JPS58154276A - アバランシフオトダイオ−ド - Google Patents
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- JPS58154276A JPS58154276A JP57037388A JP3738882A JPS58154276A JP S58154276 A JPS58154276 A JP S58154276A JP 57037388 A JP57037388 A JP 57037388A JP 3738882 A JP3738882 A JP 3738882A JP S58154276 A JPS58154276 A JP S58154276A
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- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 7
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-
- 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
- H01L31/10—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 characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
- H01L31/1075—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes in which the active layers, e.g. absorption or multiplication layers, form an heterostructure, e.g. SAM structure
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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、アバランシフｘｔ−タイＡ−ド（Ｊ関する。
アバランシフォトダイオードとして、？、１− ＮＣ１
例えばＮ 型の例えばｌ Ｉｉ ｐ−Ｃ”、ｊる半導体
基板１上に、Ｎ型の例えばＩｎＧａＡＳでなる下々体＠
２と、Ｎ型を有し且つ半導体層２に比し人なる禁制体幅
を有する例えばＴｎＰでなる半導体層３とがそれ等の順
に積層され、一方？脣体層３内に、その半導体層２側と
は反対側の１面４側より、Ｚｎ 、Ｃｄ等のＰ型不純物
の拡散、イオン打込等によって、Ｐ 望を有し目つ′［
−導体層２に比し大なる禁制帯幅を有りるＩ【１［］で
なる半導体領域５が形成され、又半導体層；３内に、そ
の主面４側より、Ｖ導体領Ｉａ５をそれと連接して取囲
む如くリング状のＰ型の半導体装置ｔａ６が形成され、
又半導体層３の主面上に、半尊体領ｌＩ！！５をその外
側部に於て外部に臨ませ且つ１′＞９体領域６を外部に
臨ませる窓７を穿設してなる透光性絶縁膜８が形成され
、更に絶縁膜８１に、窓７を通じて半導体領域５及び６
にＡ−ミックに連結せる電極９が形成され、尚更に、半
力体基根１の半導体層２側とは反対側の主面１０上に電
極１１がオーミックに附されてなる構成を何するものが
提案されている。
例えばＮ 型の例えばｌ Ｉｉ ｐ−Ｃ”、ｊる半導体
基板１上に、Ｎ型の例えばＩｎＧａＡＳでなる下々体＠
２と、Ｎ型を有し且つ半導体層２に比し人なる禁制体幅
を有する例えばＴｎＰでなる半導体層３とがそれ等の順
に積層され、一方？脣体層３内に、その半導体層２側と
は反対側の１面４側より、Ｚｎ 、Ｃｄ等のＰ型不純物
の拡散、イオン打込等によって、Ｐ 望を有し目つ′［
−導体層２に比し大なる禁制帯幅を有りるＩ【１［］で
なる半導体領域５が形成され、又半導体層；３内に、そ
の主面４側より、Ｖ導体領Ｉａ５をそれと連接して取囲
む如くリング状のＰ型の半導体装置ｔａ６が形成され、
又半導体層３の主面上に、半尊体領ｌＩ！！５をその外
側部に於て外部に臨ませ且つ１′＞９体領域６を外部に
臨ませる窓７を穿設してなる透光性絶縁膜８が形成され
、更に絶縁膜８１に、窓７を通じて半導体領域５及び６
にＡ−ミックに連結せる電極９が形成され、尚更に、半
力体基根１の半導体層２側とは反対側の主面１０上に電
極１１がオーミックに附されてなる構成を何するものが
提案されている。
所（・、断る構成を有するアバランシフォトダイオード
