JPS6214112B2 - - Google Patents
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- JPS6214112B2 JPS6214112B2 JP53014259A JP1425978A JPS6214112B2 JP S6214112 B2 JPS6214112 B2 JP S6214112B2 JP 53014259 A JP53014259 A JP 53014259A JP 1425978 A JP1425978 A JP 1425978A JP S6214112 B2 JPS6214112 B2 JP S6214112B2
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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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
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- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
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- Photovoltaic Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光通信装置等に用いる高速・高感度で
低雑音な光検出器に関するものである。
低雑音な光検出器に関するものである。
光検出器として半導体材料を用いたアバラン
シ・フオトダイオード（以下APDと呼ぶ）は高
速・高感度は光通信用受光器として最も重要視さ
れている。0.8〜0.9μｍ波長帯光通信の半導体光
検出器としてSi結晶を用いたAPDが最も広く使
われているが、0.8〜0.9μｍ波長帯の光を有効に
吸収するためには空乏層が数10μｍ必要である。
このため高速化は空乏層内を走行するキヤリアの
走行時間たより限定されるが、それ以上の通常数
100μｍの厚さを有する基板内に入射した光によ
り生成したキヤリアの拡散による応答が空乏層内
を走行する時間と比較して遅く、この拡散による
応答が存在するために高速化できない欠点があ
る。
シ・フオトダイオード（以下APDと呼ぶ）は高
速・高感度は光通信用受光器として最も重要視さ
れている。0.8〜0.9μｍ波長帯光通信の半導体光
検出器としてSi結晶を用いたAPDが最も広く使
われているが、0.8〜0.9μｍ波長帯の光を有効に
吸収するためには空乏層が数10μｍ必要である。
このため高速化は空乏層内を走行するキヤリアの
走行時間たより限定されるが、それ以上の通常数
100μｍの厚さを有する基板内に入射した光によ
り生成したキヤリアの拡散による応答が空乏層内
を走行する時間と比較して遅く、この拡散による
応答が存在するために高速化できない欠点があ
る。
本発明はこのような欠点のない光通信用として
有用な光検出器を提供するもので、半導体基板上
に電子と正孔のうちイオン化率の大きい方のキヤ
リアが小数キヤリアとなり、かつ前記基板とは逆
の導電型を示す光吸収半導体層を少なくとも１層
有し、さらに前記吸収半導体層上に選択的に形成
されたPN接合面の下部に位置する基板部分が除
去され、前記基板の表面に基板とは逆の導電型を
示す層を形成したことを特徴とするAPDで、光
の入射面下の基板を除去することにより高速化す
ることを目的とする検出器である。
有用な光検出器を提供するもので、半導体基板上
に電子と正孔のうちイオン化率の大きい方のキヤ
リアが小数キヤリアとなり、かつ前記基板とは逆
の導電型を示す光吸収半導体層を少なくとも１層
有し、さらに前記吸収半導体層上に選択的に形成
されたPN接合面の下部に位置する基板部分が除
去され、前記基板の表面に基板とは逆の導電型を
示す層を形成したことを特徴とするAPDで、光
の入射面下の基板を除去することにより高速化す
ることを目的とする検出器である。
図に示すAPDの一実施例について説明する。
図に於て１は厚さ300μｍのN+型Si基板である。
この基板上に気相成長を用いて２に示す不純物濃
度３×1015cm-3のｐ型Si層を７μｍエピタキシヤ
ル成長する。ここで１の層をＮ型とし、２の層を
ｐ型としているのはSiにおいては電子のイオン化
率の方が正孔のイオン化率より大であるため２の
層における小数キヤリアが電子になるように決め
ている。３は熱酸化SiO2膜を用いて選択的に燐
を不純物濃度1019cm-3程度の高濃度で0.3μｍ程度
熱拡散したN+型Si層である。４は３と同様に
SiO2膜を用いて選択的に燐をイオン注入し熱拡
散により形成したＮ型Si層であり２と３のPN接
合によるブレークダウン電圧以上のブレークダウ
ン電圧をこの２と４のPN接合が有するように燐
の注入量と熱拡散を制御した層である。これによ
り３の層の周縁部の局所ブレークダウンを防止し
ている。５は２のｐ層表面において逆バイアス印
加の動作時に起こりうるｐ層のＮ層への反転を防
止するために熱酸化SiO2膜を用いて選択的にボ
ロンを不純物濃度1019程度の高濃度で熱拡散し、
熱処理により厚さ２μｍとしたp+型Si層であ
る。６はSi表面の熱酸化によるSiO2膜層である。
７は入射光の波長に対して無反射となる条件を満
足するような厚さを有するSi3N4膜でありシラン
系を用いてCVDにより形成した層である。８は
アルミニウム蒸着による電極である。９はPN接
合面ヒ部外から光が入射しないように遮光する目
的で設けたアルミニウム蒸着膜層である。１０は
熱酸化SiO2膜を用いて選択的に１の基板をエツ
チングにより除去した後に不純物濃度1019cm-3程
度の高濃度でボロンを0.3μｍ程度熱拡散したp+
型Si層である。１１はAuの蒸着膜で電極である
と共に１０を通過した入射光をこのAu膜により
反射して量子効率の増大を図ることを目的とした
層である。このようにして作製した装置において
入射光面下部の基板を除去したことにより光励起
による遅い拡散電流成分を除いたこと、また基板
と光吸収半導体層を逆の導電型にすることにより
基板に入つた迷光の影響を除去したことにより高
速性に優れ、反射金属膜により量子効率の増大が
計られ、Siにおいては電子のイオン化率が正孔の
イオン化率より大であるため光吸収層をｐ型半導
体層とすることにより低雑音性に優れた特性の
APDが得られる。
図に於て１は厚さ300μｍのN+型Si基板である。
この基板上に気相成長を用いて２に示す不純物濃
度３×1015cm-3のｐ型Si層を７μｍエピタキシヤ
ル成長する。ここで１の層をＮ型とし、２の層を
ｐ型としているのはSiにおいては電子のイオン化
率の方が正孔のイオン化率より大であるため２の
層における小数キヤリアが電子になるように決め
