JPS5857760A - 光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置Info
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- JPS5857760A JPS5857760A JP56156282A JP15628281A JPS5857760A JP S5857760 A JPS5857760 A JP S5857760A JP 56156282 A JP56156282 A JP 56156282A JP 15628281 A JP15628281 A JP 15628281A JP S5857760 A JPS5857760 A JP S5857760A
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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
- H10F30/225—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 working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
- H10F30/2255—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 working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes in which the active layers form heterostructures, e.g. SAM structures
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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】
本発明は半導体光検出器に係り、特に高感度、低暗電流
高速性の実現に好適な受光素子に関する。
高速性の実現に好適な受光素子に関する。
従来は、第１図（ａ）および（ｂ）に示すようにメサ型
あるいはプレーナ型構造の受光素子が提案されている。
あるいはプレーナ型構造の受光素子が提案されている。
半導体基板Ｏ１上に第１の導電型の半導体層０２および
第２の導電型の半導体層０３が形成され、更に電極０８
．０９が設けられている。第１図（ａ）の様なメサ型構
造では、高い電界が接合端面に露出することになるため
、表面保穫膜の性質によって素子特性が左右されること
になり、実用上望ましくない。一方、第１図ｆｂ）のプ
レーナ構造（公開特許公報昭５５−１：３２０７９号）
では、メサ型構造に比べて安定な動作が得られると期待
される。第１図（ｂ）の構造では、ＩｎＰ半導体基板１
上にｎ＋型ＩｎＰ層２ ＋ ＩｎＧａＡｓＰ層３．およ
びｎ型ＩｎＰ層が形成されている。６はたとえばＣｄ拡
散層でこの拡散端面でｐｎ接合が形成されている。７は
絶縁層、８．９は電極である。しかしながら、次に述べ
る様な欠点がある。
第２の導電型の半導体層０３が形成され、更に電極０８
．０９が設けられている。第１図（ａ）の様なメサ型構
造では、高い電界が接合端面に露出することになるため
、表面保穫膜の性質によって素子特性が左右されること
になり、実用上望ましくない。一方、第１図ｆｂ）のプ
レーナ構造（公開特許公報昭５５−１：３２０７９号）
では、メサ型構造に比べて安定な動作が得られると期待
される。第１図（ｂ）の構造では、ＩｎＰ半導体基板１
上にｎ＋型ＩｎＰ層２ ＋ ＩｎＧａＡｓＰ層３．およ
