JPS595681A - 半導体受光器 - Google Patents
半導体受光器Info
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- JPS595681A JPS595681A JP57114186A JP11418682A JPS595681A JP S595681 A JPS595681 A JP S595681A JP 57114186 A JP57114186 A JP 57114186A JP 11418682 A JP11418682 A JP 11418682A JP S595681 A JPS595681 A JP S595681A
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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
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- 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
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-
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- H01L31/1035—Devices 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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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】
本発明は半導体受光器、特に波長１μｍ以上の赤外光を
検出するホトダイオードに関する。
検出するホトダイオードに関する。
近年、光ファイバの改良が進み、最低伝送損失帯が波長
１μｍ以上に伸びた事に伴い、この長波長域での光フア
イバ通信装置の開発、実用化が盛んになっている。この
長波長域では従来のシリコン（８ｉ）受光器が１吏えな
いため狭禁制帯幅をもつ材料を用いた受光器、特にゲル
マニウム（Ｇｅ）受光器が専ら実用に供されている。し
かし、このＵｅ受受器器暗電流が大きいため、最小検出
レベルが８１ホトダイオードに比べて高いという欠点が
ある。
１μｍ以上に伸びた事に伴い、この長波長域での光フア
イバ通信装置の開発、実用化が盛んになっている。この
長波長域では従来のシリコン（８ｉ）受光器が１吏えな
いため狭禁制帯幅をもつ材料を用いた受光器、特にゲル
マニウム（Ｇｅ）受光器が専ら実用に供されている。し
かし、このＵｅ受受器器暗電流が大きいため、最小検出
レベルが８１ホトダイオードに比べて高いという欠点が
ある。
この暗′醒流ｌＳは主として表面で発生する電流からな
り、およそ次式のように表わされる。
り、およそ次式のように表わされる。
１１、ｌＳｅ−Ｅｇ／ＫＴ
ここで、Ｓは表面再結分速塵、Ｅｇは禁制帯幅エネルギ
ー、ＫＴは熱エネルギーを表わす。この関係式から明ら
かなように、Ｕｅの様に表向再結合速度が１０３〜１０
６ｃｒｎ／Ｓと大きく、かつ禁制帯幅エネルギーＥｇが
小さい材料に於ては、バルク暗４、流によりはるかに大
きな表面電流が加れる。
ー、ＫＴは熱エネルギーを表わす。この関係式から明ら
かなように、Ｕｅの様に表向再結合速度が１０３〜１０
６ｃｒｎ／Ｓと大きく、かつ禁制帯幅エネルギーＥｇが
小さい材料に於ては、バルク暗４、流によりはるかに大
きな表面電流が加れる。
本発明は、表向再結合速度の大きな半導体を用いた受光
器の暗電流を軽減することにより愛情感度特性の改善を
行うことを目的とするものである。
器の暗電流を軽減することにより愛情感度特性の改善を
行うことを目的とするものである。
本発明の半導体受光器の構成は、光吸収層に供する第１
の半導体層と、この第１の半導体層上にｌｅｖｅ上の禁
制上幅をもつ半導体により厚みを数１００Ａ程度に形成
した第２半導体層とを含み、さらにＰＮ接合を具備した
ことを特徴とする。
の半導体層と、この第１の半導体層上にｌｅｖｅ上の禁
制上幅をもつ半導体により厚みを数１００Ａ程度に形成
した第２半導体層とを含み、さらにＰＮ接合を具備した
ことを特徴とする。
即ち、本発明においては、表面に出ているＰＮ接合部近
傍が１ｅＶ以上の禁制帯幅を有する半導体で覆われてい
るときには前記関係式から禁制帯幅エネルギーＥｇの差
が指数関数的に表面′電流に寄与するために大幅な亀流
低減効果がもたらされ、さらに、第２の半導体層として
表面再結合速度の小さな半導体を選べば更に低暗電流化
が可能となる。
傍が１ｅＶ以上の禁制帯幅を有する半導体で覆われてい
