JPH0373576A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JPH0373576A JPH0373576A JP1210313A JP21031389A JPH0373576A JP H0373576 A JPH0373576 A JP H0373576A JP 1210313 A JP1210313 A JP 1210313A JP 21031389 A JP21031389 A JP 21031389A JP H0373576 A JPH0373576 A JP H0373576A
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- Japan
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- light
- substrate
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- absorption layer
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- Pending
Links
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Landscapes
- 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、光通信や光情報処理等に於て用いられる半導
体受光素子に関する。
体受光素子に関する。
第３図に、従来のＩｎｋ／ＩｎＧａＡｓ系のヘテロ構造
アバランシェ・フォトダイオード（以下ＡＰＤと記す）
の断面図を示す。ｎ”−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰバ
ッファ層２を介して、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３ 、
Ｈ−ＩｎＧ ａ Ａ ｓ Ｐ層４．ｎ−ＩｎＰキャッ
プ層５，６を連続成長して形成した積層構造体に、受光
部ｐ１領域７及びガードリング８を形成して、第３図に
示した素子構造を得ている。増倍領域な狭禁制帯幅の光
吸収層３から分離させ、広禁制帯幅のｒｎＰ層５中に形
成する事で、低暗電流・高感度特性を得ている。
アバランシェ・フォトダイオード（以下ＡＰＤと記す）
の断面図を示す。ｎ”−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰバ
ッファ層２を介して、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３ 、
Ｈ−ＩｎＧ ａ Ａ ｓ Ｐ層４．ｎ−ＩｎＰキャッ
プ層５，６を連続成長して形成した積層構造体に、受光
部ｐ１領域７及びガードリング８を形成して、第３図に
示した素子構造を得ている。増倍領域な狭禁制帯幅の光
吸収層３から分離させ、広禁制帯幅のｒｎＰ層５中に形
成する事で、低暗電流・高感度特性を得ている。
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層４はへテロ界面での価電子帯バン
ド不連続量を緩和し、応答特性を改善する為に入れた中
間層で、またＩｎＰ層がｎ層５． ｎ層６と二重構造に
なっているのは、ガードリング効果を高める為である。
ド不連続量を緩和し、応答特性を改善する為に入れた中
間層で、またＩｎＰ層がｎ層５． ｎ層６と二重構造に
なっているのは、ガードリング効果を高める為である。
現状のＩｎｋ／ＩｎＧａＡｓ系ＡＰＤは、ＩＧｂ／ｓ程
度の帯域を有しているが、さらに、高帯域化するには、
光吸収層の薄膜化により、キャリア走行時間短縮が必要
となる。
度の帯域を有しているが、さらに、高帯域化するには、
光吸収層の薄膜化により、キャリア走行時間短縮が必要
となる。
一般に、吸収係数α２層層厚なる媒体に垂直に光が入射
してくる場合、光吸される光子の数は、（１−ｅ−“Ｘ
）に比例するから、従来型のＩｎｋ／ＩｎＧａＡｓ系Ａ
ＰＤにおいて、光吸収層を薄くすると、透過光成分が多
くなる。この透過光は、１００μｍ〜２００μｍ程度の
比較的厚いｎ＋−ＩｎＰ基板中を若干の自由キャリアに
吸収されつつ進行し、裏面電極１１で反射した後、再び
同様の過程を経る０通常光は平行ビームではなく、集光
した後、受光素子に導入されるため、反射光が受光域下
のＩｎＧａＡｓ ３領域で吸収される確率は低くなる。
してくる場合、光吸される光子の数は、（１−ｅ−“Ｘ
）に比例するから、従来型のＩｎｋ／ＩｎＧａＡｓ系Ａ
ＰＤにおいて、光吸収層を薄くすると、透過光成分が多
くなる。この透過光は、１００μｍ〜２００μｍ程度の
比較的厚いｎ＋−ＩｎＰ基板中を若干の自由キャリアに
吸収されつつ進行し、裏面電極１１で反射した後、再び
同様の過程を経る０通常光は平行ビームではなく、集光
した後、受光素子に導入されるため、反射光が受光域下
のＩｎＧａＡｓ ３領域で吸収される確率は低くなる。
従って、光吸収層３の薄膜化により、量子効率が大幅に
低下するという現象が問題となる。
低下するという現象が問題となる。
本発明が提供する受光素子は、バンドギャップＥ１なる
半導体基板上に、バンドギャップＥ２（Ｅｌ＜Ｅｌ）な
る光吸収層を含む半導体多層構造を有しており、上記光
吸収層中の受光領域たる特定領域の下に位置する前記半
導体基板が、ある曲率を持った曲面に加工されており、
且つ基板側電極の一部が、上記加工部の下面に形成され
ていることを特徴とする構成になっている。
半導体基板上に、バンドギャップＥ２（Ｅｌ＜Ｅｌ）な
る光吸収層を含む半導体多層構造を有しており、上記光
吸収層中の受光領域たる特定領域の下に位置する前記半
導体基板が、ある曲率を持った曲面に加工されており、
且つ基板側電極の一部が、上記加工部の下面に形成され
ていることを特徴とする構成になっている。
