JPH0434984A - ガリウム砒素とゲルマニウムとからなるフォトトランジスタ - Google Patents
ガリウム砒素とゲルマニウムとからなるフォトトランジスタInfo
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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〕
本発明はへテロ接合構造フォトトランジスタおよびそれ
らを用いた光電子集積回路に関するものである。
らを用いた光電子集積回路に関するものである。
石英ファイバを用いた光通信においては、ファイバ中の
伝播損失の少ない長波長帯（λ＝１〜１６μｍ）が用い
られる。
伝播損失の少ない長波長帯（λ＝１〜１６μｍ）が用い
られる。
これに適した受光素子としてゲルマニウム（Ｇｅ）やイ
ンジウムガリウム砒素（Ｉ ｎＧａＡｓ）などのＰＮダ
イオード、Ｆ’ＩＮダイオードやフォトトランジスタな
どが用いられている。
ンジウムガリウム砒素（Ｉ ｎＧａＡｓ）などのＰＮダ
イオード、Ｆ’ＩＮダイオードやフォトトランジスタな
どが用いられている。
従来技術によるフォトトランジスタとして、ＡＰ Ｌ
（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ
） ｖｏｌ、４ｇ、ｎｏ、７、ｐｐ、４８４−４８６の
内容を紹介する。
（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ
） ｖｏｌ、４ｇ、ｎｏ、７、ｐｐ、４８４−４８６の
内容を紹介する。
第３図に示すように、Ｐ型Ｇｅ基板３の上にＮ型Ｇｅベ
ース層７ｂ、Ｐ型ＧａＡｓエミッタ層８が形成され、Ｐ
型ＧａＡｓエミッタ層８の上に金と亜鉛とからなる電極
１１、基板３の裏面にインジウムからなる電極１０が形
成されている。
ース層７ｂ、Ｐ型ＧａＡｓエミッタ層８が形成され、Ｐ
型ＧａＡｓエミッタ層８の上に金と亜鉛とからなる電極
１１、基板３の裏面にインジウムからなる電極１０が形
成されている。
受光部１１から入射した長波長帯の光は、Ｎ型Ｇｅベー
ス層７ｂ、Ｎ型Ｇｅベース層７ｂとＰ型Ｇｅ基板３との
間にできる空乏層１２、およびＰ型Ｇｅ基板３の一部で
吸収されて電子−正孔対が生成する。
ス層７ｂ、Ｎ型Ｇｅベース層７ｂとＰ型Ｇｅ基板３との
間にできる空乏層１２、およびＰ型Ｇｅ基板３の一部で
吸収されて電子−正孔対が生成する。
Ｎ型Ｇｅベース層７ｂに過剰に誘起した電子により、Ｐ
型ＧａＡｓエミッタ層８からＮ型Ｇｅベース層７ｂに正
孔が注入する。
型ＧａＡｓエミッタ層８からＮ型Ｇｅベース層７ｂに正
孔が注入する。
電極９．１０間にバイアス電圧を印加することにより、
入射光によって誘起しな正孔と、Ｐｇ！ＧａＡｓエミッ
タ層８から注入した正孔とが、電極１０に流れて光の検
出が可能になる。
入射光によって誘起しな正孔と、Ｐｇ！ＧａＡｓエミッ
タ層８から注入した正孔とが、電極１０に流れて光の検
出が可能になる。
Ｇｅのような元素半導体（ｎｏｎ ｐｏｌａｒ ）
の上に、ＧａＡｓのような化合物半導体（ｐｏｌａｒ
）をエピタキシャル成長させて、ヘテロ構造を形成する
と、「ジャーナル・オブ・クリスタル・グロース（Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｕｔｈ ）
Ｊ ＶＯｌ、８１．１９８７、ＰＰ、１９３−２０４
に述べられているように、ＡＰＤｓ （ａｎｔｉｐｈａ
ｓｅ ｄｏｍａｉｎｓ ）という逆位置原子の結晶欠陥
が界面に発生することが知られている。
の上に、ＧａＡｓのような化合物半導体（ｐｏｌａｒ
）をエピタキシャル成長させて、ヘテロ構造を形成する
と、「ジャーナル・オブ・クリスタル・グロース（Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｕｔｈ ）
Ｊ ＶＯｌ、８１．１９８７、ＰＰ、１９３−２０４
に述べられているように、ＡＰＤｓ （ａｎｔｉｐｈａ
ｓｅ ｄｏｍａｉｎｓ ）という逆位置原子の結晶欠陥
が界面に発生することが知られている。
ＧｅとＡｓとが強力な結合を形成するために、最初はＧ
ａが結合することができなくて、Ａｓのみが連続した界
面が形成されるためである。
ａが結合することができなくて、Ａｓのみが連続した界
面が形成されるためである。
第３図において、Ｎ型Ｇｅベース層７ｂ中の生成した電
子−正孔対のうち、電子はＰ型ＧａＡｓエミッタ層８中
の正孔と、欠陥によって生じた界面準位を介して再結合