の場合、電極９及び１１間に、電極９側を負とせる予定
の電圧を有するバイアス電源が接続された場合、半導体
Ｗ！Ｉ３と半導体領域５及び６とのなすＰＮ接合１２及
び１３より、半導体基Ｍ１１まで伸びる空乏層が得られ
る様に構成され、叉斯く空乏層が得られている状態で、
その空乏層内にＰＮ接合１．、、、、２及び１３位置を
最大値とづる電界が得られている様に構成され、史に１
−述せる如く空乏層が得られ且つ空乏層内てのト述せる
電界が得られている状態で、絶縁層８側の上方より光（
図示せず）が入射Ｕられた場合、イの光が絶縁層８゛、
半導体領域５）及び半導体層３を介して′１″導体層２
内に達して、での半導体層２内で吸収され、これに基ヂ
き半導体層２内に光キャリアが励起し、ぞの光キトリア
が空乏層内での上述ゼる電界にに −） Ｙ ｌ） Ｎ
ｆ合１２及び１３側に向い、そして半導体層３３内で
光キャリアのアバランシ僧侶が生じ、これ１こ基ずき増
倍された光電流が電ＨＩ９及び１１壱合して外部に導出
される様に構成されてぃろｂ Ｏ）である。
の場合、電極９及び１１間に、電極９側を負とせる予定
の電圧を有するバイアス電源が接続された場合、半導体
Ｗ！Ｉ３と半導体領域５及び６とのなすＰＮ接合１２及
び１３より、半導体基Ｍ１１まで伸びる空乏層が得られ
る様に構成され、叉斯く空乏層が得られている状態で、
その空乏層内にＰＮ接合１．、、、、２及び１３位置を
最大値とづる電界が得られている様に構成され、史に１
−述せる如く空乏層が得られ且つ空乏層内てのト述せる
電界が得られている状態で、絶縁層８側の上方より光（
図示せず）が入射Ｕられた場合、イの光が絶縁層８゛、
半導体領域５）及び半導体層３を介して′１″導体層２
内に達して、での半導体層２内で吸収され、これに基ヂ
き半導体層２内に光キャリアが励起し、ぞの光キトリア
が空乏層内での上述ゼる電界にに −） Ｙ ｌ） Ｎ
ｆ合１２及び１３側に向い、そして半導体層３３内で
光キャリアのアバランシ僧侶が生じ、これ１こ基ずき増
倍された光電流が電ＨＩ９及び１１壱合して外部に導出
される様に構成されてぃろｂ Ｏ）である。
所で、第１図に示Ｊアバランシフ４トグイオードの場合
、半導体層３と半導体領域６どのなＩＰＮ接合１３は、
゛Ｙ導体領１峡６の１トリア濃度が半導体領域５のでれ
【ご比し小であるので、半導体層３と半尋体領ｌｌｌＡ
３どの＜１−Ｊ’ Ｐ Ｎ接合１２に比し、人なるプ・
レークダウン電Ｉｆを右りるものである。従ってアバ）
ンシ７４トダイ７ｉ−ドとしてのブレークダウシミ１］
が、半導体ｉｔＪ ｌ！６を有しない場合に比し、人で
あるというｈｍ４ｈＬ、又、この為半導体領域６がガー
ドリングと称されているものである。
、半導体層３と半導体領域６どのなＩＰＮ接合１３は、
゛Ｙ導体領１峡６の１トリア濃度が半導体領域５のでれ
【ご比し小であるので、半導体層３と半尋体領ｌｌｌＡ
３どの＜１−Ｊ’ Ｐ Ｎ接合１２に比し、人なるプ・
レークダウン電Ｉｆを右りるものである。従ってアバ）
ンシ７４トダイ７ｉ−ドとしてのブレークダウシミ１］
が、半導体ｉｔＪ ｌ！６を有しない場合に比し、人で
あるというｈｍ４ｈＬ、又、この為半導体領域６がガー
ドリングと称されているものである。
黙しながら、第１図に示す従来のアバランシフ４トダイ
オードの場合、ガードリングとして１（導体領１ｄ６を
、字句通りリング状に形成するに困難を伴い、従ってア
バランシフォトダイオードを容易に製造することが出来
ないという欠点を有していた。又、半導体層３のキャリ
ア濃鳴庖低くして半導体領域３での電Ｗ強喧を低く１Ｊ
れば、アバランシ増倍雑音をより低減せしめ背るも、半
導体層３内に、ガードリングとしての半導体領域６を形
成する関係上、そのキャリノア淵痘をｆ区くするのに一
定の限度を有し、従ってアバランシ増倍雑音が大である
という欠点を自していた。
オードの場合、ガードリングとして１（導体領１ｄ６を
、字句通りリング状に形成するに困難を伴い、従ってア
バランシフォトダイオードを容易に製造することが出来
ないという欠点を有していた。又、半導体層３のキャリ
ア濃鳴庖低くして半導体領域３での電Ｗ強喧を低く１Ｊ
れば、アバランシ増倍雑音をより低減せしめ背るも、半
導体層３内に、ガードリングとしての半導体領域６を形
成する関係上、そのキャリノア淵痘をｆ区くするのに一
定の限度を有し、従ってアバランシ増倍雑音が大である
という欠点を自していた。
依−）で、本発明は、第１図にて上述せる従来のアバラ
ンシフォトダイオードを基礎とするも、１述せる欠点の
