JPH0318069A - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
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- JPH0318069A JPH0318069A JP1151896A JP15189689A JPH0318069A JP H0318069 A JPH0318069 A JP H0318069A JP 1151896 A JP1151896 A JP 1151896A JP 15189689 A JP15189689 A JP 15189689A JP H0318069 A JPH0318069 A JP H0318069A
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- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 abstract 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 abstract 2
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- 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
本発明は半導体受光装置に関し、特にＳｉおよび化合物
半導体で形成された受光装置および発光装置の光半導体
素子のチップ構造に関する。
半導体で形成された受光装置および発光装置の光半導体
素子のチップ構造に関する。
従来の技術
光通信技術の発展にともない、近年、化合物半導体で形
戒された高性能で高信頼性のある受発光装置の研究開発
が行なわれている。
戒された高性能で高信頼性のある受発光装置の研究開発
が行なわれている。
従来、例えば受光装置の場合には、０．８５μｍ帯の光
検出としては、受光径φ１００〜４００μｍの大きさを
持つＳｉ−ＰＩＮフォトダイオードを用い、波長λ＝０
．８５μｍで量子効率７０％、遮断周波数１ ０ ０Ｍ
Ｈｚ〜ＩＧｔｌｚの素子が実現されている。これよりも
長波長帯では、ＧｅあるいはＩｎＧａＡｓ−ＰＩＮフォ
トダイオードが実用化されており、波長λ−１．３μｍ
で量子効率７０％、遮断周波数１００ＭＨｚ〜Ｉ ＧＨ
ｚの特性が得られている。
検出としては、受光径φ１００〜４００μｍの大きさを
持つＳｉ−ＰＩＮフォトダイオードを用い、波長λ＝０
．８５μｍで量子効率７０％、遮断周波数１ ０ ０Ｍ
Ｈｚ〜ＩＧｔｌｚの素子が実現されている。これよりも
長波長帯では、ＧｅあるいはＩｎＧａＡｓ−ＰＩＮフォ
トダイオードが実用化されており、波長λ−１．３μｍ
で量子効率７０％、遮断周波数１００ＭＨｚ〜Ｉ ＧＨ
ｚの特性が得られている。
また、受光装置の場合にも同様に、０，８５μｍ帯とし
ては、ＧａＡｉ！Ａｓ高速ＬＥＤが、１．３μｍ帯とし
ては、ＩｎＧａＡｓＰ高速ＬＥＤが既に実現化されてお
り、通信ケーブル網を初めとする光伝送分野に広く採用
されている。
ては、ＧａＡｉ！Ａｓ高速ＬＥＤが、１．３μｍ帯とし
ては、ＩｎＧａＡｓＰ高速ＬＥＤが既に実現化されてお
り、通信ケーブル網を初めとする光伝送分野に広く採用
されている。
発明が解決しようとする課題
以上のような秀れた特性を有する発受光素子を単独で用
いると、Ｓｉ−ＰＩＮフォトダイオードの場合には、波
長１．１μｍ以下の範囲では、充分な受光感度と遮断周
波数が確保され、安定な動作特性を示すが、波長１．２
μｍ以上の範囲に対しては、結晶自体の持つ吸収係数が
、急激に低下するため、受光感度の低下が著しい。
いると、Ｓｉ−ＰＩＮフォトダイオードの場合には、波
長１．１μｍ以下の範囲では、充分な受光感度と遮断周
波数が確保され、安定な動作特性を示すが、波長１．２
μｍ以上の範囲に対しては、結晶自体の持つ吸収係数が
、急激に低下するため、受光感度の低下が著しい。
このような理由から、光結合器などで、０．８５μｍ帯
の光ファイバ通信網と、１．３μｍ帯の光ファイバ通信
網を結合することができず、各々独立した伝送回路系を
使用せざるを得ない状況となっている。
の光ファイバ通信網と、１．３μｍ帯の光ファイバ通信
網を結合することができず、各々独立した伝送回路系を
使用せざるを得ない状況となっている。
一方、１．３μｍ帯の光検出では、前述のようにＧｅあ
るいはＩｎＧａＡｓ長波長ＰＩＮフォトダイオードが実
用化されており、１．０μｍ以上の波長領域では、高速
