JPS58123781A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JPS58123781A JPS58123781A JP57006337A JP633782A JPS58123781A JP S58123781 A JPS58123781 A JP S58123781A JP 57006337 A JP57006337 A JP 57006337A JP 633782 A JP633782 A JP 633782A JP S58123781 A JPS58123781 A JP S58123781A
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- Japan
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- light
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- absorbing layer
- light absorbing
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
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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】
（１） 発明の技術分野
本発明はウィンド一層の禁制帯幅より小さい光吸収層を
有する半導体受光素子に関する〇（２） 技術の背景 ｌＩＪｗ帝光通信用受光素子は、現在インジウム・リン
（工ｎＰ）系ムＰＤ（アバランシェ・フォト・ダイオー
ド）で構成されたものが一般的に知うしている。工ｎＰ
ｔ格子整合したインジウム・ガリウム・ヒ素・（リン）
（工ｎｅａＡｓ（Ｐ） ） ｋ光吸収層として用いた構
造は光波長で最長Ｌフμｍ（ｊのｍ合Ｋｔ！Ｐ組成を零
としたインジウム・ガリウム・ヒ素、（工ｎＧａＡａ
）ｔ−、用いる。）迄の波長領域管カバーすることが出
来、ファイバー損の最も低い光波長１６〜１６μｍで高
量子効率が得られる点で優っている・ （３）従来技術と問題点 本発明の従来技術としてＩｎＰ系ＡＰＤｉ挙げるととに
する。第１図はＩｎＰ系ムＰＤの概略断面図を示してい
る。第１図に於いて、ｌはｎ＋形工ｎＰ基板、２はｎ−
形ｚｎα６’７Ｇａα３３ＡｓαフＯＰα３０光吸収層
＊３Ｆｉｎ−彫工ｎＰウィンド一層、４はＰ十形工ｎｐ
受光部ｔそれぞれ示している。
有する半導体受光素子に関する〇（２） 技術の背景 ｌＩＪｗ帝光通信用受光素子は、現在インジウム・リン
（工ｎＰ）系ムＰＤ（アバランシェ・フォト・ダイオー
ド）で構成されたものが一般的に知うしている。工ｎＰ
ｔ格子整合したインジウム・ガリウム・ヒ素・（リン）
（工ｎｅａＡｓ（Ｐ） ） ｋ光吸収層として用いた構
造は光波長で最長Ｌフμｍ（ｊのｍ合Ｋｔ！Ｐ組成を零
としたインジウム・ガリウム・ヒ素、（工ｎＧａＡａ
）ｔ−、用いる。）迄の波長領域管カバーすることが出
来、ファイバー損の最も低い光波長１６〜１６μｍで高
量子効率が得られる点で優っている・ （３）従来技術と問題点 本発明の従来技術としてＩｎＰ系ＡＰＤｉ挙げるととに
する。第１図はＩｎＰ系ムＰＤの概略断面図を示してい
る。第１図に於いて、ｌはｎ＋形工ｎＰ基板、２はｎ−
形ｚｎα６’７Ｇａα３３ＡｓαフＯＰα３０光吸収層
＊３Ｆｉｎ−彫工ｎＰウィンド一層、４はＰ十形工ｎｐ
受光部ｔそれぞれ示している。
この構造全盲する受光素子の動作管半導体層の接合面に
対して垂直方向でのバンド構造を用いて簡単に説明する
ことにする。第２図は熱平衡状態に於けるバンド構造會
示した概念図である。
対して垂直方向でのバンド構造を用いて簡単に説明する
ことにする。第２図は熱平衡状態に於けるバンド構造會
示した概念図である。
受光部嘉へ入射した光は、光吸収層２で吸収されること
によって受光部４下の該光吸収層２表面にホール５とエ
レクトロン６のキャリアを発生する。このとき、基板１
側に正、受光部４側に負の電圧を印加する即ち逆バイア
スを印加すると、ホール５及びエレクトロン６はそれぞ
れ矢印の方向に移動し、ウィンド一層３と受光部４間に
発生し九空乏層中の電界により、ホール６は加速され、
共有結合をしている価電子にぶつかってこれ１価電子帯
からたたき出して次々とエレクトロンとホールを作り、
アバランシェ降伏管引き起こす。
によって受光部４下の該光吸収層２表面にホール５とエ
レクトロン６のキャリアを発生する。このとき、基板１
