JPS59214271A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPS59214271A JPS59214271A JP58088558A JP8855883A JPS59214271A JP S59214271 A JPS59214271 A JP S59214271A JP 58088558 A JP58088558 A JP 58088558A JP 8855883 A JP8855883 A JP 8855883A JP S59214271 A JPS59214271 A JP S59214271A
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- Pending
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 5
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
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- 108091008695 photoreceptors Proteins 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
- H01L31/11—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers, e.g. bipolar phototransistors
- H01L31/1105—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers, e.g. bipolar phototransistors the device being a bipolar phototransistor
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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】
〔発明の技術分野〕
この発明は、特にフォトカブ２．フォトセンサ、フォト
インタラプタ等に使用され、例えば砒化ガリウム等のＩ
−Ｖ族化合物半導体発光素子と一対となる半導体受光素
子に関する。
インタラプタ等に使用され、例えば砒化ガリウム等のＩ
−Ｖ族化合物半導体発光素子と一対となる半導体受光素
子に関する。
例えばｉ−ｖ族化合物半導体発光素子を利用したフォト
カブラの受光部には半導体受光素子が使用される０第１
図は例えばＮＰＮ型の受光素子を示すもので、この受光
素子はＮ＋＋型の半導体基板１１から形成される。すな
わちこの受光素子はｒ？、Ｎ”＋半導体基板１１の面上
に気相成長法によりＮ ｆｊ１４ Ｖ Ｇ （Ｖａｐｏ
ｒ Ｇｒｏｗｔｈ ）層１２を形成し、このＶＧ層１
２の表面部に選択拡散法を用いてＰ＋ 型ベース層１３
およびＮ＋＋型エミッタ層１４を形成したものである。
カブラの受光部には半導体受光素子が使用される０第１
図は例えばＮＰＮ型の受光素子を示すもので、この受光
素子はＮ＋＋型の半導体基板１１から形成される。すな
わちこの受光素子はｒ？、Ｎ”＋半導体基板１１の面上
に気相成長法によりＮ ｆｊ１４ Ｖ Ｇ （Ｖａｐｏ
ｒ Ｇｒｏｗｔｈ ）層１２を形成し、このＶＧ層１
２の表面部に選択拡散法を用いてＰ＋ 型ベース層１３
およびＮ＋＋型エミッタ層１４を形成したものである。
つまりこの受光素子においてはペース層１３が受光部と
なるもので、このベース層１３と上記ＶＧ層１２との間
に発生する光電流は、矢印ａで示すようなＮＰＮ型トラ
ンジスタ部によりその電備増幅率（ｈｖｚ ）に比例し
て増幅され、コレクタ電極Ｃ−エミッタ電極８間に流れ
るものである。
なるもので、このベース層１３と上記ＶＧ層１２との間
