JPH0366179A - アバランシェフォトダイオード - Google Patents
アバランシェフォトダイオードInfo
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- JPH0366179A JPH0366179A JP1202236A JP20223689A JPH0366179A JP H0366179 A JPH0366179 A JP H0366179A JP 1202236 A JP1202236 A JP 1202236A JP 20223689 A JP20223689 A JP 20223689A JP H0366179 A JPH0366179 A JP H0366179A
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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〕
本発明は一般的には光通信用光検出器に関し、特にＩｎ
Ａｊ！ＡｓとＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａ Ａ Ｉｔ
Ａ ｓからなる超格子層をキャリア増倍層とし、かつ
これに接して光吸収層を有する構造に特徴を有するアバ
ランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）に関する。
Ａｊ！ＡｓとＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａ Ａ Ｉｔ
Ａ ｓからなる超格子層をキャリア増倍層とし、かつ
これに接して光吸収層を有する構造に特徴を有するアバ
ランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）に関する。
波長１．３μｍまたは１．５５μｍの光通信用アバラン
シェフォトダイオード（ＡＰＤ）には従来Ｇｅ−ＡＰＤ
またはＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓへテロ接合形ＡＰＤが用い
られてきた。これらのＡＰＤではキャリアの増倍層とし
てＧｅまたはＩｎＰが用いられている。−船釣にＡＰＤ
の増倍雑音は増倍層に用いる半導体固有の量である電子
と正孔のイオン化率（αとβ）の比が１から離れるほど
小さくなる。しかしＧｅやＩｎＰではこの比が１に近い
ため、雑音が大きいという問題点があった。
シェフォトダイオード（ＡＰＤ）には従来Ｇｅ−ＡＰＤ
またはＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓへテロ接合形ＡＰＤが用い
られてきた。これらのＡＰＤではキャリアの増倍層とし
てＧｅまたはＩｎＰが用いられている。−船釣にＡＰＤ
の増倍雑音は増倍層に用いる半導体固有の量である電子
と正孔のイオン化率（αとβ）の比が１から離れるほど
小さくなる。しかしＧｅやＩｎＰではこの比が１に近い
ため、雑音が大きいという問題点があった。
これを解決するために増倍層に超格子構造を用いること
によって、αまたはβの一方を大きくし、α／βまたは
β／αの比を大きくするＡＰＤ構造が従来より提案され
ている。波長１．３μｍまたは１．５μｍの光に対して
感度を持つ超格子ＡＰＤにはＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓヘテ
ロ接合型またはＩｎＡｌ１Ａｓ／ＩｎＧａＡｓへテロ接
合型のみが用いられてきた。ＩｎＡｌ２Ａｓ／ＩｎＧａ
Ａｓヘテロ接合型伝導帯の不連続が大きいために、αが
大きくなり低雑音化に有効であることが確かめられてい
る。
によって、αまたはβの一方を大きくし、α／βまたは
β／αの比を大きくするＡＰＤ構造が従来より提案され
ている。波長１．３μｍまたは１．５μｍの光に対して
感度を持つ超格子ＡＰＤにはＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓヘテ
ロ接合型またはＩｎＡｌ１Ａｓ／ＩｎＧａＡｓへテロ接
