JPH03180076A - ショットキーフォトダイオード - 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〕 本′発明はショットキー接合を用いた受光素子の構造に
関する。特に、Ｉ−Ｖ族化合物半導体を用いた受光素子
に利用するに適する。

〔概　要〕

本発明は、ショットキーフォトダイオードにおいて、 ショットキー接合を横方向に形成することにより、 高速応答性および変換効率を高めるものである。

〔従来技術〕

高速応答が可能な短波長用受光素子のひとつとして、Ｇ
ａＡｓ系半導体を用いたショットキーフォトダイオード
が開発されている。この例を第４図および第５図に示す
。第４図は斜視図を示し、第５図はΔ−Ａにおける断面
構造を示す。

このショットキーフォトダイオードは、半絶縁性ＧａＡ
ｓ基板２１上にｎ＋形ＧａＡｓ層２２をエピタキシャル
成長させ、このｎ＋形ＧａＡｓ層２２上の一部の領域に
オーミック電極２３を設けると共に、別の領域にｎ−形
ＧａＡｓ層２４をエピタキシャル成長させ、ｎ−形Ｇａ
Ａｓ層２４の上に半透明ショットキー電極２５を設けた
構造をしている。半透明ショットキー電極２５の表面に
は誘電体膜２６が設けられる。

この構造の受光素子の詳細については、ワング他、エレ
クトロニクス・レターズ、第１９巻第１４号、第５５４
頁（Ｓ、Ｙ、ＷＡＮＧ　ｅｔ　ａｌ、　、ε１ｅｃｔｒ
ｏｎ、　Ｌｅｔｔ、、　１９（１４）、　５５４　（１
９８３））に示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来例に示した構造の受光素子は、入射光をショッ
トキー電極を介して受光するため、ショットキー電極で
の反射や吸収があり、変換効率が低い欠点があった。シ
ョットキー電極による吸収を抑えるためには、その膜厚
を薄くすることが有効であるが、電極自体の抵抗が高く
なり、応答遮断周波数が低くなる欠点があった。

本発明は、以上の課題を解決し、ショットキーフォトダ
イオードの高速応答性および変換効率を改善することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のショットキーフォトダイオードは、半導体層を
基板表面に突出した形状に形成し、立ち上げ面にオーミ
ック電極およびショットキー電極を形成したことを特徴
とする。

半導体層はストライブ状に形成され、このストライブ状
の半導体層の長さ方向に沿ってオーミック電極およびシ
ョットキー電極が形成されたことが望ましい。ストライ
プ状の半導体層は、基板上に一本だけ形成されていても
よいが、複数のストライプが実質的に平行に形成されて
いてもよい。

突出した形状の半導体層の立ち上・げ面は基板に対して
実質的に垂直であり、オーミック電極とショットキー電
極とが対向して配置されることが望ましい。

基板として半絶縁性ＧａＡｓを用い、半導体層としてｎ
−形ＧａＡｓを用いることができる。

半導体層は反射防止膜で覆われることが望ましい。

本明細書において、「上」とはエピタキシャル成長の方
向をいう。

〔作　用〕

電極が突出した形状の半導体層の立ち上げ面（側面）に
設けられるため、入射光が電極を介さずに半導体層に吸
収される。したがって、電極を厚くでき、その抵抗値を
小さくすることができる。

また、半導体層をストラップ状に形成し、そのストライ
ブを並列に配置することにより、受光面積を大きくする
ことができる。

半導体層の側面が基板に対して垂直であれば、電極を平
行にすることができ、半導体層に印加される電界を均一
にすることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明第一実施例ショットキーフォトダイオー
ドの斜視図を示す。

このショットキーフォトダイオードは、基板として半絶
縁性ＧａＡｓ基板１が用いうれ、この半絶縁性ＧａＡｓ
基板ｌに形成された半導体層としてｎ−形ＧａＡｓ層２
を備え、このｎ−形ＧａＡｓ層２にオーミック接続され
たオーミック電極４と、ｎ−形ＧａＡｓ層２との間にシ
ョットキー接合を形成するショットキー電極５とを備え
る。

ここで本実施例の特徴とするところは、ｎ−形ＧａＡｓ
層２が半絶縁性ＧａＡｓ基板１表面に突出した形状、す
なわちストライプ状に形成され、そのストライブの立ち
上げ面（側面〉にオーミック電極４およびショットキー
電極５が形成されたことにある。

半絶縁性ＧａＡｓ基板１およびｎ−形ＧａＡｓ層２には
、そのオーミック電極４に接する領域に、Ｓｉの注入ま
たは拡販により形成された薄いｎ゛形ＧａＡｓ層３を備
える。

