JP2695112B2 - 超格子構造の増幅層を有するアバランシュフォトダイオード - Google Patents
超格子構造の増幅層を有するアバランシュフォトダイオードInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ストレインド（Ｓｔｒ
ａｉｎｅｄ）超格子構造を増幅層として利用したＡＰＤ
（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）の構造
に関するものである。
ａｉｎｅｄ）超格子構造を増幅層として利用したＡＰＤ
（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）の構造
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信用受光素子として多く用いられる
ＡＰＤは、内部利得を有しているので、受信感度面にお
いては、ＰＩＮ−ＰＤに比べて有利である。
ＡＰＤは、内部利得を有しているので、受信感度面にお
いては、ＰＩＮ−ＰＤに比べて有利である。
【０００３】従って、ＡＰＤは、Ｇｂｐｓ級以上の高速
光通信において、更に脚光を浴びる素子である。ＡＰＤ
を大別すれば、構造的に吸収層と増幅層とで構成され、
特に、吸収層では、光信号を吸収して電子−正孔対を形
成する。
光通信において、更に脚光を浴びる素子である。ＡＰＤ
を大別すれば、構造的に吸収層と増幅層とで構成され、
特に、吸収層では、光信号を吸収して電子−正孔対を形
成する。
【０００４】光励起（ｐｈｏｔｏｅｘｃｉｔａｔｉｏ
ｎ）された電子−正孔対は、内部電場により分離され、
この中の一種類のキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）である電
子或いは正孔が増幅層に注入される。この注入されたキ
ャリアは、増幅層に印加された高い電場により加速エネ
ルギを得て、価電帯の電子と衝突することにより、新た
な電子と正孔対を形成するようになる。
ｎ）された電子−正孔対は、内部電場により分離され、
この中の一種類のキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）である電
子或いは正孔が増幅層に注入される。この注入されたキ
ャリアは、増幅層に印加された高い電場により加速エネ
ルギを得て、価電帯の電子と衝突することにより、新た
な電子と正孔対を形成するようになる。
【０００５】その結果、ＡＰＤは、内部利得を得る。
【０００６】上述したように、ＡＰＤが内部利得を得る
ためには、内部利得が得られる増幅層に印加される電場
の強度を大きくするため、ＡＰＤに高い電圧が印加され
る。この時、バンドギャップが小さな物質で形成された
場合には、内部利得のためのアバランシュ増幅（ａｖａ
ｌａｎｃｈｅ ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ）と共に
トンネリング（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ）現象が多く生じ
る。
ためには、内部利得が得られる増幅層に印加される電場
の強度を大きくするため、ＡＰＤに高い電圧が印加され
る。この時、バンドギャップが小さな物質で形成された
場合には、内部利得のためのアバランシュ増幅（ａｖａ
ｌａｎｃｈｅ ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ）と共に
トンネリング（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ）現象が多く生じ
る。
【０００７】通常、トンネリング現象は、光信号にかか
わらず印加された電場の強度により生じるので、ＡＰＤ
の雑音を増加することになり、かつ、ＡＰＤの動作特性
を非常に低下させる。
わらず印加された電場の強度により生じるので、ＡＰＤ
の雑音を増加することになり、かつ、ＡＰＤの動作特性
を非常に低下させる。
【０００８】光通信用としてＡＰＤを用いるためには、
光通信で用いる波長帯域である１．３μｍ〜１．５５μ
ｍの光を吸収しなければならないため、バンドギャップ
が小さいＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ（０．７６ｅＶ）を用い
るようになり、これによって、トンネリング問題が深刻
になる。
光通信で用いる波長帯域である１．３μｍ〜１．５５μ
ｍの光を吸収しなければならないため、バンドギャップ
が小さいＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ（０．７６ｅＶ）を用い
るようになり、これによって、トンネリング問題が深刻
になる。
【０００９】従って、バンドギャップが大きいＩｎＰで
増幅が生じるようにするＳＡＭ（Ｓｅｐａｒａｔｅｄ
Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａ
ｔｉｏｎ）構造が提案された。
増幅が生じるようにするＳＡＭ（Ｓｅｐａｒａｔｅｄ
Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａ
ｔｉｏｎ）構造が提案された。
【００１０】ＳＡＭ構造でＡＰＤを造る場合、増幅がバ
