JPS6199389A - 半導体光検出器 - Google Patents
半導体光検出器Info
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- JPS6199389A JPS6199389A JP59220748A JP22074884A JPS6199389A JP S6199389 A JPS6199389 A JP S6199389A JP 59220748 A JP59220748 A JP 59220748A JP 22074884 A JP22074884 A JP 22074884A JP S6199389 A JPS6199389 A JP S6199389A
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- gate
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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
- H01L31/112—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor
- H01L31/1127—Devices with PN heterojunction gate
- H01L31/1129—Devices with PN heterojunction gate the device being a field-effect phototransistor
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体光検出器に関するもので、産業上、光
通信等の分野に広く利用されるものである。
通信等の分野に広く利用されるものである。
従来、光通信用の光検出器としては、ｐｉｎホトダイオ
ード、アバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）等が利用
されている、また、最近ヘテロ接合ホトト、：７ンジス
タ（ＨＰＴ）、モジニレ−テッド・バリア・フ第１・ダ
イ゛オード（ＭｏｄｕＬａｔｅｄ−ＢａｒｒｔｅｒＰｈ
ｏｔｏｄｉｏｄｅＭＢＰ）、 マンヨリ１イ ・キ。
ード、アバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）等が利用
されている、また、最近ヘテロ接合ホトト、：７ンジス
タ（ＨＰＴ）、モジニレ−テッド・バリア・フ第１・ダ
イ゛オード（ＭｏｄｕＬａｔｅｄ−ＢａｒｒｔｅｒＰｈ
ｏｔｏｄｉｏｄｅＭＢＰ）、 マンヨリ１イ ・キ。
ヤリアφキャメル・ダイオード（Ｍａｊｕｒｉｔｙ Ｃ
ａｒｒｉｅｒ ＣａｍｅｌＤｉｏｄｅ）トライアンギー
Ｌラー・ノくリア・フォトダイオード（Ｔｒｉａｈｇｕ
ｌａｒ １３ａｒｒｉｅｒ Ｐｈｏｔ、ｏｄｉ−ｏｄｅ
、 Ｔ Ｂ Ｐ ）等の新しい半導体検出器の開発も進
められている。
ａｒｒｉｅｒ ＣａｍｅｌＤｉｏｄｅ）トライアンギー
Ｌラー・ノくリア・フォトダイオード（Ｔｒｉａｈｇｕ
ｌａｒ １３ａｒｒｉｅｒ Ｐｈｏｔ、ｏｄｉ−ｏｄｅ
、 Ｔ Ｂ Ｐ ）等の新しい半導体検出器の開発も進
められている。
光通信用の光検出器の特性としては、高速、高光感度、
低雑斤等が要求される。従来、光通信に利用されている
ｐ１ｎホトダイオードは、８７Ｎ比は高いが内部に増幅
機能がないため 、７！ＥＴ等との結合で用いられるこ
とが多く、また、ＡＰＤは、雑音が大きいという問題点
をそれぞれ有している。最近開発が進められているＨＰ
Ｔ、ＭＢＰ、マンヨリティ・キャリア・キャメル・ダイ
オード、ＴＢＦ等は、原理的には従来の・（イボーラホ
トトランジスタ（ＢＰＴ）の動作を発展させたものでる
り、いづれもベース内の電位分布は、電流の流れる方向
と垂直な面内においては均一であり、高周波利得は、ベ
ース抵抗成分によりて決まりている。りま夛、非常に薄
くなされたベース内におけるペース抵抗の値は非常に大
きな値であり、これによって高周波利得が制限されてし
まっている。本発明による半導体光検出器では、これら
の素子よシも、さらに特性の向上が望める。
低雑斤等が要求される。従来、光通信に利用されている
ｐ１ｎホトダイオードは、８７Ｎ比は高いが内部に増幅
機能がないため 、７！ＥＴ等との結合で用いられるこ
とが多く、また、ＡＰＤは、雑音が大きいという問題点
をそれぞれ有している。最近開発が進められているＨＰ
Ｔ、ＭＢＰ、マンヨリティ・キャリア・キャメル・ダイ
オード、ＴＢＦ等は、原理的には従来の・（イボーラホ
トトランジスタ（ＢＰＴ）の動作を発展させたものでる
