JPH0362977A - 長波長アバランシエフォトダイオード - Google Patents
長波長アバランシエフォトダイオードInfo
- Publication number
- JPH0362977A JPH0362977A JP1198503A JP19850389A JPH0362977A JP H0362977 A JPH0362977 A JP H0362977A JP 1198503 A JP1198503 A JP 1198503A JP 19850389 A JP19850389 A JP 19850389A JP H0362977 A JPH0362977 A JP H0362977A
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- electrode
- layer
- ingaasp
- gate
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- Pending
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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】
〔産業上の利用分野」
この発明は、アバランシェフォトダイオード（以下ＡＰ
Ｄと略す）に、逆方向電圧を与え、空乏層をつくるバイ
アス回路と光信電流を取り出す出力回路を分離し、ＡＰ
Ｄの出力としてバイアス回路と空乏層容量の影響を与え
ないＡＰＤ構造に関するものである。
Ｄと略す）に、逆方向電圧を与え、空乏層をつくるバイ
アス回路と光信電流を取り出す出力回路を分離し、ＡＰ
Ｄの出力としてバイアス回路と空乏層容量の影響を与え
ないＡＰＤ構造に関するものである。
第２図は、従来の長波長ＡＰＤの構造を示す断画図であ
る。図において、（ｌａ）はｎ”−ＩｎＰ 基板、（２
ａ）はｎ−ＩｎＰバッファーノー（３ａ）はｎ−−Ｉｎ
ＱｉＡｓ もしくはＣ以下／で示す）、Ｉ ｎＧａＡ
ｓ Ｐ光吸収層、（４ａ〉は周波数応答を改善するため
のｎ−−ＩｎＧａＡｓＰ ＦＡ、（５ａ）はｎ−ＩｎＰ
増倍層、（６）はｎ−ＩｎＰガードリング／ｉｎ、（７
）は保護絶縁膜、（８）はＢｅイオン注入によるガード
リング領域、（９）はＣｄ拡散領域、σＱは表面オーミ
ックＩＩＥ極、（ロ）は裏向オーミック電極である。
る。図において、（ｌａ）はｎ”−ＩｎＰ 基板、（２
ａ）はｎ−ＩｎＰバッファーノー（３ａ）はｎ−−Ｉｎ
ＱｉＡｓ もしくはＣ以下／で示す）、Ｉ ｎＧａＡ
ｓ Ｐ光吸収層、（４ａ〉は周波数応答を改善するため
のｎ−−ＩｎＧａＡｓＰ ＦＡ、（５ａ）はｎ−ＩｎＰ
増倍層、（６）はｎ−ＩｎＰガードリング／ｉｎ、（７
）は保護絶縁膜、（８）はＢｅイオン注入によるガード
リング領域、（９）はＣｄ拡散領域、σＱは表面オーミ
ックＩＩＥ極、（ロ）は裏向オーミック電極である。
次に従来の長波長ＡＰＤ構造の製作方法を説明する。ｎ
” −１ｎＰ基板（ｌａ）の上に、ｎ−−１ｎＰバツフ
ア一層（２ａ）、ｎ ＩｎＧａＡｓ ／ ＩｎＧａＡ
ｓＰ光吸収層（３ａ）、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層（４ａ）
、ｎ−ＩｎＰ増倍ｍ（５ａ）、ｎ −ＩｎＰガードリン
グ層（６）を順次エピタキシャル成長する。
” −１ｎＰ基板（ｌａ）の上に、ｎ−−１ｎＰバツフ
ア一層（２ａ）、ｎ ＩｎＧａＡｓ ／ ＩｎＧａＡ
ｓＰ光吸収層（３ａ）、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層（４ａ）
、ｎ−ＩｎＰ増倍ｍ（５ａ）、ｎ −ＩｎＰガードリン
グ層（６）を順次エピタキシャル成長する。
その後、 Ｂｅイオン注入とアニールにより、濃度勾配
の小さいＰ＋ｎ傾斜接合をもつガードリング領域（８）
