JPH03218077A - Photodiode - Google Patents

Photodiode

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JPH03218077A
JPH03218077A JP2012901A JP1290190A JPH03218077A JP H03218077 A JPH03218077 A JP H03218077A JP 2012901 A JP2012901 A JP 2012901A JP 1290190 A JP1290190 A JP 1290190A JP H03218077 A JPH03218077 A JP H03218077A
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JP
Japan
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layer
photodiode
pin
electrode
type
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Pending
Application number
JP2012901A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Sasaki
信夫 佐々木
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光通信、超高速情報処理、並列情報処理など
の分野に用いられる光・電子集積回路により構成したフ
ォトダイオードに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a photodiode constructed from an opto-electronic integrated circuit used in fields such as optical communication, ultra-high-speed information processing, and parallel information processing.

(従来の技術) フォトダイオードからの信号出力回路を第3図に示す。(Conventional technology) FIG. 3 shows a signal output circuit from the photodiode.

フォトダイオード31には、抵抗32を介してバイアス
電源からの電源電流が与えられ、その出力が前置増幅器
33で増幅され、リミッタ回路34を通して、出力信号
が得られるよう光受信器が構成される。
A power supply current from a bias power supply is applied to the photodiode 31 via a resistor 32, the output thereof is amplified by a preamplifier 33, and an optical receiver is configured such that an output signal is obtained through a limiter circuit 34. .

このような、従来の光受信器における構成は、個別部品
型のフォトダイオードと増幅器等の周辺電子回路が個別
に作製され、ハイブリッドに結合されている。光素子お
よび電子素子を個別に組み合わせたハイブリッド形式の
場合、マウント,パッケージや、ボンディングワイヤな
どが持つ寄生容量や寄生インダクタンスが大きく、その
ために高速信号波形は大きく劣化し、応答速度や雑音特
性などが制限されるという問題がある。また、小型化・
低消費電力化にも限界がある。
In the configuration of such a conventional optical receiver, a photodiode of a discrete component type and peripheral electronic circuits such as an amplifier are separately manufactured and combined into a hybrid. In the case of a hybrid format in which optical elements and electronic elements are individually combined, the parasitic capacitance and parasitic inductance of the mount, package, bonding wire, etc. are large, which greatly degrades high-speed signal waveforms and causes problems such as response speed and noise characteristics. The problem is that it is limited. In addition, miniaturization and
There are limits to reducing power consumption.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、OE
IC構造を採用することにより、受光素子および電子素
子そのものの広帯域化、高感度化そして高信頼性を図る
とともに、作製の際に受光素子および電子素子の個々の
性能を劣化させない素子構造を有するフォトダイオード
を提供することを目的とするものである。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances.
By adopting an IC structure, we aim to achieve broadband, high sensitivity, and high reliability of the light-receiving element and electronic element themselves, as well as to create a photodetector with an element structure that does not degrade the individual performance of the light-receiving element and electronic element during manufacturing. The purpose is to provide diodes.

(課題を解決するための手段) 本発明は、半導体基板上に、下層に、高純度エピタキシ
ャル層、上層に、キャップ層として、バンド・ギャップ
の大きいエピタキシャル層、その間にキャップ層よりバ
ンド・ギャップが小さく、キャリアの飽和速度が大きい
不純物を添加したエピタキシャル層を中間層として形成
したエピタキシャル構造であって、フォトダイオード領
域においては、前記下層を光吸収層、前記中間層をコン
タクト層とし、FET領域においては、前記下層をバッ
ファ層、前記中間層を能動層とした、ことを特徴とする
ものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides a semiconductor substrate with a high-purity epitaxial layer as a lower layer, an epitaxial layer with a large band gap as a cap layer on the upper layer, and a band gap larger than the cap layer between them. It is an epitaxial structure in which an epitaxial layer doped with small impurities having a high carrier saturation velocity is formed as an intermediate layer, in which in the photodiode region, the lower layer is a light absorption layer, the intermediate layer is a contact layer, and in the FET region, the epitaxial layer is doped with impurities. is characterized in that the lower layer is a buffer layer and the intermediate layer is an active layer.

前記中間層を不純物拡散の際の制御層として利用するこ
とができる。
The intermediate layer can be used as a control layer during impurity diffusion.

(作 用) PINフォトダイオードとフロントエンドアンプからな
る光受信器OCR時定数による帯域を、3dBにおける
遮断周波数をfcとすると、fc =1/2πRbCt となる。
(Function) If fc is the cutoff frequency at 3 dB of the band determined by the OCR time constant of the optical receiver consisting of the PIN photodiode and front-end amplifier, then fc = 1/2πRbCt.

ここで、Rbは、フォトダイオードのバイアス抵抗であ
る。Ctは、全入力容■であり、フォトダイオードのp
n接合容icp,増幅回路の初段FETのゲート容ft
cg 、配線容量を含めた寄生容it C sの和で与
えられる。すなわち、Ct =Cp +Cg +Cs 一方、光受信器の入力換算雑音は、高周波領域では周波
数に比例して増大し、その比例定数は、Ct2/gm で与えられる。gmは、初段FETの相互コンダクタン
スである。また周波数に依存しない熱雑音成分は、1/
Rbに比例する。
Here, Rb is the bias resistance of the photodiode. Ct is the total input capacity ■, and p of the photodiode
n junction capacitance icp, gate capacitance of the first stage FET of the amplifier circuit ft
cg is given by the sum of parasitic capacitance it C s including wiring capacitance. That is, Ct = Cp + Cg + Cs On the other hand, the input-referred noise of an optical receiver increases in proportion to frequency in a high frequency region, and its proportionality constant is given by Ct2/gm. gm is the mutual conductance of the first stage FET. In addition, the frequency-independent thermal noise component is 1/
Proportional to Rb.

したがって、光受信器の広帯域化、低雑音化(高感度化
)を図るには、Ctを小さく、gmを大きくすることが
重要である。
Therefore, in order to widen the band and reduce noise (higher sensitivity) of an optical receiver, it is important to reduce Ct and increase gm.

フォトダイオード(一般には受光素子)と電子素子とを
、単体で接続(ハイブリッド接続)する場合、接続には
ワイヤ・ホンデイングを用いるため、寄生インダクタン
スおよび寄生容量の低減には限度があり、上述した理由
から光受信器の広帯域化および高感度化が制限される。
When a photodiode (generally a light receiving element) and an electronic element are connected individually (hybrid connection), wire bonding is used for the connection, so there is a limit to the reduction of parasitic inductance and parasitic capacitance, for the reasons mentioned above. This limits the ability to widen the bandwidth and increase the sensitivity of optical receivers.

一方、光素子と電子素子を同一基板上に集積した形態の
ものを光・電子集積回路(OEIC:opto  el
ectronic  integration  ci
rcuits)と呼び、その中で受光素子と電子素子を
集積したものを受光(または受信)OEICと呼ぶが、
このOEICでは、光素子と電子素子の接続にはワイヤ
ーを使用せず、フォトリソグラフイ技術により1μmオ
ーダの籾度で形成した細くて短い配線パターンを使用し
ている。
On the other hand, a type of optical element and electronic element integrated on the same substrate is called an opto-electronic integrated circuit (OEIC).
electronic integration ci
Among them, the one that integrates a light receiving element and an electronic element is called a light receiving (or receiving) OEIC.
This OEIC does not use wires to connect optical elements and electronic elements, but uses thin and short wiring patterns formed by photolithography with a roughness on the order of 1 μm.

したがって、ワイヤ・ポンデイングを使用しないために
、ボンディングバッドが不用であり、配線パターンが微
細であることから、寄生インダクタンスおよび寄生容量
をきわめて小さくすることができ、その結果、広帯域化
、高感度化が可能である。
Therefore, since wire bonding is not used, bonding pads are unnecessary, and the wiring pattern is fine, so parasitic inductance and parasitic capacitance can be extremely small, resulting in a wide band and high sensitivity. It is possible.

(実施例) 第1図は、本発明の一実施例の光・電子集積回路により
構成したフォトダイオードの1要素を説明するための断
面図である。図中、左側がPINフォトダイオード(以
下、PIN−PDという。)の領域、右側が接合型電界
効果トランジスタ(以下、JFETという。)の領域で
ある。1は大射光、2はp側電極、3は反射防止膜、4
は表面保護膜、5は配線金属、6はnQInPのキャッ
プ層、7はn型InGaAs層、8はP+領域、9はn
一型InGaAs層、10はn型またはn一型のInP
層、11はn ft!I1電極、12はソース電極、1
3はゲート電極、14はドレイン電極、15は半絶縁性
のInP基板である。
(Embodiment) FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining one element of a photodiode constructed from an opto-electronic integrated circuit according to an embodiment of the present invention. In the figure, the left side is a PIN photodiode (hereinafter referred to as PIN-PD) region, and the right side is a junction field effect transistor (hereinafter referred to as JFET) region. 1 is a large radiation beam, 2 is a p-side electrode, 3 is an antireflection film, 4
is a surface protective film, 5 is a wiring metal, 6 is an nQInP cap layer, 7 is an n-type InGaAs layer, 8 is a P+ region, 9 is an n
1-type InGaAs layer, 10 is n-type or n-type InP
layer, 11 is n ft! I1 electrode, 12 is the source electrode, 1
3 is a gate electrode, 14 is a drain electrode, and 15 is a semi-insulating InP substrate.

PIN−PDの領域について説明する。The PIN-PD area will be explained.

最下層のn型InP層10は、半絶縁性のInP基板1
5から光吸収層9への転位の伝播を防ぐためのパッファ
層であると同時に、n側電極1lのコンタクト層ともな
っている。次のn一型InGaAs層9は、光吸収層で
あり、これに続くn型InGaAs層7は、本来JFE
Tの能動層として導入したものであるが、PIN−PD
にとっては、pn接合形成のためのZn拡散での速い拡
散を防ぐ働きがあり、拡散の制御性がよく、急峻なpn
接合を形成するのに有効である。最上層のn一型InP
層6は、その表面上にプラズマCvD法により成膜した
SiNの表面保護膜4とともに表面保護層として働き、
フォトダイオードの暗電流低減および高感度化に有効で
ある。拡散は、拡散マスクを用いて、n一型InPのキ
ャップ層6を選択的にエッチングした後、n型InGa
AS層7の表面より行なって、P十領域8を形成する。
The bottom n-type InP layer 10 is a semi-insulating InP substrate 1.
It serves as a buffer layer for preventing the propagation of dislocations from the light absorbing layer 5 to the light absorption layer 9, and at the same time serves as a contact layer for the n-side electrode 1l. The next n-type InGaAs layer 9 is a light absorption layer, and the following n-type InGaAs layer 7 is originally a JFE
It was introduced as an active layer of T, but PIN-PD
It has the function of preventing fast diffusion during Zn diffusion for forming pn junction, has good diffusion controllability, and has a steep pn
Effective for forming bonds. Top layer n-type InP
The layer 6 functions as a surface protection layer together with the SiN surface protection film 4 formed on the surface by plasma CVD method,
Effective for reducing dark current and increasing sensitivity of photodiodes. The diffusion is performed by selectively etching the n-type InP cap layer 6 using a diffusion mask, and then selectively etching the n-type InGa cap layer 6.
Starting from the surface of the AS layer 7, a P region 8 is formed.

P側電極2は、拡散されたInGaAs層7の表面上に
設置することにより、良好なオーミック・コンタクトの
達成を図っている。
The P-side electrode 2 is placed on the surface of the diffused InGaAs layer 7 to achieve good ohmic contact.

次に、JFETの領域について説明する。Next, the JFET area will be explained.

最下層のn型InP層10は、バッファ層である。次の
n一型InGaAs層9は、PIN−PDの光吸収層と
して設けられたものであるが、ここでは、パッファ層と
して働く。これらパッファ層は、JFETの能動層に流
れる電流が基板側に漏れるのをブロックする役目を持ち
、ドレイン電流一電圧特性において良好な飽和特性を得
るために重要である。次のn型InGaAs層7は、電
流の通路とな゛る層であり、能動層あるいはチャンネル
層と呼ばれる。この層には、通常、n型不純物がドーピ
ングされる。最上層のn一型InP層6(キャップ層)
はゲート・リーク電流を低減するための保護層であり、
ゲートを形成するためのP十領域8は、このキャップ層
6の内部に形成され、そのフロントは、n型InGaA
s層7の能動層に入り込んでいる。キャップ層6は、ゲ
ート領域を残し、他はエッチングにより除去されており
、FETの性能に重大な影響を及ぼすオーミック抵抗の
低減のために、ソースおよびドレイン電極が能動層の表
面上に直接設置されている。
The lowest n-type InP layer 10 is a buffer layer. The next n-type InGaAs layer 9 is provided as a light absorption layer of the PIN-PD, but here it functions as a puffer layer. These puffer layers have the role of blocking current flowing through the active layer of the JFET from leaking to the substrate side, and are important for obtaining good saturation characteristics in drain current-voltage characteristics. The next n-type InGaAs layer 7 is a layer that serves as a current path and is called an active layer or channel layer. This layer is typically doped with n-type impurities. Top layer n-type InP layer 6 (cap layer)
is a protective layer to reduce gate leakage current,
A P region 8 for forming a gate is formed inside this cap layer 6, and its front is made of n-type InGaA
It has entered the active layer of the S layer 7. The cap layer 6 is etched away leaving the gate region, and the source and drain electrodes are placed directly on the surface of the active layer to reduce the ohmic resistance, which has a significant impact on the performance of the FET. ing.

?4図は、PIN−PDとJFETとの受信OEICの
最も基本的な高インピーダンス型の回路である。図中、
41はPIN−PD,42はJFET,V,■8はバイ
アス電圧、Rhはバイアス抵抗、Vbはゲート電圧、G
はゲート、Dはドレイン、Sはソース、RLは負荷抵抗
、VDはドレイン電圧、VoUTは出力電圧である。
? FIG. 4 shows the most basic high impedance type circuit of a receiving OEIC including a PIN-PD and a JFET. In the figure,
41 is PIN-PD, 42 is JFET, V, ■8 is bias voltage, Rh is bias resistance, Vb is gate voltage, G
is the gate, D is the drain, S is the source, RL is the load resistance, VD is the drain voltage, and VoUT is the output voltage.

変調された光信号がPIN−PD41に人力されると、
人力信号に応じた光電流がバイアス抵抗Rbに流れ、変
調人力信号に応じてJFET42のゲート電圧が変化す
る。その結果ドレイン電流工.は、 △Ia”I−h・Rb −gm に応じて変化する。
When the modulated optical signal is input manually to PIN-PD41,
A photocurrent corresponding to the human input signal flows through the bias resistor Rb, and the gate voltage of the JFET 42 changes according to the modulated human input signal. The result is drain current. changes according to △Ia''I-h·Rb-gm.

ここで、■.は、PIN−PD41の光電流、gmは、
JFET42の相互コンダクタンスである。
Here, ■. is the photocurrent of PIN-PD41, gm is,
This is the mutual conductance of JFET42.

最終的には、負荷抵抗RLを介して変調出力信号として
取り出される。
Finally, it is taken out as a modulated output signal via the load resistor RL.

この第4図の回路は、第1図で説明した集積回路に、バ
イアス抵抗,負荷抵抗等をパターニングすることにより
、容易に構成することができる。
The circuit shown in FIG. 4 can be easily constructed by patterning bias resistors, load resistors, etc. on the integrated circuit described in FIG. 1.

第1図の集積回路によるフォトダイオードの製作工程の
一例を第2図により説明する。
An example of the manufacturing process of a photodiode using the integrated circuit shown in FIG. 1 will be explained with reference to FIG.

■(A)図に示すように、有機金属気相成長法(MOV
PE法)などを用いて、半絶縁性のInP基板(SI−
InP基板)15上に順次、n型InP層10、n一型
InGaAs層9、n型InGaAs層7、n型InP
層6を結晶成長する。
■(A) As shown in the figure, metal organic vapor phase epitaxy (MOV)
A semi-insulating InP substrate (SI-
An n-type InP layer 10, an n-type InGaAs layer 9, an n-type InGaAs layer 7, and an n-type InP layer are sequentially formed on the InP substrate 15.
Layer 6 is crystal grown.

■(B)図に示すように、n型InPのキャップ層6の
表面に、プラズマCVD法によりSiN膜16を成膜し
た後、PIN−PDのP+領域形成のための拡散マスク
として、SiN膜上にフオトワークにより円形パターン
16aを作製する。
(B) As shown in the figure, after forming a SiN film 16 on the surface of the n-type InP cap layer 6 by plasma CVD method, the SiN film 16 is used as a diffusion mask for forming the P+ region of the PIN-PD. A circular pattern 16a is created on top by photowork.

■(C)図に示すように、SiN膜拡散マスクをマスク
にしてn型InPのキャップ層6をエッチングする。
(C) As shown in the figure, the n-type InP cap layer 6 is etched using the SiN film diffusion mask as a mask.

■(D)図に示すように、■で成膜したSiN膜上にレ
ジスト17を被着し、フオトワークによりJFETゲー
ト作製用の拡散マスクを作製する。
(D) As shown in the figure, a resist 17 is deposited on the SiN film formed in step (2), and a diffusion mask for forming a JFET gate is fabricated by photowork.

■(E)図に示すように、レジスト17をエツチオフし
、SiN膜を拡散マスクとして、PIN−PDおよびJ
FET部にpn接合を形成するために、同時に、Zn(
あるいはCd)を選択拡散して、P+領域8を形成する
(E) As shown in the figure, the resist 17 is etched off, the SiN film is used as a diffusion mask, and the PIN-PD and J
At the same time, Zn (
Alternatively, Cd) is selectively diffused to form the P+ region 8.

なお、(E)図では、拡散領域であるP+領域8を見や
すくするために、キャップ層6,n型InGaAs層7
、n一型InGaAs層9のハッチングを省略して図示
した。
In addition, in FIG. 3(E), in order to make it easier to see the P+ region 8 which is the diffusion region, the cap layer 6 and the n-type InGaAs layer 7 are
, the hatching of the n-type InGaAs layer 9 is omitted.

pn接合形成のための不純物拡散は、PIN−PD部で
は能動層表面、JFET部ではキャップ層表面から同時
に行ない、拡散フロントの位置制御は、拡散温度、時間
の調整により行なわれる。
Impurity diffusion for forming a pn junction is simultaneously performed from the active layer surface in the PIN-PD section and from the cap layer surface in the JFET section, and the position of the diffusion front is controlled by adjusting the diffusion temperature and time.

PIN−PDおよびJFET部における拡散フロントの
相対的位置については、n型InPのキャップ層6の層
厚を調節しておくことにより調整でき、それにより、P
IN−PD部とJFET部との同時拡散を可能とした。
The relative positions of the diffusion fronts in the PIN-PD and JFET sections can be adjusted by adjusting the layer thickness of the n-type InP cap layer 6.
Simultaneous diffusion of the IN-PD section and JFET section is made possible.

■SiN膜をフッ酸系エッチャントで除去する。(2) Remove the SiN film with a hydrofluoric acid etchant.

■(F)図に示すように、前処理の後、プラズマCVD
法により、SiN膜を表面保護膜4として再び成膜する
。その後、JFET部において、フォトワークによりS
iN表面保護膜4にソースおよびドレイン電極形成のた
めのコンタクト・ホールを開けた後、これをマスクにし
てn型InPのキャップ層6を選択エッチングし、リフ
ト・オフ等により、ソース電極12およびドレイン電極
14を形成する。
■(F) As shown in the figure, after pretreatment, plasma CVD
A SiN film is again formed as the surface protection film 4 by the method. After that, in the JFET department, S
After forming contact holes in the iN surface protective film 4 for forming source and drain electrodes, the n-type InP cap layer 6 is selectively etched using this as a mask, and the source electrode 12 and drain are etched by lift-off or the like. Electrodes 14 are formed.

PIN−PDのp電極およびJFETのゲート電極の形
成は、例えば(G)図に示すように、リスト・オフ法に
よることができる。先ず、SiN表面保護膜4上にレジ
スト18を塗布する。ついで、フォトワークによりフォ
トダイオードのp電極およびJFETのゲート電極のコ
ンタクト・ホール形成のためのパターニングを行なう。
The p-electrode of the PIN-PD and the gate electrode of the JFET can be formed, for example, by a list-off method, as shown in FIG. First, a resist 18 is applied on the SiN surface protection film 4. Next, patterning is performed by photowork to form contact holes for the p-electrode of the photodiode and the gate electrode of the JFET.

