JPS62291184A - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
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- JPS62291184A JPS62291184A JP61135156A JP13515686A JPS62291184A JP S62291184 A JPS62291184 A JP S62291184A JP 61135156 A JP61135156 A JP 61135156A JP 13515686 A JP13515686 A JP 13515686A JP S62291184 A JPS62291184 A JP S62291184A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
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- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- 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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035236—Superlattices; Multiple quantum well structures
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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】
Ｓ発明の詳細な説明
〔概要〕
ＩｎＰ基板上に格子定数が異なるＩｎＧ５１ＡａＰより
なる歪超格子のバッファ層を堆積し、その上に半導体受
光素子を形成することにより、特性改善を図る。
なる歪超格子のバッファ層を堆積し、その上に半導体受
光素子を形成することにより、特性改善を図る。
本発明は半導体受光装置に係り、特にその特性を改善す
ることができる半導体層構造に関する。
ることができる半導体層構造に関する。
ＩｎＰ基板に格子整合した最もエネルギが大きな化合物
半導体はＩｎＰ （１，３５＠Ｖ ） 、最もエネルギ
ギャップが小さな化合物半導体はＩｎ０．５３ Ｇａ４
．４７人１（０，７４ｅＶ ）である。
半導体はＩｎＰ （１，３５＠Ｖ ） 、最もエネルギ
ギャップが小さな化合物半導体はＩｎ０．５３ Ｇａ４
．４７人１（０，７４ｅＶ ）である。
そのため、半導体受光素子の光吸収層としては、Ｉ”０
，５３ ｃ’０．４７ Ａｓを用いてお９、これに吸収
できる最も長い波長の光は１．６５μｍであり、これよ
りも長い波長の光は吸収することができなかった。
，５３ ｃ’０．４７ Ａｓを用いてお９、これに吸収
できる最も長い波長の光は１．６５μｍであり、これよ
りも長い波長の光は吸収することができなかった。
例えば、ＩｎＰ基板を使用したＩｎＧａＡｓＰ系の７オ
トタイオードは、Ｉ ｎｏ、５３ＧＩＬＤ、４７ Ａ寥
を光吸収層とした１、６５μｍまでの光を吸収し、その
波長まで感度を有する。しかし、従来のＳｉＯ２を使用
した光ファイバよりも低損失になる光ファイバが開発さ
れてお多、これは１．６５μｍよ）長い波長を吸収でき
るフォトダイオ−Ｆが必要である。
トタイオードは、Ｉ ｎｏ、５３ＧＩＬＤ、４７ Ａ寥
を光吸収層とした１、６５μｍまでの光を吸収し、その
波長まで感度を有する。しかし、従来のＳｉＯ２を使用
した光ファイバよりも低損失になる光ファイバが開発さ
れてお多、これは１．６５μｍよ）長い波長を吸収でき
るフォトダイオ−Ｆが必要である。
上記のように従来においては、基板にＩｎＰを用いる関
係で、半導体受光素子の特性が制限されるという問題が
あった。
係で、半導体受光素子の特性が制限されるという問題が
あった。
本発明は、格子定数の異なるＩｎＧａＡｓＰ層による歪
超格子層をバッファ層に用いることによ、！１１、ＩＴ
ＩＰと格子定数の異なるＩｎＧａＰ 、 ＩｎＧａＡｓ
ｒ ＩｎＧａＡｓＰ等の良質なエピタキシャル結晶な
ＩｎＰ基板上に堆積させ、半導体受光素子を作製する。
超格子層をバッファ層に用いることによ、！１１、ＩＴ
ＩＰと格子定数の異なるＩｎＧａＰ 、 ＩｎＧａＡｓ
ｒ ＩｎＧａＡｓＰ等の良質なエピタキシャル結晶な
ＩｎＰ基板上に堆積させ、半導体受光素子を作製する。