典型的なストライプの長さは２０〜４０μｍであり、幅
は数μｍ１場合によっては１μｍ以下、高速性が要求さ
れる場合には０．５μｍ程度とする。

ｎ−形ＧａＡｓ層２、オーミック電極４およびショット
キー電極５は、反射防止膜６により覆われる。

このショットキーフォトダイオードの動作について説明
する。

反射防止膜６を透過した入射光は、ｎ−形ＧａＡｓ層２
で吸収される。このとき、ショットキー接合により形成
された空乏層付近で発生した電子と正孔とが、電界によ
って分離され、それぞれ逆方向にドリフトし、オーミッ
ク電極４とショットキー電極５とにより光電流として取
り出される。

ここで、従来例のようにショットキー電極が光入射面と
なる場合には、その電極の厚さが厚いと電極での光の反
射および吸収が大きくなり、変換効率が小さくなる。ま
た、電極が薄いと抵抗が大きくなり、高速応答性が低下
する。典型的には、ショットキー電極の厚さが１００人
であり、その面積抵抗は１０Ω／口以上になっていた。

これに対して本実施例では、オーミック電極４とショッ
トキー電極５とが共にストライプの側面にあり、入射光
を電極を介さずに受光できる。このため、電極の厚さを
理論的には無限に厚くでき、面積抵抗を０．０２Ω／口
以下にできる。また、この素子の静電容量はストライプ
部分の容量だけであり、高速応答性に優れる。

また、このショットキーフォトダイオードは、ストライ
ブの上面からだけでなく、端面からも受光できる。

第２図は第１図に示したショットキーフォトダイオード
の製造方法を示す。

まず、第２図（ａ）に示すように、半絶縁性ＧａＡｓ基
板１上にキャリア密度が約５　ｘｌＱ１５ｃｍ−’のｎ
−形ＧａＡｓ層２をエビクキシャル成長させる。

次に、第２図（ｂ）に示すように、ｎ−形ＧａＡｓ層２
がストライブ状に残るようにエツチングする。そのとき
、ストライプの幅方向に均一な電界を印加できるように
、側面が半絶縁性ＧａＡｓ基板１に対して実質的に垂直
となるように形成・する。

続いて、第２図（Ｃ）に示すように、ｎ−形ＧａＡｓ層
２の一方の側面および上面に注入マスク７を設け、Ｓｌ
゛イオンを斜め方向から選択的に注入する。このイオン
注入の後、Ｓｉ活性化処理を行ってｎ゛形ＧａＡｓ層３
を形成する。また、注入マスク７は除去する。

この後に、第２図（イ）に示すように、ｎ゛形ＧａＡｓ
層３の表面にオーミック電極４を形成する。また、ｎ−
形ＧａＡｓ層２のｎ＋形ＧａＡｓ層３が設けられていな
い側の側面にショットキー電極５を形成する。

さらに、電極パッドおよび反射防止膜６を形成する。

第３図は本発明第二実施例ショットキーフォトダイオー
ドの斜視図である。

ストライブの幅が広いほど受光面積が大きくなるが、こ
の幅を２〜３μｍ以上にすると応答速度が遅くなる。そ
こで第二実施例では、ストライプ状の受光素子を横に多
数曲べて、高速応答性を維持しながら受光面積を大きく
している。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のショットキーフォトダイ
オードは、入射光をショットキー電極を介さずに受光で
きるので、変換効率を高めることができる。また、ショ
ットキー電極を厚くでき、素子自体の静電容量も小さい
ため、高速応答にも優れている。さらに、ストライブの
数を増やせば受光面を容易に大面積化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一実施例ショットキーフォトダイオー
ドの斜視図。 第２図は製造方法を示す図。 第３図は本発明第二実施例ショットキーフォトダイオー
ドの斜視図。 第４図は従来例ショットキーフォトダイオードの斜視図
。 第５図は従来例の断面図。 １．２１・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板、２．２４−ｎ−
形ＧａＡｓ層、３．２２・ｎ”形ＧａＡｓ層、４．２３
・・・オーミック電極、５・・・ショットキー電極、６
・・・反射防止膜、７・・・注入マスク、２５・・・半
透明ショットキー電極、２６・・・誘電体膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に形成された半導体層と、 この半導体層にオーミック接続されたオーミック電極と
   、 前記半導体層との間にショットキー接合を形成するショ
   ットキー電極と を備えたショットキーフォトダイオードにおいて、 前記半導体層は前記基板表面から突出した形状に形成さ
   れ、 前記オーミック電極および前記ショットキー電極はその
   半導体層の突出した形状の立ち上げ面に形成された ことを特徴とするショットキーフォトダイオード。 ２、半導体層はストライプ状に形成され、 このストライプの長さ方向に沿ってオーミック電極およ
   びショットキー電極が形成された 請求項１記載のショットキーフォトダイオード。 ３、半導体層の立ち上げ面は基板に対して実質的に垂直
   であり、 オーミック電極とショットキー電極とは対向して配置さ
   れた 請求項１または２に記載のショットキーフォトダイオー
   ド。 ４、基板は半絶縁性ＧａＡｓであり、 半導体層はｎ＾−形ＧａＡｓである 請求項１ないし３のいずれかに記載のショットキーフォ
   トダイオード。