JPH01169976A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JPH01169976A JPH01169976A JP62333860A JP33386087A JPH01169976A JP H01169976 A JPH01169976 A JP H01169976A JP 62333860 A JP62333860 A JP 62333860A JP 33386087 A JP33386087 A JP 33386087A JP H01169976 A JPH01169976 A JP H01169976A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
ＡｌＧａＳｂ系ＡＰＤの構造に関し。
強固なガードリング効果が得られるとともに。
ウィンド効果により量子効率を増加できる構造を得るこ
とを目的とし。
とを目的とし。
基板上に受光領域を含んで順に積層されたｎ型ＧａＳｂ
光吸収層と。
光吸収層と。
受光領域界面で側面が露出し、イオン化率比がピーク値
を示す組成の ｎ型へ１．Ｇａｌ−ｘＳｂ（０＜ｘ＜ １）増倍層と。
を示す組成の ｎ型へ１．Ｇａｌ−ｘＳｂ（０＜ｘ＜ １）増倍層と。
該増倍層より低不純物濃度であって、該増倍層よリバン
ドギャップの大きい ｎ型Ａ１．Ｇａｌ−ｘＳｂ（０＜ ｘ＜ １）ウィンド
層と。
ドギャップの大きい ｎ型Ａ１．Ｇａｌ−ｘＳｂ（０＜ ｘ＜ １）ウィンド
層と。
該増倍層よリバンドギャップの大きい
＾ｌＸＧａ Ｉ−ｘｓｂ （０＜ ｘ ＜ １）からな
るｐ型領域とを有し、該ウィンド層は受光領域より延長
して該ｐ型領域の側面および該増倍層の側面に接してガ
ードリングを構成する。
るｐ型領域とを有し、該ウィンド層は受光領域より延長
して該ｐ型領域の側面および該増倍層の側面に接してガ
ードリングを構成する。
本発明はＡｌＧａＳｂ系ＡＰＤ （Ａｖａｌａｎｃｈｅ
Ｐｈｔｏｄｉｏｄｅ）の構造に関する。
Ｐｈｔｏｄｉｏｄｅ）の構造に関する。
光通信システムの長距離化、大容量化に伴い。
ＡｌＧａＳｂ系ＡＰＤは、 Ａ１．Ｇａ、−、Ｓｂがｘ
＝０．０６５で共鳴的にイオン化率比が増加してピーク
値を示す性質１）を利用して１．超低雑音、超高速の受
光素子として期待されている。
＝０．０６５で共鳴的にイオン化率比が増加してピーク
値を示す性質１）を利用して１．超低雑音、超高速の受
光素子として期待されている。
１） ０．Ｈｉｌｄｅｂｒａｎｄ ｅｔ ａｌ、。
ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｎ＋
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、’ＶＯＬ、 Ｑｔ！−１７，
Ｎｏ、２． ｐ、２８４〜２８８゜Ｆｅｂｒｕａｒｙ
１９８１゜ 〔従来の技術〕 一般に、 ＡＰＤにおいては、受光領域で効率よくｐｎ
接合のブレークダウンを起こしてキャリアを増倍するた
めに、受光領域の周りのｐｎ接合の耐圧を高くする強固
なガードリングが要求される。
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、’ＶＯＬ、 Ｑｔ！−１７，
Ｎｏ、２． ｐ、２８４〜２８８゜Ｆｅｂｒｕａｒｙ
