JPS6235682A - 受光素子 - Google Patents
受光素子Info
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- JPS6235682A JPS6235682A JP60175210A JP17521085A JPS6235682A JP S6235682 A JPS6235682 A JP S6235682A JP 60175210 A JP60175210 A JP 60175210A JP 17521085 A JP17521085 A JP 17521085A JP S6235682 A JPS6235682 A JP S6235682A
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- Japan
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- undoped
- light absorption
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
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）
本発明はモノリソツク集積化するに適した構造のフォト
ダイオードなどの受光素子に関する。
ダイオードなどの受光素子に関する。
（従来技術とその問題点）
同一の半導体°基板上にフォトダイオードと信号処理を
行なう電子回路と全この基板と異ったＩ料で同時に形成
したモノリシック集積型の受光装置は、高速動作やコン
パクト性等の観点から、光フアイバ通信や光テータ伝送
に於いてｉｂとなる。
行なう電子回路と全この基板と異ったＩ料で同時に形成
したモノリシック集積型の受光装置は、高速動作やコン
パクト性等の観点から、光フアイバ通信や光テータ伝送
に於いてｉｂとなる。
従来のモノリフツク集積化構造の１μｍ波長帯域で用い
られる受光装置の一例として、第３図のように、雑誌「
エレクトロニクスーレターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｌｅ
ｔｔ、、）ＪＩＪ５，３５３（１９８０）に報告されて
いるものがある。図において、３１は半絶縁性のＩｎＰ
基板であシ、その上にエピタキシャル成長によって形成
されたｎ −Ｉ ｎ、、４． Ｇａｏ、５３ Ａｓ層３
２に接合型のＦＥＴ３３とフォトダイオード３４とが作
られている。々お、３５はＺｎを用いて作られたｐ型の
拡散領域である。ところが、ＩｎＰ系の半導体材料を用
いた電子デバイスの農作技術は未確立でｓｂ問題点が多
い。
られる受光装置の一例として、第３図のように、雑誌「
エレクトロニクスーレターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｌｅ
ｔｔ、、）ＪＩＪ５，３５３（１９８０）に報告されて
いるものがある。図において、３１は半絶縁性のＩｎＰ
基板であシ、その上にエピタキシャル成長によって形成
されたｎ −Ｉ ｎ、、４． Ｇａｏ、５３ Ａｓ層３
２に接合型のＦＥＴ３３とフォトダイオード３４とが作
られている。々お、３５はＺｎを用いて作られたｐ型の
拡散領域である。ところが、ＩｎＰ系の半導体材料を用
いた電子デバイスの農作技術は未確立でｓｂ問題点が多
い。
この例ではＦＥＴ３３の雑音、ヒステリシス特性動作速
度の遅いこと等が実用上間勉となる。このため電子デバ
イスの製作技術が確立されたフォトダイオードとは異穐
の半Ｍ？体材料から成る基板上に、目的とする波長帯で
受光感度を有するようなフォトタイオードが自由に形成
でさるようになれは、問題が一挙に解決される。
度の遅いこと等が実用上間勉となる。このため電子デバ
イスの製作技術が確立されたフォトダイオードとは異穐
の半Ｍ？体材料から成る基板上に、目的とする波長帯で
受光感度を有するようなフォトタイオードが自由に形成
でさるようになれは、問題が一挙に解決される。
（発明の目的）
本発明のｉ色標、これらの問題点を解決し、半導体基板
の上にこの基板とね、異種の半導体材料で形成でき１そ
ノリシック集積化するに適した構造の受光素子を提供す
ることにある。
の上にこの基板とね、異種の半導体材料で形成でき１そ
ノリシック集積化するに適した構造の受光素子を提供す
ることにある。
（発明の構成）