るときには前記関係式から禁制帯幅エネルギーＥｇの差
が指数関数的に表面′電流に寄与するために大幅な亀流
低減効果がもたらされ、さらに、第２の半導体層として
表面再結合速度の小さな半導体を選べば更に低暗電流化
が可能となる。
仄に、本発明を図面により詳細に説明する。
図は本発明の一実施例の断面図である。この実４１ｆｌ
ｌは、約５ Ｘ Ｉ Ｑ ” ／ Ｃｒｙ”の濃度を有
するｎ形（Ｊｅ半導体ｌの上に（ｊａＡｓを約５ｏｏｘ
エピタキシヤル成良させた＄２半導体＋ｍ ２を形成し
、この第２半導体層層２上に開口部を設けた８ｉ（Ｊ、
膜３を形成し、この開孔部からボロンを０．３μｍはど
の深さにイオン注入して不純物ドープ層４を形成したホ
トダイオードを示す。このｐｎ接合の周辺部に設けたガ
ードリンク５は、唾鉛を約４μｍの深さに拡散して形成
される。このガードリング５けホトダイオードでは必ら
ずしも必要としないが、ＡＦＬ）動作される場合には高
い増倍率を得るため必要となる。また、ＧａＡＳＩｊ１
２は公知の分子線エピタキシャル成長法により形成され
るが、Ｇｅと格子整合がとれるためＧｅ上に比較的容易
に成長するこ七ができる。このＵａＡ ｓ層２は約５０
０１と薄いためわずかな逆バイアスで空乏Ｉ−化するた
め不純物濃度の制限は＠密でなくともｌ Ｑ ｔｙ ／
ｃｒＩＬ”であればよく分子層成長法で容易に実現で
きる。
ｌは、約５ Ｘ Ｉ Ｑ ” ／ Ｃｒｙ”の濃度を有
するｎ形（Ｊｅ半導体ｌの上に（ｊａＡｓを約５ｏｏｘ
エピタキシヤル成良させた＄２半導体＋ｍ ２を形成し
、この第２半導体層層２上に開口部を設けた８ｉ（Ｊ、
膜３を形成し、この開孔部からボロンを０．３μｍはど
の深さにイオン注入して不純物ドープ層４を形成したホ
トダイオードを示す。このｐｎ接合の周辺部に設けたガ
ードリンク５は、唾鉛を約４μｍの深さに拡散して形成
される。このガードリング５けホトダイオードでは必ら
ずしも必要としないが、ＡＦＬ）動作される場合には高
い増倍率を得るため必要となる。また、ＧａＡＳＩｊ１
２は公知の分子線エピタキシャル成長法により形成され
るが、Ｇｅと格子整合がとれるためＧｅ上に比較的容易
に成長するこ七ができる。このＵａＡ ｓ層２は約５０
０１と薄いためわずかな逆バイアスで空乏Ｉ−化するた
め不純物濃度の制限は＠密でなくともｌ Ｑ ｔｙ ／
ｃｒＩＬ”であればよく分子層成長法で容易に実現で
きる。
この不純物ドープ層４上に電気的接触を取ったアルミ蒸
麿成極６と、反射防止膜として形成したシリコン窒化膜
７とを設けている。
麿成極６と、反射防止膜として形成したシリコン窒化膜
７とを設けている。
このようにして得られたホトダイオードはそのＩＢ ’
＋に流が第２の半導体層のないときに比べｌ侑はど小さ
くなる。この効果により最小検出レベルも１桁程改善さ
れ、従来使えなかった微弱光のモニターに用いることが
できる。
＋に流が第２の半導体層のないときに比べｌ侑はど小さ
くなる。この効果により最小検出レベルも１桁程改善さ
れ、従来使えなかった微弱光のモニターに用いることが
できる。
従来からＧｅとＵ Ｂ Ａ Ｓとからなるヘテロホトダ
（オー）４３：、ｌ（、、Ｈ，）Ｌｅｄ １ｃｋｅｒ他
著による米国雑誌の論文ＰｒｏｃｌＥＥＥＴ５１＋２１
８（１９６３）に見られるように公知であるが、これま
での例はいずれもＧａＡｓのような広禁制帯幅をもつ半
導体の１傭厚が１μｍ以上と厚く、動作条件に於ても空
乏順化しない抵抗領域を残存させたものであり、本発明
の如くこれが完全に空乏層化する構造とは明らかに区別
される。
（オー）４３：、ｌ（、、Ｈ，）Ｌｅｄ １ｃｋｅｒ他
著による米国雑誌の論文ＰｒｏｃｌＥＥＥＴ５１＋２１
８（１９６３）に見られるように公知であるが、これま
での例はいずれもＧａＡｓのような広禁制帯幅をもつ半
導体の１傭厚が１μｍ以上と厚く、動作条件に於ても空
乏順化しない抵抗領域を残存させたものであり、本発明
の如くこれが完全に空乏層化する構造とは明らかに区別
される。
本発明においては広禁制帯幅半導体１−厚（第２の半導
体Ｉ−厚）はわずか数１ＱＱＸでよいため、基体と完全
に格子整合がとれなくても比較的良質なエピタキシャル
層が得られ、材、料選択の範囲が大きい利点を有する。
体Ｉ−厚）はわずか数１ＱＱＸでよいため、基体と完全
に格子整合がとれなくても比較的良質なエピタキシャル
層が得られ、材、料選択の範囲が大きい利点を有する。
即ち、Ｇｅの代りにｋｌ（ｊ；ｄＬＳ。
ＧｅｌｎＡｇ）’、Ｚｎ５ｅなどを用いても良い。また
、第１半導体層としてはＧｅ以外にＩｎ（ｉａＡｓ ＋
（ｉａｍｂ ＋１ｎｓｂ等の狭禁制帯幅をもつ材料が
波長ｌμｆｎ以上の赤外光受光器として有効である。
、第１半導体層としてはＧｅ以外にＩｎ（ｉａＡｓ ＋
（ｉａｍｂ ＋１ｎｓｂ等の狭禁制帯幅をもつ材料が