ない、新規なアバランシフォトダイオードを提案せんと
するもので、以下詳述する所より明らかとなるであろう
。
ンシフォトダイオードを基礎とするも、１述せる欠点の
ない、新規なアバランシフォトダイオードを提案せんと
するもので、以下詳述する所より明らかとなるであろう
。
第２図は、本発明にＪ：るアバランシ−ノア１〜ダイオ
ードの一例を示し、第１図どのλ・１応部分（こは同一
符号を附して１細説明はこれを省略ｑるも、第１図にて
上述ぜる構成に於゛Ｃ，イの）ｆ−ドリンクとして１ｒ
導体領域６が省略され、黙しながら、半導体層２及びご
〕聞に、Ｎ望を右り目つ第３ｔｉ２１に示す如く、半１
ｊ ｔＡ 層３に比し人なるキャリア濃度を有すると共
に、半導体層２（、二比し大なる禁制体幅を右゛りる例
えばｌｒ＋ｐでなる半導体層２１が介挿されてなること
を除い−（は、第１図の場合と同様の構成を有Ｍる。
ードの一例を示し、第１図どのλ・１応部分（こは同一
符号を附して１細説明はこれを省略ｑるも、第１図にて
上述ぜる構成に於゛Ｃ，イの）ｆ−ドリンクとして１ｒ
導体領域６が省略され、黙しながら、半導体層２及びご
〕聞に、Ｎ望を右り目つ第３ｔｉ２１に示す如く、半１
ｊ ｔＡ 層３に比し人なるキャリア濃度を有すると共
に、半導体層２（、二比し大なる禁制体幅を右゛りる例
えばｌｒ＋ｐでなる半導体層２１が介挿されてなること
を除い−（は、第１図の場合と同様の構成を有Ｍる。
以上が、本発明に」、るアバランシフ４トダイオードの
一例構成であるが、斯る＃４成によれば、それがＦ述せ
る事項を除いて第１図の場合と同様の構成を有するので
、第１図の場合ど同様に電極９及び１１間に、電極９側
４−ｆ３とせるバイアス電源を接続することにより、゛
ｒ導体層３と半導体領域５とのなＩＰＮ接合１２より、
半導体基板１まで伸びる空乏層が得られ、又斯く空乏層
が得られ−Ｃいる状態で、イの空乏層内にＰＮ １８合
１２の位置を最大値とする電界が得られるムのである。
一例構成であるが、斯る＃４成によれば、それがＦ述せ
る事項を除いて第１図の場合と同様の構成を有するので
、第１図の場合ど同様に電極９及び１１間に、電極９側
４−ｆ３とせるバイアス電源を接続することにより、゛
ｒ導体層３と半導体領域５とのなＩＰＮ接合１２より、
半導体基板１まで伸びる空乏層が得られ、又斯く空乏層
が得られ−Ｃいる状態で、イの空乏層内にＰＮ １８合
１２の位置を最大値とする電界が得られるムのである。
又斯る状態で絶縁層８側の上方、１り光合入射せしめれ
ば、その光が絶縁層８、半導体領域５、半導体層３及び
半導体層２１を介して半導体−２内に達して、その半導
体層２内で吸収され、これに基ずき半導体１１２内に光
１セリアが励起し、その光キレリアが空乏層内Ｃ゛の［
述せる電界によってＰＮ接合１２側に向い、そして半導
体層３に於て光キャリアのアバランシ増倍が生じ、これ
に基ずき増倍された光電流が電極９及び１１を介して外
部に導出されるしのである。従って第１図の場合と同様
の、アバランシフォトダイオードとしての機能が得られ
るものである。
ば、その光が絶縁層８、半導体領域５、半導体層３及び
半導体層２１を介して半導体−２内に達して、その半導
体層２内で吸収され、これに基ずき半導体１１２内に光
１セリアが励起し、その光キレリアが空乏層内Ｃ゛の［
述せる電界によってＰＮ接合１２側に向い、そして半導
体層３に於て光キャリアのアバランシ増倍が生じ、これ
に基ずき増倍された光電流が電極９及び１１を介して外
部に導出されるしのである。従って第１図の場合と同様
の、アバランシフォトダイオードとしての機能が得られ
るものである。
叉、第２図に示す本発明によるアバランシフ４トダイオ
ードの場合、第１図の場合の如くに、ガードリングとし
ての半導体領域６を有しない” ：１１ ので、アバランシフォトダイオードとしてのブし・−ク
ダウン電圧が、半導体層３と半導体領域５とのなすＰＮ
接合１２のブレークダウン電圧に依存し、この為、アバ
ランシフ第１・ダ（４−ドとしてのブレークダウン電圧
が、第１図の場合に比し低いと考えられるも、半導体層
２１を有し、一方、半導体層２１と、ＰＮ接合１２との
なす距離が、ＰＮ接合１２の外周部にλ・ｊ応４る部に
於て中央部に対応づる部から離れるに従い大なる値を有
するので、Ｐ Ｎ接合１２の外周部に於ける電界強電が
、第４図に（魚線図１Ｊ、σ）如く、実線図示の中央部
より小とな−）て°居り、従って、ＰＮ接合１２のプレ
ークゲウ〕電［ｉが。
ードの場合、第１図の場合の如くに、ガードリングとし
