JPS5867075A - 複合半導体装置 - Google Patents
複合半導体装置Info
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- JPS5867075A JPS5867075A JP56166564A JP16656481A JPS5867075A JP S5867075 A JPS5867075 A JP S5867075A JP 56166564 A JP56166564 A JP 56166564A JP 16656481 A JP16656481 A JP 16656481A JP S5867075 A JPS5867075 A JP S5867075A
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- 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
-
- 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
- H10F30/223—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 PIN barrier
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- 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】
本発明は、−のＧａＡｔｚ基板上に受光素子と電界効果
トランジスタ（以下ＦＩＴと略称する）素子とが設けら
れた複合半導体装置の改曳に関す。
トランジスタ（以下ＦＩＴと略称する）素子とが設けら
れた複合半導体装置の改曳に関す。
ＧａＡｓ基板上にフォトダイオードを形成し、該フォト
ダイオードより得られる信号電流の増幅或いは演算処理
等を行うＦＩＳＴ等を同−ＧａＡｓ基板上に形成する複
合半導体装置が既に試みられているＯ 第１図線従来技術による該複合半導体装置の一例を示す
断面図である。第１図において、領域Ａは受光素子部、
領域ＢはＦＥＴ素子部であって、受光素子は、半絶縁性
ｎ−ＧａＡｓ基板ｌ上に亜１（Ｚｎ）等を深さ１μ麓程
度に拡散することによシＰ＋層２を形成し、蚊を層よシ
ミ極３ 、ｎ −ＱａＡｓ基板ｌ上に他の電極４を設け
ることにより形成される。又、ＰＥＴ素子はｎ−ＧａＡ
３基板１上にキャリリア＃に度がｌＸｌ０’″’ｃｌｌ
−”程度のｎ’−ＱａＡｔｓ層５を厚さ０．２μｍｌｉ
度に成長せしめ、ソース電極６及びドレイン電極７を金
ゲルマニウム（ＡｕＧｅ ）Ｑ？？に用い、又グー）電
極８をアル？＝ウム（八り等を用いて配設することＫＸ
Ｍ形成され、その稜、絶縁層及び所要の配線パタｉンが
設けられる。
ダイオードより得られる信号電流の増幅或いは演算処理
等を行うＦＩＳＴ等を同−ＧａＡｓ基板上に形成する複
合半導体装置が既に試みられているＯ 第１図線従来技術による該複合半導体装置の一例を示す
断面図である。第１図において、領域Ａは受光素子部、
領域ＢはＦＥＴ素子部であって、受光素子は、半絶縁性
ｎ−ＧａＡｓ基板ｌ上に亜１（Ｚｎ）等を深さ１μ麓程
度に拡散することによシＰ＋層２を形成し、蚊を層よシ
ミ極３ 、ｎ −ＱａＡｓ基板ｌ上に他の電極４を設け
ることにより形成される。又、ＰＥＴ素子はｎ−ＧａＡ
３基板１上にキャリリア＃に度がｌＸｌ０’″’ｃｌｌ
−”程度のｎ’−ＱａＡｔｓ層５を厚さ０．２μｍｌｉ
度に成長せしめ、ソース電極６及びドレイン電極７を金
ゲルマニウム（ＡｕＧｅ ）Ｑ？？に用い、又グー）電
極８をアル？＝ウム（八り等を用いて配設することＫＸ
Ｍ形成され、その稜、絶縁層及び所要の配線パタｉンが
設けられる。
以上説明した構造の複合半導体装置においては、半絶縁
性ＧａＡｓ基板１によシ受光素子の能動層を構成すると
ともに、ＦＥＴ素子と受光素子及びＦＥＴ累子相互間の
