JPS6226871A - 半導体素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体素子、とくに光検出用半導体素子の信
頼性改善に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来の埋込み構造を有する光検出素子を示す断
面構成図であり、光吸収層とｐ　−ｎ接合を分離しｆこ
構造の光検出素子である０　（エレクトロニクス　レタ
ー　２０　（１９８４）　ｐｔｓｓ〜ｐ１５９　：Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ、Ｌｏｔｔ、ｖｏ−ｇ、２０　　（１９８
４））図に２し１て、（１）はｎ　−ＩｎＰ基板、（２
）はｎ　−ＩｎＧａＡｓ光吸収層、（３）はｎ−１ｎＧ
ａＡａＰキャリア加運層、（４）はｎ−ＩｎＰ増倍層、
（５）はｎ−ＩｎＰ増倍層、（０）は受光部でｐ’−Ｉ
ｎＰ層（７）（７）は保護環部でｐ’−ＩＩＩＰ層であ
り不純物濃度が受光部（６）より少ない。（９）は保護
膜、α１（まｐ側電極−（１１）はｎ＠電極である。

次に動作１ζついて説明する。上側から入射した光は光
吸収層（２）で吸収されて電子−正孔対を生成し、増倍
層（５）２よび（４）からキャリア加速層（３）を通し
て光吸収層（２）にまで伸びているｐ〜ｎ接合の空乏領
域の電界により、正孔がｐ’−ＩｎＰ層（６）および（
７）に向かって加速され光吸収による電流として検出す
ることができる。ここでｐ　−ｎ接合は逆方向ｊこバイ
アスされて君り、各接合での電界がトンネル電流が支配
約６こならないくらいに小さく、かつ各接合で正孔の蓄
積が生じない程度に大きくし、ｐ　−ｎ接合での電界が
なたれ破壊を生じる程度に大きくして、空乏領域で加速
された正孔はなだれ破壊によりあら１こに電子−正孔対
を生成するため感度を大きくすることができる。また受
光部のｐ”−１ｎＰ層＜６）ｆＡ　Ｏ）　ｐ〜ｎ接合を
階段接合、保護環部のｐ’−ＩｎＰ層（１）部のｐ〜ｎ
接合を傾斜接合として、さらに保護環部（７）に対向す
るｎ型ＩｎＰ層のキヤ＋）７ｍ度が受光部（６）１こ対
向する場所に比へて低くなるようにｎ−ＩｎＰｎ倍増（
４）の層厚を受光部（６）に対向する場所で厚く、保［
環部（１）に対向する場所で薄くして、保護環部（７）
の逆方向破壊（圧を受光部（６）より高くして周辺部で
のブレークダウンが生じないようにし、信頼性をあげ−
Ｃいる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の半導体素子は以上のように構成されているのでｎ
−ＩｎＰ増倍層（４）成長後、段差を形成し、さらに再
１ｆｎ−Ｉｅ増倍層（５）を成長させるため、再成長時
のｎ　−ＩｎＰ表面の劣化による欠陥から生じる雑音を
考慮しなければならず、また２つのＩｎＰ増倍層（４）
　、　（５）のキャリア！１度の微妙な制御を要首ると
いう問題点があった。

この発明は上記のような従来のものの問題点を解消する
ためになされたもので再成長時の表面劣化の影響を少１
ｊ（シ、かつ感度の波長選択性をも持つことか可能な半
導体素子を提供するものである０ 〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る半導体素子は、光吸収層と、ｐ〜ｎ接合
をＭ丁６層との間の、元受光部に対向する場所に、保護
ｆｌ１１部感こ対向する場所より厚く、上記光吸収層よ
り太き（上記ｐ〜ｎ接合をＭする層より小さいバンドギ
ャップを有する混晶よりなるキャリア加速層を設けたも
のである。

〔作　用〕

この発明１こ係る半導体素子は、光吸収層より大きく、
ｐ〜ｎ接合を有する層より小さいバンドギャップを有す
る混晶よりなるキャリア加速層に段差をつけ、その上に
増倍層を成長させるので１表面劣化の影響が１表面が混
晶であることより、少なくさせることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一冥施例による半導体素子を示す断面構
成図である。図におい−Ｃ，（８）はｎ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐキャリア加速層（３）上の、受光部（６）に対向する
場所が、受光部（６）の周囲に設けられた保護環部（７
）１こ対向する場所より厚い段差はｎ　−ＩｎＧａＡｓ
Ｐキャリア加速層であり、そのバンドキャップは光吸収
層（２）及びｎ　−ＩｎＧａＡｓＰキャリア加速層（３
）より大きく、ｐ〜ｎ接合を勺するｐ〜ｎ接合層（５）
。