ての半導体領域６を有しない” ：１１ ので、アバランシフォトダイオードとしてのブし・−ク
ダウン電圧が、半導体層３と半導体領域５とのなすＰＮ
接合１２のブレークダウン電圧に依存し、この為、アバ
ランシフ第１・ダ（４−ドとしてのブレークダウン電圧
が、第１図の場合に比し低いと考えられるも、半導体層
２１を有し、一方、半導体層２１と、ＰＮ接合１２との
なす距離が、ＰＮ接合１２の外周部にλ・ｊ応４る部に
於て中央部に対応づる部から離れるに従い大なる値を有
するので、Ｐ Ｎ接合１２の外周部に於ける電界強電が
、第４図に（魚線図１Ｊ、σ）如く、実線図示の中央部
より小とな−）て°居り、従って、ＰＮ接合１２のプレ
ークゲウ〕電［ｉが。
第１図の場合のごド導体層３とガードリングとＬｅての
半導体領域６とのなｔｌＰＮ接合１３のＣれと同等又は
それ以１−の大なる姑を右するしのとして得られ、従つ
（アバランシフ４トダイオードとしてのブレークダウン
電ｒｆが第１図の場合と同等又はそれより人なる値を有
−４るしσ）（ルアる。 ・、 依って、第２図に示す本発明（Ｊよるｊ′バンンシフオ
トダイＡ″−ドの場合、ブしｌ−クダウン電圧の高い７
バランシフオトダイＡ−ドということが出来るものであ
り、そして断る高いル−クダウン電圧が一１第１図の従
来−の場合の如くに、リング状のガードリングとしての
半導体領域を形成慎る必要がないので、第１図の場合に
比し容易に製造することが出来るものである。又ガード
リングとしての半導体領域を形成する必要がないので、
半導体層３のキャリアｌｌ瓜を所望の如く低くし得、従
ってアバランシ増倍雑音を第１図の場合に比し格段的に
低減せしめ得る等の人ｆ、、−る特徴を有づるものであ
る。
半導体領域６とのなｔｌＰＮ接合１３のＣれと同等又は
それ以１−の大なる姑を右するしのとして得られ、従つ
（アバランシフ４トダイオードとしてのブレークダウン
電ｒｆが第１図の場合と同等又はそれより人なる値を有
−４るしσ）（ルアる。 ・、 依って、第２図に示す本発明（Ｊよるｊ′バンンシフオ
トダイＡ″−ドの場合、ブしｌ−クダウン電圧の高い７
バランシフオトダイＡ−ドということが出来るものであ
り、そして断る高いル−クダウン電圧が一１第１図の従
来−の場合の如くに、リング状のガードリングとしての
半導体領域を形成慎る必要がないので、第１図の場合に
比し容易に製造することが出来るものである。又ガード
リングとしての半導体領域を形成する必要がないので、
半導体層３のキャリアｌｌ瓜を所望の如く低くし得、従
ってアバランシ増倍雑音を第１図の場合に比し格段的に
低減せしめ得る等の人ｆ、、−る特徴を有づるものであ
る。
尚、上述に於ては本発明の一例を示したに留まり、第５
図に示す如く、第２図にて上述せる構成に於て、その半
導体＠３内に領域５より−周り大なる半導体領域２２を
形成せしめることに上り、半導体領域５と半導体層３と
のなすＰＮ接合１２の曲率を小と、することによりＳ低
減−化されたブレークダウン電圧を有する構成とするこ
とも出来、又、第６図に示す如く、第５図にＣ」述せる
構成に於てメサ型とせる構成とすることも出来、その飽
水発明の精神を脱することなしに種々の変型変史含むし
ｉ＜７６ ’（あろ〕−
図に示す如く、第２図にて上述せる構成に於て、その半
導体＠３内に領域５より−周り大なる半導体領域２２を
形成せしめることに上り、半導体領域５と半導体層３と
のなすＰＮ接合１２の曲率を小と、することによりＳ低
減−化されたブレークダウン電圧を有する構成とするこ
とも出来、又、第６図に示す如く、第５図にＣ」述せる
構成に於てメサ型とせる構成とすることも出来、その飽
水発明の精神を脱することなしに種々の変型変史含むし
ｉ＜７６ ’（あろ〕−
第１′図は従来のアバランシフ４トダイオートを示ず路
線的断面図である。 第２図は本発明によるアバランシフ４１・りＹＡ−ドの
一例を示す路線的断面図、第３図及び第４図はその説明
に供づる４ヤリ）′淵麿分イ１−支び電界強度分缶を示
４図である。 第５図及び第６図は本発明（こよるアバランジノオドダ
イＡ−ドの他の例を？Ｊ＜ ！ｊ路線的顯而面である。 −１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・半導体基板２．３．２１・・・・・・・・・半導体層
５．６．２２・・・・・・・・・半導体領域９．１１・
・・・・・・・・・・・・・・電極出願人 １１本電
信電話公社 第１図 第２図 一、＆ａ卑う０５釆１（胚ｍ）