素子分離効果を求めているものであって、受光素子がウ
ィンド層を有しないために、入射光によシ生じたキャリ
アの２層中での再結合及び表面結合が短波長側で大きく
、その童子効率が第２図に示す如く、短、波長側で大幅
に低下する欠点がある。又素子間の分離も充分ではなく
絶縁性を高める必要がある。
性ＧａＡｓ基板１によシ受光素子の能動層を構成すると
ともに、ＦＥＴ素子と受光素子及びＦＥＴ累子相互間の
素子分離効果を求めているものであって、受光素子がウ
ィンド層を有しないために、入射光によシ生じたキャリ
アの２層中での再結合及び表面結合が短波長側で大きく
、その童子効率が第２図に示す如く、短、波長側で大幅
に低下する欠点がある。又素子間の分離も充分ではなく
絶縁性を高める必要がある。
本発明の目的は、−のＧａＡｓ基板上に受光素子とＦＥ
Ｔ素子とが設けられ九複合半導体装置において受光素子
にウィンド層を設けて量子効率を改善するとともに、素
子相互間の絶縁性を高める構造を提供することにある。
Ｔ素子とが設けられ九複合半導体装置において受光素子
にウィンド層を設けて量子効率を改善するとともに、素
子相互間の絶縁性を高める構造を提供することにある。
本発明の前記目的は、ＦＥＴ素子のｍｌ動層とすＱａ、
−ｘＡｓ層が該受光素子のウィンド層を構成することに
よシ達成され、更に受光素子の周囲においてＧａＡｓ基
板上に形成された層をメサエッチングすることによ）、
受光素子とＰＥＴ素子群との分離が完全となる。
−ｘＡｓ層が該受光素子のウィンド層を構成することに
よシ達成され、更に受光素子の周囲においてＧａＡｓ基
板上に形成された層をメサエッチングすることによ）、
受光素子とＰＥＴ素子群との分離が完全となる。
以下に、本発明を実施例により図面を参照して具体的に
説明する。
説明する。
第３図は本発明の第一の実施例を示す断面図である。第
３図に示す如（、ｎ −ＧａＡｓ基板１１上に、分子ビ
ームエピタキシャル成長法（以下ＭＢＥ法と略称する）
或いは気相エピタキシャル成長法（以下ＶＰＥ法と略称
する）によシ、キャリア濃度が５ Ｘ １ ｏ”ｍ−”
程度以上のｎ−ＱａＡｓ層１２層厚２３μｍ程度に、次
いでキャリア濃度が１×１Ｑ１４ｃｌｌ−ｓ程度以下の
半絶縁性ｎ−−Ａｌ０．３Ｇａ０．７ｓ ム鼻層１３を厚さ２μ累程度に、東にキャリア濃度が１
×”０”ｍ−”程度のｎ”−ＱａＡａ層１４全１４０．
２μ翼程度に順次成長させる。
３図に示す如（、ｎ −ＧａＡｓ基板１１上に、分子ビ
ームエピタキシャル成長法（以下ＭＢＥ法と略称する）
或いは気相エピタキシャル成長法（以下ＶＰＥ法と略称
する）によシ、キャリア濃度が５ Ｘ １ ｏ”ｍ−”
程度以上のｎ−ＱａＡｓ層１２層厚２３μｍ程度に、次
いでキャリア濃度が１×１Ｑ１４ｃｌｌ−ｓ程度以下の
半絶縁性ｎ−−Ａｌ０．３Ｇａ０．７ｓ ム鼻層１３を厚さ２μ累程度に、東にキャリア濃度が１
×”０”ｍ−”程度のｎ”−ＱａＡａ層１４全１４０．
２μ翼程度に順次成長させる。
しかる後に、受光素子を形成する領域Ａのｎ −１３中
にＺｎを淡度ｌＯ１乃至１０”ｃｆｆ’程度、深ＦＥＴ
素子領域Ｂについては、通常のフォトリング２フイ法等
によシ鱈−ＧａＡｓ層１４を各素子に分離し、夫々ソー
ス１６、ドレイン１７及びゲート１８を形成する。なお
、受光素子についてもＰ領域１５及びｎ”−ＱａＡｓ基
板１１１Ｃｔ極１９及び２０を設ける。
にＺｎを淡度ｌＯ１乃至１０”ｃｆｆ’程度、深ＦＥＴ
素子領域Ｂについては、通常のフォトリング２フイ法等
によシ鱈−ＧａＡｓ層１４を各素子に分離し、夫々ソー
ス１６、ドレイン１７及びゲート１８を形成する。なお
、受光素子についてもＰ領域１５及びｎ”−ＱａＡｓ基
板１１１Ｃｔ極１９及び２０を設ける。
その後に、受光素子領域Ａの周囲特にこれとＦ素子とを
分離するメサエッチングを施す。
分離するメサエッチングを施す。
以上の如＜ ｎ”−ＡＩｏ、３Ｇｍ０．７Ａｓ層１３を
ウィンド層とするＧａＡｓ ｐｉｎフォトダイオードと