波長ｌμｆｎ以上の赤外光受光器として有効である。
同、本実施例はホトダイオード構造に適用した場合の暗
電流低減効果について述べたが、それ以外に光励起キャ
リアの表面再結合損失も少ないため賃子効率が高く、波
長感電分布も平坦な特性が得られる等の特徴がある。
電流低減効果について述べたが、それ以外に光励起キャ
リアの表面再結合損失も少ないため賃子効率が高く、波
長感電分布も平坦な特性が得られる等の特徴がある。
実施例ではｐｎ接合は第１の半導体層中に形成されてい
るが、第２の半導体層中のみにｐｎ接合を形成しても上
記実施例と同様の効果が得られる。
るが、第２の半導体層中のみにｐｎ接合を形成しても上
記実施例と同様の効果が得られる。
また、第１の半導体をｎ型（又はｐ型）第２の半導体層
をｐ型（又１ｔｊ： ｎ ’）！：ｉ ）として第１の
半導体層と第２の半導体ｔＳとでｐｎｎ会合形成しても
幼果は実栴例と同じである。
をｐ型（又１ｔｊ： ｎ ’）！：ｉ ）として第１の
半導体層と第２の半導体ｔＳとでｐｎｎ会合形成しても
幼果は実栴例と同じである。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例の１折面図である。図において、
ｌ・・・・・・Ｇｅ、２・・・・・・Ｇ、Ａ、薄層、３
・・・・・・８１０１．４・・・・・・不純物ドープノ
ー、５・・・・・・ガードリング、６・・・・・・電極
、７・・・・・・反射防止膜である。
・・・・・・８１０１．４・・・・・・不純物ドープノ
ー、５・・・・・・ガードリング、６・・・・・・電極
、７・・・・・・反射防止膜である。
Claims (1)
- 光吸収層に供する第１の半導体層と、この第１の半導体
層上にｌｅｖｅ上の禁制幅をもつ半導体により厚みを数
数百オングストローム程度に形成した第２の半導体層と
を具備し、さらに、ＰＮ接合を備えていることを特徴上
する半導体受光器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57114186A JPS595681A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | 半導体受光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57114186A JPS595681A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | 半導体受光器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS595681A true JPS595681A (ja) | 1984-01-12 |
Family
ID=14631343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57114186A Pending JPS595681A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | 半導体受光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS595681A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61119260A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-06-06 | ザ、プロクタ−、エンド、ギヤンブル、カンパニ− | 使い捨て排泄物収納ガ−メント |
| US5719414A (en) * | 1993-03-16 | 1998-02-17 | Sato; Keiji | Photoelectric conversion semiconductor device with insulation film |
-
1982
- 1982-07-01 JP JP57114186A patent/JPS595681A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61119260A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-06-06 | ザ、プロクタ−、エンド、ギヤンブル、カンパニ− | 使い捨て排泄物収納ガ−メント |
| US5719414A (en) * | 1993-03-16 | 1998-02-17 | Sato; Keiji | Photoelectric conversion semiconductor device with insulation film |
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