びｎ型ＩｎＰ層が形成されている。６はたとえばＣｄ拡
散層でこの拡散端面でｐｎ接合が形成されている。７は
絶縁層、８．９は電極である。しかしながら、次に述べ
る様な欠点がある。
禁止帯幅の大きい物質としてＩｎＰ結晶を適用する場合
、蒸気圧の高いＰが結晶成長後の素子作成プロセスの熱
処理工程に於て解離し、表面層は変質することが考えら
ｎる。それ故に、表面保護膜形成後の界面特性は不安定
となり、暗電流が大きくなる原因になる。
、蒸気圧の高いＰが結晶成長後の素子作成プロセスの熱
処理工程に於て解離し、表面層は変質することが考えら
ｎる。それ故に、表面保護膜形成後の界面特性は不安定
となり、暗電流が大きくなる原因になる。
また、一般に半導体物質では、有効質量や禁止帯幅が小
さくなる程、及び不純物濃度が低い程、トンネル効果に
よって降伏を起す電界強度は低下するため、禁止帯幅の
大きい領域（例ＩｎＰ）中に形成されるｐｎ接合面と禁
止帯０幅の小さい領域（例、ＩｎＧａＡａＰ ）間の距
離Ｉが小さい場合には禁止帯幅の大きい領域に形成され
たｐｎ接合がアバランシェ増倍作用を起す前に、禁止帯
幅の小さい物質の電界がトンネル効果を起すに充分な電
界に到達してしまい、トンネル降伏を起してしまう。
さくなる程、及び不純物濃度が低い程、トンネル効果に
よって降伏を起す電界強度は低下するため、禁止帯幅の
大きい領域（例ＩｎＰ）中に形成されるｐｎ接合面と禁
止帯０幅の小さい領域（例、ＩｎＧａＡａＰ ）間の距
離Ｉが小さい場合には禁止帯幅の大きい領域に形成され
たｐｎ接合がアバランシェ増倍作用を起す前に、禁止帯
幅の小さい物質の電界がトンネル効果を起すに充分な電
界に到達してしまい、トンネル降伏を起してしまう。
一般に、トンネル電流は次式で表わすことができｍ ：
有効質量、 ｑ：電子電荷素置、１ｉ＝ｈ／２π：ｈは
ブランク定数、 Ｎ：不純物濃度 Ｅ２＝：禁止帯嘔、ｆ：誘電舊、ｂ−ｅ電界強度接合が
階段型であると仮定すると、電界強度と動作電圧（トン
ネル降伏電圧ｖＴ）との関係は次式％式％ 一方、γノ（ランシェ降伏電圧ｖＡは次式で与えられる
。
有効質量、 ｑ：電子電荷素置、１ｉ＝ｈ／２π：ｈは
ブランク定数、 Ｎ：不純物濃度 Ｅ２＝：禁止帯嘔、ｆ：誘電舊、ｂ−ｅ電界強度接合が
階段型であると仮定すると、電界強度と動作電圧（トン
ネル降伏電圧ｖＴ）との関係は次式％式％ 一方、γノ（ランシェ降伏電圧ｖＡは次式で与えられる
。
いま、ＩｎＧａＡｓＰからなるｐｎ接合を例にとってＶ
Ｔ＝ｖＡなる不純物濃度を求めると、下記の様になる。
Ｔ＝ｖＡなる不純物濃度を求めると、下記の様になる。
Ｉ ｎ Ｐ ｆＥ、燭λ： １．３５μｍ）：
〜３Ｘ１０１７ａｎ−”Ｉｎ０．７９（）ａＯ，２１
”０．４７ ＰＯ，５３（”、対応λ−１，２１１ｍ）
：〜２Ｘ１０ ｃｒｎ Ｉｎ０．７ｆｉＧａ０．２５”０．５６Ｐ０．４４ （
Ｅ、対応λ＝ｔ、３μｍ）〜７ Ｘ １０１５釘− Ｉｎ０．６１”０．３９”０．８１ＰＯ，＋７ （”、
対応λ：！１．５５μｍ）８ Ｘ ｌ ０１４ｏｆｆｌ
” アバランシェ増倍作用が有効に起るためには、ｖ、ｒ＞
ｖ□であることが必要となるため、不純物濃度は上記値
よりも低くすることが必要となる。従って第１図（ｂ）
に示すような構造にすれば、禁止帯幅の大きい物質の不
純物濃度とｊによっては禁止帯幅の小さい物質の不純物
濃度に対する制限はやや緩和されるが、アバランシェ増
倍作用を期待するためには、禁止帯幅の大きい物質では
ｖＴ＞ｖＡなる関係が成立すると共に、禁止帯幅の小さ
い領域での最大電界Ｅ、、、は、トンネル降伏時の電界
強度Ｅ、ｒ（不純物濃度によっては、アバランシェ降伏
時の電界強ｖＥＡ）よりも小さくなるように素子設計を
行なうことが重要である。距離１と禁止帯幅の大きい物
質と小さい物質の不純物濃度を各々ＮＬ、Ｎ、 とす
れば、上述した条件を満たすためには、それらの間には
少なくとも次の関係を満たすことが必要になる。
〜３Ｘ１０１７ａｎ−”Ｉｎ０．７９（）ａＯ，２１
”０．４７ ＰＯ，５３（”、対応λ−１，２１１ｍ）
：〜２Ｘ１０ ｃｒｎ Ｉｎ０．７ｆｉＧａ０．２５”０．５６Ｐ０．４４ （
Ｅ、対応λ＝ｔ、３μｍ）〜７ Ｘ １０１５釘− Ｉｎ０．６１”０．３９”０．８１ＰＯ，＋７ （”、
対応λ：！１．５５μｍ）８ Ｘ ｌ ０１４ｏｆｆｌ
” アバランシェ増倍作用が有効に起るためには、ｖ、ｒ＞
ｖ□であることが必要となるため、不純物濃度は上記値
よりも低くすることが必要となる。従って第１図（ｂ）
に示すような構造にすれば、禁止帯幅の大きい物質の不
純物濃度とｊによっては禁止帯幅の小さい物質の不純物
濃度に対する制限はやや緩和されるが、アバランシェ増
倍作用を期待するためには、禁止帯幅の大きい物質では
ｖＴ＞ｖＡなる関係が成立すると共に、禁止帯幅の小さ
い領域での最大電界Ｅ、、、は、トンネル降伏時の電界
強度Ｅ、ｒ（不純物濃度によっては、アバランシェ降伏
時の電界強ｖＥＡ）よりも小さくなるように素子設計を
行なうことが重要である。距離１と禁止帯幅の大きい物
質と小さい物質の不純物濃度を各々ＮＬ、Ｎ、 とす
れば、上述した条件を満たすためには、それらの間には
少なくとも次の関係を満たすことが必要になる。
の故に、ＮＬと４及びＥ７に相互関係がありＮＬ及びＮ
８が小さい程、 １は大きくする必要がある。
８が小さい程、 １は大きくする必要がある。
例えばＮＬ＝１ ｘｌ ０１６ Ｃｍ−３１Ｎ、 ＝２
８１０”ｃｍ″″ｌの場合、λ＝＝ １．５５・μｍの
ＩｎＧａＡｓＰに対してＩは約１．５μｍ以上となる。
８１０”ｃｍ″″ｌの場合、λ＝＝ １．５５・μｍの
ＩｎＧａＡｓＰに対してＩは約１．５μｍ以上となる。
この例の場合、上述した関係を考慮すると、１を１μｍ
以下にするような素子設計では禁止帯幅に対応する波長
が１．３μｍ、あるいは１．５μｍに対応するＩｎＧａ
Ａｓｐを禁止帯幅の小さい物質として用いた素子構成で
は、トンネル効果がかなり影響し、有効なアバランシェ
ホトダイオードを作ることは困難になる。
以下にするような素子設計では禁止帯幅に対応する波長
が１．３μｍ、あるいは１．５μｍに対応するＩｎＧａ
Ａｓｐを禁止帯幅の小さい物質として用いた素子構成で
は、トンネル効果がかなり影響し、有効なアバランシェ
ホトダイオードを作ることは困難になる。
一方、第１図（ｂ）構造のホトダイオードを作成する場
合には、動作時の最大電界は小さくなるものの、禁止帯
幅の小さい領域の不純物濃度には制限が必要となる。禁
止帯幅の小さい領域で空乏層がＷ広がると、禁止帯幅が
大きい物質側の禁止帯１の小さい物質の電界強度Ｅ８は
次式で与えられる。
合には、動作時の最大電界は小さくなるものの、禁止帯
幅の小さい領域の不純物濃度には制限が必要となる。禁
止帯幅の小さい領域で空乏層がＷ広がると、禁止帯幅が
大きい物質側の禁止帯１の小さい物質の電界強度Ｅ８は
次式で与えられる。
空乏層が（ｔ＋Ｗ）であり、Ｗが１μｍとすると、Ｅ、
がＥ？を越えない様にするためには、不純物濃度Ｎ、は
下記の値よシも小さくする必要が生じる。
がＥ？を越えない様にするためには、不純物濃度Ｎ、は
下記の値よシも小さくする必要が生じる。
Ｎ ：く約Ｉ Ｘ １０膜６ｃｍ−” ｆｏｅλ＝１
．５５μｍく約２×１０ ｃｍ ｆＯｒλ＝１．３μ
ｍ上述の如く、物質のＥ７とＮ８との関係を考慮する必
要がある。化合物半導体では、Ｓｉと比べて光励起キャ
リアの寿命が極めて短いため、光電変換効率を上げるた
めには、光吸収領域は空乏層化する必要があること、及
び高速化を図るためには、接合容量Ｃを小さくするため
、空乏層を拡げる必要がある。接合容量は近似的に次式
で与えられる。
．５５μｍく約２×１０ ｃｍ ｆＯｒλ＝１．３μ
ｍ上述の如く、物質のＥ７とＮ８との関係を考慮する必
要がある。化合物半導体では、Ｓｉと比べて光励起キャ
リアの寿命が極めて短いため、光電変換効率を上げるた
めには、光吸収領域は空乏層化する必要があること、及
び高速化を図るためには、接合容量Ｃを小さくするため
、空乏層を拡げる必要がある。接合容量は近似的に次式
で与えられる。
Ｃニー Ｓ （６１ｊ＋Ｗ
ａ：誘電率 Ｓ：接合面積
実用上要請される量子効率（２５０％）、及び接合容量
（く２ＰＦ）を考えると、空乏層Ｗが１μｍ程度拡がる
ことは必要と考えられる。
（く２ＰＦ）を考えると、空乏層Ｗが１μｍ程度拡がる
ことは必要と考えられる。
本発明の目的は、前述した欠点を除去することにより、
高感変で暗電流が小さく、高速性の受光素子を提供する
ことにある。
高感変で暗電流が小さく、高速性の受光素子を提供する
ことにある。
本発明の代表例を第２図に示す。第１の特徴は能動領域
となる領土帯幅の小さい物質層１３の上に光の窓層とな
る禁止帯幅の大きい物質層１４を形成し７、更に、１４
の物質の組成原子を含んだ多原子の物質層１５を形成し
、表面保護膜１７で保護することによって、半導体と界
面との間の安定化を図ることにより、暗電流の低下、並
びに界面安定化を図った受光素子構造を特徴とする。
となる領土帯幅の小さい物質層１３の上に光の窓層とな
る禁止帯幅の大きい物質層１４を形成し７、更に、１４
の物質の組成原子を含んだ多原子の物質層１５を形成し
、表面保護膜１７で保護することによって、半導体と界
面との間の安定化を図ることにより、暗電流の低下、並
びに界面安定化を図った受光素子構造を特徴とする。
また、第２の特徴はこれまで説明してきたように領域１
４の物質と領域１３の物質の不純物濃度Ｎ１４とＮ８．
の間にＮ、４≧Ｎ、３ の関係があり、Ｎｔｓが２
Ｘ １０”ｃｍ””３以下にすることを特徴とした受光
素子構造を特徴とする。
４の物質と領域１３の物質の不純物濃度Ｎ１４とＮ８．
の間にＮ、４≧Ｎ、３ の関係があり、Ｎｔｓが２
Ｘ １０”ｃｍ””３以下にすることを特徴とした受光
素子構造を特徴とする。
本発明による実施例の一つを第２図に示し、その構造を
以下に説明する。
以下に説明する。
約１０” ｃｍ−” 以上ｏ高不純物濃度のｎ＋形Ｉｎ
Ｐ基板、１１．上に公知の液相エピタキシャル成長法に
より不純物濃度が９ Ｘ １０”Ｃｍ−” 、厚さ１．
５μｍのｎ形ＩｎＰ層、１２．を形成し、続いて不純物
濃度が７ Ｘ １０Ｉｌ１ｃｍ−” 、 Ｆ’Ｊ、さ１
．３μｍのｎ形”ｌＬＳＩ Ｇａａｌｌ ＡＳＯ，！Ｉ
ｓ Ｐ、、１７層、１３．を形成する。特に１．３μｍ
以上の波長の光を受光を十分な感度で受光せしめるため
に、このＩｎ１−ＸＧａ Ａｓ Ｐ は０．４
７≧Ｘ≧０．２５の組成がＹＩ−ｙ 好ましい。なお、Ａ８含有量は一般にＧａの含有量に伴
なって決定される。
Ｐ基板、１１．上に公知の液相エピタキシャル成長法に
より不純物濃度が９ Ｘ １０”Ｃｍ−” 、厚さ１．
５μｍのｎ形ＩｎＰ層、１２．を形成し、続いて不純物
濃度が７ Ｘ １０Ｉｌ１ｃｍ−” 、 Ｆ’Ｊ、さ１
．３μｍのｎ形”ｌＬＳＩ Ｇａａｌｌ ＡＳＯ，！Ｉ
ｓ Ｐ、、１７層、１３．を形成する。特に１．３μｍ
以上の波長の光を受光を十分な感度で受光せしめるため
に、このＩｎ１−ＸＧａ Ａｓ Ｐ は０．４
７≧Ｘ≧０．２５の組成がＹＩ−ｙ 好ましい。なお、Ａ８含有量は一般にＧａの含有量に伴
なって決定される。
ｙ＝
０．４８０４３＋０．００３２７Ｘ
の関係式が存在する。引続いて不純物濃度が９ Ｘ １
０”ｃｍ”” 、厚さ１．８μｍのｎ形ＩｎＰｌｉ！、
１４、を形成し、最後に、不純物濃度７ Ｘ １０”ｃ
ｍ 、厚さ０．２μｍのｎ形Ｉｎ、、 Ｇａｃｌ、、
Ａｓ、２Ｐ（Ｌａ層、１５．を連続的に形成する。Ａ
ｌ２Ｏ３及び５ｉｎ２膜を公知の気相化学反応法によっ
て形成した後、公知の選択ホトエツチング法によって不
必要部のＡｌ２Ｏ３及びＳ ＋ ０２膜を除去した後置
に領域１５を除去し、上記絶縁物を拡散マスクとして公
知の拡散法によって、ＺｎあるいはＣｄ不純物を上記領
域１４及び１５中に導入し、拡゛散深さ０，７μｍのＰ
＋形の拡散領域、１６．を形成する。拡散層、１６．と
ＩｎＰ層、１４．によってｐｎ接合が形成される。ｐｎ
接合面と領域、］３．との間隔は１１μｍである。次に
、拡散マスクとして用いた絶縁嘆を除去した後、公知の
方去によって５ｉｎ２膜を形成する。公知の選択的ホト
エツチング法によって、不用部のＳｉｎ、を除去した後
、表面保碩膜、１７が得られる。尚。
０”ｃｍ”” 、厚さ１．８μｍのｎ形ＩｎＰｌｉ！、
１４、を形成し、最後に、不純物濃度７ Ｘ １０”ｃ
ｍ 、厚さ０．２μｍのｎ形Ｉｎ、、 Ｇａｃｌ、、
Ａｓ、２Ｐ（Ｌａ層、１５．を連続的に形成する。Ａ
ｌ２Ｏ３及び５ｉｎ２膜を公知の気相化学反応法によっ
て形成した後、公知の選択ホトエツチング法によって不
必要部のＡｌ２Ｏ３及びＳ ＋ ０２膜を除去した後置
に領域１５を除去し、上記絶縁物を拡散マスクとして公
知の拡散法によって、ＺｎあるいはＣｄ不純物を上記領
域１４及び１５中に導入し、拡゛散深さ０，７μｍのＰ
＋形の拡散領域、１６．を形成する。拡散層、１６．と
ＩｎＰ層、１４．によってｐｎ接合が形成される。ｐｎ
接合面と領域、］３．との間隔は１１μｍである。次に
、拡散マスクとして用いた絶縁嘆を除去した後、公知の
方去によって５ｉｎ２膜を形成する。公知の選択的ホト
エツチング法によって、不用部のＳｉｎ、を除去した後
、表面保碩膜、１７が得られる。尚。
反射防止膜１７′、は表面保護膜を適用するか、あるい
は、反射防止膜として適した厚さのＳ ｉＯｔあるいは
Ｓｉ、Ｎ４を再度形成して適用した。この後表面電極、
１８．及び裏面電極、１９を形成した。本素子は適切な
ステムにマウントさｎ１素子としての動作が認められた
。
は、反射防止膜として適した厚さのＳ ｉＯｔあるいは
Ｓｉ、Ｎ４を再度形成して適用した。この後表面電極、
１８．及び裏面電極、１９を形成した。本素子は適切な
ステムにマウントさｎ１素子としての動作が認められた
。
以下に本実施例の構成及び動作を説明する。本実施例で
は、禁止帯幅狭い領＃Ｒ１３が禁止帯幅の広い領域によ
って囲まれているため、入射光は領域１３中で吸収され
層構成となっている。また、表面層は禁止帯幅の広いＩ
ｎＧａＡｓＰ層で形成され、そのトに表面保護用の絶縁
膜が形成されてへるため、界面での特性が安定となり、
暗電流の低減に好適である。この表面層の半導体響けこ
の下層の第２の半導体層と（１）格子整合をとり得る、
（２）同じ結晶系をとり得ふ、（３）高温にさらされて
も？４２の半導体層よりも安定である等の性質を持つ。
は、禁止帯幅狭い領＃Ｒ１３が禁止帯幅の広い領域によ
って囲まれているため、入射光は領域１３中で吸収され
層構成となっている。また、表面層は禁止帯幅の広いＩ
ｎＧａＡｓＰ層で形成され、そのトに表面保護用の絶縁
膜が形成されてへるため、界面での特性が安定となり、
暗電流の低減に好適である。この表面層の半導体響けこ
の下層の第２の半導体層と（１）格子整合をとり得る、
（２）同じ結晶系をとり得ふ、（３）高温にさらされて
も？４２の半導体層よりも安定である等の性質を持つ。
又、この表面層は、能動領域の半導体材料よりバンド・
ギヤ、プを大なる組成を選択する。壕だ、ｐｎ接合は前
述した考えに基づいて領域１３より離れて形成されてい
ると共に、不純物濃度分布も配慮されているため、ハー
ドな接合特性を維持し、かつ、光励起キャリアを効率良
く接合へ集めるのに適している。また、電界分布を考慮
して空乏層の広がりを設定しであるため、接合容量を低
減し、高速化に適している◎ 本素子を逆方向にバイアスすると、空乏層は接合直下の
領域１４及び領域１３に広がる。このため、領域１３の
禁止帯幅に対応した長波長端の光波長まで効率良く吸収
し１発生した正孔はドリフト電界によってｐｎ接合に集
められる。本試作ｐｉｎ ホトダイオードの主な特性は
、波長感度領域１．０〜１．５５μｍ＋量子効率ｆｙ５
％（１，３μｍ）接合容量ｏ、ｓｐＦ’＋暗電流は０．
１ ｎＡ （ｔ、ｏＶ）以下である。
ギヤ、プを大なる組成を選択する。壕だ、ｐｎ接合は前
述した考えに基づいて領域１３より離れて形成されてい
ると共に、不純物濃度分布も配慮されているため、ハー
ドな接合特性を維持し、かつ、光励起キャリアを効率良
く接合へ集めるのに適している。また、電界分布を考慮
して空乏層の広がりを設定しであるため、接合容量を低
減し、高速化に適している◎ 本素子を逆方向にバイアスすると、空乏層は接合直下の
領域１４及び領域１３に広がる。このため、領域１３の
禁止帯幅に対応した長波長端の光波長まで効率良く吸収
し１発生した正孔はドリフト電界によってｐｎ接合に集
められる。本試作ｐｉｎ ホトダイオードの主な特性は
、波長感度領域１．０〜１．５５μｍ＋量子効率ｆｙ５
％（１，３μｍ）接合容量ｏ、ｓｐＦ’＋暗電流は０．
１ ｎＡ （ｔ、ｏＶ）以下である。
本実施例の効果を以下に説明する。
ｉａｌ ＩｎＧａＡｓＰ層と絶縁膜との界面特性を用
いることにより、低電流の低減できる。
いることにより、低電流の低減できる。
ｌｂ） 前述した様な層構成にすることにより、トン
ネル効果による暗電流の増大を防止できる。
ネル効果による暗電流の増大を防止できる。
（Ｃ） 前述した様な層構成にすることにより、光励
起キャリアを効率良く接合に集めることができ、高感度
化できる。
起キャリアを効率良く接合に集めることができ、高感度
化できる。
＋ｄ＋ 前述した様な層構成にすることにより、光励
起キャリアをドリフト速度で接合へ集めることができ、
高速化できる。
起キャリアをドリフト速度で接合へ集めることができ、
高速化できる。
（ｅ） 前述した様な層構成とすることにより、空乏
層帽を広くとることができるため、接合容量を小さくで
き、素子の高速化に効果がある。
層帽を広くとることができるため、接合容量を小さくで
き、素子の高速化に効果がある。
別の実施例として光の入射方向をＩｎＰ基板側とした場
合がある。第３図がこの例を示す装置断面図である。第
２図と同一符号は同一部位を示している。層１５が表面
保護のためのＩｎＧａＡｓＰ層である。第２図における
実施例との相違点は電極１９が拡散領域１６の下部に位
置する領域の金属を除去する点、および電極１８は入射
光不要のため全面に設けられている。である。
合がある。第３図がこの例を示す装置断面図である。第
２図と同一符号は同一部位を示している。層１５が表面
保護のためのＩｎＧａＡｓＰ層である。第２図における
実施例との相違点は電極１９が拡散領域１６の下部に位
置する領域の金属を除去する点、および電極１８は入射
光不要のため全面に設けられている。である。
また、上述の例としてＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ系材料の
例を説明したが、材料系はこれに限られるものではない
。
例を説明したが、材料系はこれに限られるものではない
。
たとえば、１４層としてＧａＡｊＳｂ 、１３Ｍｌとし
てＧａｒｂ １２層としてＧａＳｂ 、１５ｆｆｉとし
てＧａＡｊＡｓ８ｂ を用いるＧａｒｂを主体とした材
料系を用いても同様の趣旨の光半導体装置が実現出来る
。
てＧａｒｂ １２層としてＧａＳｂ 、１５ｆｆｉとし
てＧａＡｊＡｓ８ｂ を用いるＧａｒｂを主体とした材
料系を用いても同様の趣旨の光半導体装置が実現出来る
。
本発明によれば、素子の界面特性が安定化できる上に、
素子の禁止帯幅及び不純物濃度、厚さを考慮した層構造
になっているため、素子の電気的性質（暗電流、接合容
ｔ）並びに光電変換効率の向ヒに効果がある。
素子の禁止帯幅及び不純物濃度、厚さを考慮した層構造
になっているため、素子の電気的性質（暗電流、接合容
ｔ）並びに光電変換効率の向ヒに効果がある。
第１図は従来の素子構造例を示す断面図であり、（ａｌ
、はメサ型、（ｂ）はプレーナ型構造を示す。第２図お
よび第３図は本発明による一実施例の素子構造の断面図
を示す。 符号の説明 ｎ １ ・−＝−ｎ＋型ＩｎＰ基板、０２ ・−−−−
−ｎ型ＩｎＧａＡｓｎ ３−・・・ｐ形１ ｎ（）ａＡ
ｓ 、 ０８ ｅ Ｏ９−・”電極、１ ＋ １１ ＝
・＝・ｎ＋形ＩｎＰ基板、２ ・−−−−ｎ＋形ＩｎＰ
層、１２・・・・・・ｎ形ＩｎＰ層、３，１３・・・・
・・ｎ形ＩｎＧａＡｓＰ層、４１１４−・−・−ｎ形１
ｎＰ層、６゜１６・・・・・・ｐ形Ｉｎ（３ａＡｓＰ拡
散層、７．１７．１７’・・・・・絶縁膜、１５・・・
・・・ｎ形ＩｎＧａＡｓＰ層、８゜１８・・・・・・ｐ
形電極、９．１９・・・・・・ｎ形電極！ｆＪ＋ 巴 葛 ２ 図 ｑ 嶌 ３ 図 １θ 第１頁の続き ０発 明 者 倉口−宏 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８０番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 ０発 明 者 古賀康史 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８０番 地株式会社日立製作所中央研究 所内
、はメサ型、（ｂ）はプレーナ型構造を示す。第２図お
よび第３図は本発明による一実施例の素子構造の断面図
を示す。 符号の説明 ｎ １ ・−＝−ｎ＋型ＩｎＰ基板、０２ ・−−−−
−ｎ型ＩｎＧａＡｓｎ ３−・・・ｐ形１ ｎ（）ａＡ
ｓ 、 ０８ ｅ Ｏ９−・”電極、１ ＋ １１ ＝
・＝・ｎ＋形ＩｎＰ基板、２ ・−−−−ｎ＋形ＩｎＰ
層、１２・・・・・・ｎ形ＩｎＰ層、３，１３・・・・
・・ｎ形ＩｎＧａＡｓＰ層、４１１４−・−・−ｎ形１
ｎＰ層、６゜１６・・・・・・ｐ形Ｉｎ（３ａＡｓＰ拡
散層、７．１７．１７’・・・・・絶縁膜、１５・・・
・・・ｎ形ＩｎＧａＡｓＰ層、８゜１８・・・・・・ｐ
形電極、９．１９・・・・・・ｎ形電極！ｆＪ＋ 巴 葛 ２ 図 ｑ 嶌 ３ 図 １θ 第１頁の続き ０発 明 者 倉口−宏 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８０番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 ０発 明 者 古賀康史 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８０番 地株式会社日立製作所中央研究 所内
Claims (1)
- 第１の導電形を示す第１の半導体とに第１の半導体層よ
りも禁止帯幅が広く、かつ第１の導電形を示す第２の半
導体層が設けられており、項第２の半導体上に第１の導
電形を示す第３の半導体層が設けられ、第３の半導体層
上に第４の絶縁膜が設けられた層構成があり、項第２及
び第３の半導体層の一部に第２の導電形を示す第５の領
域を選択的に設けたｐ’ｎ接合を有すると共に、第２の
領域の不純物濃度は第１の領域のものよりも同等かそれ
以上に高く、かつ第１の領域の不純物濃度は２ Ｘ １
０１６ｃｍ−”以下にすることを特徴とする光半導体装
置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56156282A JPS5857760A (ja) | 1981-10-02 | 1981-10-02 | 光半導体装置 |
| KR8204346A KR900000074B1 (ko) | 1981-10-02 | 1982-09-27 | 광 검출용 반도체장치 |
| EP82109103A EP0076495B1 (en) | 1981-10-02 | 1982-10-01 | Photodiode |
| DE8282109103T DE3277353D1 (en) | 1981-10-02 | 1982-10-01 | Photodiode |
| US06/880,118 US4740819A (en) | 1981-10-02 | 1986-06-30 | Photo semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56156282A JPS5857760A (ja) | 1981-10-02 | 1981-10-02 | 光半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5857760A true JPS5857760A (ja) | 1983-04-06 |
| JPH0420274B2 JPH0420274B2 (ja) | 1992-04-02 |
Family
ID=15624407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56156282A Granted JPS5857760A (ja) | 1981-10-02 | 1981-10-02 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5857760A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55132079A (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-14 | Nec Corp | Semiconductor device |
-
1981
- 1981-10-02 JP JP56156282A patent/JPS5857760A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55132079A (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-14 | Nec Corp | Semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0420274B2 (ja) | 1992-04-02 |
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