JPS63142683A - アバランシエホトダイオ−ド - Google Patents
アバランシエホトダイオ−ドInfo
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- JPS63142683A JPS63142683A JP61288801A JP28880186A JPS63142683A JP S63142683 A JPS63142683 A JP S63142683A JP 61288801 A JP61288801 A JP 61288801A JP 28880186 A JP28880186 A JP 28880186A JP S63142683 A JPS63142683 A JP S63142683A
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- inp
- ingaas
- avalanche photodiode
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- Pending
Links
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は１．５５μｍ蛍光通信システム用の受光素子に
係り１％に、低雑音で高速・高感度の特性を有するアバ
ランシェホトダイオード（ＡＰＤと略す）に関する。
係り１％に、低雑音で高速・高感度の特性を有するアバ
ランシェホトダイオード（ＡＰＤと略す）に関する。
高電界を正確に制御することが必要なＡＰＤでは、高電
界がかかるキャリア濃度の低い（Ｌｏ）半導体層でキャ
リアの増倍を起こし、比較的キャリア濃度の高い半導体
層（Ｈｌ）で高電界を緩和し、キャリア濃度の低い（Ｌ
Ｏ）半導体層で光を吸収するＬＯ−Ｈｉ−ＬＯ型のキャ
リア濃度分布が適しており、Ｂｅ１ｌ研究所のＦ、 Ｃ
ａｐａｓｓｏらによって公知になっている（エレクトロ
ン・レター。
界がかかるキャリア濃度の低い（Ｌｏ）半導体層でキャ
リアの増倍を起こし、比較的キャリア濃度の高い半導体
層（Ｈｌ）で高電界を緩和し、キャリア濃度の低い（Ｌ
Ｏ）半導体層で光を吸収するＬＯ−Ｈｉ−ＬＯ型のキャ
リア濃度分布が適しており、Ｂｅ１ｌ研究所のＦ、 Ｃ
ａｐａｓｓｏらによって公知になっている（エレクトロ
ン・レター。
第２０巻、第６３５〜６３７頁１９８４年（Ｅ１ｅｃｔ
ｒ□ＨＬｅｔｔ、、ＶＯＩ、２０．６３５〜６３７（１
９８４） ）参照）。
ｒ□ＨＬｅｔｔ、、ＶＯＩ、２０．６３５〜６３７（１
９８４） ）参照）。
上記公知例はキャリア増倍層にＩｎＧａＡｓ層を用いて
いる。エネルギーバンド構造の対称性により、ＩｎＰ系
の化合物半導体材料では成子と正孔のイオン化係数比が
１に近い、この値は０．８μｍ帯でのＳｉの値２０に比
べ小さい。したがって、イオン化係数比を犬きくとるこ
とが低雑音化につながるＡＰＤではＩｎＰ系材料のイオ
ン化係数比を何らかの方法で犬さくとる必要があった。
いる。エネルギーバンド構造の対称性により、ＩｎＰ系
の化合物半導体材料では成子と正孔のイオン化係数比が
１に近い、この値は０．８μｍ帯でのＳｉの値２０に比
べ小さい。したがって、イオン化係数比を犬きくとるこ
とが低雑音化につながるＡＰＤではＩｎＰ系材料のイオ
ン化係数比を何らかの方法で犬さくとる必要があった。
また、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓの価電子帯のエネルギーの
不連続が約０．４ｅＶと大きく、このバンド不連続に基
づき、正孔かへテロ界面に蓄積し、高速応答性を劣化さ
せる問題点もあった。
不連続が約０．４ｅＶと大きく、このバンド不連続に基
づき、正孔かへテロ界面に蓄積し、高速応答性を劣化さ
せる問題点もあった。
本発明の目的は上記問題点を改善し、低雑音でかつ高速
・高感度のＡＰＤを実現することである。
・高感度のＡＰＤを実現することである。
上記目的を達成するには、ＬＯ−Ｈｉ−ＬＯ型ＡＰＤに
おいて、まず、キャリア増倍層をＩｎＰとＩｎＧａＡｓ
の超格子で形成し、電子と正孔のイオン化係数比？大き
くすることにおる。
おいて、まず、キャリア増倍層をＩｎＰとＩｎＧａＡｓ
の超格子で形成し、電子と正孔のイオン化係数比？大き
くすることにおる。
上記目的は電界緩和ノーにデユーティ−比が異なり、グ
レーデッドなエネルギーバンド構造を持つＩｎＰとＩｎ
ＧａＡｓ のドーピング超格子分用いることによって達
成される。
レーデッドなエネルギーバンド構造を持つＩｎＰとＩｎ
ＧａＡｓ のドーピング超格子分用いることによって達
成される。
キャリア増倍層と超格子を用いて、電子と正孔のイオン
化係数比が大きくなった場合、ＡＰＬ）のＳ／Ｎ比が改
善される。Ｓ／Ｎ比が大きくなれば。
化係数比が大きくなった場合、ＡＰＬ）のＳ／Ｎ比が改
善される。Ｓ／Ｎ比が大きくなれば。
最小受信感度が減少し、低雑音ＡＰＤを実現できる。
マタ、グレーデッドエネルギー構造を持つＩｎＰとＩｎ
ＧａＡｓ の超格子分用いることにより、正孔に対する
価電子帯の不連続エネルギーを低減することができ、光
吸収層側よりドリフトしてきた正孔の蓄積効果？抑え、
高速なＡＰＩＩ実現することができる。
ＧａＡｓ の超格子分用いることにより、正孔に対する
価電子帯の不連続エネルギーを低減することができ、光
吸収層側よりドリフトしてきた正孔の蓄積効果？抑え、
高速なＡＰＩＩ実現することができる。
以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は超格子を用いたＩｎＰ系のＩ、ｏ−Ｈｉ−Ｌｏ型Ａ
ＰＩ）の縦断面図である。
図は超格子を用いたＩｎＰ系のＩ、ｏ−Ｈｉ−Ｌｏ型Ａ
ＰＩ）の縦断面図である。
まず製造方法について述べる。
ｎ”−ＩｎＰ基板１上に分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
法または、有機金属熱分解気相成長（＋ｄＯＣＶＤ）法
により、ｎ−−ＩｎＰ バッファ層（０，５μｍ）２、
ｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層（３μｍ）３．Ｉｎｋ’と
ＩｎＧａＡｓ のドーピ７グＨ１格子４（０，３μｍ）
、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓの超格子５（０，５μｍ）、ｎ
−−ＩｎＰ窓層６を連続成長させる。次に、ＳｉＮと８
１０２をマスクとしてＣｄの低温拡散（４３０Ｃ）を行
い、ガードリング７を形成した後ｓＺｎの選択熱拡散に
より、主接合８’に形成ｆる。パッシベーションｇ９は
ＰｓＧ／８ｉ０ｘ／８ｉＮの三層構造であり、反射防止
膜ｌＯはＳ ｉＮｋ用いる。最後にｐ型オーミック電極
１１ （Ａｕ／Ｐ ｔ／Ｔ ｉ ）、ｎ型オーミック電
極１２ （Ａｕ／Ｐｄ／ＡｕＧｅＮｉ ） ｋ形成する
。
法または、有機金属熱分解気相成長（＋ｄＯＣＶＤ）法
により、ｎ−−ＩｎＰ バッファ層（０，５μｍ）２、
ｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層（３μｍ）３．Ｉｎｋ’と
ＩｎＧａＡｓ のドーピ７グＨ１格子４（０，３μｍ）
、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓの超格子５（０，５μｍ）、ｎ
−−ＩｎＰ窓層６を連続成長させる。次に、ＳｉＮと８
１０２をマスクとしてＣｄの低温拡散（４３０Ｃ）を行
い、ガードリング７を形成した後ｓＺｎの選択熱拡散に
より、主接合８’に形成ｆる。パッシベーションｇ９は
ＰｓＧ／８ｉ０ｘ／８ｉＮの三層構造であり、反射防止
膜ｌＯはＳ ｉＮｋ用いる。最後にｐ型オーミック電極
１１ （Ａｕ／Ｐ ｔ／Ｔ ｉ ）、ｎ型オーミック電
極１２ （Ａｕ／Ｐｄ／ＡｕＧｅＮｉ ） ｋ形成する
。
次に実施例の動作について述べる。
ＡＰＬ）に入射した光は逆バイアスされて空乏層化して
いるＩｎＧａＡｓ光吸収層に吸収される。
いるＩｎＧａＡｓ光吸収層に吸収される。
ＩｎＧａＡｓの吸収係数は１．５５μｍ帯でｌＸｌ０’
ｃＩｎ−１以上と大きく、膜厚を３Ａｍ以上にすれば内
部量子効率はほぼ１００％近くなる。また、反射防止膜
であるＳｉＮを最適化すれば１表面反射を１チ以内に抑
えることができ、外部量子効率９０％を容易に実現する
ことができる。
ｃＩｎ−１以上と大きく、膜厚を３Ａｍ以上にすれば内
部量子効率はほぼ１００％近くなる。また、反射防止膜
であるＳｉＮを最適化すれば１表面反射を１チ以内に抑
えることができ、外部量子効率９０％を容易に実現する
ことができる。
光吸収量で発生したキャリアはドリフＩ−Ｌ、を界緩和
層を通り、キャリア増倍層で１バランシュ増倍されｔｌ
”ｎ接合に調達する。
層を通り、キャリア増倍層で１バランシュ増倍されｔｌ
”ｎ接合に調達する。
キャリア増倍層にＩｎＰとＩ ｎ Ｇａ Ａ ｓ の超
格子を用いているため、電子と正孔のイオン化係数比が
大きくなり、Ｓ／Ｎ比が改善される。したがって、最適
増倍率が向上し、最小受信感度が改善される。
格子を用いているため、電子と正孔のイオン化係数比が
大きくなり、Ｓ／Ｎ比が改善される。したがって、最適
増倍率が向上し、最小受信感度が改善される。
また、［界緩和層は、 ＩｎＰとＩｎＧａＡｓ のデ
ユーティ−比と変えたグレーデッドな超格子となってい
るため、正孔の蓄積を抑え、高速応答が実現される。
ユーティ−比と変えたグレーデッドな超格子となってい
るため、正孔の蓄積を抑え、高速応答が実現される。
また、本発明はＩ ｎＡｔＡ ｓ／ Ｉ ｎＧ ａ Ａ
ｓ系に適用した場合も工ｒｌＰ／ＩｎＧａＡｓ の場
合と同様なＡＰＤ特性が得られることは言うまでもない
。
ｓ系に適用した場合も工ｒｌＰ／ＩｎＧａＡｓ の場
合と同様なＡＰＤ特性が得られることは言うまでもない
。
本発明によれば、キャリア増倍層の電子と正孔のイオン
化係数比と犬きくとることができるので、ＡＰＤの８／
Ｎ比を向上させ、最小受信感度を小さくすることができ
る。
化係数比と犬きくとることができるので、ＡＰＤの８／
Ｎ比を向上させ、最小受信感度を小さくすることができ
る。
ｌた、電界緩ａｊＵ’に：グレーデッドなエネルギーバ
ンド構造？もつ超格子としているので、正孔の蓄積効果
を抑え、高速なＡＰＤを実現することができる。
ンド構造？もつ超格子としているので、正孔の蓄積効果
を抑え、高速なＡＰＤを実現することができる。
第１図は本実施例である１、５５μｍ帯の光通信システ
ムに用いられるＡＰＤの縦断面図である。 １・・・ｎ型ＩｎＰ基板、２・・・ｎ −ＩｎＰバッフ
ァ層。 ３− ｎ−−Ｉｒ＋ＧａＡｓ光吸収層、４− Ｉ ｎ
ＰとＩｎＧａＡｓの超格子（アンドープ）、５− Ｉ
ｎ ＰとＩｎＧａＡｓ の超格子（ドープ） 、 ６−
ｎ−−Ｉ ｎＰ窓層、７・・・ｐ−ＩｎＰ（ガードリ
ング（ｃｄ拡散ｏｒＢｅ、Ｍｇイｙｌ−７注入） 、
８＝・Ｐ−Ｉ ｎＰ（主接合；Ｚｎ、Ｃｄ拡Ｂｏｒ Ｂ
ｅ 、 Ｍｇ （ｙＦ７注入）、９・・・ＳｉＯ□／
ＳＩＮパッシベーション膜、ｌＯ・・・ＳｉＮ反射防止
膜、１１・−・ｐ型オーミック―極、１２・・・ｎ型オ
ーミック醒極。
ムに用いられるＡＰＤの縦断面図である。 １・・・ｎ型ＩｎＰ基板、２・・・ｎ −ＩｎＰバッフ
ァ層。 ３− ｎ−−Ｉｒ＋ＧａＡｓ光吸収層、４− Ｉ ｎ
ＰとＩｎＧａＡｓの超格子（アンドープ）、５− Ｉ
ｎ ＰとＩｎＧａＡｓ の超格子（ドープ） 、 ６−
ｎ−−Ｉ ｎＰ窓層、７・・・ｐ−ＩｎＰ（ガードリ
ング（ｃｄ拡散ｏｒＢｅ、Ｍｇイｙｌ−７注入） 、
８＝・Ｐ−Ｉ ｎＰ（主接合；Ｚｎ、Ｃｄ拡Ｂｏｒ Ｂ
ｅ 、 Ｍｇ （ｙＦ７注入）、９・・・ＳｉＯ□／
ＳＩＮパッシベーション膜、ｌＯ・・・ＳｉＮ反射防止
膜、１１・−・ｐ型オーミック―極、１２・・・ｎ型オ
ーミック醒極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ｎ型基板上に少なくとも光を吸収する光吸収層に生
じたキャリアを増倍する増倍層、高電界を制御する電界
緩和層を含む複数の半導体層を積層して形成するアバラ
ンシエホトダイオードにおいて、増倍層をＩｎＰとＩｎ
ＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓとＩｎＡｌＡｓの超格子で
形成することを特徴とするアバランシエホトダイオード
。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のアバランシエホトダ
イオードにおいて、上記電界緩和層をＩｎＰとＩｎＧａ
ＡｓまたはＩｎＧａＡｓとＩｎＡｌＡｓのドーピング超