本発明の受光素子の構成は、糺１の半導体基板上に形成
され、このに板と同一の格子定数の材料で薄い層厚の第
２の半導体層と、この第２の半導体層と同様の薄い膜厚
で鯖記み板とは禁制帯幅および格子定数が異なる桐料か
ら々る光吸収層の第３の半導体Ｉψとを交互に積層した
多層構造に設けられることを特徴とする。 、 （発明の作用・原理） 一般に、受光素子の光吸収海岸は、吸収長程度のかなシ
厚い厚さを必要とするが、この様な厚い光吸収層を、こ
れとは格子定゛数・：の異なる半４７体基板の上に直接
に成長させようとしても格子不整合のためにきれいな鏡
面成長が得られず、また多数の転位が結晶内部に生成さ
れ、深い不純物レベルが形成されることが多い。この様
なレベルはキャリアのトラップとなるためにフォトダイ
オードにすると受光効率の低下を招く。
され、このに板と同一の格子定数の材料で薄い層厚の第
２の半導体層と、この第２の半導体層と同様の薄い膜厚
で鯖記み板とは禁制帯幅および格子定数が異なる桐料か
ら々る光吸収層の第３の半導体Ｉψとを交互に積層した
多層構造に設けられることを特徴とする。 、 （発明の作用・原理） 一般に、受光素子の光吸収海岸は、吸収長程度のかなシ
厚い厚さを必要とするが、この様な厚い光吸収層を、こ
れとは格子定゛数・：の異なる半４７体基板の上に直接
に成長させようとしても格子不整合のためにきれいな鏡
面成長が得られず、また多数の転位が結晶内部に生成さ
れ、深い不純物レベルが形成されることが多い。この様
なレベルはキャリアのトラップとなるためにフォトダイ
オードにすると受光効率の低下を招く。
このため本発明では、光吸収層を一気に厚く成長させず
に薄くシ、半導体基板と同一の格子定数を持った薄い半
導体層を、異った格子定数の薄い半導体層で挾さみ、交
互に積層して全体で吸収長程度の厚さとなるようにする
ことにより、格子歪による内部応力が軽減され、きれい
な表面モホロジーを持った光吸収層の成長を可能として
いる。
に薄くシ、半導体基板と同一の格子定数を持った薄い半
導体層を、異った格子定数の薄い半導体層で挾さみ、交
互に積層して全体で吸収長程度の厚さとなるようにする
ことにより、格子歪による内部応力が軽減され、きれい
な表面モホロジーを持った光吸収層の成長を可能として
いる。
（実施例）
次に図面によシ本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明に係わる一実施例の断面図である。半絶
縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板１１の上に第４の半導体層（光
吸収層）とし１、厚さ１００ＡのアンドープＩ ｎ６，
４７ Ｇ ａＱ、ｓｊ Ａ ｓ層１２と同じく厚さ１０
０ＡのアンドープＧａＡｓ４１３とが交互に、１５層す
つ形成されている。これら各アンドープ層１２゜１３の
１ｔ１１［＃には、イオン注入あるいは拡散によシｎ＋
型領域１４とＰ十型領域１５とが形成される。これら各
領域１４．１５上には、Ｔ ｉ ／ Ａ ｕで形成され
た電極１６．１７が設けられる。
縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板１１の上に第４の半導体層（光
吸収層）とし１、厚さ１００ＡのアンドープＩ ｎ６，
４７ Ｇ ａＱ、ｓｊ Ａ ｓ層１２と同じく厚さ１０
０ＡのアンドープＧａＡｓ４１３とが交互に、１５層す
つ形成されている。これら各アンドープ層１２゜１３の
１ｔ１１［＃には、イオン注入あるいは拡散によシｎ＋
型領域１４とＰ十型領域１５とが形成される。これら各
領域１４．１５上には、Ｔ ｉ ／ Ａ ｕで形成され
た電極１６．１７が設けられる。
Ｉ ｎｏ、４？ Ｇ ａ６，５３ Ａ ｓ及びＧ ａ
Ａ ｓの）（ンドギャップ波長はそれぞれ１．６７μｍ
と０８７μｍで、その格子定数はそれぞれ５．８６９Ａ
と５．６５３Ａであハ両者の間にＬ約４チ程贋の大きさ
の違いがある。
Ａ ｓの）（ンドギャップ波長はそれぞれ１．６７μｍ
と０８７μｍで、その格子定数はそれぞれ５．８６９Ａ
と５．６５３Ａであハ両者の間にＬ約４チ程贋の大きさ
の違いがある。
電極１６．１７には、半導体に逆バイアスがかかるよう
に電圧を印加し、これらＰ÷型領領域１５ｎ＋型領領域
１４に光照射を行うと、これらの間のアンドープＩ ｎ
ｌ）、４７０ ａ６．５３ Ａ ８層１２で生じたフォ
