JPS63128679A - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
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- JPS63128679A JPS63128679A JP61275617A JP27561786A JPS63128679A JP S63128679 A JPS63128679 A JP S63128679A JP 61275617 A JP61275617 A JP 61275617A JP 27561786 A JP27561786 A JP 27561786A JP S63128679 A JPS63128679 A JP S63128679A
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Landscapes
- 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
【発明の詳細な説明】
Ｃ概要〕
この発明は、ｐｎ接合を光吸収領域より基板側に設ける
ＡＰＤの構造にかかり、 半導体基体表面のくぼみを受光面とし、該くぼみ及びそ
の近傍に第１の第１導電型領域と、該領域を包囲してｐ
ｎ接合に達する低キャリア濃度の第２の第１導電型領域
と、該第２の第１導電型領域を画定する半導体領域とを
第２導電型の半導体基板上に設けることにより、 良好なガードリング効果と信頼性とを得るものである。
ＡＰＤの構造にかかり、 半導体基体表面のくぼみを受光面とし、該くぼみ及びそ
の近傍に第１の第１導電型領域と、該領域を包囲してｐ
ｎ接合に達する低キャリア濃度の第２の第１導電型領域
と、該第２の第１導電型領域を画定する半導体領域とを
第２導電型の半導体基板上に設けることにより、 良好なガードリング効果と信頼性とを得るものである。
本発明は半導体受光装置、特にｐｎ接合を光吸収領域よ
り基板側に設けるアバランシホトダイオード（ＡＰＤ）
の構造に関する。
り基板側に設けるアバランシホトダイオード（ＡＰＤ）
の構造に関する。
光通信の長距離伝送には石英系ファイバの伝播損失が小
さいＬ３ｎ、１．５５ｐｍ等の長波長帯域が用いられる
が、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）
などの近中距離通信には０．８〜０．９μｍ程度の短波
長帯域が多く用いられ、その受光装置には従来シリコン
（Ｓｔ）系受光装置、特にＡＰＤが使用されている。
さいＬ３ｎ、１．５５ｐｍ等の長波長帯域が用いられる
が、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）
などの近中距離通信には０．８〜０．９μｍ程度の短波
長帯域が多く用いられ、その受光装置には従来シリコン
（Ｓｔ）系受光装置、特にＡＰＤが使用されている。
しかしながら５ｉ−ＡＰＤにも後述の如き問題点かあリ
、これに代わる半導体受光装置が要望されている。
、これに代わる半導体受光装置が要望されている。
〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕５ｉ−
ＡＰＤは、暗電流、増倍率、雑音などの特性及び信頼性
が良好で短波長帯域に適合し、近中距離通信などに従来
広く用いられている。しかしながら、その特性を十分に
発揮するためにその動作電圧を例えば１５０■程度と高
くすることは受信回路構成上の負担が大きく、低い動作
電圧では応答速度、増倍率が低下して、低電圧動作、低
増倍率でも高速応答が必要なＬＡＮなどの要求に適合し
難い。
ＡＰＤは、暗電流、増倍率、雑音などの特性及び信頼性
が良好で短波長帯域に適合し、近中距離通信などに従来
広く用いられている。しかしながら、その特性を十分に
発揮するためにその動作電圧を例えば１５０■程度と高
くすることは受信回路構成上の負担が大きく、低い動作
電圧では応答速度、増倍率が低下して、低電圧動作、低
増倍率でも高速応答が必要なＬＡＮなどの要求に適合し
難い。
これに対して、化合物半導体である燐化インジウム（Ｉ
ｎＰ）を用いた第３図に例示する如き短波長帯域用ＡＰ
Ｄが知られている。
ｎＰ）を用いた第３図に例示する如き短波長帯域用ＡＰ
Ｄが知られている。
本従来例ではｐ＋型１ｎＰ基板ｌｌ上に、キャリア濃度
Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−３、厚さ３ｐｍ程度のｎ型１ｎＰ層
１２と、キャリア濃度Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−’、厚さ０．
５ｐｍ程度のヤ型１ｎＰ層１３とをエピタキシャル成長
する。この間にｐ＋型１ｎＰ基板１１から亜鉛（Ｚｎ）
等の不純物がｎ型ＩｎＰＪＷ１２に拡散してｐ型頭域１
２ｐが形成される。
Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−３、厚さ３ｐｍ程度のｎ型１ｎＰ層
１２と、キャリア濃度Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−’、厚さ０．
５ｐｍ程度のヤ型１ｎＰ層１３とをエピタキシャル成長
する。この間にｐ＋型１ｎＰ基板１１から亜鉛（Ｚｎ）