り、いづれもベース内の電位分布は、電流の流れる方向
と垂直な面内においては均一であり、高周波利得は、ベ
ース抵抗成分によりて決まりている。りま夛、非常に薄
くなされたベース内におけるペース抵抗の値は非常に大
きな値であり、これによって高周波利得が制限されてし
まっている。本発明による半導体光検出器では、これら
の素子よシも、さらに特性の向上が望める。
以上述べた問題点を解決するために、本発明では、ゲー
トにヘテロ接合を有する静電誘導ホトトランジスタ（以
下Ｓ工ＰＴと略す）、またはペース内に非均−なヘテロ
接合を有するＢＰＴを提供する。即ち、８ ＩＰＴのゲ
ートとチャンネル内、またはＢＰＴのペース内の、電流
か流れる方向に垂直な面内に、ヘテロ接合を形成するか
または不純物密度分布を変えることにより、電位分布に
一定の周期で非均−な部分を設け、１！流が最も流れや
′すい部分の電位を静電誘導効果により制−することを
利用するものでらる。また、ソースもしくはエミッタに
ヘテ１ス接合を有する構造の光検出器も提供する。
トにヘテロ接合を有する静電誘導ホトトランジスタ（以
下Ｓ工ＰＴと略す）、またはペース内に非均−なヘテロ
接合を有するＢＰＴを提供する。即ち、８ ＩＰＴのゲ
ートとチャンネル内、またはＢＰＴのペース内の、電流
か流れる方向に垂直な面内に、ヘテロ接合を形成するか
または不純物密度分布を変えることにより、電位分布に
一定の周期で非均−な部分を設け、１！流が最も流れや
′すい部分の電位を静電誘導効果により制−することを
利用するものでらる。また、ソースもしくはエミッタに
ヘテ１ス接合を有する構造の光検出器も提供する。
第３図に、本発明によるゲートにヘテロ接合を有する５
ＩＦＴの模式的な断面構造図とボテンンヤル図を示す。
ＩＦＴの模式的な断面構造図とボテンンヤル図を示す。
第３図（ａ）は、ゲートにヘテロ接合を有する埋め込み
ゲート形５ＩＰＴの乍位素子４４造断面図、第５図（’
ｂ）は、第ｓ ｒ・４（ａ）のＡＡ′、ＢＢ’にｃ１？
うボテンンヤル図、第５図（Ｃ）は、ＱＥ ５ 図（ａ
） ｖ）Ｃσに活うボテ／／ヤル図である、第３図（＋
１）で３０１は、高不純物密度のｎ型ｔ４体で形成され
たソース領域、３０２及び３０４は、真性半導体ま九は
低不純物冨度のｎ型半導体で形成された高抵抗領域、３
０５は、高不純物密度のｎ型半導体で形成されたドレイ
ン領域、３０３は、真性半導体または低不純物１４；
Ｒのｎ型半導体で形成されたチャンネル領域、３０６は
、高不純物密度のｐ型半導体で形成されたゲート領域、
３１）は、ドレイン電極、５１２は、ソース電極である
。３ｊ ＯＧ”は、チャンネル領域中に生じるポテンシ
ャルの鞍部点パで（’鮫るン真のゲート点である。ｎ十
ソース領域３０１は。
ゲート形５ＩＰＴの乍位素子４４造断面図、第５図（’
ｂ）は、第ｓ ｒ・４（ａ）のＡＡ′、ＢＢ’にｃ１？
うボテンンヤル図、第５図（Ｃ）は、ＱＥ ５ 図（ａ
） ｖ）Ｃσに活うボテ／／ヤル図である、第３図（＋
１）で３０１は、高不純物密度のｎ型ｔ４体で形成され
たソース領域、３０２及び３０４は、真性半導体ま九は
低不純物冨度のｎ型半導体で形成された高抵抗領域、３
０５は、高不純物密度のｎ型半導体で形成されたドレイ
ン領域、３０３は、真性半導体または低不純物１４；
Ｒのｎ型半導体で形成されたチャンネル領域、３０６は
、高不純物密度のｐ型半導体で形成されたゲート領域、
３１）は、ドレイン電極、５１２は、ソース電極である
。３ｊ ＯＧ”は、チャンネル領域中に生じるポテンシ
ャルの鞍部点パで（’鮫るン真のゲート点である。ｎ十
ソース領域３０１は。
接地されていて、ｎ＋ドレイン領域５０５は、負荷抵抗
ＲＬ ５０Ｂを介してドレインバイアス電圧Ｖｏｏ ３
０９にバイアスされている。ゲート領域３０６は、開放
されているが、バイアスを加える回路もある一第５図に
示す構造では、♂ソース領域３０１、高抵抗領域３０２
．３０４、チャンネル領域５０５、ｎ＋ドレイン領域３
０５は、ガリウムヒ素（ＧＩＬＡ＠１）等の同一の半導
体材料で形成されているが、戸ゲート領域３０６は、ま
わシの領域よりもバンドギャップの大きな半導体材料、
例えばガリウム・アルミニウム・ヒ素（Ｇ ａ Ａ Ｉ
Ａ８）等で形成されている。
ＲＬ ５０Ｂを介してドレインバイアス電圧Ｖｏｏ ３
０９にバイアスされている。ゲート領域３０６は、開放
されているが、バイアスを加える回路もある一第５図に
示す構造では、♂ソース領域３０１、高抵抗領域３０２
．３０４、チャンネル領域５０５、ｎ＋ドレイン領域３
０５は、ガリウムヒ素（ＧＩＬＡ＠１）等の同一の半導
体材料で形成されているが、戸ゲート領域３０６は、ま
わシの領域よりもバンドギャップの大きな半導体材料、
