JPH0637346A - 光センサ用ｍｅｓｆｅｔ - Google Patents
光センサ用ｍｅｓｆｅｔInfo
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- JPH0637346A JPH0637346A JP4189069A JP18906992A JPH0637346A JP H0637346 A JPH0637346 A JP H0637346A JP 4189069 A JP4189069 A JP 4189069A JP 18906992 A JP18906992 A JP 18906992A JP H0637346 A JPH0637346 A JP H0637346A
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- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 abstract 1
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Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は高速光通信に利用し得るＭＥＳＦＥ
Ｔの光電効率の改善を目的とする。 【構成】 ＭＥＳＦＥＴは、半導体活性層２と、その上
に形成されていて約５０Å〜１０００Åの薄い金属層４
ａを含むゲート電極が設けられている。すなわち、この
ゲート電極中の金属層４ａは極めて薄いので透光性を有
し、微弱な光信号をもゲート電極下に導くことができ、
これによってＭＥＳＦＥＴの光感度が改善される。
Ｔの光電効率の改善を目的とする。 【構成】 ＭＥＳＦＥＴは、半導体活性層２と、その上
に形成されていて約５０Å〜１０００Åの薄い金属層４
ａを含むゲート電極が設けられている。すなわち、この
ゲート電極中の金属層４ａは極めて薄いので透光性を有
し、微弱な光信号をもゲート電極下に導くことができ、
これによってＭＥＳＦＥＴの光感度が改善される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はショットキ接合型電界効
果トランジスタ（以下、これをＭＥＳＦＥＴと称す）に
関し、特に、光センサとして用いられるＭＥＳＦＥＴの
改善に関するものである。
果トランジスタ（以下、これをＭＥＳＦＥＴと称す）に
関し、特に、光センサとして用いられるＭＥＳＦＥＴの
改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＡｓ半導体は、電子の移動速度がＳ
ｉよりも５〜６倍高いという特徴を有している。また、
トランジスタは、ダイオードにない増幅作用を有してい
るので、光検知において良好なＳ／Ｎ（信号／ノイズ）
比を得るのに都合がよい。そこで、ＧａＡｓ−ＦＥＴを
高速光通信の受光部において光信号復調用半導体素子と
して使用することが試みられている。同様に、ＨＥＭＴ
（ヘテロ接合ＦＥＴ）やＩｎＰ−ＦＥＴなどの利用も試
みられている。
ｉよりも５〜６倍高いという特徴を有している。また、
トランジスタは、ダイオードにない増幅作用を有してい
るので、光検知において良好なＳ／Ｎ（信号／ノイズ）
比を得るのに都合がよい。そこで、ＧａＡｓ−ＦＥＴを
高速光通信の受光部において光信号復調用半導体素子と
して使用することが試みられている。同様に、ＨＥＭＴ
（ヘテロ接合ＦＥＴ）やＩｎＰ−ＦＥＴなどの利用も試
みられている。
【０００３】しかし、ＧａＡｓ半導体は不純物を制御性
よく拡散させることが困難であり、またＧａＡｓ上に界
面準位の少ない良好な絶縁膜が形成され得ない。したが
って、ＧａＡｓ半導体においては、Ｓｉで採用されてい
るようなｐｎ接合型やＭＩＳ（金属・絶縁体・半導体）
型のＦＥＴを作ることができず、ＧａＡｓ表面上に金属
ゲート電極を形成したショットキ接合型ＦＥＴが専ら実
用に供されている。
よく拡散させることが困難であり、またＧａＡｓ上に界
面準位の少ない良好な絶縁膜が形成され得ない。したが
って、ＧａＡｓ半導体においては、Ｓｉで採用されてい
るようなｐｎ接合型やＭＩＳ（金属・絶縁体・半導体）
型のＦＥＴを作ることができず、ＧａＡｓ表面上に金属
ゲート電極を形成したショットキ接合型ＦＥＴが専ら実
用に供されている。
【０００４】図３は、従来のＧａＡｓ−ＦＥＴの基本的
構造を概略的に図解した斜視図である。このＧａＡｓ−
ＦＥＴにおいて、半絶縁性基板１上に半導体活性層２が
形成されている。その活性層２は、通常はキャリアの移
動度の高いｎ型ＧａＡｓで形成されている。活性層２上
には、互いに所定の間隔だけ隔てられたソース電極３ａ
とドレイン電極３ｂが設けられている。これらのソース
電極とドレイン電極は、たとえばＡｕＧｅ合金層で形成
することができる。
構造を概略的に図解した斜視図である。このＧａＡｓ−
ＦＥＴにおいて、半絶縁性基板１上に半導体活性層２が
形成されている。その活性層２は、通常はキャリアの移
動度の高いｎ型ＧａＡｓで形成されている。活性層２上
には、互いに所定の間隔だけ隔てられたソース電極３ａ
とドレイン電極３ｂが設けられている。これらのソース
電極とドレイン電極は、たとえばＡｕＧｅ合金層で形成
することができる。
【０００５】ソース電極３ａとドレイン電極３ｂの間に
おいて、活性層２上に金属ゲート電極４が設けられてい
る。金属ゲート電極４は、ゲート長４Ｌを有し、活性層
２との間でショットキ接合を形成している。このような
金属ゲート電極は、Ａｌ，Ｔｉなどの金属または数種類
の金属の多層構造で形成することができる。
おいて、活性層２上に金属ゲート電極４が設けられてい
る。金属ゲート電極４は、ゲート長４Ｌを有し、活性層
２との間でショットキ接合を形成している。このような
金属ゲート電極は、Ａｌ，Ｔｉなどの金属または数種類
の金属の多層構造で形成することができる。
【０００６】従来、金属ゲート電極は、十分な導電性を
得るためなどの理由から数千Åの厚さを有し、完全に不
透明である。たとえば、Ｔｉの単一層で形成されたゲー
ト電極は、通常４０００Å〜５０００Åの厚さを有す
る。また、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕの多層のゲート電極では、
たとえばＴｉ，Ｐｔ，およびＡｕの各層がそれぞれ約１
０００Å，５００Å，および３５００Åの厚さを有し、
全体として約５０００Åの厚さを有している。
得るためなどの理由から数千Åの厚さを有し、完全に不
透明である。たとえば、Ｔｉの単一層で形成されたゲー
ト電極は、通常４０００Å〜５０００Åの厚さを有す
る。また、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕの多層のゲート電極では、
たとえばＴｉ，Ｐｔ，およびＡｕの各層がそれぞれ約１
０００Å，５００Å，および３５００Åの厚さを有し、
全体として約５０００Åの厚さを有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、ＭＥＳ
ＦＥＴのような３端子素子は、ダイオードと異なって増
幅作用を有するので良好なＳ／Ｎ比が得られるが、最も
増幅作用に寄与するゲート電極直下部が金属のゲート電
極によって遮光されているので、光電効率が十分ではな
い。
ＦＥＴのような３端子素子は、ダイオードと異なって増
幅作用を有するので良好なＳ／Ｎ比が得られるが、最も
増幅作用に寄与するゲート電極直下部が金属のゲート電
極によって遮光されているので、光電効率が十分ではな
い。
【０００８】そこで、本発明は、高速光通信に使用し得
る光信号復調用半導体素子の改善を目的としており、特
に、良好なＳ／Ｎ比で高速動作することができかつ微弱
な光信号をも感知し得る高効率のＭＥＳＦＥＴを提供す
ることを目的としている。
る光信号復調用半導体素子の改善を目的としており、特
に、良好なＳ／Ｎ比で高速動作することができかつ微弱
な光信号をも感知し得る高効率のＭＥＳＦＥＴを提供す
ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による光センサ用
ＭＥＳＦＥＴは、半導体活性層と、その半導体活性層上
で互いに所定間隔だけ隔てられて形成されたソース電極
およびドレイン電極と、それらのソース電極およびドレ
イン電極の間において半導体活性層とショットキ接合を
形成するように設けられた金属ゲート電極とを含み、金
属ゲート電極は約５０Å〜１０００Åの薄さを有してい
て透光性であることを特徴としている。
ＭＥＳＦＥＴは、半導体活性層と、その半導体活性層上
で互いに所定間隔だけ隔てられて形成されたソース電極
およびドレイン電極と、それらのソース電極およびドレ
イン電極の間において半導体活性層とショットキ接合を
形成するように設けられた金属ゲート電極とを含み、金
属ゲート電極は約５０Å〜１０００Åの薄さを有してい
て透光性であることを特徴としている。
【００１０】
【作用】本発明による光センサ用ＭＥＳＦＥＴにあって
は、ゲート電極においてショットキ接合を形成する金属
層が、５０Å〜１０００Åの薄さを有し透光性であるの
で、光電効率が改善され、微弱な光信号をも感知するこ
とができる。
は、ゲート電極においてショットキ接合を形成する金属
層が、５０Å〜１０００Åの薄さを有し透光性であるの
で、光電効率が改善され、微弱な光信号をも感知するこ
とができる。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明の一実施例によるＭＥＳＦＥ
Ｔを概略的に図解している。図１（Ａ）はＭＥＳＦＥＴ
の平面図を示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）中の線１Ｂ−
１Ｂに沿った断面図を示している。このＭＥＳＦＥＴに
おいては、従来と同様に、半絶縁性のＧａＡｓ基板１上
にｎ型ＧａＡｓ半導体活性層２が形成されており、その
半導体活性層２上で互いに所定の間隔だけ隔てられたソ
ース電極３ａおよびドレイン電極３ｂが設けられてい
る。
Ｔを概略的に図解している。図１（Ａ）はＭＥＳＦＥＴ
の平面図を示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）中の線１Ｂ−
１Ｂに沿った断面図を示している。このＭＥＳＦＥＴに
おいては、従来と同様に、半絶縁性のＧａＡｓ基板１上
にｎ型ＧａＡｓ半導体活性層２が形成されており、その
半導体活性層２上で互いに所定の間隔だけ隔てられたソ
ース電極３ａおよびドレイン電極３ｂが設けられてい
る。
【００１２】しかし、この実施例によるＭＥＳＦＥＴに
おいては、ソース電極３ａとドレイン電極３ｂとの間に
設けられるゲート電極が、極めて薄い厚さ３００ÅのＴ
ｉ層４ａとその上に形成された厚さ２０００ÅのＳｎＯ
2 の透明導電膜４ｂを含んでいる。この３００ÅのＴｉ
層は光学的に十分薄く、十分な透光性を有している。し
たがって、本実施例によるＭＥＳＦＥＴは、最も増幅作
用に寄与するゲート直下部に光信号を受け入れることが
でき、微弱な光信号を効率的に検知することができる。
おいては、ソース電極３ａとドレイン電極３ｂとの間に
設けられるゲート電極が、極めて薄い厚さ３００ÅのＴ
ｉ層４ａとその上に形成された厚さ２０００ÅのＳｎＯ
2 の透明導電膜４ｂを含んでいる。この３００ÅのＴｉ
層は光学的に十分薄く、十分な透光性を有している。し
たがって、本実施例によるＭＥＳＦＥＴは、最も増幅作
用に寄与するゲート直下部に光信号を受け入れることが
でき、微弱な光信号を効率的に検知することができる。
【００１３】図２（Ａ）に示されたグラフは、１μｍの
ゲート長と２００μｍのゲート幅を有する図１のＭＥＳ
ＦＥＴへ、７００ｎｍの波長と１ｍＷのパワーを有する
レーザ光を照射した場合のドレイン電圧Ｖｄとドレイン
電流Ｉｄの関係を示している。このグラフにおいて、曲
線ａはレーザ光が照射されていないときのＶｄ−Ｉｄ特
性を示しており、曲線ｂはレーザ光が照射されていると
きのＶｄ−Ｉｄ特性を示している。参考のために、曲線
Ｃは、従来のＭＥＳＦＥＴにレーザ光が照射されている
ときのＶｄ−Ｉｄ特性を示している。このグラフからわ
かるように、図１の実施例によるＭＥＳＦＥＴは、従来
のＭＥＳＦＥＴに比べて光感度が大きく改善されてい
る。
ゲート長と２００μｍのゲート幅を有する図１のＭＥＳ
ＦＥＴへ、７００ｎｍの波長と１ｍＷのパワーを有する
