JPS63224268A - 半導体受光装置 - Google Patents

半導体受光装置

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JPS63224268A
JPS63224268A JP62059137A JP5913787A JPS63224268A JP S63224268 A JPS63224268 A JP S63224268A JP 62059137 A JP62059137 A JP 62059137A JP 5913787 A JP5913787 A JP 5913787A JP S63224268 A JPS63224268 A JP S63224268A
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JP
Japan
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anode
light
light receiving
layer
electrode
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Application number
JP62059137A
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English (en)
Inventor
Hideyo Higuchi
樋口 英世
Kazutomi Yoshida
吉田 一臣
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高速応答が可能な半導体受光装置(7rl
・ダイオード:Photo Diode;以下PDと略
す)に関するものである。
〔従来の技術〕
第2図(a )、 (b )は、例えば昭和61年度電
子通信学会総合全国大会予[43978(4−149ペ
ージ)に記@されている従来のI n G a A s
プレーナ型PDの代表的な構造を示す図である。第2図
(a)は平面図、第2図(b)は、第2図(a)のA−
A断面図で、PD動作中の断面図である。第2図におい
て、1はn+−InP基板、2はn−InPバッ’77
層、3はn−InGaAs光吸収層、3aは空乏層、4
はn−InP窓層、5はZnが拡散されたP4領域、5
a(よZn拡散領域、10は前記n+−InP基板1の
裏面に設けられたn電極(カソード)、11は受光面に
受光領域を取り囲んで設けられたp電極(アノード、後
に第1のアノードという)、2oは光に対して透明な表
曲保護膜、40は入射光、5oは電子、51はホールで
ある。また、31はアノードワイヤである。
InPに格子定数が合ったInGaAs層のバンドギャ
ップ波長λじは、λg:1.67μmであり、InPで
はλg=0.92−であるので、第2図の1nGaAs
−PDの波長感度はλ=1.0〜1.6μm帯にある。
そこで、入射光40の波長が1.3μmの場合について
動作を説明する。
PDは一般に逆バイアス状態で使用されるのでアノード
11 (すなわちアノードワイヤ31)はカソード10
に対し負電圧(−5〜−10v)が印加される。n −
I n P窓層4のキャリア濃度はI X 10 ”c
m−3程度、n −−I n G a A s光吸収層
3のキャリア濃度は5 X 10 ”cm−’程度であ
りn−−InGaAs光吸収As光キャリア濃度の方が
小さいので、逆バイアス状態では空乏層3aは主にn’
−−InGaAs光吸収層3内に拡がる。
受光面にλ=1.3μmの光が入射すると、この光40
はλg:0.92のn −I n P窓層4には吸収さ
れず、n −−I n G a A s光吸収層3に吸
収され、電子50.ホール51のペアが発生する。n−
−InGaAs光吸収層3内の空乏層3a内で発生した
キャリアは空乏層3a内の電界によるドリフト電流とし
て外部回路に観測される。
空乏層3a外のホール51のうち、拡散により空乏層3
aに達しなものはドリフト電流に寄与する。
n−−InGaAs光吸収As光キャリア濃度を下げ、
空乏層3a幅を広くすることにより、ドリフト電流に寄
与するキャリアの割合を大きくし、光電流の値を大きく
する(感度を良くする)ことが可能である。電子・ホー
ル対の発生は入射光強度に比例するので、PDに流れる
光電流は入射光強度に比例する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のI n G a A sプレーナPDは、アノー
ド以外の受光面全体が1.3flの光に対し透明な表面
保護膜20で覆われているので、入射光束がPDチップ
全体に広がっている場合には、第2図(b)のように空
乏層3aから離れたところでも電子・ホール対が発生す
る。このうち拡散により空乏層3aに達するホール51
は光電流に寄与するが、拡散が遅いため空乏層3a内ま
たはその近傍で発生したキャリアに比べて光電流に寄与
する時間が遅れる。したがって、入射光がパルス状の場
合には入射光の波形に比べて受光電流波形にすそ引きが
生ずる。第3図はこの状況を説明する図であり、第3図
(a)の(III)は入射光強度の時間的変化を示すパ
ルス波形、第3図(b)の(n)は光電流の応答波形で
ある。立ち下がり時間t4.が入射光の波形に比べて長
くなっており、高速で変化する入射光に応答できないと
いう問題が生ずる。
この発明は、上記のようケ問題点、すなわち従来のPD
は空間的に広がっており、かつ高速で変動する入射光に
対して応答速度が制限されるという問題点を解消するた
めになされたものであり、空間的に広がっており、高速
で変動する入射光に対しても充分応答可能なPDを得る
ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体受光装置は、受光面に受光領域を
取り囲んで設けられた第1のアノードの周囲を取り囲む
ように第1のアノードと同一導電型の第2のアノードを
設けたものである。
〔作用〕
この発明においては、アノードの周囲を囲む第3の電極
を設けたことにより、アノードの空乏層から光分離れな
ところで発生する電子・ホール対を第3の電極に対する
光M流として吸収することが可能となり、アノードの光
電流応答波形に現れるホールの拡散によるすそ引き現像
を除去し、高速応答(アノード光電流の)が可能となる
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を第1図を用いて説明する。
第1図(a)はPD動作中の平面図であり、第1図(b
)は、第1図(a)のA−A断面を示すものである。第
