JPS59149070A - 光検出器 - Google Patents

光検出器

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JPS59149070A
JPS59149070A JP58023946A JP2394683A JPS59149070A JP S59149070 A JPS59149070 A JP S59149070A JP 58023946 A JP58023946 A JP 58023946A JP 2394683 A JP2394683 A JP 2394683A JP S59149070 A JPS59149070 A JP S59149070A
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JP
Japan
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layer
semiconductor layer
inp
junction
photodetector
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Pending
Application number
JP58023946A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenshin Taguchi
田口 剣申
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP58023946A priority Critical patent/JPS59149070A/ja
Publication of JPS59149070A publication Critical patent/JPS59149070A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/08Semiconductor 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
    • H01L31/10Semiconductor 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
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/103Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
    • H01L31/1035Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type the devices comprising active layers formed only by AIIIBV compounds

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は逆バイアス動作で使用する光検出器に関するも
ので、特に、光通信用化合物半導体光検出器として高速
、高感度で低容量の7オトダイオード(以下PDと呼ぶ
)k関するものである。
半導体光検出器のなかで、PDあるいはアバランシ、フ
ォトダイオード(以下APDと呼ぶ)は高速、かつ高感
度で光通信システムにおける光検出器として重要なもの
であり、光源である半導体レーザ、発光ダイオードと共
にその開発が進められている。半導体レーザの発振波長
は0.7μmから1.6μm域のもの、たとえばGa 
As −Ga AI As系、あるいはInP −In
 Ga AsP系の半導体レーザーが主流である。Ga
 As −Gg AI As系レーザの主な発振波長0
.8から0.89μmlc対する光検出器としては8i
単結晶を用いたFDあるいはAPDが広く使用φされて
おり、SlのIC及びL8I等の技術に支えられて信頼
性も含めてきわめて優れた特性を示している。しかしな
がら8iでは材料の吸収係数により波長1μm以上の光
を検出することは困難であり、光ファイバーの伝送損失
の低い1.1〜1.6μm波長域では使用することがで
きない。また、この1.1μm以上の波長用としてはG
e  APD、 PDがあるが、暗電流が大きいこと、
過剰絨音が比較的大きく改良の余地が少ないこと、温度
変化に対して敏感であること等によりこの波長域での1
−V族化合物半導体材料等による高品質なAPD、PD
が要求されている。
現在、この1.1〜1.6μmμm波長光用光検出器て
研究・開発が進められている材料としては、InGaA
s 、InGaAsp 1GaAI Sb * GaA
l AsSb、GaSb等のI−V族化合物半導体結晶
、HgCd Te等のII−Vl族化合物半導体結晶に
よる報告例がある。例えば、n+−InP基板上kn 
m In GaAs層をエピタキシャル成長後、亜鉛あ
るいはカドミウム等のpm不純物を選択拡散した単純プ
レーナ型あるいは全面拡散後、メサエッチングしたメサ
型素子等の例がある。また、p−n接合をInP中に形
成し、InGaAsあるいはIn Ga AsP層を光
吸収層としアバランシ領域をInP層中に形成するとと
kより低暗電流化、高増倍化等が達成されてきているが
、高い侶頼性等を必要とする光通信用光検出器としては
必ずしも満足するものが得られていないのが現状である
。また、最近においては、上記した様な材料において低
容量化したPD(以下PINと呼ぶ)をFETと組合せ
たPIN十PETの光検出器が注目されてきており、低
い負のバイアス電圧で低容量なPINが望まれている。
本発明の目的は低バイアス動作で低容量が要求されるP
DあるいはPIN等の構造を工夫することkより暗電流
及び低容量化の向上をなす光検出器を与えるものである
。本発明の光検出器は少くとも、第1の導電型を示す第
1の半導体層と、この第1の半導体層に接して第1の半
導体層の禁制帯幅より禁制帯幅が大きくかつ第1の導電
型を示す第2の半導体層を有する構造で、前記第1の半
導体層で第2の半導体層と接する側と逆の第1の半導体
層側から不純物を導入することKよりp−n接合先端部
を前記第1の半導体層内の第1と第2半導体層界面から
1μm以内か、あるいは第1と第2の半導体層界面をよ
ぎって前記第2の半導体層中に形成したことを特徴とす
る光検出器である。
次に本発明の優れた利点について一実施例にもとすいて
説明する。
第1図は本発明の光検出器の横断概略図である。
本実施例ではInP  In Ga As系材料を用い
たもの〒あり、まず(100)面を有するn型InP基
板11の上にエピタキシャル成長法(例えば気相エピタ
キシャル成長法)kより約10μm厚で不純物濃度〜5
 X 10 ”cm−3のn−InP層1層上2成した
後、膜厚3/jm+不純物濃度I X 10”m−のn
型”BS”o、a7)Ls N 13を形成し、次に膜
厚1,511m。
不純物濃度I X 10 ”cm−”のn型InP層1
4を形成する。この様にして作製したウェーノ〜の表面
に気相成長法あるいはスパッタ法等によりSiO□ある
いは81.N、膜等を形成した後、フォトレジスト、目
合せ工程等により前記S i 02あるいは8 + g
 N4膜を選択的に円状に除去する。次にCd、P、を
拡散源として排気した閉管中に上記ウェーノーと共忙配
し、約570℃の熱処理を加えてCdを選択拡散すると
とkよりCdの拡散領域15とp−n接合16を得る。
ここで熱処理時間は1時間程度行ないp−n接合面16
を前記In G、+ As 1113を通過しInP層