等の不純物がｎ型ＩｎＰＪＷ１２に拡散してｐ型頭域１
２ｐが形成される。
この半導体基体をメサ状にエツチングし、ｎ側電極１７
とｐ側電極１８とを配設している。
とｐ側電極１８とを配設している。
本従来例は動作電圧例えば７０Ｖ程度の用途に適するが
、メサ構造であるために信頼性がブレーナ形より低く、
更に接合周辺の電界をメサ構造で制御しているためにガ
ードリング効果が不十分で、高い増倍率が得られないと
いう問題がある。
、メサ構造であるために信頼性がブレーナ形より低く、
更に接合周辺の電界をメサ構造で制御しているためにガ
ードリング効果が不十分で、高い増倍率が得られないと
いう問題がある。
この様な現状から、プレーナ構造で信頼性が確保され、
かつ安定した高増倍率が得られる低動作電圧のＡＰＤが
強く要望されている。
かつ安定した高増倍率が得られる低動作電圧のＡＰＤが
強く要望されている。
前記問題点は、半導体基体の表面に形成されたくぼみを
受光面とし、該くぼみ及びその近傍に表出する第１の第
１導電型領域と、 該第１の第１導電型領域を包囲してｐｎ接合に達し、該
領域より低キャリア濃度の第２の第り導電型領域と、 該半導体基体の表面から第２導電型の半導体基板に達し
て該第２の第１導電型領域を画定する半導体領域とを備
えてなる本発明による半導体受光装置により解決される
。
受光面とし、該くぼみ及びその近傍に表出する第１の第
１導電型領域と、 該第１の第１導電型領域を包囲してｐｎ接合に達し、該
領域より低キャリア濃度の第２の第り導電型領域と、 該半導体基体の表面から第２導電型の半導体基板に達し
て該第２の第１導電型領域を画定する半導体領域とを備
えてなる本発明による半導体受光装置により解決される
。
本発明による半導体受光装置は、例えば第１図に例示す
る実施例の如き構造を備える。同図において、１はｐ＋
型基板、２はｎ−型領域、２ｐはｐ型拡散領域、３はヤ
型領域、４はｐ型領域、５は安定化絶縁膜、６は反射防
止膜、７はｎ側電極、８はｐ側電極である。
る実施例の如き構造を備える。同図において、１はｐ＋
型基板、２はｎ−型領域、２ｐはｐ型拡散領域、３はヤ
型領域、４はｐ型領域、５は安定化絶縁膜、６は反射防
止膜、７はｎ側電極、８はｐ側電極である。
本半導体受光装置では受光面がその周囲よりくぼみ、♂
型領域３がこの（ぼみの近傍に形成されて、ｎ−型領域
２のｐｎ接合までの深さが受光面では短く、周辺部分で
は長い。このために第２図に例示する如く、ｎ−型領域
２内の電界強度が受光領域（＆ＩＡ）では大きく、その
周辺（線Ｂ）では小さくなり、受光領域がアバランシブ
レークダウンに達しても、周辺ではブレークダウンが発
生せずガードリング効果が得られる。
型領域３がこの（ぼみの近傍に形成されて、ｎ−型領域
２のｐｎ接合までの深さが受光面では短く、周辺部分で
は長い。このために第２図に例示する如く、ｎ−型領域
２内の電界強度が受光領域（＆ＩＡ）では大きく、その
周辺（線Ｂ）では小さくなり、受光領域がアバランシブ
レークダウンに達しても、周辺ではブレークダウンが発
生せずガードリング効果が得られる。
更にその半導体基体はこのｒ型領域２が反対導電型若し
くは半絶縁性の半導体領域４に埋め込まれたと見做され
るプレーナ構造であり、メサ構造の場合に比して信頼性
の向上が達成される。
くは半絶縁性の半導体領域４に埋め込まれたと見做され
るプレーナ構造であり、メサ構造の場合に比して信頼性
の向上が達成される。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第１図は本発明の実施例を示す模式側断面図である。
本従来例では、例えばＺｎを濃度Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−’
程度ドープしたｐ＋型１ｎＰ基板１上に、例えばＶＰＥ
法により、キャリア濃度２ ＸＩＯ”ｃｍ−’、厚さ３
−程度のｎ−型１ｎＰ層２をエピタキシャル成長する。
程度ドープしたｐ＋型１ｎＰ基板１上に、例えばＶＰＥ
法により、キャリア濃度２ ＸＩＯ”ｃｍ−’、厚さ３
−程度のｎ−型１ｎＰ層２をエピタキシャル成長する。
この成長過程で基板ｌからＺｎが拡散して、ｐ型頭域２
ｐが形成される。
ｐが形成される。
このｎ−型ＩｎＰ層２の表面の例えば直径１５０−の円
形の外側に、例えばＺｎｓカドミウム（Ｃｄ）等のアク
セプタ不純物を基板１に達する深さまで拡散して、キャ
リア濃度Ｉ Ｘｌ０１７ｃｍ−３程度のｐ型領域４を形
成する。
形の外側に、例えばＺｎｓカドミウム（Ｃｄ）等のアク
セプタ不純物を基板１に達する深さまで拡散して、キャ
リア濃度Ｉ Ｘｌ０１７ｃｍ−３程度のｐ型領域４を形
成する。
前記円形と同心の例えば直径１００ｐ＋ａの円形部分を
例えば深さ１−程度エソチングして、その近傍まで例え
ばＳｉ等のドナー不純物を注入し、キャリア濃度Ｉ Ｘ
ＩＯ”ｃａ＋−’、深さ０ 、３ ｐｍ程度のイ型領域
３を形成する。
例えば深さ１−程度エソチングして、その近傍まで例え
ばＳｉ等のドナー不純物を注入し、キャリア濃度Ｉ Ｘ
ＩＯ”ｃａ＋−’、深さ０ 、３ ｐｍ程度のイ型領域
３を形成する。
この半導体基体の平坦面上にプラズマＣＶＤ法などによ
りＳｉＮ膜を被着して安定化絶縁膜５とし、受光領域の
エツチング面上に反射防止膜６を設けて、ｎ＋型領領域
３上ｎ側電極７を配設し、基板１の裏面にｐ側電極８を
形成する。