ンドギャップが大きいＩｎＰでなされるようになって、
トンネリングが減少するようになり、これにより、増幅
率の増加等の長所を得られる。しかし、ＩｎＰ物質の特
性上、電子と正孔に対するイオン化係数比（ｉｏｎｉｚ
ａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒａｔｉｏ；β
／α ｒａｔｉｏ α＞β）が似通っているので、増幅
による剰余雑音が大きくなる現象が生じて、ＡＰＤの性
能中、受信感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を大いに減
少させる。
ンドギャップが大きいＩｎＰでなされるようになって、
トンネリングが減少するようになり、これにより、増幅
率の増加等の長所を得られる。しかし、ＩｎＰ物質の特
性上、電子と正孔に対するイオン化係数比（ｉｏｎｉｚ
ａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒａｔｉｏ；β
／α ｒａｔｉｏ α＞β）が似通っているので、増幅
による剰余雑音が大きくなる現象が生じて、ＡＰＤの性
能中、受信感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を大いに減
少させる。
【００１１】従って、物質が有するイオン化係数比を人
為的に小さくして、増幅による剰余雑音を減少させるた
めの努力が多くなされている。種々の方案中、代表的な
例が、ＩｎＰに格子整合されるＩｎＧａＡｓ（Ｐ）／Ｉ
ｎＡｌＡｓ超格子構造を増幅層として用いるＡＤＰであ
る。
為的に小さくして、増幅による剰余雑音を減少させるた
めの努力が多くなされている。種々の方案中、代表的な
例が、ＩｎＰに格子整合されるＩｎＧａＡｓ（Ｐ）／Ｉ
ｎＡｌＡｓ超格子構造を増幅層として用いるＡＤＰであ
る。
【００１２】ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）／ＩｎＡｌＡｓ超格子
は、伝導帯不連続値（ΔＥC ：ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ
ｂａｎｄ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ）が大きい反
面、価電帯不連続値（ΔＥV ｖａｌｅｎｃｅ ｂａｎｄ
ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ）が小さいため、増幅層
で電子が電場によるエネルギ以外にも伝導帯不連続値Δ
ＥC によるエネルギの供給を受けることができるので、
有効イオン化係数比が向上される。
は、伝導帯不連続値（ΔＥC ：ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ
ｂａｎｄ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ）が大きい反
面、価電帯不連続値（ΔＥV ｖａｌｅｎｃｅ ｂａｎｄ
ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ）が小さいため、増幅層
で電子が電場によるエネルギ以外にも伝導帯不連続値Δ
ＥC によるエネルギの供給を受けることができるので、
有効イオン化係数比が向上される。
【００１３】図１は、従来のＩｎＧａＡｓ（Ｐ）／Ｉｎ
ＡｌＡｓ超格子構造を増幅層とする、ＡＰＤの構造を例
示している。
ＡｌＡｓ超格子構造を増幅層とする、ＡＰＤの構造を例
示している。
【００１４】図１で、１はｎ+型ＩｎＰ基板である。２
は、バッファ層（ｂｕｆｆｅｒ ｌａｙｅｒ）として成
長されたｎ型ＩｎＰ（１×１０18ｃｍ-3，２μｍ）エピ
タキシャル層である。３は前記エピタキシャル層２のＩ
ｎＰに格子整合されたｎ+型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ層
で、増幅層（ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅ
ｒ）に高い電場を印加するため、高い不純物濃度を有す
る。
は、バッファ層（ｂｕｆｆｅｒ ｌａｙｅｒ）として成
長されたｎ型ＩｎＰ（１×１０18ｃｍ-3，２μｍ）エピ
タキシャル層である。３は前記エピタキシャル層２のＩ
ｎＰに格子整合されたｎ+型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ層
で、増幅層（ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅ
ｒ）に高い電場を印加するため、高い不純物濃度を有す
る。
【００１５】４は、増幅層で、吸収層（ａｂｓｏｒｐｔ
ｉｏｎ ｌａｙｅｒ：６）から入力された光信号により
光励起（ｐｈｏｔｏ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）された正
孔（ｈｏｌｅ）がインパクトイオン化（ｉｍｐａｃｔ
ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）により、複数の電子と正孔を生
成する。
ｉｏｎ ｌａｙｅｒ：６）から入力された光信号により
光励起（ｐｈｏｔｏ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）された正