上記構成において、ＩｎＰ基板の格子定数より大きなＩ
ｎＧａＡｓＰと小さなＩｎＱａ、Ａｓｐを交互に積層し
て歪超格子を構成し、これをバッファとすることによシ
、従来においてはＩｎＰ基板上にエピタキシャルに形成
することが困難であった半導体層を形成することが可能
になシ、例えば、従来よシパンドギャップが小さな半導
体受光素子の光吸収層を作製することが可能になる。
ｎＧａＡｓＰと小さなＩｎＱａ、Ａｓｐを交互に積層し
て歪超格子を構成し、これをバッファとすることによシ
、従来においてはＩｎＰ基板上にエピタキシャルに形成
することが困難であった半導体層を形成することが可能
になシ、例えば、従来よシパンドギャップが小さな半導
体受光素子の光吸収層を作製することが可能になる。
それは、ＩｎＰ基板上に格子定数の異なるＩｎＧａＡｓ
Ｐ層による歪超格子層を形成した場合、すなわち、Ｉｎ
Ｐよシ格子定数が大きい第１の組成のＩｎＧａＡｓＰ薄
膜と、ＩｎＰよｐ格子定数が小さい第２の組成のＩｎＧ
ａＡｓＰ薄膜とを交互に積層した場合、各層の原子配列
が格子定数が合わないことによる歪を緩和するように配
列することによシ歪緩和が行なわれる。そして、歪超格
子の上に基板と格子定数が異なる半導体層を成長すると
き、ミスマツチによる欠陥が生じることが防止できるた
めである。
Ｐ層による歪超格子層を形成した場合、すなわち、Ｉｎ
Ｐよシ格子定数が大きい第１の組成のＩｎＧａＡｓＰ薄
膜と、ＩｎＰよｐ格子定数が小さい第２の組成のＩｎＧ
ａＡｓＰ薄膜とを交互に積層した場合、各層の原子配列
が格子定数が合わないことによる歪を緩和するように配
列することによシ歪緩和が行なわれる。そして、歪超格
子の上に基板と格子定数が異なる半導体層を成長すると
き、ミスマツチによる欠陥が生じることが防止できるた
めである。
以下に図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図に示すのは、フォトダイオードに本発明を適用し
た実施例である。
た実施例である。
第１図において、ＩｎＰ基板１上にｒｎＯ，４０ａ。、
６ Ａｓ類の結晶よりなる歪超格子２をＭＢＥ （分子
線エピタキシャル成長法）またはＭＯＣＶＤ（有機金属
気相成長法）を用いて成長させる。歪超格子２の厚さは
α５〜１μｍとした。その上に、Ｉｎｏ、６ ａａｏ、
４ Ａｓの光吸収層３を成長させ、さらにその上にＩ
ｎ Ｐｏ、Ｂ４Ａ”０．１６のウィンドウ層４を堆積さ
せる。歪超格子２をバッファ層として用いることによ、
９、ＩｎＰ基板１と格子定数の異なる良質のＩｎｏ、６
Ｇａ００４ Ａｓ ３やＩｎＰ（Ｂ３４ Ａｓ０．１
６ ’の層を成長させることができた。
６ Ａｓ類の結晶よりなる歪超格子２をＭＢＥ （分子
線エピタキシャル成長法）またはＭＯＣＶＤ（有機金属
気相成長法）を用いて成長させる。歪超格子２の厚さは
α５〜１μｍとした。その上に、Ｉｎｏ、６ ａａｏ、
４ Ａｓの光吸収層３を成長させ、さらにその上にＩ
ｎ Ｐｏ、Ｂ４Ａ”０．１６のウィンドウ層４を堆積さ
せる。歪超格子２をバッファ層として用いることによ、
９、ＩｎＰ基板１と格子定数の異なる良質のＩｎｏ、６
Ｇａ００４ Ａｓ ３やＩｎＰ（Ｂ３４ Ａｓ０．１
６ ’の層を成長させることができた。
そして、通常のように光吸収層に対して、１対のコンタ
クト（図示せず）を４のウィンドウ層を貫いて形成すれ
ば、本実施例のフォトダイオードができあがる。このよ
うな構造を採ることによシ、２．０μｍの波長の光まで
感度を有するフォトダイオードが作製できた。
クト（図示せず）を４のウィンドウ層を貫いて形成すれ
ば、本実施例のフォトダイオードができあがる。このよ
うな構造を採ることによシ、２．０μｍの波長の光まで
感度を有するフォトダイオードが作製できた。
第２図にＩｎＧａＡｓＰ系半導体の４元ダイアダラムを
示し、以下これを用いて上記本発明の実施例を解説する
。本実施例の歪超格子は、ＩｎＰに格子整合する○印を
付した等格子定数線上のＩｎＧａＡａ組成（黒０印）よ
ｐＧａの割合が小さなＩｎ００６ ｃ’０．４ Ａｓ（
白玉角印）と、Ｇ＆の割合が大きなＩｎ０．４ ”０．
６ Ａ１１（黒三角印）とを交互に成長して形成される
。そして、この歪超格子の上にＧａの割合が小さくバン
ドギャップが小さな”０．６ Ｇ’０．４ Ａｌｌ （
白玉角印）の光吸収層３を成長させ、さらにその上にＩ
ｎ Ｐｏ、８４ＡｌＯ，＋６ （白画角印）からなる
ウィンドウ層４を結晶性良く成長することができる。こ
のＩ ｎ Ｐｏ、６４ ＡＩ。１６は第２図から明らか
なように、バンドギャップが１．２７＠Ｖ程度と基板Ｏ
ＩｎＰ ノ１．３５ ＠Ｖよシ小さいが、さらに光吸収
層３のＩ”０．６ Ｇａｏ、４Ａ”は０．６６６Ｖ程度
と充分小さく、長波長に感度を持つ受光素子を得ること
ができる。
示し、以下これを用いて上記本発明の実施例を解説する
。本実施例の歪超格子は、ＩｎＰに格子整合する○印を
付した等格子定数線上のＩｎＧａＡａ組成（黒０印）よ
ｐＧａの割合が小さなＩｎ００６ ｃ’０．４ Ａｓ（
白玉角印）と、Ｇ＆の割合が大きなＩｎ０．４ ”０．
６ Ａ１１（黒三角印）とを交互に成長して形成される
。そして、この歪超格子の上にＧａの割合が小さくバン
ドギャップが小さな”０．６ Ｇ’０．４ Ａｌｌ （
白玉角印）の光吸収層３を成長させ、さらにその上にＩ
ｎ Ｐｏ、８４ＡｌＯ，＋６ （白画角印）からなる
ウィンドウ層４を結晶性良く成長することができる。こ
のＩ ｎ Ｐｏ、６４ ＡＩ。１６は第２図から明らか
なように、バンドギャップが１．２７＠Ｖ程度と基板Ｏ
ＩｎＰ ノ１．３５ ＠Ｖよシ小さいが、さらに光吸収
層３のＩ”０．６ Ｇａｏ、４Ａ”は０．６６６Ｖ程度
と充分小さく、長波長に感度を持つ受光素子を得ること
ができる。
このように、本実施例によれば、従来基板のＩｎＰとの
格子整合条件の関係で、使用することができなかったバ
ンドギャップを有する半導体層を半導体受光素子の動作
層に用いることができる。
格子整合条件の関係で、使用することができなかったバ
ンドギャップを有する半導体層を半導体受光素子の動作
層に用いることができる。
なお、上記において、本発明な一実施例により説明した
が、本発明がこれに限るものでないことは勿論でラシ、
例えば、本発明をアバランシェフォトダイオードに適用
して、従来よシバンドギャップが小さな半導体層を光吸
収層として用い、長波長に感度を持つ受光素子を得るこ
ともできる。
が、本発明がこれに限るものでないことは勿論でラシ、
例えば、本発明をアバランシェフォトダイオードに適用
して、従来よシバンドギャップが小さな半導体層を光吸
収層として用い、長波長に感度を持つ受光素子を得るこ
ともできる。
本発明によれば、ＩｎＰに格子整合しないため、従来使
用することができなかった半導体も使用できるために、
従来の半導体受光素子では得られない特性、％に、低損
失の光通イｈに有用な長波長の光に感する受光素子を得
ることができる。
用することができなかった半導体も使用できるために、
従来の半導体受光素子では得られない特性、％に、低損
失の光通イｈに有用な長波長の光に感する受光素子を得
ることができる。
第１図は本発明の実施例の半導体受光装置の半導体層構
造を示す断面図、 第２図はＩｎＧａＡｓＰ系半導体の組成と格子定数とバ
ンドギャップの関係を示す図 １・・・ＩｎＰ基板 ２・・・歪超格子
造を示す断面図、 第２図はＩｎＧａＡｓＰ系半導体の組成と格子定数とバ
ンドギャップの関係を示す図 １・・・ＩｎＰ基板 ２・・・歪超格子
Claims (1)
- ＩｎＰ基板上に、ＩｎＰよりも格子定数の大きなＩｎ＿
１＿−＿ｘＧａ＿ｘＡｓ＿１＿−＿ｙＰ＿ｙ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）と、ＩｎＰよりも格子定数の小さなＩ
ｎ＿１＿−＿ｕＧａ＿ｕＡｓ＿１＿−＿ｖＰ＿ｖ（０≦
ｕ≦１、０≦ｖ≦１）よりなる歪超格子のバッファ層を
備え、その上にＩｎ＿１＿−＿ａＧａ＿ａＡｓ＿ｂ＿−
＿１Ｐ＿ｂ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）層よりなる動作
層を有することを特徴とする半導体受光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61135156A JPS62291184A (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 半導体受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61135156A JPS62291184A (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 半導体受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62291184A true JPS62291184A (ja) | 1987-12-17 |
Family
