JPH0251284A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH0251284A JPH0251284A JP63201676A JP20167688A JPH0251284A JP H0251284 A JPH0251284 A JP H0251284A JP 63201676 A JP63201676 A JP 63201676A JP 20167688 A JP20167688 A JP 20167688A JP H0251284 A JPH0251284 A JP H0251284A
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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〕
半導体基体の上下面に設けた電極の間に光検出の電圧を
印加する半導体受光素子に関し、検出信号に含まれるノ
イズ特に半導体基体の表面リーク電流に起因するノイズ
を低減させることを目的とし、 上面側に本体と反対導電型の受光領域を有する半導体基
体に対して、該基体の下面で該基体に接続する第1電極
と、該基体の上面で該受光領域に接続する第2電極と、
該上面で該受光領域を閉または部分的開の環状に囲んで
該受光領域の外側領域に接続する第3電極とを具えて、
第1第2電極は両者間に光検出の電圧を印加され、第3
電極は第1電極の電源電位を印加されて、第1電極が検
出13号の出力端となるように構成する。
印加する半導体受光素子に関し、検出信号に含まれるノ
イズ特に半導体基体の表面リーク電流に起因するノイズ
を低減させることを目的とし、 上面側に本体と反対導電型の受光領域を有する半導体基
体に対して、該基体の下面で該基体に接続する第1電極
と、該基体の上面で該受光領域に接続する第2電極と、
該上面で該受光領域を閉または部分的開の環状に囲んで
該受光領域の外側領域に接続する第3電極とを具えて、
第1第2電極は両者間に光検出の電圧を印加され、第3
電極は第1電極の電源電位を印加されて、第1電極が検
出13号の出力端となるように構成する。
本発明は、半導体基体の上下面に設けた電極の間に光検
出の電圧を印加する半導体受光素子に関する。
出の電圧を印加する半導体受光素子に関する。
上記半導体受光素子には、光通信のように高速性を要す
る用途に対応するものとして、APD(アバランシェホ
トダイオード)やpin−p()(pin型ホトダイオ
ード)などがある。
る用途に対応するものとして、APD(アバランシェホ
トダイオード)やpin−p()(pin型ホトダイオ
ード)などがある。
そして、高速性の向上のため半導体基体にGaSbなど
成る種の半導体を用いた場合、結晶性の向上や表面状態
の安定化が困難で表面リークが大きくなることがあるの
で、表面リーク電流に起因するノイズを検出信号に混入
させないようにすることが望まれる。
成る種の半導体を用いた場合、結晶性の向上や表面状態
の安定化が困難で表面リークが大きくなることがあるの
で、表面リーク電流に起因するノイズを検出信号に混入
させないようにすることが望まれる。
第4図は高速性を向上させたAPDの従来例の模式側断
面図である。
面図である。
同図において、1はn”−GaSb基板、2はn−−G
asb吸収層、3はn−−Alx Gap−xSb (
x =0.065)増倍層、4はn−一へIxGap−
xSb (x =0.3)ウィンド層、5は受光領域と
なるp+−拡散層、6はρ−−拡散層からなるガードリ
ング、であり、これらにより半導体基体7を構成する。
asb吸収層、3はn−−Alx Gap−xSb (
x =0.065)増倍層、4はn−一へIxGap−
xSb (x =0.3)ウィンド層、5は受光領域と
なるp+−拡散層、6はρ−−拡散層からなるガードリ
ング、であり、これらにより半導体基体7を構成する。
また、8はSiNパッシベーション膜、9は基板Iに接
続する第1電極、10は受光領域なる拡散層5に接続す
る環状の第2電極である。
続する第1電極、10は受光領域なる拡散層5に接続す
る環状の第2電極である。
この素子は、電源Eから電極9に正側が、電極10に負
側か印加されて光を検出し、電極9またはlOが検出信
号の出力端となる。
側か印加されて光を検出し、電極9またはlOが検出信
号の出力端となる。
この従来例は半導体基体7の材料にAlGaSb系を用
いているが、それはイオン化率比が大きくなるようにし
て素子動作を高速化させ、併せて低ノイズ化を期待をす
るためである。ちなみに、従来の通常のAPDはInG
aAs系を用いてイオン化率比が2.5程度であるが、
この従来例におけるイオン化率比は10以上が期待され
る。
いているが、それはイオン化率比が大きくなるようにし
て素子動作を高速化させ、併せて低ノイズ化を期待をす
るためである。ちなみに、従来の通常のAPDはInG
aAs系を用いてイオン化率比が2.5程度であるが、
この従来例におけるイオン化率比は10以上が期待され
る。
しかしながら上記従来例は、半導体基体7においてその
材料(^1Gasb系)の特質から1nGaAs系を用
いたものの場合よりも表面反転層に起因する表面リーク
電流(図示のA)が極めて大きく、然もその電流が出力
端を通るので、表面リーク電流によって発生する大きな
ショットノイズが出力信号に含まれるようになり実用上
の障害となっている。
材料(^1Gasb系)の特質から1nGaAs系を用
いたものの場合よりも表面反転層に起因する表面リーク
電流(図示のA)が極めて大きく、然もその電流が出力
端を通るので、表面リーク電流によって発生する大きな
ショットノイズが出力信号に含まれるようになり実用上
の障害となっている。
そこで本発明は、半導体基体の上下面に設けた電極の間
に光検出の電圧を印加する半導体受光素子において、検
出信号に含まれるノイズ特に半導体基体の表面リーク電
流に起因するノイズを低減させることを目的とする。
に光検出の電圧を印加する半導体受光素子において、検
出信号に含まれるノイズ特に半導体基体の表面リーク電
流に起因するノイズを低減させることを目的とする。
第1図は実施例の模式側断面図である。
上記[1的は、第1図に示されるように、上面側に本体
と反対導電型の受光領域5を有する半導体基体7に対し
て、該基体7の下面で該基体7に接続する第1電極9と
、該基体7の上面で該受光領域5に接続する第2電極1
0と、該上面で該受光領域5を閉または部分酌量の環状
に囲んで該受光領域5の外側領域に接続する第3電極1
1とを具えて、第1第2電極9.10は両者間に光検出
の電圧を印加され、第3電極11は第1電極9の電源電
位を印加されて、第1電極9が検出信号の出力端となる
本発明の半導体受光素子によって解決される。
と反対導電型の受光領域5を有する半導体基体7に対し
て、該基体7の下面で該基体7に接続する第1電極9と
、該基体7の上面で該受光領域5に接続する第2電極1
0と、該上面で該受光領域5を閉または部分酌量の環状
に囲んで該受光領域5の外側領域に接続する第3電極1
1とを具えて、第1第2電極9.10は両者間に光検出
の電圧を印加され、第3電極11は第1電極9の電源電
位を印加されて、第1電極9が検出信号の出力端となる
本発明の半導体受光素子によって解決される。
第3電極11は、゛↓′−導体基体7における第1第2
電極9.10間の表面リークバスの途上にあって上述の
電位を印加される。従って、従来の第1第2電極9.1
0間に渡っていた大きな表面リーク電流は第2第3電極
10.11間に狭められて、出力端である第1電極9を
通る表面リーク電流は微小になる。
電極9.10間の表面リークバスの途上にあって上述の
電位を印加される。従って、従来の第1第2電極9.1
0間に渡っていた大きな表面リーク電流は第2第3電極
10.11間に狭められて、出力端である第1電極9を
通る表面リーク電流は微小になる。
このことから、検出信号に含まれるノイズ特に半導体基
体7の表面リーク電流に起因するノイズは大幅に低減す
る。
体7の表面リーク電流に起因するノイズは大幅に低減す
る。
以下本発明の実施例について第1図〜第3図を用いて説
明する。第1図は前述のように実施例の模式側断面図、
第2図(al (blは実施例の製造工程を示ず側断面
図、第3図は他の実施例の模式側断面図であり、全図を
通じ同一符号は同一対象物を示す。
明する。第1図は前述のように実施例の模式側断面図、
第2図(al (blは実施例の製造工程を示ず側断面
図、第3図は他の実施例の模式側断面図であり、全図を
通じ同一符号は同一対象物を示す。
第1図において、同図に示す実施例は、第4図に示す従
来例に第3電極11を付加し、出力端を第1電極9に限
定したA P Dである。
来例に第3電極11を付加し、出力端を第1電極9に限
定したA P Dである。
即ち、第1電極9は半導体基体7の下面で基板1に接続
し、第2電極IOは半導体基体7の上面で受光領域(拡
散層)5に接続しているのに対し、第3電極11は環状
をなし半導体基体7の上面で受光領域5の外側領域に受
光領域5を囲んで接続している。そして、第3電極11
は第1電極9の電源電位即ち電源Eの正側を直接印加さ
れる。
し、第2電極IOは半導体基体7の上面で受光領域(拡
散層)5に接続しているのに対し、第3電極11は環状
をなし半導体基体7の上面で受光領域5の外側領域に受
光領域5を囲んで接続している。そして、第3電極11
は第1電極9の電源電位即ち電源Eの正側を直接印加さ
れる。
このことから、従来例の場合第1第2電極9.10間に
渡っていた大きな表面リーク電流は第2第3電極l01
11間に集められて、出力端である第1電極9を通る表
面リーク電流が微少になり、検出(,3号に含まれるノ
イズ特に半導体基体7の表面リーク電流に起因するノイ
ズが大幅に低減する。
渡っていた大きな表面リーク電流は第2第3電極l01
11間に集められて、出力端である第1電極9を通る表
面リーク電流が微少になり、検出(,3号に含まれるノ
イズ特に半導体基体7の表面リーク電流に起因するノイ
ズが大幅に低減する。
この素子は、概路次のようにして製造することができる
。
。
先ず第2図(alを参照して、(111) 8面Teド
ープの畝−GaSb基板Inに、n−−GaSb吸収層
2、nAlxGa1−ysb (x =0.065)増
倍層3、n−−AlxGa、−xSb (x =0.3
)ウィンド層4を順次に成長温度615℃でL P E
成長する。メルトの組成及びその比はそれぞれ次の通り
である。
ープの畝−GaSb基板Inに、n−−GaSb吸収層
2、nAlxGa1−ysb (x =0.065)増
倍層3、n−−AlxGa、−xSb (x =0.3
)ウィンド層4を順次に成長温度615℃でL P E
成長する。メルトの組成及びその比はそれぞれ次の通り
である。
Ga : Sb : Tc
= 0.155 : 0.845 : 5 Xl0−
’Al : Ga : Sb : Te = 1.5X10づ: 0.148 : 0.850
5 : 5 X 10−’へl:Ga:Sb二’re −3xlO−’ : 0.129 : 0.868
: 5 xlO−’次いで第2図(blを参照して、
Cdを拡散或いはイオン注入して拡散層なるp+の受光
領域5及びp−のガードリング6を形成してから、二面
にSiNパッシベーション膜8を被着し、これに第2第
3電極9.10用のコンタクト窓を明ける。
’Al : Ga : Sb : Te = 1.5X10づ: 0.148 : 0.850
5 : 5 X 10−’へl:Ga:Sb二’re −3xlO−’ : 0.129 : 0.868
: 5 xlO−’次いで第2図(blを参照して、
Cdを拡散或いはイオン注入して拡散層なるp+の受光
領域5及びp−のガードリング6を形成してから、二面
にSiNパッシベーション膜8を被着し、これに第2第
3電極9.10用のコンタクト窓を明ける。
この後は、下面に第1電極9を、また」二面に第2電極
10及び第3電極11を形成して第1図に示すAPD素
子を完成する。
10及び第3電極11を形成して第1図に示すAPD素
子を完成する。
上記の工程により、基板1、吸収層2、増倍11ツ3、
ウィンド層4の厚さをそれぞれ350μm、1.5μI
11.21)m、2μmにし、受光領域5の外径を10
0μmφ、ガードリング6の外径を13011pφにし
、半導体基体7の大きさを300μm角にして、ウィン
ド層4との接続部の径を200μmψにした第3電極1
1の有無による実施例と従来例とを製造し、検出信号に
含まれるノイズの指標となる出力端の暗電流を比較した
ところ、実施例は従来例の約115であった。
ウィンド層4の厚さをそれぞれ350μm、1.5μI
11.21)m、2μmにし、受光領域5の外径を10
0μmφ、ガードリング6の外径を13011pφにし
、半導体基体7の大きさを300μm角にして、ウィン
ド層4との接続部の径を200μmψにした第3電極1
1の有無による実施例と従来例とを製造し、検出信号に
含まれるノイズの指標となる出力端の暗電流を比較した
ところ、実施例は従来例の約115であった。
ここでは第3電楔11を閉じた環状にしたが、その環が
部分的に開いていても良い。但しその場合は、開きの大
きさに応じて第1電極9への表面リーク電流が増加する
ことを勘案する必要がある。
部分的に開いていても良い。但しその場合は、開きの大
きさに応じて第1電極9への表面リーク電流が増加する
ことを勘案する必要がある。
−ト述の実施例はプレーナ型であが、本発明は、例えば
他の実施例を示す第3図のようにメサ埋込み型にも適用
できる。
他の実施例を示す第3図のようにメサ埋込み型にも適用
できる。
第3図において、21はn”−Gash基板、22はn
−−(J a S b吸収層、23はn−−八1xGa
、−xSb (x =0.065)増倍層、24はp”
AIX Ga1−xSb (x =0.3)ウィン
ド層、であり、ウィンド層24、増倍層23、吸収層2
2がメサを形成してメサの上層部が受光領域25となる
。
−−(J a S b吸収層、23はn−−八1xGa
、−xSb (x =0.065)増倍層、24はp”
AIX Ga1−xSb (x =0.3)ウィン
ド層、であり、ウィンド層24、増倍層23、吸収層2
2がメサを形成してメサの上層部が受光領域25となる
。
また、26はメサの外側を埋めるn−一へIxGa、x
Sb(x=0.3)哩込め層であり、以上の半導体で半
導体基体27を構成する。そして、28はSiNバソシ
ヘーションIIり、29は基板21に接続する第1電極
、30は受光領域25に接続する第2電極、31は埋込
み層に接続する第3′;[極である。
Sb(x=0.3)哩込め層であり、以上の半導体で半
導体基体27を構成する。そして、28はSiNバソシ
ヘーションIIり、29は基板21に接続する第1電極
、30は受光領域25に接続する第2電極、31は埋込
み層に接続する第3′;[極である。
以」−の実施例はAPI)の場合であるが、本発明は、
他の受光素子例えばpin−PDなどにも適用できるこ
とは言うまでもない。そして半導体ノ1(体が表面リー
クの大きなものである場合に極めて効果的である。
他の受光素子例えばpin−PDなどにも適用できるこ
とは言うまでもない。そして半導体ノ1(体が表面リー
クの大きなものである場合に極めて効果的である。
以上説明したように本発明の構成によれば、半導体基体
の上下面に設けた電極の間に光検出の電圧を印加する半
導体受光素子において、検出信号に含まれるノイズ特に
半導体基体の表面リーク電流に起因するノイズを低減さ
せることができて、1!■にl”4体基体が表面リーク
の大きなものである場合にノイズの大幅低減を可能にさ
せる効果がある。
の上下面に設けた電極の間に光検出の電圧を印加する半
導体受光素子において、検出信号に含まれるノイズ特に
半導体基体の表面リーク電流に起因するノイズを低減さ
せることができて、1!■にl”4体基体が表面リーク
の大きなものである場合にノイズの大幅低減を可能にさ
せる効果がある。
第1図は実施例の模式側断面図、
第2図f8+ (b)は実施例の製造工程を示す側断面
図、第3図は他の実施例の模式側断面図、 第4図は従来例の模式側断面図、 である。 図において、 1.2】は畝−GaSb基板(半導体基板)5はp+−
拡散層(受光領域)、 25は受光領域、 7.27は半導体基体、 9.29は第1電極、 10.30は第2電極、 11.31は第3電極、 である。 冥燕@の漂式々顯10 寥 1 ロ
図、第3図は他の実施例の模式側断面図、 第4図は従来例の模式側断面図、 である。 図において、 1.2】は畝−GaSb基板(半導体基板)5はp+−
拡散層(受光領域)、 25は受光領域、 7.27は半導体基体、 9.29は第1電極、 10.30は第2電極、 11.31は第3電極、 である。 冥燕@の漂式々顯10 寥 1 ロ
Claims (1)
- 上面側に本体と反対導電型の受光領域(5)を有する半
導体基体(7)に対して、該基体(7)の下面で該基体
(7)に接続する第1電極(9)と、該基体(7)の上
面で該受光領域(5)に接続する第2電極(10)と、
該上面で該受光領域(5)を閉または部分的開の環状に
囲んで該受光領域(5)の外側領域に接続する第3電極
(11)とを具えて、第1第2電極(9、10)は両者
間に光検出の電圧を印加され、第3電極(11)は第1
電極(9)の電源電位を印加されて、第1電極(9)が
検出信号の出力端とな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 |
|---|---|---|---|
| JP63201676A JPH0251284A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63201676A JPH0251284A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0251284A true JPH0251284A (ja) | 1990-02-21 |
Family
ID=16445052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63201676A Pending JPH0251284A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0251284A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5365087A (en) * | 1992-07-15 | 1994-11-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Photodetector and opto-electronic integrated circuit with guard ring |
| JPH09213988A (ja) * | 1995-02-02 | 1997-08-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | pin型受光素子、光電変換回路及び光電変換モジュール |
| JP2006295216A (ja) * | 1995-02-02 | 2006-10-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | pin型受光素子およびpin型受光素子の製造方法 |
| JP2008305857A (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| JP2011228740A (ja) * | 2011-07-08 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| CN114300570A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-08 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 探测器及制造方法 |
-
1988
- 1988-08-12 JP JP63201676A patent/JPH0251284A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5365087A (en) * | 1992-07-15 | 1994-11-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Photodetector and opto-electronic integrated circuit with guard ring |
| US5444274A (en) * | 1992-07-15 | 1995-08-22 | Sumitomo Electric Industries Ltd. | Photodetector and opto-electronic integrated circuit |
| JPH09213988A (ja) * | 1995-02-02 | 1997-08-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | pin型受光素子、光電変換回路及び光電変換モジュール |
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| CN114300570A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-08 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 探测器及制造方法 |
| CN114300570B (zh) * | 2021-12-29 | 2024-05-17 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 探测器及制造方法 |
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