孔（ｈｏｌｅ）がインパクトイオン化（ｉｍｐａｃｔ
ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）により、複数の電子と正孔を生
成する。
【００１６】前記増幅層４は、通常Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａ
ｓ／Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓの超格子（ｓｕｐｅｒｌａｔ
ｔｉｃｅ）を用いるが、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓのバンド
ギャップが小さいため、トンネリング現象（ｔｕｎｎｅ
ｌｉｎｇ）による暗電流の増加に因りＡＰＤの特性が低
下するという問題が生じた。
ｓ／Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓの超格子（ｓｕｐｅｒｌａｔ
ｔｉｃｅ）を用いるが、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓのバンド
ギャップが小さいため、トンネリング現象（ｔｕｎｎｅ
ｌｉｎｇ）による暗電流の増加に因りＡＰＤの特性が低
下するという問題が生じた。
【００１７】従って、バンドギャップが小さいＩｎ0.53
Ｇａ0.47Ａｓの代りに、ＩｎＰに格子整合され、１．０
ｅｖ程度のバンドギャップを有するＩｎＧａＡｓＰを用
いた超格子構造の増幅層が、さらに提案された。
Ｇａ0.47Ａｓの代りに、ＩｎＰに格子整合され、１．０
ｅｖ程度のバンドギャップを有するＩｎＧａＡｓＰを用
いた超格子構造の増幅層が、さらに提案された。
【００１８】５は、ｐ+型ＩｎＰ層で、前記増幅層４に
大きな電場が印加されると共に、吸収層６に小さな電場
が印加されバンドギャップが小さい吸収層６でトンネリ
ング現象による暗電流の増加を防ぐため、高い不純物濃
度を有する。
大きな電場が印加されると共に、吸収層６に小さな電場
が印加されバンドギャップが小さい吸収層６でトンネリ
ング現象による暗電流の増加を防ぐため、高い不純物濃
度を有する。
【００１９】６は、入力光信号が光励起により電子と正
孔を造り出す吸収層で、バンドギャップが小さいＩｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓを用いる。
孔を造り出す吸収層で、バンドギャップが小さいＩｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓを用いる。
【００２０】７と８は、ｐ型とｎ型オーミック（ｏｈｍ
ｉｃ）接合用金属層等であり、９は入射光信号を示す。
ｉｃ）接合用金属層等であり、９は入射光信号を示す。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】このように、ＩｎＧａ
Ａｓ（Ｐ）／Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ超格子構造の増幅層
４を有するＡＰＤを製造する場合、ＩｎＧａＡｓＰとＩ
ｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓの超格子成長時、ＡｓとＰを含む化
合物半導体の成長が必要であるため、厚さとドーピング
濃度の調節において、公知のＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａ
ｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）では成長することがで
きない。然し、最近開発されているガス源（Ｇａｓ Ｓ
ｏｕｒｃｅ）ＭＢＥ又はＣＢＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂ
ｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）を用いて超格子構造を成長す
ることはできるが、装備上に多くの制約を受ける。
Ａｓ（Ｐ）／Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ超格子構造の増幅層
４を有するＡＰＤを製造する場合、ＩｎＧａＡｓＰとＩ
ｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓの超格子成長時、ＡｓとＰを含む化
合物半導体の成長が必要であるため、厚さとドーピング
濃度の調節において、公知のＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａ
ｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）では成長することがで
きない。然し、最近開発されているガス源（Ｇａｓ Ｓ
ｏｕｒｃｅ）ＭＢＥ又はＣＢＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂ
ｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）を用いて超格子構造を成長す
ることはできるが、装備上に多くの制約を受ける。
【００２２】また、１００Å程度の超薄膜ＩｎＧａＡｓ
ＰとＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓを交互に成長させなければな
らないので、このためＰとＡｓの供給源として用いるＰ
Ｈ3とＡｓＨ3を非常に短い時間内に交替しなければなら
ない。
ＰとＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓを交互に成長させなければな
らないので、このためＰとＡｓの供給源として用いるＰ
Ｈ3とＡｓＨ3を非常に短い時間内に交替しなければなら
ない。
【００２３】この時、供給ガスの急激な交替が完璧にな
されないので、残留する供給ガスによりＩｎＧａＡｓＰ
／Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓの界面が悪くなり、素子の性能
を低下させるという問題点があった。
されないので、残留する供給ガスによりＩｎＧａＡｓＰ
／Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓの界面が悪くなり、素子の性能
を低下させるという問題点があった。
【００２４】本発明は、前記の諸般問題点を解決するた
め、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ超格子構造を増幅層と
して用いたアバランシュフォトダイオードを提供するこ
とにその目的がある。
め、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ超格子構造を増幅層と
して用いたアバランシュフォトダイオードを提供するこ
とにその目的がある。
【００２５】
【課題を解決するため手段】上記の目的を達成するため
の、本発明の一特徴による超格子構造を増幅層として用
いるアバランシュフォトダイオードは、ｎ+型ＩｎＰ基
板１０と、前記基板１０上にバッファ層として形成され
たｎ+型ＩｎＰエピタキシャル層１１と、前記エピタキ
シャル層１１上に形成されたｎ型Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ層１
２と、前記Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ層１２よりも不純物濃度を
相対的に高くして前記層１２上に形成されたｎ+型Ｉｎ
1-xＡｌxＡｓ層１３と、前記層１３上に形成されたＩｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓ／Ｉｎ1-xＡｌxＡｓの超格子構造を有
する増幅層１４と、前記増幅層１４上に順次形成された
ｐ型Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ層１５，１６と、前記層１６上に
形成されたＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓでなる吸収層１７と、
前記吸収層１７上に順次形成された表面漏泄電流量減少
用ｐ型ＩｎＰ層１８と、オーミック接合用Ｉｎ0.53Ｇａ
0.47Ａｓ層１９とを含む。
の、本発明の一特徴による超格子構造を増幅層として用
いるアバランシュフォトダイオードは、ｎ+型ＩｎＰ基
板１０と、前記基板１０上にバッファ層として形成され
たｎ+型ＩｎＰエピタキシャル層１１と、前記エピタキ
シャル層１１上に形成されたｎ型Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ層１
２と、前記Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ層１２よりも不純物濃度を
相対的に高くして前記層１２上に形成されたｎ+型Ｉｎ
1-xＡｌxＡｓ層１３と、前記層１３上に形成されたＩｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓ／Ｉｎ1-xＡｌxＡｓの超格子構造を有
する増幅層１４と、前記増幅層１４上に順次形成された
ｐ型Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ層１５，１６と、前記層１６上に
形成されたＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓでなる吸収層１７と、
前記吸収層１７上に順次形成された表面漏泄電流量減少
用ｐ型ＩｎＰ層１８と、オーミック接合用Ｉｎ0.53Ｇａ
0.47Ａｓ層１９とを含む。
【００２６】前記構成において、前記エピタキシャル層
１１は、厚さが約３μｍであり、不純物濃度が約１×１
０18ｃｍ-3であることを特徴とする超格子構造（ｓｕｐ
ｅｒｌａｔｔｉｃｅ）の増幅層を有し、前記ｐ型Ｉｎ
1-xＡｌxＡｓ層１５は、不純物濃度が約１×１０18ｃｍ
-3であり、厚さは３００Å〜４００Åで構成される。
１１は、厚さが約３μｍであり、不純物濃度が約１×１
０18ｃｍ-3であることを特徴とする超格子構造（ｓｕｐ
ｅｒｌａｔｔｉｃｅ）の増幅層を有し、前記ｐ型Ｉｎ
1-xＡｌxＡｓ層１５は、不純物濃度が約１×１０18ｃｍ
-3であり、厚さは３００Å〜４００Åで構成される。
【００２７】
【実施例】以下、添付図面を参考にして、本発明の実施
例を詳細に説明する。
例を詳細に説明する。
