充分な格子整合のとれた良好な結
晶成長を計ると共に可能な限り不純物を取除き高純度化
を図ることが重要である。又各層の厚さは作り易さ、光
の吸収等からみて２〜６μｍが適当である。
広い光検出が可能なＩｎ１−ｘＧａ！ＡｇアＰ１−ア４
４元系化物半導体１６〜１９を利用した多波長光検知素
子の形成例を第３図に示す実施例でもって説明する。第
３図（、）に示した如（ＩｎＰ基板１６上に１ｎ１−ｘ
１Ｇａ！１Ａｓｙ１Ｐ１−ｙ（ｘ１＝Ｏ１１２１，ｙ１
＝０．４６）１７、Ｉｎ１−ｘ２Ｇａ！２Ａ８ｙ２Ｐ１
−ｙ２（〜＝０．３３゜ｙ ２ ＝０．７１ ） １
ｓ ｔ Ｉ ｎｌ−ｘ３Ｇａ ｘ３Ａｓ ｙ３Ｐ１−ｙ
３（！３＝０．４７．ｙ３＝１．０）１９を順次エピタ
キシャル形成する。エピタキシャル層の形成法は典型的
には液相法が用いられるが気相法ＭＢＥ法等のいずれの
手法を用いても良く、充分な格子整合のとれた良好な結
晶成長を計ると共に可能な限り不純物を取除き高純度化
を図ることが重要である。又各層の厚さは作り易さ、光
の吸収等からみて２〜６μｍが適当である。
次いで同図（ｂ）の如く、通常のフォトエツチング工程
を用いて順次階段状にエツチングを行い、１７〜１９の
各層の一部が表面に現われる様な形状に加工し夫々の波
長に対する受光面２０〜２３を形成する。この後、同図
（ｃ）に示す如く通常の蒸着法を用いてＡ ｕ／Ｓ ｎ
電極２４．２５を形成することによって完成する。
を用いて順次階段状にエツチングを行い、１７〜１９の
各層の一部が表面に現われる様な形状に加工し夫々の波
長に対する受光面２０〜２３を形成する。この後、同図
（ｃ）に示す如く通常の蒸着法を用いてＡ ｕ／Ｓ ｎ
電極２４．２５を形成することによって完成する。
この様にして、本実施例に係る多波長光検知素子では、
電極２４．２５及びＩ ｎｌ−ｘＩ Ｇａ、＊ Ａｓ
、、Ｐｌ−ア、１７から構成される検知素子と電極２４
゜２６及びＩ ｎｌ−Ｘ２Ｇａ Ｘ２Ａ１１ ｙ２Ｐ１
−ｙ２１８から構成される検知素子等が並列接続される
様にして構成される。ここで、本実施例に示す多波長検
知素子では各光受光層１６〜１９が全て゛共通電極２４
．２５で形成されているだめ、どの受光部で光受光を行
っているのかは判定不明で全体としての信号しか得られ
ない。しかし、第４図及び第６図に示す検知素子では各
受光部の電極が分離されたものであるため、どの受光部
で光受光を行なっているか判別出来るものである。すな
わち、第４図に示すものは電極２４．２５を受光部２０
〜２３に応じて２４ａ＊２４ｂ＊２４ｃｍ２４ｄ＊２５
ａ拳２５ｂ＊２５ｃ２ｓｄに分離したものが示されてい
る。また、第５図に示す検知素子では電極’２４．２５
ばかりでなく受光部２０〜２３の境界に隣接受光部から
の信号が入り込まない様に絶縁用溝２６が設けられてい
るため、どの程度の波長光が現実に受光されているかを
判定することも可能となる。尚、第４図、第５図におい
て第３図と同一番号は同一物を示す。
電極２４．２５及びＩ ｎｌ−ｘＩ Ｇａ、＊ Ａｓ
、、Ｐｌ−ア、１７から構成される検知素子と電極２４
゜２６及びＩ ｎｌ−Ｘ２Ｇａ Ｘ２Ａ１１ ｙ２Ｐ１
−ｙ２１８から構成される検知素子等が並列接続される
様にして構成される。ここで、本実施例に示す多波長検
知素子では各光受光層１６〜１９が全て゛共通電極２４
．２５で形成されているだめ、どの受光部で光受光を行
っているのかは判定不明で全体としての信号しか得られ
ない。しかし、第４図及び第６図に示す検知素子では各
受光部の電極が分離されたものであるため、どの受光部
で光受光を行なっているか判別出来るものである。すな
わち、第４図に示すものは電極２４．２５を受光部２０
〜２３に応じて２４ａ＊２４ｂ＊２４ｃｍ２４ｄ＊２５
ａ拳２５ｂ＊２５ｃ２ｓｄに分離したものが示されてい
る。また、第５図に示す検知素子では電極’２４．２５
ばかりでなく受光部２０〜２３の境界に隣接受光部から
の信号が入り込まない様に絶縁用溝２６が設けられてい
るため、どの程度の波長光が現実に受光されているかを
判定することも可能となる。尚、第４図、第５図におい
て第３図と同一番号は同一物を示す。
以上の第３図〜第６図示された受光素子の受光特性の一
例を第６図に示す。同図め点線で示される波長感度曲線
は長波長側から順次”１−ｘ３Ｇａ！３Ａｓｙ３Ｐ１＋
ｙ３１９．Ｉｎ１＋！２Ｇａ！２Ａ８ｙ２Ｐ１＋ｙ２１
８、Ｉｎ１−！１Ｇａ！１ＡＢｙ１Ｐ、−ｙ１１７及び
ＩｎＰ１６になるものであり、全体として実線Ａで示さ
れる如く極めて広い領域での波長感度をもたせることが
できる。尚、以上の実施例において、ＩｎＰ−Ｉｎ１−
ｘＧａｘＡｓｙＰｌ−ｙの例を述べたが、ＣｄＴｅ −
Ｈｇ １−ｘＣｄ ｘＴ ｅ ＊ ＧａＡｓ Ａｆｌ
＊−ｘＧａＡｓ等の場合でも良いことはもちろんであ
る。
例を第６図に示す。同図め点線で示される波長感度曲線
は長波長側から順次”１−ｘ３Ｇａ！３Ａｓｙ３Ｐ１＋
ｙ３１９．Ｉｎ１＋！２Ｇａ！２Ａ８ｙ２Ｐ１＋ｙ２１
８、Ｉｎ１−！１Ｇａ！１ＡＢｙ１Ｐ、−ｙ１１７及び
ＩｎＰ１６になるものであり、全体として実線Ａで示さ
れる如く極めて広い領域での波長感度をもたせることが