合型のみが用いられてきた。ＩｎＡｌ２Ａｓ／ＩｎＧａ
Ａｓヘテロ接合型伝導帯の不連続が大きいために、αが
大きくなり低雑音化に有効であることが確かめられてい
る。
しかしこの構造の超格子の井戸層であるＩｎＧａＡｓ層
のバンドギャップは０．７７ｅＶと小さいために、高電
界が印加された場合にはＩ ｎＧａ八ｓへでのトンネル
電流が大きく、したがってこの構造の超格子ＡＰＤの暗
電流は大きいという問題点があった。またＩ ｎＧａＡ
ｓ１のバンドギャップが小さいために増倍層は信号光に
対して透明ではなく、このため光は増倍層と反対側から
入射しなければならなかった。このために光吸収層の厚
さｄは光の吸収係数αの逆数に比べて十分大きくなけれ
ばならず（ｄ＞１／α）、シかも増倍層から離れた側で
吸収される光子が多いために光吸収によって生じたキャ
リアは厚い光吸収層を走行しなければならず、応答速度
もこれによって制限されるという問題点があった。また
この厚い光吸収層をすべて空乏化する必要があるために
動作電圧も大きくなってしまうという問題点があった。
のバンドギャップは０．７７ｅＶと小さいために、高電
界が印加された場合にはＩ ｎＧａ八ｓへでのトンネル
電流が大きく、したがってこの構造の超格子ＡＰＤの暗
電流は大きいという問題点があった。またＩ ｎＧａＡ
ｓ１のバンドギャップが小さいために増倍層は信号光に
対して透明ではなく、このため光は増倍層と反対側から
入射しなければならなかった。このために光吸収層の厚
さｄは光の吸収係数αの逆数に比べて十分大きくなけれ
ばならず（ｄ＞１／α）、シかも増倍層から離れた側で
吸収される光子が多いために光吸収によって生じたキャ
リアは厚い光吸収層を走行しなければならず、応答速度
もこれによって制限されるという問題点があった。また
この厚い光吸収層をすべて空乏化する必要があるために
動作電圧も大きくなってしまうという問題点があった。
本発明は以上のような従来の欠点を解決し、超格子を増
倍層とするＡＰＤにおいて、暗電流を低減化すると同時
に高周波特性を改善しかつ動作電圧を小さくすることを
目的とする。
倍層とするＡＰＤにおいて、暗電流を低減化すると同時
に高周波特性を改善しかつ動作電圧を小さくすることを
目的とする。
本発明は超格子ＡＰＤのキャリア増倍層の超格子の井戸
層として信号光の光子のエネルギーよりも大きいバンド
ギャップをもつＩｎ、１ＧａＩ−ＸＡｓｙＰＩ−ｙ層ま
たはＩ ｎ、Ｇａ、ＡＮ＋−ｇ−ｙ Ａｓ層を用いるこ
とを大きな特徴とする。さらに具体的に本発明による超
格子ＡＰＤはｎ形ＩｎＰ基板上にＩ ｎ ｏ、 ｓｚＡ
ｌ ｏ、 ４ａＡ Ｓとこれに格子整合シタＩ ｎＸ
Ｇａ、−ＸＡｓ、ＰＩ−ｙまたはＩｎＸＧａ。
層として信号光の光子のエネルギーよりも大きいバンド
ギャップをもつＩｎ、１ＧａＩ−ＸＡｓｙＰＩ−ｙ層ま
たはＩ ｎ、Ｇａ、ＡＮ＋−ｇ−ｙ Ａｓ層を用いるこ
とを大きな特徴とする。さらに具体的に本発明による超
格子ＡＰＤはｎ形ＩｎＰ基板上にＩ ｎ ｏ、 ｓｚＡ
ｌ ｏ、 ４ａＡ Ｓとこれに格子整合シタＩ ｎＸ
Ｇａ、−ＸＡｓ、ＰＩ−ｙまたはＩｎＸＧａ。
ＡＬ−ｘ−ｙ Ａｓ （０＜ｘ＜１．Ｏ＜ｙ＜１）を
交互に積層した超格子をキャリア増倍層とし、これに接
してｐ形１ ｎｏ、５３Ｇａｏ、４ｙＡｓからなる光吸
収層を有することを特徴とする。
交互に積層した超格子をキャリア増倍層とし、これに接
してｐ形１ ｎｏ、５３Ｇａｏ、４ｙＡｓからなる光吸
収層を有することを特徴とする。
さらに具体的には上記の超格子ＡＰＤにおいてキャリア
増倍層をＩｎＰ基板と光吸収層の間に設け、かつＩｎＰ
基板の電極に穴を設け、この穴を通して光を入射するこ
とを特徴としても良く、或いは光吸収層の厚さｄを光吸
収層の吸収係数α８ｖの逆数よりも小さくＬ（ｄ＜１／
α、Ｖ）、かつこれに接するかまたはこれよりもバンド
ギャップの大きい半導体層を介してキャリア増倍層とは
反対側に金属層を設け、光を反射させることを特徴とす
る超格子ＡＰＤの構造である。
増倍層をＩｎＰ基板と光吸収層の間に設け、かつＩｎＰ
基板の電極に穴を設け、この穴を通して光を入射するこ