側に正、受光部４側に負の電圧を印加する即ち逆バイア
スを印加すると、ホール５及びエレクトロン６はそれぞ
れ矢印の方向に移動し、ウィンド一層３と受光部４間に
発生し九空乏層中の電界により、ホール６は加速され、
共有結合をしている価電子にぶつかってこれ１価電子帯
からたたき出して次々とエレクトロンとホールを作り、
アバランシェ降伏管引き起こす。
このように第１図の構造ｖＱする受光素子では受光部４
下の光吸収層２で生成されたホール５ｔ−ウィンド一層
３へ取り出すことが必要である。
下の光吸収層２で生成されたホール５ｔ−ウィンド一層
３へ取り出すことが必要である。
しかしながら、第２図から明らかなように光吸収層（Ｉ
ｎＧ、人６Ｐ）２とウィンド一層（工ｎｐ）３の接合面
には価電子帯エネルギー構造に不連続があり１発生した
ホール５はこの価電子帯のエネルギーギャップにより光
吸収層２中に閉じ込められ、半導体層の接合面に対して
平行方向に拡散し、ある。第３図は第２図の価電子帯構
造をもつ従来の受光素子に於けるホールの移動方向を示
し友受光素子の概略断面図を示している。第１図で説明
した部分と同部分は同記号で指示しである。
ｎＧ、人６Ｐ）２とウィンド一層（工ｎｐ）３の接合面
には価電子帯エネルギー構造に不連続があり１発生した
ホール５はこの価電子帯のエネルギーギャップにより光
吸収層２中に閉じ込められ、半導体層の接合面に対して
平行方向に拡散し、ある。第３図は第２図の価電子帯構
造をもつ従来の受光素子に於けるホールの移動方向を示
し友受光素子の概略断面図を示している。第１図で説明
した部分と同部分は同記号で指示しである。
（４）発明の目的
（５） 発明の構成
本発明は光吸収層上に鋏光吸収層より禁制帯幅が大きく
且つ皺光吸収層と同一導電ａｔ−有するウィンド一層を
積層し、＃ウィンド一層内ＫＭウィンド一層と逆導電蓋
の受光部を配置したアバランシェ・フォト・ダイオード
に於いて前記光吸収層の下のみに前記光吸収層を配置し
たものである。
且つ皺光吸収層と同一導電ａｔ−有するウィンド一層を
積層し、＃ウィンド一層内ＫＭウィンド一層と逆導電蓋
の受光部を配置したアバランシェ・フォト・ダイオード
に於いて前記光吸収層の下のみに前記光吸収層を配置し
たものである。
或いは、前記アバランシェ・フォト・ダイオードに於い
て、前記光吸収層の形状管前記受光部下で凸状としたも
のである０ （６）発明の実施例 本発明を本発明の一実施例を用いて説明するとどにする
。第４図は本発明一実施例のＩｎＰ系ＡＰＤの概略断面
図である。第１図で説明した部分と同部分は同記号で指
示しである。
て、前記光吸収層の形状管前記受光部下で凸状としたも
のである０ （６）発明の実施例 本発明を本発明の一実施例を用いて説明するとどにする
。第４図は本発明一実施例のＩｎＰ系ＡＰＤの概略断面
図である。第１図で説明した部分と同部分は同記号で指
示しである。
最初に本実施例の製造方法を簡単に述べることにする。
ｎ十形工ｎＦ基板１上ｔｅｎ−彫工ｎ（）ａＡ！＋（１
光吸収層２ｔ−残して完全にエツチング除去する。
光吸収層２ｔ−残して完全にエツチング除去する。
次に、基板１及び光吸収層２上にｎ−彫工ｎｐウィンド
一層３會液相エピタキシャル成長し、ウィンド一層３内
の光吸収層２上及びその周辺をカドミウム（Ｃ（１）で
選択拡散し、受光部４會形成する。
一層３會液相エピタキシャル成長し、ウィンド一層３内
の光吸収層２上及びその周辺をカドミウム（Ｃ（１）で
選択拡散し、受光部４會形成する。
本実施例のように光吸収層２紫受光部番下に＠定して形
成することＫより、受光部番へ入射した光が光吸収され
ることによって受光部４下の光吸収層２表面に発生し良
キャリアは、光吸収層２とウィンド一層３のへテロ接合
の界面で生じる両層のエネルギー帯の不連続面に沿って
キャリアが拡散するの會防止でき、再結合によって消滅
するキャリアを低減できる。従って量子効率及び受光感
度の向上！計ることが可能となる。
成することＫより、受光部番へ入射した光が光吸収され
ることによって受光部４下の光吸収層２表面に発生し良
キャリアは、光吸収層２とウィンド一層３のへテロ接合
の界面で生じる両層のエネルギー帯の不連続面に沿って
キャリアが拡散するの會防止でき、再結合によって消滅
するキャリアを低減できる。従って量子効率及び受光感
度の向上！計ることが可能となる。
第５図は本発明の他の実施例を示し７たｆｎＰ系ＡＰＩ
）の概略断面図である◎第３図で説明した部分と同部分
は同記号で指示しており、前記実施例と相違する点は光
吸収層２ｔ−受光部番下以外の領域にも形成し且つ該光
吸収層２の断面形状會受光部番下で凸状とした点である