1図において、第2図と同一符号は同じものを示し、1
2は前記第1のアノード11を取り囲むように設けられ
た第3の電極(第2のアノード)である。32は前記第
2のアノード12のワイヤ(第2のアノードワイヤ)で
ある。
第2図の従来のPDの動作の説明で述べたように、この
実施例の場合においても、第1のアノード11にはカソ
ード10に対して負電圧が印加される。第2のアノード
12もカソード1oに対して負電圧を印加する。ただし
、第2のアノード12の電圧V。は第1のアノード11
の電圧v11より低くする(例えばV、、=−10V、
V*g=−12v)。この状態では第2のアノード12
による空乏層幅の方が第1のアノード11の下に形成さ
れる空乏層幅よりも大きくなる。PDチップの受光面全
体に広がっている1、3−の光が入射すると、この光は
n −−I n G a A s光吸収層3内で吸収さ
れる。光はチップ全体に広がっているので、光吸収によ
り発生する電子・ホール対は第1のアノード11の下の
n −−T n G a A s光吸収層3内にも第2
のアノード12の下のn−−InGaAs光吸収層3内
にも同等に発生する。従来型PDの場合と同様、空乏層
3a内のキャリアはドリフト電流となり、光電流として
観測されるが、空乏層3a外のホール51のうち拡散に
より空乏層3aに達するものはドリフト電流4流に寄与
する。
従来型PDでは第1のアノード11の空乏層3aの外側
の離れたところで発生したホール51のうち拡散により
空乏層3aに達するものはパルス応答波形のすそ引きと
なり、応答特性の速度を制限するが、この実施例では第
1のアノード11の空乏層3aの外側で発生したキャリ
アは第2のアノード12の方に吸収されるので、パルス
応答波形のすそ引きは生じない。第2のアノード12の
空乏層3a幅の方が広く設定しであるので、第2のアノ
ード12の方がキャリア吸収能力が大きい。
第3図(b)の(I)はこの実施例によるパルス応答波
形を示すものであり、パルスのすそ引きが改善されるこ
とがわかる。この実施例における第2のアノード12は
第1の1ノード11のスピードアップのための補助電極
である。Zn拡散したP+領域5のp −n接合がチッ
プ外周にさらされているので、第2のアノード12のl
J#電流は第1のアノード11の暗電流に比べて大きく
なる。
なお、上記実施例ではn+InP基板1を有するプレー
ナ型PDの場合について、スピードアップのための第2
のアノード12を設けた場合について述べたが、p+I
nP基板を用いてp、nの導電型が上記実施例とは逆転
しているPDを作成し、スピードアップのための第2の
アノード12を設けることも可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明は、受光面に受光領域を
取り囲むように設けられた第1のアノードの周囲を取り
囲むように第2のアノードを設けなので、PDチップ全
体に広がった入射光に対してもアノード光電流波形がパ
ルス光入力に対して充分高速応答をするPDが得られる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)はこの発明の一実施例を示す半導
体受光装置の平面図およびA−A断面図、第2図(a)
、(b)は従来の半導体受光装置の平面図およびB−B
断面図、第3図はこの発明と従来の半導体受光装置のパ
ルス応答特性を説明する図である。 図において、1はn”−InP基板、2はn−InPn
ソバ9フフ 層、3aは空乏層,4はn”’InP窓層、5はZn拡
散P+領域、10はカソード、11は第1のアノード、
12は第2のアノード、20は表面保護膜、4oは入射
光、50は電子、51はホールである。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄   (外2名)第1図 555g   ζ40 40人N九  カ°電子 51ホール 第2図 第3図 手続補正書(自発) 昭和 6充 3月25日 特許庁長官殿                 Dn
l、事件の表示   特願昭62−59137号2、発
明の名称   半導体受光装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所    東京都千代田区丸の内二丁目2番3号名
 称  (601)三菱電機株式会社代表者志岐守哉 4、代理人 〆一 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄2図面の簡単な説明の欄
および図面 6、補正の内容 (1)明細書第2頁2行の「A−A断面図」を、rB−
B’断面図」と補正する。 (2)同じく第2頁4〜5行、第9頁12〜13行のr
n−InGaAs光吸収層、」を、それぞれr n −
−I nG aAs光吸収層、」と補正する。 (3)同じく第2頁5行、第9頁13行のrn−InP
窓層、」を、それぞれ[−n−−InP窓層、」と補正
する。 (4)同じく第3頁2行、9行のrn  InP窓層」
を、それぞれrn”’−InP窓層」と補正する。 (5)同じく第3頁9行の「光4o」を、「入射光4o
」と補正する。 (6)  同じく第4頁5〜6行の「アノード」を、「
アノード11」と補正する。 (7)同じく第6頁5行のrA−A断面」を、rA−A
’断面図」と補正する。 (8)同じく第8頁10行のrn+InP基板」を、「
n”−InP基板」と補正する。 (9)同じく第8頁13行の「p”InP基板」を、r
p”  InP基板」と補正する。 (10)同じく第9頁6行のrA−A断面図、」を、r
A−A’断面図、」と補正する。 (11)同じく第9頁8行のrB−B断面図」を、rB
−B’断面図」と補正する。 (12)同じく第9頁13〜14行の「5はZn拡散P
+領域、」を、「5はP+領域、」と補正する。 (13)第1図(a)、(b)および第2図(b)を別
紙のように補正する。 以  上 第1図 ) ) )  i  ?−40

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 受光面に受光領域を取り囲んで第1のアノードが設けら
    れ、裏面にカソードが設けられた半導体受光装置におい
    て、前記受光面に前記第1のアノードの周囲を取り囲む
    ように前記第1のアノードと同一導電型の第2のアノー
    ドを設けたことを特徴とする半導体受光装置。
JP62059137A 1987-03-12 1987-03-12 半導体受光装置 Pending JPS63224268A (ja)

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