（６）より小さい。

次に動作について説明する。上側から入射した光吸収＃
　ｆｉ＋で吸収されて電子−正孔対を形成し。

増倍層（５）およびキャリア加速層（８）Ｓよび（３）
を通して光吸収層（２）にまで伸びているｐ〜ｎ接合の
空を領域の電界により、正孔がｐ＝−ＩｎＰ層（６）お
よび（７）に向かって加速され光吸収による電流として
検出することができる。ここでｐ〜ｎ接合は逆方向にバ
イアスされており、各接合での電界がトンネル電流が支
配的になら１工いぐらいに小さく、かつ各接合で正孔の
蓄積が生じない程度に太き（し、ｐ〜ｎ接合での電界が
なだれ破壊を生じる程度に大きくして、空乏領域で加速
された正孔はなだれ破壊によりあらたに電子−正孔対を
生成するため感度を大きくすることができる。また受光
部のｐ４−ＩｎＰ層（６）部のｐ〜ｎ接合を階段接合、
保護環部のｐ”−ＩｎＰ層（１）部のｐ〜ｎ接合を傾斜
接合として。

さらに保護環部においてｐ　−ｎ接合の空乏領域のＩｎ
Ｐ層（５）の厚みを受光部より厚＜　％　ＩｎＧａＡｓ
Ｐ　Ｉ＃ｊＪ（８）の厚みを薄くすることシこよって、
保護環部の逆方向破壊電圧を受光部より高（することが
でき１周辺部のブレークダウンが生じないよう番こして
信頼性をあけている。

また、逆方向バイアス電圧を適当にとることによって、
ｐ〜ｎ接合の空乏領域の端が受光部中央では段差付ｎ　
−ＩｎＧａＡｓＰキャリア加速層（８）、保護環部に近
い周辺部ではｎ−−ＩｎＰ増倍層（５）にくるようにす
ることで、受光部中央と、保護環部に近い周辺部とで感
度波長を変化させることができる。

また、この構造では段差をつけたのちｎ”　　ＩｎＰ増
倍層（５）を成長するときの表面がＩ　ｎＧａＡｓＰよ
りなる混晶であるため、再成長時の劣化の影響が少なく
、それに伴って生じる欠陥による雑音の影響が少ない。

なお、上記実施例では、段差材ｎ　−ＩｎＧａＡｓＰキ
ャリア加速度（８）と光吸収層（２）の間に、ｎ　−Ｉ
ｎＧａＡｓＰキャリア加速層（３）を１つ有するものに
ついて示したか、２層以上あってもよく、またなくても
よい０ また、上記実施例では、段差材ｎ　−ＩｎＧａＡｓＰキ
ャリア加速層（８）が周辺部において受光部番こ対向す
る場所より薄い厚みで存在しているか、周辺部では全く
存在せず受光部基こ対向する場所にのみ存在する構造の
ものでもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、光吸収層とｐ〜ｎ接
合を有する層との間の光受光部に対向する場所に、保護
環部に対向する場所より厚く、上記光吸収ｊ−より大き
く上記ｐ〜ｎ接合を有する層より小さいバンドギヤング
を有する混晶よりなるキャリア加速層を設けたので−ｐ
〜ｎ接合層の再成長時に表面劣化の影響を少ｔｌ　くす
ることができ。

また、波長選択機能をもたせることが可能となる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の〜実施例による半導体素子を示す断
面構成図、及び第２図は従来の半導体素子を示す断面構
成図である。 図において、（１）　−ｎ　−ＩｎＰ基板、　ｆ２）　
＝−ｎ　−ＩｎＧａＡｓ光吸収層、ｆ３）　・・・ｎ　
−ＩｎＧａＡｓＰキャリア加速層、（５）　−ｎ−−Ｉ
ｎＰ増倍層、（６）−・・受光部（ｐ”　−ＩｎＰ層）
。 ｆ７）　・・・保護環部（ｐ”−ＩｎＰ層）　、（８）
・・・段差材ｎ　−ＩｎＧａＡｓＰキャリア加速層。 な２１図中同一符号は同一、又は相当部分を示す０

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光吸収層よりｐ〜ｎ接合層を介して、光受光部及
   びこの光受光部の周囲に設けられた保護環部に向うキャ
   リアを測定し、光の検出を行うものにおいて、上記光吸
   収層と上記ｐ〜ｎ接合層との間の、上記光受光部に対向
   する場所に、上記保護環部に対向する場所より厚く、上
   記光吸収層より大きく上記ｐ〜ｎ接合層より小さいバン
   ドギャップを有する混晶よりなるキャリア加速層を設け
   たことを特徴とする半導体素子。
2. （２）キャリア加速層は光受光部に対向する場所にのみ
   設けた特許請求の範囲第１項記載の半導体素子。