JPH0582830A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JPH0582830A JPH0582830A JP3242077A JP24207791A JPH0582830A JP H0582830 A JPH0582830 A JP H0582830A JP 3242077 A JP3242077 A JP 3242077A JP 24207791 A JP24207791 A JP 24207791A JP H0582830 A JPH0582830 A JP H0582830A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は半導体受光素子に係わり, 特に１μ
ｍ帯光通信に用いるのに好適なInGaAs APDの構造に関
し, 暗電流を低減することを目的とする。 【構成】 受光部にリング状のガードリングを有するア
バランシェ型フォト・ダイオードにおいて,リング状の
電極の内周が該ガードリングの内周と一致するように,
該リング状の電極が設けられてなるように構成する。
ｍ帯光通信に用いるのに好適なInGaAs APDの構造に関
し, 暗電流を低減することを目的とする。 【構成】 受光部にリング状のガードリングを有するア
バランシェ型フォト・ダイオードにおいて,リング状の
電極の内周が該ガードリングの内周と一致するように,
該リング状の電極が設けられてなるように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，半導体受光素子に係わ
り, 特に１μｍ帯光通信に用いるのに好適なインジウム
・ガリウム・砒素系アバランシェ型フォト・ダイオード
（InGaAs APD:Avalanche PhotoDiode) の構造に関す
る。
り, 特に１μｍ帯光通信に用いるのに好適なインジウム
・ガリウム・砒素系アバランシェ型フォト・ダイオード
（InGaAs APD:Avalanche PhotoDiode) の構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来例の説明図である。図におい
て，１はｐ+ -InP層, ２はガードリング，３はｎ-InP増
倍層, ４はｎ + InP 層, ５はｎ−InP 層, ６はｎ−InP
層, ７はｎ−InGaAs光吸収層, ８はｎ + InP バッファ
層, ９はｎ+ InP 基板，10はAu／AuZn電極, 11はパッシ
ベーション膜, 12は反射防止膜, 13はAu／AuGe電極であ
る。
て，１はｐ+ -InP層, ２はガードリング，３はｎ-InP増
倍層, ４はｎ + InP 層, ５はｎ−InP 層, ６はｎ−InP
層, ７はｎ−InGaAs光吸収層, ８はｎ + InP バッファ
層, ９はｎ+ InP 基板，10はAu／AuZn電極, 11はパッシ
ベーション膜, 12は反射防止膜, 13はAu／AuGe電極であ
る。
【０００３】InGaAs APDの一般的な構造の主要部断面図
を図３（ａ）に示す。リング状の電極10の内側に光信号
は入射する。入射した光信号は, 光吸収層７で吸収さ
れ, 信号の大きさに応じてキャリアを発生する。このキ
ャリアは光吸収層７に印加されている電界によってｎ-I
nP層６及びｎ+ -InP層４を通ってn-InP増倍層３に注入
される。
を図３（ａ）に示す。リング状の電極10の内側に光信号
は入射する。入射した光信号は, 光吸収層７で吸収さ
れ, 信号の大きさに応じてキャリアを発生する。このキ
ャリアは光吸収層７に印加されている電界によってｎ-I
nP層６及びｎ+ -InP層４を通ってn-InP増倍層３に注入
される。
【０００４】注入されたキャリアは増倍層３内で増倍さ
れｐ+ -InP１及び電極10を通して外部に取り出される。
キャリアを増倍するため, n-InP 増倍層３には高電界が
印加されている。この素子の動作時に，素子に印加され
ている典型的な電界分布を図３（ｂ）に示す。
れｐ+ -InP１及び電極10を通して外部に取り出される。
キャリアを増倍するため, n-InP 増倍層３には高電界が
印加されている。この素子の動作時に，素子に印加され
ている典型的な電界分布を図３（ｂ）に示す。
【０００５】図に示すように，通常, 電極10はガードリ
ングの内側に設けられている。
ングの内側に設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】受光素子において, 光
信号が無くても流れる電流, いわゆる暗電流は雑音の原
因となり受信感度を低下させるため, できるだけ小さい
事か要求される。
信号が無くても流れる電流, いわゆる暗電流は雑音の原
因となり受信感度を低下させるため, できるだけ小さい
事か要求される。
【０００７】しかし, 上記の APDでは, 暗電流が数十ｎ
Ａと大きいことが問題となっている。暗電流の主な原因
は，増倍層３及び光吸収層７中に存在する欠陥準位であ
る。本発明は，以上の点を鑑み，暗電流を低減すること
を目的として提供されるものである。
Ａと大きいことが問題となっている。暗電流の主な原因