の信号検出が可能で受光感度も充分あるものの、０．８
５μｍ付近では、結晶の持つ吸収係数が非常に大きく、
Ｐｎ接合をたとえ浅く作ったとしても受光感度の大幅な
低下は避けられない。
るいはＩｎＧａＡｓ長波長ＰＩＮフォトダイオードが実
用化されており、１．０μｍ以上の波長領域では、高速
の信号検出が可能で受光感度も充分あるものの、０．８
５μｍ付近では、結晶の持つ吸収係数が非常に大きく、
Ｐｎ接合をたとえ浅く作ったとしても受光感度の大幅な
低下は避けられない。
以上のように、一台の受光装置で、０．６μｍ〜１．６
μｍにおよぶ大幅な波長範囲にわたって、高い受光感度
と高い応答性を持つ受光装置を実現することは非常に困
難である。
μｍにおよぶ大幅な波長範囲にわたって、高い受光感度
と高い応答性を持つ受光装置を実現することは非常に困
難である。
本発明は、このような問題点をかえりみて、たとえば広
い波長領域にわたって安定した受光感度を持つ受光装置
を実現化できる方法を提供するものである。
い波長領域にわたって安定した受光感度を持つ受光装置
を実現化できる方法を提供するものである。
課題を解決するための手段
この目的を達成するために本発明の半導体装置は、２種
類以上の半導体受光装置を縦方向に配列し、上部に存在
する受光部のエネルギーギャップが下部に存在する受光
部のエネルギーギャップより大きく、各々の受光装置の
受光窓の中心軸が（ほぼ）一致している構成を有してい
る。
類以上の半導体受光装置を縦方向に配列し、上部に存在
する受光部のエネルギーギャップが下部に存在する受光
部のエネルギーギャップより大きく、各々の受光装置の
受光窓の中心軸が（ほぼ）一致している構成を有してい
る。
作用
この構成によって、短波長の光に対しては受光部のエネ
ルギーギャップが大きい上部の受光装置により検知し、
長波長の光に対しては受光部のエネルギーギャップの小
さい下部の受光装置により検知し、広い波長領域の光を
１つの受光装置により検知することができる。
ルギーギャップが大きい上部の受光装置により検知し、
長波長の光に対しては受光部のエネルギーギャップの小
さい下部の受光装置により検知し、広い波長領域の光を
１つの受光装置により検知することができる。
実施例
本発明の半導体受光装置の実施例を第１図に示した受光
装置の断面図を参照して説明する。
装置の断面図を参照して説明する。
第１図は、液相成長法により作威された長波長ＩｎＧａ
ＡｓＰＩＮフォトダイオード９の上に絶縁膜層７を介し
てＳｉＰＩＮフォトダイオード１０が接着された構造で
ある。
ＡｓＰＩＮフォトダイオード９の上に絶縁膜層７を介し
てＳｉＰＩＮフォトダイオード１０が接着された構造で
ある。
５〜８ Ｘ １ ０１１１（！ｌｍ−３のＳがドーブさ
れたｎＩｎＰ基板ｌの上に、ｎ形のＩｎＰ層２が形威さ
れ、このｎ−１ｎＰ層２の上に直径８０μｍのｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓ層３，Ｐ”−１ｎＧａＡｓ層４が形成されてい
る。そして、Ｐ”−１ｎＧａＡｓ層４上に反射防止膜５
がコートされている。ＴｉＡｕで形成されたＰ型オーミ
ック電極６の上に絶縁膜７が形成され、この上にＳｎを
含む接着金属８が載っている。
れたｎＩｎＰ基板ｌの上に、ｎ形のＩｎＰ層２が形威さ
れ、このｎ−１ｎＰ層２の上に直径８０μｍのｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓ層３，Ｐ”−１ｎＧａＡｓ層４が形成されてい
る。そして、Ｐ”−１ｎＧａＡｓ層４上に反射防止膜５
がコートされている。ＴｉＡｕで形成されたＰ型オーミ
ック電極６の上に絶縁膜７が形成され、この上にＳｎを
含む接着金属８が載っている。
このような構造を持つ長波長ＰＩＮフォトダイオード９
の上部に受光領域の中心を合わせた短波長ＰＩＮフォト
ダイオード１０が搭載されている。
の上部に受光領域の中心を合わせた短波長ＰＩＮフォト
ダイオード１０が搭載されている。
ｎ型Ｓｉ基板（比抵抗１〜３Ω・ｃｍ）１１上に高比抵
抗層１２（３００〜５００Ω・ｃｍ）を有し、この一部
を拡散によりＰ型層１３を形成している。１４．１５は
Ｐ型およびｎ型オーミック電極である。素子全体は表面
保護を目的としてＳｉ０２膜１６でおおわれた構造であ
る。Ｐ型層１３の直下のｎ型Ｓｉ基板１１には、ｎ型オ
ーミック金属１５を付けず、長波長の光が透過できるよ
うφ３００μｍの凹部が設けられている。
抗層１２（３００〜５００Ω・ｃｍ）を有し、この一部
を拡散によりＰ型層１３を形成している。１４．１５は
Ｐ型およびｎ型オーミック電極である。素子全体は表面
保護を目的としてＳｉ０２膜１６でおおわれた構造であ
る。Ｐ型層１３の直下のｎ型Ｓｉ基板１１には、ｎ型オ
ーミック金属１５を付けず、長波長の光が透過できるよ
うφ３００μｍの凹部が設けられている。
これらの長波長ＰＩＮフォトダイオード９とＳｉ−ＰＩ
Ｎフォトダイオード１０は、前述したＳｎを含むＡ ｕ
／ Ｓ ｎ合金８によって、接着されている。
Ｎフォトダイオード１０は、前述したＳｎを含むＡ ｕ
／ Ｓ ｎ合金８によって、接着されている。
Ｓｉ−ＰＩＮフォトダイオード単体の特性は、バで、量
子効率ｎ＝７０％，暗電流１ ｄ＝ｏ． ｌ ｎＡ，遮
断周波数ｆｃ＝３００ＭＨｚである。
子効率ｎ＝７０％，暗電流１ ｄ＝ｏ． ｌ ｎＡ，遮
断周波数ｆｃ＝３００ＭＨｚである。
長波長ＰＩＮフォトダイオード単体の特性は、波長λ＝
１．３μｍで量子効率η＝７０％，暗電流１ｄ＝１ｎＡ
，遮断周波数ｆｃ＝５００ＭＨｚである。
１．３μｍで量子効率η＝７０％，暗電流１ｄ＝１ｎＡ
，遮断周波数ｆｃ＝５００ＭＨｚである。
これらの素子は、絶縁膜７によって、電気的に完全に分
離されているので、全く独立した電極端子１７〜２０を
配置することによって、別々に動作させることが可能で
あり、上部に接着されたＳｉ−ＰＩＮフォトダイオード
のみを動作させることも、また、下部に存在する長波長
ＰＩＮフォトダイオードのみを単独で動作させることも
可能である。
離されているので、全く独立した電極端子１７〜２０を
配置することによって、別々に動作させることが可能で
あり、上部に接着されたＳｉ−ＰＩＮフォトダイオード
のみを動作させることも、また、下部に存在する長波長
ＰＩＮフォトダイオードのみを単独で動作させることも
可能である。
さらに、Ｓｉの熱膨脹係数（２．５Ｘ１０−６ｄｅｇ
’）とＩｎＰの熱膨脹係数（４．７５Ｘ１０−６ｄｅｇ
）は、ほぼ近い値であり、熱圧着工程における結晶の歪
み等も少なく、高信頼性を有している。
’）とＩｎＰの熱膨脹係数（４．７５Ｘ１０−６ｄｅｇ
）は、ほぼ近い値であり、熱圧着工程における結晶の歪
み等も少なく、高信頼性を有している。
なお実施例において上部の受光装置をＳｉＰＩＮフォト
ダイオード、下部の受光装置をＩ ｎＧａＡｓ−Ｐ Ｉ
Ｎフォトダイオードとじたが、地の材料を使った受光装
置、たとえば、ＳｉとＧｅ．ＩｎＰとＩｎＧａＡｓなど
の組み合わせとしてもよいことは言うまでもない。また
２種類以上の受光装置を組み合わせれば、さらに広い波
長領域の光を検知することができる。
ダイオード、下部の受光装置をＩ ｎＧａＡｓ−Ｐ Ｉ
Ｎフォトダイオードとじたが、地の材料を使った受光装
置、たとえば、ＳｉとＧｅ．ＩｎＰとＩｎＧａＡｓなど
の組み合わせとしてもよいことは言うまでもない。また
２種類以上の受光装置を組み合わせれば、さらに広い波
長領域の光を検知することができる。
発明の効果
本発明の半導体受光装置によれば、広い波長範囲にわた
って安定した受光感度を有する素子を実現することがで
きる。
って安定した受光感度を有する素子を実現することがで
きる。
また、２つの受光部分が上，下方向に近接して配置され
ており、両者の光軸等を別々に調整する必要がなく光軸
調整が容易である。
ており、両者の光軸等を別々に調整する必要がなく光軸
調整が容易である。
第１図は本発明の一実施例における半導体受光装置の断
面図である。 １・・・・・・ｎ−１ｎＰ基板、２・・・・・・ｎ−１
ｎＰ層、３・・・・・・ｎ−１ｎＧａＡｓ層、４・・・
・・・Ｐ＋ＩｎＧａＡｓ層、５・・・・・・反射防止膜
、６・・・・・・Ｐ電極（ＴｉＡｕ）、７・・・・・・
絶縁膜、８・・・・・・Ｓｎを含む接着金属、９・・・
・・・長波長ＰＩＮフォトダイオード部分、ＩＯ・・・
・・・ＳｉＰＩＮフォトダイオード部分、１１・・・・
・・ｎ−Ｓｉ基板、１２・・・・・・高比抵抗層、ｌ３
・・・・・・Ｐ−Ｓｉ層、１４・・・・・・Ｐ電極、１
５・・・・・・Ｎ電極、ｌ６・・・・・・表面保護膜、
■７〜２０・・・・・・電極端子。
面図である。 １・・・・・・ｎ−１ｎＰ基板、２・・・・・・ｎ−１
ｎＰ層、３・・・・・・ｎ−１ｎＧａＡｓ層、４・・・
・・・Ｐ＋ＩｎＧａＡｓ層、５・・・・・・反射防止膜
、６・・・・・・Ｐ電極（ＴｉＡｕ）、７・・・・・・
絶縁膜、８・・・・・・Ｓｎを含む接着金属、９・・・
・・・長波長ＰＩＮフォトダイオード部分、ＩＯ・・・
・・・ＳｉＰＩＮフォトダイオード部分、１１・・・・
・・ｎ−Ｓｉ基板、１２・・・・・・高比抵抗層、ｌ３
・・・・・・Ｐ−Ｓｉ層、１４・・・・・・Ｐ電極、１
５・・・・・・Ｎ電極、ｌ６・・・・・・表面保護膜、
■７〜２０・・・・・・電極端子。
Claims (3)
- （１）２種類以上の半導体受光装置を縦方向に配列し、
上部に存在する受光部のエネルギーギャップが下部に存
在する受光部のエネルギーギャップより大きいことを特
徴とする半導体受光装置。 - （２）２種類以上の半導体受光装置の受光窓の中心軸を
実質的に一致させ、スズ（Ｓｎ）を含む合金により接着
されていることを特徴とする特許請求範囲第１項記載の
半導体受光装置。 - （３）縦方向に配列された各々の受光装置が絶縁膜を介
して電気的に接続されていることを特徴とする特許請求
範囲第１項または第２項記載の半導体受光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151896A JPH0318069A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 半導体受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151896A JPH0318069A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 半導体受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0318069A true JPH0318069A (ja) | 1991-01-25 |
Family
ID=15528563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1151896A Pending JPH0318069A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0318069A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5373182A (en) * | 1993-01-12 | 1994-12-13 | Santa Barbara Research Center | Integrated IR and visible detector |
| WO2011007703A1 (ja) * | 2009-07-13 | 2011-01-20 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出器 |
| JP4897675B2 (ja) * | 2004-07-01 | 2012-03-14 | グレート スタッフ インコーポレイテッド | 線状の用具の巻き取りを制御するシステムおよび方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5593275A (en) * | 1979-01-09 | 1980-07-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor light wave separating detector |
| JPS60251678A (ja) * | 1984-05-28 | 1985-12-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体受光素子 |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP1151896A patent/JPH0318069A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102473790A (zh) * | 2009-07-13 | 2012-05-23 | 浜松光子学株式会社 | 光检测器 |
| US8564036B2 (en) | 2009-07-13 | 2013-10-22 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodetector for detecting energy line in a first wavelength region and in a second wavelength region |
| TWI502725B (zh) * | 2009-07-13 | 2015-10-01 | 濱松赫德尼古斯股份有限公司 | Photodetector |
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