JPS61226973A - アバランシエホトダイオ−ド - Google Patents
アバランシエホトダイオ−ドInfo
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- JPS61226973A JPS61226973A JP60066467A JP6646785A JPS61226973A JP S61226973 A JPS61226973 A JP S61226973A JP 60066467 A JP60066467 A JP 60066467A JP 6646785 A JP6646785 A JP 6646785A JP S61226973 A JPS61226973 A JP S61226973A
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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
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明はアバランシェホトダイオード（以下、ＡＰＤと
いう。）に係り、特に格子定数のミスマツチングが大き
い半導体材料を用い、光吸収層とキャリア増倍層を形成
したＡＰＤに関する。
いう。）に係り、特に格子定数のミスマツチングが大き
い半導体材料を用い、光吸収層とキャリア増倍層を形成
したＡＰＤに関する。
暗電流の低減と増倍率を向上するものとして、特開昭５
３−９７３８６号に記載のように、光吸収層をＧｅ、キ
ャリア増倍層を８ｉにより形成したＡＰＤが提案されて
いる。しかし、ＳｉとＱｅは格子定数が異なＡ７’Ｃめ
このデバイスを作成するには格子不整による歪を緩和す
ることが問題となる。
３−９７３８６号に記載のように、光吸収層をＧｅ、キ
ャリア増倍層を８ｉにより形成したＡＰＤが提案されて
いる。しかし、ＳｉとＱｅは格子定数が異なＡ７’Ｃめ
このデバイスを作成するには格子不整による歪を緩和す
ることが問題となる。
従来この歪の緩和は、組成比が次第に変っていくグレー
ディト層（中間遷移層）などが適用されている。しかし
ながら、格子不整が大きいほど中間遷移層を厚くする必
要があり、このためこの中間遷移層での電圧の降下が大
きくなるなど特性上の問題やデバイス製作上の障害を生
じるということが分った。
ディト層（中間遷移層）などが適用されている。しかし
ながら、格子不整が大きいほど中間遷移層を厚くする必
要があり、このためこの中間遷移層での電圧の降下が大
きくなるなど特性上の問題やデバイス製作上の障害を生
じるということが分った。
本発明の目的は、禁止帯幅の小さい光吸収層と禁止帯幅
の大きいキャリア増倍層を分離した構造のＡＰＤであっ
て、上記問題点を解消したアバランシェホトダイオード
を提供することにある。
の大きいキャリア増倍層を分離した構造のＡＰＤであっ
て、上記問題点を解消したアバランシェホトダイオード
を提供することにある。
上ｄピ目的を達成するため、本発明では、理論的、及び
実験的に効果が示されている超格子を用いることにより
格子定数の合わない半導体間を結晶成長させることを特
徴とする。超格子とは２つの異なる半導体の薄膜を交互
に積層した構造のことである。この超格子は分子線エピ
タキシー（ＭＢＥｌ法、有機金属を用いた気相成長（Ｍ
Ｏ−ＣＶＤ）法等により形成される。
実験的に効果が示されている超格子を用いることにより
格子定数の合わない半導体間を結晶成長させることを特
徴とする。超格子とは２つの異なる半導体の薄膜を交互
に積層した構造のことである。この超格子は分子線エピ
タキシー（ＭＢＥｌ法、有機金属を用いた気相成長（Ｍ
Ｏ−ＣＶＤ）法等により形成される。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
第１図の実施例では光吸収層となる禁止帯幅の小さい半
導体）−をＱｅ、キャリア増倍層となる禁止帯幅の大き
い半導体層を８ｉとしている。
導体）−をＱｅ、キャリア増倍層となる禁止帯幅の大き
い半導体層を８ｉとしている。
第１図において、１はｎ＋型シリコン基板（厚み：１５
０〜２００μｍ）、２はｐ型シリコン′（３μｍ）、３
はＳＩとＧｅからなる超格子層（０，０３μｍ）４はｐ
型ゲルマニウム（３μｍ）、５はｐ０型ゲルマニウム（
１μｍ）、６は８ｉ０ｚ（０，８μｍ）、７＊８はオー
ミック電極、９は反射防止膜である。
０〜２００μｍ）、２はｐ型シリコン′（３μｍ）、３
はＳＩとＧｅからなる超格子層（０，０３μｍ）４はｐ
型ゲルマニウム（３μｍ）、５はｐ０型ゲルマニウム（
１μｍ）、６は８ｉ０ｚ（０，８μｍ）、７＊８はオー
ミック電極、９は反射防止膜である。
以下に製造方法の概略を示す。
ｎ０型シリコン基板１上に周知の分子線エピタキシャル
法によって、３μｍのｐ型シリコン２．０．０３ｐｍの
ＳｔとＱｅからなる超格子３．３μｍのｐｍゲルマニウ
ム４．１μｍのｐ“型ゲルマニウム５を連続成長させる
。この後周知のエツチング法によシシリコン基板までメ
サエッチングを行なう。次に、周知のＣＶＤ法により５
ｉＯｚパツシベーシヨン膜６を形成し、引き続いて５ｉ
ｆｔ膜６の熱処理を行なう。さらに、周知のエツチング
液を用いて、不要部の５ｉＯｚ膜を除去後、反射防止膜
９およびオーミック電極７及び８を形成する。
法によって、３μｍのｐ型シリコン２．０．０３ｐｍの
ＳｔとＱｅからなる超格子３．３μｍのｐｍゲルマニウ
ム４．１μｍのｐ“型ゲルマニウム５を連続成長させる
。この後周知のエツチング法によシシリコン基板までメ
サエッチングを行なう。次に、周知のＣＶＤ法により５
ｉＯｚパツシベーシヨン膜６を形成し、引き続いて５ｉ
ｆｔ膜６の熱処理を行なう。さらに、周知のエツチング
液を用いて、不要部の５ｉＯｚ膜を除去後、反射防止膜
９およびオーミック電極７及び８を形成する。
本実施例による超格子を用い７’ＣＡＰＤは長波長ＡＰ
Ｄとして現在検討されているＧｅＡＰＤ及びＩｎＧａＡ
ｓＡＰＤを超える性能を持つ。
Ｄとして現在検討されているＧｅＡＰＤ及びＩｎＧａＡ
ｓＡＰＤを超える性能を持つ。
ＧｅＡＰＤと比較した場合、増倍層がシリコンであるた
め暗電流の増倍を低減でき、Ｓｉは電子と正孔のイオン
化係数の差が大きいため低雑音化が可能となる。
め暗電流の増倍を低減でき、Ｓｉは電子と正孔のイオン
化係数の差が大きいため低雑音化が可能となる。
また、本発明の素子は増倍雑音が小さいためＩ ｎＧａ
Ａｓ Ａ Ｐ Ｄと比較した場合、ゲルマニウムの分光
感度が減少する１、５５μｍにおいても、最適増倍率が
ＩｎＧａＡｓ Ａ Ｐ Ｄに比べて約１０倍とれる。こ
のため、最小受信レベルをＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ５ＡＰ
Ｄに比べて低くすることが可能になる。
Ａｓ Ａ Ｐ Ｄと比較した場合、ゲルマニウムの分光
感度が減少する１、５５μｍにおいても、最適増倍率が
ＩｎＧａＡｓ Ａ Ｐ Ｄに比べて約１０倍とれる。こ
のため、最小受信レベルをＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ５ＡＰ
Ｄに比べて低くすることが可能になる。
第２図はＱｅとＳｔの超格子を用いたブＶ−す型ＡＰＤ
を示す。２１はｐ型（）ｅ基板（キャリア濃度： １０
′８〜１０” ｃｍ−” ）、２２はｐ型（）ｅ光吸収
層（キャリア濃度＝３〜５ｘ１０１４ｃｒｒ１−８）、
２３はＧｅとＳｉより成る超格子、２４はｐ型Ｓｉキャ
リア増倍層（キャリア濃度：１０”〜１０”ｃｒｎ−”
）、２５はｎ＋両型５ｉｓイオン注入人層、２６はｎ型
Ｓｉイオン注入層（ガードリング）、２７はＰ ＲＧ
／ Ｓ ｉ Ｏ＊パッシベーション膜、２８はＳｉＮｘ
反射防止膜、２９・２０はオーミック電極Ａｔである。
を示す。２１はｐ型（）ｅ基板（キャリア濃度： １０
′８〜１０” ｃｍ−” ）、２２はｐ型（）ｅ光吸収
層（キャリア濃度＝３〜５ｘ１０１４ｃｒｒ１−８）、
２３はＧｅとＳｉより成る超格子、２４はｐ型Ｓｉキャ
リア増倍層（キャリア濃度：１０”〜１０”ｃｒｎ−”
）、２５はｎ＋両型５ｉｓイオン注入人層、２６はｎ型
Ｓｉイオン注入層（ガードリング）、２７はＰ ＲＧ
／ Ｓ ｉ Ｏ＊パッシベーション膜、２８はＳｉＮｘ
反射防止膜、２９・２０はオーミック電極Ａｔである。
以下に製造方法の概略を示す。
ｐ型Ｇｅ基板２１上に分子線エピタキシー法あるいはＭ
Ｏ−ＣＶＤ法を用い、ｐ型Ｇｅ層２２、ＧｅとＳｉの超
格子２３、ｐ壓５ｉ２４を連続成長させる。次に周知の
イオン注入技術を用い、Ａｓイオン注入を２回に分けて
行なう。この後、Ｎ３雰囲気中で８００ｔＺ’、１０〜
２０分のアニールを行ない０１層２５．１層２６を形成
する。次に周知のＣＶＤ法によりＰ ８ Ｇ／ ８ ｉ
（ｈパッシベーション膜２７を形成し、周知のエツチ
ング技術を用いて、所定の部分を残してエツチングを行
なう。次に、ＳｉＮｘ反射防止膜２８を周知のＣＶＤ法
を用いて被着し、周知のエツチング技術を用いて所定の
パターンを形成する。最後に周知の方法を用いてオーミ
ック電極２９．２０を形成する。
Ｏ−ＣＶＤ法を用い、ｐ型Ｇｅ層２２、ＧｅとＳｉの超
格子２３、ｐ壓５ｉ２４を連続成長させる。次に周知の
イオン注入技術を用い、Ａｓイオン注入を２回に分けて
行なう。この後、Ｎ３雰囲気中で８００ｔＺ’、１０〜
２０分のアニールを行ない０１層２５．１層２６を形成
する。次に周知のＣＶＤ法によりＰ ８ Ｇ／ ８ ｉ
（ｈパッシベーション膜２７を形成し、周知のエツチ
ング技術を用いて、所定の部分を残してエツチングを行
なう。次に、ＳｉＮｘ反射防止膜２８を周知のＣＶＤ法
を用いて被着し、周知のエツチング技術を用いて所定の
パターンを形成する。最後に周知の方法を用いてオーミ
ック電極２９．２０を形成する。
本実施例によれば、Ｓｌ接合のプＶ−す構造を採用して
いるため、素子の信頼性に関してもｓｉと同程度の性能
が期待される。
いるため、素子の信頼性に関してもｓｉと同程度の性能
が期待される。
第３図に電界緩和層としてｐ型Ｓｉ層１５を設けた実施
例を示す。
例を示す。
３１はｐ型Ｇｅ基板、３２はｐ型Ｇｅ光吸収層、３３は
ＱｅとＳｉより成る超格子、３４はｐ型８ｉキャリア増
倍層、３５はｐ型ＳｉＢイオン注入層、３６はｎ＋型５
ｉＡｓイオン注入層、３７はｎＷｓｉＡｓイオン注入層
、３８はＰＳＧ／Ｓｉｇｈパッシベーション膜、３９は
ＳｉＮｘ反射防止膜、４０．３０はオーミック電極であ
る。
ＱｅとＳｉより成る超格子、３４はｐ型８ｉキャリア増
倍層、３５はｐ型ＳｉＢイオン注入層、３６はｎ＋型５
ｉＡｓイオン注入層、３７はｎＷｓｉＡｓイオン注入層
、３８はＰＳＧ／Ｓｉｇｈパッシベーション膜、３９は
ＳｉＮｘ反射防止膜、４０．３０はオーミック電極であ
る。
製造方法はイオン注入工程にｐ型Ｂ注入が追加される以
外は第２図と同様である。この実施例においても第１図
、第２図の実施例と同様の効果を得られる。
外は第２図と同様である。この実施例においても第１図
、第２図の実施例と同様の効果を得られる。
尚、実施例においては、光吸収層にＧｅ、キャリア増倍
層にＳｉを用いたが、これに限定されるものではなく化
合物半導体である場合でも同様の効果を得ることができ
る。例えば、光吸収層にＧ ａ Ａ ｓ 、キャリア増
倍層にＱａＡｔＡｓ を用いても良い。
層にＳｉを用いたが、これに限定されるものではなく化
合物半導体である場合でも同様の効果を得ることができ
る。例えば、光吸収層にＧ ａ Ａ ｓ 、キャリア増
倍層にＱａＡｔＡｓ を用いても良い。
本発明によれば、格子定数の合わない様々な半導体材料
を用いて光吸収層及びギヤリア増倍層が形成されｆｃＡ
ＰＤの特性等を低下させることなく作製することができ
る。
を用いて光吸収層及びギヤリア増倍層が形成されｆｃＡ
ＰＤの特性等を低下させることなく作製することができ
る。
第１図は本発明の一実施例であるメサ型ＡＰＤの断面図
、第２図、第３図はプレーナ型ＡＰＤの断面図である。 ■・・・ｎ＋型シリコン基板、２・・・ｐ型シリコン、
３・・・Ｇｅ！ Ｓ ＩＩ −ｘ歪み入り超格子、４・
・・ｐ型ゲルマニウム、５・・・ｐ＋型ゲルマニウム、
６・・・８ｉＣｈパツシベーシヨン膜、７．８・・・オ
ーミック電極（Ａｔ）、９・・・反射防止膜（ＳｉＣｈ
）。
、第２図、第３図はプレーナ型ＡＰＤの断面図である。 ■・・・ｎ＋型シリコン基板、２・・・ｐ型シリコン、
３・・・Ｇｅ！ Ｓ ＩＩ −ｘ歪み入り超格子、４・
・・ｐ型ゲルマニウム、５・・・ｐ＋型ゲルマニウム、
６・・・８ｉＣｈパツシベーシヨン膜、７．８・・・オ
ーミック電極（Ａｔ）、９・・・反射防止膜（ＳｉＣｈ
）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一方の導電形の第１の半導体層と、該第１の半導体
層上に形成された一方の導電形の第２の半導体層と、該
第２の半導体層上に形成され、かつ第１の半導体層より
も禁止帯幅の大きい一方の導電形の第３の半導体層と、
該第３の半導体層上に形成された他方の導電形の第４の
半導体層を有し、前記第２の半導体層が超格子により構
成されたことを特徴とするアバランシエホトダイオード
。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記第４の半導体
層は第３の半導体層に不純物導入することにより形成し
たものであることを特徴とするアバランシエホトダイオ
ード。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項において、前記第
１の半導体層をＧｅ、第２の半導体層をＧｅとＳｉ、第
３の半導体層をＳｉとしたことを特徴とするアバランシ
エホトダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60066467A JPS61226973A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | アバランシエホトダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60066467A JPS61226973A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | アバランシエホトダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61226973A true JPS61226973A (ja) | 1986-10-08 |
