JPH02105584A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH02105584A JPH02105584A JP63258442A JP25844288A JPH02105584A JP H02105584 A JPH02105584 A JP H02105584A JP 63258442 A JP63258442 A JP 63258442A JP 25844288 A JP25844288 A JP 25844288A JP H02105584 A JPH02105584 A JP H02105584A
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- Japan
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- semi
- bonding pad
- semiconductor layer
- layer
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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、高速光信号検出に用いる半導体受光素子に関
するものである。
するものである。
近年、化合物半導体受光素子は、光通信或いは光情報処
理用の高感度受光器として活発に研究開発並びに実用化
が進められている。特にｐｉｎフォトダイオード（以下
ｐｉｎ−ＰＤと記す）は、アバランシェフォトダイオー
ド（ＡＰＤ）に比べて内部電流増倍機構を持たない為受
信感度の点では若干劣るものの、ＡＰＤに見られる様な
アバランシェ立上り時間に起因する利得・帯域幅積（Ｇ
Ｂ積）による帯域制限が無く、またへテロ構造（光吸収
層、増倍層分離型）ＡＰＤに特有のへテロ界面のバンド
不連続でのキャリア蓄積による応答劣化も無い、このた
め素子の帯域はＣＲ時定数とキャリアの走行時間で決定
され、２０ Ｇ Ｈｚを越す値が報告されており、高速
光信号検出器としてｐｉｎ−ＰＤが注目されている。加
えてｐｉｎ−ＰＤは低バイアスで使用する為、ＡＰＤに
比べて信頼性にも優れ、また他素子との集積化にも適し
ている。特に、石英系光ファイバの低損失帯域に相当す
る１、０〜１．６μｍ帯波長域では、光吸収層の材料と
してＩ ｎＧａＡｓを用いた、所謂ＩｎＰ／ＩｎＧａＡ
ｓ ｐｉｎ−ＰＤが注目を集めている。
理用の高感度受光器として活発に研究開発並びに実用化
が進められている。特にｐｉｎフォトダイオード（以下
ｐｉｎ−ＰＤと記す）は、アバランシェフォトダイオー
ド（ＡＰＤ）に比べて内部電流増倍機構を持たない為受
信感度の点では若干劣るものの、ＡＰＤに見られる様な
アバランシェ立上り時間に起因する利得・帯域幅積（Ｇ
Ｂ積）による帯域制限が無く、またへテロ構造（光吸収
層、増倍層分離型）ＡＰＤに特有のへテロ界面のバンド
不連続でのキャリア蓄積による応答劣化も無い、このた
め素子の帯域はＣＲ時定数とキャリアの走行時間で決定
され、２０ Ｇ Ｈｚを越す値が報告されており、高速
光信号検出器としてｐｉｎ−ＰＤが注目されている。加
えてｐｉｎ−ＰＤは低バイアスで使用する為、ＡＰＤに
比べて信頼性にも優れ、また他素子との集積化にも適し
ている。特に、石英系光ファイバの低損失帯域に相当す
る１、０〜１．６μｍ帯波長域では、光吸収層の材料と
してＩ ｎＧａＡｓを用いた、所謂ＩｎＰ／ＩｎＧａＡ
ｓ ｐｉｎ−ＰＤが注目を集めている。
従来のｐｉｎ−ＰＤの代表例の構造を第４図、第５図、
第６図に示す、第４図に例示した構造は、ｎ”−ＩｎＰ
基板９上にｎ”−ＩｎＰバッファ層２．ｎ−−Ｉ ｎＧ
ａＡｓ光吸収層３．ｎ−ＩｎＰウィンド層４を積層した
表面入射プレーナ型のものである。光を素子表面から受
光する為、組立て及び取り扱いが容易にできるものの、
Ｐ”領域６に設けた、Ｐ型ボンディングパッドとなる電
極７を受光領域に隣接して素子表面に設ける為、接合面