に発生する光電流は、矢印ａで示すようなＮＰＮ型トラ
ンジスタ部によりその電備増幅率（ｈｖｚ ）に比例し
て増幅され、コレクタ電極Ｃ−エミッタ電極８間に流れ
るものである。
この場合、ペース層１３が受光した時から光電流が発生
し、トランジスタ部が動作するまでの応答速度は、コレ
クターベース間の接合容量（Ｃｏｂ ） 、つまり、コ
レクタ領域のＶＧ層１２と受光部となるペース層１３と
の間の接合容量に依存するもので、受光素子の設計には
この接合容量（ＣＯｂ）をいかに小さな値にするかが要
点となっている。
し、トランジスタ部が動作するまでの応答速度は、コレ
クターベース間の接合容量（Ｃｏｂ ） 、つまり、コ
レクタ領域のＶＧ層１２と受光部となるペース層１３と
の間の接合容量に依存するもので、受光素子の設計には
この接合容量（ＣＯｂ）をいかに小さな値にするかが要
点となっている。
ここで、受光素子の応答速度改善対策としては、次のよ
うな２つの方法が考えられている。
うな２つの方法が考えられている。
（ｉｌ Ｎ２Ｍ！！ＶＧ層）２の不純物濃度を低下さ
せＮ型Ｖ Ｇ層ノ２とＰ型ベース眉１３との接合での空
乏層幅を太きくして接合容量（Ｃｏｂ ）を少なくする
。
せＮ型Ｖ Ｇ層ノ２とＰ型ベース眉１３との接合での空
乏層幅を太きくして接合容量（Ｃｏｂ ）を少なくする
。
（２）ベース層Ｉ３の受光面積を縮小し接合容量（Ｃｏ
ｂ ）そのものを小さな値にする。
ｂ ）そのものを小さな値にする。
この場合、上記改４％対宗（２）の方法においては、受
光面積が小さくなる分だけ（ｈｖｖ、 ）を向上させな
ければならないため、応答速度としては改善されない。
光面積が小さくなる分だけ（ｈｖｖ、 ）を向上させな
ければならないため、応答速度としては改善されない。
この＠、電流増幅率 ｈｙｐ ）と受光素子の出力電流
（Ｉｃ）との関係は次式のようになっている。
（Ｉｃ）との関係は次式のようになっている。
出力電流（Ｉｃ）＝光電流（ＩｐＱＸ電流増幅率（１１
ｐＪ・・・・・・１式 〔背景技術の問題点〕 しかし、このような改善対策では、出力電流（Ｉｃ）
が低下してしまう。つまり、上記１式で示した２うに
、受光素子の出力電流（１ｃ）を一定値に保つためには
、トランジスタ部の電流増幅率（ｈｐｇ ）を向上させ
なければならず、実際に応答速度を大幅て改善すること
は困雉である。
ｐＪ・・・・・・１式 〔背景技術の問題点〕 しかし、このような改善対策では、出力電流（Ｉｃ）
が低下してしまう。つまり、上記１式で示した２うに
、受光素子の出力電流（１ｃ）を一定値に保つためには
、トランジスタ部の電流増幅率（ｈｐｇ ）を向上させ
なければならず、実際に応答速度を大幅て改善すること
は困雉である。
また、特に上記改善対策（１）で述べたｖＧＩ＠Ｈ２の
不純物濃度を低下させる方法（ζおいＣば、トランジス
タ部の作＠電圧を高めてしまう状態となり好ましくない
。
不純物濃度を低下させる方法（ζおいＣば、トランジス
タ部の作＠電圧を高めてしまう状態となり好ましくない
。
この発明は上記の工うな問題点に鑑みなされたもので、
トランジスタ部の電流増幅率および作動電圧に悪影響を
及ばずことなく、受光応答速度を大幅に改善することが
できる半導体受光素子を提供することを目的とする。
トランジスタ部の電流増幅率および作動電圧に悪影響を
及ばずことなく、受光応答速度を大幅に改善することが
できる半導体受光素子を提供することを目的とする。
すなわち、この発明に系る半導体受光素子は、トランジ
スタ部に対応するコレクタ領域のＶＧ層内に、このＶａ
層：りも不純物濃度の高いＶＧ層部を形成するようにし
たものである。
スタ部に対応するコレクタ領域のＶＧ層内に、このＶａ
層：りも不純物濃度の高いＶＧ層部を形成するようにし
たものである。
以下図面によりこの発明の一実施例を説明する。
第２図はその構成を示すもので、この半導体受光素子は
Ｎ＋＋型の半導体基板２ｏがら形成される。この半導体