1層中2中成する。次に前記同様な8i、N、ある(5
) いは8i0□膜17を形成し、電極取出し窓をフォトレ
ジスト、目合せ工程により前記Cd拡散領域上の前記薄
膜17JC形成した後、この電極取出し窓を遮5ようV
Cp型電極電極18に示す様にフォトレジスト、目合せ
工程等により形成する。次kn型電極19をInP基板
11に形成するととkより図に示した本発明の半導体光
検出器を得ることができる。
次に別の一実施例について説明する。第2図がその一実
施例であり、作製方法は第1図に示したと同様であり、
(100)面に有するn型InP基板21の上に気相成
長方法により厚さ約10μmで不純物濃度約5 X 1
0 ” cm−”のn−−InP層22を形成し、次に
、不純物濃度5 X 10 ” cm−”層厚的4μm
のI n6j@ Gm a41 A 1層23を形成す
る。このウェーハを用いて、第1図で示したと同様な工
程により、p+拡散領斌24+p−n接合25 * S
’+02あるいは8iN膜26*pm電極27.n型電
極28を形成する。ここでp+拡散領域24は、第1図
の場合とことなり、ZnAs、を拡散源として排気した
閉(6) 管中にウェー八を入れ約570℃の熱処理で処理時2 間約10分によりp−n接合面jl IncLssGa
o4.A!i層2層中3中nP層22との界面から0.
5μm程度離れた位置に形成しである。
次に、この発明の優れた特性と特性面上の理由たついて
説明する。前述の光検出器の構造でp+影形成拡散マス
ク径100μφの素子において第1印加で容量が約0.
1PFで前記n−InP層12姓層化2姓牽化ていた。
また暗電流は一10V印加時において1nA以下と低い
特性を示した。また、量子効率も波長1.0から1.6
5μm域にわたり80%以上で、光パルスに対する応答
速度も、IGHz以上に十分応答が可能であった。これ
らの優れた特性は次に述べる様な理由により理解できる
。即ち、第1図の実施例においてはp−n接合の先端領
域をn−InP層12中に形成することにより、Ino
sSGa04. As中に形成した場合と較べて禁制帯
の拡い、   InP層中であるのでトンネル電流の影
響を受けず低暗電流化が達成されている。また、高速応
答及び高量子効率が得られているのは不純物拡散により
p−n接合が形成されており、光吸収” ” 0.63
GB6.<tkm層1層上3型領域にあるが不純物拡散
による不純物濃度の深さ方向での勾配が光励起による電
子−正孔対を再結合することなく瞬時に光電流として外
部回路に泡り出すことを可能にしている。また第2図の
実施例では、光吸収Ino5.Ga0.7As層23中
にp−n接合が存在するが、In。、30a@47As
層の不純物濃度が比較的低いこと及び空乏化するIn6
.51Ga647人S層の幅が狭いために暗電流の劣化
もなく、n”−InP層22に空乏化することにより低
容量化が実現している。なお、禁制帯幅の小さい半導体
層中にp−n接合がある場合にとQ p −n接合の位
置が禁制帯幅の大きな半導体との界面から1μm以内に
規定しているのは、上記禁制帯幅の大きな半導体層中へ
逆バイアス印加で空乏化し低容量化すると共に低暗電流
特性を実現するために必要な条件である。
なお、ここではInP −In Ga Asの実施例に
ついて述べたが、InP  In Ga AsPを始め
とするGaAs。
Garb等のI−V族化合物半導体に適用できることは
言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例により得られる半導体光検出
器を示す概略図であり、11はn+−型(100)面を
有するInP基板、12はn′″型InPエピタキシャ
ル層、13はn fJI n(hBB Ga64yAS
 エピタキシャル層、14はnmInPmIn中シャル
層、15はCd拡散がほどこされたp+領領域16はp
−n接合面、17は8 io、あるいは8i、N、膜、
18はp型電極、19はn型電極である。 第2図も本発明の一実施例により得られる光検出器の概
略図であり、21は、n+型InP基板、22はn−m
InP層、23はn型In、、、Gafl、、As層、
24は亜鉛拡散により得られたp+領領域25はp−n
接合面、26は8 io、あるいはSi3N、膜、27
はp型電極、28はn型電極である。 閃理人弁理士内原  晋 (9) 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1の導電型を示す第1の半導体層と、この第1の半導
    体層に接して前記第1の半導体層の禁制帯幅より禁制帯
    幅が大でかつ第1の導電型を示す第2の半導体層とを少
    なくとも有し、前記第2の半導体層と接する側とは逆の
    第1の半導体層側か  ゛ら不純物を導入してp−n接
    合を形成し、p−n接合の先端部を前記第1の半導体層
    内でかつ第1と第2の界面から1μm以内か、あるいは
    第1と第2の半導体層界面をよぎって第2の半導体層中
    にあるようkしたことを特徴とする光検出器。
JP58023946A 1983-02-16 1983-02-16 光検出器 Pending JPS59149070A (ja)

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JP58023946A JPS59149070A (ja) 1983-02-16 1983-02-16 光検出器

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ID=12124705

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6246247B1 (en) 1994-11-15 2001-06-12 Formfactor, Inc. Probe card assembly and kit, and methods of using same
US6624648B2 (en) 1993-11-16 2003-09-23 Formfactor, Inc. Probe card assembly
US7262611B2 (en) 2000-03-17 2007-08-28 Formfactor, Inc. Apparatuses and methods for planarizing a semiconductor contactor
US7795639B2 (en) * 2006-09-18 2010-09-14 Commissariat A L'energie Atomique Avalanche photodiode

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6246247B1 (en) 1994-11-15 2001-06-12 Formfactor, Inc. Probe card assembly and kit, and methods of using same
US7262611B2 (en) 2000-03-17 2007-08-28 Formfactor, Inc. Apparatuses and methods for planarizing a semiconductor contactor
US7795639B2 (en) * 2006-09-18 2010-09-14 Commissariat A L'energie Atomique Avalanche photodiode

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