JPS61289678A - アバランシユ・ホトダイオ−ド - Google Patents
アバランシユ・ホトダイオ−ドInfo
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- JPS61289678A JPS61289678A JP60132512A JP13251285A JPS61289678A JP S61289678 A JPS61289678 A JP S61289678A JP 60132512 A JP60132512 A JP 60132512A JP 13251285 A JP13251285 A JP 13251285A JP S61289678 A JPS61289678 A JP S61289678A
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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
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- H01L31/1075—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 in which the active layers, e.g. absorption or multiplication layers, form an heterostructure, e.g. SAM structure
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
１μ−を越える波長の光信号を受けるアバランシェ・ホ
トダイオードにおいて、 シリコンの格子定数に対して整数比をなす格子定数を有
するｍ−ｖ族混晶半導体を光吸収層に用い、キャリア増
倍層をシリコンにすることにより、出力信号の低雑音化
を図ったものである。
トダイオードにおいて、 シリコンの格子定数に対して整数比をなす格子定数を有
するｍ−ｖ族混晶半導体を光吸収層に用い、キャリア増
倍層をシリコンにすることにより、出力信号の低雑音化
を図ったものである。
本発明は、１μ−を越える波長の光信号を受けるアバラ
ンシュ・ホトダイオード（Ａ Ｐ Ｄ）の構成に関す。
ンシュ・ホトダイオード（Ａ Ｐ Ｄ）の構成に関す。
ＡＰＤは、高感度や高速応答の特性を有することから光
通信などの光信号受信素子として多用されるようになっ
てきた。
通信などの光信号受信素子として多用されるようになっ
てきた。
特に、長距離光通信においては、光ファイバの特性から
光信号の波長に１μ鋼を越えた１、３または１．５５μ
謡が選ばれているが、この光信号を受けるＡＰＤには出
力信号の低雑音化が望まれている。
光信号の波長に１μ鋼を越えた１、３または１．５５μ
謡が選ばれているが、この光信号を受けるＡＰＤには出
力信号の低雑音化が望まれている。
第２図は上記１μ園を越える波長の光信号を受ける従来
のＡＰＤ例の側断面図である。
のＡＰＤ例の側断面図である。
同図において、１はｎ型インジウム燐（ＩｎＰ）の基板
、２はｎ型１ｎＰのバッファ層、３は混晶なるガリウム
インジウム砒素（ＧａｌｎＡｓ）の光吸収層、４はｎ型
１ｎＰのキャリア増倍層で、２〜４は基板１上に順次エ
ピタキシャル成長してなっている。また、５はキャリア
増倍層４にｐ全不純物を導入してｐ型に形成した逆導電
型領域、６は逆導電型領域５の周辺部に不純物濃度を逆
導電型領域５より薄く導入してｐ型に形成したガードリ
ング、７は窒化シリコン（Ｓｉ３ Ｎａ ）の絶縁層、
８と９は逆導電型領域５と基板１のそれぞれにオーミッ
ク接触する金属の電極である。
、２はｎ型１ｎＰのバッファ層、３は混晶なるガリウム
インジウム砒素（ＧａｌｎＡｓ）の光吸収層、４はｎ型
１ｎＰのキャリア増倍層で、２〜４は基板１上に順次エ
ピタキシャル成長してなっている。また、５はキャリア
増倍層４にｐ全不純物を導入してｐ型に形成した逆導電
型領域、６は逆導電型領域５の周辺部に不純物濃度を逆
導電型領域５より薄く導入してｐ型に形成したガードリ
ング、７は窒化シリコン（Ｓｉ３ Ｎａ ）の絶縁層、
８と９は逆導電型領域５と基板１のそれぞれにオーミッ
ク接触する金属の電極である。
このＡＰＤは、電極８と９との間に電極８を負側にした
電圧が印加された状態で図上上方から光信号１０が入射
すると、光吸収層３で発生したキャリア（正孔）が、キ
ャリア増倍層４における逆導電型領域５が形成するＰ−
Ｎ接合の下部で増倍されて、高感度の光−電気変換機能
