JPH0382084A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH0382084A JPH0382084A JP1219903A JP21990389A JPH0382084A JP H0382084 A JPH0382084 A JP H0382084A JP 1219903 A JP1219903 A JP 1219903A JP 21990389 A JP21990389 A JP 21990389A JP H0382084 A JPH0382084 A JP H0382084A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/103—Integrated devices the at least one element covered by H10F30/00 having potential barriers, e.g. integrated devices comprising photodiodes or phototransistors
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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素子に関し、特に、波長多重受光素
、子の構造の改暮に関するものである。
、子の構造の改暮に関するものである。
第４図は、従来の半導体受光素子の波長多重受光素子の
断面構造を示す図である。
断面構造を示す図である。
図において、１は波長λ−１，３μｍの入射光、２は波
長λ−１，５５ａｍの入射光、８はｎ −ＩｒｉＰ基板
、１２．１５はｎ−ＩｎＰ窓層、１３は禁制帯幅λｇ＝
１．３ａｍのｎ −１ｎＧａＡｓＰ層、１４は禁制帯幅
λｇ＝１．３ｐｍのｐ −ＩｒｌＧａＡｓＰ層、１６は
禁制帯幅λｇ−１゜５５／ｌ／１１１のＰ −１ｎＧａ
ＡｓＰ層、１７は禁制帯幅λｇ−１，５５ａｍのｎ −
ＩｎＧａＡｓＰ層、１８は第１のｎ電極、２０は第２の
ｎ電極、１９はｐ電極で接地しである。
長λ−１，５５ａｍの入射光、８はｎ −ＩｒｉＰ基板
、１２．１５はｎ−ＩｎＰ窓層、１３は禁制帯幅λｇ＝
１．３ａｍのｎ −１ｎＧａＡｓＰ層、１４は禁制帯幅
λｇ＝１．３ｐｍのｐ −ＩｒｌＧａＡｓＰ層、１６は
禁制帯幅λｇ−１゜５５／ｌ／１１１のＰ −１ｎＧａ
ＡｓＰ層、１７は禁制帯幅λｇ−１，５５ａｍのｎ −
ＩｎＧａＡｓＰ層、１８は第１のｎ電極、２０は第２の
ｎ電極、１９はｐ電極で接地しである。
本構造は、ｎ−ＩｎＰ基板８上にエピタキシャル成長法
により順次、ｎ型、ｐ型のＩｎＧａＡｓＰ （Ａ ｇ
−１゜５５ ｕｒｎ）層１７゜１６、ｐ型のＩｎＰ窓層
１５、ｆ型、ｎ型の１ｎＧａＡｓＰ （λｇ−１，３
μｍ）１４．１３．及びｎ型の夏ｎＰ窓層１２を設けた
後、ｎ−４ｎＰ窓層１２． ｎ −ＩｎＧａＡｓＰ
ｌｉ １３ 、及びｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層１４をエツチ
ングしてメサ型の構造を得、基板８の裏面とｎ−１ｎＰ
窓１１１１２の表面にそれぞれｎｔｔｆ８２０．１８を
設けるともに、ｐ−ＩｎＰ窓層１５の表面にｐｌｉ極１
９を設けて形成したものである。
により順次、ｎ型、ｐ型のＩｎＧａＡｓＰ （Ａ ｇ
−１゜５５ ｕｒｎ）層１７゜１６、ｐ型のＩｎＰ窓層
１５、ｆ型、ｎ型の１ｎＧａＡｓＰ （λｇ−１，３
μｍ）１４．１３．及びｎ型の夏ｎＰ窓層１２を設けた
後、ｎ−４ｎＰ窓層１２． ｎ −ＩｎＧａＡｓＰ
ｌｉ １３ 、及びｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層１４をエツチ
ングしてメサ型の構造を得、基板８の裏面とｎ−１ｎＰ
窓１１１１２の表面にそれぞれｎｔｔｆ８２０．１８を
設けるともに、ｐ−ＩｎＰ窓層１５の表面にｐｌｉ極１
９を設けて形成したものである。
次に動作について説明する。
表面から波長λ＝１．３μｍとλ−１，５５μｍの混在
した光が入射する場合を考える。受光素子はｐｉ極１９
を接地し、第１のｎ電極１８．第２のｎｔ極２０をそれ
ぞれ正にバイアスしておく。
した光が入射する場合を考える。受光素子はｐｉ極１９
を接地し、第１のｎ電極１８．第２のｎｔ極２０をそれ
ぞれ正にバイアスしておく。
入射光のうちλ−１，３μｍの光はｎ−１ｎＰ窓層２を
透過したあとＩｎＧａＡｓＰ （２ｇ−１，３μｍ）
層１３．１４で吸収され、電子・正札対を発生する。こ
のＩｎＧａＡｓＰ （２ｇ−１，３μｍ）層１３゜１
４中に形成されたｐｎ接合には外部から加えられた電界
により発生した電界が存在する。従ってこの領域で光の
照射により発生した電子・正孔対は各々逆方向に走り出
し、第１のｎ電極１８．ｐ電極１９間に起電力を発生す
る。この起電力は端子０ＵＴＩを通じて外部にとり出さ
れ、電気信号となる。
透過したあとＩｎＧａＡｓＰ （２ｇ−１，３μｍ）
層１３．１４で吸収され、電子・正札対を発生する。こ
のＩｎＧａＡｓＰ （２ｇ−１，３μｍ）層１３゜１
４中に形成されたｐｎ接合には外部から加えられた電界
により発生した電界が存在する。従ってこの領域で光の
照射により発生した電子・正孔対は各々逆方向に走り出
し、第１のｎ電極１８．ｐ電極１９間に起電力を発生す
