JPS59161083A - Photo-diode - Google Patents
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- 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
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、高速応答性を有するフォト・ダイオードに関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a photodiode with high-speed response.
光ファイバ通信ンステム、時間ドメイン反射率計等にお
いて、フォト・ダイオードが、光を電気信号に変換する
ために使用されている。従来、フォトダイオードに請求
される応答速度は遅く、垂直メサ構造のフォトダイオー
ドで十分であった。Photodiodes are used in fiber optic communication systems, time domain reflectometers, etc. to convert light into electrical signals. Conventionally, the response speed required for a photodiode was slow, and a photodiode with a vertical mesa structure was sufficient.
しかしながら、高速応答性を必要とする場合にヲ瓜前記
構造のフォト・ダイオード即ちチップ上の一方の側にア
ノードを有し、他方の側にカソードを有 、
−する垂直メサ構造のフォト・ダイオード
は、寄生容量および寄生インダクタンスを有しているた
め、応答速度が遅(、GHzオーダの周波数域で使用す
る装置には不適であった。However, when high-speed response is required, a photodiode with the above structure, that is, a photodiode having an anode on one side of the chip and a cathode on the other side,
The vertical mesa structure photodiode has parasitic capacitance and parasitic inductance, and therefore has a slow response speed (and is not suitable for devices used in the frequency range of the GHz order).
本発明によれば、50GHz収上のバンド幅を有する高
速応答可能な7ヨツトキイ・バリア・フォト・ダイオー
ドを提供できる。According to the present invention, it is possible to provide a 7-key barrier photodiode that has a bandwidth exceeding 50 GHz and is capable of high-speed response.
本発明のフォト・ダイオードは、アノードおよびカソー
ド端子が同一面上に形成された平面構造である。前記構
造とすることにより、メサ構造内の大部分の寄生容量を
除去できる。活性領域(activeregion )
が半絶縁サブストレート上に設けられ、透光性ショツィ
キイ・バリアあるいはへテロ接合部が前記活性領域−F
に設げられる。ンヨソトキイ・ダイオードが、へりを減
少させることによりバンド幅を拡げるために、導電層に
メサエッチングされる。ビームリードが、直列インダク
タンスを減らすためにアノードとカソードの接合点に設
けられる。The photodiode of the present invention has a planar structure in which the anode and cathode terminals are formed on the same plane. By adopting the above structure, most of the parasitic capacitance within the mesa structure can be removed. active region
is provided on a semi-insulating substrate, and a transparent Schottky barrier or heterojunction is provided between the active region -F
will be established in An optical diode is mesa-etched into the conductive layer to increase the bandwidth by reducing the edge. A beam lead is provided at the anode and cathode junction to reduce series inductance.
また、集積されたガリウム砒素MES)’ET装置が、
MESFETとフォト・ダイオード間を結合するための
ボンデングワイヤ無しで、高速単一チップ・フォト・ト
ランジスタの一部に高速ショットキィ・バリア・フォト
・ダイオードとして使用される。In addition, an integrated gallium arsenide MES)'ET device is
Used as a high speed Schottky barrier photodiode as part of a high speed single chip phototransistor without bonding wires to couple between the MESFET and the photodiode.
以下、本発明の実施例を用いて説明する。The present invention will be explained below using examples.
第1図は本発明のフォト・ダイオードの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a photodiode of the present invention.
第2N〜第2E図は本発明のフォト・ダイオードの製造
過程を示す図で、第1図の線A−4での断面図である。2N to 2E are diagrams showing the manufacturing process of the photodiode of the present invention, and are sectional views taken along line A-4 in FIG. 1.
第1図および第2A〜第2E図において、サブストレー
ト3は外形寸法が約3(1,48X10−3cTL(1
2m1l )X30.48Xl 0−3crrL(12
m1l)で厚さが約7.62 x 10−3cm (3
mil )乃至約12.7 X 10−3C0−3CI
rL(5の半絶縁GaAs で構成されている。サブス
トレート3上には、ドーピング濃度5 X 1018/
cm3のn”GaAs から成る0、4pm厚の導電
層5が沈積されている。導電層5はドーピング濃度5×
1O15/c1rL3程度のn−GaJsから成る厚さ
0.4μmの活性層9によって覆われている。In FIG. 1 and FIGS. 2A to 2E, the substrate 3 has external dimensions of approximately 3 (1,48
2ml1l)X30.48Xl 0-3crrL(12
ml) and the thickness is approximately 7.62 x 10-3 cm (3
mil ) to about 12.7 X 10-3C0-3CI
The substrate 3 is made of semi-insulating GaAs with a doping concentration of 5 x 1018/
A 0.4 pm thick electrically conductive layer 5 of n"GaAs of cm3 is deposited. The electrically conductive layer 5 has a doping concentration of 5x
It is covered with an active layer 9 having a thickness of 0.4 μm and made of n-GaJs of about 1O15/c1rL3.