例えばガリウム・アルミニウム・ヒ素（Ｇ ａ Ａ Ｉ
Ａ８）等で形成されている。
第５図（ｂ）において、実線Ａ Ａ’は、第５図（ＩＬ
）のＡ Ａ’に浴うポテンシャルであり、実線Ｂ Ｂ’
は、第３図（ＩＬ）のＢ Ｂ’に沿うボテンシャル図で
あル、５ｌＴ５図ｆｂｌ、（ｃ）にｓ、−イて、ＦｉＣ
５、Ｆｉｃｃ 。
）のＡ Ａ’に浴うポテンシャルであり、実線Ｂ Ｂ’
は、第３図（ＩＬ）のＢ Ｂ’に沿うボテンシャル図で
あル、５ｌＴ５図ｆｂｌ、（ｃ）にｓ、−イて、ＦｉＣ
５、Ｆｉｃｃ 。
ＫＣＧ’″、ＦｉＣＤは、それぞれ、１）＋／−ス領域
３０１、ｐ＋ゲグー領域３０６、真のゲート点が３１０
、ｎ＋ドレイン領域５０５での伝導帯のエネルギーを示
している。ま１．〕、Ｉ！！ｖｓ、 Ｅｖｃ 、 ＥＶ
Ｇ”、 Ｂｖｏは、それぞれ、＋１＋ソース領＠５ｏ１
、ｐ＋ゲグー領域５０６．７ｔのゲート点Ｇ＠３１０、
ｎ＋ドレイン領域３０５での価電子帯のエネルギーを
示している。ポテンシャル図中の点１）は、＋９ＩＰＴ
に光が照射された状態でのボテ／７ヤルである。
３０１、ｐ＋ゲグー領域３０６、真のゲート点が３１０
、ｎ＋ドレイン領域５０５での伝導帯のエネルギーを示
している。ま１．〕、Ｉ！！ｖｓ、 Ｅｖｃ 、 ＥＶ
Ｇ”、 Ｂｖｏは、それぞれ、＋１＋ソース領＠５ｏ１
、ｐ＋ゲグー領域５０６．７ｔのゲート点Ｇ＠３１０、
ｎ＋ドレイン領域３０５での価電子帯のエネルギーを
示している。ポテンシャル図中の点１）は、＋９ＩＰＴ
に光が照射された状態でのボテ／７ヤルである。
今、第５図（ａ）に示す／、’ −トにヘテロ接合を有
するＥＩＩＰＴの表面から、侵入深さが高抵抗領域３０
２％３０３，３０４の厚み程度の波長の光が入射したと
する。この入射光によりＳ工ＰＴの高抵抗領域で電子−
正孔対が発生し、その発生した電Ｆ３２２は、電界によ
りｎ＋ドレイン領域に流れ、正孔５２５は、正・孔にと
ってポテンシャルがＱ ４ 低いケートヘテロ接合面に
蓄積される。第３図（ｂｌ、（（り中の両ｑ′は、蓄積
した正孔を示している、この蓄積した正孔（よりゲート
ヘテロ接合面のポテンシャルが低下する。このことによ
り、真のゲート点Ｇ° のポテンシャルも低下し ｎ＋
ソソー領域３０１からチャンネル領域５０３を通して電
子が注入される、以上のプロセスで光信号を増幅した電
流が流れる。この場合の増幅率は、入射フォトン数とソ
ース・ドレイン間を流れる電子の変化分の比で次式の様
に表わせる。
するＥＩＩＰＴの表面から、侵入深さが高抵抗領域３０
２％３０３，３０４の厚み程度の波長の光が入射したと
する。この入射光によりＳ工ＰＴの高抵抗領域で電子−
正孔対が発生し、その発生した電Ｆ３２２は、電界によ
りｎ＋ドレイン領域に流れ、正孔５２５は、正・孔にと
ってポテンシャルがＱ ４ 低いケートヘテロ接合面に
蓄積される。第３図（ｂｌ、（（り中の両ｑ′は、蓄積
した正孔を示している、この蓄積した正孔（よりゲート
ヘテロ接合面のポテンシャルが低下する。このことによ
り、真のゲート点Ｇ° のポテンシャルも低下し ｎ＋
ソソー領域３０１からチャンネル領域５０３を通して電
子が注入される、以上のプロセスで光信号を増幅した電
流が流れる。この場合の増幅率は、入射フォトン数とソ
ース・ドレイン間を流れる電子の変化分の比で次式の様
に表わせる。
（１）式で、Ｇはオプティカルゲイン、Δ、ＴＬは光が
入射したことによりソース・ドレイン間を流れる電流の
変化分、ｐｉは素子表面に照射される光エネルギー、η
は量子効率、νは入射光の振動数、ｈはプ２ンク定数、
ｑは単位電荷量である。オーダ／ゲート動作でのＳ工Ｐ
Ｔでは、光により発生する光電流が暗電流よシも小さい
極限においてオプティカルゲインＧは、最大値Ｇｈｘと
なる・Ｇｍｍｘはｔ近似°的に次式で表わせる。
入射したことによりソース・ドレイン間を流れる電流の
変化分、ｐｉは素子表面に照射される光エネルギー、η
は量子効率、νは入射光の振動数、ｈはプ２ンク定数、
ｑは単位電荷量である。オーダ／ゲート動作でのＳ工Ｐ
Ｔでは、光により発生する光電流が暗電流よシも小さい
極限においてオプティカルゲインＧは、最大値Ｇｈｘと
なる・Ｇｍｍｘはｔ近似°的に次式で表わせる。
Ｇ ｍｘ ＝ （ｒｍＡｒ、ン（（Ｄ βＧ）、’（Ｄ
シｔｐ）ｌ ・ｅｘＰ［（ｑ／Ｉ＋Ｔ）（Ｖｂ＋Ｇｓ
Ｖｂ山’５）ｌ−＝・＝［２１（４式でｎ＄ はｎ
＋ソソー領峨の電子密度、ＰＧはゲート領域の正孔′？
Ｈ度、Ｄカ は電子の拡散定数、Ｄ、は正孔の拡散定ａ
、Ｉ＋ｐは正孔の拡散距離、ＷＧ は実効的なチャン
ネル幅、Ｖｂ＋ｃｓｄ ｓゲートヘテロ接合面とｎ＋ソ
ソー領域間のポテンシャル、ｖｂｉｃｓは、＋１のゲー
ト点とｎ＋ソソー領域間のポテンシャルである。にはボ
ルツマン定数、Ｔは絶対温圧である。＄５図からも明ら
かな様に、ゲートヘテロ接合面に蓄積された正孔がｎ＋
ソース領域に拡散するときに越えるポテンシャルｖｂｔ
ｃｓに比べて、ｎ＋ソソー領域の電子がチャンネルに注
入される際に越えるポテンシャルＶｂｉｃ″Ｓはかなり
小さい、このため、■式中の指ｌｌｉ項は、非常に大き
な値を示し、 （ｈｎａｘも大きくなる、従来のベース
が単一な領域で構成さＩｔているＢＰＴ等と比較して、
ＯＵＴゲーグー造を有ｐするホトトラ／）スタでは、（
２）式の指数項倍だけオプティカルゲイ／が大きくなる
。また、オプティカルゲインＧの入射光エネルギーＰ１
依存性は、次式で表わせる。
シｔｐ）ｌ ・ｅｘＰ［（ｑ／Ｉ＋Ｔ）（Ｖｂ＋Ｇｓ
Ｖｂ山’５）ｌ−＝・＝［２１（４式でｎ＄ はｎ
＋ソソー領峨の電子密度、ＰＧはゲート領域の正孔′？
Ｈ度、Ｄカ は電子の拡散定数、Ｄ、は正孔の拡散定ａ
、Ｉ＋ｐは正孔の拡散距離、ＷＧ は実効的なチャン
ネル幅、Ｖｂ＋ｃｓｄ ｓゲートヘテロ接合面とｎ＋ソ
ソー領域間のポテンシャル、ｖｂｉｃｓは、＋１のゲー
ト点とｎ＋ソソー領域間のポテンシャルである。にはボ
ルツマン定数、Ｔは絶対温圧である。＄５図からも明ら
かな様に、ゲートヘテロ接合面に蓄積された正孔がｎ＋
ソース領域に拡散するときに越えるポテンシャルｖｂｔ
ｃｓに比べて、ｎ＋ソソー領域の電子がチャンネルに注
入される際に越えるポテンシャルＶｂｉｃ″Ｓはかなり
小さい、このため、■式中の指ｌｌｉ項は、非常に大き
な値を示し、 （ｈｎａｘも大きくなる、従来のベース
が単一な領域で構成さＩｔているＢＰＴ等と比較して、
ＯＵＴゲーグー造を有ｐするホトトラ／）スタでは、（
２）式の指数項倍だけオプティカルゲイ／が大きくなる
。また、オプティカルゲインＧの入射光エネルギーＰ１
依存性は、次式で表わせる。
Ｇ ＝Ｇｍａｘ（Ｐｉ（、／Ｐｉ）’−” ＝””””
”１３１（８）式で、 ｐ＋ｃは、光により励起される
正孔電流が暗電流と等しくなる入射光エネルギー、ｎは
定数で入射光強度が強い領域でのゲート−ソース間ヘテ
ロ接合ダイオードの飽和効果を反映するものでるる。ｌ
は、ゲート電圧の変化に対する真のゲート点Ｇ０の変化
率を表わす。（８）式から明らかな様に、８ ＺＰＴの
オプテづカルゲインＧは、入射光強度が弱い程、増加す
る傾向を示し、従来のＢＰＴやヘテロ接合ホトトランジ
スタとまったく異った特性を示す。
”１３１（８）式で、 ｐ＋ｃは、光により励起される
正孔電流が暗電流と等しくなる入射光エネルギー、ｎは
定数で入射光強度が強い領域でのゲート−ソース間ヘテ
ロ接合ダイオードの飽和効果を反映するものでるる。ｌ
は、ゲート電圧の変化に対する真のゲート点Ｇ０の変化
率を表わす。（８）式から明らかな様に、８ ＺＰＴの
オプテづカルゲインＧは、入射光強度が弱い程、増加す
る傾向を示し、従来のＢＰＴやヘテロ接合ホトトランジ
スタとまったく異った特性を示す。
また、Ｓ工ＰＴの応答速度は、次式の立ち上がりの時定
数τｒ で近似的に表わせる、τｒ −ｎｋＴ（Ｃｃｓ
＋（Ｉ＋μ） ＣＧＤＶ［ｑＪＬ（Ｐｉ／ＰＩＣ））
”’−”（４１（４）式でＣｃｓはｐ＋ゲグー領域とｎ
＋ソソー領域間の容量、ＣＯＤはｐ＋ゲグーとｎ＋ドレ
イン間の容量、μは５ＩＰＴの電圧増幅率、 ＪＬ
は光により励起された正孔電流密度である。ＳＸＴゲー
ト構造で鉱、ｎ＋ソース領域とｐ＋ゲグー領域、及びｎ
＋ドレイン領域とｐ＋ゲグー領域の間に高抵抗領域を狭
んでいて、また、ｐ＋ゲグーの接合面積と小さくできる
から、従来のＢＰＴ等と比較してＣ，ｓ、ＣＧＤを小さ
くできるから高速動作が実現でひる。
数τｒ で近似的に表わせる、τｒ −ｎｋＴ（Ｃｃｓ
＋（Ｉ＋μ） ＣＧＤＶ［ｑＪＬ（Ｐｉ／ＰＩＣ））
”’−”（４１（４）式でＣｃｓはｐ＋ゲグー領域とｎ
＋ソソー領域間の容量、ＣＯＤはｐ＋ゲグーとｎ＋ドレ
イン間の容量、μは５ＩＰＴの電圧増幅率、 ＪＬ
は光により励起された正孔電流密度である。ＳＸＴゲー
ト構造で鉱、ｎ＋ソース領域とｐ＋ゲグー領域、及びｎ
＋ドレイン領域とｐ＋ゲグー領域の間に高抵抗領域を狭
んでいて、また、ｐ＋ゲグーの接合面積と小さくできる
から、従来のＢＰＴ等と比較してＣ，ｓ、ＣＧＤを小さ
くできるから高速動作が実現でひる。
さらに、ＳＩＴ構造は、ゲート・ソース間の抵抗ｒ、が
小さいために、入力雑音抵抗が小さい。このため、Ｓ工
Ｔでは、従来のバイポーラトランジスタやＩＦ ＩＣＴ
と比較して雑音が小さい。つまり、ＳｎＴ構造をホトト
ランジスタに応用した場合、低雑音の光検出器が実現で
きる。
小さいために、入力雑音抵抗が小さい。このため、Ｓ工
Ｔでは、従来のバイポーラトランジスタやＩＦ ＩＣＴ
と比較して雑音が小さい。つまり、ＳｎＴ構造をホトト
ランジスタに応用した場合、低雑音の光検出器が実現で
きる。
さらに、第５図に示ｔゲート領域に比較的バンドギャッ
プの太き・デ半導体材料を用いたヘテロ接合Ｓ工ＰＴで
は、正孔の蓄積される領域かヘテロ接合面の狭い領域で
あるため１、少数の正孔で真のゲート点のポテンシャル
を制御できるからオプティカルゲインを大きくできる。
プの太き・デ半導体材料を用いたヘテロ接合Ｓ工ＰＴで
は、正孔の蓄積される領域かヘテロ接合面の狭い領域で
あるため１、少数の正孔で真のゲート点のポテンシャル
を制御できるからオプティカルゲインを大きくできる。
また、キャリアを不純物の少ない領域中を走らせること
ができるから、キャリアの移動度が大きくなり高速動作
が実現できる第４図は、ｎ＋ソソー領域が比較的バンド
ギャップの大きな半導体材料で形成された８１ＰＴの例
テするａ ｃ ｏ ４％ 合ｉｃは ＶｂＩＧ５− ｖ
ｂＩＧ”ｓをさらに大きくすることができるので、オプ
ティカルゲインが、さらに改善される。第４図（→にお
いて％４０１は比較的バンドギャップの大きな半導体材
料で形成されたｎ＋ソソー領域、４０２は、ｎ＋ソソー
領域とヘテロ接合を形成する高抵抗領域、４０３はチャ
ンネル領域２４０４は高抵抗領域、４０５は妙ドレイン
領域、４０６はｐ＋ゲグー領域、４１）はドレイン電極
、４１２はソース電極である。
ができるから、キャリアの移動度が大きくなり高速動作
が実現できる第４図は、ｎ＋ソソー領域が比較的バンド
ギャップの大きな半導体材料で形成された８１ＰＴの例
テするａ ｃ ｏ ４％ 合ｉｃは ＶｂＩＧ５− ｖ
ｂＩＧ”ｓをさらに大きくすることができるので、オプ
ティカルゲインが、さらに改善される。第４図（→にお
いて％４０１は比較的バンドギャップの大きな半導体材
料で形成されたｎ＋ソソー領域、４０２は、ｎ＋ソソー
領域とヘテロ接合を形成する高抵抗領域、４０３はチャ
ンネル領域２４０４は高抵抗領域、４０５は妙ドレイン
領域、４０６はｐ＋ゲグー領域、４１）はドレイン電極
、４１２はソース電極である。
第４図（時は、第４図（ａ）のＡ Ａ’及びＢ Ｂ’に
涜うポテンシャルであり、第４図（ｅ）は、第４図（ａ
）のＣｏ１に沼うボテン〜７ヤルである。動作は。
涜うポテンシャルであり、第４図（ｅ）は、第４図（ａ
）のＣｏ１に沼うボテン〜７ヤルである。動作は。
第３図の場合とほぼＩｐｌ ｌ１ｆｆであるが、第４図
では光により励起された■孔が蓄積する領域は、ｐ＋ゲ
グー領域である。
では光により励起された■孔が蓄積する領域は、ｐ＋ゲ
グー領域である。
５４Ｔゲツト構造では、ゲートとチャンネル間の接合の
拡散電位とゲートバイアスによりチャンネル領域は完全
に空乏化するように、ゲート間隔とチャンイ、ルの不純
物密度は選ばれる。
拡散電位とゲートバイアスによりチャンネル領域は完全
に空乏化するように、ゲート間隔とチャンイ、ルの不純
物密度は選ばれる。
一方、従来のベースが主電流が流れる方向と重直な面内
で均−ＩＮ ｉ：’ｆであるＢＰＴのベースの一部に、
ヘテロ接合構造を取り入れることにより、オプティカル
ゲイン、応答速度が改善される。すなわち、第５図＜ａ
）のチャンネル領域３０３は、ｐ型半導体や、低不純物
密度のｐ型半導体（ｐ−）であってもよい。ゲート間隔
も、チャンネルが完全に空乏化しない条件でもよい。こ
の場きには、を流の流れやすい部分のうち一部分にはベ
ース内もしくはチャンネル間に中性領域がσ在し、ベー
ス内もしくはチャンネル内、に抵抗成分が形成される。
で均−ＩＮ ｉ：’ｆであるＢＰＴのベースの一部に、
ヘテロ接合構造を取り入れることにより、オプティカル
ゲイン、応答速度が改善される。すなわち、第５図＜ａ
）のチャンネル領域３０３は、ｐ型半導体や、低不純物
密度のｐ型半導体（ｐ−）であってもよい。ゲート間隔
も、チャンネルが完全に空乏化しない条件でもよい。こ
の場きには、を流の流れやすい部分のうち一部分にはベ
ース内もしくはチャンネル間に中性領域がσ在し、ベー
ス内もしくはチャンネル内、に抵抗成分が形成される。
当然のことながら、ペース内もしくはチャンネル内はす
べて空乏化されゲート接合の電位によらて靜ｉｔｎ導の
効果が及びゃすくなされた素子の方が、高周波特性は優
れている実 施 例〕 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
は、本発明による埋め込みゲート型ヘテロ接合グー）８
１ＰＴ及び非均−ベースＢＰＴの実施例である。第１図
において、１０１はｎ＋ドレイン領域、１０２及び１０
４は低不純物密度のｉ（ｔたはｎ−″、ｐ−）高抵抗領
域、１０３はｉ（またはｐ−１ｎ−１ｐ）チャンネル領