とＰｎ階段接合をつくるＣｄ拡散領域（９）を形成する
。最後に表酊オーミック電極叫と裏酊オーミックＷｌａ
ａｎを形成し、長波長ＡＰＤ構造が製作される。
の小さいＰ＋ｎ傾斜接合をもつガードリング領域（８）
とＰｎ階段接合をつくるＣｄ拡散領域（９）を形成する
。最後に表酊オーミック電極叫と裏酊オーミックＷｌａ
ａｎを形成し、長波長ＡＰＤ構造が製作される。
次に長波長ＡＰＤ構造の動作原理を説明する。長波長の
光は、リング状の表百オーミック電極ＣＩＯで囲まれた
受光面より入射し、保護絶縁膜（７）、Ｃｄ拡散領域（
９）、ｎ−↓ＩｎＰ増倍膚（５ａ）、ｎ−−ＩｎＧａＡ
ｓＰ層（４ａ）の各層を効率よく透過し、全てｎ−１ｎ
ＧａＡｓ ／ＩｎＧａＡｓＰ光吸収／１ｉ（３ａ）で吸
収され、光励起によるキャリア対を発生する。表面オー
ミック電極αＱ１裏石オーミック′ｌＩｔ極（６）の間
には、常にＣａ拡散領域（９７の下のｎ−−ＩｎＰ増倍
ｍ（５ａ）である増倍領域において、アバランシェでレ
ークダウンを起こす寸前の逆方向電圧が、かけられてお
り、ｎ ＩｎＧａＡｓ ／Ｉ ｎＧａＡｓＰ光吸収Ｉ
Ｉ（３ａ）まで十分空乏層は延びている。Ｉ −１ｎＧ
ａＡｓ ／ １ ｎＧａＡｓＰ光映収量（３ａ）で発生
したキャリア対は、この空乏層にかかる電界によりドリ
フトする。この場合、ホールが増倍領域に注入され、高
電界によりなだれ的にＩｎＰの原子的に１ｎＰ中の原子
をイオン化しホールをアバランシェ増倍していく。Ｉｎ
Ｐは、ホールのイオン化率が電子よりも大きく、注入ホ
ールが増倍領域を通過する時間で増倍キャリアの発生が
ほぼ終了するので過剰雑音が少なく、微小信号の増倍及
び高速応答が得られるため、第２図６ζ示されるような
伝導型の組合わせが用いられている。
光は、リング状の表百オーミック電極ＣＩＯで囲まれた
受光面より入射し、保護絶縁膜（７）、Ｃｄ拡散領域（
９）、ｎ−↓ＩｎＰ増倍膚（５ａ）、ｎ−−ＩｎＧａＡ
ｓＰ層（４ａ）の各層を効率よく透過し、全てｎ−１ｎ
ＧａＡｓ ／ＩｎＧａＡｓＰ光吸収／１ｉ（３ａ）で吸
収され、光励起によるキャリア対を発生する。表面オー
ミック電極αＱ１裏石オーミック′ｌＩｔ極（６）の間
には、常にＣａ拡散領域（９７の下のｎ−−ＩｎＰ増倍
ｍ（５ａ）である増倍領域において、アバランシェでレ
ークダウンを起こす寸前の逆方向電圧が、かけられてお
り、ｎ ＩｎＧａＡｓ ／Ｉ ｎＧａＡｓＰ光吸収Ｉ
Ｉ（３ａ）まで十分空乏層は延びている。Ｉ −１ｎＧ
ａＡｓ ／ １ ｎＧａＡｓＰ光映収量（３ａ）で発生
したキャリア対は、この空乏層にかかる電界によりドリ
フトする。この場合、ホールが増倍領域に注入され、高
電界によりなだれ的にＩｎＰの原子的に１ｎＰ中の原子
をイオン化しホールをアバランシェ増倍していく。Ｉｎ
Ｐは、ホールのイオン化率が電子よりも大きく、注入ホ
ールが増倍領域を通過する時間で増倍キャリアの発生が
ほぼ終了するので過剰雑音が少なく、微小信号の増倍及
び高速応答が得られるため、第２図６ζ示されるような
伝導型の組合わせが用いられている。
従来の長波長ＡＰＤは以上のようＣ？−構成されている
ので、表面、裏ｉｆ＋ｚ対のオーミック電極を通しテ高
い逆バイアスが与えられ、また光信号が出力される。よ
って相互の影響があり、ＡＰＤの出力にはｉ１１周波フ
ィルターが必要とされる。また出力側にＣｄ拡散（Ｐ＋
）領域のりくる空乏層容量が影響し、高周波応答の劣化
の原因となる。この発明は、以上のような問題を解決す
るためになされたもので、高周波フィルター回路が不要
で、かつ高周波特性の良いＡＰＤを得ることを目的とす
る。
ので、表面、裏ｉｆ＋ｚ対のオーミック電極を通しテ高
い逆バイアスが与えられ、また光信号が出力される。よ
って相互の影響があり、ＡＰＤの出力にはｉ１１周波フ
ィルターが必要とされる。また出力側にＣｄ拡散（Ｐ＋
）領域のりくる空乏層容量が影響し、高周波応答の劣化
の原因となる。この発明は、以上のような問題を解決す
るためになされたもので、高周波フィルター回路が不要
で、かつ高周波特性の良いＡＰＤを得ることを目的とす
る。
この発明ｌζ係るＩ ｎＧａＡｓ ／ Ｉ ｎＧａＡｓ
ＰのＡＰＤ構造は、反転層型ＮＭＯ５トランジスタとＡ
ＰＤを組合せ、光により光吸収層で発生し、増倍層で増
倍した電子をｎ型チャネルのキャリアとするものである
。
ＰのＡＰＤ構造は、反転層型ＮＭＯ５トランジスタとＡ
ＰＤを組合せ、光により光吸収層で発生し、増倍層で増
倍した電子をｎ型チャネルのキャリアとするものである
。
この発明における、反転層型ＮＭＯＳトランジスタとＡ
ＰＤを組合せた構造は、ＮＭＯ３）ランジスタのゲート
領域４ｒ−ＡＰＤ構造を形成する。ゲート電圧による空
乏層を用いて光励起された電子を増倍しゲートｗＬ極下
に集める。これらの電子は、ｎ型チャネルをドリフトし
Ｎ０Ｍ５ トランジスタの出力として得られる。よって
ＡＰＤ ４こ逆方向電圧を与え、空乏層をつくるバイア
ス回路と光信号電流を取り出す出力回路を力離したＡＰ
Ｄ構造を製作することができる。
ＰＤを組合せた構造は、ＮＭＯ３）ランジスタのゲート
領域４ｒ−ＡＰＤ構造を形成する。ゲート電圧による空
乏層を用いて光励起された電子を増倍しゲートｗＬ極下
に集める。これらの電子は、ｎ型チャネルをドリフトし
Ｎ０Ｍ５ トランジスタの出力として得られる。よって
ＡＰＤ ４こ逆方向電圧を与え、空乏層をつくるバイア
ス回路と光信号電流を取り出す出力回路を力離したＡＰ
Ｄ構造を製作することができる。
〔実施例）
以下、この発明の一実施例を図によって説明する。第１
図は反転層型ＮＭＯ５）ランジスタとＡＰＤを組合せた
１ ｎＧａＡｓ ／ １ ｎＧａＡｓＰのＡＰＤの構造
を示す断面図である。図において（７）、（６）は第２
図の従来例に示したものと同等である。
図は反転層型ＮＭＯ５）ランジスタとＡＰＤを組合せた
１ ｎＧａＡｓ ／ １ ｎＧａＡｓＰのＡＰＤの構造
を示す断面図である。図において（７）、（６）は第２
図の従来例に示したものと同等である。
次に′製造方法について説明する。Ｐ＋−１ｎＰ基板（
ｌｂ）上に、Ｐ −ＩｎＰバッファーノー２ｂ） 、
Ｐ −ＩｎＧａＡｓＰ −１ｎＧａＡｓＰ光吸収ＨＪ
（３ｂ）、Ｐ−−１ｎＧａＡｓＰ（４ｂ）、Ｐ−１ｎＧ
ａＡａＰ 増倍ｍ （５ｂ）のエピタキシャル層を形成
することは、第２図の従来例に示したものと同じである
。ただし移動度の大きな電子をチャネルのキャリアとす
るため、各半導体の伝導型は従来例と異なりＰ型である
。また、電子を増倍するため電子のイオン化率が、ホー
ルよりも大きなＰ−ｆｎＧａＡｓＰ増倍層Ａｓ中ている
。
ｌｂ）上に、Ｐ −ＩｎＰバッファーノー２ｂ） 、
Ｐ −ＩｎＧａＡｓＰ −１ｎＧａＡｓＰ光吸収ＨＪ
（３ｂ）、Ｐ−−１ｎＧａＡｓＰ（４ｂ）、Ｐ−１ｎＧ
ａＡａＰ 増倍ｍ （５ｂ）のエピタキシャル層を形成
することは、第２図の従来例に示したものと同じである
。ただし移動度の大きな電子をチャネルのキャリアとす
るため、各半導体の伝導型は従来例と異なりＰ型である
。また、電子を増倍するため電子のイオン化率が、ホー
ルよりも大きなＰ−ｆｎＧａＡｓＰ増倍層Ａｓ中ている
。
この発明による製造方法は、Ｐ−１ｎＧａＡｓＰを土台
としてＮ０Ｍ５ トランジスタを形成する。ここで（ハ
）はｎ″” １ｎＧａＡｓＰ領域、０４はドレイン電極
、四はソース電極である。また四は、光を透過するゲー
ト電極で、１ｎｘＵｙや５ｎｘＯｙ等の透明ＩＩＥ極を
用いている。
としてＮ０Ｍ５ トランジスタを形成する。ここで（ハ
）はｎ″” １ｎＧａＡｓＰ領域、０４はドレイン電極
、四はソース電極である。また四は、光を透過するゲー
ト電極で、１ｎｘＵｙや５ｎｘＯｙ等の透明ＩＩＥ極を
用いている。
四はゲート電極□□□とオーミック接触をとる表面オー