を示す。
電圧が印加された状態で図上上方から光信号１０が入射
すると、光吸収層３で発生したキャリア（正孔）が、キ
ャリア増倍層４における逆導電型領域５が形成するＰ−
Ｎ接合の下部で増倍されて、高感度の光−電気変換機能
を示す。
この隙、電気的出力信号には雑音が含まれるが、キャリ
ア増倍層４の材料がこの雑音レベルを左右する要因の一
つになっている。
ア増倍層４の材料がこの雑音レベルを左右する要因の一
つになっている。
上記ＡＰＤにおいては、受ける光信号の波長から光吸収
層３の材料にＧａ１ｎＡｓが選ばれており、その上にエ
ピタキシャル成長する都合からキャリア増倍層４の材料
がＩｎＰになっている。
層３の材料にＧａ１ｎＡｓが選ばれており、その上にエ
ピタキシャル成長する都合からキャリア増倍層４の材料
がＩｎＰになっている。
一般にキャリア増倍層の材料のイオン化率比が大きくな
るほど上記雑音レベルが小さくなると言われている。
るほど上記雑音レベルが小さくなると言われている。
そして、波長が１μ−より短い光信号を受けるものであ
るが、ＩｎＰよりイオン化率比の大きな材料であるシリ
コン（Ｓｔ）のキャリア増倍層を有する５ｉ−ＡＰＤの
雑音レベルが、上記ＡＰＤの数分の−であることから見
れば、上記ＡＰＤは雑音レベルが高いと指摘される。
るが、ＩｎＰよりイオン化率比の大きな材料であるシリ
コン（Ｓｔ）のキャリア増倍層を有する５ｉ−ＡＰＤの
雑音レベルが、上記ＡＰＤの数分の−であることから見
れば、上記ＡＰＤは雑音レベルが高いと指摘される。
第１図は本発明によるＡ、ＰＤ実施例の側断面図である
。
。
上記問題点は、第１図に示される如く、光吸収層１３が
シリコンの格子定数に対して整数比をなす格子定数を有
するｍ−ｖ族混晶半導体からなり、光吸収層１３上に形
成されるキャリア増倍層１４がＳＩからなる本発明のＡ
ＰＤによって解決される。
シリコンの格子定数に対して整数比をなす格子定数を有
するｍ−ｖ族混晶半導体からなり、光吸収層１３上に形
成されるキャリア増倍層１４がＳＩからなる本発明のＡ
ＰＤによって解決される。
上記光吸収層１３と上記キャリア増倍層１４は、それぞ
れの格子定数が整数比をなすので、両者をエピタキシャ
ルに形成することが可能である。
れの格子定数が整数比をなすので、両者をエピタキシャ
ルに形成することが可能である。
そしてキャリア増倍層１４がＳｔで形成されるため、本
ＡＰＤの出力信号の雑音レベルは先に述べた理由により
従来例より低くなる。
ＡＰＤの出力信号の雑音レベルは先に述べた理由により
従来例より低くなる。
以下、第１図を用い実施例について説明する。
同図において、１１はｐ型ガリウムアンチモン（ＧａＳ
ｂ）の基板、１２は混晶にして組成比が連続的に変化す
るｐ型アルミニウム・ガリウム・インジウム・アンチモ
ン（Ａｌｘ Ｇａｙ Ｉｎ１−）（−ｙＳｂ）のバッフ
ァ層、１３は混晶なるｐ型アルミニウム・インジウム・
アンチモン（ＡｌｘＩｎ、、Ｓｂ％但しＸ−０，４２）
の光吸収層、１４はｐ型Ｓｔのキャリア増倍層で、１２
〜１４は基板１１上に順次エピタキシャル成長してなっ
ている。また、１５はキャリア増倍層１４にｎ型不純物
を導入してｎ型に形成した逆導電型領域、１６は逆・導
電型領域１５の周辺部に不純物濃度を逆導電型領域１５
より薄く導入してｎ型に形成したガードリング、１７は
Ｓｉ２Ｈ４の絶縁層、１８と１９は逆導電型類・域１５
と基板１１のそれぞれにオーミック接触する金属の電極
である。
ｂ）の基板、１２は混晶にして組成比が連続的に変化す
るｐ型アルミニウム・ガリウム・インジウム・アンチモ
ン（Ａｌｘ Ｇａｙ Ｉｎ１−）（−ｙＳｂ）のバッフ
ァ層、１３は混晶なるｐ型アルミニウム・インジウム・
アンチモン（ＡｌｘＩｎ、、Ｓｂ％但しＸ−０，４２）
の光吸収層、１４はｐ型Ｓｔのキャリア増倍層で、１２
〜１４は基板１１上に順次エピタキシャル成長してなっ
ている。また、１５はキャリア増倍層１４にｎ型不純物
を導入してｎ型に形成した逆導電型領域、１６は逆・導
電型領域１５の周辺部に不純物濃度を逆導電型領域１５
より薄く導入してｎ型に形成したガードリング、１７は
Ｓｉ２Ｈ４の絶縁層、１８と１９は逆導電型類・域１５
と基板１１のそれぞれにオーミック接触する金属の電極
である。
上記エピタキシャル成長において、基板１１を形成する
ＧａＳｂと光吸収層３を形成するＡＩＸ Ｉｎ、−１（
Ｓｂ （Ｘ−０，４２）とでは格子定数が異なるため、
バッファ層１２を形成するＡｌｘＧａｙ Ｉｎ１−ｘ−
ｙＳｂの基板１１との接合部ではＸ−０１Ｙ−１、光吸