【００２８】図２は、本発明によるアバランシュフォト
ダイオードの構造を例示している。
ダイオードの構造を例示している。
【００２９】図２において、１０は基板でｎ+ 型ＩｎＰ
基板である。１１は、バッファ層である約１−３μｍ厚
さのｎ+型ＩｎＰエピタキシャル層であり、不純物濃度
は、１×１０18ｃｍ-3程度である。
基板である。１１は、バッファ層である約１−３μｍ厚
さのｎ+型ＩｎＰエピタキシャル層であり、不純物濃度
は、１×１０18ｃｍ-3程度である。
【００３０】１２は、ｎ型Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ層であり、
ｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓの組成から、Ｉｎ0.53Ｇａ
0.47Ａｓ／Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ超格子で用いられるＩｎ
1-xＡｌxＡｓの組成まで、組成に変化を有する層であ
る。
ｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓの組成から、Ｉｎ0.53Ｇａ
0.47Ａｓ／Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ超格子で用いられるＩｎ
1-xＡｌxＡｓの組成まで、組成に変化を有する層であ
る。
【００３１】１３は、ｎ+型Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ層で、不
純物濃度は約１×１０18ｃｍ-3であり、厚さは３００Å
である。前記層１３は、層１２より不純物濃度が相対的
に高い。
純物濃度は約１×１０18ｃｍ-3であり、厚さは３００Å
である。前記層１３は、層１２より不純物濃度が相対的
に高い。
【００３２】１４は、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ／Ｉｎ1-x
ＡｌxＡｓ超格子構造の増幅層である。１５は、ｐ型Ｉ
ｎ1-xＡｌxＡｓ層で、不純物濃度は約１×１０18ｃｍ-3
であり、厚さは３００Å〜４００Åである。
ＡｌxＡｓ超格子構造の増幅層である。１５は、ｐ型Ｉ
ｎ1-xＡｌxＡｓ層で、不純物濃度は約１×１０18ｃｍ-3
であり、厚さは３００Å〜４００Åである。
【００３３】１６は、ｐ型Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ層で、ｐ型
Ｉｎ1-xＡｌxＡｓからｐ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓまで組
成の変化を有する層である。
Ｉｎ1-xＡｌxＡｓからｐ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓまで組
成の変化を有する層である。
【００３４】１７は、吸収層で、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ
になっている。１８は、表面漏泄電流の量を最小化する
ためのｐ型ＩｎＰ層である。１９は、オーミック（ｏｈ
ｉｍｉｃ）接合のためのＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ層であ
る。
になっている。１８は、表面漏泄電流の量を最小化する
ためのｐ型ＩｎＰ層である。１９は、オーミック（ｏｈ
ｉｍｉｃ）接合のためのＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ層であ
る。
【００３５】２０と２１は、ｐ，ｎ型オーミック接合金
属層である。
属層である。
【００３６】このように、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ0.52Ａ
ｌ0.48Ａｓ超格子増幅層（図１の４）の代りに、本発明
による構造においてと同様に、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓウ
ェルレイア（ｗｅｌｌ ｌａｙｅｒ）層に圧縮応力（ｃ
ｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｓ）が印加されるＩｎ
0.53Ｇａ0.47ＡｓとＩｎ1-xＡｌxＡｓ（０．４８＜ｘ）
超格子構造を増幅層として利用すれば、次のような長所
を有する。
ｌ0.48Ａｓ超格子増幅層（図１の４）の代りに、本発明
による構造においてと同様に、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓウ
ェルレイア（ｗｅｌｌ ｌａｙｅｒ）層に圧縮応力（ｃ
ｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｓ）が印加されるＩｎ
0.53Ｇａ0.47ＡｓとＩｎ1-xＡｌxＡｓ（０．４８＜ｘ）
超格子構造を増幅層として利用すれば、次のような長所
を有する。
【００３７】第一に、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ／Ｉｎ1-x
ＡｌxＡｓ Ｓｔｒａｉｎｅｄ超格子構造を利用する場
合、リン（Ｐ）を含む化合物半導体を成長する必要がな
いので、既存のよく発達したＭＢＥ成長技術をそのまま