ト・キャリアは内部電界の効果で電極１６゜１７に吸い
寄せられる。この場合、光吸収層を一気に厚く成長させ
ず、薄くして同じく薄いアンドープＧａＡｓ層１３を間
に挾みながら多層に成長させているので、格子歪による
内部応力が緩和され、実効的に吸収長程度の厚みを持っ
た厚い光吸収層が格子定数の異なる半絶縁性Ｇ ａ Ａ
ｓ基板１１の上に形成できる。
に電圧を印加し、これらＰ÷型領領域１５ｎ＋型領領域
１４に光照射を行うと、これらの間のアンドープＩ ｎ
ｌ）、４７０ ａ６．５３ Ａ ８層１２で生じたフォ
ト・キャリアは内部電界の効果で電極１６゜１７に吸い
寄せられる。この場合、光吸収層を一気に厚く成長させ
ず、薄くして同じく薄いアンドープＧａＡｓ層１３を間
に挾みながら多層に成長させているので、格子歪による
内部応力が緩和され、実効的に吸収長程度の厚みを持っ
た厚い光吸収層が格子定数の異なる半絶縁性Ｇ ａ Ａ
ｓ基板１１の上に形成できる。
第２図１０．第１図の応用例の斜視図である。との場合
、半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板１１に、前もやで深さ３
μｍ程度の凹部１９を形成しておく。この凹部１９以外
の領域を５ｉｎｓなどの誘電体膜でマスクしておき、第
１図に示した薄膜のアンドープのＩ ｎｏ、４？ Ｇａ
０．５３Ａｓと同じく薄膜のアンドープのＧａＡｓから
成る周期構造を選択的に形成する。この様にして受光素
子１８が形成され、ブレーナ構造となっている。この受
光素子１８には抵抗２１とＭＥ８ＦＥＴ２２とが接続さ
れる。
、半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板１１に、前もやで深さ３
μｍ程度の凹部１９を形成しておく。この凹部１９以外
の領域を５ｉｎｓなどの誘電体膜でマスクしておき、第
１図に示した薄膜のアンドープのＩ ｎｏ、４？ Ｇａ
０．５３Ａｓと同じく薄膜のアンドープのＧａＡｓから
成る周期構造を選択的に形成する。この様にして受光素
子１８が形成され、ブレーナ構造となっている。この受
光素子１８には抵抗２１とＭＥ８ＦＥＴ２２とが接続さ
れる。
以上説明したように、本発明によれば、１μｍ波長帯で
受光感度を有するようなフォトダイオードを高いＦＥＴ
製作技術が確立されているＧａＡｓ基板の上に作ること
が可能となる。
受光感度を有するようなフォトダイオードを高いＦＥＴ
製作技術が確立されているＧａＡｓ基板の上に作ること
が可能となる。
第１図ね本発明の一実施例の断面図、第２図は第１図の
応用例の斜視図、第３図は従来例の断面図である。 １１・・・・・・半絶縁性Ｑ ａ 、Ａ ｓ基板、１２
・・・・・・アンドープＩｎ６．４ｔ Ｇａｇ４３ Ａ
ｓ ｈ、１３ ・・−・−７ント一フＧａＡｓ層、１４
・・・・−・ｎ十型領域、１５・・・・・・Ｐ中型領域
、１６．１７・・・・・・電極、１８・・・・・・受光
素子、１９・・・・・・凹部、２１・・・・・・抵抗、
２２・・・・−・ＭＥＳＦＦ、Ｔ。 ３１− Ｉ ｎ Ｐ基板、３２−− ｎ Ｉ ｎｏ、
４７Ｇ ａｏ 、５ｓＡｓ層、３３・・・・・・ＦＥＴ
、３４・・・・・・フォトダイオード、３５・・・・・
・拡散領域。 呵（ 代理人 弁理士 日 原 日１５７、＋＋Ｉ 茅 ２ 菌 第 ３ 回
応用例の斜視図、第３図は従来例の断面図である。 １１・・・・・・半絶縁性Ｑ ａ 、Ａ ｓ基板、１２
・・・・・・アンドープＩｎ６．４ｔ Ｇａｇ４３ Ａ
ｓ ｈ、１３ ・・−・−７ント一フＧａＡｓ層、１４
・・・・−・ｎ十型領域、１５・・・・・・Ｐ中型領域
、１６．１７・・・・・・電極、１８・・・・・・受光
素子、１９・・・・・・凹部、２１・・・・・・抵抗、
２２・・・・−・ＭＥＳＦＦ、Ｔ。 ３１− Ｉ ｎ Ｐ基板、３２−− ｎ Ｉ ｎｏ、
４７Ｇ ａｏ 、５ｓＡｓ層、３３・・・・・・ＦＥＴ
、３４・・・・・・フォトダイオード、３５・・・・・
・拡散領域。 呵（ 代理人 弁理士 日 原 日１５７、＋＋Ｉ 茅 ２ 菌 第 ３ 回
Claims (1)
- 第１の半導体基板上に形成され、この基板と同一の格子
定数の材料で薄い層厚の第２の半導体層と、この第２の
半導体層と同様の薄い層厚で前記基板とは禁制帯幅およ
び格子定数が異なる材料からなる光吸収層の第３の半導
体層とを交互に積層した多層構造に設けられることを特
徴とする受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60175210A JPS6235682A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60175210A JPS6235682A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6235682A true JPS6235682A (ja) | 1987-02-16 |
Family
ID=15992217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60175210A Pending JPS6235682A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6235682A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01226174A (ja) * | 1988-03-07 | 1989-09-08 | Nec Corp | 光電子集積回路 |
| JPH08107232A (ja) * | 1994-10-03 | 1996-04-23 | Nec Corp | シリコン受光素子 |
| US7081639B2 (en) | 2000-06-06 | 2006-07-25 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor photodetection device and fabrication process thereof |
| JP2008142628A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Shinko Electric Co Ltd | 振動式篩装置 |
| WO2011008979A3 (en) * | 2009-07-17 | 2011-05-26 | Lockheed Martin Corporation | Strain -balanced extended -wavelength barrier photodetector |
-
1985
- 1985-08-09 JP JP60175210A patent/JPS6235682A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01226174A (ja) * | 1988-03-07 | 1989-09-08 | Nec Corp | 光電子集積回路 |
| JPH08107232A (ja) * | 1994-10-03 | 1996-04-23 | Nec Corp | シリコン受光素子 |
| US7081639B2 (en) | 2000-06-06 | 2006-07-25 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor photodetection device and fabrication process thereof |
| JP2008142628A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Shinko Electric Co Ltd | 振動式篩装置 |
| WO2011008979A3 (en) * | 2009-07-17 | 2011-05-26 | Lockheed Martin Corporation | Strain -balanced extended -wavelength barrier photodetector |
| US8674406B2 (en) | 2009-07-17 | 2014-03-18 | Lockheed Martin Corp. | Extended wavelength digital alloy NBN detector |
| US9178089B1 (en) | 2009-07-17 | 2015-11-03 | Lockheed Martin Corporation | Strain-balanced extended-wavelength barrier detector |
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