とを特徴としても良く、或いは光吸収層の厚さｄを光吸
収層の吸収係数α８ｖの逆数よりも小さくＬ（ｄ＜１／
α、Ｖ）、かつこれに接するかまたはこれよりもバンド
ギャップの大きい半導体層を介してキャリア増倍層とは
反対側に金属層を設け、光を反射させることを特徴とす
る超格子ＡＰＤの構造である。
上記のＩ ｎＸＧａ＋−ｘ Ａｓｙ ｐｌ−ｙ ＩＩま
たはＩｎ ｘ Ｇ ａ ｙ Ａ ｌ １−ｘ−ｙ Ａ
５層の組成比ｘ、ｙはＯ〈ｘ〈１及びＱ＜ｙ＜ｌの範囲
で適用できる構成となっている。
たはＩｎ ｘ Ｇ ａ ｙ Ａ ｌ １−ｘ−ｙ Ａ
５層の組成比ｘ、ｙはＯ〈ｘ〈１及びＱ＜ｙ＜ｌの範囲
で適用できる構成となっている。
本発明による格子ＡＰＤ動作を以下に説明する。
本発明の超格子ＡＰＤでは光はキャリア増倍層側から侵
入し、キャリア増倍層はＩｎＡβＡ ｓ ／ １ｎＧａ
ＡｓＰもしくはＩ ｎＡ６Ａｓ／Ｉ ｎＧａＡｌＡｓか
らなる超格子構造のため１．３μｍもしくは１．５μｍ
の光に対しては透明のため光は透過しキャリア増倍層と
反対側のＩｎＧａＡｓ （ｐ形）からなる光吸収層に
侵入する。ここでは光はＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｍの
内キャリア増倍層に近い位置において多く吸収され従っ
て多くの電子−正孔対を発生させる。従ってキャリアは
キャリア増倍層近傍の光吸収層で対生酸されるためこの
内の電子が即座に高速応答しキャリア増倍層に注入され
て加速され、この超格子構造のキャリア増倍層中にてア
バランシェ増倍されていることになる。
入し、キャリア増倍層はＩｎＡβＡ ｓ ／ １ｎＧａ
ＡｓＰもしくはＩ ｎＡ６Ａｓ／Ｉ ｎＧａＡｌＡｓか
らなる超格子構造のため１．３μｍもしくは１．５μｍ
の光に対しては透明のため光は透過しキャリア増倍層と
反対側のＩｎＧａＡｓ （ｐ形）からなる光吸収層に
侵入する。ここでは光はＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｍの
内キャリア増倍層に近い位置において多く吸収され従っ
て多くの電子−正孔対を発生させる。従ってキャリアは
キャリア増倍層近傍の光吸収層で対生酸されるためこの
内の電子が即座に高速応答しキャリア増倍層に注入され
て加速され、この超格子構造のキャリア増倍層中にてア
バランシェ増倍されていることになる。
特に、光吸収層には所定の厚さの高抵抗のＩｎＧａＡｓ
層を設けており、この中で印加電圧による電界が集中し
ており、対生酸したキャリアはこの電界により加速され
てキャリア増倍層としての超格子構造へ注入される動作
を行なっている。
層を設けており、この中で印加電圧による電界が集中し
ており、対生酸したキャリアはこの電界により加速され
てキャリア増倍層としての超格子構造へ注入される動作
を行なっている。
超格子の井戸層としてバンドギャップの大きい層（Ｉｎ
ＧａＡｓＰもしくはＩ ｎＧａＡｊ！Ａｓ層）を用いる
ことによって暗電流が低減化され、低暗電流雑音のＡＰ
Ｄの動作が実現される。またこの構造のＡＰＤの主電極
間に印加する電圧は、光吸収層のうち不純物密度の低い
層に電界を印加するのに使用されるため量子効率を下げ
ることなくしかも光吸収層を薄くでき、低電圧動作とな
っている。キャリア増倍層に近い光吸収層で多くのキャ
リアが発生されるため応答動作も高速化されている。
ＧａＡｓＰもしくはＩ ｎＧａＡｊ！Ａｓ層）を用いる
ことによって暗電流が低減化され、低暗電流雑音のＡＰ
Ｄの動作が実現される。またこの構造のＡＰＤの主電極
間に印加する電圧は、光吸収層のうち不純物密度の低い
層に電界を印加するのに使用されるため量子効率を下げ
ることなくしかも光吸収層を薄くでき、低電圧動作とな
っている。キャリア増倍層に近い光吸収層で多くのキャ
リアが発生されるため応答動作も高速化されている。
第１図は本発明の実施例を示すものであり、１はｎ”Ｉ
ｎＰ基板、２はｎ”ＩｎＰバッファ層、３はノンドープ
Ｉ ｎｏ、５ｚＡＡｏ、４ｓＡｓ／ Ｉ ｎ＠、ｅ Ｇ
ａｏ、ｚ Ａｓｏ、６Ｐ０．４超格子層、４は不純物密
度２×１０１１０ｌ７″、厚さ４００人のｐ形１ｎｏ、