域である。１０５はｎ＋ソソー領域である。、１０６は
、ｔわシの領域よシもバンドギャップの大きな半導体材
料で構成されヘテロ接合を形成するｐ＋ゲグー領域であ
る。
べて空乏化されゲート接合の電位によらて靜ｉｔｎ導の
効果が及びゃすくなされた素子の方が、高周波特性は優
れている実 施 例〕 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
は、本発明による埋め込みゲート型ヘテロ接合グー）８
１ＰＴ及び非均−ベースＢＰＴの実施例である。第１図
において、１０１はｎ＋ドレイン領域、１０２及び１０
４は低不純物密度のｉ（ｔたはｎ−″、ｐ−）高抵抗領
域、１０３はｉ（またはｐ−１ｎ−１ｐ）チャンネル領
域である。１０５はｎ＋ソソー領域である。、１０６は
、ｔわシの領域よシもバンドギャップの大きな半導体材
料で構成されヘテロ接合を形成するｐ＋ゲグー領域であ
る。
ｐ＋ゲグー領域１０６とまわりの領域の材料の組み合わ
せとしては、ＧａＡＩＡｓ−ＧａＡへ１日、ＩｎＧａＡ
ｓ−（ＩａＡｓ、ＩｎＧａＡｓｐ−ＧａＡｅ、ＩｎＧａ
Ａｓ−ＩｎＰ等がある。１）１は、ドレイン霜、極、１
）２はソース電極であり、ノー２人面から侵入する光（
ｈν）に対する開口＋！Ｉ＋積を大きくするために、ソ
ース電極はｎ＋ソース領域の一部分にだけ設けられてい
る、また、ソース電１ｉＫは、透明電極を用いることも
有効である。
せとしては、ＧａＡＩＡｓ−ＧａＡへ１日、ＩｎＧａＡ
ｓ−（ＩａＡｓ、ＩｎＧａＡｓｐ−ＧａＡｅ、ＩｎＧａ
Ａｓ−ＩｎＰ等がある。１）１は、ドレイン霜、極、１
）２はソース電極であり、ノー２人面から侵入する光（
ｈν）に対する開口＋！Ｉ＋積を大きくするために、ソ
ース電極はｎ＋ソース領域の一部分にだけ設けられてい
る、また、ソース電１ｉＫは、透明電極を用いることも
有効である。
第２図は、本発明による埋め込みゲート型ソースヘテロ
接合８ＩＰＴ及びエミッタヘテロ接合非均−ペースＢＰ
Ｔの実施例である。
接合８ＩＰＴ及びエミッタヘテロ接合非均−ペースＢＰ
Ｔの実施例である。
第２図において、２０１はｎ＋ドレイン領域、２０２及
び２０４は、低不純物密度の１（またはｎ−１ｐ−）高
抵抗領域、２０３は１（またはｎ−１ｐ−１ｐ）チャン
ネル領域であるＡ２０５は、他の領域よりもバンドギャ
ップの大きな半導体材料で構成され高抵抗領域２０４と
ヘテロ接合を形成する１ソース領域である。
び２０４は、低不純物密度の１（またはｎ−１ｐ−）高
抵抗領域、２０３は１（またはｎ−１ｐ−１ｐ）チャン
ネル領域であるＡ２０５は、他の領域よりもバンドギャ
ップの大きな半導体材料で構成され高抵抗領域２０４と
ヘテロ接合を形成する１ソース領域である。
２０６はｐ＋ゲグー領域、２１）はドレイノミ極、２１
２はソース電極である◎ 第１図乃至第２図に示した実施例はいづれも埋め込みゲ
ート構造であるが、切シ込みゲート構造または平面ゲー
ト構造でもよいことはもちろんである、 また、第１図乃至第２図において、ｎ０ドレイン領域１
０１，２０１の代わりに高不純物密度ｐ＋領領域形成す
る素子構造もよい。この場合には、静ｉ！誘導サイリス
タ形光検出器とｉる。すなわち、ｐ” −ｉ （ｎ−１
ｐ−）接合界面には光によって発生した電子−正孔対の
うちの電子に対する蓄積領域が形成されるため、ｐ＋領
領域シの正孔注入を促進し、光増幅度はトランジスタ構
造と比較し、さらに大きなものとなる。
２はソース電極である◎ 第１図乃至第２図に示した実施例はいづれも埋め込みゲ
ート構造であるが、切シ込みゲート構造または平面ゲー
ト構造でもよいことはもちろんである、 また、第１図乃至第２図において、ｎ０ドレイン領域１
０１，２０１の代わりに高不純物密度ｐ＋領領域形成す
る素子構造もよい。この場合には、静ｉ！誘導サイリス
タ形光検出器とｉる。すなわち、ｐ” −ｉ （ｎ−１
ｐ−）接合界面には光によって発生した電子−正孔対の
うちの電子に対する蓄積領域が形成されるため、ｐ＋領
領域シの正孔注入を促進し、光増幅度はトランジスタ構
造と比較し、さらに大きなものとなる。
さらに、第１図と第２図を組み合わせた構造、すなわち
ソースとゲ°−トの両方にヘテロ接合を有する構造もあ
る。
ソースとゲ°−トの両方にヘテロ接合を有する構造もあ
る。
本発明によるゲートまたはソースにヘテロ接合を有する
５ＩＰＴにょシ、従来の半導体光検出器よりも高光感度
、低雑副、高速な光検出器が実現できる。
５ＩＰＴにょシ、従来の半導体光検出器よりも高光感度
、低雑副、高速な光検出器が実現できる。
また、従来のＢＰＴに本発明によるヘテロ接合を有する
非均−ベース構造を４人することにより光感度、応答速
度等の特性を向上させることができる。