レジストを残した状態で、全面に電極金属を蒸着し蒸着
金属層19を形成する。次に、レジスト剥雛液によりレ
ジストを除去すると、(H)図に示すように、コンタク
ト・ホール部分のみに蒸着金属を残すことができる。
With the resist remaining, an electrode metal is deposited on the entire surface to form a deposited metal layer 19. Next, when the resist is removed using a resist stripping solution, the deposited metal can be left only in the contact hole area, as shown in Figure (H).

■次に、メサエッチングによりPIN−PDとJFET
の素子分離を行なう。
■Next, PIN-PD and JFET are connected by mesa etching.
Perform element isolation.

■メサエッチング後、メサエッチング面にP一CVDに
より、SiN膜を成膜する。
(2) After mesa etching, a SiN film is formed on the mesa etched surface by P-CVD.

[株]PIN−PD用のn側電極を形成する。Form the n-side electrode for PIN-PD.

■最後に、配線金属の蒸着およびバターニングを行なっ
て、光・電子集積回路により構成したフォトダイオード
を作成できる。
■Finally, metal wiring is deposited and patterned to create a photodiode made up of an opto-electronic integrated circuit.

なお、■で述べた素子分離の工程は、■におけるSiN
膜の成膜後に行なうようにしてもよい。
Note that the element isolation process described in ■ is similar to the SiN
The process may be performed after the film is formed.

その場合には、■におけるSiN膜の成膜工程は不要で
ある。また、[相]におけるPIN−PD用のn側電極
を形成するための工程は、■のソース電極およびドレイ
ン電極の形成と同時に行なうことができる。
In that case, the step of forming the SiN film in (2) is unnecessary. Further, the process for forming the n-side electrode for PIN-PD in [phase] can be performed simultaneously with the formation of the source electrode and drain electrode in (2).

この製造工程によれば、次の効果が期待できるものであ
る。
According to this manufacturing process, the following effects can be expected.

■結晶成長工程は1回でよいし、エピタキシャル層の層
数も、3〜4層とPINフォトダイオードとFETとの
集積回路としてはきわめて少ない暦数で実現できる。
(2) The crystal growth process only needs to be performed once, and the number of epitaxial layers can be extremely small for an integrated circuit consisting of 3 to 4 layers, a PIN photodiode, and an FET.

■PIN−PDおよびJFETのpn接合形成のための
不純物拡散を同時に行なっているので能率的である。
(2) It is efficient because the impurity diffusion for forming the PIN-PD and JFET pn junctions is performed at the same time.

■製造工程は、ほとんどの工程を同一平面上で行なって
いるので、フォトワークを安定、かつ、精密に行なうこ
とができる。
■Since most of the manufacturing processes are performed on the same plane, photowork can be performed stably and precisely.

■PIN−PDのp電極、JFETのソース電極および
ドレイン電極をn型InGaAsの能動層の表面に設置
しているので良好なオーミック・コンタクトが得られ、
高速応答性あるいは高gm(相互コンダクタンス)等、
高性能化が期待できる。
■Since the p-electrode of the PIN-PD and the source and drain electrodes of the JFET are placed on the surface of the n-type InGaAs active layer, good ohmic contact can be obtained.
High-speed response or high gm (mutual conductance), etc.
High performance can be expected.

■PIN−フォトダイオードおよびJFETのpn接合
形成のための不純物拡散を同時に行なっているので、結
晶が受ける熱損傷が小さい。
(2) Since impurity diffusion for forming the PIN-photodiode and JFET pn junction is performed simultaneously, thermal damage to the crystal is small.

第5図は、本発明の他の実施例の光・電子集積回路によ
り構成したフォトダイオードの1要素を説明するための
断面図である。第1図と同様、左側がPIN−PDの領
域、右側がJFETの領域である。なお、第1図と同様
な部分は、同一の符号を付して説明を省略する。この実
施例では、PIN−PDのn電極11をn型InGaA
s層7上に設けることにより、p電極とn電極とを同一
平面上に形成したものである。さらに、素子間分離のた
めの溝をポリイミド20で埋め込み、その上に配線金属
5を設置した。したがって、特に、フォトワークを容易
に行なうことができ、それにより高歩留まりが期待でき
るものである。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining one element of a photodiode constructed from an opto-electronic integrated circuit according to another embodiment of the present invention. As in FIG. 1, the left side is the PIN-PD area, and the right side is the JFET area. Note that the same parts as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In this example, the n-electrode 11 of the PIN-PD is made of n-type InGaA
By providing it on the s-layer 7, the p-electrode and the n-electrode are formed on the same plane. Furthermore, trenches for isolation between elements were filled with polyimide 20, and wiring metal 5 was placed thereon. Therefore, in particular, photowork can be easily carried out and a high yield can be expected.