上述した従来の問題点に対し、本発明では、受光領域の
下の半導体基板を凸面鏡状に加工し、基板側電極の特定
領域を上記半導体基板の加工部の下に形成し、入射光の
うち光吸収層と透過した光を反射させ、光吸収層に集光
する。従って、従来量子効率に寄与しなかった、散乱光
を再吸収し、吸収層が厚いのと同等な効果を持たせると
いう特長を有する。
下の半導体基板を凸面鏡状に加工し、基板側電極の特定
領域を上記半導体基板の加工部の下に形成し、入射光の
うち光吸収層と透過した光を反射させ、光吸収層に集光
する。従って、従来量子効率に寄与しなかった、散乱光
を再吸収し、吸収層が厚いのと同等な効果を持たせると
いう特長を有する。
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す図で、ＩｎＰ／ Ｉ
ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ系へテロ接合ＡＰＤの構造を示す断
面図である０本実施例によれば、ｎ”−ＩｎＰ基板１上
に気相成長法により、順次ｎ−ＩｎＰバッファ層２ｒ
ｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３゜バンド不連続量緩和の
為のｎ −Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ層４．２層に分かれ
たキャップ層ｎ−ＩｎＰ５及びｎ”−−ＩｎＦ３を結晶
成長して形成した積層構造体にｓ ”Ｂ ｅのイオン注
入並びに活性化アニールによりガードリング８を形成し
て、更に、ｚｎ。
ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ系へテロ接合ＡＰＤの構造を示す断
面図である０本実施例によれば、ｎ”−ＩｎＰ基板１上
に気相成長法により、順次ｎ−ＩｎＰバッファ層２ｒ
ｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３゜バンド不連続量緩和の
為のｎ −Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ層４．２層に分かれ
たキャップ層ｎ−ＩｎＰ５及びｎ”−−ＩｎＦ３を結晶
成長して形成した積層構造体にｓ ”Ｂ ｅのイオン注
入並びに活性化アニールによりガードリング８を形成し
て、更に、ｚｎ。
Ｐ、をソースとした封管熱拡散によって受光部ｐ＋領領
域形成している０表面保護膜９としてＳ ｉ Ｎｘ膜を
成長した後、ブロム・メ謔γル系のエツチング液でｎ”
−ＩｎＰ基板をエツチング加工し、第１図に示すような
形状に加工する。その後、ｐ側電極１０及びｎ側電極１
１を蒸着し、第１図に示す様な素子構造を得る。
域形成している０表面保護膜９としてＳ ｉ Ｎｘ膜を
成長した後、ブロム・メ謔γル系のエツチング液でｎ”
−ＩｎＰ基板をエツチング加工し、第１図に示すような
形状に加工する。その後、ｐ側電極１０及びｎ側電極１
１を蒸着し、第１図に示す様な素子構造を得る。
前述のエツチング及び、蒸着によって形成されたｎ側電
極１１は、焦点が光吸収層中に位置する様な、曲率半径
を持つ球面となっており、ｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層
３で吸収されずに散乱してきた光を、再び、ｎ−−Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層３に向げて反射するミラーの役割を果
たす、従って、従来素子では散乱し再び吸収されること
のなかった透過光が、量子効率の向上に寄与することに
なる。量子効率の向上度は光吸収層３の厚さが２倍にな
ったものとほとんど等価の値を示した。又、反射光によ
る、時間的な遅れにより、立ち下がり時間の増大が懸念
されるが、ｎ−ＩｎＰバッファ層２とｎ”−ＩｎＰ基板
を足した層厚が１００μｍだとして、ｔ＝１００Ｘ１０
−”ｍ／ （３ｘｌＯ’ｍ／ｓ）辷３Ｘ１０−”ｓとほ
とんど問題にならない遅れである。
極１１は、焦点が光吸収層中に位置する様な、曲率半径
を持つ球面となっており、ｎ−−ＩｎＧａＡｓ光吸収層
３で吸収されずに散乱してきた光を、再び、ｎ−−Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層３に向げて反射するミラーの役割を果
たす、従って、従来素子では散乱し再び吸収されること
のなかった透過光が、量子効率の向上に寄与することに
なる。量子効率の向上度は光吸収層３の厚さが２倍にな
ったものとほとんど等価の値を示した。又、反射光によ
る、時間的な遅れにより、立ち下がり時間の増大が懸念
されるが、ｎ−ＩｎＰバッファ層２とｎ”−ＩｎＰ基板
を足した層厚が１００μｍだとして、ｔ＝１００Ｘ１０
−”ｍ／ （３ｘｌＯ’ｍ／ｓ）辷３Ｘ１０−”ｓとほ
とんど問題にならない遅れである。
次に第２図は本発明の別の実施例であるＩｎＰ／ＩｎＧ
ａＡｓ ｐｉｎ−ＰＤの構造を示す断面図である。ｐ
ｉｎ−ＰＤはアバランシェ・フォト・ダイオードと異な
り、低バイアスで高速応答をする様に、ｐｎ接合の位置
はｎ−”−ＩｎＧａＡｓ３中に形成しており、第１図の
実施例で形成したｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層及びガードリン
グは無い。
ａＡｓ ｐｉｎ−ＰＤの構造を示す断面図である。ｐ
ｉｎ−ＰＤはアバランシェ・フォト・ダイオードと異な
り、低バイアスで高速応答をする様に、ｐｎ接合の位置
はｎ−”−ＩｎＧａＡｓ３中に形成しており、第１図の
実施例で形成したｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層及びガードリン
グは無い。
また、キャップ層はｎ−ＩｎＰ層５のみの１層となって
いる。ＡＰＤの場合と同様に、受光領域の下のｎ”−Ｉ
ｎＰ基板１を球の一部となるように第２図のように加工
し、裏面電極１１をその下に形成しである。光吸収層の
薄膜化により高速応答化を図る際、光吸収層厚が実質的
に２倍あるのと等価な量子効率を得ることができる。
いる。ＡＰＤの場合と同様に、受光領域の下のｎ”−Ｉ
ｎＰ基板１を球の一部となるように第２図のように加工
し、裏面電極１１をその下に形成しである。光吸収層の
薄膜化により高速応答化を図る際、光吸収層厚が実質的
に２倍あるのと等価な量子効率を得ることができる。
以上説明した様に、本発明は、吸収層からの透過光を、
適当な形状を持った、ｎ側電極で反射して再吸収させる
ことにより、高応答速度並びに高量子効率を併せ持つ半
導体受光素子を提供できる。
適当な形状を持った、ｎ側電極で反射して再吸収させる
ことにより、高応答速度並びに高量子効率を併せ持つ半
導体受光素子を提供できる。
第１図は本発明の一実施例を示す半導体素子の断面図、
第２図は本発明による別の実施例を示す半導体受光素子
の断面図、第３図は従来例を示す半導体受光素子の断面
図である。 図において、１・・・・・・ｎ”−ＩｎＰ基板、２・・
・・・・ｎ−ＩｎＰバッファ層、３・・・・・・ｎ−−
ＩｎＧａＡｓ光吸収層、４−ｎ−’ＩｎＧａＡｓＰ、５
−− ｎ −Ｉ ｎ Ｐ ｓ ８・・・・・・ｎ−−Ｉ
ｎＰ、７・・・・・・受光部ｐ＋領領域８・・・・・・
ガードリング、９・・・・・・表面保護膜、・１０・・
・・・・ｐ側電極、１１・・・・・・ｎ側電極を各々示
す。
第２図は本発明による別の実施例を示す半導体受光素子
の断面図、第３図は従来例を示す半導体受光素子の断面
図である。 図において、１・・・・・・ｎ”−ＩｎＰ基板、２・・
・・・・ｎ−ＩｎＰバッファ層、３・・・・・・ｎ−−
ＩｎＧａＡｓ光吸収層、４−ｎ−’ＩｎＧａＡｓＰ、５
−− ｎ −Ｉ ｎ Ｐ ｓ ８・・・・・・ｎ−−Ｉ
ｎＰ、７・・・・・・受光部ｐ＋領領域８・・・・・・
ガードリング、９・・・・・・表面保護膜、・１０・・
・・・・ｐ側電極、１１・・・・・・ｎ側電極を各々示
す。
Claims (1)
- バンドギャップＥ＿１なる半導体基板上に、バンドギャ
ップＥ＿２（Ｅ＿２＜Ｅ＿１）なる光吸収層を含む半導
体多層構造を有しており、上記光吸収層中の受光領域た
る特定領域の下に位置する前記半導体基板が、曲率を持
った曲面に加工されており、且つ基板側電極の一部が、
上記加工部の下面に形成されていることを特徴とする半
導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1210313A JPH0373576A (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1210313A JPH0373576A (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0373576A true JPH0373576A (ja) | 1991-03-28 |
Family
ID=16587349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1210313A Pending JPH0373576A (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0373576A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5942771A (en) * | 1997-04-14 | 1999-08-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor photodetector |
| US7694900B2 (en) | 2003-04-25 | 2010-04-13 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Method for disintegrating hydrate polymer and method for production of water-absorbent resin |
| JP2013171920A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| CN115274844A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-11-01 | 西安电子科技大学广州研究院 | 一种高效转化的太赫兹探测器及制备方法 |
-
1989
- 1989-08-14 JP JP1210313A patent/JPH0373576A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5942771A (en) * | 1997-04-14 | 1999-08-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor photodetector |
| US7694900B2 (en) | 2003-04-25 | 2010-04-13 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Method for disintegrating hydrate polymer and method for production of water-absorbent resin |
| JP2013171920A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| CN115274844A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-11-01 | 西安电子科技大学广州研究院 | 一种高效转化的太赫兹探测器及制备方法 |
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