JPS61139078A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JPS61139078A JPS61139078A JP59262326A JP26232684A JPS61139078A JP S61139078 A JPS61139078 A JP S61139078A JP 59262326 A JP59262326 A JP 59262326A JP 26232684 A JP26232684 A JP 26232684A JP S61139078 A JPS61139078 A JP S61139078A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- indium
- thickness
- inp
- carrier concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 21
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 6
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 5
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
- 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 or surface barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiode
- H01L31/1075—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiode in which the active layers, e.g. absorption or multiplication layers, form an heterostructure, e.g. SAM structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体受光素子に係わり、特に増倍領域にイン
ジュウム燐（ＩｎＰ）と格子整合するアルミニウム、イ
ンジウム、砒素（ＡＩＩｎＡｓ）を含むアバランシェフ
ォトダイオード（ＡＰＤ）の埋め込み構造を通用して低
雑音且つ良好なガードリング効果を有する半導体受光素
子の構造に関するものである。
ジュウム燐（ＩｎＰ）と格子整合するアルミニウム、イ
ンジウム、砒素（ＡＩＩｎＡｓ）を含むアバランシェフ
ォトダイオード（ＡＰＤ）の埋め込み構造を通用して低
雑音且つ良好なガードリング効果を有する半導体受光素
子の構造に関するものである。
第２図は従来の＾１ＩｎＡｓを増倍層とする半導体受光
素子を説明するための断面図である。
素子を説明するための断面図である。
ｎ＋インジウム燐（ｎ”−ＩｎＰ）基板１があり、その
表面に、バッファ層としてｎ−ＡｌＩｎＡｓ層２、光吸
収層としてｎ−１ｎＧａＡｓ層３が積層され、更にその
上にキアリア増倍層としてｎ−＾１１ｎＡｓ層４が形成
されていて、続いてｐ−ｎ接合を形成するためｐ ”
−ＡＩＩｎＡｓ ５が積層され、電極６．７が設けられ
ている。
表面に、バッファ層としてｎ−ＡｌＩｎＡｓ層２、光吸
収層としてｎ−１ｎＧａＡｓ層３が積層され、更にその
上にキアリア増倍層としてｎ−＾１１ｎＡｓ層４が形成
されていて、続いてｐ−ｎ接合を形成するためｐ ”
−ＡＩＩｎＡｓ ５が積層され、電極６．７が設けられ
ている。
この構造は分子線エピタキシャル法によって形成された
もので、ＡＰＤにするためにメサ型の構造になっている
。
もので、ＡＰＤにするためにメサ型の構造になっている
。
この構造はＩｎＰを増倍層とするＡＰＤより高性能であ
って、特に低雑音であることから研究されている。（参
考文献 Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 Ｖｏｌ、４
３゜Ｎｏ、１１．ＰＰ１０４０〜１０４２．１９８３）
この構造で低雑音が実現する理由は、電子のイオン化率
をαとし、正孔のイオン化率をβとすると、β／α或い
はα／βであるイオン化率比が、ＩｎＰに比較してＡ
Ｉ Ｉ ｎＡｓのイオン化率比が大きいことと考えられ
ている。
って、特に低雑音であることから研究されている。（参
考文献 Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 Ｖｏｌ、４
３゜Ｎｏ、１１．ＰＰ１０４０〜１０４２．１９８３）
この構造で低雑音が実現する理由は、電子のイオン化率
をαとし、正孔のイオン化率をβとすると、β／α或い
はα／βであるイオン化率比が、ＩｎＰに比較してＡ
Ｉ Ｉ ｎＡｓのイオン化率比が大きいことと考えられ
ている。
然しなから、公知例ではメサ型であり、ＡｌＩｎＡｓを
増倍領域に含む構造で、その優位性を十分に生かし信頼
度の高い素子を製造するためには、受光面内でのみ均一
な増倍が行われる良好なガードリング構造を有するプレ
ーナ型構造が要求されている。
増倍領域に含む構造で、その優位性を十分に生かし信頼
度の高い素子を製造するためには、受光面内でのみ均一
な増倍が行われる良好なガードリング構造を有するプレ
ーナ型構造が要求されている。
上記の構成の半導体受光素子では、メサ型であるため、
受光面での均一な増倍を実現することが困難であり、又
信頼性の高い素子を製造できないことが問題点であり、
そのために高い増倍率まで正常な雑音特性を有する素子
が出来ないという不具合を生ずる。
受光面での均一な増倍を実現することが困難であり、又
信頼性の高い素子を製造できないことが問題点であり、
そのために高い増倍率まで正常な雑音特性を有する素子
が出来ないという不具合を生ずる。
本発明は上記問題点を解消した半導体受光素子を提供す
るもので、その手段は、インジウム燐と格子整合するア
ルミニウム、インジウム、砒素、或いはアルミニウム、
インジウム、砒素とインジウム燐とインジウム、ガリウ
ム砒素燐とアルミニウム、ガリウム、インジウム砒素と
の組合せからなる多層構造で形成される増倍領域を有す
るアバランシェフォトダイオードにおいて、上記増倍領
域よりも濃度の低いアルミニウム、インジウム砒素、又
はインジウム燐、或いは該濃度の低いアルミニウム、イ
ンジウム砒素、又はインジウム燐の組合せからなる半導
体層で上記増倍領域が埋め込まれてなることを特徴とす
る半導体受光素子によって達成できる。
るもので、その手段は、インジウム燐と格子整合するア
ルミニウム、インジウム、砒素、或いはアルミニウム、
インジウム、砒素とインジウム燐とインジウム、ガリウ
ム砒素燐とアルミニウム、ガリウム、インジウム砒素と
の組合せからなる多層構造で形成される増倍領域を有す
るアバランシェフォトダイオードにおいて、上記増倍領
域よりも濃度の低いアルミニウム、インジウム砒素、又
はインジウム燐、或いは該濃度の低いアルミニウム、イ
ンジウム砒素、又はインジウム燐の組合せからなる半導
体層で上記増倍領域が埋め込まれてなることを特徴とす
る半導体受光素子によって達成できる。
本発明は半導体受光素子において、ブレーナ型を実現す
るために不可欠な受光部とガードリング部の耐圧差を大
きくするためには、ガードリング−部に使用される半導
体層の禁制帯幅を受光部より大きくするか、又はガード
リング部に使用される半導体層の禁制帯幅は受光部とほ
ぼ同じ大きさであるが、そのキャリア密度を受光部より
下げる方法の二種類があるが、インジニウム燐と格子整
合する半導体で最も禁制帯幅が広い材料はアルミニウム
、インジウム、砒素であるが、これを使用する場合には
、受光部内にもアルミニウム、インジウム、砒素を含ん
でいるために、ガードリング部に使用される半導体層の
禁制帯幅は受光部とほぼ同じ大きさになるが、そのキャ
リア密度を受光部より下げることにより耐圧を高めるよ
うに考慮したものである。
るために不可欠な受光部とガードリング部の耐圧差を大
きくするためには、ガードリング−部に使用される半導
体層の禁制帯幅を受光部より大きくするか、又はガード
リング部に使用される半導体層の禁制帯幅は受光部とほ
ぼ同じ大きさであるが、そのキャリア密度を受光部より
下げる方法の二種類があるが、インジニウム燐と格子整
合する半導体で最も禁制帯幅が広い材料はアルミニウム
、インジウム、砒素であるが、これを使用する場合には
、受光部内にもアルミニウム、インジウム、砒素を含ん
でいるために、ガードリング部に使用される半導体層の
禁制帯幅は受光部とほぼ同じ大きさになるが、そのキャ
リア密度を受光部より下げることにより耐圧を高めるよ
うに考慮したものである。
第１図に本発明の詳細な説明するための半導体受光素子
の断面図を示している。
の断面図を示している。
ｎ＋インジウム燐（ｎ”−ＩｎＰ）基板１１があり、そ
の表面から、順次バッファ層としてｎ−ＩｎＰ層１２が