ＱａＡｓ ＦＥＴが同−ＧａＡｓ基板上に形成される。
ウィンド層とするＧａＡｓ ｐｉｎフォトダイオードと
ＱａＡｓ ＦＥＴが同−ＧａＡｓ基板上に形成される。
第４図は本発明の第二の実施例を示す断面図である。本
実施例は基板として半絶縁性ＱａＡｓ基板を用いるもの
であシ、半絶縁性ＧａＡｓ基板２１上に、キャリア濃度
が５ Ｘ Ｉ Ｑ ｌ ＠ ６Ｂ−８程度以上のｎ−Ｇ
ＩＡＳ層２２全２２３μｍ程度に、次いでキャリア濃度
がＩ Ｘ １０１４α−８程度以下の半絶縁性Ｂ−−Ａ
ｊｘＧａ、−ｘＡｓ層２３を厚さ２μｍ程度に、更にキ
ャリア濃度がＩ Ｘ Ｉ Ｑｓｙ硼−１程度のｎ＋−Ｇ
ａＡｓＪｉＢ４を厚さ０．２声ｔｎｌｌＡ度に、ＭＢＥ
法或いはＶＰＥ法によル形成し、前記第一の実施例と同
様に各素子を設けたものである。ただし、この第二ｙ人 の実施例においては、ＦＥＴ素子領域Ｂｉｔｉ１ｍ外で
受光素子領域ムの周辺の一部のメサエッチングをｎ−−
ＡｊｘＧａｌ−ＩＡＩ層２３のみとし、フォ トダイオ
ードのｆｌｌｌ１ｍ極２５を１ｌ−ＧＱＡＳ層２２上２
２上ている。
実施例は基板として半絶縁性ＱａＡｓ基板を用いるもの
であシ、半絶縁性ＧａＡｓ基板２１上に、キャリア濃度
が５ Ｘ Ｉ Ｑ ｌ ＠ ６Ｂ−８程度以上のｎ−Ｇ
ＩＡＳ層２２全２２３μｍ程度に、次いでキャリア濃度
がＩ Ｘ １０１４α−８程度以下の半絶縁性Ｂ−−Ａ
ｊｘＧａ、−ｘＡｓ層２３を厚さ２μｍ程度に、更にキ
ャリア濃度がＩ Ｘ Ｉ Ｑｓｙ硼−１程度のｎ＋−Ｇ
ａＡｓＪｉＢ４を厚さ０．２声ｔｎｌｌＡ度に、ＭＢＥ
法或いはＶＰＥ法によル形成し、前記第一の実施例と同
様に各素子を設けたものである。ただし、この第二ｙ人 の実施例においては、ＦＥＴ素子領域Ｂｉｔｉ１ｍ外で
受光素子領域ムの周辺の一部のメサエッチングをｎ−−
ＡｊｘＧａｌ−ＩＡＩ層２３のみとし、フォ トダイオ
ードのｆｌｌｌ１ｍ極２５を１ｌ−ＧＱＡＳ層２２上２
２上ている。
この第二の実施例によれば受光素子領域ＡとＦＥＴ素子
領域Ｂとの間の分離絶縁が第一の実施例よシ向上する。
領域Ｂとの間の分離絶縁が第一の実施例よシ向上する。
第５図は本発明の第三の実施例を示す断面図である。本
実施例は半絶縁性ＧａＡｌ１板３１上にキャリア濃度が
１×１０鵞’ ｃａｒ−’ 概Ｒのｎ ＋−ＧａＡｓ層
・３２を厚さ２μｍｌ！度に、次いでキャリア温度が１
０１番儂−１程度の半Ｍ縁性ＱａＡｓ層３３を厚さ３声
鳳程ｔＫ影成し、しかる後に前記例と同様に半絶縁性ｎ
−−ＡｊｘＧａｌ−ＸＡａ層３４及びｎ＋−ＧａＡａｊ
ｍ３５を形成し、受光素子領域Ａの周辺のメサエッチン
グによｊ？、ＦＥＴ素子領域ＢＩｌＩＶＣ＞いては半＆
３鰍ｔｉ：Ｇ ａ Ａ ８基板３１のみを残減し、一部
においてはｎ”−ＧａＡｓ ＮＪ３２を残置して、フォ
トダイオードのｎｆｉｌｌ電極３６を設けた例でおる。
実施例は半絶縁性ＧａＡｌ１板３１上にキャリア濃度が
１×１０鵞’ ｃａｒ−’ 概Ｒのｎ ＋−ＧａＡｓ層
・３２を厚さ２μｍｌ！度に、次いでキャリア温度が１
０１番儂−１程度の半Ｍ縁性ＱａＡｓ層３３を厚さ３声
鳳程ｔＫ影成し、しかる後に前記例と同様に半絶縁性ｎ
−−ＡｊｘＧａｌ−ＸＡａ層３４及びｎ＋−ＧａＡａｊ
ｍ３５を形成し、受光素子領域Ａの周辺のメサエッチン
グによｊ？、ＦＥＴ素子領域ＢＩｌＩＶＣ＞いては半＆
３鰍ｔｉ：Ｇ ａ Ａ ８基板３１のみを残減し、一部
においてはｎ”−ＧａＡｓ ＮＪ３２を残置して、フォ
トダイオードのｎｆｉｌｌ電極３６を設けた例でおる。
この第三の冥加例によればＦＥＴ素子相互間及びＦＥＴ
素子と受光素子との間の分線絶縁が更に改善されるとと
もに、フォトダイオードの量子効率も向上する。
素子と受光素子との間の分線絶縁が更に改善されるとと
もに、フォトダイオードの量子効率も向上する。
第６図は前す己帛−の纂施例について得られた童子効率
の一例を示す図表であって、横軸は入射光信号の波長（
ｎｍ）を、縦軸は量子効率（％）を示し、第２図に示し