線的断面図である。 第２図は本発明によるアバランシフ４１・りＹＡ−ドの
一例を示す路線的断面図、第３図及び第４図はその説明
に供づる４ヤリ）′淵麿分イ１−支び電界強度分缶を示
４図である。 第５図及び第６図は本発明（こよるアバランジノオドダ
イＡ−ドの他の例を？Ｊ＜ ！ｊ路線的顯而面である。 −１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・半導体基板２．３．２１・・・・・・・・・半導体層
５．６．２２・・・・・・・・・半導体領域９．１１・
・・・・・・・・・・・・・・電極出願人 １１本電
信電話公社 第１図 第２図 一、＆ａ卑う０５釆１（胚ｍ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 第１の導電型を有する第１の半導体層と、該第１の半導
体層上に形成された、第１の導電型 ゛をｉし１つ上記
第１の半導体層に比し大なる禁制Ｆｉ４Ｉｉｉｉ（！口
する第２の半導体層と、上記第２の半導体層内に、その
上記第１の半導体層側とは反対側の主面側より形成され
た、第１の導電型どは逆の第２の導電型を有し且つ上記
第１の半？１１４．層に比し大なる禁制帯幅を有する半
導体層１、Ｊ ｌ二を有するアバランシフォトダイオー
ドに於て、 １記第１及び第２の半導体層間に、第１の導電型を右し
且つ上記第２の半導体層に比し大なる１セリアｓ Ｉｉ
を有すると共に、上記第１の半導体層に比し大なる禁制
帯幅を有する第３の半導体層が介挿され１ 、［２第３の半導体層と上記第２の半導体層及びｌ゛記
半導体領域間のＰＮ接合とのな１距離が、上記Ｆ’Ｎ接
合の外周部に対応１４２部にに（中央部に対応する部か
ら饋れるに従い人むろ１「１を（。 することを特徴どするアバランシフｓ ｔ−タイＡ−ド
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57037388A JPS58154276A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | アバランシフオトダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57037388A JPS58154276A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | アバランシフオトダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58154276A true JPS58154276A (ja) | 1983-09-13 |
Family
ID=12496138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57037388A Pending JPS58154276A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | アバランシフオトダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58154276A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5742176A (en) * | 1980-08-28 | 1982-03-09 | Fujitsu Ltd | Optical semiconductor element |
| JPS5793585A (en) * | 1980-12-02 | 1982-06-10 | Fujitsu Ltd | Semiconductor photoreceiving element |
-
1982
- 1982-03-10 JP JP57037388A patent/JPS58154276A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5742176A (en) * | 1980-08-28 | 1982-03-09 | Fujitsu Ltd | Optical semiconductor element |
| JPS5793585A (en) * | 1980-12-02 | 1982-06-10 | Fujitsu Ltd | Semiconductor photoreceiving element |
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