収層１３との接合部ではＸ−０，４２、ｙ−ｏとし、そ
の間は例えばＹ−１−２，３８１Ｘの関係になるように
ＸとＹとを連続的に変化させである。また、キャリア増
倍層１４を形成するＳｉは、その格子定数（５，４３人
）が光吸収層１３を形成するＡＩＸ Ｉｎｌ−１（Ｓｂ
（Ｘ−０，４２）の格子定数（６，３３５人）と６：
７の関係にあり、エピタキシィが確保されている。そし
てこれらの成長は、公知の方法例えば分子線結晶成長法
（ＭＢＥ法）または有機金属化学気相成長法（ＭＯ−Ｃ
ＶＤ法）などによって可能である。
ＧａＳｂと光吸収層３を形成するＡＩＸ Ｉｎ、−１（
Ｓｂ （Ｘ−０，４２）とでは格子定数が異なるため、
バッファ層１２を形成するＡｌｘＧａｙ Ｉｎ１−ｘ−
ｙＳｂの基板１１との接合部ではＸ−０１Ｙ−１、光吸
収層１３との接合部ではＸ−０，４２、ｙ−ｏとし、そ
の間は例えばＹ−１−２，３８１Ｘの関係になるように
ＸとＹとを連続的に変化させである。また、キャリア増
倍層１４を形成するＳｉは、その格子定数（５，４３人
）が光吸収層１３を形成するＡＩＸ Ｉｎｌ−１（Ｓｂ
（Ｘ−０，４２）の格子定数（６，３３５人）と６：
７の関係にあり、エピタキシィが確保されている。そし
てこれらの成長は、公知の方法例えば分子線結晶成長法
（ＭＢＥ法）または有機金属化学気相成長法（ＭＯ−Ｃ
ＶＤ法）などによって可能である。
このＡＰＤは、光吸収層１３がＡＩＸ Ｉｎ１−ｙｓｂ
（Ｘ −０，４２）で形成されるため、波長が１．６
５μ−までの光信号ｌＯでキャリアを発生する。そして
、キャリア増倍層がＳｉで形成されるため、増倍するキ
ャリアが従来例の正孔から電子に変わり電極１８の印加
電圧が正側になるが、従来例と同様に作動して高感度の
光−電気変換機能を示す。
（Ｘ −０，４２）で形成されるため、波長が１．６
５μ−までの光信号ｌＯでキャリアを発生する。そして
、キャリア増倍層がＳｉで形成されるため、増倍するキ
ャリアが従来例の正孔から電子に変わり電極１８の印加
電圧が正側になるが、従来例と同様に作動して高感度の
光−電気変換機能を示す。
換言すればこのＡＰＤは、長距離光通信に使用される光
信号（波長が１．３または１．５５μｍ）を受光帯域に
含みながら、キャリア増倍層１４が従来例のＩｎＰから
Ｓｉに変わっているため、出力信号に含まれる雑音レベ
ルは従来例の数分の−になっている。
信号（波長が１．３または１．５５μｍ）を受光帯域に
含みながら、キャリア増倍層１４が従来例のＩｎＰから
Ｓｉに変わっているため、出力信号に含まれる雑音レベ
ルは従来例の数分の−になっている。
上記実施例では光吸収層１３をＡｌｘ ｌ１ｂ−ｘＳｂ
（Ｘ −０，４２）にしであるが、格子定数がＳｔの
格子定数と７：６ （上記実施例と同様）の関係にある
ガリウム・インジウム・アンチモン（Ｇａｘ Ｉｎ１−
Ｘｓｂ％但しＸ−０，３９）にすることも出来る。この
場合のバッファ層１２にはＧａｙ Ｉｎ１−ｙＳｂ （
Ｙ −１からＹ−０，３９まで連続的に変化させる）を
用いれば良い、この場合の受光帯域は３μ鍋まで拡大さ
れる。
（Ｘ −０，４２）にしであるが、格子定数がＳｔの
格子定数と７：６ （上記実施例と同様）の関係にある
ガリウム・インジウム・アンチモン（Ｇａｘ Ｉｎ１−
Ｘｓｂ％但しＸ−０，３９）にすることも出来る。この
場合のバッファ層１２にはＧａｙ Ｉｎ１−ｙＳｂ （
Ｙ −１からＹ−０，３９まで連続的に変化させる）を
用いれば良い、この場合の受光帯域は３μ鍋まで拡大さ
れる。
以上説明したように、本発明の構成によれば、１μｍを
越える波長の光信号を受けるアバランシェ・ホトダイオ
ードにおいて、キャリア増倍層をＳｔで形成することが
出来て出力信号の低雑音化が図られ、光信号受信素子と
して従来より優れたＡＰＤの提供を可能にさせる効果が
ある。
越える波長の光信号を受けるアバランシェ・ホトダイオ
ードにおいて、キャリア増倍層をＳｔで形成することが
出来て出力信号の低雑音化が図られ、光信号受信素子と
して従来より優れたＡＰＤの提供を可能にさせる効果が
ある。
第１図は本発明によるＡＰＤ実施例の側断面図、第２図
は従来のＡＰＤ例の側断面図、である。 図において、 １．１１は基板、 ２．１２はバッファ層、 ３．１３は光吸収層、 ４．１４はキャリア増倍層、 ５．１５は逆導電型領域、 ６．１６はガードリング、 ７．１７は絶縁層、 ８．９．１８．１９は電極、 １０は光信号、である。 亭１ 口 イツｊ／ｌイ野り前ｉ閃 茅 ２ ｎ