る。この起電力は端子０ＵＴＩを通じて外部にとり出さ
れ、電気信号となる。
一方、入射光のうちλ−１，５５μｍの光はｎ−ＩｎＰ
窓１１１２．１５及びＩｒ１ＧａＡｓＰ （２ｇ−１
゜３μｍ）層１３．１４を透過し、ＩｎＧａＡｓＰ
（１ｇ−１，５５μｍ）Ｊ１１６．１７で吸収され、電
子・正孔対を発生する。この発生した電子・正札対は上
に示したのと同様の原理により外部端子ＯＵ’Ｔ２に電
気信号として出力される。ここでＩｎＧａＡｓＰ（２ｇ
−１，３μｍ）層１３．１４を充分厚（しておけばλ−
１，３μｍの光は１３．１４各層より奥へは入っていか
ず、０ＵＴＩからはλ−Ｌ３μｍの信号のみが、０ＵＴ
２からはλ−１，５５μｍの信号のみが出力される。以
上の樺な原理に基づきこの素子は波長多重受光素子とし
て働く。
窓１１１２．１５及びＩｒ１ＧａＡｓＰ （２ｇ−１
゜３μｍ）層１３．１４を透過し、ＩｎＧａＡｓＰ
（１ｇ−１，５５μｍ）Ｊ１１６．１７で吸収され、電
子・正孔対を発生する。この発生した電子・正札対は上
に示したのと同様の原理により外部端子ＯＵ’Ｔ２に電
気信号として出力される。ここでＩｎＧａＡｓＰ（２ｇ
−１，３μｍ）層１３．１４を充分厚（しておけばλ−
１，３μｍの光は１３．１４各層より奥へは入っていか
ず、０ＵＴＩからはλ−Ｌ３μｍの信号のみが、０ＵＴ
２からはλ−１，５５μｍの信号のみが出力される。以
上の樺な原理に基づきこの素子は波長多重受光素子とし
て働く。
しかるに、上記従来の半導体受光素子の構造では、素子
構造がメサ型であり、ｐｉ極１９を結晶の積Ｊｉ構造の
うち角部の層から取り出さねばならないことなごから構
造が繁雑で製作が難しく、ブレーナ型のものに比べて他
の素子との整合性が大幅に悪く、また、結晶端面が露出
しているので表面リークが生じてしまい素子の信頼性に
も欠けるという問題点があった。
構造がメサ型であり、ｐｉ極１９を結晶の積Ｊｉ構造の
うち角部の層から取り出さねばならないことなごから構
造が繁雑で製作が難しく、ブレーナ型のものに比べて他
の素子との整合性が大幅に悪く、また、結晶端面が露出
しているので表面リークが生じてしまい素子の信頼性に
も欠けるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので構造が簡単で信頼性の高い半導体受光素子を提
供することを目的とする。
たもので構造が簡単で信頼性の高い半導体受光素子を提
供することを目的とする。
この発明に係る半導体受光素子は、半導体基板上に形成
しち第１導電型の第１の半導体層、第１の半導体層上に
形成され、第１の半導体層よりも禁制帯幅が大きい第１
導電型の第２の半導体層、入射光が集光される領域を含
み表面より上記第２の半導体層に形成した第２導電型の
第１の半導体領域、及び第１半導体領域を囲み、かつ、
第１の半導体領域を含まず、表面より第２の半導体層を
通り第１の半導体層中に到達する様に形成した第２導電
型の第２の半導体領域とを含むように形成したものであ
る。
しち第１導電型の第１の半導体層、第１の半導体層上に
形成され、第１の半導体層よりも禁制帯幅が大きい第１
導電型の第２の半導体層、入射光が集光される領域を含
み表面より上記第２の半導体層に形成した第２導電型の
第１の半導体領域、及び第１半導体領域を囲み、かつ、
第１の半導体領域を含まず、表面より第２の半導体層を
通り第１の半導体層中に到達する様に形成した第２導電
型の第２の半導体領域とを含むように形成したものであ
る。
（作用）
この発明においては、禁制帯幅の異なる層に別々の波長
の光をそれぞれ吸収させ、各層間に形成したヘテロｌｉ
Ｉ壁により、発生したキャリアのクロストークを防止す
るようにしたので、各層に吸収された波長の異なる光を
そ机ぞれ有効に検知することができ、また、素子構造が
ブレーナ型となることから素子の製作が簡単になり他の
素子との整合性の良い素子構造となる。
の光をそれぞれ吸収させ、各層間に形成したヘテロｌｉ
Ｉ壁により、発生したキャリアのクロストークを防止す
るようにしたので、各層に吸収された波長の異なる光を
そ机ぞれ有効に検知することができ、また、素子構造が
ブレーナ型となることから素子の製作が簡単になり他の
素子との整合性の良い素子構造となる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の第１の実施例による半導体受光素子
の構造を示す図であり、図において、１は波長λ−１，
３ａｍの入射光、２はＪ−１，５ＦＨｚｍの入射光、５
はｎ−ＩｎＰ窓層、６はｎ゛−ＩｎＧａＡｓＰ層（２ｇ
−１，３μｍ）、７はｎ−−ＩｎＧａＡｓＰ層（１ｇ−
１，５５μｍ）、１０．１１はそれぞれ第１及び第２の
ｐ型領域、３．４はそれぞれ第１．及び第２のｐ電極、
９はｎ電極で接地しである。
の構造を示す図であり、図において、１は波長λ−１，
３ａｍの入射光、２はＪ−１，５ＦＨｚｍの入射光、５
はｎ−ＩｎＰ窓層、６はｎ゛−ＩｎＧａＡｓＰ層（２ｇ
−１，３μｍ）、７はｎ−−ＩｎＧａＡｓＰ層（１ｇ−
１，５５μｍ）、１０．１１はそれぞれ第１及び第２の
ｐ型領域、３．４はそれぞれ第１．及び第２のｐ電極、
９はｎ電極で接地しである。
次に製造方法について説明する。
ｔｆ、ｎ−１ｎＰ基板８上に液相エピタキシャル成長性
（ＬＰＥ）あるいは有機金篇気相威長法（ＭＯＣＶＤ）
等の方法により、禁制帯幅λｇ−１゜５５μｍのアンド
ープｎ−−ＩｎＩＩＧａｐ−、）Ａｓｙ Ｐ。−ｙｉｌ
１７を〜２μｍ形威し１次にその上に同様の方法により
、禁制帯幅λｇ−１，３μｍのｎ−ｌｎｍ・Ｇａｃ＋−
１）Ａｓｙ Ｐ （ｊ−ｙＪｌ１６を〜２ｐｍ、及び窓
層としてｎ”’−ＩｎＰ層５を一＝−１μｍ形成する。
（ＬＰＥ）あるいは有機金篇気相威長法（ＭＯＣＶＤ）
等の方法により、禁制帯幅λｇ−１゜５５μｍのアンド
ープｎ−−ＩｎＩＩＧａｐ−、）Ａｓｙ Ｐ。−ｙｉｌ
１７を〜２μｍ形威し１次にその上に同様の方法により
、禁制帯幅λｇ−１，３μｍのｎ−ｌｎｍ・Ｇａｃ＋−
１）Ａｓｙ Ｐ （ｊ−ｙＪｌ１６を〜２ｐｍ、及び窓
層としてｎ”’−ＩｎＰ層５を一＝−１μｍ形成する。
次に、入射光１．２が集光される領域のまわりで、該集
光領域からおよモ１０〜２０μｍ程度離れたドーナツ状
の領域に、例えばＺｎ等を拡散して、表面からｎ−−１
ｎＧａＡｓＰ （ｔｌ ｇ −１゜３μｒｎ）Ｎ６を
通り、ｎ−−ＬｙＧａＡｓＰ （２ｇ−１゜５５μｍ
）層７に達するようｅＰ型の領域（第２のｐｆｉｌ域）
１１を形成する。
光領域からおよモ１０〜２０μｍ程度離れたドーナツ状
の領域に、例えばＺｎ等を拡散して、表面からｎ−−１
ｎＧａＡｓＰ （ｔｌ ｇ −１゜３μｒｎ）Ｎ６を
通り、ｎ−−ＬｙＧａＡｓＰ （２ｇ−１゜５５μｍ
）層７に達するようｅＰ型の領域（第２のｐｆｉｌ域）
１１を形成する。
次にｐ型の領域１１に囲まれた集光領域に同様の方法に
よりＺｎを拡散してｐ型の領域（第１のｎｌ域）１０を
形成し、最後に、基板８の裏面にＡ ｕ ／ Ｇ ｅか
らなるｎｔ電極を形成する占ともに、第１のｐ領域１（
ｌ第２のｐ領域１１の表面にそれぞれＡ ｕ ／ Ｚ
ｎからなるｐ１！極３を数１０００人形成して本構造の
素子を完成する。
よりＺｎを拡散してｐ型の領域（第１のｎｌ域）１０を
形成し、最後に、基板８の裏面にＡ ｕ ／ Ｇ ｅか
らなるｎｔ電極を形成する占ともに、第１のｐ領域１（
ｌ第２のｐ領域１１の表面にそれぞれＡ ｕ ／ Ｚ
ｎからなるｐ１！極３を数１０００人形成して本構造の
素子を完成する。
次に動作について説明する。
従来例で説明したのと同様に、波長λ−１，３μｍの光
。λ−１，５５μｍの光が混在する入射光を考える。こ
の時、受光素子のｎｌを極９は接地し、ｐ電極３．４は
それぞれ負にバイアスしておく、λ−１゜３μｍの光は
ｎ−−ＩｎＰ １１５を透過し、ｎ” Ｉｎ＋＠ｉ
ａｌ＋−１＋Ａ３ｙ Ｐ （１−Ｆ’＞ （２ｇ−１
゜３μｍ）層６で吸収きれ、電子・正孔対を発生する。
。λ−１，５５μｍの光が混在する入射光を考える。こ
の時、受光素子のｎｌを極９は接地し、ｐ電極３．４は
それぞれ負にバイアスしておく、λ−１゜３μｍの光は
ｎ−−ＩｎＰ １１５を透過し、ｎ” Ｉｎ＋＠ｉ
ａｌ＋−１＋Ａ３ｙ Ｐ （１−Ｆ’＞ （２ｇ−１
゜３μｍ）層６で吸収きれ、電子・正孔対を発生する。
ＩｎＧａＡｓＰ屡６中に形成されたｐｎ接合には外部よ
り加えられたバイアスにより電界が発生しているので電
子・正孔対はこの電界により逆方向に走り出し、第１の
ｐ電極３．ｎｔ電極９間起電力を発生する。 ｆｌ−Ｉ
ｎ＋・Ｇａ（＋−ｘ・＞Ａｓｙ Ｐ ＜ｒ−ｙ’＞ （
２ｇ−１゜３μｍ）Ｎ６の１ｗ厚が〜２． ｕ ｒｎ程
度であるの対し、第１のＰ領域１０と第２のｐ ８１域
１１どは〜・２０μｍ程度離れているので、入射光が第
１のｐｆｌｌ域１０内に充分絞り込めておれば発生した
正孔は第１のｐ ｆｉｌ域１０に全て捕らえられ、第２
のｐ領域１１に漏れることはない。
り加えられたバイアスにより電界が発生しているので電
子・正孔対はこの電界により逆方向に走り出し、第１の
ｐ電極３．ｎｔ電極９間起電力を発生する。 ｆｌ−Ｉ
ｎ＋・Ｇａ（＋−ｘ・＞Ａｓｙ Ｐ ＜ｒ−ｙ’＞ （
２ｇ−１゜３μｍ）Ｎ６の１ｗ厚が〜２． ｕ ｒｎ程
度であるの対し、第１のＰ領域１０と第２のｐ ８１域
１１どは〜・２０μｍ程度離れているので、入射光が第
１のｐｆｌｌ域１０内に充分絞り込めておれば発生した
正孔は第１のｐ ｆｉｌ域１０に全て捕らえられ、第２
のｐ領域１１に漏れることはない。
次にλ−１，５５μｍの光について考える。Ａ＝＝１゜
５５ｕｍ光はｎ−ＩｎＰ ｌｉｉ ５ 、 ｎ−Ｉｎ
、、Ｇａ（＋−＋ｔ’１Ａ３７ Ｐ （＋−ｙ’） （
２ｇ−１，３μｍ）層６を透過し、ｎ−−−Ｉｎ、 Ｇ
ａ１ｔ−ｘ＋ Ａｓｙ Ｐ （１−ｓ’＋ （１
ｇ−１，５５μｍ）雁？で吸収され、電子・正札対を発
生する。第１のｐ ｉｆｆ域１０から伸びた空乏層は外
部バイアスを調整することによりＩｎＧａＡｓＰ層６中
には広がるが、モの下層のＩｎＧａＡｓＰ層７には到達
しない様にしておく、この樺にするとＩｎＧａＡｓＰｌ
１ｉ７中で、キャリアが発生ずる領域には電界がかから
な（なり、キャリアは拡散で移動する。−方、ＩｎＧａ
ＡｓＰ （１ｇ−１，５５μｒｎ）１１７よりもＩｎ
ＧａＡｓＰ （λｇ＝１゜３μｍ）層６の方が禁制帯
幅が広いためにＩｎＧａＡｓＰ層６とＩｎＧａＡｓＰ層
７の境界ではエネルギーバンド構造においてＲ壁が形成
される。そのためＩｒｌＧａＡｓＰ層７中で発生したキ
ャリアはこの障壁のため上層のＩｎＧａＡｓＰ Ｎ ｅ
中に進入することができない、従って、ｒｎＧａＡｓＰ
ｉｉ Ｔ中で発生したキャリアのうち正孔は拡散によ
りやがて第２のｐ ｆｉｌ域１１に到達する。 ＩｎＧ
