JPS63120479A - フオトダイオ−ド - Google Patents
フオトダイオ−ドInfo
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- JPS63120479A JPS63120479A JP61267139A JP26713986A JPS63120479A JP S63120479 A JPS63120479 A JP S63120479A JP 61267139 A JP61267139 A JP 61267139A JP 26713986 A JP26713986 A JP 26713986A JP S63120479 A JPS63120479 A JP S63120479A
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- Light Receiving Elements (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
（産業上の利用分野）
本発明は、逆バイアス動作で使用するフォトダイオード
等に関するもので、特に低容量化に優れたフォトダイオ
ードに関するものである。 （従来の技術とその問題点） 半導体検出器として、アバランシ降伏近傍で使用し内部
増倍効果を利用するアバランシ・フォトダイオード及び
増倍効果は伴わないが、低バイアスで使用するフォトダ
イオードがよく知られており、光通信システムの受光素
子としてその研究・開発が、光源である半導体レーザ、
発光ダイオードと共に進められている。 現在の光通信システムでは、光の伝送媒体である光ファ
イバーの低損失領域が１．３〜１．６Ｐｒｍ波長域にあ
り、これに対応して１．３胛あるいは１．５５Ｐｒｍで
特徴づけられる波長での光伝送が主流となっている。こ
の波長域での光源としてはＩｎＰに格子整合するＩｎＧ
ａＡｓＰ混晶を用いたレーザダイオードが、また光検出
器としてはＩｎＧａＡｓＰ混晶の全ての波長域をカバー
できるＩｎＰに格子接合したＩｎＧａＡｓ三元混晶材料
でのフォトダイオードあるいはアバランシ・フォートダ
イオードが中心的である。また当然のことながら、経済
性を考えて、この系における長距離、大容量の可能性を
追求しており、超高速な光検出器の開発が待たれている
。 現在進められているアバランシ・フオトダイ才−ドは、
内部増倍作用を利用しているから、高感度化が期待でき
るが、一方この内部増倍作用を有するが故に、高僧倍域
での応答劣化を伴うという特徴がある。そこで、超高速
を目的とした光検出器としての、フすトダイオードの研
究・開発があり、例えば、エレクトロニクス・レターズ
、２１巻、 ２６２−２６３ページに、その−例が報告
されているつ概略を第２図に示すが、ｎ＋−ＩｎＰ基板
１１上にｎ ”’−ＩｎＧａＡｑ１３を結晶成長し、そ
の主表面を不純物拡散手法を用いてｐゝ−ＩｎＧａＡｓ
１５とすることによりその基本形を得ている。ここでｎ
−−ＩｎＧａＡｓ１３を最終的に１．５−程度と薄くす
ることが特徴であり、この領域において、逆バイアス印
加での光励起キＡ・リアの走行時間を短くすることによ
り３ｄＢ降下遮断周波数として約２０ＧＨ７という高速
変調特性を得ている。、−の様な高速性は、ｎ−ＩｎＧ
ａＡ３１３ Ｍを薄くして、光励起により発生したキャ
リアの走行時間を短くしていると共に第２図に示すよう
にメザ構造にすることによりｐｎ接合の容値を低減
等に関するもので、特に低容量化に優れたフォトダイオ
ードに関するものである。 （従来の技術とその問題点） 半導体検出器として、アバランシ降伏近傍で使用し内部
増倍効果を利用するアバランシ・フォトダイオード及び
増倍効果は伴わないが、低バイアスで使用するフォトダ
イオードがよく知られており、光通信システムの受光素
子としてその研究・開発が、光源である半導体レーザ、
発光ダイオードと共に進められている。 現在の光通信システムでは、光の伝送媒体である光ファ
イバーの低損失領域が１．３〜１．６Ｐｒｍ波長域にあ
り、これに対応して１．３胛あるいは１．５５Ｐｒｍで
特徴づけられる波長での光伝送が主流となっている。こ
の波長域での光源としてはＩｎＰに格子整合するＩｎＧ
ａＡｓＰ混晶を用いたレーザダイオードが、また光検出
器としてはＩｎＧａＡｓＰ混晶の全ての波長域をカバー
できるＩｎＰに格子接合したＩｎＧａＡｓ三元混晶材料
でのフォトダイオードあるいはアバランシ・フォートダ
イオードが中心的である。また当然のことながら、経済
性を考えて、この系における長距離、大容量の可能性を
追求しており、超高速な光検出器の開発が待たれている