Family
ID=13316611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60066467A Pending JPS61226973A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | アバランシエホトダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61226973A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62128183A (ja) * | 1985-11-18 | 1987-06-10 | エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション | 歪導入領域をもつデバイス |
| JPS639162A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-14 | アメリカン テレフォン アンド テレグラフ カムパニー | 超格子を含む半導体デバイス及びその制御法 |
| JPS6455859A (en) * | 1987-08-27 | 1989-03-02 | Mitsubishi Electric Corp | Superlattice image sensing |
| US5281844A (en) * | 1991-04-18 | 1994-01-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Avalanche photodiode |
| KR101025186B1 (ko) | 2002-12-10 | 2011-03-31 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | 거친 환경에 사용하기 위한 애벌런치 포토다이오드 |
| GB2454121B (en) * | 2006-07-20 | 2011-07-27 | Intel Corp | Semi-planar avalanche photodiode |
| US8338857B2 (en) | 2005-06-28 | 2012-12-25 | Intel Corporation | Germanium/silicon avalanche photodetector with separate absorption and multiplication regions |
| JPWO2019049718A1 (ja) * | 2017-09-06 | 2020-02-27 | 日本電信電話株式会社 | アバランシェフォトダイオードおよびその製造方法 |
-
1985
- 1985-04-01 JP JP60066467A patent/JPS61226973A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS62128183A (ja) * | 1985-11-18 | 1987-06-10 | エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション | 歪導入領域をもつデバイス |
| JPS639162A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-14 | アメリカン テレフォン アンド テレグラフ カムパニー | 超格子を含む半導体デバイス及びその制御法 |
| JPS6455859A (en) * | 1987-08-27 | 1989-03-02 | Mitsubishi Electric Corp | Superlattice image sensing |
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| US5346837A (en) * | 1991-04-18 | 1994-09-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of making avalanche photodiode |
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