ている。３は熱酸化SiO2膜を用いて選択的に燐
を不純物濃度1019cm-3程度の高濃度で0.3μｍ程度
熱拡散したN+型Si層である。４は３と同様に
SiO2膜を用いて選択的に燐をイオン注入し熱拡
散により形成したＮ型Si層であり２と３のPN接
合によるブレークダウン電圧以上のブレークダウ
ン電圧をこの２と４のPN接合が有するように燐
の注入量と熱拡散を制御した層である。これによ
り３の層の周縁部の局所ブレークダウンを防止し
ている。５は２のｐ層表面において逆バイアス印
加の動作時に起こりうるｐ層のＮ層への反転を防
止するために熱酸化SiO2膜を用いて選択的にボ
ロンを不純物濃度1019程度の高濃度で熱拡散し、
熱処理により厚さ２μｍとしたp+型Si層であ
る。６はSi表面の熱酸化によるSiO2膜層である。
７は入射光の波長に対して無反射となる条件を満
足するような厚さを有するSi3N4膜でありシラン
系を用いてCVDにより形成した層である。８は
アルミニウム蒸着による電極である。９はPN接
合面ヒ部外から光が入射しないように遮光する目
的で設けたアルミニウム蒸着膜層である。１０は
熱酸化SiO2膜を用いて選択的に１の基板をエツ
チングにより除去した後に不純物濃度1019cm-3程
度の高濃度でボロンを0.3μｍ程度熱拡散したp+
型Si層である。１１はAuの蒸着膜で電極である
と共に１０を通過した入射光をこのAu膜により
反射して量子効率の増大を図ることを目的とした
層である。このようにして作製した装置において
入射光面下部の基板を除去したことにより光励起
による遅い拡散電流成分を除いたこと、また基板
と光吸収半導体層を逆の導電型にすることにより
基板に入つた迷光の影響を除去したことにより高
速性に優れ、反射金属膜により量子効率の増大が
計られ、Siにおいては電子のイオン化率が正孔の
イオン化率より大であるため光吸収層をｐ型半導
体層とすることにより低雑音性に優れた特性の
APDが得られる。
また、基板領域は光吸収半導体層と逆の導電型
であることにより、アバランシ動作領域から遊離
しており、高速性に優れる利点も有する。
であることにより、アバランシ動作領域から遊離
しており、高速性に優れる利点も有する。
以上Siを用いたAPDの一実施例について述べ
てきたが、光の入射方向を基板側にすること、ま
た上記した実施例以上の高量子効率を得る目的で
上記した図の１と２の間にP-層を設けたAPDな
ども本発明の主旨により優れた検出器が得られ
る。
てきたが、光の入射方向を基板側にすること、ま
た上記した実施例以上の高量子効率を得る目的で
上記した図の１と２の間にP-層を設けたAPDな
ども本発明の主旨により優れた検出器が得られ
る。
図は本発明に基づく一実施例を示す構成図であ
る。なお図において１は半導体基板、２は１と逆
の導電型の成長層、３と４は２の逆の導電型の半
導体層、５は２と同一な導電型の半導体層、６は
SiO2膜層、７は反射防止膜層、８は電極、９は
遮光用金属膜、１０は基板除去後に形成した１と
逆の導電型の半導体層、１１は電極と入射した光
を反射するための金属膜層を示す。
る。なお図において１は半導体基板、２は１と逆
の導電型の成長層、３と４は２の逆の導電型の半
導体層、５は２と同一な導電型の半導体層、６は
SiO2膜層、７は反射防止膜層、８は電極、９は
遮光用金属膜、１０は基板除去後に形成した１と
逆の導電型の半導体層、１１は電極と入射した光
を反射するための金属膜層を示す。
Claims (1)
- １ 半導体基板上に電子と正孔のうちイオン化率
の大きい方のキヤリアが小数キヤリアとなり、か
つ前記基板とは逆の導電型を示す光吸収半導体層
を少なくとも１層有し、更に前記光吸収半導体層
上に選択的に形成されたPN接合面の下部に位置
する基板部分が除去され、前記基板の表面に基板
とは逆の導電型を示す層を形成したことを特徴と
するアバランシ・フオトダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1425978A JPS54107291A (en) | 1978-02-10 | 1978-02-10 | Avalanche photo diode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1425978A JPS54107291A (en) | 1978-02-10 | 1978-02-10 | Avalanche photo diode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54107291A JPS54107291A (en) | 1979-08-22 |
| JPS6214112B2 true JPS6214112B2 (ja) | 1987-03-31 |
Family
ID=11856084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1425978A Granted JPS54107291A (en) | 1978-02-10 | 1978-02-10 | Avalanche photo diode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54107291A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS611064A (ja) * | 1984-05-31 | 1986-01-07 | Fujitsu Ltd | 半導体受光装置 |
| JPS62169381A (ja) * | 1987-01-05 | 1987-07-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| CA1301895C (en) * | 1989-01-12 | 1992-05-26 | Robert J. Mcintyre | Silicon avalanche photodiode with low multiplication noise |
| DE102009017505B4 (de) * | 2008-11-21 | 2014-07-10 | Ketek Gmbh | Strahlungsdetektor, Verwendung eines Strahlungsdetektors und Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors |
-
1978
- 1978-02-10 JP JP1425978A patent/JPS54107291A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54107291A (en) | 1979-08-22 |
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