非均−ベース構造を４人することにより光感度、応答速
度等の特性を向上させることができる。
本発明による光検出器は、光通信用の光検出器等に応用
できるものであり、工業的価値が高い。
できるものであり、工業的価値が高い。
第１図は、本発明による埋め込みゲート型ヘテロ接合ゲ
ートＳＩＰＴｇ１．び非均−ベースＢＰＴの実施例、第
２図は、ド発明による埋め込みゲート型ソースヘテロ接
合５ＩＰＴ及びエミッタヘテロ接合非均−ペースＩＩＦ
Ｔの実施例、第↓ ５（ａ）は、本発明による卵〜５込ｔゲート型ヘテロ接
合ゲート５ＩＦＴの単６に素子構造断面図、第３図（１
））は、第５図（ａｌのへへ′、１３Ｂ′に沿うポテン
シャル図、第５１−！Ｉ （Ｃ１は、 ２＋Ｓ ３１）
４ （ａｔのｃ ｃ’に沿うボテ／シャルＩ司、第４図
（りは、本発明による埋め込みゲート型ソースヘテロ接
合５ＩＦＴの単位素子構造断面−、第４図（至）は、第
４図（ａ）のＡに、ＢＢ’に沿うポテンシャル図、９４
図（ｅ）は、１Ｍ４図（＆）のｃ ｃ’に沿うボーｒン
７ヤル図である。 １０１．２０１・・・・・・ｎ＋ドレイン領域、１０２
．１０４．２０２．２０４、・・・・・・高抵抗領域ｉ
（またはｎ−１ｐ−″）、１０３，２０３・・・・・・
１（またはｎ−１ｐ−１ｐ）チャンネル領域、１０５．
２０５・・・・・・ｎ＋ソソー領域、１０６．２０６・
・・・−ｐ＋ゲグー領域、１）１，２１）・・・・・・
ドレイン電極、１）２，２１２・・・・・・ソース電極
・ρ 露ノ図
ートＳＩＰＴｇ１．び非均−ベースＢＰＴの実施例、第
２図は、ド発明による埋め込みゲート型ソースヘテロ接
合５ＩＰＴ及びエミッタヘテロ接合非均−ペースＩＩＦ
Ｔの実施例、第↓ ５（ａ）は、本発明による卵〜５込ｔゲート型ヘテロ接
合ゲート５ＩＦＴの単６に素子構造断面図、第３図（１
））は、第５図（ａｌのへへ′、１３Ｂ′に沿うポテン
シャル図、第５１−！Ｉ （Ｃ１は、 ２＋Ｓ ３１）
４ （ａｔのｃ ｃ’に沿うボテ／シャルＩ司、第４図
（りは、本発明による埋め込みゲート型ソースヘテロ接
合５ＩＦＴの単位素子構造断面−、第４図（至）は、第
４図（ａ）のＡに、ＢＢ’に沿うポテンシャル図、９４
図（ｅ）は、１Ｍ４図（＆）のｃ ｃ’に沿うボーｒン
７ヤル図である。 １０１．２０１・・・・・・ｎ＋ドレイン領域、１０２
．１０４．２０２．２０４、・・・・・・高抵抗領域ｉ
（またはｎ−１ｐ−″）、１０３，２０３・・・・・・
１（またはｎ−１ｐ−１ｐ）チャンネル領域、１０５．
２０５・・・・・・ｎ＋ソソー領域、１０６．２０６・
・・・−ｐ＋ゲグー領域、１）１，２１）・・・・・・
ドレイン電極、１）２，２１２・・・・・・ソース電極
・ρ 露ノ図
Claims (2)
- （１）第一の導電形のドレイン領域と、前記ドレイン領
域に隣接した高抵抗領域と、前記高抵抗領域中に周期的
に設けられヘテロ接合を形成する第二の導電形のゲート
領域と、前記ゲート領域と前記高抵抗領域とに隣接して
設けられた高抵抗チャンネル領域または第二の導電形の
チャンネル領域と、前記高抵抗領域に隣接した第一の導
電形のソース領域と、前記ドレイン領域の表面露出部分
に設けられたドレイン電極と、前記ソース領域の表面露
出部分の一部に設けられたソース電極とを具備し、前記
ソース領域で前記ソース電極の設けられていない領域か
ら侵入する光により、主として前記高抵抗領域または前
記高抵抗チャンネルまたは前記第二の導電形のチャンネ
ル領域中で電子−正孔対が発生し、前記電子−正孔対の
うちの正孔が前記ヘテロ接合に蓄積されることにより、
前記高抵抗チヤンネル領域または、前記第二の導電形の
チャンネル領域のポテンシヤルが、前記ヘテロ接合の静
電誘導効果により制御され、前記ソース領域と前記ドレ
イン領域間に増幅された電流が流れることを特徴とする
半導体光検出器。 - （２）第一の導電形のドレイン領域と、前記ドレイン領
域に隣接した高抵抗領域と、前記高抵抗領域中に周期的
に設けられた第二の導電形のゲート領域と、前記ゲート
領域と前記高抵抗領域とに隣接して設けられた高抵抗チ
ャンネル領域または第二の導電形のチャンネル領域と、
前記高抵抗領域に隣接しヘテロ接合を形成する第一の導
電形のソース領域と、前記ドレイン領域の表面露出部分
に設けられたドレイン電極と、前記ソース領域の表面露
出部分の一部に設けられたソース電極とを具備し、前記
ソース領域で前記ソース電極の設けられていない領域か
ら侵入する光により、主として前記高抵抗領域または前
記高抵抗チヤンネルまたは前記第二の導電形のチャンネ
ル領域中で電子−正孔対が発生し、前記電子−正孔対の
うちの正孔が前記ゲート領域に蓄積されることにより、
前記高抵抗チャンネル領域または、前記第二の導電形の
