JPH1117210A - フォトダイオード及びその製造方法 - Google Patents
フォトダイオード及びその製造方法Info
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- JPH1117210A JPH1117210A JP9180737A JP18073797A JPH1117210A JP H1117210 A JPH1117210 A JP H1117210A JP 9180737 A JP9180737 A JP 9180737A JP 18073797 A JP18073797 A JP 18073797A JP H1117210 A JPH1117210 A JP H1117210A
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- Japan
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- photodiode
- waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 厚さの薄いi層に対してより多くの光を入射
できる手段を提供する。 【解決手段】 p層6とn層2の間にi層3を設けたp
in接合型のフォトダイオード10において,一端面が
光の受光面5’に形成され,他端面がi層3に原子的に
接合された導波路5を設けたことを特徴とする。このフ
ォトダイオード10では,受光面5’に入射された光は
導波路5内を伝送された後,i層3に入射される。従っ
て受光面5’を厚く形成しておけば,i層3の端面に光
を直接照射した場合に比べてより多くの光をi層3に入
射することが可能となる。
できる手段を提供する。 【解決手段】 p層6とn層2の間にi層3を設けたp
in接合型のフォトダイオード10において,一端面が
光の受光面5’に形成され,他端面がi層3に原子的に
接合された導波路5を設けたことを特徴とする。このフ
ォトダイオード10では,受光面5’に入射された光は
導波路5内を伝送された後,i層3に入射される。従っ
て受光面5’を厚く形成しておけば,i層3の端面に光
を直接照射した場合に比べてより多くの光をi層3に入
射することが可能となる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,例えば光ファイバ
ーを用いた光通信用の受光素子として使用されるフォト
ダイオード(Photo Diode)に関する。
ーを用いた光通信用の受光素子として使用されるフォト
ダイオード(Photo Diode)に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信は年々大容量化が進み,それに伴
って光の信号を電気信号に変換するためのpin接合型
フォトダイオードやアバランシェダイオードには,益々
の高速化が求められている。特にpin接合型フォトダ
イオードは,高速化が比較的容易であることから開発が
盛んに行われてきた。
って光の信号を電気信号に変換するためのpin接合型
フォトダイオードやアバランシェダイオードには,益々
の高速化が求められている。特にpin接合型フォトダ
イオードは,高速化が比較的容易であることから開発が
盛んに行われてきた。
【0003】図7に示すように,pin接合型フォトダ
イオードは,半絶縁性基板21の表面においてp層22
とn層23の間にi層24を設けた構造を有している。
図示の例では,p層22の表面に上部電極25を設け,
n層23の表面に下部電極26を設けている。このpi
n接合型フォトダイオードに逆バイアスを印加してi層
24中を空乏化する。そして光を入射すると電子正孔対
が発生し,電界により電極に到達して信号電流として検
出される。
イオードは,半絶縁性基板21の表面においてp層22
とn層23の間にi層24を設けた構造を有している。
図示の例では,p層22の表面に上部電極25を設け,
n層23の表面に下部電極26を設けている。このpi
n接合型フォトダイオードに逆バイアスを印加してi層
24中を空乏化する。そして光を入射すると電子正孔対
が発生し,電界により電極に到達して信号電流として検
出される。
【0004】このpin接合型フォトダイオードの応答
速度を早くするためには,i層を薄くして電界強度を高
くすれば良いが,そうすると逆耐圧電圧が低下するので
i層を薄くすることには限界がある。またi層を薄くす
ると吸収される光の量も減少するので感度が劣化する。
そこで従来,図7に示すように,pin接合型フォトダ
イオードの横からi層に光を入射させることによって,
光を吸収する距離を長くする方法が考えられている。こ
の方法は,IEEE Journal ofQuant
um Electronics, Vol. 28,
No.12,2728−2735 (1992)に開示
されている。
速度を早くするためには,i層を薄くして電界強度を高
くすれば良いが,そうすると逆耐圧電圧が低下するので
i層を薄くすることには限界がある。またi層を薄くす
ると吸収される光の量も減少するので感度が劣化する。
そこで従来,図7に示すように,pin接合型フォトダ
イオードの横からi層に光を入射させることによって,
光を吸収する距離を長くする方法が考えられている。こ
の方法は,IEEE Journal ofQuant
um Electronics, Vol. 28,
No.12,2728−2735 (1992)に開示
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの方法は,厚
さが薄いi層の横から光を入射させるので,受光損失が
大きいという問題がある。例えば光通信において使用さ
れる光ファイバーのコアの直径は数μm〜数百μm程度
あり,この光ファイバーで伝送された直径が数μm以上
もある光を,通常は1μm以下程度の厚さしか有してい
ないi層に入射させるのでは,受光損失が大き過ぎ,変
換効率が小さくなってしまう。
さが薄いi層の横から光を入射させるので,受光損失が
大きいという問題がある。例えば光通信において使用さ
れる光ファイバーのコアの直径は数μm〜数百μm程度
あり,この光ファイバーで伝送された直径が数μm以上
もある光を,通常は1μm以下程度の厚さしか有してい
ないi層に入射させるのでは,受光損失が大き過ぎ,変
換効率が小さくなってしまう。
【0006】従って本発明の目的は,厚さの薄いi層に
対してより多くの光を入射できる手段を提供することに
ある。
対してより多くの光を入射できる手段を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に,請求項1の発明は,p層とn層の間にi層を設けた
pin接合型のフォトダイオードにおいて,一端面が光
の受光面に形成され,他端面が前記i層に原子的に接合
された導波路を設けたことを特徴とする。
に,請求項1の発明は,p層とn層の間にi層を設けた
pin接合型のフォトダイオードにおいて,一端面が光
の受光面に形成され,他端面が前記i層に原子的に接合
された導波路を設けたことを特徴とする。
【0008】この請求項1のフォトダイオードでは,光
は先ず導波路の一端面に形成された受光面に入射され
る。こうして光は導波路内を伝送された後,次にi層に
入射される。従ってこの請求項1のフォトダイオードに
おいて,導波路の一端面に形成された受光面を厚く形成
しておけば,例えば光ファイバーなどで伝送された直径
が数μm以上の光を,厚い受光面で損失少なく受光でき
るようになる。そして,こうして受光面で損失少なく受
光した光を導波路内にて伝送させi層に入射させること
により,i層により多くの光を入射することが可能とな
る。
は先ず導波路の一端面に形成された受光面に入射され
る。こうして光は導波路内を伝送された後,次にi層に
入射される。従ってこの請求項1のフォトダイオードに
おいて,導波路の一端面に形成された受光面を厚く形成
しておけば,例えば光ファイバーなどで伝送された直径
が数μm以上の光を,厚い受光面で損失少なく受光でき
るようになる。そして,こうして受光面で損失少なく受
光した光を導波路内にて伝送させi層に入射させること
により,i層により多くの光を入射することが可能とな
る。
【0009】この請求項1のフォトダイオードにおい
て,請求項2に記載したように,前記導波路が,バンド
ギャップが前記i層よりも大きく,格子定数が前記フォ
トダイオードの基板とほぼ等しい結晶性半導体で構成さ
れることが好ましい。導波路のバンドギャップをi層よ
りも大きくしておけば,本来i層で吸収されるべき光の
エネルギーを導波路で吸収してしまうことを防止でき
る。また,格子定数がフォトダイオードの基板とほぼ等
しい結晶性半導体で導波路を構成することによって,導
波路内に入射された光のエネルギーをi層に効率よく伝
達できる。具体的には,例えば請求項3に記載したよう
に,基板がInPの場合上記i層をInGaAsとし,
前記導波路をInGaAsP,InP,InAlAs,
InGaAlAsのいずれかとすることができる。ま
た,例えば請求項4に記載したように,基板がGaAs
の場合上記i層をGaAsとし,前記導波路がAlGa
As,InGaPのいずれかとすることができる。
て,請求項2に記載したように,前記導波路が,バンド
ギャップが前記i層よりも大きく,格子定数が前記フォ
トダイオードの基板とほぼ等しい結晶性半導体で構成さ
れることが好ましい。導波路のバンドギャップをi層よ
りも大きくしておけば,本来i層で吸収されるべき光の
エネルギーを導波路で吸収してしまうことを防止でき
る。また,格子定数がフォトダイオードの基板とほぼ等
しい結晶性半導体で導波路を構成することによって,導
波路内に入射された光のエネルギーをi層に効率よく伝
達できる。具体的には,例えば請求項3に記載したよう
に,基板がInPの場合上記i層をInGaAsとし,
前記導波路をInGaAsP,InP,InAlAs,
InGaAlAsのいずれかとすることができる。ま
た,例えば請求項4に記載したように,基板がGaAs
の場合上記i層をGaAsとし,前記導波路がAlGa