積（即ち接合容量）が大きくなり、ＣＲ時定数により応
答特性が制限されていた。
第６図に示す、第４図に例示した構造は、ｎ”−ＩｎＰ
基板９上にｎ”−ＩｎＰバッファ層２．ｎ−−Ｉ ｎＧ
ａＡｓ光吸収層３．ｎ−ＩｎＰウィンド層４を積層した
表面入射プレーナ型のものである。光を素子表面から受
光する為、組立て及び取り扱いが容易にできるものの、
Ｐ”領域６に設けた、Ｐ型ボンディングパッドとなる電
極７を受光領域に隣接して素子表面に設ける為、接合面
積（即ち接合容量）が大きくなり、ＣＲ時定数により応
答特性が制限されていた。
一方、第５図に例示した裏面入射メサ型構造の素子の場
合、接合容量はメサエッチングで形成された受光領域の
みで決まる為小さく抑える事ができるが、組立て工程や
取り扱いが非常に繁雑であった。
合、接合容量はメサエッチングで形成された受光領域の
みで決まる為小さく抑える事ができるが、組立て工程や
取り扱いが非常に繁雑であった。
また表面入射プレーナ型で、且つ低容量特性を得る為、
第６図に示す様に選択的に露出させた半絶縁性ＩｎＰ基
板１上にボンディングパッド２０を形成した素子もある
。ところが、段差配線を施す為、バッファＪ！２．光吸
収層３．ウィンド１４等のエピタキシャル層厚を厚くす
ると配線切れが生じ易く、歩留りを上げるのが難しかっ
た。
第６図に示す様に選択的に露出させた半絶縁性ＩｎＰ基
板１上にボンディングパッド２０を形成した素子もある
。ところが、段差配線を施す為、バッファＪ！２．光吸
収層３．ウィンド１４等のエピタキシャル層厚を厚くす
ると配線切れが生じ易く、歩留りを上げるのが難しかっ
た。
上述した様に、従来例では組立て及び取り扱いが容易な
表面入射型の素子では接合容量が大きく、また低容量化
に有利な裏面入射型の素子は、組立て工程や取り扱いが
非常に繁雑であるという問題点があった。
表面入射型の素子では接合容量が大きく、また低容量化
に有利な裏面入射型の素子は、組立て工程や取り扱いが
非常に繁雑であるという問題点があった。
本発明の目的は、この様な従来の欠点を除去した、低容
量特性を有する、製造方法の簡便な表面入射プレーナ型
ｐｉｎ−ＰＤを提供する事にある。
量特性を有する、製造方法の簡便な表面入射プレーナ型
ｐｉｎ−ＰＤを提供する事にある。
前述の問題点を解決する為に本発明が提供するｐｉｎ−
ＰＤは、半絶縁性半導体基板上に、第１の導電型を呈す
る少なくとも光吸収層を含む半導体層を有しており、該
半導体層中にｐｎ接合を持つ受光領域に隣接して、前記
半絶縁性基板まで到達する深い第２の導電型を呈するボ
ンディングパッド用領域を有し、該ボンディングパッド
領域の周辺の特定領域の半導体層が除去され半絶縁性基
板が露出している事を特徴とする構成になっている。
ＰＤは、半絶縁性半導体基板上に、第１の導電型を呈す
る少なくとも光吸収層を含む半導体層を有しており、該
半導体層中にｐｎ接合を持つ受光領域に隣接して、前記
半絶縁性基板まで到達する深い第２の導電型を呈するボ
ンディングパッド用領域を有し、該ボンディングパッド
領域の周辺の特定領域の半導体層が除去され半絶縁性基
板が露出している事を特徴とする構成になっている。
本発明によるｐｉｎ−ＰＤは表面入射型構造を有する為
組立て及び取り扱いが容易であり、且つボンディングパ
ッド部は半絶縁性基板に到達する様な深い不純物拡散で
形成されており、その接合容量は不純物領域がエピタキ
シャル層をよぎる外周面積で決定されるので小さく抑え
るのが容易である。また段差配線等の繁雑なプロセスも
不要で、製造工程での歩留り低下の懸念も無い。
組立て及び取り扱いが容易であり、且つボンディングパ
ッド部は半絶縁性基板に到達する様な深い不純物拡散で
形成されており、その接合容量は不純物領域がエピタキ
シャル層をよぎる外周面積で決定されるので小さく抑え
るのが容易である。また段差配線等の繁雑なプロセスも
不要で、製造工程での歩留り低下の懸念も無い。
以下本発明について図面を参照して詳細に説明する。第
１図は本発明の一実施例であるｐｉｎ−ＰＤの構造を示
す模式図、また第２図は本実施例のｐｉｎ−ＰＤの製造
方法を説明する為の各工程に於ける平面模式図（第２図
（ａ）、（ｂ）。
１図は本発明の一実施例であるｐｉｎ−ＰＤの構造を示
す模式図、また第２図は本実施例のｐｉｎ−ＰＤの製造
方法を説明する為の各工程に於ける平面模式図（第２図
（ａ）、（ｂ）。
（Ｃ））並びに断面構造模式図〈第２図（ｄ）。
（ｅ）、（ｆ））である。まず、半絶縁性ＩｎＰ基板１
上に気相成長法によりｎ′″−ＩｎＰバッファ層（厚さ
１μｍ 、 Ｎｏ ：Ｉ Ｘ １０１７ｃｍ−’） ２
。
上に気相成長法によりｎ′″−ＩｎＰバッファ層（厚さ
１μｍ 、 Ｎｏ ：Ｉ Ｘ １０１７ｃｍ−’） ２
。
ｎ’−−Ｉ ｎＧａＡｓ光吸収層（厚さ３μｍ、Ｎ。
；ｌＸｌ０１５Ｃ１１−’） ３． ｎ −Ｉ ｎＰ
ウィンド層（厚さ１ａｍ、Ｎｏ：ｌ；ＩＸＩＯ１６ｃｍ
−’）４を連続成長する６次いで第２図（ａ）、（ｄ）
に示す様に、特定領域に選択的に２１の長時間拡散を施
して半絶縁性ＩｎＰ基板まで達する深いＰ＋領域５を形
成する。続いて受光領域及びボンディングパッド部まで
の引き出し部より成る特定領域に、第２図（ｂ）、（ｅ
）の様にＺｎの浅い選択拡散を施すことにより、浅いＰ
“領域６を形成する。この際、キャリアの界面でのトラ
ップや拡散電流成分による応答特性の劣化を防ぐ為に、
ｐｎ接合の位置がｎ−−Ｉ ｎＧａＡｓ光吸収３中で尚
且つｎ”−ＩｎＰウィンド層４との界面近傍（界面から
約５０００人以内）に位置する様に拡散時間を制御する
。受光領域（Ｐ＋領域の円形の部分（第２図（ｂ）参照
））は約４０μｍφの円形、また受光領域に連なる引き
出し部１１は２μｍ幅。
ウィンド層（厚さ１ａｍ、Ｎｏ：ｌ；ＩＸＩＯ１６ｃｍ
−’）４を連続成長する６次いで第２図（ａ）、（ｄ）
に示す様に、特定領域に選択的に２１の長時間拡散を施
して半絶縁性ＩｎＰ基板まで達する深いＰ＋領域５を形
成する。続いて受光領域及びボンディングパッド部まで
の引き出し部より成る特定領域に、第２図（ｂ）、（ｅ
）の様にＺｎの浅い選択拡散を施すことにより、浅いＰ
“領域６を形成する。この際、キャリアの界面でのトラ
ップや拡散電流成分による応答特性の劣化を防ぐ為に、
ｐｎ接合の位置がｎ−−Ｉ ｎＧａＡｓ光吸収３中で尚
且つｎ”−ＩｎＰウィンド層４との界面近傍（界面から
約５０００人以内）に位置する様に拡散時間を制御する
。受光領域（Ｐ＋領域の円形の部分（第２図（ｂ）参照
））は約４０μｍφの円形、また受光領域に連なる引き
出し部１１は２μｍ幅。
５０μｍ長のライン状の形状とした。これらを合わせた
接合面積は１３５７μｍ２となる。一方深いＰ“領域５
は表面と平行な方向にはｐｎ接合を持たず、その接合面
積は、第２図（ａ）より分かる通り、チ・ツブの一辺の
長さとエピタキシャル層のトータルな層厚との積で決ま
る。ここではチップの大きさを３００μｍとしである為
接合面積は３００ｘ５＝１５００μｍ２となる。続いて
この深いＰ＋領域５のｐｎ接合面の長さが４０μｍにな
る様に、第２図（ｃ）、（ｆ＞の様に、Ｐ＋領域５のエ
ピタキシャル層を選択的に半絶縁性基板が露出するまで
エツチングにより除去する事によりこの深いＰ＋領域５
が持つ接合面積は４０Ｘ５＝２００μｍ２に減すると共
にエツチングによりウィンド層４．光吸収層３を除去し
てｎ”−ＩｎＰｎソバ１フフ の後、この深いＰ＋領域５上にｎ側電極７を設け、また
一部露出させたｎ”−ＩｎＰバッファ層２上２上！電極
８を設け、第１図に示す様な構造の受光素子を得る。従
来の表面入射ブレーナ型素子では、第４図に示す様にボ
ンディングパッド部（電極７の部分）も受光領域形成の
為に施した浅いＰ＋型拡散領域６の一部に設けていた．
従ってボンディングパッド部の接合容量は、その面積に
比例した０通常２０〜３０μｍφのＡｕワイヤーをボン
ディングしている為、ボンディングパッドとして４０μ
ｍφ程度の円形、或いは４０μｍ×４０μｍ程度の矩形
の領域が必要であったが、これらは各々１２５７μｍ２
．１６００μｍ２の接合面積となり、容量低減の妨げと
なっていた．これに比べて本実施例によるｐｉｎ−ＰＤ
では、ボンディングパッド部すなわち電ｆ！７を形成し
たＰ＋領域５及び引き出し部１１の接合面積（即ち受光
領域以外の接合面積）は先に示した通り２００＋１００
＝３００μｍ２と小さく、前述の従来例に対し１／４〜
１１５程度に抑える事ができる。加えて本実施例では、
ボンディングパッド部の第１図及び第２図に於ける左右
方向の長さは接合面接に全く寄与しないので、これを長
くとって（即ち面積を広くとって）ボンディング作業の
やり易さを図っても、容量の増加を招く事は無い 第１の実施例に於いて、エツチングによりＰ＋領域５の
エピタキシャル層を半絶縁性基板が露出するまで除去す
る際、第２図（Ｃ）に代って第３図に示す様な形状にし
てボンディングパッド部を広くとっても、深いＰ１領域
５のｐｎ接合面の長さが一定なら接合面積は変わらない
．この様に、このエツチング形状の工夫により、ボンデ
ィング作業のやり易さを考慮してボンディングパッド部
を広くとり、且つ、ｐｎ接合面の長さを短くする事で更
に低容量化を図る事も可能である。
接合面積は１３５７μｍ２となる。一方深いＰ“領域５
は表面と平行な方向にはｐｎ接合を持たず、その接合面
積は、第２図（ａ）より分かる通り、チ・ツブの一辺の
長さとエピタキシャル層のトータルな層厚との積で決ま
る。ここではチップの大きさを３００μｍとしである為
接合面積は３００ｘ５＝１５００μｍ２となる。続いて
この深いＰ＋領域５のｐｎ接合面の長さが４０μｍにな
る様に、第２図（ｃ）、（ｆ＞の様に、Ｐ＋領域５のエ
ピタキシャル層を選択的に半絶縁性基板が露出するまで
エツチングにより除去する事によりこの深いＰ＋領域５
が持つ接合面積は４０Ｘ５＝２００μｍ２に減すると共
にエツチングによりウィンド層４．光吸収層３を除去し
てｎ”−ＩｎＰｎソバ１フフ の後、この深いＰ＋領域５上にｎ側電極７を設け、また
一部露出させたｎ”−ＩｎＰバッファ層２上２上！電極
８を設け、第１図に示す様な構造の受光素子を得る。従
来の表面入射ブレーナ型素子では、第４図に示す様にボ
ンディングパッド部（電極７の部分）も受光領域形成の
為に施した浅いＰ＋型拡散領域６の一部に設けていた．
従ってボンディングパッド部の接合容量は、その面積に
比例した０通常２０〜３０μｍφのＡｕワイヤーをボン
ディングしている為、ボンディングパッドとして４０μ
ｍφ程度の円形、或いは４０μｍ×４０μｍ程度の矩形
の領域が必要であったが、これらは各々１２５７μｍ２
．１６００μｍ２の接合面積となり、容量低減の妨げと
なっていた．これに比べて本実施例によるｐｉｎ−ＰＤ
では、ボンディングパッド部すなわち電ｆ！７を形成し
たＰ＋領域５及び引き出し部１１の接合面積（即ち受光
領域以外の接合面積）は先に示した通り２００＋１００
＝３００μｍ２と小さく、前述の従来例に対し１／４〜
１１５程度に抑える事ができる。加えて本実施例では、
ボンディングパッド部の第１図及び第２図に於ける左右
方向の長さは接合面接に全く寄与しないので、これを長
くとって（即ち面積を広くとって）ボンディング作業の
やり易さを図っても、容量の増加を招く事は無い 第１の実施例に於いて、エツチングによりＰ＋領域５の
エピタキシャル層を半絶縁性基板が露出するまで除去す
る際、第２図（Ｃ）に代って第３図に示す様な形状にし
てボンディングパッド部を広くとっても、深いＰ１領域
５のｐｎ接合面の長さが一定なら接合面積は変わらない
．この様に、このエツチング形状の工夫により、ボンデ
ィング作業のやり易さを考慮してボンディングパッド部
を広くとり、且つ、ｐｎ接合面の長さを短くする事で更
に低容量化を図る事も可能である。
以上説明したように、本発明によれば表面入射型で組み
立て及び取り扱いが容易で、且つ低容量特性に優れた、
製造方法の簡便な半導体受光素子が得られる。
立て及び取り扱いが容易で、且つ低容量特性に優れた、
製造方法の簡便な半導体受光素子が得られる。
第１図は本発明の一実施例の構造模式図、第２図（ａ）
、 （ｂ）、 （ｃ）、 （ｄ）、 （ｅ）。 （ｆ）は本実施例の製造方法を説明する為の各工程に於
ける表面模式図並びに断面構造模式図、第３図は本発明
の別の実施例を説明する為の平面模式図、第４図，第５
図，第６図は従来例の断面構造模式図である。 図に於いて、１・・・半絶縁性ＩｎＰ基板、２・・・ｎ
”−ＩｎＰ、３−・ｎ− −Ｉ ｎＧａＡｓ、４・・・
ｎ−ＩｎＰ、５−Ｐ ”領域、６ ・Ｐ＋領域、７・・
・Ｐ側を極、８・・・ｎ側電極、９・・・ｎ”−ＩｎＰ
基板を各々示す。
、 （ｂ）、 （ｃ）、 （ｄ）、 （ｅ）。 （ｆ）は本実施例の製造方法を説明する為の各工程に於
ける表面模式図並びに断面構造模式図、第３図は本発明
の別の実施例を説明する為の平面模式図、第４図，第５
図，第６図は従来例の断面構造模式図である。 図に於いて、１・・・半絶縁性ＩｎＰ基板、２・・・ｎ
”−ＩｎＰ、３−・ｎ− −Ｉ ｎＧａＡｓ、４・・・
ｎ−ＩｎＰ、５−Ｐ ”領域、６ ・Ｐ＋領域、７・・
・Ｐ側を極、８・・・ｎ側電極、９・・・ｎ”−ＩｎＰ
基板を各々示す。
Claims (1)
- 半絶縁性半導体基板上に、第１の導電型を呈する少なく
とも光吸収層を含む半導体層を有しており、該半導体層
中にｐｎ接合を持つ受光領域に隣接して、前記半絶縁性
基板まで到達する深い第２の導電型を呈するボンディン
グパッド用領域を有し、該ボンディングパッド領域の周
辺の特定領域の半導体層が除去され半絶縁性基板が露出
している事を特徴とする半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63258442A JPH02105584A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63258442A JPH02105584A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02105584A true JPH02105584A (ja) | 1990-04-18 |
Family
ID=17320260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63258442A Pending JPH02105584A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02105584A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7214971B2 (en) | 2003-06-13 | 2007-05-08 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor light-receiving device |
| US7259439B2 (en) | 2001-12-27 | 2007-08-21 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor photodetector and its production method |
-
1988
- 1988-10-14 JP JP63258442A patent/JPH02105584A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7259439B2 (en) | 2001-12-27 | 2007-08-21 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor photodetector and its production method |
| US7214971B2 (en) | 2003-06-13 | 2007-05-08 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor light-receiving device |
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