基板２０には、気相成長法および選択エツチング法を用
いてＮ＋型のＶＧ層部２１を形成するもので、このＶＧ
層部２１を形成した半導体基板２０面釦は、さらにＮ型
のＶＱ層２２を形成する。この場合、このＶＧ層２２の
不純物濃度よりも上記ＶＧ層部２１の不純物濃度の方を
高くなるように設定するもので、例えば７０層部２１を
約１．０Ｘ１０１１１〜１．５ ｘ １０” （ａｔｍ
７ｃ４ ）程度の高濃度層とすれば、Ｖ１層２２は約１
．ＯＸ １０１４〜１．５ ｘ １０”（Ｂｔｍ／ｃＰ
ｄ）程度の低濃度層に設定される。
Ｎ＋＋型の半導体基板２ｏがら形成される。この半導体
基板２０には、気相成長法および選択エツチング法を用
いてＮ＋型のＶＧ層部２１を形成するもので、このＶＧ
層部２１を形成した半導体基板２０面釦は、さらにＮ型
のＶＱ層２２を形成する。この場合、このＶＧ層２２の
不純物濃度よりも上記ＶＧ層部２１の不純物濃度の方を
高くなるように設定するもので、例えば７０層部２１を
約１．０Ｘ１０１１１〜１．５ ｘ １０” （ａｔｍ
７ｃ４ ）程度の高濃度層とすれば、Ｖ１層２２は約１
．ＯＸ １０１４〜１．５ ｘ １０”（Ｂｔｍ／ｃＰ
ｄ）程度の低濃度層に設定される。
そして、この７０層２２面部には選択拡散法により受光
部となるＰ＋ 型のベース層２３を形成し、このペース
層２３面部には、さらにＮ”型のエミツタ層２４を形成
する。この場合、エミツタ層２４と上記ＶＧ層部２１と
は、矢印すで示すように一直線上に位置設定されるもの
で、この矢印すに対応する部分をこの受光素子のＮＰＮ
型トランジスタ部とし、Ｎ＋＋基板２０お工びエミツタ
層２４からそれぞれコレクタ電極Ｃおよびエミッタ電極
Ｅを導出する。また、上記ベース層２３とＶＧ層部２ノ
との間は、この受光素子の耐久電圧に対応して一定間隔
七に設定されるもので、例えばこの受光素子のコレクタ
ーペース間耐久電圧（ＶＣＢｏ）を１００ｖとすれば、
その間隔ｔは約１０〜２０（μ７７１） 程度に設定
される。
部となるＰ＋ 型のベース層２３を形成し、このペース
層２３面部には、さらにＮ”型のエミツタ層２４を形成
する。この場合、エミツタ層２４と上記ＶＧ層部２１と
は、矢印すで示すように一直線上に位置設定されるもの
で、この矢印すに対応する部分をこの受光素子のＮＰＮ
型トランジスタ部とし、Ｎ＋＋基板２０お工びエミツタ
層２４からそれぞれコレクタ電極Ｃおよびエミッタ電極
Ｅを導出する。また、上記ベース層２３とＶＧ層部２ノ
との間は、この受光素子の耐久電圧に対応して一定間隔
七に設定されるもので、例えばこの受光素子のコレクタ
ーペース間耐久電圧（ＶＣＢｏ）を１００ｖとすれば、
その間隔ｔは約１０〜２０（μ７７１） 程度に設定
される。
すなわち、このように構成される受光素子において、ベ
ース層２３が光を受光すると、このベース層２３とコレ
クタ領域のＶＧ層２２との間には光電流（１ｐＢ）が流
れるもので、この光電流（ＩＰＢ ）は矢印すの位置に
対応するトランジスタ部により電流増幅率（ｈｐｐ ）
倍に増幅され、コレクタ電極Ｃ−エミッタ電極８間に流
れる工うになる。
ース層２３が光を受光すると、このベース層２３とコレ
クタ領域のＶＧ層２２との間には光電流（１ｐＢ）が流
れるもので、この光電流（ＩＰＢ ）は矢印すの位置に
対応するトランジスタ部により電流増幅率（ｈｐｐ ）
倍に増幅され、コレクタ電極Ｃ−エミッタ電極８間に流
れる工うになる。
ここで、ベース層２３と接するコレクタ領域内のＶＧ層
２２を低辻度層としたことにエリ、コレクターペース間
の接合容量（Ｃｏｂ ）は比較的／Ｊ−，さいｔ？：’
Ａ値に抑えられているもので、これに↓リトランジスタ
部は光電流（ＩＰＲ）の発生に伴なって訊速く応答し作
動するようになる。
２２を低辻度層としたことにエリ、コレクターペース間
の接合容量（Ｃｏｂ ）は比較的／Ｊ−，さいｔ？：’
Ａ値に抑えられているもので、これに↓リトランジスタ
部は光電流（ＩＰＲ）の発生に伴なって訊速く応答し作
動するようになる。
この場合、コレクタ領域のＶＧ層２２内に、トランジス
タ部に対応して高濃度のＶＧ層部２１を形成したことに
エリ、コレクタＣ−エミッタ８間に電流が流れ易くなる
ため、このトランジスタ部の作動電圧を高くしてしまう
ような不都合は生じない。したがって、このように構成
される受光素子によれば、トランジスタ部の作動電圧」
・９よび耐久電圧部の緒特性に悪影響を及ぼさずして、
受光応答速度を従来比で約５０饅改魯することができる
。
タ部に対応して高濃度のＶＧ層部２１を形成したことに
エリ、コレクタＣ−エミッタ８間に電流が流れ易くなる
ため、このトランジスタ部の作動電圧を高くしてしまう
ような不都合は生じない。したがって、このように構成
される受光素子によれば、トランジスタ部の作動電圧」
・９よび耐久電圧部の緒特性に悪影響を及ぼさずして、
受光応答速度を従来比で約５０饅改魯することができる
。
［］発明の効果〕
以上のようにこの発明に工れば、この受光素子自体の緒
特性に悪影響を及ぼすことなく、受光応答速度を大幅に
改善することができ、例えばこの受光素子をフォトカブ
ラの受光部としで利用すれば、このフォトカプラ自体の
応答速度をも改拵することができ、高速化が要求される
回路結合等に大きな効果を発揮する０
特性に悪影響を及ぼすことなく、受光応答速度を大幅に
改善することができ、例えばこの受光素子をフォトカブ
ラの受光部としで利用すれば、このフォトカプラ自体の
応答速度をも改拵することができ、高速化が要求される
回路結合等に大きな効果を発揮する０
第１図は従来の半導体受光素子を説明するη１面構成図
、第２図はこの発明の一実施例に係る半導体受光素子を
説明する断面構成図である。 ２０・・・Ｎ＋＋半導体基板、２トコレクタ領域Ｎ＋タ
−ＶＧ層部、２２・・・コレクタ領域Ｎ４ＬｖＧ層、２
３・・ベース層、２４・・・エミツタ層、Ｃ・・・コレ
クタ電極、Ｅ・・・エミンタ電極。
、第２図はこの発明の一実施例に係る半導体受光素子を
説明する断面構成図である。 ２０・・・Ｎ＋＋半導体基板、２トコレクタ領域Ｎ＋タ
−ＶＧ層部、２２・・・コレクタ領域Ｎ４ＬｖＧ層、２
３・・ベース層、２４・・・エミツタ層、Ｃ・・・コレ
クタ電極、Ｅ・・・エミンタ電極。
Claims (1)
- ベース領域を受光部とし受光電流をエミッタ領域とコレ
クタ領域との間で増幅する半導体受光素子において、エ
ミッタ電極部とコレクタ電極部とを結ぶ最短距離上のコ
レクタ領域内に、このコレクタ領域よりも高濃度のコレ
クタ領域部を、上記ベース領域と一定の間隔を保持して
形成した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 |
|---|---|---|---|
| JP58088558A JPS59214271A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58088558A JPS59214271A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59214271A true JPS59214271A (ja) | 1984-12-04 |
Family
ID=13946192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58088558A Pending JPS59214271A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59214271A (ja) |
-
1983
- 1983-05-20 JP JP58088558A patent/JPS59214271A/ja active Pending
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