チャンネル領域のポテンシャルが前記ゲート領域の静電
誘導効果により制御され、前記ソース領域と前記ドレイ
ン領域間に増幅された電流が流れることを特徴とする半
導体光検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220748A JPH0685447B2 (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 半導体光検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220748A JPH0685447B2 (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 半導体光検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6199389A true JPS6199389A (ja) | 1986-05-17 |
| JPH0685447B2 JPH0685447B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=16755915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59220748A Expired - Fee Related JPH0685447B2 (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 半導体光検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0685447B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6388871A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-19 | Mitani Denshi Kogyo Kk | 光混成集積回路装置 |
| JPH0513561U (ja) * | 1991-04-22 | 1993-02-23 | 株式会社吉野工業所 | 流動体吐出器 |
| US11482821B2 (en) | 2018-11-12 | 2022-10-25 | Schreder S.A. | Receptacle socket assembly for lighting equipment |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5186977A (ja) * | 1975-01-29 | 1976-07-30 | Hitachi Ltd | Denkaikokatoranjisutatosonoseizohoho |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP59220748A patent/JPH0685447B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5186977A (ja) * | 1975-01-29 | 1976-07-30 | Hitachi Ltd | Denkaikokatoranjisutatosonoseizohoho |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6388871A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-19 | Mitani Denshi Kogyo Kk | 光混成集積回路装置 |
| JPH0513561U (ja) * | 1991-04-22 | 1993-02-23 | 株式会社吉野工業所 | 流動体吐出器 |
| US11482821B2 (en) | 2018-11-12 | 2022-10-25 | Schreder S.A. | Receptacle socket assembly for lighting equipment |
| US11799255B2 (en) | 2018-11-12 | 2023-10-24 | Schreder S.A. | Receptacle socket assembly for lighting equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0685447B2 (ja) | 1994-10-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |