JPS60130870A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPS60130870A JPS60130870A JP58238786A JP23878683A JPS60130870A JP S60130870 A JPS60130870 A JP S60130870A JP 58238786 A JP58238786 A JP 58238786A JP 23878683 A JP23878683 A JP 23878683A JP S60130870 A JPS60130870 A JP S60130870A
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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
- 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
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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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は半導体受光素子の改良１：関する。
従来の半導体受光素子として例えばＩｎＰを基板とし、
光吸収領域としてＩｎＧａＡｓＰ系混晶を材料（ニし、
その構造が第１図幅二本されるようなＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＰ受光素子をあＩｎ間する。
光吸収領域としてＩｎＧａＡｓＰ系混晶を材料（ニし、
その構造が第１図幅二本されるようなＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＰ受光素子をあＩｎ間する。
ｎ型ＩｎＰ基板（１）上Ｃ：ｎ型ＩｎＰバッファ一層（
２）。
２）。
ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層（３） 、 ｎ型ＩｎＰ層（
４）を順次結晶成長し、このｎ型ＩｎＰ層（４）内電ニ
Ｐ型不純物であるＺｎ又はＣｄを熱拡散し、Ｐ型ＩｎＰ
層（５）を形成する。
４）を順次結晶成長し、このｎ型ＩｎＰ層（４）内電ニ
Ｐ型不純物であるＺｎ又はＣｄを熱拡散し、Ｐ型ＩｎＰ
層（５）を形成する。
このＰ型ＩｎＰ層（５）表面ｃ ｐ型電極（６） 、
ｎ型ＩｎＰ基板（１）の下面にｎ型′峨極（７）をそれ
ぞれ付着する。また受光面であるｐ型ＩｎＰ層（５）表
面≦二反射防止膜（８）を設ける。
ｎ型ＩｎＰ基板（１）の下面にｎ型′峨極（７）をそれ
ぞれ付着する。また受光面であるｐ型ＩｎＰ層（５）表
面≦二反射防止膜（８）を設ける。
このような構造の受光素子が効率よく使用されるには、
ｐ型電極（６）（ニマイナス電位、ｎ型電極（７）にプ
ラス電位を印加する。この加える電位差を大きくするに
従い、空え層（９）がＰＮ接合面よりｎ型Ｉ ｎ Ｐ
）’ｔｊｉ （４）、そＬ”Ｃｎ型ＩｎＧａＡｓ層（３
）（二人がる。
ｐ型電極（６）（ニマイナス電位、ｎ型電極（７）にプ
ラス電位を印加する。この加える電位差を大きくするに
従い、空え層（９）がＰＮ接合面よりｎ型Ｉ ｎ Ｐ
）’ｔｊｉ （４）、そＬ”Ｃｎ型ＩｎＧａＡｓ層（３
）（二人がる。
この受光素子に波長０．９〜１．６μｍの光が入射した
場合、その光信号は光吸収層であるｎ型ＩｎＧａＡｓ層
（３）によって電気信号Ｃニ変換される。この受光素子
の受光部以外の部分に他の必要でない波長０．９〜１．
６μｍの光が入射している場合次のような問題を生ずる
。すなわち波長０．９μｍ以上の光Ｃニ対してはＩｎＰ
層で吸収されないので、入射した光はｐ型ＩｎＰ／１（
５）ｎ型ＩｎＰ層（４）を透過１．ｎ型ＩｎＧａＡｓ層
（３）に入る。ここで光はすべて吸収されるわけではな
（ｎ ２！１１ ＩｎＧａＡｓ層（３）の厚さＣニ応じ
吸収される。この場合１例えばＩｎＧａＡｓ層（３）の
厚さが４μｍｎであるし、入射した光の波長が１．５μ
ｍであるとすると光はこのＩｎＧａＡｓ層（３）５二よ
って約９８チ吸収され残り２チの光がＩｎＧａＡｓ層（
３）を透過する。そして光はｎ型ＩｎＰバッファ一層（
２）％ｎ ｍ ＩｎＰ基板（１）を透過しｎ型電極（力
であるＡｕＧｅの表面でほぼ１００チ反射する。反射し
た光の一部はｎ型ＩｎＰ基板（１）、ｎ型ＩｎＰバッフ
ァ一層（２）を再び透過しｎ型ＩｎＧａＡｓ層（３）の
空え層内（二入射し電気信号に変換される。
場合、その光信号は光吸収層であるｎ型ＩｎＧａＡｓ層
（３）によって電気信号Ｃニ変換される。この受光素子
の受光部以外の部分に他の必要でない波長０．９〜１．
６μｍの光が入射している場合次のような問題を生ずる
。すなわち波長０．９μｍ以上の光Ｃニ対してはＩｎＰ
層で吸収されないので、入射した光はｐ型ＩｎＰ／１（
５）ｎ型ＩｎＰ層（４）を透過１．ｎ型ＩｎＧａＡｓ層
（３）に入る。ここで光はすべて吸収されるわけではな
（ｎ ２！１１ ＩｎＧａＡｓ層（３）の厚さＣニ応じ
吸収される。この場合１例えばＩｎＧａＡｓ層（３）の
厚さが４μｍｎであるし、入射した光の波長が１．５μ
ｍであるとすると光はこのＩｎＧａＡｓ層（３）５二よ
って約９８チ吸収され残り２チの光がＩｎＧａＡｓ層（
３）を透過する。そして光はｎ型ＩｎＰバッファ一層（
２）％ｎ ｍ ＩｎＰ基板（１）を透過しｎ型電極（力
であるＡｕＧｅの表面でほぼ１００チ反射する。反射し
た光の一部はｎ型ＩｎＰ基板（１）、ｎ型ＩｎＰバッフ
ァ一層（２）を再び透過しｎ型ＩｎＧａＡｓ層（３）の
空え層内（二入射し電気信号に変換される。
すなイ〕ち受光部以外の部分（二元力′（入射した場合
でもその受光素子の雑音となりＳ／Ｎを悪くする。
でもその受光素子の雑音となりＳ／Ｎを悪くする。
また第２図Ｃニ示されるような構造をしたいわゆるメサ
型の受光素子（＝おいては光がｎ形ＩｎＰ基板（１）（
二直接入射するので前述の構造をしたプレーナ型の受光
素子と比較するとより大きな雑音となる。
型の受光素子（＝おいては光がｎ形ＩｎＰ基板（１）（
二直接入射するので前述の構造をしたプレーナ型の受光
素子と比較するとより大きな雑音となる。
このように検出したい光取外の光があるような場合、第
１図、第２図≦ニ示すような従来の受光素子を用いたの
では雑音が多くその減少ということで問題を生じていた
。
１図、第２図≦ニ示すような従来の受光素子を用いたの
では雑音が多くその減少ということで問題を生じていた
。
それを防止するためにプレーナ型の受光素子の場合光吸
収層であるｎ型ＩｎＧａ／７ｓ層（３）の厚さを太きく
Ｌｎ型ＩｎＧａＡｓ層（３）の透過光を減少させるとい
うことが考えられるが、この場合ノンドープｎ型ｉ ｎ
（Ｊａ Ａｓ層（３）内の窒えｊ＊ （９）をｎ型Ｉ
ｎ Ｐ Ａ’ｄ （２１まで広げなければならない。
収層であるｎ型ＩｎＧａ／７ｓ層（３）の厚さを太きく
Ｌｎ型ＩｎＧａＡｓ層（３）の透過光を減少させるとい
うことが考えられるが、この場合ノンドープｎ型ｉ ｎ
（Ｊａ Ａｓ層（３）内の窒えｊ＊ （９）をｎ型Ｉ
ｎ Ｐ Ａ’ｄ （２１まで広げなければならない。
なぜならば空え層（９）の広がっていない残りのノンド
ープｎ ｇ ｒｎ （）ａ Ａｓ ＪＶ＆ （３）は高
抵抗層であるため受光素子の内部抵抗を高め受光素子の
周波数応答などに悪い影響を与えるからである。しかし
をえ層（９）を広げるためには大きな電圧を印加しなけ
ればならないし、仮に大きな電圧を加えても光が入射し
ない時に流れる暗電流を増大さぜたり、あるいは空え層
（９）がｎ型１ｎＰＪ１１？（２）まで広がる前Ｃニ過
乗（二階電流が流れる状態、いわゆる電圧破壊を起して
しまう。したがってｎ型Ｉ ｎ Ｇａ Ａｓ ／＊ （
３１の厚さを大きくすることじも問題があった。
ープｎ ｇ ｒｎ （）ａ Ａｓ ＪＶ＆ （３）は高
抵抗層であるため受光素子の内部抵抗を高め受光素子の
周波数応答などに悪い影響を与えるからである。しかし
をえ層（９）を広げるためには大きな電圧を印加しなけ
ればならないし、仮に大きな電圧を加えても光が入射し
ない時に流れる暗電流を増大さぜたり、あるいは空え層
（９）がｎ型１ｎＰＪ１１？（２）まで広がる前Ｃニ過
乗（二階電流が流れる状態、いわゆる電圧破壊を起して
しまう。したがってｎ型Ｉ ｎ Ｇａ Ａｓ ／＊ （
３１の厚さを大きくすることじも問題があった。
本発明は上述の問題点を考慮してなされたもので雑音特
性を改善した半導体受光素子を提供することを目的とし
ている。
性を改善した半導体受光素子を提供することを目的とし
ている。
本発明は半纏体裁板上に光吸収層を結晶成長しＰＮ接合
を設け、電極を形成した受光素子におい又上述の光検出
用の光吸収層の他に高ｍ度の不純物を含み目的とする光
取外の光を十分吸収できる厚さをもち、光検出を目的と
しない第二の光吸収層を設た半等体受光素子を得ること
にある。
を設け、電極を形成した受光素子におい又上述の光検出
用の光吸収層の他に高ｍ度の不純物を含み目的とする光
取外の光を十分吸収できる厚さをもち、光検出を目的と
しない第二の光吸収層を設た半等体受光素子を得ること
にある。
この場合第二の光吸収層の位置は受光素子に目的とする
光が入射する方向に対し第一の光吸収層の前方でないな
らばどこ（二あっても良く例えば第一の光吸収層と反対
（＝位置する基板の裏面側（−あっても良い。
光が入射する方向に対し第一の光吸収層の前方でないな
らばどこ（二あっても良く例えば第一の光吸収層と反対
（＝位置する基板の裏面側（−あっても良い。
受光素すの受光部以外の場所より受光素子に入射した光
が受光素子内で反射等Ｃニより光検出用の第一の光吸収
層に入射する前に第二の光吸収層（二よ゛つて吸収され
本来目的とする光信号以外の光を減少でき受光部から入
射光だけを検出すること１：よって雑音特性を改゛彦で
き、しかも高濃度の不純′１勿を宮んんいるので、受光
素子の内部抵抗を高めて高周波特注６二影〆―を与える
といったとともない。
が受光素子内で反射等Ｃニより光検出用の第一の光吸収
層に入射する前に第二の光吸収層（二よ゛つて吸収され
本来目的とする光信号以外の光を減少でき受光部から入
射光だけを検出すること１：よって雑音特性を改゛彦で
き、しかも高濃度の不純′１勿を宮んんいるので、受光
素子の内部抵抗を高めて高周波特注６二影〆―を与える
といったとともない。
不釦明の実施例を第３図を参照して説明する。
第３図はこの実施例で示す受光素子の断面図である。即
ち、Ｓドープ又はＳｎドープｎ型ＩｎＰ基板０Ｉ上１：
ｎ 型ＩｎＰバッファ埴←υ、ｇＢ２の光吸収層であ
るＳドープｎ型Ｉｎ Ｇａ Ａｓ ｍ 、（ｔａ、Ｓド
ープｎ型ＩｎＰ）ｒ＠ （１，：１、ノンドープｎ型Ｉ
ｎ Ｇａ Ａｓ 層（１４１、ノンドープｎ型ＩｎＰ
層ｆｌＦＤを順次結晶成長させろ。このノンドープｎ型
ＩｎＰ層θ！９（二Ｚｎ拡散あるいはＣｄ拡散を行い第
１の光吸収層であるｐ型ＩｎＰ〜（１（９を形成する。
ち、Ｓドープ又はＳｎドープｎ型ＩｎＰ基板０Ｉ上１：
ｎ 型ＩｎＰバッファ埴←υ、ｇＢ２の光吸収層であ
るＳドープｎ型Ｉｎ Ｇａ Ａｓ ｍ 、（ｔａ、Ｓド
ープｎ型ＩｎＰ）ｒ＠ （１，：１、ノンドープｎ型Ｉ
ｎ Ｇａ Ａｓ 層（１４１、ノンドープｎ型ＩｎＰ
層ｆｌＦＤを順次結晶成長させろ。このノンドープｎ型
ＩｎＰ層θ！９（二Ｚｎ拡散あるいはＣｄ拡散を行い第
１の光吸収層であるｐ型ＩｎＰ〜（１（９を形成する。
次（−ｐ型ＩｎＰ／ｉθｌ１９表面にはｐ型電極（１，
７）、 ｎ型ＩｎＰ基板（ＩＩ下面（二は１１型電極（
ＩＦｊをそれぞれ付着しエツチング（二よりメサ型形状
（−した後表面（二反射［１ｉ止膜α場を付着し受光素
子を形成する。
７）、 ｎ型ＩｎＰ基板（ＩＩ下面（二は１１型電極（
ＩＦｊをそれぞれ付着しエツチング（二よりメサ型形状
（−した後表面（二反射［１ｉ止膜α場を付着し受光素
子を形成する。
以上のようにして製作された受光素子（１於いて受光部
以外の場所、例えばエツチングされたｎ型ＩｎＰ基板０
Ｉ表面に検出しようとする第１の光取外の第２の光が入
射１．た場合、波長が０９μｍより短かい光＃″ｉｎ型
ＩｎＰ基板四で吸収されるが、波長０．９μｍ〜１．６
μｍの光は吸収されずｎ型ＩｎＰ基板（Ｉｎを透過しｎ
１ｊｌ電極α〔で反射する。反射した！Ｒ２の光の一部
はｎ型ＩｎＰ基板０〔を再び透過しさらにｎ型ＩｎＰ層
（１υを透−過して第二の光吸収層でちるＳドープＩ
ｎ Ｇａ Ａｓ １４ ａ３で吸収される。この場合Ｉ
ｎＧａＡｓ層脅（１擾の厚さが９μｍｎである時、波長
１．５μＩｎのｆ５２の ・光はコｃｒ） ＩｎＧａＡ
ｓ層（１３＋：よって約９９．９９ ’１吸収される。
以外の場所、例えばエツチングされたｎ型ＩｎＰ基板０
Ｉ表面に検出しようとする第１の光取外の第２の光が入
射１．た場合、波長が０９μｍより短かい光＃″ｉｎ型
ＩｎＰ基板四で吸収されるが、波長０．９μｍ〜１．６
μｍの光は吸収されずｎ型ＩｎＰ基板（Ｉｎを透過しｎ
１ｊｌ電極α〔で反射する。反射した！Ｒ２の光の一部
はｎ型ＩｎＰ基板０〔を再び透過しさらにｎ型ＩｎＰ層
（１υを透−過して第二の光吸収層でちるＳドープＩ
ｎ Ｇａ Ａｓ １４ ａ３で吸収される。この場合Ｉ
ｎＧａＡｓ層脅（１擾の厚さが９μｍｎである時、波長
１．５μＩｎのｆ５２の ・光はコｃｒ） ＩｎＧａＡ
ｓ層（１３＋：よって約９９．９９ ’１吸収される。
吸収されず透過した残り０．０１％の第２の光はｎ型Ｉ
ｎＰ層θ１を透過後節−の光吸収層であるノンドープｎ
型ＩｎＧａＡｓ層０．０で吸収されるがその第２の光の
ｔ」は第二の光吸収層であるＳドープｎ型Ｔ ｎ Ｇａ
Ａｓ層ａ壜がない場合（＝比較して１万分の１ｃ二減
哀している。
ｎＰ層θ１を透過後節−の光吸収層であるノンドープｎ
型ＩｎＧａＡｓ層０．０で吸収されるがその第２の光の
ｔ」は第二の光吸収層であるＳドープｎ型Ｔ ｎ Ｇａ
Ａｓ層ａ壜がない場合（＝比較して１万分の１ｃ二減
哀している。
また第二の光吸収層であるＳドープｎ型ＩｎＧａＡｓ層
０で吸収された第２の光は電子−正孔ベアを発生する。
０で吸収された第２の光は電子−正孔ベアを発生する。
［２かしこ、ｌｔが光信号となるため（二は正孔が第一
の光吸収層である１１型Ｉｎ Ｇａ Ａｓ （Ｉ（イ）
の窒え層領域まで致ス亭しなければｌｒらず、上述の構
造においてほとんどの正孔ｔｉｔ致達する以ε１１に消
滅し”〔しよい光信号になら外い。
の光吸収層である１１型Ｉｎ Ｇａ Ａｓ （Ｉ（イ）
の窒え層領域まで致ス亭しなければｌｒらず、上述の構
造においてほとんどの正孔ｔｉｔ致達する以ε１１に消
滅し”〔しよい光信号になら外い。
したがって以」ニの措成（−於いて第二の光吸収層を設
けたξとによって光の雑音信号な１万分のｌじ、あるい
はこの第二の光吸収層の厚さをさらに大きくすることに
よってそれ以上に減少することができる。
けたξとによって光の雑音信号な１万分のｌじ、あるい
はこの第二の光吸収層の厚さをさらに大きくすることに
よってそれ以上に減少することができる。
第１図及び第２図は従来例を示す図、第３図は本発明の
一実施例を示す図である。 １０・８ドープｎ型ＩｎＰ１ｉ、、！ １１・・・Ｓドープｎ型ＩｎＰバッファ一層１２ ・８
ド一プｎ型ＩｎＧａＡｓ層 １３−Ｓドープｎ型ＩｎＰ Ｍ １／Ｉ−・・ノンドープｎ型Ｉ ｎ Ｇａ Ａｓ Ｊ？
！１５・・・ノンドープＩｎＰ層 １６−−− Ｚｎ拡散ｐｇｉＩｎＰ層 １１−ｐ型電極
１８・・・ｎ型電極 ］９・・・反射量＋）ｊ漠代理人
弁理士 側近憲佑 外１名 第 １ 図 第 ２ 図 第３図
一実施例を示す図である。 １０・８ドープｎ型ＩｎＰ１ｉ、、！ １１・・・Ｓドープｎ型ＩｎＰバッファ一層１２ ・８
ド一プｎ型ＩｎＧａＡｓ層 １３−Ｓドープｎ型ＩｎＰ Ｍ １／Ｉ−・・ノンドープｎ型Ｉ ｎ Ｇａ Ａｓ Ｊ？
！１５・・・ノンドープＩｎＰ層 １６−−− Ｚｎ拡散ｐｇｉＩｎＰ層 １１−ｐ型電極
１８・・・ｎ型電極 ］９・・・反射量＋）ｊ漠代理人
弁理士 側近憲佑 外１名 第 １ 図 第 ２ 図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１半導体基板上に第１の光を吸収し検知するるのな
防止する第２の光吸収層を具備することを特徴とする半
導体受光素子。 （２）第ｌの光は、前記第１の光吸収層Ｃニ直接入射す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
受光素子。 １３）Ｍｌの光吸収層は、前記半導体基板の一部（二形
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体受光素子。 （４） 第２の光は、前記′Ｓｌの光が前記第１の光吸
収層を透過した光であることを特徴とする特許−請求の
範囲第１項記載の牛導体受光ｆ子。 （５） 第２の光は、前記第ｌの光吸収層以外の部ｊか
ら前記半導体基板５二入射することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体受光素子。 、（６）第２の光は、前記半導体基板内で反射される光
であることを特徴とする特Ｎ′ｆ請求の範囲第１項記載
の半導体受光素子。 （７） 第２の光吸収層は、前記第１の光吸収層と。 前記半導体基板の前記第１の光吸収層が形成されていな
い側の端面との間Ｃニ形成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の半導体受光素子。 （８）半導体基板は、ｎ型ＩｎＰ基板である仁とを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体受光素子。 （９）第１の光吸収層は、ｎ型ＩｎＰ７沓ＣＺｎ若しく
はＣｄを拡散して形成したＰ型ＩｎＰ層であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体受光素子。 ｕ（ｌｆａ２の光吸収層は、Ｓドープｎ型ＩｎＧａＡｓ
層であることを特徴とする特許請求の範囲＠１項記載の
半導体受光素子。 ａυ 第ｌの光吸収層は、前記半導体基板上−二半導体
層を介して形成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の半導体受光素子。 （１り 半導体層は、ｎ型バッファ層、第２の光吸収層
、Ｓドープｎ型ＩｎＰ層、ノンドープｎ型ＩｎＧａ Ａ
ｓ層からなることを特徴とする特許請求の範囲第１１項
記載の半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58238786A JPS60130870A (ja) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58238786A JPS60130870A (ja) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60130870A true JPS60130870A (ja) | 1985-07-12 |
Family
ID=17035256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58238786A Pending JPS60130870A (ja) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60130870A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0437102A2 (en) * | 1990-01-11 | 1991-07-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Infrared image sensor and image pick-up apparatus using the same |
| US6525347B2 (en) * | 2001-03-12 | 2003-02-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Photodetector and unit mounted with photodetector |
| WO2008012705A3 (en) * | 2006-07-21 | 2008-08-14 | Koninkl Philips Electronics Nv | A photodiode for detection within molecular diagnostics |
-
1983
- 1983-12-20 JP JP58238786A patent/JPS60130870A/ja active Pending
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