ａＡｓＰ ＠ ７のキャリア濃度が充分に低い（例えば
〜ｌＸｌ０”Ｃｍ−’程度）と正札の横方向の拡散長は
数十μｍと長く、正孔のはεんとは第２のｐ ｆｉｆｆ
域１１へ到達する。この様にしてＩｎＧａＡｓＰ層７で
発生したキャリアのうち少数キャリ・アである正孔はｐ
ＳＭ域１１にほとんど捕らえられ、電極４．９間に起
電力を発生させる。
５５ｕｍ光はｎ−ＩｎＰ ｌｉｉ ５ 、 ｎ−Ｉｎ
、、Ｇａ（＋−＋ｔ’１Ａ３７ Ｐ （＋−ｙ’） （
２ｇ−１，３μｍ）層６を透過し、ｎ−−−Ｉｎ、 Ｇ
ａ１ｔ−ｘ＋ Ａｓｙ Ｐ （１−ｓ’＋ （１
ｇ−１，５５μｍ）雁？で吸収され、電子・正札対を発
生する。第１のｐ ｉｆｆ域１０から伸びた空乏層は外
部バイアスを調整することによりＩｎＧａＡｓＰ層６中
には広がるが、モの下層のＩｎＧａＡｓＰ層７には到達
しない様にしておく、この樺にするとＩｎＧａＡｓＰｌ
１ｉ７中で、キャリアが発生ずる領域には電界がかから
な（なり、キャリアは拡散で移動する。−方、ＩｎＧａ
ＡｓＰ （１ｇ−１，５５μｒｎ）１１７よりもＩｎ
ＧａＡｓＰ （λｇ＝１゜３μｍ）層６の方が禁制帯
幅が広いためにＩｎＧａＡｓＰ層６とＩｎＧａＡｓＰ層
７の境界ではエネルギーバンド構造においてＲ壁が形成
される。そのためＩｒｌＧａＡｓＰ層７中で発生したキ
ャリアはこの障壁のため上層のＩｎＧａＡｓＰ Ｎ ｅ
中に進入することができない、従って、ｒｎＧａＡｓＰ
ｉｉ Ｔ中で発生したキャリアのうち正孔は拡散によ
りやがて第２のｐ ｆｉｌ域１１に到達する。 ＩｎＧ
ａＡｓＰ ＠ ７のキャリア濃度が充分に低い（例えば
〜ｌＸｌ０”Ｃｍ−’程度）と正札の横方向の拡散長は
数十μｍと長く、正孔のはεんとは第２のｐ ｆｉｆｆ
域１１へ到達する。この様にしてＩｎＧａＡｓＰ層７で
発生したキャリアのうち少数キャリ・アである正孔はｐ
ＳＭ域１１にほとんど捕らえられ、電極４．９間に起
電力を発生させる。
以上の原理によりλ−１，３μｍの信号は出力端０ＵＴ
Ｉへ、λ−１，５５μｍの信号は出力端０ＵＴ２−、そ
れぞれ街角され、この素子は波長多重受光素子として動
作する。
Ｉへ、λ−１，５５μｍの信号は出力端０ＵＴ２−、そ
れぞれ街角され、この素子は波長多重受光素子として動
作する。
また、第２図はさらに上記実施例による効果をより有効
なものεする本発明の第２の実施例による半導体受光素
子の構造を示しており、図において、第１図と同一符号
は同一部分を示し、ＩｒｌＧａＡｓＰ層（λｇ−１，３
ａｍ＞６とＩｎＧａＡｓＰ層（１ｇ−１，５５μｍ）７
の間に雨音よりも禁制帯幅の広いｎ−ＩｎＰ層２工を設
けたものである。この層２１の導入によりＩｒ１ＧａＡ
ｓＰ （λｇｘ１．３μｍ）層６とＩｎＧａＡｓＰ
（１ｇ−１，５５μｍ）ＪＩｆＴ間のエネルギーバン
ドにおける障壁がより大きくなり、ＩｎＧａＡｓＰ層６
とＩｎＧａＡｓＰ層７の各々に発生したキャリアの相互
進入を、より有効に防ぐことができる。
なものεする本発明の第２の実施例による半導体受光素
子の構造を示しており、図において、第１図と同一符号
は同一部分を示し、ＩｒｌＧａＡｓＰ層（λｇ−１，３
ａｍ＞６とＩｎＧａＡｓＰ層（１ｇ−１，５５μｍ）７
の間に雨音よりも禁制帯幅の広いｎ−ＩｎＰ層２工を設
けたものである。この層２１の導入によりＩｒ１ＧａＡ
ｓＰ （λｇｘ１．３μｍ）層６とＩｎＧａＡｓＰ
（１ｇ−１，５５μｍ）ＪＩｆＴ間のエネルギーバン
ドにおける障壁がより大きくなり、ＩｎＧａＡｓＰ層６
とＩｎＧａＡｓＰ層７の各々に発生したキャリアの相互
進入を、より有効に防ぐことができる。
なお、上記第１及び第２の実施例では、２種類の波長の
光を検知する半導体受光素子について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、複数種類の波長の
ものが混在した光をそれぞれの波長について検知するこ
とができる構造を提供できるものであり、例えば、３種
類の波長を検知する素子の構成は第３図に示すようにな
る。即ち、第３図は本発明の第３の実施例による半導体
受光素子の構成を示す図であり、図において、第１図と
同一符号は同一部分を示し、２２は波長λが１．５５μ
ｍよりも大きい入射光、２５は禁制帯幅がｎ” −Ｉｎ
ｎ Ｇａ＋１−ｘｉ Ａｓｙ Ｐ （＋’−ｙ） （
２ｇ−１，５５μｍ）Ｎ７よりも小さいｎ−−Ｉｎ、−
Ｇａ。−１＋ Ａｓ ｙＪ ｏ−ｙ・＋層、２４は基板
の表面からｎ” Ｉｒ１ｘ−Ｇａ （１−ｘ”） Ａ
ｓ ｙ＋＝ｐ （１−ｙ”）層２５に達するように形成
したｐ型の領域、２３はｐ型の領域２４の表面に形成し
たト型電極である０本構成における動作は上記実施例の
ものと同様であり、受光素子のｎ電極９は接地し、ｐ電
極３．４．２３はそれぞれ負にバイアスしてお白、第１
のｐ ６１域ｌＯから伸びた空乏層が外部バイアスを調
整することによりＩｎＧａＡｓＰ Ｎ ６中のみ？２ひ
ろがるようにしてお春、この状態で３種類の波長の光が
混在する入射光を考えた場合、λ＝１．３μｍの光はｎ
−−１ｎＰ ［５を透過し、丁ｎＧａＡｓＰ （λｇ
＝ｉ。
光を検知する半導体受光素子について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、複数種類の波長の
ものが混在した光をそれぞれの波長について検知するこ
とができる構造を提供できるものであり、例えば、３種
類の波長を検知する素子の構成は第３図に示すようにな
る。即ち、第３図は本発明の第３の実施例による半導体
受光素子の構成を示す図であり、図において、第１図と
同一符号は同一部分を示し、２２は波長λが１．５５μ
ｍよりも大きい入射光、２５は禁制帯幅がｎ” −Ｉｎ
ｎ Ｇａ＋１−ｘｉ Ａｓｙ Ｐ （＋’−ｙ） （
２ｇ−１，５５μｍ）Ｎ７よりも小さいｎ−−Ｉｎ、−
Ｇａ。−１＋ Ａｓ ｙＪ ｏ−ｙ・＋層、２４は基板
の表面からｎ” Ｉｒ１ｘ−Ｇａ （１−ｘ”） Ａ
ｓ ｙ＋＝ｐ （１−ｙ”）層２５に達するように形成
したｐ型の領域、２３はｐ型の領域２４の表面に形成し
たト型電極である０本構成における動作は上記実施例の
ものと同様であり、受光素子のｎ電極９は接地し、ｐ電
極３．４．２３はそれぞれ負にバイアスしてお白、第１
のｐ ６１域ｌＯから伸びた空乏層が外部バイアスを調
整することによりＩｎＧａＡｓＰ Ｎ ６中のみ？２ひ
ろがるようにしてお春、この状態で３種類の波長の光が
混在する入射光を考えた場合、λ＝１．３μｍの光はｎ
−−１ｎＰ ［５を透過し、丁ｎＧａＡｓＰ （λｇ
＝ｉ。
３μｍ）層６で吸収され、電子・正孔対を発生し、第１
のｐｉ電極、ｎ電極９間に起電力を生じる。
のｐｉ電極、ｎ電極９間に起電力を生じる。
また、λ−１，５５μｍの光はＩｒ＋Ｐ ｌｉ５ 、
ＩｎＧａＡｓＰ （１μｍ１゜３μｍ）ｌｉ６を透過し
てＮｎＧａＡｓＰ（２ｇ−１，５５μｍ）層７で吸収さ
れ、発性した正孔は拡散により第２のｐ ？ｆｌ域１１
に到達し、これにより電極４．９間に起電力が発生する
。さらに１１５５８ｍよりも大きい波長の光はＩｎＰ窓
層５． ！ｒ＋ＧａＡａＰ （２ｇ−１，３μｍ）層
６．及びＩｎＧａＡｓＰ （１μｍ１゜５５μｍ）Ｊ
ＩＩ７を透過し、ＩｎＧａＡｓＰ ｊＩ２５で吸収され
、ここで発生した正札は、Ｉｒ＋ＧａＡｓＰ層７とＩｎ
ＧａＡｓＰ層２５との間層形５されたヘテロ降壁により
上層のＩｒ＋ＧａＡｓＰ層７には行かずに拡散により第
３のｐ ｊＪ域２３に到達し・電極２３．９間のみに起
電力を発生させる。
ＩｎＧａＡｓＰ （１μｍ１゜３μｍ）ｌｉ６を透過し
てＮｎＧａＡｓＰ（２ｇ−１，５５μｍ）層７で吸収さ
れ、発性した正孔は拡散により第２のｐ ？ｆｌ域１１
に到達し、これにより電極４．９間に起電力が発生する
。さらに１１５５８ｍよりも大きい波長の光はＩｎＰ窓
層５． ！ｒ＋ＧａＡａＰ （２ｇ−１，３μｍ）層
６．及びＩｎＧａＡｓＰ （１μｍ１゜５５μｍ）Ｊ
ＩＩ７を透過し、ＩｎＧａＡｓＰ ｊＩ２５で吸収され
、ここで発生した正札は、Ｉｒ＋ＧａＡｓＰ層７とＩｎ
ＧａＡｓＰ層２５との間層形５されたヘテロ降壁により
上層のＩｒ＋ＧａＡｓＰ層７には行かずに拡散により第
３のｐ ｊＪ域２３に到達し・電極２３．９間のみに起
電力を発生させる。
以上のように、３種類の波長のものが混在するが入射さ
れる場合には、基板上に上層部にいくに従って禁制帯幅
が大きくなるような第１．第２゜及び第３のｎ −１ｎ
ＧａＡｓＰ Ｎを順次設け、集光領域に表面から第３半
導体層に至るようにｐ型領域を形成するとともに、それ
を囲むように順次、表面から第２の半導体層、及び表面
から第１の半導体層に至るようなＰ型領域をそれぞれ互
いに一定の間隔をもって設けた構成とし、各波長の光を
波長の大きい順に順次第１．第２．第３のｎ ＩｎＧ
ａＡｓＰ層で吸収して検知するようにしたので、入射光
に複数の波長が混在している場合においても容易に各波
長の光を検知することができるとともに、素子構造がブ
レーナであるので素子の製作が極めて簡単になる。
れる場合には、基板上に上層部にいくに従って禁制帯幅
が大きくなるような第１．第２゜及び第３のｎ −１ｎ
ＧａＡｓＰ Ｎを順次設け、集光領域に表面から第３半
導体層に至るようにｐ型領域を形成するとともに、それ
を囲むように順次、表面から第２の半導体層、及び表面
から第１の半導体層に至るようなＰ型領域をそれぞれ互
いに一定の間隔をもって設けた構成とし、各波長の光を
波長の大きい順に順次第１．第２．第３のｎ ＩｎＧ
ａＡｓＰ層で吸収して検知するようにしたので、入射光
に複数の波長が混在している場合においても容易に各波
長の光を検知することができるとともに、素子構造がブ
レーナであるので素子の製作が極めて簡単になる。
なお、上記第１ないし第３の実施例による半導体受光素
子においては、材料をＩｎＧａＡｓＰ系を例にとって説
明したが、これは、Ａ ｌＧａＡｓ、 Ａ ＲＧａＳ
ｂ。
子においては、材料をＩｎＧａＡｓＰ系を例にとって説
明したが、これは、Ａ ｌＧａＡｓ、 Ａ ＲＧａＳ
ｂ。
ＨｇＣｄＴｅ等受光素子−搬に用いられる材料いずれに
ついても適用できるものである。
ついても適用できるものである。
以上のように本発明によれば、上層になる屹従って吸収
波長が小さ（なるような禁制帯幅の異なる第１導、電型
の半導体層を複数層積層し、集光領域を含み、表面から
最玉屡■第ｉ導電型の半導体層に達するように第２導電
型の領域を設け、さ−９にそれを順次囲むようじ互いに
位置をすらしで表面から各層に達するよろに第２導電型
領域を設け、禁制帯幅の異なる層に別々の波長の光をそ
れぞれ吸収きせるようにしたので、複数種の波長のもの
が混在した光をからそれぞれの波長の光を容易に検知す
るこεができるとともに、素子構造がブレーナ型な′の
で他の素子とも整合性がよく、素、子の製作も容易にな
