JPH0226082A - フォトダイオード - Google Patents

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、裏面に形成された第１電極と上面に形成
された第２電極を備えるフォトダイオードに関するもの
である。

〔従来の技術〕

フォトダイオードは、受光面に入射した光により電子・
ホール対が発生する。この発生されたキャリアを逆方向
にバイアスされた接合の電界により振り分け、電流とし
て取り出す。フォトダイオードは比較的高速応答性を持
ち、効率もよく、低電圧で動作するので多くの用途に使
用されている。

その中でもｐｉｎフォトダイオードは、ｉ層の存在によ
り容量を小さくすることができ、かつ高電圧を印加して
キャリアの空乏層走行時間を短くできる為、高速動作に
優れている。

第３図は、従来のｐｉｎフォトダイオードの構造を示す
ものである。同図（ａ）は光の入射方向と直交する方向
からみた断面図であり、同図（ｂ）は光の入射方向から
みた平面図である。第１導電型（例えばｎ形）のＩｎＰ
等の基板１上には、ｉ形のＩｎＧａＡｓの光吸収層２が
形成されている。

この光吸収層２上には第２導電型（例えばｐ型）のＧａ
ＩｎＡｓで形成された結晶成長層３Ａが形成されている
。さらに、この結晶成長層３Ａ上にはリング状の第２導
電型オーミツク電極３が形成されており、第２導電型オ
ーミツク電極３の内側には受光面Ａが形成されている（
同図（ｂ）参照）。さらに、基板１の下部には、第１導
電型オーミツク電極４か形成されている。このフォトダ
イオードの受光面Ａに光が入射することによって、ホー
ルと電子が光吸収層２で発生し、受光素子として動作す
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来技術に係るフォトダイオードは、電
圧が印加される第２導電型オーミツク電ｔ３３の面積が
大きいことから容量が大きくなり、高速性が悪いという
欠点があった。

なお、容量は受光面積によって決まるので、受光面積を
小さくすることにより当該容量を小さくすることができ
る。しかし、フォトダイオード自体の受光感度も同時に
低下してしまうので、高速性及び受光感度が良いフォト
ダイオードを構成することは困難であった。

そこで、この発明は感度を下げることなく、高速性に優
れたフォトダイオードを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するため、この発明は裏面に形成された
第１導電型の第１電極と受光面（上面）に形成された第
２導電型の第２電極を備えるフォトダイオードにおいて
、アース接続された第２導電型の第３電極を第２電極の
周りに形成することを特徴とする。

この第３電極としては、上記第２電極の形成位置を中心
とするリング状の第２導電型の電極を使用することがで
きる。

〔作用〕

この発明は、以上のように構成されているので、第２電
極の周囲に設けられた第３電極の作用により、フォトダ
イオードにおける容量を低減することができる。また、
受光面における第２電極の面積比率は極めて低いので、
実質的に受光面積が減少することがない。

〔実施例〕

以下、この発明に係るフォトダイオードの一実施例を添
付図面に基づき説明する。なお、説明において同一要素
には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

第１図は、この発明に係るフォトダイオードの一実施例
を示すものである。同図（ａ）は光の入射方向と直交す
る方向からみた断面図であり、同図（ｂ）は光の入射方
向からみた平面図である。

従来技術との差異は、従来技術におけるリング状の第２
導電型オーミツク電極３を受光面における面積比率が小
さくなるように構成し、その周囲にアース接続された第
２導電型の第３電極を例えばリング状に形成している点
である。

第１導電型（例えばｎ形）のＩｎＰ等の基板１上には、
ｉ形のＩ　ｎＧａＡｓ等の光吸収層２が形成されている
。この光吸収層２上には第２導電型オーミツク電極（第
２電極）５が受光面Ａに対して小さく形成されており（
例えば、受光径８０μｍに対して１μｍ程度）、この第
２導電型オーミツク電極５の周囲には第２導電型（もし
くは第１導電型）の第３電極６がリング状に形成されて
いる。また、基板１の下部にはＡｕＺｎ等の第１導電型
オーミツク電極（第１電極）４が形成されている。第１
導電型オーミツク電極４と第３電極６はアースに接続さ
れており、第２導電型オーミツク電極５には所定の電圧
が印加されている。受光面Ａに入射した光により発生す
るキャリアは、逆方向にバイアスされた電界により、第
２導電型オーミツク電極５と第３電極６、及び第２導電
型オーミツク電極５と第１導電型オーミツク電極４によ
って振り分けられる。この場合、容量は第２導電型オー
ミツク電極５と第３電極６及び第１導電型オーミツク電
極４との間で存在するが、第２導電型オーミツク電極５
を受光面Ａにおける面積比率が小さくなるように構成し
ているので、受光感度をほぼ維持しながら容量を小さく
することができる。この場合、第１導電型オーミツク電
極４と第３電極６は同電位で構成されているので容量は
発生しない。

なお、第３電極の大きさ、形状、数、位置等は上記実施
例のものに限定されるものではない。重要なことは、裏
面に形成された第１電極と同電位で構成された第３電極
で受光面を形成し、その内部に第２電極を小さく形成し
ている点である。

さらに、第２導電型オーミツク電極５を例えばｐ形に構
成し、光吸収層２をｉ型に構成する場合、上記第２導電
型オーミツク電極５と光吸収層２との間にｐ形のＧａ　
ＩｎＡｓからなる結晶成長層を形成してもよい。この場
合、電極はｐ形結晶成長層上に形成されることから、接
触抵抗を低くすることができる。

第２図は、この発明に係るフォトダイオードの変形例を
示す平面図（光の入射方向からみた図）である。同図（
ａ）は、リング状に形成した第３電極６の内部に、中心
（第２電極５）に向かって伸びた腕６　ａ　ｓ　６　ｂ
　、・・・　６１を設けたものである。この腕６ａｓ６
ｂｓ・・・　６１は、できるだけ細く構成されているの
で受光感度は低下しない。

同図（ｂ）は、第３電極６を矩形状に形成し、その中心
部に第２電極５を形成したものである。同図（Ｃ）は、
第３電極６を櫛歯状に形成し、第２電極５を挾んで両側
に配置したものである。なお、受光面Ａに延びた歯の部
分は細く形成されており、受光感度の低下を防止してい
る。同図（ｄ）は、２本の第２’２１！極５ａ、５ｂを
並置し、これらの間に第３電極６８％　６　ｂ　％　６
　ｃを配置している。なお、第３電極６ｂの中央部分は
細く形成されており、受光感度が低下しないようになっ
ている。同図（ｅ）は、第２電極５を細長く形成し、こ
の第２電極５を囲むように、その両側にコ字形の第３電
極６ａ、６ｂを配置したものである。同図（ｆ）は、第
１図に示されるフォトダイオードの第２電極５を偏心さ
せたものである。このフォトダイオードによれば、光の
強度が最も高い中心部を受光面として利用できるので、
入射光の有効利用が図れる。

なお、上記実施例における第２電極と第３電極間の距離
は、第１電極と第２電極間の距離と比較して大きくなる
ように構成されている。その為、第２電極と第３電極間
の容量は第１電極と第２電極間の容量よりかなり小さく
なり無視することができる。

次に、従来技術と本発明を比較した実験結果を示す。こ
の実験は、従来技術に係るフォトダイオードと本発明に
係るフォトダイオード（第１図参照）の容量及び感度を
比較したものである。それぞれの受光径は８０μｍであ
り、本発明に係るフォトダイオードの第２電極５の外径
は１μｍであった。従来技術に係るフォトダイオードの
容量は２ｐＦであったが、本発明に係るフォトダイオー
ドの容量は０．０５ｐＦであり、著しく容量を低減する
ことができた。この場合、従来技術に係るフォトダイオ
ードの感度は０．７５Ａ／Ｗ、本発明に係るフォトダイ
オードの感度は０．７Ａ／Ｗであり、感度の低下はわず
かであった。

〔発明の効果〕

この発明は、以上説明したように構成されているので、
感度をほとんど低下させることなく容量を低くすること
ができる。従って、感度及び高速性の良いフォトダイオ
ードを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るフォトダイオードの一実施例
を示す図、第２図は、この発明に係るフォトダイオード
の変形例を示す平面図、第３図は、従来技術に係るフォ
トダイオードを示す図である。 １・・・基板 ２・・・光吸収層 ３．５・・・第２導電型オーミツク電極４・・・第１導
電型オーミツク電極 ６・・・第３電極 特許出願人　　住友電気工業株式会社 代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　樹間　　　　　　
　　　　山　　　　１）　　　行フォトダイオード 第１図 ゛−−−−）−ｍ−′ 変形例 第２図（２） 変 形 例 第 図 従来技術 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、裏面に形成された第１導電型の第１電極と、受光面
   （上面）に形成された第２導電型の第２電極を備えるフ
   ォトダイオードにおいて、前記第１電極と同電位で構成
   された第２導電型の第３電極を、前記第２電極の周りに
   形成することを特徴とするフォトダイオード。 ２、前記第３電極が、前記第２電極と前記第３電極間の
   距離を前記第１電極と前記第２電極間の距離より極めて
   大きくなるように配置されていることを特徴とする請求
   項１記載のフォトダイオード。 ３、前記第３電極が、前記第２電極を中心とするリング
   状に形成されている請求項１記載のフォトダイオード。