利用して、高品位のエピタキシャル層が正確な厚さと濃
度を有するように成長されることができる。
ＡｌxＡｓ Ｓｔｒａｉｎｅｄ超格子構造を利用する場
合、リン（Ｐ）を含む化合物半導体を成長する必要がな
いので、既存のよく発達したＭＢＥ成長技術をそのまま
利用して、高品位のエピタキシャル層が正確な厚さと濃
度を有するように成長されることができる。
【００３８】また、供給ガスの交替及び残留によるＩｎ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ／Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ異種接合界面におい
ての不均一性および急峻性の低下を防止することができ
るので、素子の性能向上を期することができるという長
所を有する。
0.2Ｇａ0.8Ａｓ／Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ異種接合界面におい
ての不均一性および急峻性の低下を防止することができ
るので、素子の性能向上を期することができるという長
所を有する。
【００３９】第二に、ストレインド（Ｓｔｒａｉｎｅ
ｄ）超格子構造において増幅が起るウェルレイア（ｗｅ
ｌｌ ｌａｙｅｒ）層であるＩｎＧａＡｓ層に、圧縮応
力が印加されるように、Ｉｎ1-xＡｌxＡｓの組成を調節
して成長させて、ＩｎＧａＡｓの有効バンドギャップが
増加することになる。
ｄ）超格子構造において増幅が起るウェルレイア（ｗｅ
ｌｌ ｌａｙｅｒ）層であるＩｎＧａＡｓ層に、圧縮応
力が印加されるように、Ｉｎ1-xＡｌxＡｓの組成を調節
して成長させて、ＩｎＧａＡｓの有効バンドギャップが
増加することになる。
【００４０】このように、ＩｎＧａＡｓウェルレイア
（ｗｅｌｌ ｌａｙｅｒ）層のバンドギャップが増加す
ることにより、トンネリングによる暗電流を減らすこと
ができるし、ＡＰＤを用いた時より大きい増幅率を有す
るようにＡＰＤを動作させることができるので、従来の
格子整合されたＩｎＧａＡｓ（Ｐ）／ＩｎＡｌＡｓ Ａ
ＰＤより、内部利得を大きくすることができる。
（ｗｅｌｌ ｌａｙｅｒ）層のバンドギャップが増加す
ることにより、トンネリングによる暗電流を減らすこと
ができるし、ＡＰＤを用いた時より大きい増幅率を有す
るようにＡＰＤを動作させることができるので、従来の
格子整合されたＩｎＧａＡｓ（Ｐ）／ＩｎＡｌＡｓ Ａ
ＰＤより、内部利得を大きくすることができる。
【００４１】これにより、ＡＰＤの受信感度を向上させ
ることができる。
ることができる。
【００４２】第三に、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ／Ｉｎ1-x
ＡｌxＡｓ ｓｔｒａｉｎｅｄ超格子の使用時、格子不
整合によるストレインの調節のため、Ａｌの組成ｘをＩ
ｎＰとの格子整合条件である０．４８より増加すること
により、超格子構造の障壁層として用いられたＩｎ1-x
ＡｌxＡｓの電子親和力（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ａｆｆｉ
ｎｉｔｙ）が減少し、かつ、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡ
ｓの伝導帯不連続値が増加することになり、増幅層１４
においての伝導帯不連続値により電子が得るエネルギが
増加することになり、有効イオン係数比（ｋ＝β／α）
が減少される。
ＡｌxＡｓ ｓｔｒａｉｎｅｄ超格子の使用時、格子不
整合によるストレインの調節のため、Ａｌの組成ｘをＩ
ｎＰとの格子整合条件である０．４８より増加すること
により、超格子構造の障壁層として用いられたＩｎ1-x
ＡｌxＡｓの電子親和力（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ａｆｆｉ
ｎｉｔｙ）が減少し、かつ、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡ
ｓの伝導帯不連続値が増加することになり、増幅層１４
においての伝導帯不連続値により電子が得るエネルギが
増加することになり、有効イオン係数比（ｋ＝β／α）
が減少される。
【００４３】これに因って、増幅による雑音が減少し、
受信感度が向上するという長所を有する。
受信感度が向上するという長所を有する。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、高品位のエピタキシャ
ル層が正確な厚さと濃度を有するように成長されること
ができる、また、供給ガスの交替及び残留によるＩｎ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ／Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ異種接合界面におい
ての不均一性および急峻性の低下を防止することができ
るので、素子の性能向上を期することができる。
ル層が正確な厚さと濃度を有するように成長されること
ができる、また、供給ガスの交替及び残留によるＩｎ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ／Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ異種接合界面におい