ｓａＧ ａ ｏ、 ａｖＡ ｓ 層、５は不純物密度２
Ｘ １０”ｃｍ−”厚さ１μｍのｐ形１ ｎｏ、ｓ：
＋Ｇ ａ ｏ、ａｑＡ ｓ層、６は不純物密度２ Ｘ
１０層７ｃｍ−’、厚さ５００人のｐ形Ｉ ｎ ｏ、
ｓ＋Ｇ ａ ０．４ＴＡ ３層、７及び８はそれぞれＡ
ｕＧｅＮｉとＡｕＧｅＮｉのオー果ツク電極である。入
射光は８のＡｕＺｎＮｉオーくツク電極にあけられた穴
９から入射されｎ”ＩｎＰ基板１゜ｎ“ＩｎＰバッファ
層２及びノンドープＩｎＡｊ！Ａｓ／ＩｎＧａＡｓ超格
子層３を透過したのちバンドギャップの小さい４，５．
６のｐ形Ｉ ｎＧａＡｓ層で吸収される。このＩ ｎＧ
ａＡｓ層（４゜５．６）の厚さｄは光の吸収係数α８ｖ
の逆数（約２μｍ）よりも小さいために全ての光が吸収
されずに７のＡｕＧｅＮｉオーξツク電極まで透過する
光子があるがこれはＡ ｕ Ｇ ｅ Ｎ ｉオー多ツタ
電極７によって反射され光の吸収層（４，５，６のｐ形
１ｎＧａＡｓ≠層）に戻される。従って光吸収層の実効
的な厚さが２倍になり殆ど全ての光子が吸収される。こ
れらの光ｃ′）ｖ＆収によって電子と正孔の対が生成さ
れ、このうちの電子がＩ ｎＧａＡｓ層５内に印加され
た強電界によって走行し、３のノンドープ１．ｎＡβＡ
ｓ／ＩｎＧａＡｓＰ超格子層（増倍層）からなる超格子
増倍層に注入されるが、光が増倍層３側から入射される
ために増倍層３の近傍で多くの電子が生成され、増倍層
３に達するまでの走行距離が短くなり応答速度が速くな
る。
ｎＰ基板、２はｎ”ＩｎＰバッファ層、３はノンドープ
Ｉ ｎｏ、５ｚＡＡｏ、４ｓＡｓ／ Ｉ ｎ＠、ｅ Ｇ
ａｏ、ｚ Ａｓｏ、６Ｐ０．４超格子層、４は不純物密
度２×１０１１０ｌ７″、厚さ４００人のｐ形１ｎｏ、
ｓａＧ ａ ｏ、 ａｖＡ ｓ 層、５は不純物密度２
Ｘ １０”ｃｍ−”厚さ１μｍのｐ形１ ｎｏ、ｓ：
＋Ｇ ａ ｏ、ａｑＡ ｓ層、６は不純物密度２ Ｘ
１０層７ｃｍ−’、厚さ５００人のｐ形Ｉ ｎ ｏ、
ｓ＋Ｇ ａ ０．４ＴＡ ３層、７及び８はそれぞれＡ
ｕＧｅＮｉとＡｕＧｅＮｉのオー果ツク電極である。入
射光は８のＡｕＺｎＮｉオーくツク電極にあけられた穴
９から入射されｎ”ＩｎＰ基板１゜ｎ“ＩｎＰバッファ
層２及びノンドープＩｎＡｊ！Ａｓ／ＩｎＧａＡｓ超格
子層３を透過したのちバンドギャップの小さい４，５．
６のｐ形Ｉ ｎＧａＡｓ層で吸収される。このＩ ｎＧ
ａＡｓ層（４゜５．６）の厚さｄは光の吸収係数α８ｖ
の逆数（約２μｍ）よりも小さいために全ての光が吸収
されずに７のＡｕＧｅＮｉオーξツク電極まで透過する
光子があるがこれはＡ ｕ Ｇ ｅ Ｎ ｉオー多ツタ
電極７によって反射され光の吸収層（４，５，６のｐ形
１ｎＧａＡｓ≠層）に戻される。従って光吸収層の実効
的な厚さが２倍になり殆ど全ての光子が吸収される。こ
れらの光ｃ′）ｖ＆収によって電子と正孔の対が生成さ
れ、このうちの電子がＩ ｎＧａＡｓ層５内に印加され
た強電界によって走行し、３のノンドープ１．ｎＡβＡ
ｓ／ＩｎＧａＡｓＰ超格子層（増倍層）からなる超格子
増倍層に注入されるが、光が増倍層３側から入射される
ために増倍層３の近傍で多くの電子が生成され、増倍層
３に達するまでの走行距離が短くなり応答速度が速くな
る。
暗電流を決める最も支配的な要因はトンネル電流である
が、これはバンドギャップに強く依存し、バンドギャッ
プが大きくなるにしたがって減少する。従って超格子Ａ
ＰＤの井戸層をＩ ｎ０．５３Ｇａｏ、４ｙＡｓよりも
バンドギャップの大きいＩｎＧａＡｓＰ層とすることに
よって暗電流は大幅に減少する。
が、これはバンドギャップに強く依存し、バンドギャッ
プが大きくなるにしたがって減少する。従って超格子Ａ
ＰＤの井戸層をＩ ｎ０．５３Ｇａｏ、４ｙＡｓよりも
バンドギャップの大きいＩｎＧａＡｓＰ層とすることに
よって暗電流は大幅に減少する。
またＡＰＤに印加された電圧はキャリア増倍層である３
のノンドープＩ ｎＡｆ！Ａｓ／Ｉ ｎＧａＡｓＰ超格
子層とｐ形１ｎＧａＡｓ層（光吸収層）（３，４，５）
のうち不純物密度の低い高抵抗のＩ ｎ Ｏ，Ｓ３Ｇ
ａ Ｏ，４？Ａ ５層５に電界を印加するのに使われる
。したがって本実施例では量子効率を下げることなく５
の光吸収層を狭く薄く形成することが出来るために動作
電圧を小さくすることが出来る。
のノンドープＩ ｎＡｆ！Ａｓ／Ｉ ｎＧａＡｓＰ超格
子層とｐ形１ｎＧａＡｓ層（光吸収層）（３，４，５）
のうち不純物密度の低い高抵抗のＩ ｎ Ｏ，Ｓ３Ｇ
ａ Ｏ，４？Ａ ５層５に電界を印加するのに使われる
。したがって本実施例では量子効率を下げることなく５
の光吸収層を狭く薄く形成することが出来るために動作
電圧を小さくすることが出来る。
一般に超格子ＡＰＤでは、ヘテロ接合界面でのバンド不
連続によって電子のイオン化率を大きくし、これによっ
て雑音が低減される。従って井戸層のバンドギャップを
大きくすることによってこのバンド不連続は小さくなり
雑音の低減の効果ば減少してしまうことが考えられるが
、これは井戸層にＩｎＧａＡｓＰ層、障壁層にＴ ｎＡ
４Ａｓ層を用いることによって避けることが出来る。こ
のことを井戸層Ｉ ｎＧａＡｓ層ｓ層を用いてバンドギ
ャップを大きくする場合と比較して説明する。
連続によって電子のイオン化率を大きくし、これによっ
て雑音が低減される。従って井戸層のバンドギャップを
大きくすることによってこのバンド不連続は小さくなり
雑音の低減の効果ば減少してしまうことが考えられるが
、これは井戸層にＩｎＧａＡｓＰ層、障壁層にＴ ｎＡ
４Ａｓ層を用いることによって避けることが出来る。こ
のことを井戸層Ｉ ｎＧａＡｓ層ｓ層を用いてバンドギ
ャップを大きくする場合と比較して説明する。
第２図はＩ ｎＰｓ Ｉ ｎｏ、２ Ｇａｏ、ｅ Ａｓ
ｏ、６ Ｐｏ、４、ｎｏ、ｓ：＋Ｇ ａ ｏ、ｎｔＡ
Ｓ ＼Ｉ ｎｏ、ｓｚＧ ａ ｏ、３６Ａ ｌ ｏ、
＋ｚＡ Ｓ ％ Ｉ ｎ ｏ、 ｓ、ｚＡ Ｉ ０．４
ＢＡ Ｓ構造の伝導帯と価電子帯のエネルギー位置図を
示す。Ｉ ｎＡ６Ａｓの伝導帯はＩ ｎＧａＡｓのそれ
よりも０．５５ｅＶ高いが、ＩｎＰの伝導帯はＩ ｎ
ｏ、 ｓｚＡ ｊ！ ｏ、 ａａＡ Ｓに比べて差は少
なく０．１５ｅＶだけである。それぞれの半導体の中間
の組成比を持つＩ ｎＧａＡｓＰとＩ ｎＧａＡｓ層ｓ
の伝導帯のエネルギーはそれぞれＩ ｎＰ、Ｉ ｎＧａ
Ａｓ、Ｉ ｎＡｆｆＡｓとＩｎＧａＡｓの間を直線で結
んだ線形近似で表される。第２図から明らかなようにバ
ンドギャップ０ １．３ｅＶをもつＩｎＧａＡｓＰとＩ ｎＡｊ！Ａｓの
間の伝導帯の不連続はＩ ｎＧａＡｓとＩｎＡｌＡｓの
間の伝導・：：Ｆの不ｉ！ｌ続と殆んど変わらず、価電
子帯の不連続がほぼ消滅する。従って、電子はＩｎ／ｊ
！ＡｓとＩｎＧａＡｓＰの間のへテロ界面を通過する際
に伝導帯の不連続から運動エネルギーを得ることが出来
るのに対して、正孔はほとんど運動エネルギーを得るこ
とが出来ない。従ってα／βの比はＩ ｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＡ＃Ａｓの超格子よりも劣化しない。
ｏ、６ Ｐｏ、４、ｎｏ、ｓ：＋Ｇ ａ ｏ、ｎｔＡ
Ｓ ＼Ｉ ｎｏ、ｓｚＧ ａ ｏ、３６Ａ ｌ ｏ、
＋ｚＡ Ｓ ％ Ｉ ｎ ｏ、 ｓ、ｚＡ Ｉ ０．４
ＢＡ Ｓ構造の伝導帯と価電子帯のエネルギー位置図を
示す。Ｉ ｎＡ６Ａｓの伝導帯はＩ ｎＧａＡｓのそれ
よりも０．５５ｅＶ高いが、ＩｎＰの伝導帯はＩ ｎ
ｏ、 ｓｚＡ ｊ！ ｏ、 ａａＡ Ｓに比べて差は少
なく０．１５ｅＶだけである。それぞれの半導体の中間
の組成比を持つＩ ｎＧａＡｓＰとＩ ｎＧａＡｓ層ｓ
の伝導帯のエネルギーはそれぞれＩ ｎＰ、Ｉ ｎＧａ
Ａｓ、Ｉ ｎＡｆｆＡｓとＩｎＧａＡｓの間を直線で結
んだ線形近似で表される。第２図から明らかなようにバ
ンドギャップ０ １．３ｅＶをもつＩｎＧａＡｓＰとＩ ｎＡｊ！Ａｓの
間の伝導帯の不連続はＩ ｎＧａＡｓとＩｎＡｌＡｓの
間の伝導・：：Ｆの不ｉ！ｌ続と殆んど変わらず、価電
子帯の不連続がほぼ消滅する。従って、電子はＩｎ／ｊ
！ＡｓとＩｎＧａＡｓＰの間のへテロ界面を通過する際
に伝導帯の不連続から運動エネルギーを得ることが出来
るのに対して、正孔はほとんど運動エネルギーを得るこ
とが出来ない。従ってα／βの比はＩ ｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＡ＃Ａｓの超格子よりも劣化しない。
従って、井戸層にＩｎＧａＡｓＰを用いることによって
、高速低暗電流化を雑音特性を犠牲にすることな（実現
することが出来て最も理想的である。しかるに結晶成長
装置の都合により、ＩｎＧａＡｓＰとＩｎＡｌＡｓを同
一の装置で成長できない場合がある。この場合には井戸
層をＩ ｎＧａＡｆｆＡｓとして、雑音特性を多少犠牲
にしながらも高速低雑音化する事が可能である。すなわ
ち１、この場合には、第１図の実施例においてノンドー
プＩ ｎ６．５ｚＡＩｌｏ、４ｅＡｓ／ Ｉ ｎｏ、ａ
Ｇａｏ、ｚ Ａｓｏ、ｂＰｏ、４超格子層３はノンド
ープＩ ｎ ｏ、 ｓｚＡ Ｉ２０．４８Ａ Ｓ ／
Ｉ ｎｏ、ｓｚＧ ａ ０．３６Ａ Ｉｔ ｏ、 ＋ｚ
Ａ Ｓ超格子層とし”で置換された構造となるわである
。
、高速低暗電流化を雑音特性を犠牲にすることな（実現
することが出来て最も理想的である。しかるに結晶成長
装置の都合により、ＩｎＧａＡｓＰとＩｎＡｌＡｓを同
一の装置で成長できない場合がある。この場合には井戸
層をＩ ｎＧａＡｆｆＡｓとして、雑音特性を多少犠牲
にしながらも高速低雑音化する事が可能である。すなわ
ち１、この場合には、第１図の実施例においてノンドー
プＩ ｎ６．５ｚＡＩｌｏ、４ｅＡｓ／ Ｉ ｎｏ、ａ
Ｇａｏ、ｚ Ａｓｏ、ｂＰｏ、４超格子層３はノンド
ープＩ ｎ ｏ、 ｓｚＡ Ｉ２０．４８Ａ Ｓ ／
Ｉ ｎｏ、ｓｚＧ ａ ０．３６Ａ Ｉｔ ｏ、 ＋ｚ
Ａ Ｓ超格子層とし”で置換された構造となるわである
。
本発明の実施態様は以下の通りである。即ち、本発明は
、ｎ型ＩｎＰ基板（１）上にＩ ｎｏ、５ｚＡｊ２ｏ、
ａｓＡｓとこれに格子整合したｌ ｎＸＧａ＋−ｘ Ａ
ｓｙＰ ｌ−１またばＩｎｘ Ｇａ、ｋｅ、−×−、Ａ
ｓ （Ｑ＜ｘ＜１．０＜、ｙ＜１）を交互に積層した超
格子層（３）をキャリア増倍層とし、これに接してｐ形
１ｎＯ，Ｓ３Ｇ ａ ０．４７Ａ ！！からなる光吸収
層を有することを特徴とする了バランシェフオドダイオ
ードであり、或いはさらにキャリア増倍層をＩｎＰ基板
（１）と光吸収層（４，５，６）の間に設け、かつＩｎ
Ｐ基板（１）の電極（８）に穴を設け、この穴を通して
光を入射することを特徴とするアバランシェフォトダイ
小さくＬ（ｄ＜１／α、）、かつこれに接するかまたは
これよりもバンドギャップの大きい半導体層を介してキ
ャリア増倍層とは反対側に金属層（７）１ ２ を設け、光を反射させることを特徴とするアバランシェ
フォトダイオードに関するものである。
、ｎ型ＩｎＰ基板（１）上にＩ ｎｏ、５ｚＡｊ２ｏ、
ａｓＡｓとこれに格子整合したｌ ｎＸＧａ＋−ｘ Ａ
ｓｙＰ ｌ−１またばＩｎｘ Ｇａ、ｋｅ、−×−、Ａ
ｓ （Ｑ＜ｘ＜１．０＜、ｙ＜１）を交互に積層した超
格子層（３）をキャリア増倍層とし、これに接してｐ形
１ｎＯ，Ｓ３Ｇ ａ ０．４７Ａ ！！からなる光吸収
層を有することを特徴とする了バランシェフオドダイオ
ードであり、或いはさらにキャリア増倍層をＩｎＰ基板
（１）と光吸収層（４，５，６）の間に設け、かつＩｎ
Ｐ基板（１）の電極（８）に穴を設け、この穴を通して
光を入射することを特徴とするアバランシェフォトダイ
小さくＬ（ｄ＜１／α、）、かつこれに接するかまたは
これよりもバンドギャップの大きい半導体層を介してキ
ャリア増倍層とは反対側に金属層（７）１ ２ を設け、光を反射させることを特徴とするアバランシェ
フォトダイオードに関するものである。
以上説明したように本発明によるアバランシェフォトダ
イオードでは、高速低暗電流化が雑音特性を犠牲にする
ことなく、実現でき、かつ動作電圧を低減できる。
イオードでは、高速低暗電流化が雑音特性を犠牲にする
ことなく、実現でき、かつ動作電圧を低減できる。
第１図は本発明による超格子ＡＰＤの実施例としての模
式的断面構造図であり、 第２図はＩ ｎＰｓ Ｉ ｎｏ＋２ Ｇａｏ、ａ Ａｓ
ｏ、６ Ｐｏ、４Ｉ ｎｏ、ｓ＋Ｇａ６．４７Ａｓｓ
Ｉ ｎｏ、５ｚＧａｏ、ｓａＡ’ｏ、ｔｚＡｓ％ Ｉ