は，増倍層３及び光吸収層７中に存在する欠陥準位であ
る。本発明は，以上の点を鑑み，暗電流を低減すること
を目的として提供されるものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。図において，１はｐ+ -InP層, ２はガードリ
ング，３はｎ-InP増倍層, ４はｎ + InP 層, ５はｎ−In
P 層, ６はｎ−InP 層, ７はｎ−InGaAs光吸収層, ８は
ｎ + InP バッファ層, ９はｎ+ InP 基板，10はAu／AuZn
電極, 11はパッシベーション膜, 12は反射防止膜, 13は
Au／AuGe電極である。
図である。図において，１はｐ+ -InP層, ２はガードリ
ング，３はｎ-InP増倍層, ４はｎ + InP 層, ５はｎ−In
P 層, ６はｎ−InP 層, ７はｎ−InGaAs光吸収層, ８は
ｎ + InP バッファ層, ９はｎ+ InP 基板，10はAu／AuZn
電極, 11はパッシベーション膜, 12は反射防止膜, 13は
Au／AuGe電極である。
【０００９】上記の問題点を解決する手段として，基本
的には，リング状の電極の内周を，ガードリングの内周
と一致するような構造にすれば良い。即ち，本発明の目
的は，受光部にリング状のガードリングを有するアバラ
ンシェ型フォト・ダイオードにおいて,リング状の電極
の内周が該ガードリングの内周と一致するように, 該リ
ング状の電極が設けられてなることにより達成される。
的には，リング状の電極の内周を，ガードリングの内周
と一致するような構造にすれば良い。即ち，本発明の目
的は，受光部にリング状のガードリングを有するアバラ
ンシェ型フォト・ダイオードにおいて,リング状の電極
の内周が該ガードリングの内周と一致するように, 該リ
ング状の電極が設けられてなることにより達成される。
【００１０】
【作用】この系における暗電流は, 主に次の二つの成分
が支配している。即ち, 高電界が印加されている InP増
倍層３中の欠陥準位による暗電流(Id1)と光吸収層７中
の欠陥準位による暗電流(Id2) である。
が支配している。即ち, 高電界が印加されている InP増
倍層３中の欠陥準位による暗電流(Id1)と光吸収層７中
の欠陥準位による暗電流(Id2) である。
【００１１】これらの電流はそれぞれ次式で示すよう
に, それぞれの面積（Ｓ1 及びＳ2) ,層厚 (Ｌ1 及びＬ
2) ,欠陥準位濃度 (ＮT1及びＮT2) に比例する。 Ｉd1∝ｑＳ1 Ｌ1 ＮT1， Ｉd2∝ｑＳ2 Ｌ2 ＮT2 ここで，ｑは電子の単位電荷である。
に, それぞれの面積（Ｓ1 及びＳ2) ,層厚 (Ｌ1 及びＬ
2) ,欠陥準位濃度 (ＮT1及びＮT2) に比例する。 Ｉd1∝ｑＳ1 Ｌ1 ＮT1， Ｉd2∝ｑＳ2 Ｌ2 ＮT2 ここで，ｑは電子の単位電荷である。
【００１２】本発明は，Ｓ1 を低減することができ，暗
電流を低減する効果がある。
電流を低減する効果がある。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の原理説明図兼一実施例の説明
図, 図２は光吸収層中の欠陥準位濃度と暗電流との関係
図である。
図, 図２は光吸収層中の欠陥準位濃度と暗電流との関係
図である。
【００１４】図１に示すように，ｎ+ −InP 基板９上に
ＭＯＶＰＥ( Metal Organic VaporPhase Epitaxy ) 法
を用いて厚さ１μｍのｎ+ −InP バッファ層８，2.4 μ
ｍのｎ−InGaAs光吸収層７，0.5 μｍのｎ+ −InP 層
４，３μｍのｎ−InP 層５を順に成長する。
ＭＯＶＰＥ( Metal Organic VaporPhase Epitaxy ) 法
を用いて厚さ１μｍのｎ+ −InP バッファ層８，2.4 μ
ｍのｎ−InGaAs光吸収層７，0.5 μｍのｎ+ −InP 層
４，３μｍのｎ−InP 層５を順に成長する。
【００１５】ガードリング２はリング状にベリリウム
（Be) をイオン注入して作成する。この時, ガードリン
グ2 の内周が受光径, 例えば50μｍに一致するようにし
ておく。
（Be) をイオン注入して作成する。この時, ガードリン
グ2 の内周が受光径, 例えば50μｍに一致するようにし
ておく。
【００１６】ｐ＋層１は，亜鉛(Zn)或いはカドミウム(C
d)の選択拡散により作成され，0.2μｍのｎ−InP 層３
が増倍層となる。次に，図示するようにガードリング２
上，内径がガードリングと同じであり，幅５μｍ程度の
リング状の穴を残して資料表面に窒化シリコン(Si3N4）
膜をプラズマＣＶＤ法により 0.2μｍ程度堆積する。
d)の選択拡散により作成され，0.2μｍのｎ−InP 層３
が増倍層となる。次に，図示するようにガードリング２
上，内径がガードリングと同じであり，幅５μｍ程度の
リング状の穴を残して資料表面に窒化シリコン(Si3N4）
膜をプラズマＣＶＤ法により 0.2μｍ程度堆積する。
【００１７】その後, 上述した穴にAuZn及びAu膜を真空
蒸着して電極とする。そして，資料の下面には金・ゲル