ミック電極である。αＧはゲート電圧６ζよるｎ型チャ
ネルである。
ミック電極である。αＧはゲート電圧６ζよるｎ型チャ
ネルである。
次に動作原理を説明する。ゲート電圧をかけるゲート電
極□□□から入射した光がｐ −Ｉ ｎＧａＡｓ／Ｐ−
１ｎＧａＡｓＰ光吸収層（３ｂ）で吸収されて電子を発
生し、ゲート電圧のりくる空乏層（［界）Ｉこのり、Ｐ
−ＩｎＧａＡｓＰ増倍層（５ｂ）で増倍された′電子が
ｎ型チャネルαＱのキャリアとなってドレイン電極α４
、ソース′ｄｌ極μｓのｖＩＬ極より出力される。
極□□□から入射した光がｐ −Ｉ ｎＧａＡｓ／Ｐ−
１ｎＧａＡｓＰ光吸収層（３ｂ）で吸収されて電子を発
生し、ゲート電圧のりくる空乏層（［界）Ｉこのり、Ｐ
−ＩｎＧａＡｓＰ増倍層（５ｂ）で増倍された′電子が
ｎ型チャネルαＱのキャリアとなってドレイン電極α４
、ソース′ｄｌ極μｓのｖＩＬ極より出力される。
以上のように、この発明によればＡＰＤ！＠ＩＩ作を行
なうための逆バイアス回路と光電流の出方回路が、完全
−こ分離されているため、それらの間の相互影響はなく
、高周波？イルター回路が必要でない。
なうための逆バイアス回路と光電流の出方回路が、完全
−こ分離されているため、それらの間の相互影響はなく
、高周波？イルター回路が必要でない。
また、出力回路への空乏層容量の影響がなく、ＮＭＯ５
トランジスタと面様に、簡単２こは、低い抵抗のみの等
価回路で表わされるため、高周波特性が良いという効果
がある。
トランジスタと面様に、簡単２こは、低い抵抗のみの等
価回路で表わされるため、高周波特性が良いという効果
がある。
第１図はこの発明の一実施例による長波長ＡＰＤの構造
を示す断百図、第２図は従来の長波長ＡＰＤの構造を示
す断面図である。図において（１ｂ）はＰ”−ＩｎＰ基
板、（２ｂ）はＰ−１ｎＰバッファ層、（３ｂ）はＰ
’ −Ｉ ｎＧａＡｓ ／ Ｐ−−Ｉ ｎＧａＡｓＰ光
吸収層、（４ｂ）はＰ −ＩｎＧａＡｓＰ 、 （５ｂ
）はＰ−ＩｎＧａＡｓＰ増倍層、（７）は保護絶縁膜、
ＯＱは表向オーミックｗｔ極、 （１１）は裏部オーミ
ック電極、四はゲート電極、曽はｎ＋−ＩｎＧａＡｓＰ
領域、α４はドレイン電極、（４）はソース電極、Ｑｌ
はｎ型チャネルである。なお、図中、同一符号は同−又
は相等部分を示す。
を示す断百図、第２図は従来の長波長ＡＰＤの構造を示
す断面図である。図において（１ｂ）はＰ”−ＩｎＰ基
板、（２ｂ）はＰ−１ｎＰバッファ層、（３ｂ）はＰ
’ −Ｉ ｎＧａＡｓ ／ Ｐ−−Ｉ ｎＧａＡｓＰ光
吸収層、（４ｂ）はＰ −ＩｎＧａＡｓＰ 、 （５ｂ
）はＰ−ＩｎＧａＡｓＰ増倍層、（７）は保護絶縁膜、
ＯＱは表向オーミックｗｔ極、 （１１）は裏部オーミ
ック電極、四はゲート電極、曽はｎ＋−ＩｎＧａＡｓＰ
領域、α４はドレイン電極、（４）はソース電極、Ｑｌ
はｎ型チャネルである。なお、図中、同一符号は同−又
は相等部分を示す。
Claims (1)
- 反転層型ＮＭＯＳトランジスタとアバランシエフオトダ
イオードを組合せ、光により光吸収層で発生し、増倍層
で増倍した電子を、ｎ型チヤネルのキャリアとすること
を特徴とする長波長アバランシエフオトダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1198503A JPH0362977A (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 長波長アバランシエフォトダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1198503A JPH0362977A (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 長波長アバランシエフォトダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0362977A true JPH0362977A (ja) | 1991-03-19 |
Family
ID=16392218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1198503A Pending JPH0362977A (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 長波長アバランシエフォトダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0362977A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105590985A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-18 | 南京大学 | 基于二维层转材料p-i-n异质结光电子器件 |
| JP2018088494A (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | キヤノン株式会社 | 光検出装置および光検出システム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4959585A (ja) * | 1972-10-05 | 1974-06-10 | ||
| JPS5712570A (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor photoelectric converter |
| JPS62147786A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-07-01 | Mitsubishi Electric Corp | 光検出素子 |
-
1989
- 1989-07-31 JP JP1198503A patent/JPH0362977A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4959585A (ja) * | 1972-10-05 | 1974-06-10 | ||
| JPS5712570A (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor photoelectric converter |
| JPS62147786A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-07-01 | Mitsubishi Electric Corp | 光検出素子 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105590985A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-18 | 南京大学 | 基于二维层转材料p-i-n异质结光电子器件 |
| JP2018088494A (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | キヤノン株式会社 | 光検出装置および光検出システム |
| US10283651B2 (en) | 2016-11-29 | 2019-05-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Photodetection device and system having avalanche amplification |
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