JPH0652777B2 - 光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置Info
- Publication number
- JPH0652777B2 JPH0652777B2 JP59156739A JP15673984A JPH0652777B2 JP H0652777 B2 JPH0652777 B2 JP H0652777B2 JP 59156739 A JP59156739 A JP 59156739A JP 15673984 A JP15673984 A JP 15673984A JP H0652777 B2 JPH0652777 B2 JP H0652777B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- buffer layer
- electrode
- fet
- msm diode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (a)発明の技術分野 本発明は光半導体装置に関する。
(b)技術の背景 近年、光通信、情報処理用として光集積回路が使用され
ており、特に高感度の受光用半導体として、メタル−セ
ミコンダクタ−メタルダイオード（ＭＳＭダイオード）
と電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の組合せで使用され
ているが、従来モノシリックに集積された構造のものが
なく、ＭＳＭダイオードとＦＥＴをモノシリック集積す
ることが要望されている。
ており、特に高感度の受光用半導体として、メタル−セ
ミコンダクタ−メタルダイオード（ＭＳＭダイオード）
と電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の組合せで使用され
ているが、従来モノシリックに集積された構造のものが
なく、ＭＳＭダイオードとＦＥＴをモノシリック集積す
ることが要望されている。
(c)従来技術と問題点 従来、ＭＳＭダイオードとＦＥＴをモノシリック集積化
する方法として、第２図のようにＭＳＭダイオード１を
直接にガリウム．砒素（ＧａＡｓ）基板２上に直接形成
されるが、この場合第３図ｂに示すように、ＭＳＭダイ
オードの周波数特性が周波数が高くなるに従って劣化す
るということが確かめられており、この原因は基板にク
ロム（Ｃｒ）がドープされているため、不純物散乱によ
り易動度が小さくなるという理由に基づくものである。
又構造的にもＦＥＴが形成されているバッファ層からの
配線が、バッファ層に高さの段差があるため、信頼性の
高い配線の構造を実現することが困難であり、この配線
が断線するという欠点があった。
する方法として、第２図のようにＭＳＭダイオード１を
直接にガリウム．砒素（ＧａＡｓ）基板２上に直接形成
されるが、この場合第３図ｂに示すように、ＭＳＭダイ
オードの周波数特性が周波数が高くなるに従って劣化す
るということが確かめられており、この原因は基板にク
ロム（Ｃｒ）がドープされているため、不純物散乱によ
り易動度が小さくなるという理由に基づくものである。
又構造的にもＦＥＴが形成されているバッファ層からの
配線が、バッファ層に高さの段差があるため、信頼性の
高い配線の構造を実現することが困難であり、この配線
が断線するという欠点があった。
尚、第２図で３はバッファ層、４は活性層で、５はソー
ス電極、６はゲート電極、７はドレイン電極である。
ス電極、６はゲート電極、７はドレイン電極である。
このような理由から、従来ＭＳＭダイオードとＦＥＴを
モノシリック集積化は困難であるとされている。
モノシリック集積化は困難であるとされている。
(d)発明の目的 本発明は、上記従来の欠点に鑑み、ＭＳＭダイオードと
ＦＥＴをモノシリック集積化する場合に、ＦＥＴのバッ
ファ層をＭＳＭダイオードの動作層として用いることに
より、ＭＳＭダイオードとＦＥＴをモノリシック集積化
をする構造を提供することを目的とする。
ＦＥＴをモノシリック集積化する場合に、ＦＥＴのバッ
ファ層をＭＳＭダイオードの動作層として用いることに
より、ＭＳＭダイオードとＦＥＴをモノリシック集積化
をする構造を提供することを目的とする。
(e)発明の構成 この目的は、本発明によれば、半絶縁性基板と、該基板
上に設けられ、電界効果トランジスタ形成領域がメタル
−セミコンダクタ−メタル受光用ダイオード形成領域に
比べて厚く形成されたバッファ層と、該バッファ層の該
電界効果トランジスタ形成領域上に設けられた能動層
と、該能動層上に形成されたゲート，ソース，ドレイン
電極からなる電界効果トランジスタと、該バッファ層の
メタル−セミコンダクタ−メタル受光用ダイオード形成
領域にショットキ接触する電極を設けることで形成され
たメタル−セミコンダクタ−メタル受光用ダイオードと
を有し、該基板上の一表面に存在している該受光用ダイ
オードの電極と該電界効果トランジスタの電極とを該一
表面で配線接続してなることを特徴とする光半導体装置
を提供することによって達成できる。
上に設けられ、電界効果トランジスタ形成領域がメタル
−セミコンダクタ−メタル受光用ダイオード形成領域に
比べて厚く形成されたバッファ層と、該バッファ層の該
電界効果トランジスタ形成領域上に設けられた能動層
と、該能動層上に形成されたゲート，ソース，ドレイン
電極からなる電界効果トランジスタと、該バッファ層の
メタル−セミコンダクタ−メタル受光用ダイオード形成
領域にショットキ接触する電極を設けることで形成され
たメタル−セミコンダクタ−メタル受光用ダイオードと
を有し、該基板上の一表面に存在している該受光用ダイ
オードの電極と該電界効果トランジスタの電極とを該一
表面で配線接続してなることを特徴とする光半導体装置
を提供することによって達成できる。
(f)発明の実施例 本発明はＭＳＭダイオードの動作層をＦＥＴのバッファ
層に形成することにより第３図ａに示すように周波数特
性の劣化が全く無く、又ＦＥＴとの段差が小さくなるた
めに配線の断線を防止する構造を提供するものとであ
る。
層に形成することにより第３図ａに示すように周波数特
性の劣化が全く無く、又ＦＥＴとの段差が小さくなるた
めに配線の断線を防止する構造を提供するものとであ
る。
第１図は本発明の実施例の模式的な断面図であるが、Ｍ
ＳＭダイオードを直接にガリウム．砒素（ＧａＡｓ）基
板11上に形成することなしに、バッファ層12をガリウ
ム．砒素（ＧａＡｓ）基板11上に形成して、ＭＳＭダイ
オード13をバッファ層12の上に形成し、更にＦＥＴはバ
ッファ層12の上に形成した活性層14の上に形成するもの
で、ソース電極15、ゲート電極16、ドレイン電極17がそ
れぞれ設けられている。
ＳＭダイオードを直接にガリウム．砒素（ＧａＡｓ）基
板11上に形成することなしに、バッファ層12をガリウ
ム．砒素（ＧａＡｓ）基板11上に形成して、ＭＳＭダイ
オード13をバッファ層12の上に形成し、更にＦＥＴはバ
ッファ層12の上に形成した活性層14の上に形成するもの
で、ソース電極15、ゲート電極16、ドレイン電極17がそ
れぞれ設けられている。
第４図はＭＳＭダイオードとＦＥＴの集積化がなされた
回路であるが、ＭＳＭダイオード21の負荷として抵抗22
は0.16乃至1.1KΩを用い、ＦＥＴ23の負荷は簡単のため
抵抗負荷24とした。
回路であるが、ＭＳＭダイオード21の負荷として抵抗22
は0.16乃至1.1KΩを用い、ＦＥＴ23の負荷は簡単のため
抵抗負荷24とした。
出力のバッファアンプはＦＥＴ25とＦＥＴ26でなされる
が、インピーダンス変換のために採用されたものであ
り、ＦＥＴ23、25、26の電極として、総てのゲート幅が20
0μｍ、ゲート長さが２μｍの構造である。
が、インピーダンス変換のために採用されたものであ
り、ＦＥＴ23、25、26の電極として、総てのゲート幅が20
0μｍ、ゲート長さが２μｍの構造である。
第５図は、第４図の回路のパターン配置図であるが、第
４図の接続端子部や接続部のａ〜ｉは、第４図のａ〜ｉ
に対応するものであり、又第５図で点線で表示している
数字は第４図の回路素子に対応しているものである。
４図の接続端子部や接続部のａ〜ｉは、第４図のａ〜ｉ
に対応するものであり、又第５図で点線で表示している
数字は第４図の回路素子に対応しているものである。
ＭＳＭダイオードは電極間隔が３μｍ、電極幅が３μ
ｍ、フインガー長が100μｍである。
ｍ、フインガー長が100μｍである。
この第５図におけるパターン配置図のＭＳＭダイオード
の電極間隔は３μｍ、電極幅が３μｍでフインガー長が
100μｍであり、又ＭＳＭダイオード及びＦＥＴのショ
ットキー電極はアルミニュームが使用されている。
の電極間隔は３μｍ、電極幅が３μｍでフインガー長が
100μｍであり、又ＭＳＭダイオード及びＦＥＴのショ
ットキー電極はアルミニュームが使用されている。
このような回路構成とパターン形成により製作された回
路特性は、ＭＳＭダイオードはメタル−半導体界面にト
ラップされる正孔のため、電子をメタル側から引き込む
ことにより、トンネル電流が流れて内部増幅機能を有す
ることになり、重圧０ボルトの出力を基準として最大13
7倍の内部利得が得られた。
路特性は、ＭＳＭダイオードはメタル−半導体界面にト
ラップされる正孔のため、電子をメタル側から引き込む
ことにより、トンネル電流が流れて内部増幅機能を有す
ることになり、重圧０ボルトの出力を基準として最大13
7倍の内部利得が得られた。
ＭＳＭダイオードの外部感度（ＭＳＭダイオードの受光
電流／光源の出力）は、光源からＭＳＭダイオードまで
の光結合効率が５０％のとき、２．２Ａ／Ｗであり、又
分光感度特性はウインド層を有してないにもかかわら
ず、広範囲の波長にわたりフラットであり、表面再結合
は少ない特性である。
電流／光源の出力）は、光源からＭＳＭダイオードまで
の光結合効率が５０％のとき、２．２Ａ／Ｗであり、又
分光感度特性はウインド層を有してないにもかかわら
ず、広範囲の波長にわたりフラットであり、表面再結合
は少ない特性である。
第６図にＦＥＴの静特性を示すが得られたgmは10mS(50m
S/mm)であって、この第１図のＦＥＴ13に抵抗14を1.1k
Ωにして電圧利得が11倍になっている。
S/mm)であって、この第１図のＦＥＴ13に抵抗14を1.1k
Ωにして電圧利得が11倍になっている。
第７図はＭＳＭダイオードと回路全体に対する入出力特
性を示すが、入力光電力30μＷまで極めて優れた直線性
を示している（ＭＳＭダイオードの負荷抵抗12は1.1kΩ
を使用）。
性を示すが、入力光電力30μＷまで極めて優れた直線性
を示している（ＭＳＭダイオードの負荷抵抗12は1.1kΩ
を使用）。
アンプを含めた綜合感度（アンプ出力／光源の出力）
は、２５．７ｍＶ／μＷであり、この結果はＭＳＭダイ
オード単体における感度、負荷抵抗２２、２４、ＦＥＴ
のgmから求めた値26.3mv/μｍとも一致する。
は、２５．７ｍＶ／μＷであり、この結果はＭＳＭダイ
オード単体における感度、負荷抵抗２２、２４、ＦＥＴ
のgmから求めた値26.3mv/μｍとも一致する。
(g)発明の効果 以上詳細に説明したように、本発明の光半導体装置はプ
レーナ型のＭＳＭダイオードとＦＥＴをモノリシックに
集積して高感度の利得をうることができ、光感度検知の
向上に供し得るという効果大なるものがある。
レーナ型のＭＳＭダイオードとＦＥＴをモノリシックに
集積して高感度の利得をうることができ、光感度検知の
向上に供し得るという効果大なるものがある。
第１図は本発明のＭＳＭダイオードとＦＥＴをモノリシ
ックに集積した断面図。 第２図は従来のＭＳＭダイオードの基板上に配置した断
面図。 第３図は従来回路の特性図。 第４図は本発明による回路図。 第５図は本発明のパターン配置図。 第６図は本発明のＦＥＴの特性図。 第７図は本発明の入出力特性図である。 図において、11は基板、12はバッファ層、13はＭＳＭダ
イオード、14は活性層、15はソース電極、16はゲート電
極、17はドレイン電極、21はＭＳＭダイオード、22、24
は負荷抵抗、23、25、26はＦＥＴである。
ックに集積した断面図。 第２図は従来のＭＳＭダイオードの基板上に配置した断
面図。 第３図は従来回路の特性図。 第４図は本発明による回路図。 第５図は本発明のパターン配置図。 第６図は本発明のＦＥＴの特性図。 第７図は本発明の入出力特性図である。 図において、11は基板、12はバッファ層、13はＭＳＭダ
イオード、14は活性層、15はソース電極、16はゲート電
極、17はドレイン電極、21はＭＳＭダイオード、22、24
は負荷抵抗、23、25、26はＦＥＴである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/784 29/812 31/108 7376−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 29/80 Ｂ 7210−4Ｍ 27/14 Ａ 8422−4Ｍ 31/10 Ｃ (56)参考文献 特開 昭58−92259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−111273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−30381（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】半絶縁性基板と、 該基板上に設けられ、電界効果トランジスタ形成領域が
メタル−セミコンダクタ−メタル受光用ダイオード形成
領域に比べて厚く形成されたバッファ層と、 該バッファ層の該電界効果トランジスタ形成領域上に設
けられた能動層と、 該能動層上に形成されたゲート，ソース，ドレイン電極
からなる電界効果トランジスタと、 該バッファ層のメタル−セミコンダクタ−メタル受光用
ダイオード形成領域にショットキ接触する電極を設ける
ことで形成されたメタル−セミコンダクタ−メタル受光
用ダイオードとを有し、 該基板上の一表面に存在している該受光用ダイオードの
電極と該電界効果トランジスタの電極とを該一表面で配
線接続してなることを特徴とする光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59156739A JPH0652777B2 (ja) | 1984-07-26 | 1984-07-26 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59156739A JPH0652777B2 (ja) | 1984-07-26 | 1984-07-26 | 光半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6156452A JPS6156452A (ja) | 1986-03-22 |
| JPH0652777B2 true JPH0652777B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=15634258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59156739A Expired - Fee Related JPH0652777B2 (ja) | 1984-07-26 | 1984-07-26 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0652777B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2637476B2 (ja) * | 1988-06-17 | 1997-08-06 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体受光素子 |
| JPH07146201A (ja) * | 1993-11-26 | 1995-06-06 | Nec Corp | 気密試験方法及びその装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5892259A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-06-01 | Fujitsu Ltd | 複合半導体装置 |
-
1984
- 1984-07-26 JP JP59156739A patent/JPH0652777B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6156452A (ja) | 1986-03-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |