JPS59119772A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JPS59119772A JPS59119772A JP57233053A JP23305382A JPS59119772A JP S59119772 A JPS59119772 A JP S59119772A JP 57233053 A JP57233053 A JP 57233053A JP 23305382 A JP23305382 A JP 23305382A JP S59119772 A JPS59119772 A JP S59119772A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- photo
- carrier concentration
- absorption layer
- light absorption
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 18
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 25
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 7
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 abstract description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 2
- 230000010748 Photoabsorption Effects 0.000 abstract 4
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
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
- H01L31/08—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
- H01L31/109—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN heterojunction type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
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】
発明の技術分野
本発明は、光通信、その他光エレクトロニクス装置に使
用される半導体受光素子に関する。
用される半導体受光素子に関する。
従来技術と問題点
従来、第１図に見られるような半導体受光素子が知られ
ている。
ている。
図に於いて、１はｎ＋梨型１ｎＰ導体基板、２はｎ型１
ｎＰバッファ層、３は厚さ例えば２〔μｍ〕でキャリヤ
濃度が１０ ” 〜１０ ” （Ｃ１１１−３）である
ｎ型１ｎＧａＡｓ （或いはＩｎＧａＡｓＰ）光吸収層
、４は厚さ例えば１．５〜２〔μｍ〕でキャリヤ濃度が
１〜２ Ｘ １０１” （ａｍ−３）であるｎ型１ｎＰ
増倍層、５は厚さ例えば１．５〜２〔μｍ〕でキャリヤ
濃度が１〜２Ｘ１０１８（ｃｍ−３） （カドミウム
或いは亜鉛を拡散）であるｐ＋型ＩｎＰ受光層、６は金
／亜鉛からなるｐ側電極、７は金／ゲルマニウムからな
るｎ側電極をそれぞれ示す。
ｎＰバッファ層、３は厚さ例えば２〔μｍ〕でキャリヤ
濃度が１０ ” 〜１０ ” （Ｃ１１１−３）である
ｎ型１ｎＧａＡｓ （或いはＩｎＧａＡｓＰ）光吸収層
、４は厚さ例えば１．５〜２〔μｍ〕でキャリヤ濃度が
１〜２ Ｘ １０１” （ａｍ−３）であるｎ型１ｎＰ
増倍層、５は厚さ例えば１．５〜２〔μｍ〕でキャリヤ
濃度が１〜２Ｘ１０１８（ｃｍ−３） （カドミウム
或いは亜鉛を拡散）であるｐ＋型ＩｎＰ受光層、６は金
／亜鉛からなるｐ側電極、７は金／ゲルマニウムからな
るｎ側電極をそれぞれ示す。
この半導体受光素子に於いて、バイアス電圧が印加され
ていない場合、そのエネルギ・バンド・モデルは第２図
に見られる通りである。
ていない場合、そのエネルギ・バンド・モデルは第２図
に見られる通りである。
また、バイアス電圧が印加された場合、そのエネルギ・
バンド・モデルは第３図に見られるようになる。
バンド・モデルは第３図に見られるようになる。
図から明らかなように、光吸収層３のバンド・ギャップ
は狭く、増倍層４のそれは広くなっている。従って、そ
の禁制帯の幅の差に依存するエネルギ準位の不連続部分
が発生する。図では、その不連続部分を記号ＤＣで指示
しである。
は狭く、増倍層４のそれは広くなっている。従って、そ
の禁制帯の幅の差に依存するエネルギ準位の不連続部分
が発生する。図では、その不連続部分を記号ＤＣで指示
しである。
この状態で、半導体受光素子に光が入射したとすると、
光吸収層３では正孔と電子が発生し、正孔は増倍層４に
引き込まれて増倍され、電子は半導体基板１へ流れる。
光吸収層３では正孔と電子が発生し、正孔は増倍層４に
引き込まれて増倍され、電子は半導体基板１へ流れる。
ところで、前記したように、光吸収層３と増倍層４とで
形成されるヘテロ界面に於ける価電子帯にはエネルギ準
位の不連続部分ＤＣが存在しているので、半導体受光素
子が前記の如く動作している間に不連続部分に正孔が蓄
積され、その結果、光吸収層３内で電界分布の変化を生
じ、空乏間長の縮小を引き起こし、光吸収層中での少数
キャリヤの拡散の増加やドリフト速度の低下が発生する
ことになり、そして、これが原因で高速の光応答が不可
能になる。
形成されるヘテロ界面に於ける価電子帯にはエネルギ準
位の不連続部分ＤＣが存在しているので、半導体受光素
子が前記の如く動作している間に不連続部分に正孔が蓄
積され、その結果、光吸収層３内で電界分布の変化を生
じ、空乏間長の縮小を引き起こし、光吸収層中での少数
キャリヤの拡散の増加やドリフト速度の低下が発生する
ことになり、そして、これが原因で高速の光応答が不可
能になる。
因に、入射光強度が数〔μＷ〕程度のとき、光吸収層３
中には、〜１０１２個程度の正孔が生成される。そして
、この一部、例えば、〜１０ 〔％〕程度はへテロ接合
面に蓄積され、この電荷に見合う長さだけ空乏間長が縮
小される。例えば、光吸収層３のキャリヤ濃度がＩ Ｘ
１０１５（ｃｍ−３）程度の時、空乏層の縮小は〜１
〔μｍ〕にも達っし、大きな電界分布変化と空乏間長
の縮小を引き起こすことになる。
中には、〜１０１２個程度の正孔が生成される。そして
、この一部、例えば、〜１０ 〔％〕程度はへテロ接合
面に蓄積され、この電荷に見合う長さだけ空乏間長が縮
小される。例えば、光吸収層３のキャリヤ濃度がＩ Ｘ
１０１５（ｃｍ−３）程度の時、空乏層の縮小は〜１
〔μｍ〕にも達っし、大きな電界分布変化と空乏間長
の縮小を引き起こすことになる。
発明の目的
本発明は、光吸収層と増倍層とで生成されるヘテロ接合
面での正孔蓄積に依る空乏層内電界分布及び空乏間長の
変化を低減し、光応答速度を向上しようとするものであ
る。
面での正孔蓄積に依る空乏層内電界分布及び空乏間長の
変化を低減し、光応答速度を向上しようとするものであ
る。
発明の構成
本発明では、光吸収層でのキャリヤ濃度を増倍層側で低
く、その反対側では高することで、ヘテロ接合面に正孔
が蓄積されることに依る電界分布変化を防止している。
く、その反対側では高することで、ヘテロ接合面に正孔
が蓄積されることに依る電界分布変化を防止している。
発明の実施例
第４図は、本発明一実施例に於けるキャリヤ濃度分布を
表わす線図である。
表わす線図である。
図では、縦軸にキャリヤ濃度、横軸に表面からの距離を
採っである。
採っである。
図に於いて、Ｘｌは受光層５と増倍層４との接合面、Ｘ
２は増倍層４と光吸収層３とに依るヘテロ接合面、Ｘ３
は光吸収層３とバッファ層２との接合面、ｄは光吸収層
３の厚さくＸ３−Ｘ２）をそれぞれ示している。
２は増倍層４と光吸収層３とに依るヘテロ接合面、Ｘ３
は光吸収層３とバッファ層２との接合面、ｄは光吸収層
３の厚さくＸ３−Ｘ２）をそれぞれ示している。
図から判るように、ヘテロ接合面Ｘ２での光吸収層３の
キャリヤ濃度は〜ｌＱＩ！ｉ〜５Ｘ１０１Ｓ（ｃｍ−３
）であるが、接合面Ｘ３での光吸収層３のキャリヤ濃度
は〜５ｘｌ（Ｉｔｓにしである。従って、ヘテロ接合面
に正孔が蓄積されたしても、その影響は僅少である。
キャリヤ濃度は〜ｌＱＩ！ｉ〜５Ｘ１０１Ｓ（ｃｍ−３
）であるが、接合面Ｘ３での光吸収層３のキャリヤ濃度
は〜５ｘｌ（Ｉｔｓにしである。従って、ヘテロ接合面
に正孔が蓄積されたしても、その影響は僅少である。
ここで、ｄ＝＝２／α（α：使用波長での光吸収係数）
と仮定し、また、本実施例で、空乏層端が接合面Ｘ３に
位置するとき、入射光に依りヘテロ接合面Ｘ２に正孔が
ＩＱ１１個程度正孔されたとする。このとき、本実施例
では、空乏層の縮小は、１０１１ ＝ ５ Ｘｌ Ｑ
１６Ｘ Ｘ Ｘ １０−４で与えられ、Ｘ＝０．０２
Ｃμｍ〕μｍ〕なり、前記従来技術と問題点で記述した
例と比較すると空乏層の縮小に関して大きく改善された
ことが判る。
と仮定し、また、本実施例で、空乏層端が接合面Ｘ３に
位置するとき、入射光に依りヘテロ接合面Ｘ２に正孔が
ＩＱ１１個程度正孔されたとする。このとき、本実施例
では、空乏層の縮小は、１０１１ ＝ ５ Ｘｌ Ｑ
１６Ｘ Ｘ Ｘ １０−４で与えられ、Ｘ＝０．０２
Ｃμｍ〕μｍ〕なり、前記従来技術と問題点で記述した
例と比較すると空乏層の縮小に関して大きく改善された
ことが判る。
従って、空乏層端付近で生成された正孔に対する電界分
布は光入射前と比べて変化が小さい為、その速度は低下
しないから、半導体受光素子の応答速度は従来のものよ
りも向上する。
布は光入射前と比べて変化が小さい為、その速度は低下
しないから、半導体受光素子の応答速度は従来のものよ
りも向上する。
発明の効果
本発明では、禁制帯幅が狭い半導体で構成された光吸収
層と禁制帯幅が前記光吸収層よりも広い半導体で構成さ
れた増倍層とでヘテロ接合を生成してなる半導体受光素
子に於いて、光吸収層に於けるキャリヤ濃度分布を増倍
層側で低く且つ反対側で高くしである為、動作時にヘテ
ロ接合面のエネルギ準位の不連続部分に蓄積されるキャ
リヤは僅少であり、従って、空乏間長の縮小は殆ど無視
できる程度である為、光吸収層中での少数キャリヤの拡
散増加やドリフト速度の低下は発生せず、その結果、高
速の光応答が可能である。
層と禁制帯幅が前記光吸収層よりも広い半導体で構成さ
れた増倍層とでヘテロ接合を生成してなる半導体受光素
子に於いて、光吸収層に於けるキャリヤ濃度分布を増倍
層側で低く且つ反対側で高くしである為、動作時にヘテ
ロ接合面のエネルギ準位の不連続部分に蓄積されるキャ
リヤは僅少であり、従って、空乏間長の縮小は殆ど無視
できる程度である為、光吸収層中での少数キャリヤの拡
散増加やドリフト速度の低下は発生せず、その結果、高
速の光応答が可能である。
第１図は半導体受光素子の要部切断側面図、第２図及び
第３図は第１図の半導体受光素子に於けるエネルギ・バ
ンド・モデル、第４図は本発明一実施例のキャリヤ濃度
分布を表わす線図である。 図に於いて、１はＩｎＰ半導体基板、２はＩｎＰバッフ
ｙＮ、３はＩ ｎＧａＡｓ （Ｉ ｎＧａＡｓＰ）光吸
収層、４はＩｎＰ増倍層、５はＩｎＰ受光層、６はｐ側
電極、７はｎ側電極である。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 玉蟲 久五部 （外３名） 第１図 ５ ４ ３ 第３図 第４図
第３図は第１図の半導体受光素子に於けるエネルギ・バ
ンド・モデル、第４図は本発明一実施例のキャリヤ濃度
分布を表わす線図である。 図に於いて、１はＩｎＰ半導体基板、２はＩｎＰバッフ
ｙＮ、３はＩ ｎＧａＡｓ （Ｉ ｎＧａＡｓＰ）光吸
収層、４はＩｎＰ増倍層、５はＩｎＰ受光層、６はｐ側
電極、７はｎ側電極である。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 玉蟲 久五部 （外３名） 第１図 ５ ４ ３ 第３図 第４図
Claims (1)
- 禁制帯幅が狭い半導体で構成された光吸収層と禁制帯幅
が前記光吸収層よりも広い半導体で構成された増倍層と
でヘテロ接合を生成してなる半導体受光素子に於いて、
光吸収層に於けるキャリヤ濃度分布を増倍層側で低く且
つ反対側で高くしてなることを特徴とする半導体受光素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57233053A JPS59119772A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57233053A JPS59119772A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59119772A true JPS59119772A (ja) | 1984-07-11 |
Family
ID=16949053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57233053A Pending JPS59119772A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59119772A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62296481A (ja) * | 1986-06-16 | 1987-12-23 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| US5627383A (en) * | 1994-09-28 | 1997-05-06 | Lucent Technologies Inc. | Optoelectronic devices utilizing multiple quantum well pin structures |
| JP2007536703A (ja) * | 2004-05-05 | 2007-12-13 | マックス−プランク−ゲゼルシャルト ツール フォルデルング デア ヴィッセンシャフテン エー． ファオ． | シリコン光電子増倍管（改良型）及びシリコン光電子増倍管用セル |
-
1982
- 1982-12-24 JP JP57233053A patent/JPS59119772A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62296481A (ja) * | 1986-06-16 | 1987-12-23 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| US5627383A (en) * | 1994-09-28 | 1997-05-06 | Lucent Technologies Inc. | Optoelectronic devices utilizing multiple quantum well pin structures |
| JP2007536703A (ja) * | 2004-05-05 | 2007-12-13 | マックス−プランク−ゲゼルシャルト ツール フォルデルング デア ヴィッセンシャフテン エー． ファオ． | シリコン光電子増倍管（改良型）及びシリコン光電子増倍管用セル |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR960001190B1 (ko) | 수광장치 | |
| US5569942A (en) | Avalanche photo-diode for producing sharp pulse signal | |
| JPH04111478A (ja) | 受光素子 | |
| US6831308B2 (en) | Semiconductor light detecting device | |
| US5391910A (en) | Light receiving device | |
| JPS59119772A (ja) | 半導体受光素子 | |
| KR950014288B1 (ko) | 수광소자 | |
| JP3276836B2 (ja) | 半導体導波路型受光器 | |
| JPH0473310B2 (ja) | ||
| JPH04286168A (ja) | アバランシェ・フォト・ダイオード | |
| JP3739273B2 (ja) | 半導体光検出器 | |
| JP3708758B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS60198786A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH04342174A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JP2995751B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS59232470A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JP2850985B2 (ja) | 半導体導波路型受光素子 | |
| JP3224192B2 (ja) | 半導体導波路型受光器 | |
| JPH01196182A (ja) | フォトダイオード | |
| JP2638445B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS6025280A (ja) | Ａｄｐ型受光素子 | |
| JPH11112013A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS6244827B2 (ja) | ||
| JPH057014A (ja) | アバランシエフオトダイオード | |
| JP2005086028A (ja) | 半導体受光装置 |