マニウム(AuGe)と金(Au)とを真空蒸着して電極とする。
蒸着して電極とする。そして，資料の下面には金・ゲル
マニウム(AuGe)と金(Au)とを真空蒸着して電極とする。
【００１８】図２に光吸収層７中の欠陥準位濃度ＮT と
暗電流Ｉd との関係を示す。増倍層３中の欠陥準位濃度
ＮT1は 1.5Ｘ1013cm-3である。ＮT2の減少と共に暗電流
は減少するが，ＮT2が５Ｘ1011cm-3程度以下になるとＮ
T1による暗電流が支配的になるわけである。
暗電流Ｉd との関係を示す。増倍層３中の欠陥準位濃度
ＮT1は 1.5Ｘ1013cm-3である。ＮT2の減少と共に暗電流
は減少するが，ＮT2が５Ｘ1011cm-3程度以下になるとＮ
T1による暗電流が支配的になるわけである。
【００１９】現在，ＮT2は５Ｘ1011cm-3程度まで低減す
ることができており，現状の暗電流はＮT1が支配してい
る。従って，Ｓ1 を低減することが暗電流の低減に有効
なことが判る。
ることができており，現状の暗電流はＮT1が支配してい
る。従って，Ｓ1 を低減することが暗電流の低減に有効
なことが判る。
【００２０】受光径50μｍの素子の場合, 本発明によ
り，Ｓ1は30％程度低減でき，暗電流も30％程度低減す
ることができる。
り，Ｓ1は30％程度低減でき，暗電流も30％程度低減す
ることができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば，暗電流を支配している
領域の面積を低減することができ，雑音の原因となる暗
電流を低減でき，受光素子の性能向上に寄与するところ
が大きい。
領域の面積を低減することができ，雑音の原因となる暗
電流を低減でき，受光素子の性能向上に寄与するところ
が大きい。
【図１】 本発明の原理説明図
【図２】 光吸収層中の欠陥準位濃度と暗電流との相関
図
図
【図３】 従来例の説明図
１ ｐ+ InP 層 ２ ガードリング ３ ｎ-InP増倍層 ４ ｎ+ InP 層 ５ ｎ−InP 層 ６ ｎ−InP 層 ７ ｎ−InGaAs光吸収層 ８ ｎ+ InP バッファ層 ９ ｎ+ InP 基板 10 Au／AuZn電極 11 パッシベーション膜 12 反射防止膜 13 Au／AuGe電極
Claims (1)
- 【請求項１】 受光部にリング状のガードリングを有す
るアバランシェ型フォト・ダイオードにおいて, リング状の電極の内周が該ガードリングの内周と一致す
るように, 該リング状の電極が設けられてなることを特
徴とする半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3242077A JPH0582830A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3242077A JPH0582830A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582830A true JPH0582830A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17083945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3242077A Withdrawn JPH0582830A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582830A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6693337B2 (en) * | 2000-12-19 | 2004-02-17 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor photodetection device |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP3242077A patent/JPH0582830A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6693337B2 (en) * | 2000-12-19 | 2004-02-17 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor photodetection device |
| US6924541B2 (en) | 2000-12-19 | 2005-08-02 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor photodetection device |
| US7091527B2 (en) | 2000-12-19 | 2006-08-15 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor photodetection device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |