JPS58170077A - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
- Publication number
- JPS58170077A JPS58170077A JP57053077A JP5307782A JPS58170077A JP S58170077 A JPS58170077 A JP S58170077A JP 57053077 A JP57053077 A JP 57053077A JP 5307782 A JP5307782 A JP 5307782A JP S58170077 A JPS58170077 A JP S58170077A
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- JP
- Japan
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- type
- layer
- photodiode
- fet
- light
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- Pending
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-
- 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
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
- H10F30/222—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PN heterojunction
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- 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】
（１）発明の技術分野
本発明は光通信用受光素子に係り、特に光波長１μｍ帯
で高感度な半導体受光装置に関する。
で高感度な半導体受光装置に関する。
（２）技術の背景
近年、情報化社会の高度化に伴い、情報処理量の増大と
高速処理に対する要請が高まっている。
高速処理に対する要請が高まっている。
従って、有線及び無線の従来の通信方式では限界があり
、前述の要請に対応できなくなっている。
、前述の要請に対応できなくなっている。
−・方、従来のいわゆる電磁波領域を超えた遠赤外領域
より可視光におよぶ光通信方式が可干渉性の光源である
レーザ及びこれに対応する光通信用オプティカルファイ
バーその他の光回路素子の開発に佇い実用化の段階とな
りつつある。また光通信は高価で重要な銅線を必要とせ
ず、省資源、省エネルギーの点からも要望されている。
より可視光におよぶ光通信方式が可干渉性の光源である
レーザ及びこれに対応する光通信用オプティカルファイ
バーその他の光回路素子の開発に佇い実用化の段階とな
りつつある。また光通信は高価で重要な銅線を必要とせ
ず、省資源、省エネルギーの点からも要望されている。
このような背景からこの光通信領域におけるさらに低損
失。
失。
＋Ｉ４ｉ Ａｌｌ率１低コスト等の技術的要望が高まっ
ている。
ている。
（３）従来技術と問題点
従来のフォトダイオードとＰＥＴ（電界効果型トランジ
スタ）のモノリシック受光装置は半絶縁性基板を用いて
、この上にメサ型構造によって各素子間のアイソレーシ
ョンを行い、及び各電極を構成し°（いた。
スタ）のモノリシック受光装置は半絶縁性基板を用いて
、この上にメサ型構造によって各素子間のアイソレーシ
ョンを行い、及び各電極を構成し°（いた。
しかし、この種のメサ型素子ではフォトダイオ−１とＦ
Ｅ Ｔ間の接続を素子内配線により行うことが困難で
あり、さらに外部端子へのリード端子が増加する等の問
題がある。
Ｅ Ｔ間の接続を素子内配線により行うことが困難で
あり、さらに外部端子へのリード端子が増加する等の問
題がある。
さらに、メサ型構造ではパソシヘーション（表面安定化
）の困難がある。換言すれば、従来一般に用いられてい
るメサ型のフォトトランジスタとＦＥＴを有する光通信
用受光装置は上述の通り、構造上の理由による複雑な配
線等生産技術−１−の問題と回路の特性上の制約と使用
上の安定度信頼性等の面で問題があった。
）の困難がある。換言すれば、従来一般に用いられてい
るメサ型のフォトトランジスタとＦＥＴを有する光通信
用受光装置は上述の通り、構造上の理由による複雑な配
線等生産技術−１−の問題と回路の特性上の制約と使用
上の安定度信頼性等の面で問題があった。
さらにＰ型のＦＥＴはホール（正孔）の小さなモビリテ
ィによるため高速の応答が得られない欠点があった。
ィによるため高速の応答が得られない欠点があった。
（４）発明の目的
本発明の目的は、この種の受光素子の構成をプレーナ型
とすることにより光通信用として必要な高信頼度で高感
度な受光装置を提供することである。
とすることにより光通信用として必要な高信頼度で高感
度な受光装置を提供することである。
（５）発明の構成
本発明の特徴とするところは、Ｎ型半導体基板上にＮ型
多元層を有し、その一部類域にＰ型埋め込み層を形成し
た後ルモ、さらにＮ型の層を形成し、先に形成したＰ型
埋め込み層に対向する一部のＮ型領域がアイソレーショ
ンされる如くＰ型層を形成したウェハにおいて、前記ア
イソレーション領域の内部にＦＥＴ、及びこの領域の外
部にモノリシンクフォトダイオードを形成したプレーナ
構造の半導体受光装置にある。
多元層を有し、その一部類域にＰ型埋め込み層を形成し
た後ルモ、さらにＮ型の層を形成し、先に形成したＰ型
埋め込み層に対向する一部のＮ型領域がアイソレーショ
ンされる如くＰ型層を形成したウェハにおいて、前記ア
イソレーション領域の内部にＦＥＴ、及びこの領域の外
部にモノリシンクフォトダイオードを形成したプレーナ
構造の半導体受光装置にある。
（６）発明の実施例
以下、本発明の一実施例を図面について説明する。
第１図（ａ＋乃至（ｆｌは、本発明の半導体受光装置の
製造方法を示す工程図である。
製造方法を示す工程図である。
基板となるＮ−１ｎＰ層１の上に液相エビタキンヤル（
１，１）Ｅ）法または気相エピタキシャル（ＶＰＬ’、
）法により、濃度Ｉ Ｘ １０”ｃｍ−’で厚さ３〜５
μｍ程度にＮ−−１ｎＧａＡｓ （Ｐ）層２を成にさせ
る。（同図（ａ）） 次に、後の工程においてＦＥＴを形成する領域にＣｄ拡
散を行うため、たとえばホトレジスト４を薄く塗布し窒
化シリコン（Ｓｉ：＋Ｎａ）５等をマスクとして用いて
紫外光３による写真蝕刻法（フォトリソグラフィ）によ
りまず孔開けを施しく同図（ｂｌ）、その後例えば５０
０ ”ｃで一時間カドミウノ、（Ｃｄ）の不純物を含む
ガス雰囲気中にて選択拡散を実施し、その後ホトレジス
ト４と窒化シリコン（Ｓｉ２Ｎ４）５を除去することに
より埋め込み層６を形成させる。
１，１）Ｅ）法または気相エピタキシャル（ＶＰＬ’、
）法により、濃度Ｉ Ｘ １０”ｃｍ−’で厚さ３〜５
μｍ程度にＮ−−１ｎＧａＡｓ （Ｐ）層２を成にさせ
る。（同図（ａ）） 次に、後の工程においてＦＥＴを形成する領域にＣｄ拡
散を行うため、たとえばホトレジスト４を薄く塗布し窒
化シリコン（Ｓｉ：＋Ｎａ）５等をマスクとして用いて
紫外光３による写真蝕刻法（フォトリソグラフィ）によ
りまず孔開けを施しく同図（ｂｌ）、その後例えば５０
０ ”ｃで一時間カドミウノ、（Ｃｄ）の不純物を含む
ガス雰囲気中にて選択拡散を実施し、その後ホトレジス
ト４と窒化シリコン（Ｓｉ２Ｎ４）５を除去することに
より埋め込み層６を形成させる。
さらに再び液相エピタキシャル（Ｌ Ｐ Ｅ）法もしく
は気相エピタキシャル（Ｖ Ｐ Ｅ）法にて、Ｎ−Ｉｎ
Ｐ層またはＮ−１ｎＧａＡｓ （Ｐ）層７を約２μｍ成
長させる。（同図（Ｃ）） 次に前述と同様の選択拡散技術により、約５００℃で約
３時間カドミウム（Ｃｄ）の不純物を含むガス雰囲気中
にてカドミウム拡散を行い、フォトダイオード°受光部