ｎｏ、５ｚＡｌｏ、４ｓＡｓの伝導帯と価電子帯のエネ
ルギー位置図である。 １ ・・・ ｎ４ ■ ｎ Ｐ基（反 ２・・・ｎ”ｌｎＰバッファ層 ３・・・ノンドープＩｎＯ，Ｓ２＾９ａｏ、４ｓＡ Ｓ
／ Ｉ ｎｏ、ａＧａｏ、ｚ Ａｓｏ、ｂ Ｐｏ、Ｓ
超格子層４・・・不純物密度２ Ｘ Ｉ ０１７ｃｍ−
”、厚さ４００人のｐ形１ ｎ（、、ｓ３Ｇ ａｏ、４
ｔＡ ｓ層５・・・不純物密度２ Ｘ １０ ”ｃ ｍ
−’、厚さ１．ｃｒｍのｐ形Ｉ ｎ Ｏ，Ｓ３Ｇ ａ
０．４ｆＡ ３層６・・・不純物密度２ Ｘ １０１′
ｃｍ−’、厚さ５００人のｐ形Ｉ ｎｏ、ｓ３ｃ ａ
０．４７Ａ Ｓ７・・・ＡｕＧｅＮ ｉのオー旦ツタ電
極８・・・ＡｕＺｎＮｉのオーミック電極９・・・光入
射用窓
式的断面構造図であり、 第２図はＩ ｎＰｓ Ｉ ｎｏ＋２ Ｇａｏ、ａ Ａｓ
ｏ、６ Ｐｏ、４Ｉ ｎｏ、ｓ＋Ｇａ６．４７Ａｓｓ
Ｉ ｎｏ、５ｚＧａｏ、ｓａＡ’ｏ、ｔｚＡｓ％ Ｉ
ｎｏ、５ｚＡｌｏ、４ｓＡｓの伝導帯と価電子帯のエネ
ルギー位置図である。 １ ・・・ ｎ４ ■ ｎ Ｐ基（反 ２・・・ｎ”ｌｎＰバッファ層 ３・・・ノンドープＩｎＯ，Ｓ２＾９ａｏ、４ｓＡ Ｓ
／ Ｉ ｎｏ、ａＧａｏ、ｚ Ａｓｏ、ｂ Ｐｏ、Ｓ
超格子層４・・・不純物密度２ Ｘ Ｉ ０１７ｃｍ−
”、厚さ４００人のｐ形１ ｎ（、、ｓ３Ｇ ａｏ、４
ｔＡ ｓ層５・・・不純物密度２ Ｘ １０ ”ｃ ｍ
−’、厚さ１．ｃｒｍのｐ形Ｉ ｎ Ｏ，Ｓ３Ｇ ａ
０．４ｆＡ ３層６・・・不純物密度２ Ｘ １０１′
ｃｍ−’、厚さ５００人のｐ形Ｉ ｎｏ、ｓ３ｃ ａ
０．４７Ａ Ｓ７・・・ＡｕＧｅＮ ｉのオー旦ツタ電
極８・・・ＡｕＺｎＮｉのオーミック電極９・・・光入
射用窓
Claims (1)
- ｎ型ＩｎＰ基板上にＩｎ＿０＿．＿５＿２Ａｌ＿０＿．
＿４＿８Ａｓとこれに格子整合したＩｎ＿ｘＧａ＿１＿
−＿ｘＡｓ＿ｙＰ＿１＿−＿ｙまたはＩｎ＿ｘＧａ＿ｙ
Ａｌ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙＡｓ（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜
１）を交互に積層した超格子をキャリア増倍層とし、こ
れに接してｐ形Ｉｎ＿０＿．＿５＿３Ｇａ＿０．＿４＿
７Ａｓからなる光吸収層を有することを特徴とするアバ
ランシェフォトダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1202236A JP2700492B2 (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | アバランシェフォトダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1202236A JP2700492B2 (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | アバランシェフォトダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0366179A true JPH0366179A (ja) | 1991-03-20 |
| JP2700492B2 JP2700492B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=16454212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1202236A Expired - Lifetime JP2700492B2 (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | アバランシェフォトダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2700492B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04125977A (ja) * | 1990-09-17 | 1992-04-27 | Nec Corp | ヘテロ多重構造アバランシ・フォトダイオード |