格子で形成することを特徴とするアバランシエホトダイ
オード。 ３、特許請求の範囲第１項記載のアバランシエホトダイ
オードにおいて、上記増倍層のキャリア濃度を５×１０
＾１＾４ｃｍ＾−＾３と５×１０＾１＾５ｃｍ＾−＾３
の間とすることを特徴とするアバランシエホトダイオー
ド。 ４、上記電界緩和層のキャリア濃度を５×１０＾１＾５
ｃｍ＾−＾３〜５×１０＾１＾６ｃｍ＾−＾３とするこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のアバランシ
エホトダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61288801A JPS63142683A (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | アバランシエホトダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61288801A JPS63142683A (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | アバランシエホトダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63142683A true JPS63142683A (ja) | 1988-06-15 |
Family
ID=17734905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61288801A Pending JPS63142683A (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | アバランシエホトダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63142683A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02137376A (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-25 | Nec Corp | アバランシェフォトダイオード |
| KR100352816B1 (ko) * | 2000-03-10 | 2002-09-16 | 광주과학기술원 | 초고속 광검출기용 에피택시얼 구조 |
| CN111312835A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-06-19 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 单电子传输雪崩光电二极管结构及制作方法 |
-
1986
- 1986-12-05 JP JP61288801A patent/JPS63142683A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02137376A (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-25 | Nec Corp | アバランシェフォトダイオード |
| KR100352816B1 (ko) * | 2000-03-10 | 2002-09-16 | 광주과학기술원 | 초고속 광검출기용 에피택시얼 구조 |
| CN111312835A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-06-19 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 单电子传输雪崩光电二极管结构及制作方法 |
| CN111312835B (zh) * | 2020-02-19 | 2023-04-11 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 单电子传输雪崩光电二极管结构及制作方法 |
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