できる。尚、以上の実施例において、ＩｎＰ−Ｉｎ１−
ｘＧａｘＡｓｙＰｌ−ｙの例を述べたが、ＣｄＴｅ −
Ｈｇ １−ｘＣｄ ｘＴ ｅ ＊ ＧａＡｓ Ａｆｌ
＊−ｘＧａＡｓ等の場合でも良いことはもちろんであ
る。
以上示した如く本発明の光検知素子では従来の様に波長
特性の異る複数個の素子を接着によシはり合せる様な複
雑な手続きを必要とせず、基板上への連続的な一連のエ
ピタキシャル層の成長過程とフォトエツチング及び電極
形成過程と通常良く知られている簡単な製造法でもって
容易に形成出来るばかりでなく、機械的強度が極めて強
く工業的価値の犬なるものである。
特性の異る複数個の素子を接着によシはり合せる様な複
雑な手続きを必要とせず、基板上への連続的な一連のエ
ピタキシャル層の成長過程とフォトエツチング及び電極
形成過程と通常良く知られている簡単な製造法でもって
容易に形成出来るばかりでなく、機械的強度が極めて強
く工業的価値の犬なるものである。
第１図はＨｇ１− 、ＣｄｘＴ ｅの混合比Ｉとバンド
ギャップ（遮断波長）の関係゛を示す図、第２図（ａ）
、 （ｂ）は従来の多波長光検知素子を示す斜視図、
第３図（、） 、 （ｂ） 、 （ｃ）は本発明の一実
施例に係る多波長光検知素子の形成手順を示す図、第４
図、第５図は第３図に示す実施例の改良を示す構造斜視
図、第６図は本発明に係る多波長光感度特性を示す特性
図である。 １６〜１９・・・・・・化合物半導体、２４ａ〜２４ｄ
。 ２５ａ〜２６ｄ・・・・・・電源、２６・・・・・・分
離用溝。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名菓
１ 閏 惰 −；ｇ ｔｄＹｅ
ギャップ（遮断波長）の関係゛を示す図、第２図（ａ）
、 （ｂ）は従来の多波長光検知素子を示す斜視図、
第３図（、） 、 （ｂ） 、 （ｃ）は本発明の一実
施例に係る多波長光検知素子の形成手順を示す図、第４
図、第５図は第３図に示す実施例の改良を示す構造斜視
図、第６図は本発明に係る多波長光感度特性を示す特性
図である。 １６〜１９・・・・・・化合物半導体、２４ａ〜２４ｄ
。 ２５ａ〜２６ｄ・・・・・・電源、２６・・・・・・分
離用溝。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名菓
１ 閏 惰 −；ｇ ｔｄＹｅ
Claims (3)
- （１）各層の表面の少なくとも一部が露出する如く基板
上に成長形成された複数のエピタキシャル層と、前記エ
ピタキシャル層の露出部の一部に形成された電極とを備
え、前記各エビタキャル層の露出部がそれぞれ所定の波
長感度を有する半導体受光装置。 - （２）各エピタキシャル層の露出部上の電極が互いに電
気的に分離されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の半導体受光装置。 - （３）各エピタキシャル層の露出部が溝にょシミ気的分
離がなされていることを特徴とする特許請求の範囲、第
１項記載の半導体受光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56204422A JPS58105569A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 半導体受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56204422A JPS58105569A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 半導体受光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58105569A true JPS58105569A (ja) | 1983-06-23 |
| JPS6259895B2 JPS6259895B2 (ja) | 1987-12-14 |
Family
ID=16490272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56204422A Granted JPS58105569A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58105569A (ja) |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60116169A (ja) * | 1983-11-14 | 1985-06-22 | エヌ・ベー・フイリツプス・フルーイランペンフアブリケン | 電荷結合装置およびその製造方法 |
| JPS61228678A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-10-11 | テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド | 赤外線検出器の製造方法 |
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