レーザ光を照射した場合のドレイン電圧Ｖｄとドレイン
電流Ｉｄの関係を示している。このグラフにおいて、曲
線ａはレーザ光が照射されていないときのＶｄ−Ｉｄ特
性を示しており、曲線ｂはレーザ光が照射されていると
きのＶｄ−Ｉｄ特性を示している。参考のために、曲線
Ｃは、従来のＭＥＳＦＥＴにレーザ光が照射されている
ときのＶｄ−Ｉｄ特性を示している。このグラフからわ
かるように、図１の実施例によるＭＥＳＦＥＴは、従来
のＭＥＳＦＥＴに比べて光感度が大きく改善されてい
る。
【００１４】なお、図１のＭＥＳＦＥＴにおいては、３
００ÅのＴｉ層を含むゲート電極が説明されたが、ショ
ットキ接合を形成するための金属として他の種々の金属
をも利用することができ、その金属層の厚さは約５０Å
〜１０００Åの範囲内にあれば透光性を得ることができ
る。すなわち、金属層４ａの厚さが１０００Åを超えれ
ば、ゲート電極の透光性が不十分となって、従来のＭＥ
ＳＦＥＴに対して改善をもたらせない。また、５０Å以
下の厚さの金属層４ａは、スパッタリングなどによって
均一な膜として形成することが困難であり、ゲート電極
の機能を十分に果たすことができなくなる。
００ÅのＴｉ層を含むゲート電極が説明されたが、ショ
ットキ接合を形成するための金属として他の種々の金属
をも利用することができ、その金属層の厚さは約５０Å
〜１０００Åの範囲内にあれば透光性を得ることができ
る。すなわち、金属層４ａの厚さが１０００Åを超えれ
ば、ゲート電極の透光性が不十分となって、従来のＭＥ
ＳＦＥＴに対して改善をもたらせない。また、５０Å以
下の厚さの金属層４ａは、スパッタリングなどによって
均一な膜として形成することが困難であり、ゲート電極
の機能を十分に果たすことができなくなる。
【００１５】また、図１の実施例ではＳｎＯ2 の透明導
電膜４ｂをも含むゲート電極が説明されたが、この透明
導電膜は必ずしも必要とされるものではない。すなわ
ち、ＳｎＯ2 透明導電膜は、極めて薄いＴｉ層４ａを保
護しかつその導電性を補うために設けられている。しか
し、この光検知用ＭＥＳＦＥＴにおいては、ゲート電極
はＤＣ（直流）バイアスによるＦＥＴの動作点設定の役
割しか果たさないので、ゲート電極に電流が流れること
はなく、導電性が低いことによる問題は生じない。
電膜４ｂをも含むゲート電極が説明されたが、この透明
導電膜は必ずしも必要とされるものではない。すなわ
ち、ＳｎＯ2 透明導電膜は、極めて薄いＴｉ層４ａを保
護しかつその導電性を補うために設けられている。しか
し、この光検知用ＭＥＳＦＥＴにおいては、ゲート電極
はＤＣ（直流）バイアスによるＦＥＴの動作点設定の役
割しか果たさないので、ゲート電極に電流が流れること
はなく、導電性が低いことによる問題は生じない。
【００１６】また、図１の実施例では透明導電膜として
ＳｎＯ2 が説明されたが、これに限らずＩＴＯやＺｎＯ
などを含む透明導電膜をも利用し得ることが理解されよ
う。
ＳｎＯ2 が説明されたが、これに限らずＩＴＯやＺｎＯ
などを含む透明導電膜をも利用し得ることが理解されよ
う。
【００１７】図２（Ｂ）は、図１のＭＥＳＦＥＴを利用
した高速光通信用の受信インターフェイスを示す回路図
である。図１のＭＥＳＦＥＴはトランジスタＱ１として
使用されている。また、この受信インターフェイスは、
０．５μｍのゲート長と４００μｍのゲート幅を有する
２本のゲートフィンガを備えたＭＥＳＦＥＴをトランジ
スタＱ２として利用している。このように構成された受
信インターフェイスにおいて、１０Ｇｂ／ｓの極めて高
いデータ転送速度が得られた。
した高速光通信用の受信インターフェイスを示す回路図
である。図１のＭＥＳＦＥＴはトランジスタＱ１として
使用されている。また、この受信インターフェイスは、
０．５μｍのゲート長と４００μｍのゲート幅を有する
２本のゲートフィンガを備えたＭＥＳＦＥＴをトランジ
スタＱ２として利用している。このように構成された受
信インターフェイスにおいて、１０Ｇｂ／ｓの極めて高
いデータ転送速度が得られた。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光電効
率が大きく改善され良好なＳ／Ｎ比で高速動作し得る光
検知用ＭＥＳＦＥＴを提供することができる。
率が大きく改善され良好なＳ／Ｎ比で高速動作し得る光
検知用ＭＥＳＦＥＴを提供することができる。
【図１】本発明の一実施例による光検知用ＭＥＳＦＥＴ
を概略的に示す図である。
を概略的に示す図である。
【図２】図１の実施例によるＭＥＳＦＥＴのＶｄ−Ｉｄ
特性とそのＭＥＳＦＥＴの応用例を示す図である。
特性とそのＭＥＳＦＥＴの応用例を示す図である。
【図３】従来のＭＥＳＦＥＴを概略的に示す斜視図であ
る。
る。
１ 半絶縁性基板 ２ 半導体活性層 ３ａ ソース電極 ３ｂ ドレイン電極 ４ ゲート電極 ４ａ ゲート電極中の金属層 ４ｂ ゲート電極中の透明導電膜
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体活性層と、 前記半導体活性層上で互いに所定間隔だけ隔てられて形
成されたソース電極およびドレイン電極と、 前記ソース電極および前記ドレイン電極の間において前
記半導体活性層とショットキ接合を形成するように設け
られた金属ゲート電極とを含み、 前記金属ゲート電極が約５０Å〜１０００Åの薄さを有
していて透光性であることを特徴とする光センサ用ＭＥ
ＳＦＥＴ。 - 【請求項２】 前記金属ゲート電極上にさらに導電性の
酸化物を含む透明電極層が重ねられている請求項１の光
センサ用ＭＥＳＦＥＴ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4189069A JPH0637346A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 光センサ用ｍｅｓｆｅｔ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4189069A JPH0637346A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 光センサ用ｍｅｓｆｅｔ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0637346A true JPH0637346A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16234786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4189069A Withdrawn JPH0637346A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 光センサ用ｍｅｓｆｅｔ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637346A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5926026A (en) * | 1995-11-14 | 1999-07-20 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Male terminal inspecting tool of connector |
-
1992
- 1992-07-16 JP JP4189069A patent/JPH0637346A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5926026A (en) * | 1995-11-14 | 1999-07-20 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Male terminal inspecting tool of connector |
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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: 19991005 |