してし腋い、Ｐ型ＧａＡｓエミッタ層８中の正孔をＮ型
Ｇｅベース層７ｂ中に注入する機能が低下する。
子−正孔対のうち、電子はＰ型ＧａＡｓエミッタ層８中
の正孔と、欠陥によって生じた界面準位を介して再結合
してし腋い、Ｐ型ＧａＡｓエミッタ層８中の正孔をＮ型
Ｇｅベース層７ｂ中に注入する機能が低下する。
そのため光を電流に変換する効率が低下するという問題
があった。
があった。
また単一半導体基板上で光の信号を受信して、電流に変
換して、電子回路により信号処理する、光電子集積回路
を構成することは、集積化技術の蓄積が乏しいＧｅ基板
では難しかった。
換して、電子回路により信号処理する、光電子集積回路
を構成することは、集積化技術の蓄積が乏しいＧｅ基板
では難しかった。
本発明のフォトトランジスタは、ガリウム砒素基板の表
面上に第１導電型ガリウム砒素層、逆導電型のゲルマニ
ウム層、第１導電型ゲルマニウム層を順次形成し、前記
ガリウム砒素基板裏面または前記第１導電型ゲルマニウ
ム層表面を受光部としている。
面上に第１導電型ガリウム砒素層、逆導電型のゲルマニ
ウム層、第１導電型ゲルマニウム層を順次形成し、前記
ガリウム砒素基板裏面または前記第１導電型ゲルマニウ
ム層表面を受光部としている。
従来例とは逆にＧａＡｓ上のＧｅ成長においては、ＡＰ
Ｄｓによる結晶欠陥が発生しないことが知られている。
Ｄｓによる結晶欠陥が発生しないことが知られている。
しかしながらＧａＡｓ上のＧｅ成長においてはＧｅ中へ
のＧａの拡散、あるいはＡｓの拡散が進行し、不純物分
布９制御が難しいという問題があった。
のＧａの拡散、あるいはＡｓの拡散が進行し、不純物分
布９制御が難しいという問題があった。
本発明者が著者の一人として「ジャーナル・オブ・クリ
スタル・グロース（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔ
ａｌＧｒｏｕｔｈ ） Ｊ ｖｏｌ、９５．ＰＰ、４２
１−４２４に記述したように、ＧａＡｓ基板上のＧａＡ
ｓやＧｅの連続的な分子線エピタキシャル成長において
、Ｇ’ｅ成長前のＧａＡｓ表面をＧａリッチ（過剰）に
するか、Ａｓリッチにするかによって、つづいて成長す
るＧｅの導電型（Ｎ型か、Ｐ型か）を制御することがで
きる。
スタル・グロース（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔ
ａｌＧｒｏｕｔｈ ） Ｊ ｖｏｌ、９５．ＰＰ、４２
１−４２４に記述したように、ＧａＡｓ基板上のＧａＡ
ｓやＧｅの連続的な分子線エピタキシャル成長において
、Ｇ’ｅ成長前のＧａＡｓ表面をＧａリッチ（過剰）に
するか、Ａｓリッチにするかによって、つづいて成長す
るＧｅの導電型（Ｎ型か、Ｐ型か）を制御することがで
きる。
こうして分子線エピタキシャル成長法により、ＧａＡｓ
基板上にＧａＡｓとＧｅとのへテロ接合を形成したフォ
トランジスタの製作が可能になった。
基板上にＧａＡｓとＧｅとのへテロ接合を形成したフォ
トランジスタの製作が可能になった。
本発明の第１の実施例について、第１図を参照して説明
する。
する。
Ｎ型ＧａＡｓ基板１の上にＮ型ＧａＡｓエミツタ層４、
Ｐ型Ｇｅベース層５、Ｎ型Ｇｅコレクタ層７ａが設けら
れている。
Ｐ型Ｇｅベース層５、Ｎ型Ｇｅコレクタ層７ａが設けら
れている。
さらにＮ型ＧａＡｓ基板１の裏面に金、ゲルマニウム、
ニッケルからなる電極９が形成されている。
ニッケルからなる電極９が形成されている。
Ｎ型Ｇｅコレクタ層７ａにはアルミニウムからなる電極
１０が形成されている。
１０が形成されている。
円形の開口である受光部１１から入射した長波長帯の光
は、バンドギャップの大きなＧａＡｓでは吸収されず、
Ｐ型Ｇｅベース層５およびＰ型Ｇｅベース層５とＮ型Ｇ
ｅ層コレクタ７ａとの間に生じた空乏層で吸収され、一
部はＮ型Ｇｅコレクタ層７ａで吸収され、電子−正孔対
を作る。
は、バンドギャップの大きなＧａＡｓでは吸収されず、
Ｐ型Ｇｅベース層５およびＰ型Ｇｅベース層５とＮ型Ｇ
ｅ層コレクタ７ａとの間に生じた空乏層で吸収され、一
部はＮ型Ｇｅコレクタ層７ａで吸収され、電子−正孔対
を作る。
電極９と電極１０との間にバイアス電圧を印加すること
により、正孔はＰ型Ｇｅベース層５に向って流れて蓄積
することにより、Ｎ型ＧａＡｓエミツタ層４からＰ型Ｇ
ｅベース層５への電子の注入を誘起する。
により、正孔はＰ型Ｇｅベース層５に向って流れて蓄積
することにより、Ｎ型ＧａＡｓエミツタ層４からＰ型Ｇ
ｅベース層５への電子の注入を誘起する。