ての不均一性および急峻性の低下を防止することができ
るので、素子の性能向上を期することができる。
【００４５】また、本発明によれば、トンネリングによ
る暗電流を減らすことができ、かつ、ＡＰＤを用いた時
より大きい増幅率を有するようにＡＰＤを動作させるこ
とができるので、従来の格子整合されたＩｎＧａＡｓ
（Ｐ）／ＩｎＡｌＡｓ ＡＰＤより、内部利得を大きく
することができる。
る暗電流を減らすことができ、かつ、ＡＰＤを用いた時
より大きい増幅率を有するようにＡＰＤを動作させるこ
とができるので、従来の格子整合されたＩｎＧａＡｓ
（Ｐ）／ＩｎＡｌＡｓ ＡＰＤより、内部利得を大きく
することができる。
【００４６】さらに、本発明によれば、増幅による雑音
が減少し、受信感度が向上する。
が減少し、受信感度が向上する。
【図１】一般的なＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）超
格子の増幅層を有する従来のＡＰＤの構造的断面図。
格子の増幅層を有する従来のＡＰＤの構造的断面図。
【図２】本発明によるＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓの超
格子構造を増幅層として利用したＡＰＤの断面図。
格子構造を増幅層として利用したＡＰＤの断面図。
１０ ＩｎＰ基板 １１ エピタキシャル層 １３ 層 １４ 増幅層
フロントページの続き (72)発明者 金 弘晩 大韓民国大田直轄市儒城区魚隱洞99，ハ ンビットアパート111−802 (56)参考文献 特開 平４−263477（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−240278（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−93088（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−282874（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−16474（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−248482（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−372178（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−21829（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 超格子構造を増幅層として用いるアバラ
ンシュフォトダイオードにおいて、 ｎ+型ＩｎＰ基板１０と、 前記基板１０上にバッファ層として形成されたｎ+型Ｉ
ｎＰエピタキシャル層１１と、 前記エピタキシャル層１１上に形成されたｎ型Ｉｎ1-x
ＡｌxＡｓ層１２と、 前記Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ層１２より不純物濃度を相対的に
大きくして前記層１２上に形成されたｎ+型Ｉｎ1-xＡｌ
xＡｓ層１３と、 前記層１３上に形成されたＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ／Ｉｎ
1-xＡｌxＡｓ（ｘ＞0.48）の超格子構造を有する増幅層
１４と、 前記増幅層１４上に順次形成されたｐ型Ｉｎ1-xＡｌxＡ
ｓ層１５，１６と、 前記層１６上に形成されたＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓからな
る吸収層１７と、 前記吸収層１７上に順次形成された表面漏泄電流量減少
用ｐ型ＩｎＰ層１８と、 オーミック接合用Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ層１９とを含む
構成を特徴とするアバランシュフォトダイオード。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記エピタキシャル層１１は、厚さが約３μｍで、不純
物濃度が約１×１０18ｃｍ-3 であることを特徴とする
超格子構造（ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ）の増幅層を有
するアバランシュフォトダイオード。 - 【請求項３】 請求項１において、 前記ｐ型Ｉｎ1-xＡｌxＡｓ層１５は、不純物濃度が約１
×１０18ｃｍ-3であり、厚さは３００Å〜４００Åであ
ることを特徴とする超格子構造の増幅層を有するアバラ
ンシュフォトダイオード。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019920025002A KR960001467B1 (ko) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 초격자구조(superlattice)의 증폭층을 갖는 애벌란체 포토다이오드(APD:Avalanche Photodiode) |
| KR92-25002 | 1992-12-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06244451A JPH06244451A (ja) | 1994-09-02 |
| JP2695112B2 true JP2695112B2 (ja) | 1997-12-24 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5318157A Expired - Fee Related JP2695112B2 (ja) | 1992-12-22 | 1993-12-17 | 超格子構造の増幅層を有するアバランシュフォトダイオード |
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|---|---|
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| JP (1) | JP2695112B2 (ja) |
| KR (1) | KR960001467B1 (ja) |
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| US6074892A (en) * | 1996-05-07 | 2000-06-13 | Ciena Corporation | Semiconductor hetero-interface photodetector |
| US6359322B1 (en) * | 1999-04-15 | 2002-03-19 | Georgia Tech Research Corporation | Avalanche photodiode having edge breakdown suppression |
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| US6794631B2 (en) * | 2002-06-07 | 2004-09-21 | Corning Lasertron, Inc. | Three-terminal avalanche photodiode |
| EP2200096B1 (en) * | 2008-12-18 | 2019-09-18 | Alcatel Lucent | Avalanche photodiode |
| KR102562806B1 (ko) * | 2018-07-11 | 2023-08-01 | 에스알아이 인터내셔널 | 과잉 잡음이 없는 선형 모드 아발란체 포토다이오드들 |
| CN112968071B (zh) * | 2021-04-15 | 2022-09-06 | 长春工业大学 | 一种雪崩二极管及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2796601B2 (ja) * | 1990-02-17 | 1998-09-10 | 日本電信電話株式会社 | アバランシェフォトダイオード |
| JPH03248482A (ja) * | 1990-02-26 | 1991-11-06 | Nec Corp | アバランシェ・フォトダイオード |
| JP2671569B2 (ja) * | 1990-06-22 | 1997-10-29 | 日本電気株式会社 | アバランシェフォトダイオード |
| JPH0493088A (ja) * | 1990-08-09 | 1992-03-25 | Nec Corp | アバランシェフォトダイオード |
| JP2978572B2 (ja) * | 1991-02-19 | 1999-11-15 | 日本電気株式会社 | 半導体受光素子 |
| JP2877215B2 (ja) * | 1991-03-11 | 1999-03-31 | 日本電信電話株式会社 | アバランシェフォトダイオ―ド |
| EP0506127B1 (en) * | 1991-03-28 | 1999-06-09 | Nec Corporation | Semiconductor photodetector using avalanche multiplication |
| JPH0521829A (ja) * | 1991-07-12 | 1993-01-29 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
-
1992
- 1992-12-22 KR KR1019920025002A patent/KR960001467B1/ko not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-11-10 US US08/149,775 patent/US5369292A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-17 JP JP5318157A patent/JP2695112B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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| JPH06244451A (ja) | 1994-09-02 |
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