た従莱技術による場合に比較して波長７００ｎｍにおい
て約２０％の童子効率の上昇が見られ、１００ｆｌｆｉ
以上の帯域についてほぼ平担な萬い量子効率を得ている
■ また素子間の絶縁は、ＧａＡ３より絶縁性を向上させ得
るＧａＡｓｄ板層によってなされている。
の一例を示す図表であって、横軸は入射光信号の波長（
ｎｍ）を、縦軸は量子効率（％）を示し、第２図に示し
た従莱技術による場合に比較して波長７００ｎｍにおい
て約２０％の童子効率の上昇が見られ、１００ｆｌｆｉ
以上の帯域についてほぼ平担な萬い量子効率を得ている
■ また素子間の絶縁は、ＧａＡ３より絶縁性を向上させ得
るＧａＡｓｄ板層によってなされている。
以上説明した如く、本発明は−のＧａＡｓ基板上に受光
素子とＦＥＴ素子とを設けた複合半導体装−において、
受光素子に半絶縁性Ａｌｌ ｘ Ｇ ａ ｔ ｘＡ
ｓよりなるウィンド層を設け、ＦＥＴ索子の能動層を１
１ｇするＧａＡｍ層を咳ＡｌｘＧａ、−ｘＡ＠鳥を介し
て形成することにより、受光素子の童子効率を同上す６
′とともに、各素子相互間の分離絶縁を改暑し、更に受
光素子の周囲をメサエッチングすることくより受光素子
とＦＥＴ素子群との分離を先金にするものであって、該
複合半導体装置に対して大きい改善効果を与える。
素子とＦＥＴ素子とを設けた複合半導体装−において、
受光素子に半絶縁性Ａｌｌ ｘ Ｇ ａ ｔ ｘＡ
ｓよりなるウィンド層を設け、ＦＥＴ索子の能動層を１
１ｇするＧａＡｍ層を咳ＡｌｘＧａ、−ｘＡ＠鳥を介し
て形成することにより、受光素子の童子効率を同上す６
′とともに、各素子相互間の分離絶縁を改暑し、更に受
光素子の周囲をメサエッチングすることくより受光素子
とＦＥＴ素子群との分離を先金にするものであって、該
複合半導体装置に対して大きい改善効果を与える。
第１図は従来技術による実施例を示す断面図、！２図は
従来技術による受光素子の童子効率の一例を示す図表、
第３図乃至ｊ１４５図は不発明の実施例を示す断面図、
膳６図は本発明による受光系子の量子効率の一例を示す
図表でめる。 図において、１はＧａＡｓ：４板、２はｐ”／ｍ、３は
′＃ｉｔ’ｆｆｉ ４は電極、５はＱ ｉＩ Ａ １層
、６はソース嵯極、７はドレイン１を極、８はゲート―
億、１１はｘｉ”−ＧａＡｓ層板、１２はｎ−ＧａＡｓ
層、１３μＡｓ ′ ｎ −一ムｌｏ、３Ｇａｏ、７ ム１し層ｓ １ ４
＃、［ｎ＋ ＧａＡｓ ノー、ＧａＡｓｄ板、２
２ ？ｉ ｎ −ＧａＡｍ層、２３はｎ ’ＡＪ ｘＧ
ａトｚＡｈ ２４ ｈ ｎ”−ＧａＡｓ ＪＬ ２５は
°電砺、３１は半ｌ１３ｈＲ性ＧａＡｓ基板、３，２は
ｎ”−ＧａＡｓ凰３３はＧａＡｍ層、３４はｎ −Ａ
ＩＸＧａＩ −ＸＡ ｓ層、３５はｎ−ＧａＡｓ層、３
６は憲瓶を示す。 亮１図 充２図 晃 ３ ｍ
従来技術による受光素子の童子効率の一例を示す図表、
第３図乃至ｊ１４５図は不発明の実施例を示す断面図、
膳６図は本発明による受光系子の量子効率の一例を示す
図表でめる。 図において、１はＧａＡｓ：４板、２はｐ”／ｍ、３は
′＃ｉｔ’ｆｆｉ ４は電極、５はＱ ｉＩ Ａ １層
、６はソース嵯極、７はドレイン１を極、８はゲート―
億、１１はｘｉ”−ＧａＡｓ層板、１２はｎ−ＧａＡｓ
層、１３μＡｓ ′ ｎ −一ムｌｏ、３Ｇａｏ、７ ム１し層ｓ １ ４
＃、［ｎ＋ ＧａＡｓ ノー、ＧａＡｓｄ板、２
２ ？ｉ ｎ −ＧａＡｍ層、２３はｎ ’ＡＪ ｘＧ
ａトｚＡｈ ２４ ｈ ｎ”−ＧａＡｓ ＪＬ ２５は
°電砺、３１は半ｌ１３ｈＲ性ＧａＡｓ基板、３，２は
ｎ”−ＧａＡｓ凰３３はＧａＡｍ層、３４はｎ −Ａ
ＩＸＧａＩ −ＸＡ ｓ層、３５はｎ−ＧａＡｓ層、３
６は憲瓶を示す。 亮１図 充２図 晃 ３ ｍ
Claims (2)
- （１） −のＧａＡｓ基板上に受光素子と電界効果ト
ランジスタ素子とが設けられた複合半導体装置において
、電界効果トランジスタ素子の能動層を構成するＱａＡ
ｓ層が、該ＧａＡｓ基板上に１ＸＧａ、−ｘＡｓ （ｏ
＜ｘ≦工）層を介して形成され、該ｌＸＧａ１−ＸＡＳ
層が該受光素子のウィンド層を構成してなることを特徴
とする複合半導体装置〇 - （２） 前記受光素子の周囲において、前記Ｑａ、Ａ
ｓ基板上に形成された層の少なくと碑 も一部が選択的に除去されてなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の複合半導体装置０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56166564A JPS5867075A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 複合半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56166564A JPS5867075A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 複合半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5867075A true JPS5867075A (ja) | 1983-04-21 |
| JPS6262477B2 JPS6262477B2 (ja) | 1987-12-26 |
Family
ID=15833596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56166564A Granted JPS5867075A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 複合半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5867075A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62193276A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-25 | Canon Inc | 光電変換装置 |
| JPS6346765A (ja) * | 1986-08-15 | 1988-02-27 | Nec Corp | 配列型赤外線検知器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0350372U (ja) * | 1989-09-21 | 1991-05-16 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56104155U (ja) * | 1980-01-11 | 1981-08-14 |
-
1981
- 1981-10-19 JP JP56166564A patent/JPS5867075A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56104155U (ja) * | 1980-01-11 | 1981-08-14 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62193276A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-25 | Canon Inc | 光電変換装置 |
| JPS6346765A (ja) * | 1986-08-15 | 1988-02-27 | Nec Corp | 配列型赤外線検知器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6262477B2 (ja) | 1987-12-26 |
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