第2N図には、陽子ボンバードメント段階が示されてお
り、サブストレート3、導電層5および活性層9の中、
金マスク10で保護されていない部分が陽子による損島
を受けるっ陽子ボンバードメントの結果、領域21は非
導電性となり、金マスクIOの下部のみが活ヰ領域とし
て残る。In FIG. 2N, the proton bombardment stage is shown, in which in the substrate 3, the conductive layer 5 and the active layer 9,
As a result of proton bombardment, where the portion not protected by the gold mask 10 is damaged by protons, the region 21 becomes non-conductive and only the lower part of the gold mask IO remains as an active region.
第2B図は、金マスクlOが除去された後の図で、活性
層9は所望の形状にエツチングされておりまた、オーム
接触部7が導電層5上に沈積されている。第2C図にお
いて、透光性障壁層11が活性層9−ヒに沈積されてい
る。障壁層11は、例えば100Aのアルミニウムで形
成、され、ショットキィ・バリア・ダイオードを構成す
る。また、障壁層11は、アルミニウム濃度が約30%
のとき845 nm近辺の波長帯域で透光性を有する厚
さ4000 Aのガリウム・アルミニウム砒素化合物等
のへテロ接合層で構成することもできる。第2D図にお
いて、化学エツチングおよびイオン切削によって、活性
層9は第1図に示す形状に形成される。これにより、活
性層9は障壁層11の下部にのみ存在することになるう
第2E図において、絶縁層13が障壁層ll上に沈積し
、島等が生じないように保護しまた、光の反射を最小に
する。絶縁層13の下部に存在する活性層9および障壁
層11の接合部は、5μm四方の大きさのダイオード2
7を形成するうダイオード27は絶縁層13を通過する
陽子によって活性化される。幅2μmのメブエッチング
された領域23がダイオード27の囲りに設けられる。FIG. 2B shows the view after the gold mask lO has been removed, the active layer 9 has been etched into the desired shape and the ohmic contacts 7 have been deposited on the conductive layer 5. In FIG. 2C, a light-transmissive barrier layer 11 has been deposited on the active layer 9-H. The barrier layer 11 is made of, for example, 100A aluminum and constitutes a Schottky barrier diode. Further, the barrier layer 11 has an aluminum concentration of about 30%.
In this case, it can also be constructed of a heterojunction layer of 4000 A thick gallium-aluminum arsenide compound or the like that is transparent in a wavelength band around 845 nm. In FIG. 2D, active layer 9 is formed into the shape shown in FIG. 1 by chemical etching and ion cutting. As a result, the active layer 9 exists only under the barrier layer 11. In FIG. Minimize reflections. The junction between the active layer 9 and the barrier layer 11 under the insulating layer 13 is a diode 2 with a square size of 5 μm.
The diode 27 forming the diode 7 is activated by protons passing through the insulating layer 13. A meb-etched region 23 with a width of 2 μm is provided around the diode 27 .
領域23を設り゛ることにより、外縁部を減少させ、バ
ンド幅を拡げることができる。第2E図では、絶縁層1
3はダイオード27のみを慢5ように描いているが、領
域23およびオーム接触部7を唾5ようにすることもで
きる。By providing the region 23, the outer edge can be reduced and the band width can be increased. In FIG. 2E, insulating layer 1
3 depicts only the diode 27 in the same way, but the area 23 and the ohmic contact portion 7 can also be shown in the same way.
第3図は本発明のフォト・ダイオード41の平面図であ
るっ第3図では、リードインダクタンスな小さくするt
こめにビームリード37.39が設けられている。フォ
ト・ダイオード41を構成するために、第1図および第
2A〜26図に示したフォト・ダイオードlが使用され
る。FIG. 3 is a plan view of the photodiode 41 of the present invention.
Beam leads 37, 39 are provided at the ends. To construct photodiode 41, photodiode l shown in FIGS. 1 and 2A-26 is used.
金属層31は直列抵抗を減少させるために障壁層ll上
に沈積されている。金パッド33.35が金属層31お
よびオーム接触部7上に沈積されている。絶欺層13お
よび金バンド33.35はマスクされており、フォト・
ダイオード41の残りの部分はホリイミドでコーティン
グされでいろうビームリード37.39が沈積され、フ
ォト・ダイオード41は所望の形状、大きさにエツチン
グされる。ビームリード37はフォトダイオード41へ
のアノード端子として機能し、ビームリード39はカソ
ード端子として機能する。A metal layer 31 is deposited on the barrier layer 11 to reduce the series resistance. Gold pads 33 , 35 are deposited on the metal layer 31 and the ohmic contact 7 . The Zetsudo layer 13 and the gold bands 33 and 35 are masked and photo-protective.
The remaining portions of diode 41 may be coated with polyimide. Beam leads 37, 39 are deposited and photodiode 41 is etched to the desired shape and size. Beam lead 37 functions as an anode terminal to photodiode 41, and beam lead 39 functions as a cathode terminal.
第4図は本発明のフォトダイオードを使用したMB5J
’E、Tフォト・ダイオードの斜視図である。Figure 4 shows MB5J using the photodiode of the present invention.
'E,T is a perspective view of a photodiode.
MESF”ETフォト・ダイオード61はフォトダイオ
−)”1およびMEsF’ET53を共通のGapsサ
ブストレート上に集積化したものである。MESFIE
T53は、ドレイン55、ゲート57およびソース59
を有しており、周知の技術を用いて形成される( 19
76年6月全6月トランザクションズ オン マイクロ
ウェーブ セオリ アンド チクニア クツVo1.M
TT−24、NO,6、279ヘーシ参照)。低いドー
ピング濃度で形成することにより、フォト・ダイオード
lはtV程度の低バイアスレベルで動作可能となる。こ
れは、トランジスタの動作範囲と略同−となる。フォト
・ダイオードlとMESF12T53 との間には種
々の整合用回路を利用できる。第5図に本発明のフォト
・ダイオードを使用する場合の回路構成を示す。MESF'ET photodiode 61 is an integration of photodiode 1 and MESF'ET 53 on a common Gaps substrate. MESFIE
T53 has drain 55, gate 57 and source 59
and is formed using well-known techniques (19
June 1976 All June Transactions on Microwave Theory and Chikunya Shoes Vol.1. M
TT-24, No. 6, 279 Hessi). By forming it with a low doping concentration, photodiode l can be operated at bias levels as low as tV. This is approximately the same as the operating range of the transistor. Various matching circuits can be used between photodiode l and MESF12T53. FIG. 5 shows a circuit configuration when using the photodiode of the present invention.
第1図は本発明のフォト・ダイオードの斜視図。
第2N〜2E図は、本発明のフォト・ダイオードの製造
過梶を示す図っ
第3図は本発明U)フォト・ダイオードの平面図。
第4図は不発パ明のフォト・ダイオードを使用したME
ESFETフォト・ダイオードの斜視図。
第5図は本発明のフォト・ダイオードを使用する場合の
回路図。
1:フォト−ダイオード
3:サブストレート
5:導電層
7二オ一ム接触部
9:活性層
11:障壁層
13:絶縁層FIG. 1 is a perspective view of a photodiode of the present invention. 2N to 2E are diagrams showing the manufacturing process of the photodiode of the present invention. FIG. 3 is a plan view of the photodiode of the present invention. Figure 4 shows an ME using an uninvented photodiode.
FIG. 2 is a perspective view of an ESFET photodiode. FIG. 5 is a circuit diagram when using the photodiode of the present invention. 1: Photo-diode 3: Substrate 5: Conductive layer 7 Two-ohm contact portion 9: Active layer 11: Barrier layer 13: Insulating layer
Claims (1)
導電層と、前記導電層上に設けられた活性層と、前記活
性層ヒに設けられた透光性障壁と、前記導電層上に設け
られ、前記活性層と共面なオーム接触部とから成るフォ
ト・ダイオード。a substrate, a conductive layer provided on the substrate, an active layer provided on the conductive layer, a light-transmitting barrier provided on the active layer, and a conductive layer provided on the conductive layer; A photodiode comprising said active layer and a coplanar ohmic contact.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US47064483A | 1983-02-28 | 1983-02-28 | |
US470644 | 1983-02-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59161083A true JPS59161083A (en) | 1984-09-11 |
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ID=23868423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59035855A Pending JPS59161083A (en) | 1983-02-28 | 1984-02-27 | Photo-diode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59161083A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1984-02-27 JP JP59035855A patent/JPS59161083A/en active Pending
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