るという効果がある。また、各々の層で発生したキャリ
アのクロストークを層間のヘテｎ障壁で抑制するように
したので、信頼性の良い波長多重受光素子が得られる効
果がある。
波長が小さ（なるような禁制帯幅の異なる第１導、電型
の半導体層を複数層積層し、集光領域を含み、表面から
最玉屡■第ｉ導電型の半導体層に達するように第２導電
型の領域を設け、さ−９にそれを順次囲むようじ互いに
位置をすらしで表面から各層に達するよろに第２導電型
領域を設け、禁制帯幅の異なる層に別々の波長の光をそ
れぞれ吸収きせるようにしたので、複数種の波長のもの
が混在した光をからそれぞれの波長の光を容易に検知す
るこεができるとともに、素子構造がブレーナ型な′の
で他の素子とも整合性がよく、素、子の製作も容易にな
るという効果がある。また、各々の層で発生したキャリ
アのクロストークを層間のヘテｎ障壁で抑制するように
したので、信頼性の良い波長多重受光素子が得られる効
果がある。
第１図はこの発明の第１の実施例による半導体受光素子
の波長多重受光素子を示す断面図、第２図はこの発明の
第２の実施例による半導体蛍光素子の波長多重受光素子
を示す断面図、第３図はこの発明の第３の実施例による
半導体受光素子の波長多重受光素子を示す断面図、第４
図は従来の波長多重受光素子の断面図である。 図において、１は波長！−１，３μｍの入射光、２は波
長λ−１５５ａｍの入射光、３は第１のｐ電極、４は第
２のｐ電極、５はｎ−ＸｎＰ履、６はｎ −１ｎＧａＡ
ｓＰ （Ａ ｇ −１゜３ｚｚｒｎ）Ｎ、７はｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ （λｇ＝１．５５μｍ）Ｎ、８はｎ＝
Ｉｒ＋Ｐ基板、９はｎｔ極、１０は第１のｐ領域、１１
は第２のｐ領域、２１はｎ −ＪｎＰ Ｎ、 ２２は波
長よが１．５５μｍより大赤い波長の入射光、２３は第
３のｐ電極、２４は第３０Ｊ ｐ領域、２５はｎ−１ｎ
ＧａＡｓＰ （λｇ＞１．５５μｙｎ）１１である。 なお図中同一符号は岡−又は相当部分を示す。 第 図 上 平底 ２年 ５月よ１ 日 許 庁 長 官 殿 １゜ 事件の表示 特願平１−２１９９０３号 ２゜ 発明の名称 半導体受光素子 ６ ４゜ 補正をする者 事件との瀾係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名 称
（６０１）三菱電機株式会社代表者 志岐守哉
の波長多重受光素子を示す断面図、第２図はこの発明の
第２の実施例による半導体蛍光素子の波長多重受光素子
を示す断面図、第３図はこの発明の第３の実施例による
半導体受光素子の波長多重受光素子を示す断面図、第４
図は従来の波長多重受光素子の断面図である。 図において、１は波長！−１，３μｍの入射光、２は波
長λ−１５５ａｍの入射光、３は第１のｐ電極、４は第
２のｐ電極、５はｎ−ＸｎＰ履、６はｎ −１ｎＧａＡ
ｓＰ （Ａ ｇ −１゜３ｚｚｒｎ）Ｎ、７はｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ （λｇ＝１．５５μｍ）Ｎ、８はｎ＝
Ｉｒ＋Ｐ基板、９はｎｔ極、１０は第１のｐ領域、１１
は第２のｐ領域、２１はｎ −ＪｎＰ Ｎ、 ２２は波
長よが１．５５μｍより大赤い波長の入射光、２３は第
３のｐ電極、２４は第３０Ｊ ｐ領域、２５はｎ−１ｎ
ＧａＡｓＰ （λｇ＞１．５５μｙｎ）１１である。 なお図中同一符号は岡−又は相当部分を示す。 第 図 上 平底 ２年 ５月よ１ 日 許 庁 長 官 殿 １゜ 事件の表示 特願平１−２１９９０３号 ２゜ 発明の名称 半導体受光素子 ６ ４゜ 補正をする者 事件との瀾係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名 称
（６０１）三菱電機株式会社代表者 志岐守哉
Claims (1)
- （１）半導体基板と、 該半導体基板上に順次形成された、上層部にいくにつれ
順次禁制帯幅が大きくなる第１導電型の第１ないし第ｎ
（ｎ；ｎは２以上の整数）の半導体層と、 入射光が集光される領域を含み、表面より上記第ｎの半
導体層まで形成された第２導電型の第ｎの半導体領域と
、 それぞれ上記第ｎないし第２半導体領域を囲み、かつ、
それぞれ表面より第（ｎ−１）ないし第１の半導体層に
到達する様に形成された第２導電型の第（ｎ−１）ない
し第１の半導体領域とを含むことを特徴とする半導体受
光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1219903A JP2942285B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | 半導体受光素子 |
| US07/486,354 US5010381A (en) | 1989-08-24 | 1990-02-28 | Semiconductor light receiving element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1219903A JP2942285B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | 半導体受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0382084A true JPH0382084A (ja) | 1991-04-08 |
| JP2942285B2 JP2942285B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=16742839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1219903A Expired - Lifetime JP2942285B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | 半導体受光素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5010381A (ja) |
| JP (1) | JP2942285B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002083995A (ja) * | 2000-07-27 | 2002-03-22 | Aeg Infrarot-Module Gmbh | 多波長フォトダイオード |
| WO2022202006A1 (ja) * | 2021-03-25 | 2022-09-29 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光電変換素子及びその製造方法並びに撮像装置 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5185272A (en) * | 1990-04-16 | 1993-02-09 | Fujitsu Limited | Method of producing semiconductor device having light receiving element with capacitance |
| JP2560562B2 (ja) * | 1991-04-30 | 1996-12-04 | 住友化学工業株式会社 | エピタキシャル成長化合物半導体結晶 |
| US5298771A (en) * | 1992-11-09 | 1994-03-29 | Xerox Corporation | Color imaging charge-coupled array with photosensitive layers in potential wells |
| US5378916A (en) * | 1993-02-17 | 1995-01-03 | Xerox Corporation | Color imaging charge-coupled array with multiple photosensitive regions |
| JPH06260552A (ja) * | 1993-03-09 | 1994-09-16 | Mitsubishi Electric Corp | 化合物半導体装置の素子分離方法、及び化合物半導体装置 |
| US5610405A (en) * | 1993-03-24 | 1997-03-11 | Semiconductor Energy Laboratory, Co., Ltd. | Electronic device for measuring light properties |
| US5457331A (en) * | 1993-04-08 | 1995-10-10 | Santa Barbara Research Center | Dual-band infrared radiation detector optimized for fabrication in compositionally graded HgCdTe |
| US5592124A (en) * | 1995-06-26 | 1997-01-07 | Burr-Brown Corporation | Integrated photodiode/transimpedance amplifier |
| JP3484962B2 (ja) * | 1997-12-09 | 2004-01-06 | 住友電気工業株式会社 | 受光素子 |
| US6465860B2 (en) * | 1998-09-01 | 2002-10-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Multi-wavelength semiconductor image sensor and method of manufacturing the same |
| EP1115161A4 (en) * | 1998-09-18 | 2001-12-05 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | SEMICONDUCTOR PHOTODETECTOR |
| US6236508B1 (en) * | 1999-03-03 | 2001-05-22 | The Boeing Company | Multicolor detector and focal plane array using diffractive lenses |