As,InGaPのいずれかとすることができる。
【0010】そして,請求項5の発明は,基板の表面に
n層を設ける工程と,該n層の表面にi層を設ける工程
と,i層の端面に原子的に接合させて導波路を設ける工
程と,i層の表面にp層を設ける工程とを備えることを
特徴とするフォトダイオードの製造方法である。この請
求項5の方法によって,上記請求項1〜4のフォトダイ
オードを製造することができる。
n層を設ける工程と,該n層の表面にi層を設ける工程
と,i層の端面に原子的に接合させて導波路を設ける工
程と,i層の表面にp層を設ける工程とを備えることを
特徴とするフォトダイオードの製造方法である。この請
求項5の方法によって,上記請求項1〜4のフォトダイ
オードを製造することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に,本発明の好ましい実施の形
態の一例として,波長が1.55μmの光を受光するフ
ォトダイオードを,その製造順序に従って説明する。
態の一例として,波長が1.55μmの光を受光するフ
ォトダイオードを,その製造順序に従って説明する。
【0012】先ず図1に示すように,基板1の表面にn
層2と光吸収層であるi層3を有機金属化学気相成長
(MOCVD)法により順次成長させる。これらn層2
とi層3の成長はエピタキシー成長である。この実施の
形態では,基板1は,半絶縁性(Semi Insul
ation)であるInPからなる。n層2は,高濃度
のドーピングをしたn+-InPからなる。i層3は,n
層2に格子整合させたInGaAsからなる。
層2と光吸収層であるi層3を有機金属化学気相成長
(MOCVD)法により順次成長させる。これらn層2
とi層3の成長はエピタキシー成長である。この実施の
形態では,基板1は,半絶縁性(Semi Insul
ation)であるInPからなる。n層2は,高濃度
のドーピングをしたn+-InPからなる。i層3は,n
層2に格子整合させたInGaAsからなる。
【0013】次に,SiO2やSiNx等からなる絶縁膜
4をCVD法等によりi層3の表面全体に一様に堆積
し,後にp層6を成長させる部分を通常のフォトリソグ
ラフィーによりパターン形成させる。そしてこのパター
ンをマスクにして硫酸系エッチャントによりエッチング
し,図2に示すように,i層3を選択的に除去する。
4をCVD法等によりi層3の表面全体に一様に堆積
し,後にp層6を成長させる部分を通常のフォトリソグ
ラフィーによりパターン形成させる。そしてこのパター
ンをマスクにして硫酸系エッチャントによりエッチング
し,図2に示すように,i層3を選択的に除去する。
【0014】次に,再び全面に絶縁膜4を堆積して,フ
ォトリソグラフィーにより,i層3の一端面と,該一端
面に続くn層2の表面の一部を露出させるようにパター
ン形成させる。そして図3に示すように,露出させたi
層3の端面とn層2の表面に導波路5を所定の膜厚に成
長させることにより,導波路5をi層3の端面に原子的
に接合させる。この導波路5の成長もエピタキシー成長
である。導波路5は,InGaAsからなるi層3より
もバンドギャップが大きく,かつ,InPからなる基板
1と格子定数がほぼ等しい結晶性半導体で構成され,こ
の実施の形態では,導波路5はInGaAsPからな
る。導波路5の厚さはi層3よりも厚くすることが好ま
しく,通常はi層3の厚さが1μm以下程度であるのに
対して,導波路5の厚さは2〜5μm程度にするのが良
い。
ォトリソグラフィーにより,i層3の一端面と,該一端
面に続くn層2の表面の一部を露出させるようにパター
ン形成させる。そして図3に示すように,露出させたi
層3の端面とn層2の表面に導波路5を所定の膜厚に成
長させることにより,導波路5をi層3の端面に原子的
に接合させる。この導波路5の成長もエピタキシー成長
である。導波路5は,InGaAsからなるi層3より
もバンドギャップが大きく,かつ,InPからなる基板
1と格子定数がほぼ等しい結晶性半導体で構成され,こ
の実施の形態では,導波路5はInGaAsPからな
る。導波路5の厚さはi層3よりも厚くすることが好ま
しく,通常はi層3の厚さが1μm以下程度であるのに
対して,導波路5の厚さは2〜5μm程度にするのが良
い。
【0015】次に図4に示すように,絶縁膜4をエッチ
ングで除去した後,表面全体にp層6を成長させる。こ
のp層6の成長もエピタキシー成長である。この実施の
形態では,p層6は,高濃度のドーピングをしたp+-I
nPからなる。
ングで除去した後,表面全体にp層6を成長させる。こ
のp層6の成長もエピタキシー成長である。この実施の
形態では,p層6は,高濃度のドーピングをしたp+-I
nPからなる。
【0016】次に,p層6の表面全体に絶縁膜4を一様
に堆積した後,i層3上に設けたp層6の部分を通常の
フォトリソグラフィーによりパターン形成させる。そし
てこのパターンをマスクにして硫酸系エッチャントによ
りエッチングし,図5に示すように,p層6を選択的に
除去する。
に堆積した後,i層3上に設けたp層6の部分を通常の
フォトリソグラフィーによりパターン形成させる。そし
てこのパターンをマスクにして硫酸系エッチャントによ
りエッチングし,図5に示すように,p層6を選択的に
除去する。
【0017】そして絶縁膜4を除去した後,図6に示す
ように,p層6の表面に上部電極7を設けると共に,n
層2の表面に下部電極8を設ける。これら上部電極7と
下部電極8の設置は,表面全体に電極材料を蒸着した
後,上部電極7と下部電極8に対応する部分を残してエ
ッチングにより不要な部分を除去することにより行うこ
とができる。電極材料としては,例えばTi/Pt/A
uが用いられる。
ように,p層6の表面に上部電極7を設けると共に,n
層2の表面に下部電極8を設ける。これら上部電極7と
下部電極8の設置は,表面全体に電極材料を蒸着した
後,上部電極7と下部電極8に対応する部分を残してエ
ッチングにより不要な部分を除去することにより行うこ
とができる。電極材料としては,例えばTi/Pt/A
uが用いられる。
【0018】最後に,光の入射面に相当する導波路5の
端面を僻開(へき開)して受光面5’を形成することに
より,フォトダイオード10が完成する。
端面を僻開(へき開)して受光面5’を形成することに
より,フォトダイオード10が完成する。
【0019】以上のように構成されたフォトダイオード
10において,波長が1.55μmの光を受光面5’に
横から照射すると,光は先ず受光面5’を介して導波路
5に入射され,導波路5内を伝送された後,次にi層3
に入射される。これにより,上部電極7と下部電極8の
間で信号電流が検出される。この実施の形態のフォトダ
イオード10によれば,導波路5の厚さをi層3よりも
厚くしておけば,幅の広い受光面5’によって大量の光
を損失少なく受光できるようになる。そして,こうして
受光面5’で受光した光を導波路5内に伝送させi層3
に入射させることにより,i層3の端面に光を直接照射
した場合に比べてより多くの光をi層3に入射すること
が可能となる。
10において,波長が1.55μmの光を受光面5’に
横から照射すると,光は先ず受光面5’を介して導波路
5に入射され,導波路5内を伝送された後,次にi層3
に入射される。これにより,上部電極7と下部電極8の
間で信号電流が検出される。この実施の形態のフォトダ
イオード10によれば,導波路5の厚さをi層3よりも
厚くしておけば,幅の広い受光面5’によって大量の光
を損失少なく受光できるようになる。そして,こうして
受光面5’で受光した光を導波路5内に伝送させi層3
に入射させることにより,i層3の端面に光を直接照射
した場合に比べてより多くの光をi層3に入射すること
が可能となる。
【0020】ここで,導波路5を構成しているInGa
AsPは,i層3を構成しているInGaAsよりもバ
ンドギャップが広く,導波路5に入射した波長1.55
μmの光は導波路5では吸収されず,i層3に到達して
吸収されることになる。従って,この実施の形態のフォ
トダイオード10によれば,導波路5の厚さを5μm程
度にすることにより,例えば光ファイバーなどから出た
光の大部分を導波路5に損失少なく入射させてi層3へ
導くことができるので,感度の高い光の検出ができるよ
うになる。
AsPは,i層3を構成しているInGaAsよりもバ
ンドギャップが広く,導波路5に入射した波長1.55
μmの光は導波路5では吸収されず,i層3に到達して
吸収されることになる。従って,この実施の形態のフォ
トダイオード10によれば,導波路5の厚さを5μm程
度にすることにより,例えば光ファイバーなどから出た
光の大部分を導波路5に損失少なく入射させてi層3へ
導くことができるので,感度の高い光の検出ができるよ
うになる。
【0021】なお,i層3をInGaAsとし,導波路
5をInGaAsPとした例について説明したが,その
他の例として,i層3をInGaAsとした場合は,導
波路5をInP,InAlAs,InGaAlAsなど
としても良い。また,i層3をGaAsとし,導波路5
をAlGaAs,InGaPなどとしても良い。いずれ
にしても,導波路5は,バンドギャップがi層3よりも
大きく,格子定数が基板1とほぼ等しい結晶性半導体で
構成することが好ましい。
5をInGaAsPとした例について説明したが,その
他の例として,i層3をInGaAsとした場合は,導
波路5をInP,InAlAs,InGaAlAsなど
としても良い。また,i層3をGaAsとし,導波路5
をAlGaAs,InGaPなどとしても良い。いずれ
にしても,導波路5は,バンドギャップがi層3よりも
大きく,格子定数が基板1とほぼ等しい結晶性半導体で
構成することが好ましい。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば,導波路の厚さをi層よ
りも厚くすることにより,幅の広い受光面によって大量
の光を損失少なく受光してi層に入射させることができ
るので,i層の端面に光を直接照射した場合に比べてよ
り多くの光をi層に入射することが可能となる。従っ
て,感度の高い光の検出ができるようになる。
りも厚くすることにより,幅の広い受光面によって大量
の光を損失少なく受光してi層に入射させることができ
るので,i層の端面に光を直接照射した場合に比べてよ
り多くの光をi層に入射することが可能となる。従っ
て,感度の高い光の検出ができるようになる。
【図1】基板の表面にn層とi層を成長させた状態の説
明図である。
明図である。
【図2】フォトリソグラフィーによりi層を選択的に除
去した状態の説明図である。
去した状態の説明図である。
【図3】i層の端面とn層の表面に導波路を成長させた
状態の説明図である。
状態の説明図である。
【図4】表面全体にp層を成長させた状態の説明図であ
る。
る。
【図5】p層を選択的に除去した状態の説明図である。
【図6】本発明の実施の形態にかかるフォトダイオード
の説明図である。
の説明図である。
【図7】従来のpin接合型フォトダイオードの説明図
である。
である。
1 基板 2 n層 3 i層 4 絶縁膜 5 導波路 5’ 受光面 6 p層 7 上部電極 8 下部電極 10 フォトダイオード
Claims (5)
- 【請求項1】 p層とn層の間にi層を設けたpin接
合型のフォトダイオードにおいて,一端面が光の受光面
に形成され,他端面が前記i層に原子的に接合された導
波路を設けたことを特徴とするフォトダイオード。 - 【請求項2】 前記導波路が,バンドギャップが前記i
層よりも大きく,格子定数が前記フォトダイオードの基
板とほぼ等しい結晶性半導体で構成されることを特徴と
する請求項1に記載のフォトダイオード。 - 【請求項3】 上記基板がInPであり,i層がInG
aAsであり,前記導波路がInGaAsP,InP,
InAlAs,InGaAlAsのいずれかであること
を特徴とする請求項2に記載のフォトダイオード。 - 【請求項4】 上記基板がGaAsであり,i層がGa
Asであり,前記導波路がAlGaAs,InGaPの
いずれかであることを特徴とする請求項2に記載のフォ
トダイオード。 - 【請求項5】 基板の表面にn層を設ける工程と,該n
層の表面にi層を設ける工程と,i層の端面に原子的に
接合させて導波路を設ける工程と,i層の表面にp層を
設ける工程とを備えることを特徴とするフォトダイオー
ドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9180737A JPH1117210A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | フォトダイオード及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9180737A JPH1117210A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | フォトダイオード及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1117210A true JPH1117210A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=16088439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9180737A Withdrawn JPH1117210A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | フォトダイオード及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1117210A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003174187A (ja) * | 2001-12-07 | 2003-06-20 | Sumitomo Chem Co Ltd | 薄膜半導体エピタキシャル基板及びその製造方法 |
| KR100636093B1 (ko) * | 1999-07-12 | 2006-10-19 | 삼성전자주식회사 | 광검출기 디바이스 및 그 제조방법 |
-
1997
- 1997-06-20 JP JP9180737A patent/JPH1117210A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100636093B1 (ko) * | 1999-07-12 | 2006-10-19 | 삼성전자주식회사 | 광검출기 디바이스 및 그 제조방법 |
| JP2003174187A (ja) * | 2001-12-07 | 2003-06-20 | Sumitomo Chem Co Ltd | 薄膜半導体エピタキシャル基板及びその製造方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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