８とアイソレーション部９に拡散を行う。（同図（ｄ）
） その後アイソレーション部９の中央部に再びカドミラＪ
、（Ｃｄ）拡散を５００℃のガス雰囲気中で約１．５時
間実施し、ゲート部（Ｇ） １０を構成する。
は気相エピタキシャル（Ｖ Ｐ Ｅ）法にて、Ｎ−Ｉｎ
Ｐ層またはＮ−１ｎＧａＡｓ （Ｐ）層７を約２μｍ成
長させる。（同図（Ｃ）） 次に前述と同様の選択拡散技術により、約５００℃で約
３時間カドミウム（Ｃｄ）の不純物を含むガス雰囲気中
にてカドミウム拡散を行い、フォトダイオード°受光部
８とアイソレーション部９に拡散を行う。（同図（ｄ）
） その後アイソレーション部９の中央部に再びカドミラＪ
、（Ｃｄ）拡散を５００℃のガス雰囲気中で約１．５時
間実施し、ゲート部（Ｇ） １０を構成する。
（同図（ｅ））
最後にフＡトダ・イオード部８及びゲート部（Ｇ）１０
はＡ ｕ ／ Ｚ ｎにより、またフォトダイオードの
基板裏側１１及びソース部（Ｓ）、ドレイン部（Ｄ）は
Ａ ｕ ／ Ｇ （３によりオーム性接触を形成させる
。
はＡ ｕ ／ Ｚ ｎにより、またフォトダイオードの
基板裏側１１及びソース部（Ｓ）、ドレイン部（Ｄ）は
Ａ ｕ ／ Ｇ （３によりオーム性接触を形成させる
。
（同図（「））そして、フォトダイオードとゲート（Ｇ
）は金属配線により接続する。
）は金属配線により接続する。
以上によって、受光装置がプレーナ型で構成でき、■、
つまたＦＥＴはＮチャンネルを形成することが可能であ
る。
つまたＦＥＴはＮチャンネルを形成することが可能であ
る。
第２図は本発明の一実施例であるＪ 、Ｆ 、Ｅ Ｔ型
の半導体受光装置の動作を示す説明図である。
の半導体受光装置の動作を示す説明図である。
フォトダイオ−１部はＮ−１ｎＰ層７にカドミウム（Ｃ
ｄ）注入Ｐ型層８を形成することにより製作する。
ｄ）注入Ｐ型層８を形成することにより製作する。
光伝送信号である例えば１．５５μｍの赤外光１２を受
けとるのに通したバンドギヤ・７プを有する光ダイオー
ドにおける光吸収層すなわちのＰ型［８とＮ−１ｎ Ｇ
ａ Ａ ｓ層２にて前記１．５５ｕｍの赤外光を吸収
すると直ちに電子−正孔対が発生し、逆方向にあらかし
め電圧が印加されているため正孔１１がに測の負電極方
向へ移動する。このため前記光ダイオードに電圧が発生
する。またＪＦＥＴにおりるゲート部ＣＧ）と光ダイオ
ードとは接続されζいるために、光伝送信号によって発
生した電圧でＪ Ｐ Ｅ Ｔの出力電圧を制御すること
ができる。
けとるのに通したバンドギヤ・７プを有する光ダイオー
ドにおける光吸収層すなわちのＰ型［８とＮ−１ｎ Ｇ
ａ Ａ ｓ層２にて前記１．５５ｕｍの赤外光を吸収
すると直ちに電子−正孔対が発生し、逆方向にあらかし
め電圧が印加されているため正孔１１がに測の負電極方
向へ移動する。このため前記光ダイオードに電圧が発生
する。またＪＦＥＴにおりるゲート部ＣＧ）と光ダイオ
ードとは接続されζいるために、光伝送信号によって発
生した電圧でＪ Ｐ Ｅ Ｔの出力電圧を制御すること
ができる。
なお、前記（７） 、Ｊ Ｆ Ｅ Ｔは、Ｐ型拡散領域
１３．１３と本発明の特徴であるＮ−１ｎ−ＧａＡｓ層
２の上部にあらかじめ設けられた埋め込み層６すなわち
Ｐ型拡散領域によってソース部（Ｓ）とドレイン部（Ｄ
）はＮ−１ｎＰｊｉｉ７にて孤立化された島を形成し、
しかるに前記ＪＦＥＴはＮチャネルをＮ−１ｎＰ屓７よ
りなるキャップ層に形成することが可能となった。しか
るに光伝送信号によって伝送された赤外光１２にはフォ
トダイオードにて電圧を発生してゲート部（Ｇ）に印加
され“ζソース部（Ｓ）からトレイン部（Ｄ）へのドレ
イン電流（１ｏ）が変調されることが可能である。
１３．１３と本発明の特徴であるＮ−１ｎ−ＧａＡｓ層
２の上部にあらかじめ設けられた埋め込み層６すなわち
Ｐ型拡散領域によってソース部（Ｓ）とドレイン部（Ｄ
）はＮ−１ｎＰｊｉｉ７にて孤立化された島を形成し、
しかるに前記ＪＦＥＴはＮチャネルをＮ−１ｎＰ屓７よ
りなるキャップ層に形成することが可能となった。しか
るに光伝送信号によって伝送された赤外光１２にはフォ
トダイオードにて電圧を発生してゲート部（Ｇ）に印加
され“ζソース部（Ｓ）からトレイン部（Ｄ）へのドレ
イン電流（１ｏ）が変調されることが可能である。
以上、上記本発明の一実施例において、Ｐ型拡散領域す
なわちフォトダイオード受光部８とアイソレーション部
９．９はＣｄ拡散によって形成したが、例えばＺｎ拡散
による場合には、拡散係数が速いため埋め込み屓６が上
がってくるのでＮ−・ＩｎＧａＡｓ層２に達していなく
とも、すなわち離接させて形成しても可能である。
なわちフォトダイオード受光部８とアイソレーション部
９．９はＣｄ拡散によって形成したが、例えばＺｎ拡散
による場合には、拡散係数が速いため埋め込み屓６が上
がってくるのでＮ−・ＩｎＧａＡｓ層２に達していなく
とも、すなわち離接させて形成しても可能である。
同図（ｂｌは上記半導体受光□装置を上方からみた乎’
ｉｌｉ図Ｔニア６゜光９’イオ−Ｆ（！
： Ｊ Ｆ Ｆ、ＴｉＪ：、ツー１電極１４により図示
の如く素子内接続されている。
ｉｌｉ図Ｔニア６゜光９’イオ−Ｆ（！
： Ｊ Ｆ Ｆ、ＴｉＪ：、ツー１電極１４により図示
の如く素子内接続されている。
以１−は、Ｎ−１ｎＰを基板とした場合について述べて
きたが、第３図の如くＮ型ガリウムアンチモン（Ｎ−Ｇ
ａＳｂ）を基板とし、ＧａＳｂまたはＧａ八へｓｂを光
吸収層とする構成によって同様に作成しても可能である
。
きたが、第３図の如くＮ型ガリウムアンチモン（Ｎ−Ｇ
ａＳｂ）を基板とし、ＧａＳｂまたはＧａ八へｓｂを光
吸収層とする構成によって同様に作成しても可能である
。
なお、第３図においては基板となるＮ″″−〇ａＡ Ｓ
１５の十に、例えばＮ−−ＧａＳｂ屓１６とＮ−−Ｇ
ａ Ａ Ｉ Ｓ ｂ屓１７を形成し、前記Ｎ−−Ｇａ
（ＡＩ）Ｓｂｂｌ６の上部に埋め込み層６′を設け、ま
た前記Ｎ−ＣａＡｌＳｂ屓１７の中に光グイオート部８
゛とアイソレーション領域９′を形成させζ）。
１５の十に、例えばＮ−−ＧａＳｂ屓１６とＮ−−Ｇ
ａ Ａ Ｉ Ｓ ｂ屓１７を形成し、前記Ｎ−−Ｇａ
（ＡＩ）Ｓｂｂｌ６の上部に埋め込み層６′を設け、ま
た前記Ｎ−ＣａＡｌＳｂ屓１７の中に光グイオート部８
゛とアイソレーション領域９′を形成させζ）。
（７）発明の効果
本発明は前述の如〈従来一般に用いられたＰ型゛Ｉｒ導
体によるメサ型受光素子の欠点である、複雑な構造を採
用することに基づく生産性、安定度。
体によるメサ型受光素子の欠点である、複雑な構造を採
用することに基づく生産性、安定度。
信頼性等の問題を、Ｎ型半導体によるプレーナ構造をと
ることによって構造は簡単となり、このため生産性は向
上し、バッシヘーションが容易となり、この種の装置の
問題点である安定性／信頼度は向ｆ、した。さらにＮ型
ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）とするごとにより光
感度および応答速度が改善される。
ることによって構造は簡単となり、このため生産性は向
上し、バッシヘーションが容易となり、この種の装置の
問題点である安定性／信頼度は向ｆ、した。さらにＮ型
ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）とするごとにより光
感度および応答速度が改善される。
一般にこの種の化合物半導体においてはＮ型が得やすく
、Ｎ型のままＦＥＴを形成しうれば製造上も有利であり
、Ｎ型のため大きな電子移動度による高速応答が得られ
る等の特徴がある。
、Ｎ型のままＦＥＴを形成しうれば製造上も有利であり
、Ｎ型のため大きな電子移動度による高速応答が得られ
る等の特徴がある。
さらに比較的容易なＰ型拡散によってチャネル層である
Ｎ−ｒｎＦ’を他から分離することによってＦ ｔｉ
ＴはＮ型のチャネルが構成でき、しかるに大きな相互コ
ンダクタンスが達成可能となり、所望の半導体受光素子
は高性能化が図れる効果を汀する。
Ｎ−ｒｎＦ’を他から分離することによってＦ ｔｉ
ＴはＮ型のチャネルが構成でき、しかるに大きな相互コ
ンダクタンスが達成可能となり、所望の半導体受光素子
は高性能化が図れる効果を汀する。
第１図ｔａ＋乃至（「）は、本発明半導体受光素子の製
造工程図、第２図は本発明の半導体受光素子の動作を示
す説明図、第３図は本発明の他の実施例である。 １・・・基板、 ６．６′・・・埋め込み層、７・・・
キャップ層、 ８，８′・・・フォトダイオードの受
光部、 ９．９′・・・分離層、１４・・・ゲート電
極、 １７・・・キャンプ層。
造工程図、第２図は本発明の半導体受光素子の動作を示
す説明図、第３図は本発明の他の実施例である。 １・・・基板、 ６．６′・・・埋め込み層、７・・・
キャップ層、 ８，８′・・・フォトダイオードの受
光部、 ９．９′・・・分離層、１４・・・ゲート電
極、 １７・・・キャンプ層。
Claims (1)
- Ｎ型半導体基板上にＮ型多元層を有し、その一部類域に
Ｐ型埋め込み層を形成した後に、さらにＮ型の層を形成
し、先に形成したＰ型埋め込み層に対向する一部のＮ型
領域がアイソレーションされる如く該Ｎ型領域を囲むＰ
帯領域を形成し、前記アイソレーションされたＮ型領域
の内部にＦ ＥＴ、及びこの領域の外部にフォトダイオ
ードを形成したことを特徴とするプレーナ構造の半導体
受光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57053077A JPS58170077A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 半導体受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57053077A JPS58170077A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 半導体受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58170077A true JPS58170077A (ja) | 1983-10-06 |
Family
ID=12932734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57053077A Pending JPS58170077A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58170077A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60218887A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-11-01 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体光検出素子 |
| WO1993004345A1 (en) * | 1991-08-27 | 1993-03-04 | Graseby Plc | Detector for infrared radiation |
-
1982
- 1982-03-31 JP JP57053077A patent/JPS58170077A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60218887A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-11-01 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体光検出素子 |
| WO1993004345A1 (en) * | 1991-08-27 | 1993-03-04 | Graseby Plc | Detector for infrared radiation |
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