厚みが３．Ｏｐｗｒでキャリア濃度が１．５ｘｌＯ”／
ａｊ、光吸収層としてｎ−１ｎＧａＡｓ層１３が厚み
が２．０ μｍでキャリア濃度が１．５ｘｌＯ”／−と
ｎ−１ｎＧａＡｓＰ層１４が厚みが０．５ ｔｔｍでキ
ャリア濃度が１．５ｘｌＯ”／−で積層され、更にその
上に増倍層がメサ型にｎ−ＩｎＰ層１５のｄの厚みが１
．０μｍでキャリア濃度が１．５ｘｌＯ”／ ａｊ、ｎ
−ＡｌｌｎＡｓ層１６が厚みが０．５７７１１１でキャ
リア濃度が１．５ｘ１０１６／ ｅｌＫに形成されてい
て、その表面とメサ型の周囲にｎ−−ＩｎＰ層１７が厚
みが３．５μｌでキャリア濃度が５．０ｘ１０１５に形
成されて埋め込まれており、ｎ−−ＩｎＰ層１７の受光
部ａにはカドミウム（Ｃｄ）がドープされてＰ ” Ｊ
ｎＰ層１８の受光部が生成されている。
の表面から、順次バッファ層としてｎ−ＩｎＰ層１２が
厚みが３．Ｏｐｗｒでキャリア濃度が１．５ｘｌＯ”／
ａｊ、光吸収層としてｎ−１ｎＧａＡｓ層１３が厚み
が２．０ μｍでキャリア濃度が１．５ｘｌＯ”／−と
ｎ−１ｎＧａＡｓＰ層１４が厚みが０．５ ｔｔｍでキ
ャリア濃度が１．５ｘｌＯ”／−で積層され、更にその
上に増倍層がメサ型にｎ−ＩｎＰ層１５のｄの厚みが１
．０μｍでキャリア濃度が１．５ｘｌＯ”／ ａｊ、ｎ
−ＡｌｌｎＡｓ層１６が厚みが０．５７７１１１でキャ
リア濃度が１．５ｘ１０１６／ ｅｌＫに形成されてい
て、その表面とメサ型の周囲にｎ−−ＩｎＰ層１７が厚
みが３．５μｌでキャリア濃度が５．０ｘ１０１５に形
成されて埋め込まれており、ｎ−−ＩｎＰ層１７の受光
部ａにはカドミウム（Ｃｄ）がドープされてＰ ” Ｊ
ｎＰ層１８の受光部が生成されている。
このように成膜された受光部の耐圧は約１００ボルトで
あり、ガードリング部すの耐圧は約１２０ボルトであっ
て、耐圧差が約２０ボルトになる。
あり、ガードリング部すの耐圧は約１２０ボルトであっ
て、耐圧差が約２０ボルトになる。
この結果、ｐ−ｎ接合により逆バイアスを印加した場合
に、受光部でのみなだれ増倍が発生し、高く、且つ均一
な増倍率の分布が得られ、ＡｌＩｎＡｓを増倍層に含む
低雑音のアバランシェフォトダイオードが実現できる。
に、受光部でのみなだれ増倍が発生し、高く、且つ均一
な増倍率の分布が得られ、ＡｌＩｎＡｓを増倍層に含む
低雑音のアバランシェフォトダイオードが実現できる。
第１図では、埋め込み層としてｎ−−１ｎＰＩｖｉを用
いているが、埋め込み層をｎ−−＾ｌＩｎＡｓ層或いは
ｎ−−１ｎＰ層とｎ−−ＡｌＩｎＡｓ層との組合せを行
っても良く同様の効果が得られる。
いているが、埋め込み層をｎ−−＾ｌＩｎＡｓ層或いは
ｎ−−１ｎＰ層とｎ−−ＡｌＩｎＡｓ層との組合せを行
っても良く同様の効果が得られる。
以上詳細に説明したように本発明の半導体受光素子は低
雑音と高品質を有するために高性能の光通信に供し得る
という効果大なるものがある。
雑音と高品質を有するために高性能の光通信に供し得る
という効果大なるものがある。
第１図は本発明の半導体受光素子を説明するための断面
図、 第２図は従来の半導体受光素子を説明するための断面図
、 図において、１１はｎ”−１ｎＰ基板、１２はバッファ
層のｎ−ＩｎＰｓ １３は光吸収層のｎ−ＩｎＧａＡｓ
層、１４はｎ−１ｎＧａＡｓＰ層、１５は増倍層のｎ
−ＩｎＰ層、１６はｎ−ＡｌＩｎＡｓ層、１７はｎ−−
ＩｎＰ層、１８はＣｄがドープされたＰ ” −ＩｎＰ
層の受光部をそれぞれ示す。 第１図
図、 第２図は従来の半導体受光素子を説明するための断面図
、 図において、１１はｎ”−１ｎＰ基板、１２はバッファ
層のｎ−ＩｎＰｓ １３は光吸収層のｎ−ＩｎＧａＡｓ
層、１４はｎ−１ｎＧａＡｓＰ層、１５は増倍層のｎ
−ＩｎＰ層、１６はｎ−ＡｌＩｎＡｓ層、１７はｎ−−
ＩｎＰ層、１８はＣｄがドープされたＰ ” −ＩｎＰ
層の受光部をそれぞれ示す。 第１図
Claims (1)
- インジュウム燐と格子整合するアルミニウム、インジ
ウム、砒素、或いはアルミニウム、インジウム、砒素と
インジウム燐とインジウム、ガリウム砒素燐とアルミニ
ウム、ガリウム、インジウム砒素との組合せからなる多
層構造で形成される増倍領域を有するアバランシェフォ
トダイオードにおいて、上記増倍領域よりも濃度の低い
アルミニウム、インジウム砒素、又はインジウム燐、或
いは該濃度の低いアルミニウム、インジウム砒素、又は
インジウム燐の組合せからなる半導体層で上記増倍領域
が埋め込まれてなる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 |
|---|---|---|---|
| JP59262326A JPS61139078A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59262326A JPS61139078A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61139078A true JPS61139078A (ja) | 1986-06-26 |
Family
ID=17374215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59262326A Pending JPS61139078A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61139078A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4982255A (en) * | 1988-11-18 | 1991-01-01 | Nec Corporation | Avalanche photodiode |
-
1984
- 1984-12-11 JP JP59262326A patent/JPS61139078A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4982255A (en) * | 1988-11-18 | 1991-01-01 | Nec Corporation | Avalanche photodiode |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0156156A1 (en) | Avalanche photodiodes | |
| US4731641A (en) | Avalanche photo diode with quantum well layer | |
| JPS6016474A (ja) | ヘテロ多重接合型光検出器 | |
| GB2085655A (en) | Semiconductor photodiode | |
| JPH01183174A (ja) | 半導体受光素子 | |
| EP0304048B1 (en) | A planar type heterostructure avalanche photodiode | |
| JP2002231992A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS582077A (ja) | 半導体デバイス | |
| JPS63955B2 (ja) | ||
| JPS6285477A (ja) | 光半導体装置 | |
| JPH08274366A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS61139078A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH0437591B2 (ja) | ||
| JPH0265279A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS63142683A (ja) | アバランシエホトダイオ−ド | |
| JPS59232470A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS58170073A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2995751B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH0437594B2 (ja) | ||
| JPH041740Y2 (ja) | ||
| JPH01292870A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS61224468A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS6222474B2 (ja) | ||
| JPS6222545B2 (ja) | ||
| JPS63100783A (ja) | 半導体受光素子 |