| US7463562B2 (en) * | 2003-04-30 | 2008-12-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of recording temporary defect list on write-once recording medium, method of reproducing the temporary defect list, recording and/or reproducing apparatus, and the write-once recording medium |
| US7501631B2 (en) * | 2005-10-07 | 2009-03-10 | Schick Technologies, Inc. | Shielding an imaging array from X-ray noise |
| US8216134B2 (en) | 2007-12-12 | 2012-07-10 | Medtronic, Inc. | Implantable optical sensor and method for manufacture |
| US8290557B2 (en) * | 2007-12-12 | 2012-10-16 | Medtronic, Inc. | Implantable optical sensor and method for use |
| US8165676B2 (en) | 2007-12-21 | 2012-04-24 | Medtronic, Inc. | Optical sensor and method for detecting a patient condition |
| EP2389639B1 (en) * | 2009-01-22 | 2013-07-03 | Medtronic, Inc | Co-location of emitters and detectors and method of operation |
| WO2011093914A1 (en) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | Medtronic, Inc. | Optical sensor for medical device |
| EP3658962A4 (en) * | 2017-07-26 | 2021-02-17 | Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. | RADIATION DETECTOR AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF |
| JP2022084037A (ja) * | 2020-11-26 | 2022-06-07 | エイブリック株式会社 | 受光素子、光検出装置、及び光検出方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5928391A (ja) * | 1982-08-10 | 1984-02-15 | Nec Corp | ヘテロ接合形光検出器 |
| JPS6016474A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-28 | Nec Corp | ヘテロ多重接合型光検出器 |
| US4651187A (en) * | 1984-03-22 | 1987-03-17 | Nec Corporation | Avalanche photodiode |
| US4857982A (en) * | 1988-01-06 | 1989-08-15 | University Of Southern California | Avalanche photodiode with floating guard ring |
-
1989
- 1989-08-24 JP JP1219903A patent/JP2942285B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-02-28 US US07/486,354 patent/US5010381A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002083995A (ja) * | 2000-07-27 | 2002-03-22 | Aeg Infrarot-Module Gmbh | 多波長フォトダイオード |
| WO2022202006A1 (ja) * | 2021-03-25 | 2022-09-29 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光電変換素子及びその製造方法並びに撮像装置 |
| JPWO2022202006A1 (ja) * | 2021-03-25 | 2022-09-29 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2942285B2 (ja) | 1999-08-30 |
| US5010381A (en) | 1991-04-23 |
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