ID=15145123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61135156A Pending JPS62291184A (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62291184A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0294573A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光検出器 |
| JPH0366179A (ja) * | 1989-08-03 | 1991-03-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | アバランシェフォトダイオード |
| JPH0492479A (ja) * | 1990-08-07 | 1992-03-25 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 受光素子 |
| US5115294A (en) * | 1989-06-29 | 1992-05-19 | At&T Bell Laboratories | Optoelectronic integrated circuit |
| US5308995A (en) * | 1991-07-12 | 1994-05-03 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor strained SL APD apparatus |
| JPH077172A (ja) * | 1992-03-30 | 1995-01-10 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 受光素子 |
| US9196769B2 (en) | 2013-06-25 | 2015-11-24 | L-3 Communications Cincinnati Electronics Corporation | Superlattice structures and infrared detector devices incorporating the same |
-
1986
- 1986-06-11 JP JP61135156A patent/JPS62291184A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0294573A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光検出器 |
| US5115294A (en) * | 1989-06-29 | 1992-05-19 | At&T Bell Laboratories | Optoelectronic integrated circuit |
| JPH0366179A (ja) * | 1989-08-03 | 1991-03-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | アバランシェフォトダイオード |
| JPH0492479A (ja) * | 1990-08-07 | 1992-03-25 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 受光素子 |
| US5308995A (en) * | 1991-07-12 | 1994-05-03 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor strained SL APD apparatus |
| JPH077172A (ja) * | 1992-03-30 | 1995-01-10 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 受光素子 |
| US9196769B2 (en) | 2013-06-25 | 2015-11-24 | L-3 Communications Cincinnati Electronics Corporation | Superlattice structures and infrared detector devices incorporating the same |
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