Ｎ型ＧａＡｓエミツタ層４から注入した電子と光の吸収
によって生成した電子とは、Ｎ型Ｇｅコレクタ層７ａを
通って電極１０に流れて光の検出が可能になる。
によって生成した電子とは、Ｎ型Ｇｅコレクタ層７ａを
通って電極１０に流れて光の検出が可能になる。
つぎに本発明の第２の実施例について、第２図を参照し
て説明する。
て説明する。
半絶縁性ＧａＡｓ基板２の上にＮ型ＧａＡｓエミツタ層
４、Ｐ型Ｇｅベース層５、アンドープＧｅ層６、Ｎ型Ｇ
ｅコレクタ層７ａが設けられている。
４、Ｐ型Ｇｅベース層５、アンドープＧｅ層６、Ｎ型Ｇ
ｅコレクタ層７ａが設けられている。
さらにＮ型ＧａＡｓ層コレクタ７ａの上には金・ゲルマ
ニウム・ニッケルからなる電極９が形成されている。
ニウム・ニッケルからなる電極９が形成されている。
Ｎ型Ｇｅ層コレクタ７ａの上にはアルミニウムからなる
電極１０が形成されている。
電極１０が形成されている。
円形の開口である受光部１１から入射した長波長帯の光
は、Ｎ型Ｇｅコレクタ層７ａ、アンドープＧｅ層６、Ｐ
型Ｇｅベース層５で吸収され、電子−正孔対を作る。
は、Ｎ型Ｇｅコレクタ層７ａ、アンドープＧｅ層６、Ｐ
型Ｇｅベース層５で吸収され、電子−正孔対を作る。
電極１０と電極９との間にバイアス電圧を印加すること
により、正孔はＰ型Ｇｅベース層５に向って流れて蓄積
することにより、Ｎ型ＧａＡｓエミツタ層４からＰ型Ｇ
ｅベース層５への電子の注入を誘起する。
により、正孔はＰ型Ｇｅベース層５に向って流れて蓄積
することにより、Ｎ型ＧａＡｓエミツタ層４からＰ型Ｇ
ｅベース層５への電子の注入を誘起する。
Ｎ型ＧａＡｓエミツタ層４から注入した電子と光の吸収
によって生成した電子とはＮ型Ｇｅコレクタ層７ａを通
って電極１０に流れて光の検出が可能になる。
によって生成した電子とはＮ型Ｇｅコレクタ層７ａを通
って電極１０に流れて光の検出が可能になる。
アンドープＧｅ層６を設けることにより、電界が印加さ
れる領域がＰ型Ｇｅベース層５とＮ型Ｇｅエミツタ層４
との空乏層１２だけでなく、アンドープＧｅ層６にも及
んでおり、生成した電子−正孔対が電界によって高速で
掃引される。
れる領域がＰ型Ｇｅベース層５とＮ型Ｇｅエミツタ層４
との空乏層１２だけでなく、アンドープＧｅ層６にも及
んでおり、生成した電子−正孔対が電界によって高速で
掃引される。
アンドープＧｅ層６の膜厚を適切に制御することにより
、入射光の大部分が電界の印加された領域で吸収され、
しかも生成した電子・正孔対が短かい走行時間で電極１
０に到達する。
、入射光の大部分が電界の印加された領域で吸収され、
しかも生成した電子・正孔対が短かい走行時間で電極１
０に到達する。
こうして超高速で、高効率なフォトトランジスタを実現
することができる。
することができる。
ＧａＡｓの上にＧｅをエピタキシャル成長するので、Ｇ
ａＡｓ−Ｇｅヘテロ接合界面にＡＰＤ ｓに起因する結
晶欠陥が生じない。
ａＡｓ−Ｇｅヘテロ接合界面にＡＰＤ ｓに起因する結
晶欠陥が生じない。
界面結晶欠陥を介した電子と正孔との再結合が生じない
ので、光信号を電気信号に変換する効率の低下がない。
ので、光信号を電気信号に変換する効率の低下がない。
またＧａＡｓ基板上にフォトトランジスタが形成されて
いるので、同一基板上に複数のバイポーラトランジスタ
や金属ショットキ障壁電界効果トランジスタなどを形成
することにより、光電子集積回路を実現することができ
る。
いるので、同一基板上に複数のバイポーラトランジスタ
や金属ショットキ障壁電界効果トランジスタなどを形成
することにより、光電子集積回路を実現することができ
る。
第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す断面図、第３図は従来技術
によるＧａＡｓとＧｅとからなるフォトトランジスタの
断面図である。 １・・・Ｎ型ＧａＡｓ基板、２・・・半絶縁性ＧａＡｓ
基板、３・・・Ｐ型Ｇｅ基板、４・・・Ｎ型ＧａＡｓエ
ミツタ層、５・・・Ｐ型Ｇｅベース層、６・・・アンド
ープＧｅ層、７ａ・・・Ｎ型Ｇｅコレクタ層、７ｂ・・
・Ｎ型Ｇｅベース層、８・・・Ｐ型ＧａＡｓエミッタ層
、９・・・電極、１０・・・電極、１１・・・受光部、
１２・・・空乏層。
本発明の第２の実施例を示す断面図、第３図は従来技術
によるＧａＡｓとＧｅとからなるフォトトランジスタの
断面図である。 １・・・Ｎ型ＧａＡｓ基板、２・・・半絶縁性ＧａＡｓ
基板、３・・・Ｐ型Ｇｅ基板、４・・・Ｎ型ＧａＡｓエ
ミツタ層、５・・・Ｐ型Ｇｅベース層、６・・・アンド