以上、フォトダイオードとして、InGaAs系のもの
について説明したが、他の系のフォトダイオードにも本
発明が適用できることは明らかである。
Although the InGaAs-based photodiode has been described above, it is clear that the present invention can be applied to other types of photodiodes.

(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、PI
N−フォトダイオードとFETとを同一基板上に集積し
ているため、寄生インダクタンスおよび寄生容量が低減
化され、光受信器の広帯域化および高感度化が可能とな
っている。また、PINフォトダイオードとFETの動
作に必要なエピタキシャル層の暦数が3〜4層ときわめ
て少なく、共通の層を用いているから、結晶成長も1回
で行なうことができる光・電子集積回路によるフォトダ
イオードを提供できる効果がある。
(Effect of the invention) As is clear from the above explanation, according to the present invention, the PI
Since the N-photodiode and FET are integrated on the same substrate, parasitic inductance and parasitic capacitance are reduced, making it possible to widen the band and increase sensitivity of the optical receiver. In addition, the number of epitaxial layers required for the operation of the PIN photodiode and FET is extremely small, 3 to 4, and because a common layer is used, crystal growth can be performed in one step. This has the effect of providing a photodiode based on

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明のPINフォトダイオードの一実施例
を説明するための断面図、第2図は、製造工程の説明図
、第3図,第4図は、PINフオトダイオードとFET
との関係を説明するための回路図、第5図は、本発明の
PINフォトダイオードの他の実施例を説明するための
断面図である。 1・・・入射光、2・・・pffll電極、3・・・反
射防止膜、4・・・表面保護膜、5・・・配線金属、6
・・・n型InPのキャップ層、7・・・n型InGa
As層、 8・・・P+領域、9−n一型InGaAs
層、1 0 ・n型InP層、11・・・n側電極、1
2・・・ソース電極、13・・・ゲート電極、14・・
・ドレイン電極、15・・・半絶縁性InP基板。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining one embodiment of the PIN photodiode of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the manufacturing process, and FIGS. 3 and 4 are sectional views of the PIN photodiode and FET.
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining another embodiment of the PIN photodiode of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Incident light, 2... Pffll electrode, 3... Antireflection film, 4... Surface protection film, 5... Wiring metal, 6
... n-type InP cap layer, 7... n-type InGa
As layer, 8...P+ region, 9-n type InGaAs
Layer, 1 0 - n-type InP layer, 11... n-side electrode, 1
2... Source electrode, 13... Gate electrode, 14...
- Drain electrode, 15... semi-insulating InP substrate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 半導体基板上に、下層に、高純度エピタキシャル層、上
層に、キャップ層として、バンド・ギャップの大きいエ
ピタキシャル層、その間にキャップ層よりバンド・ギャ
ップが小さく、キャリアの飽和速度が大きい不純物を添
加したエピタキシャル層を中間層として形成したエピタ
キシャル構造であって、 フォトダイオード領域においては、前記下層を光吸収層
、前記中間層をコンタクト層とし、FET領域において
は、前記下層をバッファ層、前記中間層を能動層とした
、 ことを特徴とするフォトダイオード。
[Claims] On a semiconductor substrate, the lower layer is a high-purity epitaxial layer, the upper layer is an epitaxial layer with a large band gap as a cap layer, and between them, the band gap is smaller than that of the cap layer and the saturation velocity of carriers is lower. An epitaxial structure in which an epitaxial layer doped with a large amount of impurity is formed as an intermediate layer, and in the photodiode region, the lower layer is a light absorption layer and the intermediate layer is a contact layer, and in the FET region, the lower layer is a buffer layer. , wherein the intermediate layer is an active layer.
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