りＳｉＮ膜を被着して安定化絶縁膜５とし、受光領域の
エツチング面上に反射防止膜６を設けて、ｎ＋型領領域
３上ｎ側電極７を配設し、基板１の裏面にｐ側電極８を
形成する。
本実施例は動作電圧５０Ｖにおいて、例えば波長０．８
５ｐｍの光に対し量子効率７０％、増倍率Ｍ ＝ １０
０程度の動作が安定に得られ、かつ遮断周波数ｆｃ＃Ｉ
ＧＩＩｚ程度で、ＬＡＮ等の要望に十分応え得ることが
確認された。
５ｐｍの光に対し量子効率７０％、増倍率Ｍ ＝ １０
０程度の動作が安定に得られ、かつ遮断周波数ｆｃ＃Ｉ
ＧＩＩｚ程度で、ＬＡＮ等の要望に十分応え得ることが
確認された。
以上の説明は光通信の短波長帯域を引例しＩｎＰ系半導
体基体を実施例としているが、本発明の構造は、ウィン
ド層の入射光吸収率が大きい等の理由によりｐｎ接合を
光吸収領域より基板側に設けるＡＰＤとして、一般的に
適用することができる。また前記実施例ではガードリン
グ領域を画定する半導体領域を反対導電型としているが
、半絶縁性或いは高抵抗半導体領域であってもよい。
体基体を実施例としているが、本発明の構造は、ウィン
ド層の入射光吸収率が大きい等の理由によりｐｎ接合を
光吸収領域より基板側に設けるＡＰＤとして、一般的に
適用することができる。また前記実施例ではガードリン
グ領域を画定する半導体領域を反対導電型としているが
、半絶縁性或いは高抵抗半導体領域であってもよい。
以上説明した如く本発明によれば、ｐｎ接合を光吸収領
域より基板側に設けてガードリング効果と信頬性とが確
保されるＡＰＤが実現し、光通信等の光応用システムに
貢献することができる。
域より基板側に設けてガードリング効果と信頬性とが確
保されるＡＰＤが実現し、光通信等の光応用システムに
貢献することができる。
第１図は本発明の実施例の模式側断面図、第２図は電界
分布の模式図、 第３図は従来例の模式側断面図である。 図において、 ｌはｐ＋＋基板、 ２はｎ−型領域、２ｐはｐ
型拡散領域、 ３は１型領域、４はｐ型領域、
５は安定化絶縁膜、６は反射防止膜、 ７はｎ側
電極、８はｐ側電極を示す。 欠炬例刀刃１ベイ副誼面図 第 １ 図 不 ２ 図 慌采令１グ樺戎１則跡面図 第５ 図
分布の模式図、 第３図は従来例の模式側断面図である。 図において、 ｌはｐ＋＋基板、 ２はｎ−型領域、２ｐはｐ
型拡散領域、 ３は１型領域、４はｐ型領域、
５は安定化絶縁膜、６は反射防止膜、 ７はｎ側
電極、８はｐ側電極を示す。 欠炬例刀刃１ベイ副誼面図 第 １ 図 不 ２ 図 慌采令１グ樺戎１則跡面図 第５ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基体の表面に形成されたくぼみを受光面とし、
該くぼみ及びその近傍に表出する第１の第１導電型領域
と、 該第１の第１導電型領域を包囲してｐｎ接合に達し、該
領域より低キャリア濃度の第２の第１導電型領域と、 該半導体基体の表面から第２導電型の半導体基板に達し
て該第２の第１導電型領域を画定する半導体領域とを備
えてな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 |
|---|---|---|---|
| JP61275617A JPS63128679A (ja) | 1986-11-18 | 1986-11-18 | 半導体受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61275617A JPS63128679A (ja) | 1986-11-18 | 1986-11-18 | 半導体受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63128679A true JPS63128679A (ja) | 1988-06-01 |
Family
ID=17557948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61275617A Pending JPS63128679A (ja) | 1986-11-18 | 1986-11-18 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63128679A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5157473A (en) * | 1990-04-11 | 1992-10-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Avalanche photodiode having guard ring |
-
1986
- 1986-11-18 JP JP61275617A patent/JPS63128679A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5157473A (en) * | 1990-04-11 | 1992-10-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Avalanche photodiode having guard ring |
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