は従来のＡＰＤ例の側断面図、である。 図において、 １．１１は基板、 ２．１２はバッファ層、 ３．１３は光吸収層、 ４．１４はキャリア増倍層、 ５．１５は逆導電型領域、 ６．１６はガードリング、 ７．１７は絶縁層、 ８．９．１８．１９は電極、 １０は光信号、である。 亭１ 口 イツｊ／ｌイ野り前ｉ閃 茅 ２ ｎ
Claims (1)
- 光吸収層（１３）がシリコンの格子定数に対して整数比
をなす格子定数を有するIII−Ｖ族混晶半導体からなり
、該光吸収層（１３）上に形成されるキャリア増倍層（
１４）がシリコンからなることを特徴とするアバランシ
ュ・ホトダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60132512A JPS61289678A (ja) | 1985-06-18 | 1985-06-18 | アバランシユ・ホトダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60132512A JPS61289678A (ja) | 1985-06-18 | 1985-06-18 | アバランシユ・ホトダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61289678A true JPS61289678A (ja) | 1986-12-19 |
Family
ID=15083072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60132512A Pending JPS61289678A (ja) | 1985-06-18 | 1985-06-18 | アバランシユ・ホトダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61289678A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4974061A (en) * | 1987-08-19 | 1990-11-27 | Nec Corporation | Planar type heterostructure avalanche photodiode |
| JPH06334168A (ja) * | 1993-03-26 | 1994-12-02 | Hitachi Ltd | 半導体素子 |
| JPH07202254A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-04 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| USRE41336E1 (en) | 1995-01-31 | 2010-05-18 | Opnext Japan, Inc | Fabrication method for algainnpassb based devices |
| JP2011171486A (ja) * | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 赤外線センサ |
-
1985
- 1985-06-18 JP JP60132512A patent/JPS61289678A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4974061A (en) * | 1987-08-19 | 1990-11-27 | Nec Corporation | Planar type heterostructure avalanche photodiode |
| JPH06334168A (ja) * | 1993-03-26 | 1994-12-02 | Hitachi Ltd | 半導体素子 |
| JPH07202254A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-04 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| USRE41336E1 (en) | 1995-01-31 | 2010-05-18 | Opnext Japan, Inc | Fabrication method for algainnpassb based devices |
| JP2011171486A (ja) * | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 赤外線センサ |
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