。 現在進められているアバランシ・フオトダイ才−ドは、
内部増倍作用を利用しているから、高感度化が期待でき
るが、一方この内部増倍作用を有するが故に、高僧倍域
での応答劣化を伴うという特徴がある。そこで、超高速
を目的とした光検出器としての、フすトダイオードの研
究・開発があり、例えば、エレクトロニクス・レターズ
、２１巻、 ２６２−２６３ページに、その−例が報告
されているつ概略を第２図に示すが、ｎ＋−ＩｎＰ基板
１１上にｎ ”’−ＩｎＧａＡｑ１３を結晶成長し、そ
の主表面を不純物拡散手法を用いてｐゝ−ＩｎＧａＡｓ
１５とすることによりその基本形を得ている。ここでｎ
−−ＩｎＧａＡｓ１３を最終的に１．５−程度と薄くす
ることが特徴であり、この領域において、逆バイアス印
加での光励起キＡ・リアの走行時間を短くすることによ
り３ｄＢ降下遮断周波数として約２０ＧＨ７という高速
変調特性を得ている。、−の様な高速性は、ｎ−ＩｎＧ
ａＡ３１３ Ｍを薄くして、光励起により発生したキャ
リアの走行時間を短くしていると共に第２図に示すよう
にメザ構造にすることによりｐｎ接合の容値を低減
【７
ていることによる。しかしながら、この様なメザ構造は
、信頼性、実用性、実装置皿などから必ずしも望ましい
構造ではなく、ブ１−−す構造での高速フォトダイオー
ドが望まれている。 ブレーナ構造のフォトダイオードの例としては、第３図
に示すような構造がある。即ち、ｎ＋−ＩｎＰ基板１１
上にｎ ” −ＩｎＰｉｉＪ １２ 、 ｎ −−Ｉｎ
ＧａＡｓ １３光吸収層、 ｎ−ＩｎＰ１４ギャップ層
を有する結晶を用いて選択的にｐ４領域１５を形成した
後、絶縁膜１７、ｐ型電極１８及びｎ型電極】９により
構成されている。ここで特徴は、プし・−す構造である
点から取扱いやすい、高信頼であるなどの利点は多いが
、第３図の例では、ｎ型電極と１．て大きな面積を有す
る領域をバイアス印加用リード線との接触用に設けてお
く必要があり、低＊ｉ化が困難であるという難点がある
。 そこで、本発明の目的は、構造を工夫することによりブ
レーナ構造で低容量化に優れ、これげより高速性能を有
するフォトダイオードを提供することにある。 （問題点を解法するだめの手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、第１の導電形を有する半導体層の一主表面の一領域を
選択的に第２の導電形に転換することによりｐｎ接合を
形成してなるフォトダイオードであり、前記第２の導電
形の半導体層へ電圧を印加する電極材料の下の半導体領
域が選択的に高抵抗化してあることを特徴とする。 （作用） 本発明は上述の構成により、低容量で高速性に優れたフ
才）・ダイオードを可能とする。 （実施例） 以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。 第１図は本発明の半導体装置の一実施例を示す概略横断
面図である。まず（１００）面を有するｎ＋−ＩｎＰ基
板１１上に、例えば、気相成長法により膜厚２）１１Ｔ
Ｉ 、不純物濃度５ＸＩＱ”ｃｍ−’のｎ ” −Ｉｎ
Ｐ１２を成長後、膜厚２ρ、不純物濃度１×１０１８ｃ
ｒ１１″３ノｎ −−ＩｎＧａＡｓ１．３をエビクキシ
ャル成長する。次に膜厚１−２不純竹製度３ Ｘ ＩＱ
”ｃｍ−”のｎ −ＩｎＰ１４を形成する。このよ）に
して得られたウェーハの表面に、例えばＳｉｎ、膜を形
成した後、ブオＨｔ−ジスト工程により選択的に一領域
を除去する。次に、このＳｉＯｘ膜を不純物拡散用のマ
スクとして例えばＺｎ、Ｐ、を拡散源として高真空おト
気した閉管中に上記ウェーハを配し、封管後に５２０°
Ｃ前後で数分の熱処理を施すことによりＺｎの選択拡散
ｐ＋領領域５を形成する。ここでｐ３領域先端は、ｎ−
−：［ｔｌにａＡｓ１３に達するように熱処理時間を調
整する。 次に、再度ＳｉＯ，膜を形成した後、上記ｐ”領域１５
に隣接した領域をフォト・レジスト工程により除去した
後、鉄（Ｆｅ）のイオン注入を上記ＳｉＯ＊除去領域に
選択的に施す。Ｆｅのイオン注入は例えば加速電圧２０
０ＫＶ 、 ４００ＫＶ 、 ６００ＫＶの３種類で各
々３Ｘ１（１”ｃｙｍ−”ドーズ量で行なった後、」−
記５ｉｎ２を除去し、次に７００℃３０分前後のアニー
ルを施すことにより高抵抗領域１６を形成する。ｐ型電
極１８は、例えばＡｕＺｎ材料でよく、上記ｐ”領域１
５周縁及びリード線接触用に上記高抵抗領域１６上に絶
縁膜１７を介して設け、ｎ型電極１９を例えばＡｕ、Ｇ
ｅ材料により形成することによりフォトダイオードとし
て機能する半導体装置が得られる。 （発明の効果） 上述した、本発明の一実施例により得られた素子により
、波長１．３ｐｒｎの光パルスに対して、３ｄＢ降下の
遮断周波数２０ＧＨｚという性能が、−５Ｖのバイアス
下で得られた。又、このときの素子容量は、ｐｎ接合拡
散直径（上記ｐ＋領領域５）３０４φに対して０．１ｐ
Ｆ程度であった。これは、ブレーナ構造でのリード線取
出し用電極パッド領域での容量を絶縁膜１７と高抵抗領
域１６を介して設けたことにより、素子容量がｐｎ接合
に起因した容量のみに限定できたことによる。この様な
低容量化により光応答速度は、測定系のＣＲ（容量×直
列抵抗）定数により規定きれなくなり光励起キャリアの
走行時間、即ち、ｎ −−ＩｎＧａＡｓ１３での走行時
間による限界特性が得られるようになったと理解できる
。 以上詳しく説明したように、本発明によれば、ブレーナ
構造であり、しかも低容量であって高速に作動するフォ
トダイオードが提供できる。
ていることによる。しかしながら、この様なメザ構造は
、信頼性、実用性、実装置皿などから必ずしも望ましい
構造ではなく、ブ１−−す構造での高速フォトダイオー
ドが望まれている。 ブレーナ構造のフォトダイオードの例としては、第３図
に示すような構造がある。即ち、ｎ＋−ＩｎＰ基板１１
上にｎ ” −ＩｎＰｉｉＪ １２ 、 ｎ −−Ｉｎ
ＧａＡｓ １３光吸収層、 ｎ−ＩｎＰ１４ギャップ層
を有する結晶を用いて選択的にｐ４領域１５を形成した
後、絶縁膜１７、ｐ型電極１８及びｎ型電極】９により
構成されている。ここで特徴は、プし・−す構造である
点から取扱いやすい、高信頼であるなどの利点は多いが
、第３図の例では、ｎ型電極と１．て大きな面積を有す
る領域をバイアス印加用リード線との接触用に設けてお
く必要があり、低＊ｉ化が困難であるという難点がある
。 そこで、本発明の目的は、構造を工夫することによりブ
レーナ構造で低容量化に優れ、これげより高速性能を有
するフォトダイオードを提供することにある。 （問題点を解法するだめの手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、第１の導電形を有する半導体層の一主表面の一領域を
選択的に第２の導電形に転換することによりｐｎ接合を
形成してなるフォトダイオードであり、前記第２の導電
形の半導体層へ電圧を印加する電極材料の下の半導体領
域が選択的に高抵抗化してあることを特徴とする。 （作用） 本発明は上述の構成により、低容量で高速性に優れたフ
才）・ダイオードを可能とする。 （実施例） 以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。 第１図は本発明の半導体装置の一実施例を示す概略横断
面図である。まず（１００）面を有するｎ＋−ＩｎＰ基
板１１上に、例えば、気相成長法により膜厚２）１１Ｔ
Ｉ 、不純物濃度５ＸＩＱ”ｃｍ−’のｎ ” −Ｉｎ
Ｐ１２を成長後、膜厚２ρ、不純物濃度１×１０１８ｃ
ｒ１１″３ノｎ −−ＩｎＧａＡｓ１．３をエビクキシ
ャル成長する。次に膜厚１−２不純竹製度３ Ｘ ＩＱ
”ｃｍ−”のｎ −ＩｎＰ１４を形成する。このよ）に
して得られたウェーハの表面に、例えばＳｉｎ、膜を形
成した後、ブオＨｔ−ジスト工程により選択的に一領域
を除去する。次に、このＳｉＯｘ膜を不純物拡散用のマ
スクとして例えばＺｎ、Ｐ、を拡散源として高真空おト
気した閉管中に上記ウェーハを配し、封管後に５２０°
Ｃ前後で数分の熱処理を施すことによりＺｎの選択拡散
ｐ＋領領域５を形成する。ここでｐ３領域先端は、ｎ−
−：［ｔｌにａＡｓ１３に達するように熱処理時間を調
整する。 次に、再度ＳｉＯ，膜を形成した後、上記ｐ”領域１５
に隣接した領域をフォト・レジスト工程により除去した
後、鉄（Ｆｅ）のイオン注入を上記ＳｉＯ＊除去領域に
選択的に施す。Ｆｅのイオン注入は例えば加速電圧２０
０ＫＶ 、 ４００ＫＶ 、 ６００ＫＶの３種類で各
々３Ｘ１（１”ｃｙｍ−”ドーズ量で行なった後、」−
記５ｉｎ２を除去し、次に７００℃３０分前後のアニー
ルを施すことにより高抵抗領域１６を形成する。ｐ型電
極１８は、例えばＡｕＺｎ材料でよく、上記ｐ”領域１
５周縁及びリード線接触用に上記高抵抗領域１６上に絶
縁膜１７を介して設け、ｎ型電極１９を例えばＡｕ、Ｇ
ｅ材料により形成することによりフォトダイオードとし
て機能する半導体装置が得られる。 （発明の効果） 上述した、本発明の一実施例により得られた素子により
、波長１．３ｐｒｎの光パルスに対して、３ｄＢ降下の
遮断周波数２０ＧＨｚという性能が、−５Ｖのバイアス
下で得られた。又、このときの素子容量は、ｐｎ接合拡
散直径（上記ｐ＋領領域５）３０４φに対して０．１ｐ
Ｆ程度であった。これは、ブレーナ構造でのリード線取
出し用電極パッド領域での容量を絶縁膜１７と高抵抗領
域１６を介して設けたことにより、素子容量がｐｎ接合
に起因した容量のみに限定できたことによる。この様な
低容量化により光応答速度は、測定系のＣＲ（容量×直
列抵抗）定数により規定きれなくなり光励起キャリアの
走行時間、即ち、ｎ −−ＩｎＧａＡｓ１３での走行時
間による限界特性が得られるようになったと理解できる
。 以上詳しく説明したように、本発明によれば、ブレーナ
構造であり、しかも低容量であって高速に作動するフォ
トダイオードが提供できる。
第１図は本発明の一実施例であるフォトダイオードを示
す断面図、第２図は高速フォトダイオードの従来例を示
す断面図、第３図はブレーナ型フォトダイオードの従来
例を示す断面図である。 １１・・・ｎ”−ＩｎＰ基板、１２− ｎ ” −Ｉｎ
Ｐ層、１３− ｎ −−ＩｎＧａＡｓ層、１４− ｎ
−ＩｎＰ層、１５・ｐ＋領領域１６・・・高抵抗領域、
１７・・・絶縁膜、１８・・・ｐ型電極、１９・・・ｎ
型電極。
す断面図、第２図は高速フォトダイオードの従来例を示
す断面図、第３図はブレーナ型フォトダイオードの従来
例を示す断面図である。 １１・・・ｎ”−ＩｎＰ基板、１２− ｎ ” −Ｉｎ
Ｐ層、１３− ｎ −−ＩｎＧａＡｓ層、１４− ｎ
−ＩｎＰ層、１５・ｐ＋領領域１６・・・高抵抗領域、
１７・・・絶縁膜、１８・・・ｐ型電極、１９・・・ｎ
型電極。
Claims (1)
- 第１の導電形を有する半導体層の一主表面の一領域を選
択的に第２の導電形に転換することによりｐｎ接合を形
成してなるフォトダイオードにおいて、前記第２の導電
形の半導体層へ電圧を印加する電極材料の下の半導体領
域が選択的に高抵抗化してあることを特徴とするフォト
ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61267139A JPS63120479A (ja) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | フオトダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61267139A JPS63120479A (ja) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | フオトダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63120479A true JPS63120479A (ja) | 1988-05-24 |
Family
ID=17440620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61267139A Pending JPS63120479A (ja) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | フオトダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63120479A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5281542A (en) * | 1992-03-31 | 1994-01-25 | At&T Bell Laboratories | Planar quantum well photodetector |
| JP2006237424A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | フォトダイオードの作製方法 |
-
1986
- 1986-11-10 JP JP61267139A patent/JPS63120479A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5281542A (en) * | 1992-03-31 | 1994-01-25 | At&T Bell Laboratories | Planar quantum well photodetector |
| JP2006237424A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | フォトダイオードの作製方法 |
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