。
）の概略断面図である◎第３図で説明した部分と同部分
は同記号で指示しており、前記実施例と相違する点は光
吸収層２ｔ−受光部番下以外の領域にも形成し且つ該光
吸収層２の断面形状會受光部番下で凸状とした点である
。
本実施例によれば、光を受光したことによって生成する
キャリアは光吸収層２の凸部表面にのみ発生する為、横
方向に拡散して再結合によってキャリアが消滅するのを
低減でき、量子効率全向上できる０また、前記実施例の
ように受光部４以外の光吸収層を完全に除去していない
のでエツチング時間を短縮できるという効果がある。
キャリアは光吸収層２の凸部表面にのみ発生する為、横
方向に拡散して再結合によってキャリアが消滅するのを
低減でき、量子効率全向上できる０また、前記実施例の
ように受光部４以外の光吸収層を完全に除去していない
のでエツチング時間を短縮できるという効果がある。
（喝 発明の効果
本発明によれば、光吸収層で発生【、たキャリアが、ｆ
ＪＩ光吸収層より禁制帯幅の小さいウィンド一層と該光
吸収層の接合面に沿って拡散するのを防止できるので量
子効率を従来より向上できる。
ＪＩ光吸収層より禁制帯幅の小さいウィンド一層と該光
吸収層の接合面に沿って拡散するのを防止できるので量
子効率を従来より向上できる。
第１図は従来のＩｎＰ系ムＰＤの概略断面図、第２図は
熱平衡状態に於けるバンド構造管示した概念図、第３図
は第２図の価電子帯構造をもつ従来の受光素子に於ける
ホールの移動方向を示した受光素子の概略断面図、第４
ｒＩＡは本発明の一実施例に於けるＩｎＰ系ＡＰＤの概
略断面図、第６図は本発明の他の実施例に於けるＩｎＰ
系ＡＰＤの概略断面図である。 １ ・ｎ十形工ｎｐ基板、２−ｎ十形工ｎＧａＡ８（Ｐ
洸吸収層、３・・・ｎ−形ＩｎＰウィンド一層、４・・
・ｐ十？ｌ＋ 図 め ２ 図 １／！、３ 図
熱平衡状態に於けるバンド構造管示した概念図、第３図
は第２図の価電子帯構造をもつ従来の受光素子に於ける
ホールの移動方向を示した受光素子の概略断面図、第４
ｒＩＡは本発明の一実施例に於けるＩｎＰ系ＡＰＤの概
略断面図、第６図は本発明の他の実施例に於けるＩｎＰ
系ＡＰＤの概略断面図である。 １ ・ｎ十形工ｎｐ基板、２−ｎ十形工ｎＧａＡ８（Ｐ
洸吸収層、３・・・ｎ−形ＩｎＰウィンド一層、４・・
・ｐ十？ｌ＋ 図 め ２ 図 １／！、３ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （η 光吸収層上に＃光吸収層より禁制帯幅が大きく且
つ該光吸収層と同一導電ｍｔ−有するウィンド一層管積
層し、ＷＩＩウィンド一層内に該ウィンド一層と逆導電
＠（Ｄ受光部管装置し九アバランシェ・〕ｔト・ダイオ
ードに於いて、前記受光部の下のみに前記光吸収層管配
置したことｔＩＩＩｉ黴とする半導体受光素子。 （２） 光吸収層上に鍍光吸収層よりｌＡ制帯幅が大
きく且つ該光吸収層と同一導電ｍｌ？有するウィンド一
層を積層し、該ウィンド一層内に該ウィンド一層と逆導
電型の受光部を配置し九アバランシェ・フォト・ダイオ
ードに於いて、前記光吸収層の形状を前記受光部下で凸
状としたこと１−特徴とする半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57006337A JPS58123781A (ja) | 1982-01-19 | 1982-01-19 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57006337A JPS58123781A (ja) | 1982-01-19 | 1982-01-19 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58123781A true JPS58123781A (ja) | 1983-07-23 |
Family
ID=11635544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57006337A Pending JPS58123781A (ja) | 1982-01-19 | 1982-01-19 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58123781A (ja) |
-
1982
- 1982-01-19 JP JP57006337A patent/JPS58123781A/ja active Pending
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