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・Ｎ型Ｇｅベース層、８・・・Ｐ型ＧａＡｓエミッタ層
、９・・・電極、１０・・・電極、１１・・・受光部、
１２・・・空乏層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ガリウム砒素基板の表面上に第１導電型ガリウム砒
素層、逆導電型のゲルマニウム層、第１導電型のゲルマ
ニウム層を順次形成し、前記ガリウム砒素基板裏面と前
記第１導電型ゲルマニウム層表面とのうち１つを受光部
とすることを特徴とするフォトトランジスタ。 ２、ガリウム砒素基板の表面上に第１導電型ガリウム砒
素層、逆導電型のゲルマニウム層、アンドープのゲルマ
ニウム層、第１導電型ゲルマニウム層を順次形成し、前
記ガリウム砒素基板裏面と前記第１導電型ゲルマニウム
層表面とのうち１つを受光部とすることを特徴とするフ
ォトトランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2140695A JP2671562B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | ガリウム砒素とゲルマニウムとからなるフォトトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2140695A JP2671562B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | ガリウム砒素とゲルマニウムとからなるフォトトランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434984A true JPH0434984A (ja) | 1992-02-05 |
| JP2671562B2 JP2671562B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=15274599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2140695A Expired - Fee Related JP2671562B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | ガリウム砒素とゲルマニウムとからなるフォトトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2671562B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04112675U (ja) * | 1991-03-22 | 1992-09-30 | 株式会社資生堂 | 芳香保持部を有する飾部材を具えたキイホルダ |
| CN115084308A (zh) * | 2021-03-15 | 2022-09-20 | 中国科学院物理研究所 | 锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构及其制法和应用 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109686804B (zh) * | 2018-12-27 | 2020-07-28 | 苏州苏纳光电有限公司 | InGaAs探测器芯片及其制备方法 |
-
1990
- 1990-05-30 JP JP2140695A patent/JP2671562B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04112675U (ja) * | 1991-03-22 | 1992-09-30 | 株式会社資生堂 | 芳香保持部を有する飾部材を具えたキイホルダ |
| CN115084308A (zh) * | 2021-03-15 | 2022-09-20 | 中国科学院物理研究所 | 锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构及其制法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2671562B2 (ja) | 1997-10-29 |
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