１９８１゜ 〔従来の技術〕 一般に、 ＡＰＤにおいては、受光領域で効率よくｐｎ
接合のブレークダウンを起こしてキャリアを増倍するた
めに、受光領域の周りのｐｎ接合の耐圧を高くする強固
なガードリングが要求される。
ＡｌＧａＳｂを用いてプレーナ型ＡＰＤを実現した例は
極めて少（、ガードリング耐圧に関する情報も少ない。
極めて少（、ガードリング耐圧に関する情報も少ない。
第３図は従来例によるＡｌＧａＳｂ系ＡＰＤの断面図で
ある。
ある。
図において、 ｎ”−ＧａＳｂ基板１上に順にｎ−Ｇ
ａＳｂ光吸収層２ 、 ｎ−Ａ１．Ｇａ１−ｘＳｂ（ｘ
＝０．０６５）増倍層３゜ｎ−Ａｌ、Ｇａ１−Ｘ５ｂ（
ｘ＝０．３）ウィンド層４Ａを成長し。
ａＳｂ光吸収層２ 、 ｎ−Ａ１．Ｇａ１−ｘＳｂ（ｘ
＝０．０６５）増倍層３゜ｎ−Ａｌ、Ｇａ１−Ｘ５ｂ（
ｘ＝０．３）ウィンド層４Ａを成長し。
ウィンド層４Ａ内に厚さの一部を残してＺｎを拡散し。
高濃度のｐ型領域５を形成する。
６はリング状のｐ側電極、７は基板側のｎ側電極である
。
。
この例では、１回のエピタキシャル成長ですべての層が
形成できるが、ｐ型領域５の周辺縁部では電界が集中し
やすく、従って接合はここでブレークダウンを起こしや
すくなり、受光領域で十分な増倍が得られない欠点があ
る。
形成できるが、ｐ型領域５の周辺縁部では電界が集中し
やすく、従って接合はここでブレークダウンを起こしや
すくなり、受光領域で十分な増倍が得られない欠点があ
る。
そこで、接合周辺部でのブレークダウンを防止するため
にガードリングを付加した構造を第４図に示す。
にガードリングを付加した構造を第４図に示す。
第４図は他の従来例によるＡｌＧａＳｂ系ＡＰＤの断面
図である。
図である。
図において、 ｎ”−ＧａＳｂ基板１上に順にｎ−Ｇ
ａＳｂ光吸収層２．ｎ−＾ｌＸＧａ＋−ｘＳｂ（ｘ＝０
．０６５）増倍層３を成長し、受光領域を残してメサ状
にエツチングする。
ａＳｂ光吸収層２．ｎ−＾ｌＸＧａ＋−ｘＳｂ（ｘ＝０
．０６５）増倍層３を成長し、受光領域を残してメサ状
にエツチングする。
次に、メサ形成用のエツチングマスクをそのまま残して
、メサの周辺を低濃度の ｎ−−Ａ１．Ｇａ＋−ｘｓｂ（ｘ＝０．３）で埋め込み
成長し。
、メサの周辺を低濃度の ｎ−−Ａ１．Ｇａ＋−ｘｓｂ（ｘ＝０．３）で埋め込み
成長し。
ガードリング４Ｂを形成する。
次に、受光領域の増倍層３およびこれに隣接するガード
リング４Ｂの一部に表面よりＺｎを拡散し。
リング４Ｂの一部に表面よりＺｎを拡散し。
高濃度のｐ型領域５を形成する。
６はリング状のｐ側電極、７は基板側のｎ側電極である
。
。
この例では接合周辺縁部は、低濃度の
ｎ−＾１ＸＧａ＋−ｘＳｂ（ｘ＝０．３）ガードリング
４Ｂ内に形成され、また、ガードリングのＡ１．Ｇａ、
□５ｂ（ｘ＝０．３）は増倍層の八１ｘＧａ ＋ −Ｘ
Ｓｂ （ｘ ＝ ０ 、０６５）よりイオン化率が小さ
く、ブレークダウン電圧が大きい。
４Ｂ内に形成され、また、ガードリングのＡ１．Ｇａ、
□５ｂ（ｘ＝０．３）は増倍層の八１ｘＧａ ＋ −Ｘ
Ｓｂ （ｘ ＝ ０ 、０６５）よりイオン化率が小さ
く、ブレークダウン電圧が大きい。
この理由に基づくガードリング効果により、接合周辺で
のブレークダウンを防止することができる。
のブレークダウンを防止することができる。
しかしながら、第２図に示されるＡ１．Ｇａ＋−、Ｓｂ
の分光感度特性より、波長１．５５μｍの光を素子表面
から入射した場合でも、増倍層は小さいながらも感度を
有し、従って、ｐ型領域５および増倍層３中で光が吸収
されてしまうという不都合を生ずる。
の分光感度特性より、波長１．５５μｍの光を素子表面
から入射した場合でも、増倍層は小さいながらも感度を
有し、従って、ｐ型領域５および増倍層３中で光が吸収
されてしまうという不都合を生ずる。
このような状態では、増倍層への電子、正孔の混合注入
の効果が大きくなり共鳴イオン化減少による高イオン化
率比を持つＡｌＸＧａ１−ｘＳｂ（ｘ＝０．０６５）の
特徴を十分に生かすことができず。
の効果が大きくなり共鳴イオン化減少による高イオン化
率比を持つＡｌＸＧａ１−ｘＳｂ（ｘ＝０．０６５）の
特徴を十分に生かすことができず。
雑音が増加する。
また、ｐ型領域５に吸収された光は、接合に逆バイアス
をかけて発生した空乏層に拡散によって達した電子３ま
たは正孔しか光電流として寄与しないため、量子効率を
低下させる。
をかけて発生した空乏層に拡散によって達した電子３ま
たは正孔しか光電流として寄与しないため、量子効率を
低下させる。
上記問題点の解決は、基板上に受光領域を含んで順に積
層された ｎ型ＧａＳｂ光吸収層と。
層された ｎ型ＧａＳｂ光吸収層と。
受光領域界面で側面が露出し、イオン化率比がピーク値
を示す組成の ｎ型Ａ １．Ｇａ Ｉ −ｘｓｂ （０＜ ｘ 〈１）
増倍層と。
を示す組成の ｎ型Ａ １．Ｇａ Ｉ −ｘｓｂ （０＜ ｘ 〈１）
増倍層と。
該増倍層より低不純物濃度であって、該増倍層よリバン
ドギャップの大きい ｎ型へｌ Ｊａ ＋ −ｘＳｂ （０＜ ｘ ＜１）ウ
ィンド層と。
ドギャップの大きい ｎ型へｌ Ｊａ ＋ −ｘＳｂ （０＜ ｘ ＜１）ウ
ィンド層と。
該増倍層よリバンドギャップの大きい
Ａ１．Ｇａ＋−ｘＳｂ（０＜ｘ ＜１）からなるｐ型領
域とを有し、該ウィンド層は受光領域より延長して該ｐ
型領域の側面および該増倍層の側面に接してガードリン
グを構成している半導体受光素子により達成される。
域とを有し、該ウィンド層は受光領域より延長して該ｐ
型領域の側面および該増倍層の側面に接してガードリン
グを構成している半導体受光素子により達成される。
本発明は、ガードリング効果を持つＡｌＧａＳｂ系ＡＰ
Ｄにウィンド効果を与えるようにしたものである。即ち
、第２図に示されるように１．５５μｍ光を完全に透過
するように増倍層よリバンドギャップの大きいＡ ｌＸ
Ｇａ 、 、、 ＸＳｂ （Ｘ ＝ ０．３）で受光領
域を覆い。
Ｄにウィンド効果を与えるようにしたものである。即ち
、第２図に示されるように１．５５μｍ光を完全に透過
するように増倍層よリバンドギャップの大きいＡ ｌＸ
Ｇａ 、 、、 ＸＳｂ （Ｘ ＝ ０．３）で受光領
域を覆い。
ここにｐ型領域とガードリングを形成するようにしたも
のである。
のである。
この結果、 １．５５μｍの光はｐ型領域５で吸収され
ることなく、空乏層に達することができる。
ることなく、空乏層に達することができる。
第１図は本発明の一実施例によるＡｌＧａＳｂ系ＡＰＤ
の断面図である。
の断面図である。
次に、製造プロセス順にその構造を説明する。
図において、 ｎ”−ＧａＳｂ基板１上に順にｎ−Ｇ
ａＳｂ光吸収層２．ｎ−八１ＸＧａ ＋ −、Ｓｂ （
ｘ ＝ ０．０６５）増倍層３を成長し、受光領域を残
してメサ状にエツチングする。
ａＳｂ光吸収層２．ｎ−八１ＸＧａ ＋ −、Ｓｂ （
ｘ ＝ ０．０６５）増倍層３を成長し、受光領域を残
してメサ状にエツチングする。
次に、メサ形成用のエツチングマスクを除去し。
メサを覆って低濃度のｎ−Ａ１．Ｇａ＋−ｘＳｂ（ｘ＝
０．３）ウィンド層４を成長する。
０．３）ウィンド層４を成長する。
この層は埋め込み部においてガードリングとなる。
次に、受光領域を含んだ領域に、ウィンド層４に表面よ
りＺｎを拡散し、高濃度のｐ型領域５を形成する。
りＺｎを拡散し、高濃度のｐ型領域５を形成する。
以上の各部の諸元は９例えば次のようである。
図番 各部 Ｆ−バントトープ濃度 厚さ（ｃ
ｍ−３） （μｍ） ５ ｐ”″−八へＧａｓｂ Ｚｎ
ＩＥ１９ １４ ｎ−−ＡｌＧ
ａＳｂ Ｔｅ ２Ｅ１５ ２／１．２３
ｎ−−ＡｌＧａＳｂ Ｔｅ ５Ｅ１５
１１０．２２ ｎ−ＧａＳｂ Ｔｅ ５
Ｅ１５ １１ ｎ”−ＧａＳｂ
Ｔｅ ＩＥ１８ ３５０６はリング状のｐ
側電極で、厚さ３６０／６０／１００人のＡｕ／Ｚｎ／
Ａｕ層上に厚さ２７００／３００人のＡｕ／Ｔｉ層を形
成したもの、７は基板側のｎ側電極で厚さ２７００／３
００人のＡｌｌ／ＡｌｌＧｅ層である。
ｍ−３） （μｍ） ５ ｐ”″−八へＧａｓｂ Ｚｎ
ＩＥ１９ １４ ｎ−−ＡｌＧ
ａＳｂ Ｔｅ ２Ｅ１５ ２／１．２３
ｎ−−ＡｌＧａＳｂ Ｔｅ ５Ｅ１５
１１０．２２ ｎ−ＧａＳｂ Ｔｅ ５
Ｅ１５ １１ ｎ”−ＧａＳｂ
Ｔｅ ＩＥ１８ ３５０６はリング状のｐ
側電極で、厚さ３６０／６０／１００人のＡｕ／Ｚｎ／
Ａｕ層上に厚さ２７００／３００人のＡｕ／Ｔｉ層を形
成したもの、７は基板側のｎ側電極で厚さ２７００／３
００人のＡｌｌ／ＡｌｌＧｅ層である。
なお実施例においては、接合をウィンド層中に形成した
が、増倍層に少し入り込んで形成しても多少量子効率が
落ちるだけで大きな問題にはならない。
が、増倍層に少し入り込んで形成しても多少量子効率が
落ちるだけで大きな問題にはならない。
また、 Ａ１．Ｇａ＋−、Ｓｂ系結晶ではＸを増加させ
ると僅かに格子定数が増加する程度であるが、さらに格
子整合を良くするために１ この結晶系にＡｓを入れて
４元結晶として格子整合の制御を行ってもよい。
ると僅かに格子定数が増加する程度であるが、さらに格
子整合を良くするために１ この結晶系にＡｓを入れて
４元結晶として格子整合の制御を行ってもよい。
以上説明したように本発明によれば、 ＡｌＧａＳｂ系
ＡＰＤにおいて１強固なガードリング効果が得られると
ともに、ウィンド効果により量子効率を増加できる。
ＡＰＤにおいて１強固なガードリング効果が得られると
ともに、ウィンド効果により量子効率を増加できる。
また、接合がバンドギャップの大きいウィンド層兼ガー
ドリング中に形成されているため、増倍に寄与しない接
合のトンネル電流を抑制することができる。
ドリング中に形成されているため、増倍に寄与しない接
合のトンネル電流を抑制することができる。
第１図は本発明の一実施例によるＡｌＧａＳｂ系ＡＰＤ
の断面図。 第２図はるＡｌＸＧａ＋−ｘＳｂの分光感度特性図。 第３図は従来例によるＡｌＧａＳｂ系ＡＰＤの断面図。 第４図は他の従来例によるＡｌＧａＳｂ系ＡＰＤの断面
図である。 図において。 １はｎ”−ＧａＳｂ基板。 ２はｎ−ＧａＳｂ光吸収層。 ３はｎ−ＡｔＸＧａ＋−ｘＳｂ（ｘ＝０．０６５）増倍
層。 ４はｎ−ＡｌｘＧａ＋−ｘｓｂ（ｘ＝０．３）ウィンド
層。 ５はｐ型領域。 ６はｐ側電極で、 Ａｕ／Ｔｉ層／Ａｕ／Ｚｎ／Ａｕ層
。 ７はｎ側電極Ａｕ／ＡｕＧｅ層 Ａｉｘｌ：ｒαＩ−ｘ Ｓ）） ／ ７２ ／、４ １．６ ／、８
２．０仮長 い。少 分り鳥渡特・服 昂２ 図 第 ３ 図 子ｔｆ）ｆｌｉイ９・ｊｑ Ｉ！１１７ ｆ５第４ 図
の断面図。 第２図はるＡｌＸＧａ＋−ｘＳｂの分光感度特性図。 第３図は従来例によるＡｌＧａＳｂ系ＡＰＤの断面図。 第４図は他の従来例によるＡｌＧａＳｂ系ＡＰＤの断面
図である。 図において。 １はｎ”−ＧａＳｂ基板。 ２はｎ−ＧａＳｂ光吸収層。 ３はｎ−ＡｔＸＧａ＋−ｘＳｂ（ｘ＝０．０６５）増倍
層。 ４はｎ−ＡｌｘＧａ＋−ｘｓｂ（ｘ＝０．３）ウィンド
層。 ５はｐ型領域。 ６はｐ側電極で、 Ａｕ／Ｔｉ層／Ａｕ／Ｚｎ／Ａｕ層
。 ７はｎ側電極Ａｕ／ＡｕＧｅ層 Ａｉｘｌ：ｒαＩ−ｘ Ｓ）） ／ ７２ ／、４ １．６ ／、８
２．０仮長 い。少 分り鳥渡特・服 昂２ 図 第 ３ 図 子ｔｆ）ｆｌｉイ９・ｊｑ Ｉ！１１７ ｆ５第４ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基板上に受光領域を含んで順に積層された ｎ型ＧａＳｂ光吸収層と、 受光領域界面で側面が露出し、イオン化率比がピーク値
を示す組成の ｎ型Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＳｂ（０＜ｘ＜１）増倍
層と、該増倍層より低不純物濃度であって、該増倍層よ
リバンドギャップの大きい ｎ型Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＳｂ（０＜ｘ＜１）ウイ
ンド層と、該増倍層よりバンドギャップの大きい ＡｌｘＧａ＿１＿−＿ｘＳｂ（０＜ｘ＜１）からなるｐ
型領域とを有し、 該ウインド層は受光領域より延長して該ｐ型領域の側面
および該増倍層の側面に接してガードリングを構成して
いることを特徴とする半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62333860A JPH01169976A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62333860A JPH01169976A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01169976A true JPH01169976A (ja) | 1989-07-05 |
Family
ID=18270754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62333860A Pending JPH01169976A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01169976A (ja) |
-
1987
- 1987-12-24 JP JP62333860A patent/JPH01169976A/ja active Pending
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