| US5369292A (en) * | 1992-12-22 | 1994-11-29 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Avalanche photodiode having a multiplication layer with superlattice |
| US5539221A (en) * | 1993-04-07 | 1996-07-23 | Nec Corporation | Staircase avalanche photodiode |
| US6437362B2 (en) | 2000-03-16 | 2002-08-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Avalanche photodiode |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62291184A (ja) * | 1986-06-11 | 1987-12-17 | Fujitsu Ltd | 半導体受光装置 |
| JPS63278277A (ja) * | 1987-05-09 | 1988-11-15 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置 |
| JPH02137376A (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-25 | Nec Corp | アバランシェフォトダイオード |
-
1989
- 1989-08-03 JP JP1202236A patent/JP2700492B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62291184A (ja) * | 1986-06-11 | 1987-12-17 | Fujitsu Ltd | 半導体受光装置 |
| JPS63278277A (ja) * | 1987-05-09 | 1988-11-15 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置 |
| JPH02137376A (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-25 | Nec Corp | アバランシェフォトダイオード |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04125977A (ja) * | 1990-09-17 | 1992-04-27 | Nec Corp | ヘテロ多重構造アバランシ・フォトダイオード |
| US5369292A (en) * | 1992-12-22 | 1994-11-29 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Avalanche photodiode having a multiplication layer with superlattice |
| US5539221A (en) * | 1993-04-07 | 1996-07-23 | Nec Corporation | Staircase avalanche photodiode |
| US6437362B2 (en) | 2000-03-16 | 2002-08-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Avalanche photodiode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2700492B2 (ja) | 1998-01-21 |
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